Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung zum raschen und schonenden Abbremsen eines fallenden Körpers oder Gegenstandes, beispielsweise einer Person, die an einem gesicherten Klettersteig zu Fall kommt und in diese, an einem Fixpunkt befestigte, Bremsvorrichtung stürzt.
Stand der Technik
Im Stand der Technik ist eine Reihe von Bremssystemen bekannt, welche für das Abbremsen einer fallenden Masse konstruiert sind. Diese fallende Masse ist im Regelfall eine stürzende Person, also normalerweise ein Kletterer, Bergsteiger oder ein professioneller Bauarbeiter. Es existieren mehrere Grundtypen von Bremssystemen. Weit verbreitet sind dynamische Bremsen, wobei diese die Fallgeschwindigkeit von Massen durch elastische Dehnung eines dynamischen Seiles oder Federelementes vermindern. Statische Bremsen erreichen diese Verminderung durch erzwungene Reibung undehnbarer oder nur geringfügig dehnbarer Seile oder Bänder an Lochplatten oder Schnallen. Ein weiterer Typ kann als Aufreissbremse bezeichnet werden. Hier wird die Energie des Sturzes durch Aufreissen einer Verbindung im Bremssystem reduziert.
WO 00/4445 A1 offenbart einen Bandfalldämpfer, bestehend aus einem einzelnen Gurtband, das in einem Bereich mit sich selbst verwoben ist und dadurch einen Ring bildet. Die freien Endpunkte des Bandes werden dabei an den Anschlagpunkten fixiert, im nicht verwobenen Bereich des Ringes ist ein Verbindungselement zum Verbinden mit der Masse angebracht.
Nachteilig an dieser Konstruktion ist u.a. die schon während der Produktion nötige Montage des Verbindungselementes am Band. Weiter ist nachteilig, dass beim Einhängen nur eines Karabiners im Falle eines Sturzes nur eine Aufreissfront gebildet wird. Dadurch vermindert sich die Bremskraft und das Befestigungsmittel, mit welchem die fallende Masse verbunden ist, kann auf einem Endkarabiner aufschlagen. Das weitere Verhalten dieses Bremssystems in diesem Zustand ist nicht ohne weiteres vorhersagbar und kann bis zum unkontrollierten Versagen führen.
FR 2 709 970 A1 offenbart einen genähten Schockabsorber bestehend aus einem Band, welches gefaltet und vernäht wird, so dass zwei oder mehrere Enden entstehen. Bei Zugbelastung zwischen den Enden reisst die Naht fortlaufend auf, setzt auf diese Weise der Gravitationskraft eine Bremskraft entgegen, um die Fallgeschwindigkeit der fallenden Masse zu reduzieren.
WO 02/44 764 A1 beschreibt ebenfalls einen genähten Schockabsorber bestehend aus einem Band mit vernähten Teilbereichen, welche durch Aufreissen die Fallgeschwindigkeit bremsen.
DE 4 005 563 offenbart einen Stossdämpfer aus einem Gurtband oder ähnlichem Material, bei welchem Teilflächen miteinander durch verschiedene Techniken in verschiedenen Anordnungen verbunden sind. Diese Verbindung ist dabei von geringerer Festigkeit als das Grundmaterial.
Nachteilig bei all diesen beschriebenen Systemen sind entweder die grossen Toleranzen, Schwankungen oder Unstetigkeiten im Bremskraftverlauf aufgrund der Art der Verbindung oder des jeweiligen spezifischen Aufbaues oder aber die Grösse bzw. das Gewicht des Gesamtsystems.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde vor dem Hintergrund des vorstehend beschriebenen Standes der Technik gemacht, wobei es Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ein praktikableres, sprich kleineres und leichteres System bereitzustellen, mit welchem es möglich ist, ein sicheres und gleichmässig stufenloses oder gegebenenfalls stufenförmiges Abbremsen einer fallenden Masse zu bewerkstelligen. Erreicht wird dieses Ziel durch ein System gemäss Anspruch 1. Weitere nützliche Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
In einer ersten Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Bandfalldämpfer zum Abbremsen einer fallenden Masse, bei der das Abbremsen durch Auftrennen von zwischen Bändern vorgesehenen Bremsnähten erfolgt. Dabei wird die oben beschriebene gewünschte Bremscharakteristik dadurch erreicht, dass das Band eine spezielle Anordnung der Bandenden aufweist und durch diese spezielle Anordnung ein zeitversetztes paralleles Aufreissen erfolgt. Diese Anordnung ist in Abb. 2 dargestellt.
