DE69920849T2

DE69920849T2 - Gewebe mit Stützvorrichtung in Form einer Schraubenfeder

Info

Publication number: DE69920849T2
Application number: DE69920849T
Authority: DE
Inventors: Roy William Tiverton Buckley; Neil Anthony Cullompton Dennis-Purves
Original assignee: John Heathcoat and Co Ltd
Current assignee: Heathcoat Fabrics Ltd
Priority date: 1998-11-28
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2019-11-27
Also published as: ATE278917T1; DE69920849D1; EP1004829B1; EP1004829A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Fluidabgabevorrichtung, ein die Vorrichtung umfassendes Bekleidungsstück sowie ein Verfahren zur Fluidabgabe unter Verwendung der Vorrichtung. Sie betrifft auch ein Luftkammergewebe mit einer schraubenförmigen Abstützung und eine Matratze mit einer schraubenförmigen Abstützung.
Die gesteuerte Abgabe von Fluiden ist auf vielen technischen Gebieten von Bedeutung. Zum Beispiel basiert eine Temperaturregulierung durch Luftklimatisierung auf der Abgabe von Luft mit einer vorbestimmten Temperatur in einen Raum. Auch viele chemische Reaktionen machen die Abgabe von Gas in einen Reaktionsbehälter erforderlich, und es ist häufig wünschenswert, das Gas als feine Dispersion von kleinen Bläschen in ein flüssiges Reaktionsgemisch bereit zu stellen, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu maximieren.
Es ist bekannt, dass große umschlossene Räume, wie sie in Fabriken vorhanden sind, erwärmt werden können, indem man Heißluft in eine in der Nähe ihrer Decken angeordnete langgestreckte Stoffröhre bläst. Die Heißluft dringt durch den Stoff hindurch und erwärmt dadurch die umgebende Luft innerhalb des umschlossenen Raums. Da der Stoffkörper, in den die Heißluft geblasen wird, groß und röhrenförmig ist, gibt es keine Richtung der Heißluft zu einer bestimmten Stelle hin. In der Tat besteht der eigentliche Zweck der Anordnung darin, sicherzustellen, dass Heißluft in alle Richtungen emittiert wird, damit sich eine gleichförmige Erwärmung der Umgebung ergibt.
Die GB-A-2146114 beschreibt die Verwendung von kühler Luft zum Regulieren der Temperatur eines Fahrzeugsitzes. Die Luft wird ins Innere eines Sitzes geliefert, der einen scheinbar konventionellen Sitzüberzug mit einer verhältnismäßig hohen Gasdurchlässigkeit von 200 bis 1000 cm³/cm²/s aufweist. Der Hohlraum für die Luft wird von einer starren Rahmenstruktur bereit gestellt, was dieses System unflexibel und nur für diese spezielle Art von Anwendung sachdienlich macht. Auch macht dieser hohe Porositätsgrad eine gleichmäßige Verteilung der kühlen Luft über die Gesamtheit des Sitzüberzugs praktisch unmöglich.
Die EP-A-0840072 betrifft Gasabgabevorrichtungen basierend auf doppelschichtigen textilen Stoffen, bei denen ein Gas zwischen die Schichten zugeführt wird und aus einer oder beiden der Schichten heraus dringt. Die Vorrichtungen stützen sich auf die Porosität des Stoffs und darauf, dass die Strömungsmenge des Gases eingestellt wird, um ein Aufblasen von zumindest Teilen des Zwischenraums zwischen den Lagen der Doppelschicht zu bewirken.
Die in der EP-A-0840072 beschriebenen Vorrichtungen haben den Nachteil, dass der Druck des Gases und die Porosität des Stoffs sorgfältig reguliert werden müssen, um ein zu starkes oder zu schwaches Aufblasen der Vorrichtung zu vermeiden. Bei relativ geringen Aufblasdrücken können auch Gegenstände, die auf eine Vorrichtung gelegt werden, bewirken, dass die Doppelschichten der Lage zusammenfallen und somit einen wirkungsvollen Gasstrom um den Gegenstand herum verhindern.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Schwierigkeiten zu mildern, die mit den Vorrichtungen aus dem Stand der Technik verbunden sind, und erreicht dieses Ziel durch Verwendung einer speziellen Art von Abstützung in einer Fluidabgabevorrichtung.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Fluidabgabevorrichtung bereit, umfassend einen Einlass für Fluid und zwei als Doppelschicht angeordnete Lagen von gewebten, gewirkten oder Vlies-Fasern, bei der die Doppelschicht einen oder mehrere Fluidabgabebereiche umfasst, in denen die Lagen durch eine schraubenförmige Abstützung auseinander gehalten werden, um einen inneren Hohlraum innerhalb der Doppelschicht zu begrenzen, wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass im Gebrauch Fluid aus dem Einlass in die Bereiche gelangt und durch eine oder beide der Lagen aus der Vorrichtung heraus dringt.
Die in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendeten schraubenförmigen Abstützungen verleihen der Vorrichtung eine Reihe von Vorteilen. Sie verringern die Tendenz der Lagen der Doppelschicht, aufeinander zusammenzufallen, wenn ein relativ schwerer Gegenstand auf die Vorrichtung gelegt oder gestellt wird. Sie halten auch die Lagen in der Nähe der Abstützung auseinander, und dies bedeutet, dass der Fluidabgabebereich oder die Fluidabgabebereiche nicht aufgeblasen werden brauchen. Somit können mit der Vorrichtung der Erfindung relativ niedrige Fluiddrücke verwendet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Vorrichtung verstärkt wird, jedoch einen Grad an Flexibilität bewahrt, wobei sie insbesondere aus der Ebene der Doppelschicht heraus biegsam bleibt. Die schraubenförmige Abstützung besteht vorzugsweise aus elastisch verformbarem Material, obwohl die schraubenförmige Gestalt selbst einen Grad an Flexibilität verleiht. Bei einer Ausführungsform ist die schraubenförmige Abstützung aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, zum Beispiel einem Acetylharzkunststoff. Die schraubenförmige Abstützung kann ein Filament aufweisen, das von einer "Band"-Form (mit einer ebenen Oberfläche) ist, was für mehr Bequemlichkeit sorgt und wirksam ist, um die Druckbeständigkeit zu vergrößern.
