DE102012020216A1

DE102012020216A1 - Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE102012020216A1
Application number: DE201210020216
Authority: DE
Inventors: Tobias Leonhardt
Original assignee: KLS MOTORSPORT & CO KG GmbH
Current assignee: KLS MOTORSPORT & CO KG GmbH
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Schuhs mit einer Heizmatte, wobei die Heizmatte einen mehrschichtigen Aufbau mit einem Dämpfungsmaterial, einem Heizelement und einem Vergleichmäßigungsmaterial aufweist. Die Heizvorrichtung selbst ist flexibel ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Schuhs, insbesondere eines Skischuhs, zum Anpassen des Schuhs an einen Fuß. Dieser Schuh weist einen formbaren Kunststoff auf, der bevorzugt thermoplastische Eigenschaften besitzt.
Mit gattungsgemäßen Heizvorrichtungen ist es möglich, Schuhe zu erwärmen und so den Kunststoff, aus dem sie bestehen, zumindest in Teilbereichen formbar zu machen. Wird in einen solchen erwärmten Schuh ein Fuß eingeführt und der Schuh um den Fuß, beispielsweise mit bei Skischuhen vorgesehenen Schnallen, geschlossen, so bewirkt die Erwärmung, dass sich der Schuh im gewissen Maße an die Außenkontur des Fußes anpasst. Insbesondere dehnt sich die Außenkontur an den Stellen aus, an denen von innen durch den Fuß gegen den Schuh gedrückt wird. Hierdurch wird eine bessere Passform des Schuhs und somit ein höherer Komfort für den Träger des Schuhs erreicht.
Eine Weiterbildung dieses Anpassvorgangs ist beispielsweise in der WO 2011/153567 A1 beschrieben. Hierbei wird bei der Anpassung des Schuhs an den Fuß zusätzlich mittels eines Drucksacks, von außen Druck auf den Schuh aufgebracht. So kann eine bessere Anpassung der Kontur des Schuhs an den Fuß erreicht werden, da nun an Stellen, an denen der Fuß von innen nicht gegen den Schuh drückt, dieser durch den Druck von außen eingedrückt wird.
Grundlegend an den beiden beschriebenen Verfahren ist, dass der Schuh vorher erwärmt werden muss. Hierbei sollte der Kunststoff eine Temperatur erreichen, bei der er bereits verformt werden kann, sich jedoch ohne äußerlicher Druckeinwirkung nicht verformt. Auch ist hierbei zu berücksichtigen, dass, wenn ein Fuß in den Schuh eingeführt wird, die Temperatur nicht zu hoch sein darf. Dies kann durch eine entsprechende Wahl des thermoplastischen Kunststoffes beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Temperatur zwischen 50°C und 90°C liegen, bevorzugt im Bereich zwischen 65°C und 70°C. Ferner ist hierbei zu berücksichtigen, dass die Verformbarkeit des Schuhs erst eintreten darf, wenn ein Temperaturbereich erreicht ist, der bei normalem Gebrauch des Schuhs nicht eintritt, da anderenfalls hierbei auch ungewollte Verformungen auftreten können. Zum Erwärmen des Schuhs bietet sich an, beispielsweise einen Heißluftofen zu verwenden. Dieser kann den Kunststoff des Schuhs gleichmäßig erwärmen. Die Verwendung eines Ofens bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass das Erwärmen eine relativ lange Zeit in Anspruch nimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung zum Erwärmen eines Schuhs zu schaffen, welche einen Schuh effizient und gleichmäßig erwärmen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren und deren Beschreibung angegeben.
Gemäß dem Anspruch 1 weist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung eine Heizmatte auf, welche eine flächige Grundform besitzt. Die Heizmatte hat einen mehrschichtigen Aufbau mit einem Dämpfungsmaterial, einem auf dem Dämpfungsmaterial vorgesehenen Heizelement und einem auf dem Heizelement vorgesehenen Vergleichmäßigungsmaterial. Ferner ist vorgesehen, dass die Heizmatte derart ausgebildet ist, dass sie bei einer beidseitigen Druckbeanspruchung das Heizelement zumindest teilweise in das Dämpfungsmaterial eindrückt. Die Heizvorrichtung selbst ist flexibel ausgeführt, das heißt, dass sie insbesondere um einen Schuh legbar ausgebildet ist.
Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Wärme zum Erwärmen des Schuhs direkt in den Schuh einzubringen beziehungsweise aufzubringen, statt indirekt über heiße Luft in einem Ofen. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass in diesem Fall sichergestellt werden muss, dass die Wärme gleichmäßig auf den Schuh übertragen wird, und nicht Stellen am Schuh vorhanden sind, die stärker erhitzt werden als andere, wenn dies nicht explizit gewollt ist. Hierbei ist aber zu berücksichtigen, dass grundsätzlich über Teilbereiche eine möglichst gleiche Temperatur herrschen sollte. Auch muss verhindert werden, dass durch die Heizvorrichtung selbst bereits Druckstellen auf dem Schuh erzeugt werden, so dass sich dieser durch die Heizvorrichtung verformt, indem beispielsweise einzelne Heizschlangen oder -elemente durch die Heizmatte auf den Schuh hindurchdrücken.
Hierzu ist entsprechend der Erfindung eine Heizmatte mit einer flächigen Grundform vorgesehen. Wesentlich dafür, dass keine ungewollten Druckstellen durch die Heizvorrichtung auf dem Schuh entstehen, ist der erfindungsgemäße Aufbau der Heizmatte. Diese weist, von außen nach innen gesehen, ein Dämpfungsmaterial, ein auf dem Dämpfungsmaterial vorgesehenes Heizelement und ein auf dem Heizelement vorgesehenes Vergleichmäßigungsmaterial auf, welches auch als Ausgleichsmaterial bezeichnet werden kann.
Als Dämpfungsmaterial wird bevorzugt ein Material eingesetzt, welches zum einen eine hohe Wärmeisolierungskapazität aufweist, so dass die über das Heizelement erzeugte Wärme nicht nach außen, sondern nach innen abgestrahlt wird, und welches ferner die Eigenschaft aufweist, dass das Heizelement unter Druck in das Dämpfungsmaterial eingedrückt werden kann. Das Dämpfungsmaterial muss also eine ausreichende Weichheit aufweisen. Um den auftretenden Druck gleichmäßig auf das Heizelement zu verteilen, ist das Vergleichmäßigungsmaterial vorgesehen. Dieses muss im Zusammenspiel mit dem Dämpfungsmaterial so ausgelegt sein, dass es sich im Wesentlichen unter Beanspruchung von Druck weniger verformt als das Dämpfungsmaterial, so dass es das Heizelement in das Dämpfungsmaterial eindrückt. Als Dämpfungsmaterial bietet sich beispielsweise eine aufgebauschte Schicht Filz an. Das Vergleichmäßigungsmaterial kann beispielsweise aus einer Glasfaserlage, mit einem Flächengewicht zwischen 60 bis 100 g/m² bestehen. Es ist aber auch möglich als Vergleichmäßigungsmaterial ein Gewebe aus Metall oder mit einem, insbesondere hohen, Metallanteil, beispielsweise ein beschichtetes und/oder bedampftes Gewebe beziehungsweise Material, zu verwenden. Es ist auch möglich eine Folie zum Beispiel aus Aluminium einzusetzen. Das Vergleichmäßigungsmaterial muss auch nicht nur aus einem Material aufgebaut sein, sondern kann auch ein Materialverbund sein.
Unter beidseitigem Druck im Sinne der Erfindung kann verstanden werden, dass auf die Heizmatte von beiden Seiten Druck ausgeübt wird. Dies bedeutet aber nicht, dass aktiv von beiden Seiten auf die Heizmatte gedrückt werden muss, sondern es genügt, die Heizmatte auf eine stabile Oberfläche zu legen und über die Heizmatte Druck auf die Oberfläche auszuüben. Hierdurch wird im Sinne der Erfindung beidseitiger Druck auf die Heizmatte ausgeübt.
Wesentlich bei der Auswahl der verschiedenen Materialien ist es allerdings, eine hohe Flexibilität der gesamten Heizvorrichtung, insbesondere der Heizmatte, aufrecht zu erhalten, so dass sie um einen Schuh legbar ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Schuhe nicht jeweils dieselbe Größe aufweisen, so dass durch die Flexibilität der Heizvorrichtung erreicht wird, dass eine Heizvorrichtung für verschiedene Schuhgrößen und Schuharten verwendbar ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das Heizelement gleichmäßig auf dem Dämpfungsmaterial verteilt ist. Hierzu kann das Heizelement in mäanderförmigen Schleifen verlegt werden, die bevorzugt länglich ausgebildet sind. Das Heizelement ist wesentlich für das Flächenheizmoment der Heizmatte. Durch ein Verlegen in mäanderförmigen länglichen Schleifen wird erreicht, dass die Heizleistung über die Fläche der Heizmatte im Wesentlichen gleich verteilt ist. Dies ist erforderlich, da anderenfalls der zu erwärmende Schuh unterschiedlich stark erhitzt würde, was für eine spätere Anpassung und Haltbarkeit des Schuhs nachteilig ist. Ebenso ist es bevorzugt, wenn die einzelnen Schleifen möglichst eng aneinander gelegt werden, so dass über die Fläche eine möglichst gleiche Heizleistung vorliegt.