Die Bezeichnung "Bremsnaht" soll hierin der Einfachheit halber sowohl für genähte, geklebte, gewobene als auch sonstige Verbindungen zwischen zwei oder mehreren aneinander anliegenden Bandabschnitten gelten.
Das in den Abbildungen dargestellte Bremssystem besteht aus 2 Bändern. Bremssysteme mit mehreren Bändern sind dadurch nicht ausgeschlossen.
Die mechanische Stabilität der Bänder kann durch die Erfindung geringer ausgelegt werden, da die hohe Belastung beim Aufeinandertreffen der Aufreissfronten aufgrund der Torsion beider Bänder zueinander an der Stelle E in Abb. 5 durch die Schlaufe an dieser Stelle vermieden wird. Dadurch wird weniger Material für das Band benötigt und der Falldämpfer kann somit in kleineren Abmessungen ausgeführt werden.
Weiters zielt die vorliegende Erfindung eines Bandfalldämpfers auf einen möglichst gleichmässigen Bremskraftverlauf ab, bei der der Bremsvorgang schon bei relativ geringen Zugkräften, wie beispielsweise beim Fall eines Kindes in den Bandfalldämpfer, ausgelöst und dann sukzessive, gegebenenfalls in vordefinierten Stufen, bis zum Stillstand der fallenden Masse erhöht wird. Dieser gleichmässige oder stufenförmige Kraftverlauf ermöglicht erst ein risikoloses Verwenden desselben Gerätes sowohl durch Personen mit geringem Körpergewicht, wie z.B. Kinder, als auch durch Erwachsene. Es kann in der Praxis nicht ausgeschlossen werden, dass sowohl Kinder als auch Erwachsene dasselbe Gerät verwenden. Eine solche definierte Bremscharakteristik trägt damit wesentlich zur Verbesserung der Usability von solchen einschlägigen Produkten bei.
Das Verletzungsrisiko durch einen harten, also einen so gut wie ungedämpften Stoss ist enorm. Es ist in einschlägigen Fachkreisen bekannt, dass schon bei einem harten Sturz von lediglich 0.5m (z.B. in eine Bandschlinge oder ein Kletterseil) durchaus lebensgefährliche Wirbelsäulenverletzungen auftreten können.
Beschreibung der Abbildungen
<tb>Abb. 1:<sep>zeigt eine Seitenansicht der nach vollständigem Aufreissen der Bänder (hier zwei) über die gesamte Länge parallel und ohne Verdrehung zueinander liegenden Bandflächen
<tb>Abb. 2:<sep>zeigt die Ausgangsform, welche eine spezielle Anordnung von den vier Bandenden der zwei miteinander verbundenen Bänder ist
<tb>Abb. 3:<sep>zeigt die nicht verbundene Stelle des Zusammentreffens der Aufreissfronten
<tb>Abb. 4:<sep>zeigt den Verlauf der Stärke der Verbindung von den Bändern in Längsrichtung
<tb>Abb. 5:<sep>zeigt die sich aus der speziellen Anordnung der Bänder und der Verbindungsstärken ergebenden, verschiedenen Stufen der Reissfestigkeit
<tb>Abb. 6:<sep>zeigt die Position der in Abb. 3beschriebenen Schlaufe im Gesamtsystem
Beschreibung der Erfindung
Nachfolgend wird die beste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschreiben.