Außerdem weist die Vorrichtung andere Textilmerkmale auf, einschließlich Dehnbarkeit, Beständigkeit gegen Waschen oder Sterilisieren, Anpassungsfähigkeit und Einfachheit des Zuschneidens.
Die Lagen der Doppelschicht können aus gewebten, gewirkten oder Vlies-Fasern sein, sind jedoch vorzugsweise gewebt. So, wie sie hier verwendet werden, decken die Begriffe gewebt, gewirkt oder Vlies alle Verfahren zur Fertigung eines Gegenstands aus Fasern, Fäden oder Garn ab. Vorzugsweise sind die Lagen als ein Textilerzeugnis bzw. Stoff gewebt. Die Fasern können aus Keramikmaterial sein, was besonders zweckmäßig ist, wenn die Vorrichtung in einer Hochtemperaturumgebung (z. B. von mehr als 250°C) benutzt wird, sind jedoch vorzugsweise aus organischem Polymermaterial, wie Polyamiden (z. B. Nylon), Aramiden (z. B. Kevlar^®), Polypropylen, Polyester, Acrylen (z. B. Polyacrylat oder Polymethylacrylat), Zellulose oder einem beliebigen anderen Material, das als Faser erzeugt werden kann. Das Textilerzeugnis bzw. der Stoff weist vorzugsweise ein Gewicht von 50 bis 300 g/m² auf.
Die Lagen können durch konventionelle Mittel hergestellt werden, die auf dem Fachgebiet wohlbekannt sind. Sie können als Stoffrolle gebildet werden, die anschließend auf die gewünschten Längen geschnitten wird. Die Doppelschichtanordnung der Lagen kann erreicht werden, indem man jede Lage separat bildet und sie dann an geeigneten Stellen entlang der Länge der Doppelschichtlage verbindet, zum Beispiel durch Nähen, Versiegeln, Wärmeverschweißen oder unter Verwendung eines Klebers. Alternativ können die beiden Lagen durch konventionelle Doppelschicht-Webverfahren oder Doppelschicht-Wirkverfahren gleichzeitig gebildet und miteinander verbunden werden.
Die Vorrichtung der Erfindung umfasst vorzugsweise eine geordnete Anordnung von Fluidabgabebereichen, z. B. eine Mehrzahl von Bereichen, die im Wesentlichen röhrenförmig sind und über die Stofflage hinweg im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Diese Art von Anordnung hat den Vorteil, dass der Stoff relativ leicht herzustellen ist, und dass die Vorrichtung zu Lagerungszwecken aufgerollt werden kann.
Die Fluidabgabebereiche sind vorzugsweise durch Flächen bzw. Bereiche der Doppelschicht voneinander getrennt, in denen die Lagen miteinander verbunden sind. Dies liefert eine Reihe von getrennten Fluidabgabebereichen, von denen jeder einer Röhre ähnelt, wenn er im Inneren durch die schraubenförmige Abstützung abgestützt ist. Die Lagen können entweder miteinander verbunden werden, wenn der Stoff gebildet wird (z. B. durch Wirken oder Weben als Einzelschicht), oder nachdem der Stoff gebildet worden ist (z. B. durch Behandlung der zu verbindenden Bereiche mit einem Kleber).
Mindestens eine der Lagen weist mindestens einen Teil auf, der für Fluid durchlässig ist. Die Durchlässigkeit bzw. Permeabilität der Lage ist hauptsächlich auf die Poren zwischen den Fasern (z. B. in den Fäden) zurückzuführen, aus denen die Lage besteht. Vorzugsweise liegt die Durchlässigkeit innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 10000 dm³/m²/s, bevorzugter 1 bis 1000 dm³/m²/s. Typischerweise wird die Gesamtheit der Lage, wo sie nicht an der anderen Lage in der Doppelschicht angeheftet ist, für Fluid durchlässig sein. Bei Verwendung in der Vorrichtung der Erfindung kann jedoch die Lage so behandelt oder mit der anderen Lage verbunden werden, dass nur ein Teil von ihr gasdurchlässig ist. Der Grad der Durchlässigkeit der Lage, nachdem sie gebildet worden ist, kann für viele Anwendungen geeignet sein, und es kann daher sein, dass sie keine weitere Behandlung erforderlich macht. Wenn jedoch die Durchlässigkeit der Lage für eine gegebene Anwendung verringert werden muss, kann dies erreicht werden, indem man die Lage so behandelt, dass ein Anteil der Poren zwischen den Fasern teilweise oder vollständig verschlossen wird. Ein Verschließen der Poren auf diese Weise kann durch Verfahren ausgeführt werden, die auf dem Fachgebiet wohlbekannt sind, wie Behandlung mit einer wässrigen Dispersion eines Polymers (z. B. PVC, Polyacrylat oder Polyurethan) oder Übertragungsbeschichtung mit einem undurchlässigen Polymerfilm.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der beide Lagen des doppelschichtigen Stoffs bzw. Textilerzeugnisses in der Vorrichtung für Fluid durchlässig sind, kann die Vorrichtung eine Reihe von zwei oder mehr auf oder über einander liegenden Doppelschichten umfassen, die so gestapelt sind, dass die Fluidabgabebereiche in einem Teil der Doppelschicht die Flächen überlappen, in denen die Lagen in einer benachbarten Doppelschicht miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Vorrichtung derart hergestellt werden, dass bei Betrachtung im Querschnitt senkrecht zur Ebene der Doppelschicht immer eine schraubenförmige Abstützung vorhanden ist. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung das gesamte oder einen Teil eines Bekleidungsstücks bildet, das für den Träger Schutz gegen einen Angriff (z. B. mittels eines scharfen Gegenstands) bieten soll. Die überlappenden Doppelschichten können Teil derselben durchgehenden Lage sein (d. h. sich selbst überlappend) oder sie können getrennte Lagen sein, die mit denselben oder verschiedenen Fluideinlässen verbunden sind.