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Die Erfindung betrifft einen Falldämpfer für ein Klettersteigset mit einem als Reibungsbremse dienenden Bremselement, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Personen beim Bergwandern/Bergsteigen werden häufig mittels Seilen gesichert. Solche Seile bestehen aus zusammengedrehten Fasern und dienen zur Übertragung von Zugkräften. Flach geflochtene Seile werden auch als Gurte oder Bänder bezeichnet.
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Im Folgenden wir der Begriff Seil nicht nur für runde Seile sondern auch für Gurte bzw. Bänder verwendet.
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Klettersteigsets dienen zur Sicherung von Personen in Klettersteigen. Aktuelle Klettersteigsets weisen normalerweise zwei Karabiner 10a, 10b auf, die an den Enden von Y-förmig angeordneten Seilabschnitten angebracht sind. Ein dritter Seilabschnitt dient als Bremsseil 7.
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Am Ende des Bremsseils ist typischerweise ein Durchlaufsperre (nicht dargestellt) vorgesehen, die den maximalen Bremsweg auf ca. 120 cm begrenzt. Auf das Bremsseil 7 wirk eine Seilbremse 3, die mit den Karabinerästen der zu sichernden Person z. B. über eine Bandschlaufe verbunden ist. Die sichernde Person ist mit dem Bremsseil 7 verbunden.
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In alternativen Ausführungen kann die Seilbremse 3 über ein Verbindungselement mit der zu sichernden Person P verbunden sein und das Bremsseil 7 mit den Karabinerästen.
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Bremsseil und Seilbremse als Einheit werden in solchen Systemen als Falldämpfer bezeichnet.
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Zur Sicherung der Person (Bergsteiger oder Bergwanderer) werden die beiden Karabiner 10a, 10b in das Drahtseil 12 des Klettersteigs eingehängt.
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Bei einem Sturz wird der Fall durch die Wirkung der Seilbremse abgebremst und gestoppt.
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Die Seilbremse dient somit als Fangstoßdämpfer. Die maximale Bremskraft darf nach der Norm EN958 den Wert von 6 kN nicht übersteigen.
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Die auf die zu sichernde Person wirkende Beschleunigung hängt über das Körpergewicht der Person vom Fangstoß ab. Für ein Normgewicht von 80 kg wirken auf den Körper durch die Begrenzung des Fangstoßes auf maximal 6 kN damit für den Körper erträgliche Beschleunigungen. Bei leichteren Personen hingegen können auf Grund der geringeren Masse höhere Beschleunigungskräfte auftreten was unerwünscht sein kann.
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Es sind verschiedene Falldämpfer mit einstellbarer Bremswirkung bekannt. Aus der
DD 248737 A1 (1986) und der
WO 2006/103259 A1 sind Falldämpfer mit verstellbarer Bremskraft bekannt. In
DD 248737 A1 (1986) wird dies über ein Seil gelöst das zwischen einem Anschlag und einem verstellbaren Exzenter je nach Einstellung unterschiedlich stark gequetscht wird und im Falle eines Sturzes mit mehr oder weniger Widerstand aus der Bremse gezogen werden kann. Die
WO 2006/103259 A1 sieht zwei Bremsbacken vor die über eine Verstellschraube das dazwischen liegende Bremsseil mehr oder weniger stark quetschen und dadurch den Sturz mit höherem oder geringerem Fangstoß bremsen.
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Diese Losungsansatze haben folgende Nachteile:
- 1. In beiden Fallen wird ausschließlich mit einem auf dem Bremsseil Reibung erzeugenden Elements gearbeitet. Die Belastungen auf das Bremsseil sind dadurch an der einen Stelle extrem hoch. In der Regel treten Schädigungen des Bremsseils auf, die Restbruchkraft des gesamten Systems wird erheblich vermindert.