Die Erfindung besteht aus einem Verbundsystem von zwei hochbelastbaren Bändern. Der Verbund dieser beiden Bänder wird durch Verweben der Bandflächen hergestellt. Dieses Verweben erfolgt im selben Arbeitsschritt wie die Produktion der Bänder selbst. Dies spart Kosten bei der Produktion und erhöht die Qualität des Produktes. Die Verbindung erfolgt dabei nicht über die gesamte zur Verfügung stehende Länge der Bänder. Die Bänder bleiben somit am Anfang und am Ende getrennt. Die Stärke der Verbindung wird in zwei, für die Verwendung adäquaten, Stufen ausgeführt. Dies wird in Abb. 4 verdeutlicht. Stufe I ist eine schwächere, Stufe II eine stärkere Verbindung.
Der Verbund kann in 5 Segmente, wie in Abb. 4dargestellt, unterteilt werden. Segment 1 wird charakterisiert durch eine Verbindungsstärke beider Bänder der Stufe I, Segment 2 durch eine Verbindungsstärke der Stufe II, Segment 3 besteht aus einer Schlaufe ohne Verbindung beider Bänder, wie in Abb. 3dargestellt. Segment 4 ist eine Verbindung der Stärke II, Segment 5 eine Verbindung der Stärke I.
Damit dieser Verbund nun die Funktionalität eines Falldämpfers erfüllt, muss eine spezielle Anordnung gewählt werden. Diese Anordnung ist in Abb. 2dargestellt. Dazu wird das Ende des einen mit dem Anfang des anderen Bandes fix verbunden. Dies erfolgt mit beiden Enden bzw. Anfängen. Es ergeben sich dadurch zwei neue funktionale Segmente, welche in Abb. 2mit A und B bezeichnet sind. Am Segment A wird der Falldämpfer durch ein Befestigungsmittel, beispielsweise einem Karabiner, an einem Fixpunkt befestigt. In Abb. 2 sind 2 Karabiner für die überschlagende Verwendung an einem Klettersteig dargestellt. Am Segment B wird die zu schützende Person bzw. die fallende Masse fixiert. In Abb. 2ist dafür eine Schlaufe abgebildet, durch welche der Kletterer seinen Klettergurt mit dem Bandfalldämpfer verbinden kann.
Die Aufteilung der Stärken der Verbindung über die Länge der Bänder ist, wie in Abb. 5deutlich wird, asymmetrisch. Durch diese Asymmetrie entsteht ein stufenförmiger Verlauf der Bremskraft. Funktional ensteht eine zeitversetzte Aufreisskraft-Parallelschaltung beider Bänder. Der Zeitversatz wird durch den geometrischen Versatz der Aufreissfronten erreicht (siehe Abb. 5): die Aufreissfront D wird vor der Aufreissfront C bei einem Sturz belastet. Aus diesem Zeitversatz ergibt sich Stufe 1 des Kraftverlaufs wie in Abb. 5 dargestellt. Aus dieser speziellen Anordnung ergibt sich somit ein stufenförmiger Verlauf der Bremskraftcharakteristik des Falldämpfers. Wie in Abb. 5 zu erkennen ist, ist dieser Verlauf vierstufig.
Nach der vollständigen Trennung der Bänder durch Aufreissen kommen die Bandflächen über die gesamte Länge ohne Verdrehung parallel zueinander zu liegen. Dieser Endzustand, welcher nur durch die Abbremsung einer Masse mit dem zulässigen Höchstgewicht erreicht werden kann, ist in Abb. 1 dargestellt. Dieser symmetrische Endzustand wird erst durch die anfängliche Anordnung durch Verdrehung und Verbindung der Bandflächen wie oben und in Abb. 2beschrieben ermöglicht.
Damit beim vollständigen Aufreissen der Bänder während eines Sturzes die zueinander tordierten Aufreissfronten nicht aufeinander treffen können, besteht an einer durch die Geometrie der Gesamtanordnung definierten Stelle eine Schlaufe und somit keine Verbindung zwischen den beiden Bändern. Diese Stelle ist in Abb. 5 ersichtlich und mit E gekennzeichnet. Eine Detailansicht dieser Stelle ist in Abb. 3gezeigt. Diese Stelle wäre der Treffpunkt der beiden Aufreissfronten C und D bei einer vollständigen Trennung beider Bänder. Durch diese Schlaufe wird erreicht, dass die mechanische Beanspruchung der Bänder an der Stelle des Zusammentreffens nicht die Belastungsgrenze erreicht. Da die Aufreissfronten aufgrund der geometrischen Anordnung an dieser Stelle E zueinander tordiert stehen, wäre ohne diese Schlaufe die Torsionskraft derart gross, dass die Bänder reissen könnten.