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der sich die Doppelschichten nicht überlappen, kann eine der Lagen für Fluid durchlässig sein, und die andere kann im Wesentlichen undurchlässig sein. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass sie es erlaubt, dass Fluid nur aus der gesamten einen Seite (oder einem Teil davon) der Doppelschichtlage abgegeben wird. Die Fähigkeit, Fluid auf diese Weise zu lenken, ist ein klarer Vorteil der Erfindung. Die Lage, die im Wesentlichen undurchlässig ist, kann anfänglich in derselben Weise wie die für Fluid durchlässige Lage gebildet und anschließend mit einem Material behandelt werden, das die Lage im Wesentlichen undurchlässig macht. Behandlungen, um die Lage undurchlässig zu machen, schließen zum Beispiel eine Beschichtung der Lage mit einem gasdichten Überzug aus einem Polymer (wie einem Film aus Polyurethan, Polyethylen oder Polypropylen) ein, der unter Verwendung eines Klebers entweder direkt oder indirekt durch Übertragung von einem Trennschichtpapier auf die Lage aufgebracht werden kann. Alternativ kann die im Wesentlichen undurchlässige Lage getrennt von der durchlässigen Lage gebildet werden, und kann durch Vergrößerung der Dichte der Fasern im Stoff und/oder durch Verringerung der Größe der Poren im Wesentlichen undurchlässig gemacht werden.
Die Vorrichtung umfasst einen Einlass für Fluid, der Fluid zu dem Bereich oder den Bereichen zwischen den Lagen lenkt. Fluid kann von einer beliebigen Einrichtung zur Lieferung von Fluid unter einem größeren Druck als dem Atmosphärendruck zugeführt werden, wie einem Kompressor oder einer Druckgasflasche. Wenn die Vorrichtung mehr als einen Fluidabgabebereich aufweist, kann der Einlass eine Verteileranordnung umfassen, um Fluid aus einer einzigen Versorgung zu jedem der Fluidabgabebereiche der Vorrichtung zu lenken.
Die Vorrichtung der Erfindung ist besonders nützlich in Kleidung, die dazu bestimmt ist, die Luftströmung und die Lufttemperatur um Teile des Körpers herum zu regulieren. Deshalb stellt die vorliegende Erfindung auch ein die Vorrichtung der Erfindung umfassendes Bekleidungsstück bereit. Das Bekleidungsstück kann eine Jacke oder ein Overall, wie ein Fliegeranzug, sein und kann den Träger mit einem Grad an Schutz gegen scharfe Gegenstände und/oder Projektile versehen. Das Bekleidungsstück kann den Träger auch mit einem gewissen Schutz gegen Schlag oder Reibung versehen. Natürlich werden in dieser Hinsicht die Wahl der Materialien für die Doppelschicht und die schraubenförmige Abstützung die schützenden Eigenschaften des Bekleidungsstücks diktieren. Ein die Vorrichtung der Erfindung umfassendes Bekleidungsstück hat auch den Vorteil, dass die Lagen der Doppelschicht im Fall einer Unterbrechung der Gaszufuhr nicht einfach auf sich selbst zusammenfallen, und daher für den Träger ein Grad an Luftzirkulation verbleibt. Die Vorrichtung kann auch zum Beispiel in Isolierbekleidungsstücken (z. B. Unterwasserbekleidung oder Handschuhen) verwendet werden.
Sie kann auch einen Luftspalt für Schuhe oder Rucksäcke oder dergleichen liefern.
Eine Ausführungsform der Erfindung, die besonders geeignet zur Verwendung in einem Bekleidungsstück ist, umfasst Fluidabgabebereiche, die mit dem Einlass für Fluid verbunden sind, und Fluidabgabebereiche, die unverbunden oder mit Fluid unter Unterdruck verbunden bleiben. Dort, wo die Vorrichtung der Erfindung eine geordnete Anordnung einer Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Fluidabgabebereichen umfasst, kann dies erreicht werden, indem man zum Beispiel nur jeden zweiten Fluidabgabebereich mit dem Einlass für Fluid verbindet. Indem man auf diese Weise Fluidabgabebereiche unverbunden lässt, kann man Fluid (z. B. Luft) weg von der Haut des Trägers des Bekleidungsstücks zirkulieren lassen, und dies kann im Fall einer Unterbrechung des Fluidstroms nützlich sein.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung, die besonders geeignet zur Verwendung in einem Bekleidungsstück ist, weist auf einer der Lagen eine undurchlässige Beschichtung oder eine Beschichtung mit geringerer Durchlässigkeit auf, die nicht durchgehend ist, so dass die Vorrichtung das Strömen von Fluid durch die zwei Lagen noch zulässt. Eine solche Vorrichtung kann erzeugt werden, indem man eine der Lagen (d. h. nur eine Seite der Doppelschicht) über den Fluidabgabebereichen beschichtet, so dass das Fluid vorwiegend oder nur aus einer Seite der Doppelschicht abgegeben wird, und die Flächen zwischen den Fluidabgabebereichen unbeschichtet lässt, so dass Fluid durch diese Flächen hindurch dringen kann. Alternativ kann die Gesamtheit einer Seite des doppelschichtigen Stoffs beschichtet werden, und dann können Teile der beschichteten Schicht entfernt werden, um eine einzelne Stoffschicht als die Fläche zwischen den Fluidabgabebereichen zu hinterlassen. Somit wird der Träger des Bekleidungsstücks im Fall einer Unterbrechung des Fluidstroms wieder mit einem Grad an "Atmungsvermögen" im Bekleidungsstück versehen. Diese Ausführungsform der Erfindung kann eine Reihe von überlappenden Doppelschichten beinhalten.
