ES2683034T3 - Artículos inflables que proporcionan inflado de larga duración y control de presión - Google Patents

Abstract

Una pelota deportiva inflable presurizada que comprende una válvula de inflado sellable (20) que comprende: un paso de aguja de válvula (22) definido por una pared que se extiende la longitud del paso, una abertura rebajada (21) dentro de dicho paso que se extiende lateralmente más allá de la pared y un dispositivo de tapón obturador (10), comprendiendo dicho dispositivo de tapón obturador un perfil saliente biselado (16) que tiene una parte inferior y una parte superior, que tiene una anchura mayor en la parte superior que en la inferior, y en la que dicho dispositivo de tapón obturador está adaptado para ajustarse dentro del paso de tal manera que dicho perfil saliente y dicha abertura rebajada formen una superficie de sellado (30).

Description

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DESCRIPCION

Artfculos inflables que proporcionan inflado de larga duracion y control de presion Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a artfculos inflables que muestran una retencion de presion mejorada. Mas especfficamente, la presente invencion proporciona un artfculo inflable que tiene una membrana impermeable a gases de una o mas capas y un diseno de valvula y un tapon obturador para reducir las fugas de la valvula. La invencion tambien se refiere a un metodo para inflar artfculos inflables con el fin de obtener una presion especffica del artfculo y retener dicha presion durante un perfodo de tiempo prolongado.

Antecedentes de la invencion

Es bien conocido que los artfculos inflables inflados con aire tienden a desinflarse en un perfodo muy corto de tiempo que oscila desde unos pocos dfas a unas pocas semanas. Los ejemplos obvios incluyen el desinflado de globos de fiesta o la necesidad de volver a inflar balones de futbol entre partidos semanales. De hecho, la mayorfa de las pelotas de juegos tradicionales o convencionales pierden aire con el tiempo y no cumplen con las especificaciones del juego en semanas o meses. Por ejemplo, las pelotas de baloncesto tradicionales pierden mas del cincuenta por ciento (50 %) de su presion de aire en solo un ano.

Una de las causas de dicha rapida perdida de la presion de inflado se debe, en parte, a la filtracion de moleculas de gas a traves de las membranas de las pelotas debido, entre otras cosas, a defectos de costura, materiales defectuosos, y tecnicas de construccion defectuosas, incluyendo la curacion y la degradacion incompleta del polfmero, lo que da como resultado fugas de costura en la camara de aire.

Otra causa de tal perdida de presion de inflado es la mala construccion de la valvula. Algunos, si no todos los artfculos inflados tienen valvulas autosellantes “pasivas”, que usan una construccion y diseno de valvula para proporcionar un paso para un dispositivo de ruptura de sellos tal como una aguja de inflado de pelotas. El sellado en sf se logra por medio de una hendidura de corte que forman dos superficies paralelas planas que se aprietan entre sf mediante fuerzas circunferenciales proporcionadas por medio de la fijacion de un cuerpo de valvula elastomerico en una carcasa elastomerica circundante que se ahusa hacia la parte inferior y se disena para aplicar un ajuste de interferencia. La aplicacion de esta fuerza, creada por la carcasa de valvula que restringe el cuerpo de valvula, ayuda a apretar paralelas entre sf las dos superficies de sellado. Lamentablemente, cuando se inserta o retira la aguja de inflado de esta configuracion, la misma puede inducir a ensuciar el paso de superficie de sellado o crear gradientes de estres desiguales en el caucho o material elastomerico de las superficies de sellado que crean microcanales para que el aire o el gas de inflado escape directamente a la atmosfera. Otra causa podrfa ser defectos de corte en las superficies de sellado de valvula al usar cuchillas afiladas de forma inadecuada o de una mala alineacion en el registro de molde de valvula durante el proceso de corte de paso de sellado. Todos estos problemas con el sistema de valvula y sellado pueden hacer que la pelota o el artfculo inflado pierda presion rapidamente.

Se conoce en la tecnica que el uso de grandes moleculas de gases (ya sea solas o en combinacion con aire u otros gases) mejora la retencion de presion en los artfculos inflables. Ejemplos de tales usos pueden, por ejemplo, encontrarse en las siguientes patentes de Estados Unidos publicadas: 4.098.504; 4.300.767; 4.340.626; 4.358.111; 4.513.803; 5.227.103; 5.356.430; 5.578.085; y 6.457.263.

Como se conoce bien en la tecnica, sin embargo, cuando los artfculos inflables estan llenos de un gas mas denso sin aire y se someten a impactos, por ejemplo, mientras se hace botar una pelota, las configuraciones de componentes y/o materiales junto con la envoltura rfgida o los atributos dimensionales y los entornos de uso son propicios para la generacion de mayores niveles de ruido del artfculo (vease, por ejemplo, la patente de Estados Unidos N.° 4.300.767). En la mayorfa de los casos, el nivel de ruido aumenta para frecuencias especfficas en el espectro de sonido global del artfculo inflable. El nivel de decibelios de estas frecuencias afectadas puede hacer que los artfculos inflables suenen desagradables, creando un sonido de timbre, un sonido de detonacion o cualquier otro sonido que no se considere adecuado para el uso, el entorno o el atractivo del consumidor del artfculo deseado.

Se han hecho intentos para reducir al mfnimo este problema. Por ejemplo, Reed et al., como se expone en la patente de los Estados Unidos N.° 4.300.767, desvelan un metodo de amortiguar la resonancia acustica no deseada provocada por el uso de SF6 en el artfculo inflado. Sin embargo, el problema no se resolvio del todo ya que la solucion de Reed et al., solo abarca frecuencias de resonancia mayores que 2000 Hz. Sin embargo, hay frecuencias de resonancia significativas que se producen en el intervalo de 0-2000 Hz que no se absorben por la solucion de Reed et al. Mientras que tales frecuencias de resonancia se hacen cada vez mas notables a medida que aumenta el tamano del objeto inflable, incluso en pelotas mas pequenas, las frecuencias de resonancia bajas todavfa estan presentes. Ademas, y quizas mas importante, la solucion de Reed interrumpe la simetrfa del artfculo inflable, en el caso de Reed, una pelota de tenis.

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Cuando los artfculos inflados se inflan con una mezcla de gases distinta del aire con la finalidad de proporcionar un inflado de larga duracion y control de presion del artfculo inflado, tienen, sin embargo, una tendencia a inducir un cambio significativo en el rendimiento como resultado de la desviacion de las mezclas de gases de las propiedades de aire tfpicas. Por ejemplo, la sensacion de un balon de futbol lleno con una mezcla de gases que comprende un gas de gran volumen y baja permeabilidad gana dinamismo, o la absorcion de choques o rebotes de un neumatico de bicicleta cambia cuando se llena a su presion de conduccion normal con una mezcla de gases de baja permeabilidad. Estos cambios hacen que el artfculo inflable final sea inadecuado debido a la sensacion, el tacto, la comodidad, el control y otros efectos tactiles o sensoriales que comprenden la apreciacion de una persona en cuanto a su comodidad, capacidad de juego e idoneidad. Tales cambios en el peso, la dureza aparente, el bote, el dinamismo y la comodidad del artfculo inflable pueden convertirse en razones de inadecuacion de uso.

Por lo tanto, existe una clara necesidad de artfculos inflables que permanezcan inflados durante largos perfodos de tiempo, y que se inflen mediante un metodo que resulta en el control de presion, en el que estos artfculos emitan ruidos de detonacion o zumbidos mfnimos o, mas preferentemente, indetectables tras el impacto y que retengan sus caracterfsticas estandar de dinamismo o capacidad de juego acostumbradas.

El documento US 3 107 683 A desvela una valvula de admision y retencion para las pelotas neumaticas. En particular, un conjunto de valvula para un artfculo inflable comprende un cuerpo de valvula tubular elastico abierto en un extremo y sellado por una pared de cierre perforable en el otro extremo, una ranura en dicho cuerpo tubular que rodea el orificio del mismo y separado interiormente de dicho extremo abierto, una valvula rfgida que incluye un vastago cilfndrico que tiene un diametro aproximadamente igual al orificio de dicho cuerpo y una cabeza en forma de disco de un tamano y una forma correspondiente a dicha ranura, siendo el vastago de dicha valvula de mayor longitud que la longitud de dicho cuerpo entre la ranura y la pared de cierre, siendo dicha valvula desechable en dicho cuerpo despues de la perforacion de dicha pared de cierre durante el inflado del artfculo para cauterizar la cabeza de valvula en dicha ranura y estirar el cuerpo de valvula de tal manera que su orificio contacte de manera estanca a los fluidos alrededor del vastago de valvula, y una ranura formada a traves de la cabeza de dicha valvula para permitir el paso del fluido a presion a traves del orificio del cuerpo de valvula.