- 2. Bei der Prüfung eines solchen Falldämpfers darf der für Menschen im Allgemeinen unkritische Wert von 6 kN nach der Norm EN958 nicht überschritten werden. Reibungsbasierten Systeme funktionieren erst zuverlässig wenn die Haftreibkraft überwunden ist und Gleitreibung stattfindet. Durch die starke Quetschung des Seils und der damit verbundenen Erhöhung der Haftkraft an einem einzelnen Punkt ist die erste Kraftspitze auf die fallende Masse (die Person) sehr hoch (siehe Kraftverlauf in 5).
- 3. Eine präzise bzw. kontinuierliche Einstellung der Bremskraft ist nur äußert schwer realisierbar. Die WO 2006/103259 A1 geht auf dieses Problem überhaupt nicht ein, sie besagt lediglich dass der Wert verändert werden kann. Die DD 248737 A1 löst das Problem der Einstellung über verschiedene Kontrollfenster in denen die stufenweise Einstellung abgelesen werden kann.
- 4. Beide Systeme ändern bei der Einstellung der Bremskraft, die Normalkraft gemäß der Formel: FKmax= μH·FN
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Dies impliziert, dass sich die Normalkraft in der ersten Potenz auf die Reibungskraft auswirkt. Um die Bremskraft des Systems zu erhöhen ist daher sehr viel Anpressdruck auf das Bremsseil nötig.
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Die genannten Lösungen zeigen somit folgende wesentliche Nachteile.
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Keine Einstellbarkeit der Bremskraft auf das Gewicht der zu sichernden Person. Permanente punktuelle Belastung des Bremsseils durch Bremsbacken (Langzeitstabilität, Verformung, Seilquetschung).
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb einen Falldämpfer für ein Klettersteigset anzugeben, der diese Nachteile nicht aufweist, der insbesondere eine einfache Einstellbarkeit auf das Gewicht der zu sichernden Person erlaubt, der eine Langzeitstabilität gewährleistet, der zu keinen permanenten punktuellen Belastung des Bremsseils führt, der die anfängliche Fangstoßspitze bei reibungsbasierten Systemen minimiert und der einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1, 7 bzw. 8 angegebenen Merkmale.
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Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 Klettersteigset mit einem erfindungsgemäßen Falldämpfer
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1 zeigt ein Klettersteigset 1 mit Y-förmig angeordneten Seilabschnitten. Ein Seilabschnitt dient als Bremsseil 7 auf das eine Seilbremse 3 wirkt. Die Seilbremse 3 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2 und zwei Bremselementen 5a, 5b. Wobei das Bremselement 5a verschiebbar gelagert ist. Zur Verschiebung dient eine Stellschraube 4. Eine fallende Person ist in dem schwarzen Kreis angedeutet.
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2 Seilbremse eines erfindungsgemäßen Falldämpfers in verschiedenen Aufsichten.
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3 Schnittdarstellung der Anordnung der Bremselemente nach einer ersten Alternative eines Falldämpfers für zwei unterschiedliche Einstellungen leichte Person/schwere Person
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In 3 ist die relative Lage des Bremsseils 7 und der Bremselemente 5a, 5b für die Einstellung der Bremskraft bei unterschiedlich schweren Personen dargestellt. Die Bremselemente 5a, 5b weisen eine vieleckige Kontur auf. Deutlich erkennbar ist der unterschiedliche Umschlingungswinkel mit dem das Bremsseil 7 das Bremselement 5a bzw. 5b umschlingt. Über die Stellschraube 4 kann der Umschlingungswinkel kontinuierlich verändert werden.
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4 Schnittdarstellung der Anordnung der Bremselemente nach einer zweiten Alternative eines Falldämpfers für drei unterschiedliche Einstellungen leichte Person/mittelschwere Person/schwere Person
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In 4 ist nicht ein gesamtes Bremselement verschiebbar gelagert sondern nur ein Teilelement das mit Hilfe der Stellschraube 4 verschiebbar ist. Auch hier kann die Bremskraft über den Umschlingungswinkel kontinuierlich eingestellt werden.