Mit der Schlaufe hingegen wirkt die Krafteinwirkung auf die Bänder nur in Längsrichtung und somit besteht keine Gefahr des Zerreissens der Bänder aufgrund von Scherkräften.
Technical area
The present invention relates to a braking device for the rapid and gentle braking of a falling body or object, for example a person who falls to a secured via ferrata and crashes into this, fixed to a fixed point, braking device.
State of the art
The prior art discloses a number of braking systems designed to decelerate a falling mass. This falling mass is usually a falling person, so usually a climber, climber or a professional construction worker. There are several basic types of brake systems. Widely used are dynamic brakes, which reduce the rate of fall of masses by elastic stretching of a dynamic rope or spring element. Static brakes achieve this reduction through forced friction of inextensible or slightly stretchy ropes or straps on perforated plates or buckles. Another type can be described as a rupture brake. Here, the energy of the fall is reduced by tearing a connection in the brake system.
WO 00/4445 A1 discloses a belt shock absorber consisting of a single webbing which is interwoven with itself in an area and thereby forms a ring. The free end points of the band are thereby fixed to the attachment points, in the non-woven region of the ring, a connecting element for connection to the mass is attached.
A disadvantage of this construction is u.a. the necessary during production assembly of the connecting element on the tape. Another disadvantage is that when attaching only a carabiner in the event of a fall only a tearing front is formed. This reduces the braking force and the fastener to which the falling mass is connected can hit a final carabiner. The further behavior of this brake system in this state is not readily predictable and can lead to uncontrolled failure.
FR 2 709 970 A1 discloses a sewn shock absorber consisting of a band which is folded and sewn to form two or more ends. In tension between the ends of the seam tears continuously, in this way counteracts the gravitational force a braking force to reduce the falling speed of the falling mass.
WO 02/44764 A1 also describes a sewn shock absorber consisting of a band with sewn portions, which break the fall rate by tearing open.
DE 4 005 563 discloses a shock absorber made of a webbing or similar material in which partial surfaces are joined together by various techniques in various arrangements. This compound is of lesser strength than the base material.
A disadvantage of all these systems described are either the large tolerances, fluctuations or discontinuities in the brake force due to the nature of the compound or the specific structure or the size or weight of the entire system.
Brief description of the invention
The present invention was made against the background of the prior art described above, wherein it was an object of the present invention to provide a more practicable, ie smaller and lighter system, with which it is possible to safely and steadily stepless or possibly decelerate a falling one Mass to accomplish. This object is achieved by a system according to claim 1. Further useful embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
In a first embodiment, the present invention relates to a fall arrester for decelerating a falling mass, wherein deceleration is accomplished by severing braze seams provided between straps. In this case, the desired braking characteristic described above is achieved in that the band has a special arrangement of the band ends and by this special arrangement a time-delayed parallel tearing takes place. This arrangement is shown in Fig. 2.
The term "brake seam" is intended to apply herein for simplicity, both for sewn, glued, woven and other connections between two or more adjoining band sections.
The brake system shown in the figures consists of 2 bands. Braking systems with multiple belts are not excluded.
The mechanical stability of the bands can be made smaller by the invention, since the high load on the meeting of the tear fronts due to the torsion of both bands to each other at the point E in Fig. 5 is avoided by the loop at this point. As a result, less material is needed for the band and the fall absorber can thus be made in smaller dimensions.
Furthermore, the present invention of a shock absorber aims at a uniform as possible braking force, in which the braking process even at relatively low tensile forces, such as in the case of a child in the shock absorber, triggered and then successively, possibly in predefined stages, to a standstill of the falling mass is increased. This uniform or step-like force curve first enables a risk-free use of the same device both by persons with low body weight, such as, for example, Children, as well as adults. It can not be excluded in practice that both children and adults use the same device. Such a defined braking characteristic thus contributes significantly to improving the usability of such pertinent products.