Sumario de la invencion

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona la pelota deportiva inflable presurizada de la reivindicacion 1.

Aspectos adicionales de la invencion se exponen en las reivindicaciones dependientes. Los ejemplos tratados a continuacion en el presente documento, que no comprenden la pelota deportiva inflable presurizada que comprende una valvula de inflado sellable como la desvelada en la reivindicacion 1, deben entenderse simplemente como ejemplos y no como parte de la invencion.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 (a) es una representacion de una realizacion preferida de la valvula y el tapon obturador de la invencion antes de la insercion del tapon obturador en la valvula.

La figura 1 (b) es una representacion de una realizacion preferida de la valvula y el tapon obturador de la invencion con el tapon obturador insertado en la cavidad de la valvula.

La figura 1 (c) es una representacion de una realizacion preferida de la valvula y el tapon obturador de la invencion con el tapon obturador insertado en la cavidad de la valvula y en la que dicha valvula se establece en la pared de un artfculo inflable.

La figura 2 (a) es una fotograffa que muestra una realizacion para el diseno de los materiales acusticos unidos a la pared de camara de aire interna de un artfculo inflable.

La figura 2 (b) es una fotograffa que muestra una realizacion para el diseno de los materiales acusticos unidos a la pared de camara de aire interna de un artfculo inflable.

La figura 2 (c) es una fotograffa que muestra una realizacion para el diseno de los materiales acusticos unidos a la pared de camara de aire interna de un artfculo inflable.

La figura 3 es una representacion de una realizacion que muestra la incorporacion de una camara de medicion de presion dispuesta fuera del artfculo inflable.

La figura 4 es una grafica lineal que muestra la medicion del aumento y la liberacion de la presion de inflado a lo largo del tiempo en un proceso de la invencion para lograr la igualacion a una presion objetivo de 0,62 bares (9 psig).

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La figura 5 es una grafica lineal que muestra la medicion del aumento y la liberacion de la presion de inflado a lo largo del tiempo en un proceso de la invencion para lograr la igualacion a una masa objetivo del gas de 0,62 bares (9 psig).

La figura 6 es una representacion de una realizacion preferida de una aguja de inflado de la presente invencion. Descripcion detallada de la invencion

La presente invencion proporciona un artfculo inflable, tal como una pelota deportiva o un neumatico de bicicleta, que exhiben una mayor retencion de veinte veces (20x), y tanto como doscientas veces (200X) mas que los artfculos inflables presurizados convencionales, y un metodo para tal inflado de los mismos. La presente invencion proporciona ademas un artfculo que tiene una necesidad minima de volver a inflarse, produciendo un rendimiento sin mantenimiento y haciendo que el artfculo, tal como una pelota deportiva, este inmediatamente disponible para su uso. Un artfculo inflable de la invencion esta listo para su uso en todo momento, incluso si permanece sin usar durante meses. Una base para la retencion de presion mejorada de la presente invencion es el beneficio persistente y residual del uso de una membrana que tiene embebido en la misma un gas de baja permeabilidad que ralentiza la penetracion de aire a traves de dicha membrana. Especfficamente, el gas de baja permeabilidad se condensa en la superficie de la pared interna y bloquea los canales mas grandes en la membrana para evitar u obstruir la penetracion de aire.

La retencion de presion mejorada se produce utilizando una o mas de las siguientes caracterfsticas: un nuevo sistema de gas de inflado, una construccion de membrana mejorada que reduce la filtracion de gas, una valvula de inflado u orificio y obturador redisenados, etc., o diversas combinaciones de los mismos. La presente invencion esta dirigida a una pelota deportiva o de juego presurizada (es decir, baloncesto, voleibol, futbol, balon de futbol, pelota de raqueta, pelota de rugby, pelota de tenis, etc.) que tiene una retencion de presion mejorada. La pelota deportiva incluye una membrana elastomerica, en general, impermeable a gases que comprende una o mas capas que estan dispuestas de tal manera que definen una cavidad para contener un gas de inflado compresible. El gas de inflado puede anadirse a la cavidad a traves de una valvula y/o durante el proceso de fabricacion inicial.

La invencion se refiere a unos dispositivos inflables que comprenden unos recintos neumaticos que estan fabricados de una o mas capas de pelfcula o lamina de materiales elastomericos o plasticos o plastico estirable y que estan rodeados por el gas atmosferico a presion atmosferica de 1013 bares (14,7 psig). Los artfculos inflables forman recintos, que se inflan completamente a una presion deseada usando una mezcla de gases que comprende al menos un gas de baja permeabilidad y el gas atmosferico (por ejemplo, aire).

En un aspecto, la energfa en el artfculo inflado de la invencion se mantiene en un estado inicial controlada y equilibrada durante un perfodo sustancial de tiempo (en exceso de anos) al alcanzar, en el momento del inflado, un equilibrio entre el aire en el interior del dispositivo inflable y el aire en el exterior del dispositivo, al mismo tiempo que se equilibra la energfa de los gases sin aire contenidos en el artfculo con la energfa de compresion de las membranas y cubiertas elastomericas y plasticas que ejercen una fuerza de contencion sobre el gas contenido. El proceso de difusion selectiva de la invencion permite que el aire atraviese libremente las paredes de la camara de los dispositivos inflables mientras que se evita en gran medida la difusion de moleculas de gas voluminosas, sin polaridad y de baja permeabilidad a traves de la matriz polimerica que forma las paredes de la camara. El efecto neto es que no hay cambio en la energfa potencial de la camara interna, creando de este modo una dinamica perfectamente equilibrada con la difusion de aire dentro y fuera de la camara a una tasa sostenible y compensatoria. En concierto, se evita selectivamente que las moleculas grandes de gas sin aire escapen, excepto a una tasa de penetracion muy baja, en virtud de su falta de polaridad, gran tamano, forma voluminosa, baja solubilidad, y bajo efecto de plastificacion en las cadenas de polfmero relativamente densamente empaquetadas en las paredes de la camara. El cambio de energfa potencial neta de las moleculas grandes es cero, ya que se contrarrestan por la resistencia a la compresion de los materiales en las paredes de la camara, sus capas de membrana y cualquier carcasa exterior que exista sobre las membranas.

Construccion de camara de aire

La camara de aire/membrana de la invencion es, en general, impermeable a los gases debido a que tras el inflado del artfculo inflable, la camara de aire o membrana del artfculo se embebe con las moleculas del gas de baja permeabilidad, con lo que las moleculas embebidas ralentizan la penetracion de aire a traves de la camara de aire o membrana.

Las laminas o pelfculas convencionales para la produccion de camaras de aire, membranas y otras camaras de dispositivos inflables, y que funcionan de manera sinergica con los gases de baja permeabilidad, pueden seleccionarse a partir de una variedad de materiales elastomericos.

El material elastomerico de la camara puede seleccionarse a partir de uno cualquiera o mas de los siguientes elastomeros o una combinacion o aleacion de los mismos: tipos de poliuretano termoendurecibles y termoplasticos, elastomero de poliester, fluoroelastomero, neopreno, caucho de acrilonitrilo butadieno, caucho de acrilonitrilo buta

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estireno, caucho de estireno butadieno, cauchos dieno, caucho buna estireno, caucho de acrilonitrilo estireno, caucho de nitrilo butadieno, polfmero de propileno etileno, caucho natural, caucho de goma, caucho de poliisobutileno, caucho de silicona de alta resistencia, polietileno de baja densidad, cauchos de aductos de baja selectividad, caucho de sulfuro, caucho de metilo o caucho termoplastico.