Die Art des Fluids, das von der Vorrichtung abgegeben wird, wird von ihrem beabsichtigten Gebrauch abhängen. Das Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeits-/Gasgemisch sein, ist jedoch vorzugsweise ein Gas. Zum Beispiel wird im Fall der oben erwähnten Bekleidungsstücke das Gas typischerweise Luft sein. Allgemein kann das Gas aus einem einzigen Element oder einer einzigen Verbindung bestehen, oder kann ein Gemisch von zwei oder mehr Elementen oder Verbindungen umfassen. Reaktive Gase (wie Wasserstoff oder die Halogene) können zum Beispiel dort verwendet werden, wo die Vorrichtung benutzt wird, um ein Gas in die flüssige Phase einer chemischen Reaktion abzugeben. Alternativ kann die Vorrichtung verwendet werden, um relativ inerte Gase (wie Argon und die anderen Edelgase, Kohlendioxid oder Stickstoff) zuzuführen, um eine Inertgasatmosphäre bereit zu stellen. Die Vorrichtung kann zum Beispiel auch bei der Belüftung von Wasser verwendet werden. Gase könnten auch an Pflanzen abgegeben werden, um ihr Wachstum oder ihre Reifung zu steuern, z. B. Kohlendioxyd, das die Wachstumsgeschwindigkeit von Pflanzen, wie Tomaten, beschleunigen kann.
Bei einer anderen Anwendung kann die Vorrichtung der Erfindung in einem Reinigungssystem für die Luftwäsche verwendet werden. Verunreinigte Luft wird durch den Fluideinlass in die Vorrichtung gepumpt, wobei die Vorrichtung im Inneren eines Tanks mit wässriger Reinigungslösung vorhanden ist. Die Luft dringt als feine Blasendispersion aus der Vorrichtung heraus, was eine effiziente Reinigung der Luft mittels der Reinigungslösung ermöglicht.
Die Vorrichtung kann auch verwendet werden, um die Temperatur eines Gegenstands oder eines Bereichs durch ein Verfahren zu regulieren, das eine Abgabe bzw. Zufuhr von Gas mit einer vorbestimmten Temperatur umfasst. Für diese Anwendung ist das Gas vorzugsweise Luft. Eine spezielle Anwendung der Vorrichtung besteht darin, essbare Produkte (wie verpackte oder unverpackte Nahrungsmittel) bei einer Temperatur unter Raumtemperatur zu halten (z. B. –10 bis 10°C). Konventionell hat der Transport von essbaren Produkten innerhalb einer Nahrungsmittelverarbeitungs- oder Nahrungsmittelverpackungseinrichtung, zum Beispiel auf einem Förderband, Schwierigkeiten verursacht, da es notwendig gewesen ist, entweder die Produkte schnell durch einen Bereich zu transportieren, der sich bei Raumtemperatur befindet (was hinsichtlich der Verderblichkeit des Produkts unerwünscht sein kann) oder den gesamten Bereich auf einer niedrigeren Temperatur zu halten (was für einen Bereich, in dem Menschen arbeiten müssen, unerwünscht ist). Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung überwindet diese Probleme, da sie es gestattet, kalte Luft direkt zu dem Produkt und seiner unmittelbaren Umgebung zuzuführen und daher die Umgebung außerhalb dieser Zone nicht merklich zu beeinflussen braucht. Da die Vorrichtung der Erfindung leicht und flexibel gemacht werden kann, kann sie selbst das Förderband bilden, auf dem das Nahrungsmittel transportiert wird. Die Vorrichtung der Erfindung ist für diese Anwendung besonders vorteilhaft, weil es die schraubenförmigen Abstützungen erlauben, den Strom von Luft (oder anderem Gas) aufrecht zu erhalten, wenn ein schwerer Gegenstand auf die Vorrichtung gelegt oder gestellt wird, oder wenn die Vorrichtung umgebogen oder geknickt wird. Alternativ kann eine oder mehr als eine der Vorrichtungen der Erfindung über einem konventionellen Förderband angeordnet werden, um kalte Luft auf das Produkt zu lenken. Die Vorrichtung oder Vorrichtungen können auch über oder unter einem Förderband angeordnet werden, das Luft hindurchtreten lässt, indem es zum Beispiel aus einer kettenartigen Anordnung hergestellt ist. Die Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie die Tendenz von Feuchtigkeit aus der umgebenden wärmeren Luft, sich auf dem Nahrungsmittel oder seiner Verpackung niederzuschlagen, stark verringert.