Eine Schleife des Heizelementes kann verkürzt ausgebildet sein. In dem Bereich, welcher von der verkürzt ausgebildeten Schleife freigelassen ist, ist vorteilhafterweise ein Temperatursensor vorgesehen. Um die Heizvorrichtung auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen und diese Temperatur aufrecht zu erhalten, ist eine Regelung erforderlich. Diese kann als eine Regelgröße die aktuelle Temperatur der Heizvorrichtung verwenden.
Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass die beispielsweise mittels eines Temperatursensors gemessene Temperatur repräsentativ für die aktuelle Temperatur der Schale des zu erwärmenden Schuhs sein sollte. Ferner ist bei der Positionierung des Temperatursensors wesentlich, dass die Trägheit der Heizmatte und des zu erwärmenden Objektes, insbesondere eines Schuhs, berücksichtigt wird. Dies bedeutet, dass der Temperatursensor nicht direkt auf das Heizelement oder sehr nah an diesem vorgesehen werden darf, da er anderenfalls relativ schnell eine hohe Temperatur anzeigen würde, die jedoch noch nicht mit der Temperatur des zu erwärmenden Objekts übereinstimmt. Im umgekehrten Fall darf er auch nicht an einer ungünstigen Stelle positioniert sein, die beispielsweise einen Kältepunkt ausbildet, an dem die gemessene Temperatur unverhältnismäßig niedrig ist. Durch die gewählte Positionierung des Temperatursensors in einem Bereich, welcher von einer verkürzten Schleife freigelassen ist, wird auf diese Randbedingungen Rücksicht genommen.
Der Temperatursensor kann an einer Metallplatte vorgesehen sein. Diese Metallplatte kann sich zumindest über einen Teil der zur verkürzten Schleife benachbarten zwei Schleifen erstrecken. Diesbezüglich kann die Metallplatte in einem direkten Kontakt mit dem Heizelement stehen. Als Metallplatte bietet sich beispielsweise eine Aluminiumplatte an. Mit anderen Worten ist die Metallplatte so verlegt, dass sie in ihren beiden Endbereichen jeweils über dem Heizelement der zwei benachbart ausgebildeten Schleifen zu liegen kommt. Mittels dieser Anordnung kann besonders gut die Trägheit der Heizmatte nachgebildet werden, so dass der Temperatursensor, sowohl beim Erwärmen als auch beim Abkühlen, repräsentative Temperaturen misst, die eine sichere und gute Regelung der genannten Heizmatte gestatten.
Als Heizelement wird bevorzugt ein durchgehender Heizdraht verwendet. Dieser kann je nach Ausführung bemantelt vorgesehen sein. Der Mantel kann je nach Ausführung beispielsweise eine Stromisolierungsfunktion und/oder eine mechanische Stabilisierungsfunktion haben. Er kann zum Beispiel aus Glasfaser und/oder Silikon bestehen. Sofern ein durchgehender Heizdraht verwendet wird, ist es nicht notwendig, einzelne Heizelemente untereinander zu verbinden beziehungsweise mehrere Verbindungen zur Stromversorgung vorzusehen. Beim durchgehenden Heizdraht muss lediglich dessen Beginn und Ende mit der Stromversorgung verbunden werden. Bei einem Heizdraht mit einem Durchmesser von ca. 1 mm kann der Abstand der einzelnen Schleifen zueinander beispielsweise im Bereich von 6 mm liegen.
Zusätzlich zum bereits beschriebenen mehrschichtigen Aufbau der Heizmatte kann nach dem Vergleichmäßigungsmaterial ein wärmeleitendes Material in Richtung Innenseite der Heizmatte vorgesehen sein. Dieses wärmeleitende Material muss nicht direkt auf dem Vergleichmäßigungsmaterial vorgesehen sein. Es kann auch eine zusätzliche weitere Lage dazwischen angeordnet sein. Beispielsweise ist es möglich, eine zusätzliche elektrisch isolierende Materiallage vorzusehen, um sicherzugehen, dass kein Strom von dem Heizelement auf die Innenseite der Heizmatte gelangen kann. Das zusätzliche wärmeleitende Material ermöglicht eine weitere Vergleichmäßigung der Wärmeverteilung des Heizelementes über die gesamte Fläche der Heizmatte. Außerdem kann es zusätzlich auch einen Vergleichmäßigungseffekt, ähnlich wie das Vergleichmäßigungsmaterial, mit sich bringen. Als wärmeleitendes Material kann beispielsweise ein Metallgewebe oder ein Verbundstoff mit einem ausreichenden, insbesondere hohen, Metallgehalt, verwendet werden. Es können auch Folien aus Metall, insbesondere Aluminium, und/oder beschichtete oder bedampfte Materialien, beispielsweise mit Silber, eingesetzt werden.