Las paredes de camara pueden formarse en parte o totalmente de un material plastico o de plastico extensible o de un numero de capas que incluyen, o un material elastomerico, como se ha descrito anteriormente, o material plastico o de plastico elastico mediante laminacion, recubrimiento, fusion, soldadura por calor, pegado en caliente, soldadura por radiofrecuencia, encolado, sutura o capas cubiertas flotantes libres.

Algunos ejemplos de plasticos y materiales relacionados incluyen uno cualquiera o mas de los siguientes materiales de plastico o de plastico de estiramiento o una combinacion o aleacion de los mismos: pelfcula de polietileno clorado, pelfcula de cloruro de polivinilo, copolfmero de polietileno clorosulfonado/acetato de vinilo de etileno, poliamida, poliimida, polietileno (alta y baja densidad), policarbonato, vinilo, polietileno fluorado, polipropileno fluorado, pelfcula de poliester, pelfcula de poliolefina, tereftalato de polietileno, resinas epoxi, copolfmeros de acido de polietileno y aductos de los mismos.

Se contempla ademas que el uso de la nanotecnologfa pueda aplicarse a la presente invencion. Por ejemplo, dichos materiales elastomericos o plasticos mencionados anteriormente pueden llenarse parcialmente o no llenarse con combinaciones de nanopartfculas obtenidas de fuentes conocidas, tales como carbono, aluminio, silicatos, zeolitas o arcillas exfoliadas que incluyen montmorillonitas, bentonitas y vermiculados.

Un metodo de eliminar las fugas a traves de las paredes del artfculo inflable incluye hacer que se superpongan las paredes de laminas de elastomero o de plastico o de plastico estirable o combinaciones de los mismos. Otras tecnicas para eliminar fugas incluyen el uso de, por ejemplo, moldes rotatorios y tecnicas de inmersion en latex donde se usan laminados de lamina unica o multicapa para impartir una tasa de fugas o defectos adecuadamente baja. Otros metodos incluyen, por ejemplo, costuras soldadas por RF, asf como superposiciones encoladas, fusionadas y prensadas termicamente, por nombrar algunos.

En un ejemplo, la camara de aire comprende espedficamente mas del 80 % de contenido de butilo de la camara de aire/membrana que tiene una tasa de filtracion de aire a 25 °C y 3,45 bares (50 PSGI) de entre 0,0050 y 0,0075 (cc * mm/h). La membrana esta preferentemente libre de defectos, tiene costuras superpuestas, parches de extremo y esta libre de agujeritos.

Valvula y tapon obturador

Los dispositivos inflables de la presente invencion pueden estar provistos de valvulas para el inflado. Un ejemplo comun de valvulas de la tecnica anterior incluye caucho u otras formas de valvulas de caucho natural o sintetico/elastomero que forman sellos al presionar entre sf dos superficies paralelas o de interferencia o superficies de corte en hendidura. Tales valvulas funcionan por medio de la aplicacion de una fuerza de sellado obtenida a partir de un ajuste de interferencia del cuerpo de valvula en una carcasa de valvula ahusada o constrenida que enfoca la fuerza circunferencial al centro donde las dos superficies paralelas o cortadas en hendidura del cuerpo de valvula forman la cara de sellado de la valvula. Tales valvulas tienen aberturas rebajadas que estan disenadas para ayudar a guiar las agujas de inflado u otros dispositivos de inflado de este tipo hacia la superficie de sellado de tal manera que con la lubricacion y la aplicacion de presion adecuadas los dispositivos puedan romper el sello e insertarse en los artfculos inflables. Los artfculos pueden inflarse haciendo pasar gas y/o aire de inflado a traves de estos dispositivos de inflado.

La presente invencion proporciona un dispositivo de tapon obturador inventivo que esta adaptado para insertarse en la abertura rebajada de un cuerpo de valvula que se usa para ayudar a guiar la aguja de inflado mencionada anteriormente en la valvula durante el proceso de inflado. Tal dispositivo de tapon obturador inventivo es eficaz para reducir significativamente las fugas de las valvulas de inflado. En particular, el tapon obturador comprende un obturador en un cuerpo de tapon que puede disenarse para ajustarse sobre el paso rebajado del cuerpo de valvula para evitar que entre suciedad u otras partfculas extranas pequenas en el paso de la valvula del artfculo inflable, evitando de este modo la entrada de materia extrana en las superficies de sellado de valvula principales y evitar el sellado deficiente y las fugas.

En una realizacion, el tapon obturador de la invencion esta conformado para formar un ajuste de interferencia con el diametro interno del paso rebajado en el cuerpo de valvula que grna la aguja de inflado hacia las superficies de sellado de valvula. Ademas, la parte de tapon esta conformada para formar una superficie de sellado en el interior del paso de valvula creando una superficie de sellado que es perpendicular al eje de la longitud del paso. Esta superficie de sellado puede ser relativamente pequena o, como alternativa, suficientemente grande para ajustarse a los requisitos del sello secundario o primario para el artfculo inflable. Tambien la superficie de sellado del tapon se logra creando una abertura rebajada dentro del paso de valvula que tiene un diametro mayor que el del paso y esta disenada para ajustarse al material, la estructura y la forma de la superficie de sellado del tapon.

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Haciendo referencia ahora a las figuras 1 (a), (b), y (c), el tapon obturador 10 comprende preferentemente un obturador 12, un tapon 14 y un perfil saliente biselado 16 dispuesto en el tapon 14. El tapon obturador 10 puede fabricarse a partir de cualquier plastico, metal u otro material rfgido, pero preferentemente se fabrica de un material flexible tal como caucho. El tapon obturador 10 esta adaptado para insertarse en el paso de valvula 22 de una valvula 20 para formar un sello dentro de la valvula 20. La estructura de valvula preferida 20 incluye una abertura rebajada 21 dentro del paso de valvula 22 formando una superficie de ajuste de interferencia 24. La superficie de ajuste de interferencia 24 esta adaptada para formar una superficie de sellado 30 con el perfil saliente biselado 16 tras insertar el tapon obturador 10 en el paso de valvula 22. Preferentemente, el perfil saliente biselado 16 esta conformado para formar un ajuste apretado dentro de la abertura rebajada 21 formando esto una superficie de sellado 30 mas eficaz. La superficie de sellado 30 formada dentro del paso de valvula 22 inhibe ademas la fuga de gas de la valvula 20. Se prefiere usar caucho u otro material flexible similar para la construccion de la valvula 20 con el fin de permitir suficiente flexibilidad para la insercion y la extraccion del tapon obturador 10 y la induccion de un sello, a la vez que proporciona suficiente rigidez para retener su forma despues de repetidas inserciones y extracciones, que en ultima instancia evita que el tapon 10 se deslice facilmente hacia fuera.

Cuando el tapon obturador 10 de la invencion esta fijado en el paso de valvula 22, incluso si las superficies de sellado de valvula no estan correctamente alineadas debido a que de material residual o la deformacion provocada por la insercion de un dispositivo de inflado, la presion de inflado de los artfculos inflables no se pierde debido a que el ajuste de interferencia 24 y las caras de sellado 30 entre el tapon y el cuerpo de valvula pueden mantener una presion de sellado de hasta al menos 13,79 bares (200 psig) y pueden disenarse facilmente para soportar incluso presiones mas altas si se desea. Tambien a diferencia de los tapones simples tipo cuna de plastico utilizados en, por ejemplo, las pelotas de ejercicio, este diseno de tapon se mantiene en posicion mediante la superficie de sellado rebajada que se coloca en oposicion a la direccion de la fuerza ejercida por la presion interna del artfculo o pelota inflable que fortalece aun mas la superficie de sellado. La presion de retirada o extraccion de tapon pueden disenarse facilmente para que este en el intervalo de 0,35 a 13,79 bares (5 a 200 psig) mediante simples cambios en el diseno o la composicion del cuerpo o material del tapon. Por ejemplo, un obturador y un tapon de la presente invencion no saldran de una pelota inflada a 0,62 bares (9 psig) por accidente durante el juego, sino por la simple manipulacion de las dimensiones de la superficie de sellado o la elasticidad o las propiedades mecanicas del material del tapon (es decir, las propiedades de traccion del material), la valvula puede retirarse a 4,60 bares (60 psig). Basandose en las dimensiones de la valvula y el tamano del obturador, esta serfa la presion ideal para la retirada manual de la configuracion de valvula de la pelota especffica. Para otras aplicaciones o pelotas, puede aplicarse una presion de retirada diferente pero especffica a traves de cambios en el diseno.