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Mit der Stellschraube 4 kann auch eine Anzeige verbunden sein, die dem Anwender die eingestellte Bremskraft anzeigt.
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5 Aufsicht auf einen Falldämpfer gemäß einer dritten Alternative Hierbei ist eine Lochplatte 5c als Seilbremse vorgesehen. Je nach Gewicht der Person wird das Bremsseil 7 durch mehr oder weniger der Öffnungen (mit 1–10 durchnummeriert) gefädelt.
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5a schematisierte Darstellung der Anordnung eines Falldämpfers gemäß 5 für drei unterschiedliche Einstellungen leichte Person/mittelschwere Person/schwere Person. Wie aus der Figur ersichtlich kann hier der Umschlingungswinkel und damit die Bremskraft nur in diskreten Schritten variiert werden.
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6 Typisches Kraft Zeit Diagramm für eine Sturz der zu sichernden Person bei herkömmlichen reibungsbasierten Falldämpfern mit starker initialer Fangstoßspitze
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7 Klettersteigset mit zwei kombinierten Seilbremsen.
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Hierbei besteht der Falldämpfer aus zwei Seilbremsen 3 und 3a. Bei der Seilbremse 3 kann es sich um eine herkömmliche oder eine erfindungsgemäße Seilbremse handeln.
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Mit dem erfindungsgemäßen Falldämpfer kann die Bremskraft einfach an das Gewicht der Person angepasst werden.
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Weiterhin wird das Bremsseil nur im Falle eines Sturzes belastet. Fangstoßspitzen werden vermieden. Die Bremswirkung setzt aufgrund der Form der Bremselemente nicht zeitgleich sondern minimal verzögert ein.
- 1. Es tritt keine Seilquetschung auf sondern nur eine Erhöhung der Reibung durch Erhöhung des Gesamt-Umschlingungswinkels. (Euler-Eytelwein-Formel). Dadurch weniger Beschädigung des Bremsseils 7.2
- 2. Reibung wird nicht an einem Punkt erzeugt sondern an vielen auf dem Bremsseil in Reihe geschalteten Umlenkungen an denen Reibung durch Umschlingung erzeugt wird. Das Bremsseil ist im Ruhezustand nie vollständig straff zwischen diesen Punkten angeordnet. Zusätzlich wird als Material für das Bremsseil PA oder ein anderer Thermoplast mit hoher Dehnung verwendet.
Hierdurch werden nicht alle Reibung erzeugenden Punkte gleichzeitig belastet, an jedem Punkt kann zunächst die Haftkraft Überwunden werden, an diesem Punkt dann nur noch
Gleitreibung – danach Haftreibung im nächsten Punkt, usw. Dadurch dass nicht die Gesamthaftkraft des kompletten Systems auf einmal sondern gestaffelt Überwunden wird, kann eine Kraftspitze auf die fallende Masse vermieden werden.
- 3. Gleitreibung:
Dadurch dass der Umschlingungswinkel o in der Potenz in die Euler-Eytelwein-Formel einfliest, wirkt sich eine geringe Veränderung des Winkels sehr stark auf die erzeugte Bremskraft aus. Die Einstellung erfolgt ohne Kraft im System zu erzeugen.
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Der erfindungsgemäße Falldampfer garantiert bei einem großen Gewichtsbereich der zu bremsenden Masse eine optimale Dampfung. Weitere Vorteile sind:
- – Hohe Sicherheit, hohe Endfestigkeit durch materialschonenden Durchlauf des Bremselements 7 durch die Seilbremse 3
- – Einfache, präzise und kraftfreie Einstellung der Bremskraft
- – Fangstoßreduktion durch stufenweise Überwindung der Haftkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DD 248737 A1 [0012, 0012, 0013]
- WO 2006/103259 A1 [0012, 0012, 0013]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Norm EN958 [0010]
- Norm EN958 [0013]