Ferner ist es möglich, anschließend an das wärmeleitende Material ein Endmaterial vorzusehen. Dies dient dazu, die Innenseite der Heizmatte, insbesondere den inneren Aufbau vor Beschädigungen zu schützen. Hierbei kann ein Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit beziehungsweise mit einer guten Wärmeübertragungsfähigkeit verwendet werden, welches jedoch eine hohe Reiß- und Druckfestigkeit aufweist. Dieses Material sollte auch eine ausreichende Hitzebeständigkeit aufweisen. Hierfür bieten sich beispielsweise Materialien aus Aramiden an oder solche, die zumindest diese aufweisen, beispielsweise Nomex.
Auf der Außenseite anschließend an das Dämpfungsmaterial kann ebenfalls eine Abschlusslage vorgesehen sein, die das Dämpfungsmaterial und die inneren Lagen vor Umwelteinflüssen schützt.
Zur Stromversorgung und/oder zum Auslesen eines Temperatursensors kann eine Kabeleinleitung vorgesehen sein. Hierbei ist der Winkel zwischen der Kabeleinleitung und der Heizmatte ein spitzer Winkel, welcher bevorzugt kleiner als 45°, insbesondere kleiner als 20° ist. Der Winkel kann auch kleiner als 5° sein. Wesentlich hierbei ist es, eine Überbeanspruchung der Kabeleinleitung und der weiteren Verkabelung in der Heizmatte zu vermeiden. Bei einer Kabeleinleitung im 90°-Winkel zu Heizmatte müssen die eingeleiteten Kabel direkt nach der Einleitung eine 90°-Kurve bestreiten, was im Dauerbetrieb zu Belastungsschäden führen kann. Sofern auf die Heizmatte außerdem ein Druck von außen aufgebracht wird, würde eine Kabeleinleitung im 90°-Winkel abgeknickt werden, was eine zusätzliche Belastung der verlegten Kabel darstellen würde.
Grundsätzlich kann die Heizleistung der Heizmatte gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Grundfläche verteilt sein. Tendenziell soll die Heizleistung äußerst gleichmäßig über die gesamte Grundfläche verteilt sein. Es ist jedoch auch möglich, bestimmte Stellen, an denen beispielsweise der Kunststoff des Schuhs dicker ausgeführt ist, stärker zu erhitzen. Dann sollte die Heizleistung der Heizmatte an den Stellen, an denen sie mit den bestimmten Stellen des Schuhs in Verbindung kommt, stärker ausgelegt sein. Ebenfalls kann es Stellen, beispielsweise beim Skischuh, geben, die keinesfalls verformt werden sollten. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um den Bereich der Sohle, der mit Bindungen zusammenwirken muss und daher aus Sicherheitsgründen eine definierte, nicht verformbare Form aufweisen soll. Auch kann es aus Konstruktionsgründen notwendig sein, manche Stellen am Schuh nicht zu erhitzen, um die Stabilität des Schuhs zu erhalten. So ist es beispielsweise denkbar, auch den Fersenbereich nicht zu erwärmen.
Um bestimmte Stellen eines Schuhs nicht zu erwärmen, können in der Heizmatte entsprechende Flächen vorgesehen sein, an denen kein Heizelement verlegt ist. Um bestimmte Stellen stärker zu erhitzen als andere, kann das Heizelement in der Heizmatte enger an den stärker zu erwärmenden Stellen beziehungsweise in größerem Abstand an den nicht so stark zu erwärmenden Stellen verlegt werden, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, dass dennoch die Flächenheizenergie über eine Fläche konstant gehalten werden soll. Dies limitiert die Möglichkeit, die Heizelemente weit voneinander entfernt anzuordnen, da anderenfalls über eine gewünschte Fläche keine konstante Temperatur erreicht werden würde. Es ist daher auch möglich, in der Heizmatte Heizelemente mit unterschiedlicher Heizleistung vorzusehen, um unterschiedliche Temperaturen zu erreichen. Eine andere Möglichkeit ist es, mehrere Heizkreise vorzusehen, die unterschiedlich voneinander angesteuert werden können.
Die Heizvorrichtung kann derart ausgelegt sein, dass sie den gesamten Schuh umschließt. Es ist aber ebenfalls möglich, bestimmte Bereiche, beispielsweise die Sohlenstruktur, gezielt freizulassen. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, den gesamten Schuh zu erwärmen, sondern es kann beispielsweise nur der untere Bereich bis zum Ansatz des Schaftes erwärmt werden.