Gases

El artfculo inflable de la invencion se llena con un gas atmosferico y al menos otro gas de inflado de baja permeabilidad. Para el resto de este documento, el gas atmosferico se denominara especfficamente como aire.

El gas de baja permeabilidad, tambien denominado en el presente documento como “gas de gran volumen” se selecciona preferentemente a partir de un grupo de gases que tienen moleculas grandes y coeficientes de baja solubilidad, tales gases muestran permeabilidades muy bajas y una pobre capacidad de difundirse facilmente a traves de las estructuras de polfmero densamente empaquetadas fabricadas de elastomeros, plasticos o plasticos elasticos. Algunos ejemplos de gases de inflado de larga duracion aceptables para su uso en la presente invencion incluyen, por ejemplo, hexafluoroetano, hexafluoruro de azufre, perfluoropropano, perfluorobutano, perfluoropentano, perfluorohexano, perfluoroheptano, octafluorociclobutano, perfluorociclobutano, hexafluoropropileno, tetrafluorometano, monocloropentafluoroetano, 1,2-diclorotetrafluoroetano; 1, 1,2-tricloro-1,2,2-trifluoroetano, clorotrifluoroetileno, bromotrifluorometano, y monoclorotrifluorometano. El gas de baja permeabilidad proporciona la presion de trabajo para el dispositivo inflable y proporciona a la pared de la camara la resistencia interna necesaria contra el colapso. El aire se difunde selectivamente fuera de la camara en el aire ambiente en el exterior del dispositivo y se equilibra mediante una difusion similar hacia dentro del mismo desde el momento del inflado inicial o dentro de un corto perfodo de tiempo despues del inflado inicial. La presion parcial de aire en el recinto se esfuerza por estar en equilibrio con la presion atmosferica en el exterior del recinto. El gas de inflado compresible de la invencion comprende gas de hexafluoruro de azufre (SF6) en combinacion con aire. Preferentemente, el hexafluoruro de azufre esta presente en una cantidad de aproximadamente el 25 por ciento en volumen a aproximadamente el 50 por ciento en volumen, mas preferentemente de aproximadamente el 30 por ciento en volumen a aproximadamente el 45 por ciento en volumen. Como se ha descrito anteriormente, las moleculas del gas de hexafluoruro de azufre son de un gran tamano molecular. Como resultado, las moleculas de hexafluoruro de azufre tienen dificultades para penetrar a traves de las paredes de la membrana elastomerica. Esto da como resultado una baja permeabilidad a gases y mejora la retencion de gas en la cavidad del artfculo.

Retencion de presion

Las grandes moleculas voluminosas de los gases de baja permeabilidad de la invencion tienden a residir cerca o sobre la superficie interna o la pared de la camara de aire/membrana con preferencia a las moleculas de aire debido a su alta densidad y masa. En esta localizacion, y especfficamente una vez condensadas sobre la superficie, las grandes moleculas voluminosas bloquean la aproximacion de las otras moleculas de gas y aire sobre la superficie de

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la membrana. Esta capa limite de gas de bloqueo ralentiza la tasa de penetracion de aire desde la cavidad interna de la pelota hacia la membrana y a continuacion hacia la atmosfera exterior. Ademas de este bloqueo en la superficie de la camara de aire, las grandes moleculas condensadas del gas grande y voluminoso de baja permeabilidad comienzan a penetrar en la estructura supramolecular de la membrana buscando los canales mas grandes para la penetracion a traves de la membrana y finalmente llegar a embeberse en la membrana. Finalmente, estos grandes canales que serfan pasos significativos para que el aire penetre a traves de la membrana se bloquean por las grandes moleculas voluminosas, dejando de este modo solo los canales mas pequenos abiertos a la penetracion del aire. La reduccion neta en los canales para la permeabilidad al aire da como resultado una reduccion significativa en la penetracion del aire a traves de la camara de aire que si el gas grande y voluminoso de baja permeabilidad no estuviera presente.

Acustica

Cuando los artfculos inflables de la presente invencion se inflan con gases de baja permeabilidad, se producen cambios sutiles en la acustica de los artfculos inflados. Los componentes de gas de baja permeabilidad muestran, en general, una reduccion significativa en el factor de compresibilidad y una reduccion en el comportamiento de compresion politropico frente al aire. Otras propiedades relacionadas con el sonido incluyen una relacion de calor especffico mas baja y un aumento de densidad de hasta cinco o seis veces. Estos cambios en la ffsica interna del artfculo inflable en combinacion con la estructura ffsica de los artfculos, la configuracion, el diseno, los materiales de construccion y el entorno exterior y las caracterfsticas de uso crean todos juntos un artfculo nuevo y, a veces de sonido desagradable. Las mezclas gaseosas de baja permeabilidad de la presente invencion se comportan de una manera mas ideal cuando se usan como un resorte neumatico. Por ejemplo, cuando se hace botar, la compresion de la camara de un artfculo inflable hace que el gas de baja permeabilidad de inflado almacene gran parte de la energfa producida cuando se comprime, que no necesita perder gran cantidad de calor en los materiales de cerramiento de la camara circundante. En cambio, retiene la energfa de tal manera que cuando se libera la fuerza de compresion, la energfa esta disponible para expandir el gas a su volumen original. Los componentes del gas de baja permeabilidad se comportan de manera mas adiabatica. En consecuencia, la mezcla de gases de baja permeabilidad de la presente invencion es un medio muy bueno o eficaz para la transmision de sonido. Como tal, por ejemplo, una pelota fabricada de acuerdo con los requisitos de la presente invencion sonara mas fuerte en las areas del espectro que estan especfficamente asociadas con los materiales de construccion y configuracion o el diseno del artfculo inflable especffico.

El aire, por el contrario, no funciona de esta manera. En cambio, el aire almacena menos energfa durante la compresion y las dos transferencias de energfa tienen una eficacia deficiente (la compresion y posterior expansion al volumen original del gas es mas politropica y menos adiabatica). Parte de la energfa se pierde normalmente en forma de calor. Por lo tanto, comparar una pelota inflada con aire con una pelota inflada con la mezcla de gases de baja permeabilidad mostrarfa que la pelota inflada con gas de baja permeabilidad es muy ruidosa. El aumento de ruido se obtiene a partir de la mejora de la eficacia de la conversion de energfa, asf como de la reverberacion o refuerzo del sonido en los intervalos de frecuencia mas bajos y mas altos. Por ejemplo, en las frecuencias entre 20 y 6000 Hz, un artfculo inflado con aire si se hace impactar por otro cuerpo duro tendrfa una curva asintotica relativamente suave que reflejarfa una reduccion gradual y suave en el nivel de decibelios entre 60 dB y 5 dB en el intervalo de frecuencia de 0 a 6 kHz. Este ejemplo sonarfa como un golpe seco tfpico de una pelota de baloncesto que bota en una cancha de baloncesto de madera. Ahora, si el mismo artfculo se infla con la mezcla sin aire de la presente invencion sin los medios para modificar la acustica de la presente invencion, tendrfa una curva asintotica suave subyacente que reflejarfa una reduccion gradual y suave en el nivel de decibelios entre 65 dB y 10 dB o 5 dB a lo largo del intervalo de frecuencia de 0 a 6 kHz, pero superpuestos sobre esta curva habrfa una serie de picos de altos decibelios a frecuencias especfficas tales como 620, 1000, 1317, 1650, 1967 y 2250 Hz. Estos picos de sonido estarfan entre 2 y 30 dB por encima del espectro de fondo para el gas sin aire, pero el espectro completo estarfa entre 2 y 10 dB por encima del mismo analisis de espectro de frecuencia si el artfculo inflado se hubiera inflado con aire. El efecto combinado del sonido general mas fuerte y, en particular, el conjunto mas fuerte de las frecuencias especfficas da como resultado un sonido de detonacion o zumbido indeseable en el artfculo inflable.