Die Vorrichtung der Erfindung kann auf anderen Gebieten in der Nahrungsmittelindustrie verwendet werden. Zum Beispiel kann sie als Träger für Nahrungsmittel in Auslagebereichen (z. B. Auslageschränken) verwendet werden. Sie kann auch zum schnellen Abkühlen oder Gefrieren von Nahrungsmitteln verwendet werden, zum Beispiel, indem man abgekühltes Gas (z. B. Luft) zuführt; eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass sie imstande ist, die Kühlwirkung direkt dort bereit zu stellen, wo sie benötigt wird. Sie kann auch in Schalen bzw. Tragen verwendet werden, die beim Transport von Nahrungsmitteln verwendet werden, oder in Regalen in Lagerräumen, um für eine schnelle Abkühlung von gekochten Nahrungsmitteln usw. zu sorgen.
Beispiele von anderen Anwendungen, bei denen die Vorrichtung der Erfindung nützlich sein kann, sind belüftete Sitze (z. B. für Transportfahrzeuge, wie Autos, Lastwagen oder Züge), Decken, um für eine Heiz- oder Kühlwirkung zu sorgen, Artikel für die Wundheilung, Heiß- oder Kaltbehandlung von Gelenken, sowie Inkontinenzbettzeug oder -bekleidung. Außerdem kann die Vorrichtung der Erfindung auch bei anderen Anwendungen in der Landwirtschaft verwendet werden (zum Beispiel bei der unterirdischen Bewässerung, Belüftung von Böden oder Korn in Silos, der Bereitstellung von örtlich begrenzter Warmluft für Pflanzen, oder um ein Mikroklima für Pilze zu schaffen), oder um eine Unterdecke oder zeitweilige Straßenoberfläche bereit zu stellen, oder um einen Isolierspalt für Wände bereit zu stellen, oder als Rumpfüberzug mit geringem Wasserwiderstand bei Booten.
Die Vorrichtung der Erfindung kann teilweise mit einer Unterdruckquelle verbunden werden. Indem man Teile der Vorrichtung mit einer Fluidquelle bei einem Druck über Atmosphärendruck und andere Teile der Vorrichtung mit einer Unterdruckquelle verbindet, kann das Fluid unter Verwendung der Vorrichtung umgewälzt (oder auf andere Weise im Kreislauf geführt) werden. Zum Beispiel können dort, wo die Vorrichtung der Erfindung eine Mehrzahl von Fluidabgabebereichen umfasst, abwechselnde Bereiche mit einer Fluidquelle beziehungsweise mit der Unterdruckquelle verbunden werden. Somit verläuft die allgemeine Fluidströmungsrichtung aus einem Fluidabgabebereich, über die Oberfläche der Vorrichtung, zu einem benachbarten Bereich. Die schraubenförmigen Abstützungen verhindern, dass die Bereiche, die mit der Unterdruckquelle verbunden sind, zusammenfallen.
Die Vorrichtung der Erfindung kann auch ganz mit einer Unterdruckquelle verbunden werden. Dies gestattet es, die Vorrichtung, bei gewissen Anwendungen, als Filter zu nutzen, indem man die Vorrichtung in eine Flüssigkeit einführt, die Feststoffpartikel enthält, und den Unterdruck an der Vorrichtung anlegt, so dass nur die Flüssigkeit durch die Vorrichtung gesaugt wird, wobei der Feststoff unfähig ist, durch die Lagen der Doppelschicht hindurchzutreten. Die schraubenförmigen Abstützungen verhindern wieder ein Zusammenfallen der Bereiche, die unter Unterdruck stehen.
Die Vorrichtung der Erfindung kann auch bei Anwendungen verwendet werden, wo eine zwangsweise Zufuhr von Fluid zur Vorrichtung nicht erforderlich ist. Bei diesen Anwendungen wird daher ein Einlass für Fluid nicht benötigt. Somit stellt, bei einer anderen Ausführungsform, die Erfindung einen Stoff bzw. ein Textilerzeugnis bereit, umfassend zwei als Doppelschicht angeordnete Lagen von gewebten, gewirkten oder Vlies-Fasern, bei dem die Doppelschicht eine Mehrzahl von Bereichen umfasst, in denen die Lagen durch eine schraubenförmige Abstützung auseinander gehalten werden, um einen inneren Hohlraum innerhalb der Doppelschicht zu begrenzen. Konventionell werden im Allgemeinen Abstandhalterstoffe verwendet, um zwei Oberflächen auseinander zu halten, während sie für einen Grad an Wärmeisolierung und, vorzugsweise, Luftströmung in dem Bereich zwischen den Oberflächen sorgen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung gestattet es der Stoff der Erfindung, dass Fluid in die Bereiche strömt, in denen die Lagen durch die schraubenförmigen Abstützungen auseinander gehalten werden (z. B. indem man die Enden der Bereiche, am Rand des Stoffs, offen hält) und, vorzugsweise, durch eine oder beide der Lagen hindurch dringt. Der Stoff ist vorzugsweise gewirkt. Bei einer Ausführungsform, bei der Fluid nicht durch eine oder beide Lagen hindurch dringen darf, kann der Stoff jedoch in Form eines Luftkammergewebes oder dergleichen mit einer schraubenförmigen Abstützung vorliegen. Die Erfindung kann eine beträchtlich höhere Stoßfestigkeit als konventionelle Abstandhalterstoffe liefern und leichtgewichtig sein.