Die Grundform der Heizmatte kann eine Mittelachse aufweisen. Hierunter ist beispielsweise bei einer im Wesentlichen rechteckigen Heizmatte die kürzere Mittelachse zu verstehen, wobei bei einer im Wesentlichen rechteckigen Ausbildung Ecken teilweise oder ganz abgeschnitten sein können, so dass die Form der Heizmatte geeignet ist, um einen Schuh gelegt zu werden und hierbei möglichst wenig Überlappungsbereiche auszubilden. Im Bereich der Mittelachse ist es möglich, dass keine Schleifen vorgesehen sind, wobei sich dann die Schleifen jeweils von einem Randbereich der Grundform bis zu einem Bereich um die Mittelachse erstrecken. Hierdurch werden zwei Teilbereiche ausgebildet. Wenn das Heizelement fortlaufend vorgesehen ist, das heißt ein einziges Heizelement, ist es notwendig, dieses über den Bereich der Mittelachse zu führen.
Hierbei kann das Heizelement im Bereich der Mittelachse in Form eines V vorgesehen sein, wobei der Umkehrpunkt des Heizelementes im Wesentlichen an der Mittelachse liegt. Das V kann hierbei auch auf dem Kopf stehen. Bei einer derartigen Ausführung ist es vorgesehen, dass die Mittelachse beim Anlegen an einen Schuh im Wesentlichen dem Fersen- beziehungsweise Achillessehnenbereich entspricht. An dieser Stelle treten die stärksten Knickmomente an der Heizmatte auf. Durch das V-förmige Verlegen des Heizelementes wird im Gegensatz zu einem direkten, geraden Übergang zwischen den beiden Teilbereichen erreicht, dass möglichst wenig Knickmomente und Kräfte auf das Heizelement ausgeübt werden, wodurch dessen Lebensdauer verlängert wird.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann zusammen mit einer Anpassvorrichtung für einen Schuh, welcher formbaren, insbesondere thermoplastischen, Kunststoff aufweist, verwendet werden. Diese Anpassvorrichtung weist ein Druckelement, beispielsweise einen Drucksack auf, welcher ausgebildet ist, um den Schuh aufzunehmen und Druck auf den Schuh auszuüben. Hierbei kann die Heizvorrichtung am Druckelement derart angebracht sein, dass sie bei Betätigen des Druckelements in Kontakt mit dem Schuh bringbar ist, und durch das Druckelement über die Heizvorrichtung Druck auf den Schuh ausgeübt wird.
Das Druckelement beziehungsweise der Drucksack ist derart ausgeführt, dass ein angezogener Schuh in ihm aufgenommen werden kann. Anschließend kann das Druckelement beispielsweise über Pressluft aufgeblasen werden und übt somit Druck auf die Außenschale des Schuhs aus. Ist nun die Heizvorrichtung im Inneren des Druckelementes derart angebracht, dass sie auf der Außenseite des Schuhs zu liegen kommt, wird beim Erhöhen des Drucks durch das Druckelement die Heizvorrichtung auf die Außenseite des Schuhs gepresst. Dies ermöglicht eine besonders gute Wärmeübertragung, so dass innerhalb von kurzer Zeit zum Beispiel innerhalb von 5 bis 10 Minuten, die Außenseite des Schuhs abhängig von der Heizvorrichtung auf eine Temperatur von ca. 65°C bis 70°C erwärmt werden kann.
Um den Schuh anzupassen, kann es ferner vorgesehen sein, nach dem Schritt des Erwärmens den Druck, den das Druckelement auf den Schuh ausübt, wieder zu verringern, beziehungsweise gegen Null gehen zu lassen. An die Innenseite des Druckelementes beziehungsweise der Heizvorrichtung kann dann eine Kühlvorrichtung, beispielsweise ein Kühlpad, angebracht werden, und erneut mittels des Druckelementes Druck auf den Schuh auszuüben. Es ist aber auch möglich, die Heizvorrichtung vor dem erneuten Aufbringen des Druckes zu entfernen und nur die Kühlvorrichtung auf den Schuh zu pressen. Durch das Kühlelement wird der Schuh nun abgekühlt, so dass er die durch den Druck erzeugte Form stabil einnimmt. Hierbei kann der Druck in der Heizphase zum Beispiel zwischen 1/10 und 1/3 des Druckes sein, welcher in der Kühlphase ausgeübt wird. Das Abkühlen kann ebenfalls in einem Zeitbereich von 5 bis 10 Minuten erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und schematischen Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:
1: einen Lagenaufbau einer Heizmatte einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
2: einen Ausschnitt des Lagenaufbaus einer Heizmatte einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung unter Druckbeanspruchung;
3: eine Innenansicht einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;
4: eine Vergrößerung des Bereichs IV aus 3; und
5: eine Vergrößerung des Bereichs V aus 3.