The risk of injury from a hard, that is a virtually undamped shock is enormous. It is known in the art that even with a hard fall of only 0.5m (for example, in a sling or a climbing rope) quite life-threatening spinal injuries may occur.
Description of the pictures
<Tb> Fig. 1: <sep> shows a side view of the after complete tearing of the bands (here two) over the entire length of parallel and without twisting mutually lying band surfaces
<Tb> Fig. 2: <sep> shows the output form, which is a special arrangement of the four band ends of the two interconnected bands
<Tb> Fig. 3: <sep> shows the disconnected location of the meeting fronts
<Tb> Fig. 4: <sep> shows the course of the strength of the connection from the belts in the longitudinal direction
<Tb> Fig. 5: <sep> shows the different levels of tensile strength resulting from the particular arrangement of the tapes and the bond strengths
<Tb> Fig. 6: <sep> shows the position of the loop described in Fig. 3 in the overall system
Description of the invention
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
The invention consists of a composite system of two heavy-duty bands. The bond of these two bands is produced by weaving the band surfaces. This weaving takes place in the same work step as the production of the tapes themselves. This saves costs during production and increases the quality of the product. The connection does not take place over the entire available length of the bands. The bands thus remain separated at the beginning and at the end. The strength of the compound is carried out in two stages suitable for use. This is illustrated in Fig. 4. Level I is a weaker, level II is a stronger compound.
The composite can be divided into 5 segments as shown in Fig. 4. Segment 1 is characterized by a connection strength of both bands of stage I, segment 2 by a connection strength of stage II, segment 3 consists of a loop without connection of both bands, as shown in Fig. 3dargestellt. Segment 4 is a compound of strength II, segment 5 is a compound of starch I.
In order for this composite to fulfill the functionality of a shock absorber, a special arrangement must be selected. This arrangement is shown in Fig. 2. For this purpose, the end of one is connected to the beginning of the other band fixed. This is done with both ends or beginnings. This results in two new functional segments, which are designated in Fig. 2with A and B. On segment A, the fall absorber is fastened by a fastening means, such as a carabiner, to a fixed point. Figure 2 shows 2 carabiners for overriding use on a via ferrata. At segment B, the person to be protected or the falling mass is fixed. In Fig. 2is a loop shown, through which the climber can connect his harness with the shock absorber.
The splitting of the thicknesses of the connection along the length of the bands is asymmetrical, as shown in Fig. 5. This asymmetry creates a step-shaped course of the braking force. Functional ensteht a time-delayed tearing force parallel connection of both bands. The time offset is achieved by the geometric offset of the tear-open fronts (see Fig. 5): the tear-open front D is loaded in front of the tear-open front C in the event of a fall. This time offset results in level 1 of the force curve as shown in Fig. 5. From this special arrangement thus results in a step-shaped course of the braking force characteristic of the fall arrester. As can be seen in Fig. 5, this course is four-stage.
After complete separation of the tapes by tearing the tape surfaces come to lie along the entire length without rotation parallel to each other. This final state, which can only be achieved by decelerating a mass with the maximum permissible weight, is shown in Fig. 1. This symmetrical final state is made possible only by the initial arrangement by twisting and connecting the strip surfaces as described above and in Fig. 2.
So that during the complete tearing of the bands during a fall, the torn apart tear fronts can not meet, there is a loop defined by the geometry of the overall arrangement and thus no connection between the two bands. This point can be seen in Fig. 5 and marked with E. A detailed view of this point is shown in Fig. 3. This place would be the meeting place of the two tears fronts C and D at a complete separation of both bands. This loop ensures that the mechanical stress of the belts at the point of contact does not reach the load limit. Since the tear fronts are twisted together due to the geometric arrangement at this point E, without this loop the torsional force would be so great that the tapes could break.
With the loop, however, the force acting on the bands only in the longitudinal direction and thus there is no risk of tearing of the bands due to shear forces.