Bei der Ausführungsform, bei der ein Fluideinlass nicht benötigt wird, können die Lagen und die schraubenförmige Abstützung die oben erwähnten optionalen oder bevorzugten Formen annehmen. Um die Freiheit von Luftzutritt zur Haut zu maximieren, wenn er als Bettzeug, Kleidung oder dergleichen verwendet wird, kann der Stoff außerdem einen hohen Fluidanteil im Verhältnis zu Feststoffmaterial (Fasern und schraubenförmige Abstützungen) aufweisen, zum Beispiel in der Größenordnung von 95 Volumen-% bis 5 Volumen-%. Typischerweise kann bei solchen Ausführungsformen die Dicke des Stoffs bzw. Textilerzeugnisses ohne einen Einlass zwischen 0,5 bis 1 cm liegen, jedoch könnte eine beliebige geeignete Dicke verwendet werden.
Diese Vorrichtung kann bei vielen der oben erwähnten Anordnungen verwendet werden, zum Beispiel in Bekleidungsstücken. Bei der Ausführungsform, bei der Fluid durch keine der Lagen hindurch dringen darf, ist sie besonders nützlich für Isolierbekleidungsstücke, wie Unterwasserbekleidung oder Handschuhe, oder um einen Isolierspalt für Wände oder bei der Dachisolierung bereit zu stellen. Eine besonders hohe Isolierwirkung könnte bereit gestellt werden, wenn ein Vakuum im Inneren von einer Struktur erzeugt wird, die eine undurchlässige Beschichtung auf beiden Seiten und abgedichtete Ränder aufweist. Eine Wirkung ähnlich derjenigen, die man bei Thermoskannen findet, und die bei Bekleidungsstücken zum Beispiel erzielt werden kann, wenn eine reflektierende Oberfläche auf der Innenseite vorgesehen wird, zum Beispiel wenn sie aluminisiert wird. Bei der Ausführungsform, bei der ein Vakuum vorgesehen ist, kann eine vorgesehene Beschichtung eine Nitrilbeschichtung sein, um eine Abnahme des Vakuums zu verhindern. Wenn sie jedoch verwendet wird, um einen Luftspalt für Schuhe oder Rucksäcke oder dergleichen bereit zu stellen, wäre eine undurchlässige Beschichtung nicht über die gesamte Vorrichtung hinweg erforderlich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Vorrichtung aus zwei Stofflagen gebildet, wobei abwechselnde Streifen der Lagen miteinander verbunden werden (zum Beispiel indem sie miteinander verwoben, versiegelt oder verklebt werden) und über die Produktionsrichtung des Stoffs hinweg unverbunden sind. Schraubenförmige Abstützungen werden in die Fluidabgabebereiche eingebracht, um eine Struktur bereit zu stellen, die einer Reihe von verbundenen parallelen Röhren ähnelt, und die Bereiche, in denen die Lagen nicht aneinander befestigt sind, werden an einem Rand der Lage mit einem Einlass für Fluid verbunden und werden am entgegengesetzten Rand abgedichtet (zum Beispiel wieder, indem man sie miteinander verwebt, wärmeversiegelt oder verklebt).
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Matratze bereit gestellt, umfassend zwei als Doppelschicht angeordnete Lagen, bei der die Doppelschicht eine Mehrzahl von Bereichen umfasst, in denen die Lagen durch eine drehbare schraubenförmige Abstützung auseinander gehalten werden, die im Wesentlichen in der Ebene der Lagen liegt, um einen inneren Hohlraum innerhalb der Doppelschicht zu begrenzen. Obwohl die Lagen aus einem beliebigen Material gebildet werden können, sind sie vorzugsweise aus gewebten, gewirkten oder Vlies-Fasern. Diese Ausführungsform ist besonders nützlich, um ein Wundliegen oder dergleichen zu verhindern oder zu vermindern, da die drehbaren Abstützungen für eine stetig bewegbare Oberfläche sorgen, wenn sie aktiviert werden. Eine Schaumschicht kann auf der Oberseite der Doppelschicht vorgesehen sein. Die Abstützungen können durch einen beliebigen Mechanismus aktiviert werden, wobei ein Beispiel ein Schalter ist, der mit einer Zahnstangen- und Ritzel-Anordnung verbunden ist. Die Abstützungen sind vorzugsweise mit einer reibmindernden Substanz beschichtet, zum Beispiel PTFE, und vorzugsweise sind benachbarte Abstützungen in entgegengesetzten Ausrichtungen ("S"- oder "Z"-Formen) zu jeder benachbarten Abstützung ausgebildet, um eine merkliche Bewegung eines Patienten in Bezug zur Matratze zu verhindern. Die Vorrichtung unterscheidet sich von vorhandenen Vorrichtungen zum Verhindern von Wundliegen darin, dass die Bewegung in einem solch kleinen Maßstab stattfindet, dass verletzte Patienten nicht unter einer Erschwerung der Verletzung leiden würden. Die Matratze kann mit einem Fluideinlass versehen werden, aus dem Fluid in die Bereiche gelangen kann und nach außen dringt, obwohl dies nicht wesentlich ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt;
2 eine schraubenförmige Abstützung veranschaulicht, die in der Vorrichtung der Erfindung verwendet werden kann;
3 eine geschnittene perspektivische Ansicht ist, welche die Anordnung von Fluidabgabebereichen in einer Vorrichtung der Erfindung zeigt;
4 eine Vorrichtung der Erfindung darstellt, bei der sich die Doppelschichten überlappen;
5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, die eine Abwandlung der Vorrichtung aus den 1 und 3 ist; und
6(a) und (b) mögliche entgegengesetzte Ausrichtungen der schraubenförmigen Abstützung zeigen.