In 1 wird ein Beispiel für einen möglichen Lagenaufbau einer Heizmatte 3 einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 1 dargestellt. Hierbei werden im Folgenden die verschiedenen Lagen von unten nach oben beschrieben, wobei bei Verwendung der Heizmatte 3 die unterste Lage die äußerste Lage darstellt und die oberste Lage die innerste Lage ausbildet.
Wesentlich an der erfindungsgemäßen Heizmatte 3 ist die Konstruktion aus einem Dämpfungsmaterial 12, auf das ein Heizelement 13 aufgebracht ist. Über dem Heizelement 13 ist ein Vergleichmäßigungsmaterial 14 vorgesehen. Hierbei kann als Dämpfungsmaterial ein aufgebauschtes Filzmaterial mit beispielsweise einer Dicke zwischen 15 mm und 25 mm, bevorzugt im Bereich von 20 mm, verwendet werden, so dass ein bestimmter Federweg für das Heizelement 13, wie in Bezug auf 2 später genau beschrieben wird, vorhanden ist. Das Heizelement 13 besteht aus einem Heizdraht, welcher eine Ummantelung beispielsweise aus Silikon und/oder Glasfaser, aufweisen kann. Der Draht kann einen Durchmesser im Bereich zwischen 3 mm bis 0,5 mm, bevorzugt 1 mm, aufweisen. Als Vergleichmäßigungsmaterial 14 kann ein Glasfasergewebe verwendet werden, welches ein Flächengewicht im Bereich von 60 g/m² bis 120 g/m², bevorzugt im Bereich zwischen 70 und 90 g/m², aufweist.
Neben der Vergleichmäßigung des Drucks erfüllt das Vergleichmäßigungsmaterial 14 auch die Funktion, dass es das Heizelement 13 auf dem Dämpfungsmaterial 12 fixiert. Von dem weiteren Lagenaufbau der Heizmatte 3, welcher im Folgenden beschrieben wird, kann abgewichen werden, um der Heizmatte 3 andere Eigenschaften zu verleihen. An das Vergleichmäßigungsmaterial 14 kann sich eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material 15 anschließen. Dieses kann sicherstellen, dass kein Strom von dem Heizelement 13 auf die Innenseite der Heizmatte 3 gelangen kann. Ist das Heizelement 13 selbst bereits ausreichend isoliert, so kann auch auf die elektrische Isolierschicht 15 verzichtet werden.
Anschließend ist eine Wärmevergleichmäßigungsschicht 16 vorgesehen. Diese dient dazu, die durch das Heizelement 13 erzeugte Wärme derart zu verteilen, dass eine noch gleichmäßigere Heizleistung über die gesamte Fläche vorliegt. Sie kann beispielsweise aus einem dünnen Metallgewebe bestehen. Die Wärmevergleichmäßigungsschicht 16 kann auch den Effekt des Vergleichmäßigungsmaterials 14 verstärken. Anschließend an das Vergleichmäßigungsmaterial 16 kann ein Innenstoff 17 vorgesehen sein, welcher beispielsweise aus Nomex bestehen kann. Dieser dient zum Schutz des inneren Aufbaus der Heizmatte 3 vor Beanspruchungen. Nach außen wird die Heizmatte 3 durch einen Außenstoff 11 abgeschlossen, welcher denselben Zweck wie der Innenstoff 17 erfüllt. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass bei der Wahl des Innenstoffs 17 ein Material gewählt wird, welches Wärme gut überträgt und bevorzugt ausreichend hitzefest ist. Im Gegensatz dazu kann als Außenstoff 11 ein Material gewählt werden, das wärmeisolierend ist und somit einen Austritt der erzeugten Wärme nach außen minimiert.
Wesentlich bei der Heizmatte 3 ist es, dass bei einer Druckbeanspruchung von beiden Seiten, zum Beispiel, wenn sie auf einen Schuh gepresst wird, eine mechanisch homogene Innenfläche vorhanden ist. Das heißt, es muss verhindert werden, dass das Heizelement 13 in Form von Unebenheiten auf der Innenseite der Heizmatte 3 spürbar und/oder sichtbar ist. Dies könnte grundsätzlich durch ausreichendes Dämpfungsmaterial verhindert werden, was allerdings die Wärmeübertragungsfähigkeit der Heizmatte verringert. Hierdurch wird die notwendige Heizleistung erst zu einem späteren Zeitpunkt an der Außenseite zur Verfügung gestellt. Dies ist entsprechend der Erfindung durch das Vorsehen eines Dämpfungsmaterials 12 auf der Rückseite des Heizelements 13 behoben. Diese Funktion wird im Folgenden mit Bezug auf 2 genauer erläutert.