La presente invencion proporciona un medio de controlar el sonido del artfculo inflable instalando un material reductor o absorbente de sonido en la estructura del artfculo inflable de tal manera que evite la produccion de sonido o como alternativa lo absorba, sin afectar a la simetrfa interna o al rendimiento del artfculo.

En una realizacion adicional, la pared elastomerica de la membrana que define la cavidad que contiene el gas de inflado compresible puede incluir tambien un material de reduccion o supresion de ruido. A este respecto, se ha descubierto que la adicion de un gas de baja permeabilidad, tal como el gas de hexafluoruro de azufre (SF6) al artfculo de retencion de presion de la invencion, produce un sonido de “detonacion” cuando se hace botar el artfculo, tal como una pelota de baloncesto. Este sonido puede reducirse o eliminarse sustancialmente mediante la adicion de un material de reduccion de ruido en la superficie interna de las paredes de membrana elastomericas que forman la cavidad del artfculo. Este material es de una composicion y configuracion suficientes para absorber y amortiguar el sonido de “detonacion” generado por el artfculo cuando se hace botar.

En particular, se ha descubierto que la adicion de material acustico a la superficie interior de las paredes de la

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membrana reduce eficazmente el ruido producido por el gas de gran tamano molecular y baja permeabilidad. El material acustico se adapta preferentemente a la simetrfa interna de la pelota y absorbe el ruido en la region de mayor intensidad de la camara de pelota. Esta region de alta intensidad de ruido se localiza en un anillo o capa delgada lfmite que reside cerca de la pared interna de la pelota. Localizando y fijando el material acustico en la pared interna del artfculo inflable, el peso del material acustico puede reducirse significativamente con el fin de no interferir con la capacidad de juego y el rendimiento del artfculo, o en otras palabras, la simetrfa interna del artfculo inflado no se pierde ni se interrumpe.

El material acustico puede ser cualquier material absorbente de sonido, aunque el material mas preferido se fabrica de una espuma reticulada colocada en la pared interna de la camara de aire con el fin de no interrumpir la simetrfa interna de la pelota. Con el fin de lograr esto, el peso del material se minimiza mientras que el impacto de reduccion de ruido se maximiza. El ruido se elimina donde es mas intenso, es decir, en un anillo o corona circular que rodea la pared interna de la camara de aire. Una unica fuente de ruido en el interior de una pelota se propaga linealmente. A medida que viaja, la simetrfa del sistema demuestra que la energfa de ruido reside principalmente alrededor de la pared interna de la camara de aire. Esta es la localizacion de reduccion de ruido mas efectiva para las almohadillas acusticas. Reducir el peso de las almohadillas acusticas mejora el rendimiento de la pelota.

Lo ideal para mantener las caracterfsticas de rendimiento del artfculo inflable mientras se cambia la acustica a las especificaciones requeridas, es importante usar materiales acusticos que poseen propiedades ligeras, de baja densidad. Ademas, es importante proporcionar materiales con el caracter de eliminacion/absorcion de sonidos adecuado, que tenga una relacion de area de superficie a volumen muy alta, alta porosidad por unidad de material y una estructura de poro abierto para capturar el sonido en un laberinto de cavernas microscopicas y nanoescalares que son ideales para la atenuacion y la absorbancia del sonido. Los materiales acusticos de la invencion se aplican preferentemente a la capa interna de la estructura del artfculo como un recubrimiento completo, un recubrimiento parcial o un conjunto de “almohadillas acusticas”. Se pueden adherir a las paredes internas de la camara interna mediante diversas tecnicas que incluyen revestimiento, fusion, sellado termico, pegado en caliente, pegamento, soldadura por radiofrecuencia, encolado, sutura o capas cubiertas flotantes libres. Ademas, estos materiales de eliminacion/amortiguacion del sonido pueden usarse menos eficazmente entre cualquiera de las capas que componen la estructura del artfculo inflable.

Ejemplos de materiales de aislamiento o eliminacion de sonido utiles en la invencion incluyen elastomeros de alta resiliencia y materiales compuestos que disipan algo de su energfa cinetica en forma de calor o sonido cuando se hacen botar. Ejemplos tfpicos de los mismos incluyen cauchos de tipo policloropreno que tienen un alto coeficiente de restitucion y un buen bote. Otros incluirfan diversos elastomeros como el caucho de butadieno poliestireno, caucho de polibutadieno, caucho de etileno propileno, caucho de butilo, caucho de acrilonitrilo-butadieno y caucho natural y sus aductos.

Otros ejemplos de materiales y tecnicas de eliminacion/absorcion del sonido utiles en la invencion incluyen el uso de laminados de micro fibra de poliuretano que contienen alta porosidad y grandes canales de area superficial para una buena amortiguacion y absorbancia del sonido. Como alternativa, pueden usarse materiales de relleno que absorben el sonido. Estos materiales pueden mezclarse con los componentes de caucho o elastomericos de la pelota. Incluirfan diversas espumas elastomericas, fibras, arrollamientos de fibra, fibrillas, parches de fibrillas no tejidos, esferas huecas, corcho, paquetes de burbujas de plastico y aerogeles. Sin embargo, todos los materiales y tecnicas anteriores son diffciles de implementar sin provocar cambios significativos en las caracterfsticas de rendimiento del artfculo inflable, y en particular, para un producto de pelota o neumatico ya que tales materiales pueden cambiar significativamente el peso y las propiedades de traccion de los componentes de la estructura hasta el punto de que se pierdan las caracterfsticas de rendimiento del artfculo.

Los polfmeros de amortiguacion de sonido tambien pueden usarse para controlar la acustica del artfculo inflado. Los elastomeros de baja resiliencia como el polioborboreno pueden usarse en una capa fina entre la camara interna o la camara de aire y las envolturas externas en cualquiera de las capas laminadas o flotantes libres del artfculo inflable. Dichos polfmeros tienen baja resiliencia y tienden a absorber o amortiguar la energfa cinetica de un impacto o bote. Tienen muy bajos coeficientes de restitucion y poco o ningun bote. Producen un pequeno aumento en su temperatura de material y proporcionan un sonido bien amortiguado y caracterfstico de “golpe seco” tras el impacto. En la forma de cuero artificial, por ejemplo, en una envoltura de pelota exterior, actuan como un muy buen absorbente de sonido.

En el caso de las espumas ligeras, aerogeles y otros materiales de peso ligero y alta relacion de area-volumen, si la masa de material es lo suficientemente ligera, tiras, cubos, bandas, alas o pelfculas u otros componentes de cafda libre o no unidos pueden colocarse dentro en el interior de la camara interna del artfculo inflable para lograr la acustica deseada. Como alternativa, los materiales de absorcion de sonido pueden colocarse como pelfculas o alas sueltas semiunidas en el interior de la cavidad de la camara interior o pueden unirse a las paredes de camara con cualquiera de los procesos de union descritos anteriormente.

En ultima instancia, la presente invencion tiene la capacidad de reproducir el sonido de una pelota llena de aire usando la manipulacion de alta y baja frecuencia. Por ejemplo, la manipulacion de baja frecuencia se logra mejor

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usando un aerogel o un material reticulado de alta densidad. Por otro lado, la manipulacion de alta frecuencia se logra mejor usando un material reticulado de baja densidad.

Se prefiere que los materiales acusticos se instalen en la camara de aire antes de formar la camara de aire en su forma inflada final, es decir, una esfera contigua para una pelota. Se ha determinado, sin embargo, que durante la fabricacion del artfculo inflable, las almohadillas acusticas tienden a desprenderse de la pared de la camara de aire debido al estiramiento diferencial entre la espuma y el caucho durante el inflado. Para eliminar este problema, las almohadillas se cortan, o en muchos patrones para aliviar el estres o se anaden como muchos componentes pequenos que componen el area requerida de cobertura en la pared de camara de aire (veanse las figuras 2 (a), (b) y (c)). Un enfoque alternativo es usar una banda de fibra textil en la parte posterior de la espuma que se adhiere mas fuertemente a la pared interna de la camara de aire.