Bezug nehmend auf 1, umfasst eine Fluidabgabevorrichtung 1 einen Einlass für Fluid 2, der Fluid über einen Verteiler 3 zu Fluidabgabebereichen 4 lenkt. Die Fluidabgabebereiche 4 sind als Teil einer Lage von doppelschichtigem Stoff ausgebildet, der miteinander verbundene Flächen 5 umfasst, in denen die beiden Schichten des Stoffs als eine einzige Lage aneinander befestigt (oder miteinander verwoben) sind, sowie nicht miteinander verbundene Flächen, die Fluidabgabebereiche 4 bilden. Die Verbindung zwischen dem Verteiler 3 und den Bereichen 4 kann über eine direkte Verbindung des Verteilers 3 mit jedem der Bereiche 4 oder mittels dazwischenliegender Verbindungsröhren (in der Figur nicht dargestellt) erfolgen.
Der zur Herstellung der Doppelschicht verwendete Stoff kann in Abhängigkeit von der Verwendung, der die Vorrichtung 1 zugeführt werden soll, aus beliebigen Fasern bestehen (z. B. Polyamid, wie Nylon, oder Polyaramid oder Polyester). Wenn es erwünscht ist, dass Teile des Stoffs für das Fluid undurchlässig sind, dann können diese Teile mit einer Beschichtung behandelt werden.
Die Enden der Fluidabgabebereiche 4, die am weitesten vom Verteiler 3 entfernt sind, sind verschlossen. Wenn Fluid (z. B. Gas) durch den Einlass 2 zugeführt wird und durch den Verteiler 3 und in Fluidabgabebereiche 4 strömt, tritt es somit aus der Vorrichtung 1 aus, indem es aus der durchlässigen Lage oder den durchlässigen Lagen ausströmt, welche die Begrenzungen der Bereiche 4 bilden.
Die Bereiche 4 sind durch schraubenförmige Abstützungen (in der Figur nicht dargestellt) abgestützt, und eine geeignete schraubenförmige Abstützung 6 ist in 2 dargestellt. Die schraubenförmige Abstützung 6 kann eine Schraubenfeder aus elastisch verformbarem Material (wie zum Beispiel Metall) sein.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Querschnitt entlang der Linie A-A aus 1 zeigt und zeigt, wie die schraubenförmigen Abstützungen 6 die Fluidabgabebereiche 4 verstärken. In dieser Figur weist die untere Lage 8 der Doppelschicht eine darauf aufgebrachte undurchlässige Schicht 7 auf, obwohl sie ebenso wie die obere Lage 9 durchlässig sein könnte. Die schraubenförmigen Abstützungen 6 halten die Bereiche 4 in einer im Wesentlichen röhrenförmigen Form.
4 ist eine perspektivische Ansicht, unter demselben Blickwinkel und für denselben Querschnitt wie 3, die eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bei der die Vorrichtung 1 überlappende Doppelschichtstoffe 10, 11 enthält. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind die Lagen durchlässig, wo die beiden Stoffe 8, 9 zusammentreffen (die Stoffe 10, 11 können verschiedene Stoffe oder verschiedene Teile desselben Stoffs sein). Mit dieser überlappenden Anordnung verstärken die schraubenförmigen Abstützungen die Vorrichtung 1 und können für eine Sperre gegen ein Durchstechen der Vorrichtung 1 sorgen, und zwar über ihre gesamte Breite und Länge.
In 5 ist eine Abwandlung der Vorrichtung aus den 1 und 3 dargestellt. Bei der Vorrichtung 1a aus 5 weisen Fluidabgabebereiche 4a, die durch schraubenförmige Abstützungen 6a abgestützt sind, eine auf ihre untere Lage 8a aufgebrachte undurchlässige Schicht 7a auf. Die undurchlässige Schicht 7a kann über die gesamte Länge der Fluidabgabebereiche 4a oder nur auf Teile der Fluidabgabebereiche 4a aufgebracht sein, und kann auf alle der Fluidabgabebereiche 4a oder nur auf einige von ihnen aufgebracht sein. Indem man Fluidabgabebereiche 4a mit der undurchlässigen Schicht 7a überzieht, dringt Fluid nur aus der oberen Lage 9a von Fluidabgabebereichen 4a nach außen, und somit wird Fluid nur aus einer Seite der Vorrichtung 1a abgegeben, d. h. der obersten Seite, wie in der Figur dargestellt. Die Fluidabgabebereiche 4a sind durch miteinander verbundene Flächen 5a getrennt, in denen die beiden Schichten des Stoffs als Einzellage gewebt (oder auf andere Weise miteinander verbunden) sind. Anders als bei der in den 1 und 3 dargestellten Vorrichtung weisen die miteinander verbundenen Flächen 5a keine darauf aufgebrachte undurchlässige Schicht auf, und daher bewahren sie ihre Durchlässigkeit für Fluid. Die Durchlässigkeit der miteinander verbundenen Flächen 5a macht die in 5 dargestellte Vorrichtung 1a besonders vorteilhaft zur Verwendung als Teil eines Bekleidungsstücks. Eine Verwendung der Vorrichtung 1a in einem Bekleidungsstück bedeutet, dass Fluid (z. B. Gas) von nur einer Seite der Vorrichtung 1a (d. h. der obersten Seite, wie in der Figur dargestellt) zum Träger des Bekleidungsstücks gelenkt werden kann, wodurch infolge der undurchlässigen Beschichtung 7a ein verschwenderischer Fluidstrom weg vom Träger vermieden wird, und im Fall einer Unterbrechung des Fluidstroms (z. B. wegen eines Pumpenausfalls) gestattet es die Durchlässigkeit der miteinander verbundenen Flächen 5a, dass warme Luft und Feuchtigkeit um die Haut des Trägers herum und weg von dieser zirkulieren. Abschnitte der beschichteten Schicht 7a könnten weggeschnitten werden, um das natürliche Atmungsvermögen des Produkts zu vergrößern, falls gewünscht.