In 2 sind nur die drei wesentlichen Schichten der Heizmatte 3 dargestellt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass von beiden Seiten, also sowohl von innen als auch von außen, auf die Heizmatte 3 Druck ausgeübt wird, beziehungsweise von einer Seite Druck auf die Heizmatte 3 ausgeübt wird und sie sich auf einer dem Druck standhaltenden Oberfläche befindet. Durch die Wahl der Materialien wird in diesem Fall das Heizelement 13 in das Dämpfungsmaterial 12 eingedrückt. Hierzu dient auch das Vergleichmäßigungsmaterial 14, das den Druck gleichmäßig verteilt. Durch diese Konstruktion wird erreicht, dass auf der Innenseite der Heizmatte 3 weiterhin eine mechanisch homogene Fläche zur Verfügung steht, auf der keine ungewollten Unebenheiten vorhanden sind. Grundsätzlich kann als Heizelement ein beliebiges Material eingesetzt werden, welches die ausreichende Heizleistung hat. In den beiden hier dargestellten Figuren wurde hierzu ein Heizdraht verwendet. Es ist allerdings auch denkbar, andere Arten von Heizelementen, beispielsweise Heizgewebe oder dergleichen, einzusetzen.
Unter Bezugnahme auf 3, welche eine Innenansicht auf die erfindungsgemäße Heizvorrichtung 1 darstellt, wird nun der Innenaufbau der Heizvorrichtung 1 näher erläutert.
Die Heizvorrichtung 1 in der hier dergestellten Form weist eine Grundfläche 4 auf, die einem länglichen Rechteck entspricht, bei dem zwei sich gegenüberliegende Ecken abgeknickt beziehungsweise abgeschnitten sind. Bei den gegenüberliegenden Ecken handelt es sich um die Ecken, die sich über die Längsseite gegenüberliegen. Grundsätzlich kann die Form und Fläche jedoch so gewählt werden, dass sie zu der Form des zu erwärmenden Schuhs passt. Mit der hier dargestellten Ausführungsform soll nur der untere Bereich eines Schuhs unterhalb des Schafts erwärmt werden.
Die Grundfläche 4 weist eine Mittelachse 41 auf. Über die gesamte Fläche 4 sind Schleifen 21 des Heizelementes verlegt. Diese sind in der hier dargestellten Ausführungsform als längliche mäanderförmige Schleifen 21 ausgeführt. Im Bereich 42 um die Mittelachse 41 sind keine Schleifen vorgesehen. Die Schleifen 21 erstrecken sich somit in zwei Teilbereichen vom jeweiligen Randbereich 43 zum Bereich 42 der Mittelachse 41.
Der Bereich 42 um die Mittelachse 41 liegt im Fersenbereich an, wenn die Heizvorrichtung 1 um einen Schuh gelegt ist. Um zwischen den beiden Teilbereichen das Heizelement 13 weiter verlegen zu können, ist dieses über den Bereich der Mittelachse geführt. Da hier durch das Vorsehen an der Ferse ein Knick vorhanden sein wird, ist das Heizelement in diesem Bereich V-förmig verlegt, wobei der Umkehrpunkt 44 im Wesentlichen auf der Mittelachse liegt. Die im Bereich der Mittelachse entstehenden Knicke wirken sich somit möglichst wenig auf den Heizleiter 13 aus, so dass es hierbei seltener zu einem Kabelbruch kommen kann.
Im Bereich IV ist ein Temperatursensor angeordnet. Der Bereich IV ist vergrößert in 4 dargestellt.
Hierbei ist eine Schleife 22 des Heizelementes 13 verkürzt ausgebildet. Dadurch entsteht ein Freiraum 23, an dem kein Heizelement 13 vorhanden ist. In diesem Freiraum 23 ist ein Temperatursensor 31 auf einer Metallplatte 32 angeordnet. Bei der Metallplatte kann es sich beispielsweise um eine Aluminiumplatte handeln. Diese erstreckt sich zumindest teilweise über die zwei benachbarten Schleifen 24, wobei in der hier gezeigten Ausführungsform die Metallplatte 32 über jeweils einen Teil der Schleifen 22 ragt. Ein derartiger Aufbau ermöglicht eine Temperaturerfassung, die der Trägheit der Heizvorrichtung 1 in Kombination mit dem zu erwärmenden Schuh entspricht, so dass eine über den Temperatursensor 31 ermittelte Temperatur als repräsentativ für die Temperatur der Schale eines zu erwärmenden Skischuhs angesehen werden kann. Bei einem angenommenen Durchmesser des Heizelementes 13 von ca. 1 mm kann die Metallplatte 32 die benachbarten Schleifen 24 jeweils um ca. 3 mm überstehen. Außerdem kann der Abstand zur verkürzten Schleife 22 etwa 5 mm betragen. Hierbei ist ferner anzunehmen, dass die Schleifen jeweils einen Abstand von ca. 6 mm zueinander aufweisen.