En una realizacion preferida para su uso en una pelota de baloncesto convencional de 73,66 cm (29,5 pulgadas), se usan almohadillas de espuma de poliuretano con una especificacion de la siguiente manera: almohadillas ovaladas de 6,35 mm x 203 mm x 114,3 mm (0,25 pulgadas x 8 pulgadas x 4,5 pulgadas) que pesan 11 g/almohadilla; 3 almohadillas por pelota, cada una con una densidad de espuma de 19,38 kg/m3 (1,21 lb/pie3). La espuma es de tipo poliuretano reticulado. Estas almohadillas se aplican en una configuracion equilibrada con adhesivo funcional y adecuado.

Procedimiento de inflado

Para obtener una presion objetivo precisa del artfculo, y en ese sentido, las concentraciones iniciales precisas de presion, volumen y gas, se expone a continuacion un metodo de inflado preferido de acuerdo con la presente invencion. El uso de este metodo evita que la variacion dinamica en el volumen durante el inflado cree una concentracion inexacta y unas contribuciones de presion parciales mediante los gases de llenado. En un proceso preferido, en primer lugar, debe haber una condicion de base sin gas o aire en la camara cerrada del artfculo inflable. A continuacion, se prefiere que la camara se infle con aire y a continuacion con al menos un gas de baja permeabilidad para formar una mezcla que se disena especfficamente para el volumen operativo, la presion y la configuracion ffsica del artfculo especffico. Si no se logra el volumen, la presion y la concentracion correctas, se produciran cambios significativos en el volumen y la presion a lo largo de dfas o semanas que no seran practicos para las condiciones de trabajo del artfculo. El control de presion y volumen estara fuera de los lfmites de operacion de los artfculos inflables.

Si los dispositivos inflables no se presurizan con la concentracion correcta de aire y gases no de aire, la presion interna puede elevarse por encima de la presion de inflado inicial durante los primeros dos a tres meses debido a la infusion general natural de aire desde el exterior del artfculo inflable. De manera similar, si hay demasiado aire en la mezcla de inflado, el artfculo inflable perdera presion durante uno o dos meses o hasta que la presion parcial interna de aire sea igual a la presion atmosferica ambiental externa. Solamente el inflado preciso del dispositivo inflable junto con el objetivo correcto de presion de operacion, volumen y concentraciones de aire y gases sin aire dara como resultado una presion de inflado confiable y controlada para el artfculo inflable.

En una realizacion preferida, se utilizan las siguientes etapas para inflar el artfculo inflable mediante el metodo de la invencion. Mientras que en esta realizacion especffica (y en otras partes de este documento) el artfculo inflable se denomina pelota, el proceso de la invencion puede aplicarse a todos los artfculos inflables.

1. Se prefiere que esten presentes las condiciones de pelota interna apropiadas para el inflado que presenta una pelota con una presion interna que es menor o igual que la presion atmosferica actual. Por lo tanto, la pelota deberfa estar desinflada o bajo compresion de las fuerzas de construccion de la pelota. Si no lo esta, entonces la pelota deberfa desinflarse usando las fuerzas de compresion de la pelota o por medios mecanicos tales como una bomba de vacfo o un tipo de eyector de otras fuentes de vacfo. Este procedimiento crea un punto de referencia desde el que llenar la pelota con la composicion de gas deseada.

2. La pelota se infla a continuacion a una presion absoluta fija con aire que tiene un empuje mas alto que la presion atmosferica. Se prefiere que la pelota alcance su forma esferica completa (para obtener la forma definitiva y el volumen constante para el artfculo inflado) de tal manera que cuando se someta a presion, el volumen permanezca esencialmente constante para el control final de la mezcla de gas bajo presion cambiante. En otras palabras, el volumen final de un artfculo inflable es el volumen alcanzado cuando aumenta adicionalmente la presion interna como resultado de un cambio insignificante en el volumen. Observese que un empuje inicial de presion mas alta es util para las pelotas enviadas a localizaciones de gran altitud, ya que permite el desinflado de la membrana semipermeable sin degradar la retencion de presion a largo plazo de la pelota.

3. A continuacion se realiza el inflado desde la presion base de empuje hasta la presion objetivo de la pelota usando el gas de baja permeabilidad (la mezcla de gases se controla para proporcionar un perfodo de retencion de presion aceptable a mas largo plazo o a mas corto plazo).

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En el proceso de inflado de la invencion, pueden usarse los siguientes procedimientos preferidos al inflar una pelota deportiva, o cualquier otro artfculo inflable. Para suministrar gas de baja permeabilidad, el uso de medidores de flujo masico es eficaz para garantizar mezclas de gas precisas para el rendimiento necesario de la pelota. Ademas, puede usarse el control de presion incorporando una camara de medicion de presion 12 en el exterior de la pelota 14 (vease la figura 3). Para lograr un inflado mas rapido mientras se mantiene la presion de pelota individual y se controla la mezcla de gases, puede usarse una camara de medicion de presion 12, preferentemente pequena y que tenga un calibre 16, dispuesta entre la valvula de gas y aire 10 y la aguja de inflado 18 que incluye un medio absoluto de aislamiento del sistema de suministro de gas y un dispositivo de deteccion de presion. Al inflar la pelota, se descubrio que era eficaz incorporar el uso de algoritmos de compensacion de presion para controlar la presion de inflado para la mezcla de gases especffica que se usa.

En el flujo rapido o modo de inflado rapido de la invencion, la presion dinamica medida en el exterior de la pelota debe ser del orden de 2 a 4 veces la presion de pelota real cuando se acerca a la presion objetivo de la pelota (es decir, la presion interna de la pelota). Se recomienda detener el proceso hasta que la presion de camara de medicion de presion externa se iguale con la presion de pelota interna. Este nuevo estado de equilibrio de presion puede usarse a continuacion como el valor de proceso a partir del que puede continuarse el inflado de la pelota a la presion objetivo usando un procedimiento de inflado incremental automatico. El proceso iterativo consiste entonces en inflar con gas, detener, igualar la presion de la pelota con la presion de camara de medicion y repetir el proceso una y otra vez hasta que la pelota este a la presion objetivo prescrita (vease la figura 4). En una realizacion alternativa, la medicion del punto de inflado y el punto de equilibrio puede hacerse midiendo el peso del artfculo (vease la figura 5).

El uso de presiones de inflado mas bajas reduce significativamente el tiempo de ciclo de inflado debido a que la presion interna de la pelota se acerca mas a la presion de camara de medicion de presion externa. El flujo de gas mas lento resuelve los problemas de control eliminando los picos de presion que provocan una interpretacion falsa de las mediciones de presion durante el ciclo de inflado.

Estas tecnicas pueden aplicarse a inflados de pelota simples o multiples y simultaneos simplemente anadiendo colectores del mismo sistema de deteccion de presion para el numero requerido de pelotas a inflar de manera simultanea.

Aauia de inflado

En una realizacion preferida, el control de presion de inflado puede mejorarse durante el proceso de inflado de la pelota usando una aguja de inflado innovadora adaptada para evitar que la pelota se deslice fuera de la aguja de inflado. En una realizacion preferida como se representa en la figura 6, la aguja de inflado 10 de la invencion emplea un perfil saliente 12 o de otro modo biselado que provoca un ajuste de interferencia con la valvula del artfculo inflable o el perfil interno de la valvula con el fin de evitar que el artfculo se deslice fuera y, como tal, da como resultado un proceso de inflado uniforme que es mas preciso (es decir, si la pelota se desliza fuera de la aguja, la presion dentro de la pelota no sera la deseada). En una realizacion preferida, el artfculo inflable se cuelga de la aguja de inflado (o de otro modo adecuadamente soportado) durante el proceso de inflado de tal manera que la valvula no se abre insertando la aguja contra la gravedad. La aguja de inflado de la invencion evita que el artfculo se caiga facilmente de la aguja cuando el artfculo cuelga de dicha aguja durante el proceso de inflado.

Personalizacion

En otra realizacion, la invencion se refiere a un artfculo inflable presurizado que puede calibrarse para satisfacer consistentemente ciertas caracterfsticas especfficas a lo largo del tiempo. Por ejemplo, una pelota de baloncesto puede calibrarse para que coincida con la especificacion de bote de pelotas de la asociacion nacional oficial de baloncesto (“NBA”) y mantenga consistentemente estas especificaciones a lo largo del tiempo. Esto es diferente de las pelotas convencionales llenas de aire que pierden aire de manera constante, lo que da como resultado una pelota que no cumple con las especificaciones de las pelotas de juego en unas pocas semanas o meses.