Die in den 1, 3 und 5 dargestellten Vorrichtungen 1, 1a sind für eine Verwendung als andere Textilerzeugnisse der Erfindung geeignet, wenn sie ohne den in 1 dargestellten Einlass 2 und Verteiler 3 konstruiert sind. Wenn die Vorrichtungen als solche Textilerzeugnisse verwendet werden, werden die Enden der Fluidabgabebereiche 4, die am weitesten vom Verteiler 3 entfernt sind, vorzugsweise offen gelassen (d. h. sie sind nicht abgedichtet).
Die obigen Anordnungen können in einer Matratze verwendet werden, um Wundliegen oder dergleichen zu verhindern oder zu vermindern, wenn die schraubenförmigen Abstützungen 6 und 6a drehbar sind, um für eine sich stetig bewegende Oberfläche zu sorgen, auf der ein Patient liegt. Die schraubenförmigen Abstützungen 6, 6a liegen im Wesentlichen in derselben Ebene wie die Lagen, wie zum Beispiel in 3 dargestellt. Ein Zahnstangen- und Ritzel-Mechanismus kann verwendet werden, um die Abstützungen 6 oder 6a zu drehen. Um zu verhindern, dass ein Patient eine Matratze hinauf oder hinab bewegt wird, die eine solche Vorrichtung umfasst, ist jede schraubenförmige Abstützung in einer entgegengesetzten Ausrichtung zu ihren benachbarten schraubenförmigen Abstützungen vorgesehen. Diese Ausrichtungen sind in 6 dargestellt, wobei 6(a) die "Z"-Form zeigt und 6(b) die "S"-Form zeigt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich auf den schraubenförmigen Abstützungen 6 oder 6 (a) eine reibmindernde Beschichtung, damit sie sich selbst unter dem Gewicht eines Patienten weiter drehen können.

Claims

Fluidabgabevorrichtung, umfassend einen Einlass für Fluid und zwei als Doppelschicht angeordnete Lagen von gewebten, gewirkten oder Vlies-Fasern, bei der die Doppelschicht einen oder mehrere Fluidabgabebereiche umfasst, in denen die Lagen durch eine schraubenförmige Abstützung auseinander gehalten werden, um einen inneren Hohlraum innerhalb der Doppelschicht zu begrenzen, wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass im Gebrauch Fluid aus dem Einlass in die Bereiche gelangt und durch eine oder beide der Lagen aus der Vorrichtung heraus dringt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lagen ein Textilerzeugnis aus gewebten Fasern umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die zwei Lagen als ein Textilerzeugnis gewebt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die eine Mehrzahl von Fluidabgabebereichen umfasst, welche im Wesentlichen röhrenförmig sind und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Fluidabgabebereiche voneinander durch Doppelschichtflächen getrennt sind, in denen die Lagen miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die schraubenförmige Abstützung aus elastisch verformbarem Material besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, die zwei oder mehr übereinander gestapelte Doppelschichten umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Doppelschichten so gestapelt sind, dass die Fluidabgabebereiche in einer Doppelschicht die Flächen überlappen, in denen die Lagen in einer benachbarten Doppelschicht miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der eine der Lagen von einem oder mehreren der Fluidabgabebereiche für Fluid undurchlässig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der eine Lage von jedem Fluidabgabebereich für Fluid undurchlässig ist, wobei sich sämtliche der undurchlässigen Lagen auf derselben Seite der Doppelschicht befinden und die Flächen zwischen den Bereichen für Fluid durchlässig sind.
Bekleidungsstück, umfassend die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Abgeben von Fluid, umfassend Bereitstellen des Fluids aus einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Fluid ein Gas von vorbestimmter Temperatur ist, so dass es die Temperatur seiner Umgebung reguliert.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem sich das Gas auf einer Temperatur unterhalb von Raumtemperatur befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das Gas zu einem essbaren Produkt abgegeben wird.
Textilerzeugnis, umfassend zwei als Doppelschicht angeordnete Lagen von gewebten, gewirkten oder Vlies-Fasern, bei dem die Doppelschicht eine Mehrzahl von Bereichen umfasst, in denen die Lagen durch eine schraubenförmige Abstützung auseinander gehalten werden, um einen inneren Hohlraum innerhalb der Doppelschicht zu begrenzen.
Textilerzeugnis nach Anspruch 16, bei dem mindestens ein Teil der Lagen für Fluid durchlässig ist.
Textilerzeugnis nach Anspruch 16, bei dem beide der Lagen für Fluid undurchlässig sind.
Textilerzeugnis nach Anspruch 18, bei dem im inneren Hohlraum ein Unterdruck vorgesehen ist.
Matratze, umfassend zwei als Doppelschicht angeordnete Lagen, bei der die Doppelschicht eine Mehrzahl von Bereichen umfasst, in denen die Lagen durch eine drehbare schraubenförmige Abstützung auseinander gehalten werden, die im Wesentlichen in der Ebene der Lagen liegt, um einen inneren Hohlraum innerhalb der Doppelschicht zu begrenzen.
Matratze nach Anspruch 20, bei der die schraubenförmige Abstützung mit einer reibungsmindernden Substanz beschichtet ist.
Matratze nach Anspruch 20 oder 21, bei der jede schraubenförmige Abstützung in einer entgegengesetzten Ausrichtung zu einer benachbarten schraubenförmigen Abstützung ausgebildet ist.