Das Heizelement 13 ist im Bereich V mit einer Energieversorgung verbunden. Dieser Bereich ist vergrößert in 5 dargestellt.
Die Versorgungskabel 53 sind durch eine Durchführung 52 durch den Lagenaufbau der Heizmatte 3 bis zur Lage mit dem Heizelement 13 durchgeführt. Hierfür wird der Bereich 42 um die Mittelachse 41 verwendet, da dort keine Heizschleifen 21 vorgesehen sind. Um das Heizelement 13 mit den Versorgungskabeln 53 zu verbinden, wird eine Klemmverbindung 51 vorgesehen. Hierzu werden sowohl die Versorgungskabel 53 als auch das Heizelement 13 abgewinkelt, so dass sie nebeneinander zu liegen kommen. Hierdurch wird die Klemmverbindung 51 ausgeführt. Zusätzlich kann eine Zugentlastung für die Kabelzuführung der Versorgungskabel 53 vorgesehen sein. Diese Stelle und diese Art der Verbindung ermöglichen eine höhere Lebensdauer, da Kabelbrüche hierdurch vermieden werden.
Mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist es somit möglich, einen Schuh schnell und auf gleichmäßige Art zu erwärmen, ohne unerwünschte Druckstellen zu erzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/153567 A1 [0003]

Claims

Heizvorrichtung (1) zum Erwärmen zumindest eines Teilbereiches der Außenseite eines Schuhs, welcher einen formbaren, insbesondere thermoplastischen, Kunststoff aufweist, zum Anpassen des Schuhs an einen Fuß mit einer Heizmatte (3), welche eine flächige Grundform (4) aufweist und wobei die Heizmatte (3) einen mehrschichtigen Aufbau mit einem Dämpfungsmaterial (12), einem auf dem Dämpfungsmaterial (12) vorgesehenem Heizelement (13) und einem auf dem Heizelement (13) vorgesehenem Vergleichmäßigungsmaterial (14) aufweist, wobei die Heizmatte (3) ausgebildet ist, um bei beidseitiger Druckbeanspruchung das Heizelement (13) zumindest teilweise in das Dämpfmaterial (12) einzudrucken, und wobei die Heizvorrichtung (1) flexibel, insbesondere um einen Schuh legbar, ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (13) in länglichen, mäanderförmigen Schleifen (21) auf dem Dämpfungsmaterial (12) vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schleife (22) des Heizelementes (13) verkürzt ausgebildet ist, und dass in dem Bereich (23), welcher von der verkürzt ausgebildeten Schleife freigelassen ist, ein Temperatursensor (31) vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (31) an einer Metallplatte (32), insbesondere einer Aluminiumplatte, vorgesehen ist, dass sich die Metallplatte (32) zumindest über einen Teil der zur verkürzten Schleife (23) benachbarten zwei Schleifen (24) erstreckt, und dass die Metallplatte (32) in direktem Kontakt mit dem Heizelement (13) steht.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (13) durch einen durchgehenden Heizdraht ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Vergleichmäßigungsmaterial (14) ein wärmeleitendes Material (16) vorgesehen ist, und dass im Anschluss an das wärmeleitende Material (16) ein Endmaterial vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stromversorgung eine Kabeleinleitung vorgesehen ist, wobei der Winkel zwischen Kabeleinleitung und Heizmatte (3) kleiner als 30°, bevorzugt kleiner als 10°, ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung der Heizmatte (3) gleichmäßig oder ungleichmäßig über die Grundform (4) verteilt ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform (4) eine Mittelachse (41) aufweist, dass im Bereich (42) der Mittelachse keine Schleifen (21) vorgesehen sind, wobei sich die Schleifen (21) jeweils von einem Randbereich (43) der Grundform (4) bis zum Bereich der Mittelachse (41) erstrecken, wodurch zwei Teilbereiche ausgebildet sind, dass das Heizelement (13) fortlaufend vorgesehen ist und über den Bereich (42) der Mittelachse (41) geführt ist, wobei das Heizelement (13) im Bereich (42) der Mittelachse (41) in Form eines V vorgesehen ist, wobei der Umkehrpunkt (44) des Heizelementes (13) im Wesentlichen an der Mittelachse (41) liegt.
Anpassvorrichtung für einen Schuh, welcher formbaren, insbesondere thermoplastischen, Kunststoff aufweist, mit einem Druckelement, welches ausgebildet ist, um den Schuh aufzunehmen und Druck auf den Schuh auszuüben, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Heizvorrichtung (1) am Druckelement derart angebracht ist, dass sie beim Betätigen des Druckelements in Kontakt mit einem Schuh bringbar ist und durch das Druckelement über die Heizvorrichtung (1) Druck auf den Schuh ausübbar ist.