Capacidad de iuego/dinamismo

Cuando los artfculos inflables, tales como pelotas o neumaticos estan inflados a presiones recomendadas usadas para las caracterfsticas de juego o comodidad optimas para los materiales de construccion de los artfculos, estos pueden presentar caracterfsticas de capacidad de juego desfavorables o inadecuadas debido a que la capacidad de juego original se correlaciona con el material de construccion basado en la presion como una fuerza contraria a la fuerza de compresion de los materiales. Esto normalmente se define por una presion de aire de inflado. Por ejemplo, una pelota de baloncesto de caucho se presuriza normalmente a 0,621 bares (9 psig) con aire durante una capacidad de juego optima. Si la misma pelota se presuriza con una mezcla de gases como se ha descrito en la presente invencion, la pelota tendrfa un aumento significativo en su dinamismo o bote relacionado con el factor de compresibilidad de los gases y la divergencia de su comportamiento de gas ideal. A diferencia del aire, el gas de inflado cuando se comprime y se alivia se comporta como un resorte de gas 'ideal' con una baja “perdida de energfa”. La mezcla de gases seleccionada puede almacenar la mayor parte de la energfa producida en el bote de

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una pelota (cuando se comprime). Cuando se libera la fuerza de compresion, casi la totalidad de la energfa esta disponible para volver a expandir el gas a su volumen original. El aire no funciona de esta manera, almacena menos energfa; las dos transferencias de energfa (compresion y expansion) tienen, menor eficacia, y parte de la energfa se pierde en forma de calor. En consecuencia, una pelota deportiva llena de una mezcla de gases no calculada de la presente invencion puede botar mas o parecer quiza demasiado dinamica para un juego con la pelota. La relacion del angulo de incidencia y el angulo de desviacion esta mas cerca de uno (1) para una pelota que es demasiado dinamica. Este comportamiento es inesperado ya que se podrfa esperar que una pelota a una cierta presion se comporte de la misma manera basandose solo en la presion y la construccion de la pared.

Para reducir el dinamismo o un bote excesivo de un artfculo inflado, tal como una pelota o un neumatico, de la presente invencion, la presion de inflado del artfculo para la capacidad de juego optima se reduce desde la presion convencional que se usarfa si se infla solo con aire. Por ejemplo, dependiendo del tipo de pelota, su configuracion de diseno y presion de inflado recomendada, la presion de inflado que utiliza una mezcla de gases de la presente invencion requerirfa una presion de inflado reducida de entre un 5 y un 50 %. Por ejemplo, una pelota de baloncesto podrfa requerir una reduccion en la presion de inflado de entre un 5 y un 35 %, mientras que una pelota de voleibol podrfa requerir una presion de inflado reducida de entre un 10 y un 50 % para conseguir las caracterfsticas de capacidad de juego correctas para el control y potencia de la pelota. Los neumaticos de bicicletas podrfan requerir tambien presiones reducidas para una suavidad y absorcion de impactos optimas. Los neumaticos se presurizan en la mayorfa de los casos desde aproximadamente 1,72 bares hasta aproximadamente 8,62 bares (25 psig a 125 psig). Pueden esperarse reducciones en la presion de inflado entre un 5 y un 30 % para lograr un mejor control y comodidad al montar en bicicleta. Por ejemplo, un neumatico de 1, 72 bares (25 psig) requerirfa entre un 5 y un 20 % de presion reducida.

Con ciertos artfculos inflados, por ejemplo pelotas, la combinacion de dinamismo en el contexto de “velocidad con el pie”, “velocidad de vuelo” o “potencia” y la capacidad de control como se expresa en terminos de tiempo de contacto con la pelota y la capacidad de controlar la componente direccional del vector de fuerza cuando se juega la pelota es muy importante para el rendimiento general. Idealmente una pelota que es rapida con el pie o la mano, pero que, al mismo tiempo, es muy controlable posee el mejor rendimiento. Las pelotas con las mezclas de gases de la presente invencion poseen una potencia o rendimiento de “velocidad con el pie” superior con respecto a las pelotas infladas solo con aire. Esta funcion se explica por la eficacia de conversion de energfa de la mezcla de gases a medida que se comprime y se expande como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, cuando se juega una pelota, la energfa impartida se transfiere desde el contacto del atleta con la pelota y se absorbe en el material elastico de la pelota y tambien en la mezcla de gases en forma de calor y energfa de potencial, mientras esta bajo compresion. Una vez que la pelota sale del contacto con el atleta acelera durante una distancia muy corta momento en el que la pelota deformada ondula desde una forma aplanada a redonda y a aplanada muchas veces hasta que finalmente se convierte en redonda de nuevo. Durante estas ondulaciones, el gas se esta expandiendo y comprimiendo y liberando gradualmente energfa potencial como rafagas del momento de la pelota. Debido a que el gas de la presente invencion es un convertidor mas eficaz de esta energfa, se pierde poca cantidad de la misma como calor y, por lo tanto, la mayor parte de la misma se traduce en velocidad. Esto no sucede en la misma medida con una pelota llena de aire, que pierde algo de energfa en forma de calor durante las conversiones de energfa menos eficaces durante el corto perfodo de ondulaciones. Por lo tanto, la pelota llena de aire proporciona “menos velocidad con el pie” y tiene un menor rendimiento.

El dinamismo o “velocidad con el pie” puede controlarse adicionalmente mediante la construccion de la pelota. Por ejemplo, si la pelota llena de gas se usa con una construccion de pelota menos elastica, por ejemplo, una camara de aire de butilo u otra sintetica o con una envoltura de poliuretano rfgida, el intervalo de contacto de la pelota con el pie o la mano del atleta puede ser muy corto y el control de la pelota se hace mas diffcil debido a la consiguiente perdida de la capacidad de controlar la componente de vector direccional de las pelotas sobre la velocidad de pelota de alto rendimiento o “velocidad con el pie”. En este caso, una reduccion de la presion de inflado puede mover la capacidad de juego de la pelota a la configuracion de juego optima tanto para el control como para la velocidad con el pie. Como alternativa, si se usa una construccion de pelota mas elastica, por ejemplo, una construccion de camara de aire y envoltura de caucho natural, entonces la configuracion de juego optima tanto para el control como para la potencia requiere menos de una reduccion en la presion de inflado, mejorando de este modo la velocidad de la pelota sin afectar el control de la pelota. La presente invencion se proporciona para la presion reducida de la mezcla de gases para compensar las caracterfsticas de control y la “velocidad con el pie” impartidas por el gas. En otras palabras, la reduccion de la presion final de la mezcla de gases puede lograrse, o reduciendo la presion objetivo del gas (es decir, no inflar a la presion objetivo estandar) o liberando la mezcla de gases del artfculo inflado. Debera observarse que con algunos tipos de pelotas deportivas puede ser deseable tener un rendimiento muy alto de potencia/”velocidad con el pie” en cuyo caso no se usa ninguna reduccion en la presion de la mezcla de gases y la velocidad de pelota maxima aceptable se alcanza con las caracterfsticas de control deseadas o actuales de la pelota o con la construccion de tubo/neumatico interior.

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Ejemplos Ejemplo 1

La camara de aire/membrana de la invencion se fabrica de caucho verde con una composicion tfpica de 80 % de butilo y 20 % de caucho natural. Se fabrica a partir de cuatro parches o laminas cortadas que se disenan para unirse con unas costuras superpuestas para hacer una esfera cuando se inflan. Los parches de caucho verde despues de haberse colocado y prensarse para formar las costuras superpuestas se curan mientras estan a una presion de inflado baja hasta que se forma la camara de aire esferica. En este estado curado, la camara de aire se enrolla con un cordon de poliester o nailon o similares de una longitud deseada. Este arrollamiento proporciona una cierta estabilidad esferica para la pelota. La camara de aire con arrollamientos se cubre despues con una carcasa de caucho para formar la capa de aglutinante entre la camara de aire enrollada de la pelota y la capa de superficie exterior. Una vez que el material de superficie exterior se coloca en la carcasa se cura de tal manera que el arrollamiento se fija a la carcasa y la carcasa a la capa de superficie exterior de la pelota.

Ejemplo 2

Las almohadillas acusticas de la invencion pueden fabricarse a partir de espuma de poliuretano de polieter reticulada (poro abierto) con un espesor de 0,635 cm (% de pulgada). Las almohadillas se cortan en forma ovalada con una dimension de longitud de 20,32 cm (8,5") y una anchura de 11,43 cm (4,5"). Cada almohadilla de forma ovalada de espuma reticulada pesa 11-12 g y hay 3 almohadillas encoladas en la superficie interior de la camara de aire de la pelota. Las almohadillas se colocan de tal manera que garanticen que se mantiene la simetrfa y el equilibrio interior de la pelota. En el caso de una camara de aire de 4 parches/segmentos, las tres almohadillas se colocan en los parches que son opuestos y adyacentes al parche que contiene la valvula. La posicion y la configuracion de las almohadillas compensan el peso de la valvula. La configuracion general localiza el centro de gravedad de la camara de aire en el centro de la pelota. Menos del 30 % de la superficie interior de la camara de aire se cubre con material de amortiguacion acustica. Se mantienen las caracterfsticas globales simetrfa y de rendimiento de la pelota.

Ejemplo 3

Tomando la camara de aire del Ejemplo 1 que incorpora la valvula de la presente invencion y que incorpora la acustica del ejemplo 2, una pelota de la presente invencion se fabrica de la siguiente manera:

Al fabricar la camara de aire a partir de cuatro parches o laminas cortadas que se disenan para unirse con mas costuras superpuestas, una valvula de la presente invencion se coloca en un orificio cortado en la lamina de caucho verde preformada de la camara de aire. Tres almohadillas acusticas se colocan en los parches que son opuestos y adyacentes al parche que contiene la valvula. La posicion y la configuracion de las almohadillas acusticas compensan el peso de la valvula. La configuracion global de las almohadillas y la valvula localiza el centro de gravedad de la camara de aire inflada en el centro de la pelota.

Los parches de caucho verde con la valvula incorporada y las almohadillas acusticas despues de haberse colocado y prensado para formar costuras superpuestas se curan mientras se encuentran en condiciones de baja presion de inflado de tal manera que se forma la camara de aire esferica. En este estado curado, la camara de aire se enrolla con un cordon de poliester o nailon o similar de una longitud deseada. Este arrollamiento proporciona una cierta estabilidad esferica a la pelota. La camara de aire con los arrollamientos se cubre despues con una carcasa de caucho para formar la capa de union entre la camara de aire enrollada de la pelota y la capa de superficie exterior. Una vez que el material de superficie exterior se coloca en la carcasa junto con cualquier pegatina o plantilla, se cura mientras esta bajo una presion de inflado baja de tal manera que el arrollamiento se fija a la carcasa y la carcasa a la capa de superficie exterior de la pelota. Esta pelota terminada se lleva despues a una estacion de inflado de pelota, ya sea en un estado parcialmente inflado o desinflado. La pelota se coloca en una aguja de inflado de valvula de pelota y su presion interior se mide automaticamente. La pelota se ventila a la atmosfera. A continuacion, se presuriza mediante el inflado de aire a una presion de empuje que es mas alta que la atmosferica de tal manera que la pelota alcanza un volumen final que se predetermina por ensayo para esa pelota especffica. Este volumen final es el volumen al que cualquier incremento adicional de la presion no da como resultado, relativamente, ningun cambio en el volumen interno de la camara de aire. En esta realizacion, el volumen final se alcanza mientras se usa aire como medio de inflado. Cuando la maquina de inflado automatica detecta que se ha alcanzado la presion de empuje absoluta comienza el procedimiento para inflar la pelota hasta su volumen maximo desde una presion de empuje conocida superior a la atmosferica a una presion objetivo de 0,62 bares (9 psig) con el gas SF6. El equipo de medicion de presion se localiza fuera de la pelota en una pequena camara que esta aislada por una valvula de inflado del sistema de suministro de gas principal. Esta camara y el volumen interno de la pelota constituyen un solo volumen contiguo separado por una pequena aguja de inflado que crea un diferencial de presion significativo entre la pelota y la camara de medicion de presion. Para obtener una lectura precisa de la presion dentro de la pelota, la valvula de inflado del sistema se cierra y se permite que la presion se iguale entre la pelota y la camara de medicion de presion. Esto puede tomar, por ejemplo, cualquier tiempo desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 250 milisegundos dependiendo de las caracterfsticas de volumen de la pelota y de la aguja de inflado. En el inflado inicial, la camara se infla a 1,24 bares (18 psig) permitido para igualar la presion con la pelota. La presion igualada resultante sera inferior a 0,62 bares (9 psig) a medida que el gas se mueve fuera de la camara al interior de la

pelota. Ya que que no se ha alcanzado la presion objetivo para la pelota, el sistema comienza otra repeticion del inflado con el gas. La presion en la camara asciende a 0,83 bares (12 psig) y el sistema cierra de nuevo la valvula de inflado y permite que se igualen las presiones de la camara y de la pelota. La presion de la pelota esta ahora mas cerca del objetivo de 0,62 bares (9 psig). Esta secuencia de inflado, continua de nuevo la igualacion de la pelota con 5 la camara de medicion de presion y el inflado hasta que se mide que la pelota esta a 0,62 bares (9 psig) durante mas de 1 segundo. En este punto la pelota se expulsa mecanicamente de la maquina de inflado y el tapon de valvula de la presente invencion se inserta en la valvula. La pelota producida con este procedimiento permanecera inflada durante mas de 12 meses y proporcionara, consistentemente, un bote y otras caracterfsticas de rendimiento importantes requeridas por las autoridades que rigen los deportes.

10

Aunque la invencion se ilustra y describe en el presente documento haciendo referencia a las realizaciones especfficas, la invencion no pretende estar limitada a los detalles mostrados. Mas bien, pueden hacerse diversas modificaciones en los detalles, el alcance esta definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   REIVINDICACIONES

   1. Una pelota deportiva inflable presurizada que comprende una valvula de inflado sellable (20) que comprende: un paso de aguja de valvula (22) definido por una pared que se extiende la longitud del paso, una abertura rebajada

   (21) dentro de dicho paso que se extiende lateralmente mas alla de la pared y un dispositivo de tapon obturador (10), comprendiendo dicho dispositivo de tapon obturador un perfil saliente biselado (16) que tiene una parte inferior y una parte superior, que tiene una anchura mayor en la parte superior que en la inferior, y en la que dicho dispositivo de tapon obturador esta adaptado para ajustarse dentro del paso de tal manera que dicho perfil saliente y dicha abertura rebajada formen una superficie de sellado (30).
2. 2. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, en la que dicho dispositivo de tapon obturador (10) es extrafble.
3. 3. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, en la que dicho dispositivo de tapon obturador (10) forma un ajuste de interferencia con dicho paso de aguja de valvula (22).
4. 4. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, en la que el paso (22) esta rebajado dentro de una membrana de la pelota.
5. 5. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, que incluye un eje que se extiende a lo largo de la longitud del paso

   (22) , en la que dicha superficie de sellado es sustancialmente perpendicular a dicho eje.
6. 6. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, en la que dicha superficie de sellado (30) puede mantener una presion de sellado mayor que al menos 13,8 bares (200 psig).
7. 7. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, que comprende una membrana de inflado impermeable a gases que comprende una o mas capas o camaras y una pared interior, definiendo dicha membrana una cavidad hueca que comprende un gas compresible y una simetrfa interna en la que el gas de inflado compresible comprende una mezcla de aire y al menos un gas de baja permeabilidad.
8. 8. La pelota deportiva de la reivindicacion 7, que comprende una o mas almohadillas acusticas adheridas a dicha pared interior, y configuradas de tal manera que la simetrfa interna de dicha pelota deportiva no se interrumpa, comprendiendo las almohadillas acusticas una espuma reticulada.
9. 9. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, en la que dicha superficie de sellado se coloca en oposicion a la direccion de una fuerza ejercida por una presion interna de la pelota deportiva.
10. 10. La pelota deportiva de la reivindicacion 1, en la que dicho dispositivo de tapon obturador esta adaptado para guiar una aguja de inflado dentro de dicha valvula de inflado sellable.