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Die Erfindung betrifft einen Fallschutzläufer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Sicherungssystem nach Anspruch 18.
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Fallschutzläufer werden zur Sicherung von Personen eingesetzt, die auf Steigleitern oder Steigeisengängen unterwegs sind. Dafür wird auf oder neben der Steigleiter beziehungsweise dem Steigeisengang eine Fallschutzschiene installiert. Die Fallschutzschiene kann eine starre Fallschutzschiene oder eine flexible Fallschutzschiene, beispielsweise ein Seil oder ein Kabel, sein. Der Fallschutzläufer wird an der Fallschutzschiene eingehängt, so dass dieser in der Fallschutzschiene geführt ist und zur Absicherung von der die Steigleiter oder den Steigeisengang verwendenden Person mitgeführt. Dabei weist der Fallschutzläufer in der Regel eine Stoppvorrichtung auf, die über einen Hebel aktivierbar ist, an dem über eine entsprechende Sicherungsvorrichtung die Person eingehängt ist. Bei einem Sturz der Person wird eine Zugkraft über die Sicherungsvorrichtung auf den Hebel aufgebracht und dadurch die Stoppvorrichtung ausgelöst. Der Fallschutzläufer blockiert dann an der Fallschutzschiene und stoppt so den Fall der Person.
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Übliche Systeme erfordern zur Sturzsicherung eine relative Geschwindigkeit zwischen der fallenden Person und dem Fallschutzläufer, damit eine entsprechende Auslösekraft über den Hebel auf die Stoppvorrichtung ausgeübt wird. Systeme, die für eine ergonomischere Verwendung konzipiert sind, weisen eine Stoppvorrichtung auf, die sich bereits im unbelasteten Zustand, also ohne äußere Krafteinwirkung, in einer Anhaltestellung befindet, in der sie an der Fallschutzschiene blockiert. Um einen Aufstieg oder Abstieg einer Person zu ermöglichen, muss durch die Person eine Zugkraft, beispielsweise nach oben oder in horizontaler Richtung, auf den Fallschutzläufer ausgeübt werden, um die Stoppvorrichtung aus der Anhaltestellung in eine Freigabestellung zu bringen. Sobald die Zugkraft wegfällt, beispielsweise bei einem Sturz, wird die Stoppvorrichtung, beispielsweise durch Federkraft, zurück in die Anhaltestellung bewegt. In der Anhaltestellung verzögert die Stoppvorrichtung den Fallschutzläufer, wobei die Verzögerungswirkung durch die in Fallrichtung über den Hebel wirkende Kraft verstärkt wird. Damit ist ein schnelles Blockieren der Stoppvorrichtung erreichbar, was entsprechend kurze Sturzlängen zur Folge hat.
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In ungünstigen Fällen kann sich jedoch der Fallschutzläufer mit derselben oder annähernd derselben Geschwindigkeit bewegen wie die zu sichernde Person, wobei gleichzeitig die Zugkraft weiter auf den Fallschutzläufer wirkt. Dies führt dazu, dass die Stoppvorrichtung in der Freigabestellung gehalten wird und dementsprechend der Fall der Person durch den Fallschutzläufer nicht aufgehalten wird, da bei gleicher Fallgeschwindigkeit von Person und Fallschutzläufer auch keine zusätzliche, in Fallrichtung wirkende Kraft auf den Hebel des Fallschutzläufers ausgeübt wird.
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Aus der
DE 10 2011 050 598 A1 ist ein Fallschutzläufer bekannt, der zusätzlich zu einer Stoppvorrichtung eine Verzögerungsvorrichtung mit einer Fliehkraftkupplung aufweist, die den Fallschutzläufer abbremst, wenn dieser sich mit einer zu hohen Geschwindigkeit entlang der Fallschutzschiene bewegt. Dabei bewirkt die dort verwendete Verzögerungsvorrichtung kein vollständiges Stoppen des Fallschutzläufers, sondern nur ein Abbremsen. Der Fallschutzläufer wird verzögert, wodurch eine ausreichend hohe Relativgeschwindigkeit zur fallenden Person erzeugt wird, die zum sicheren Auslösen der Stoppvorrichtung ausreicht. Über die Stoppvorrichtung kann der Fallschutzläufer vollständig angehalten werden. Selbst im ungünstigen Fall, dass sich der Fallschutzläufer anfänglich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die fallende Person bewegt, kann somit eine zuverlässige Sicherung der Person erreicht werden.
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Die in der
DE 10 2011 050 598 A1 gezeigte Lösung basiert im Wesentlichen auf einer Fliehkraftkupplung, die mit einem Abrollrad in Verbindung steht, welches auf der Fallschutzschiene abläuft. Sobald die Abrollgeschwindigkeit des Abrollrades einen definierten Wert übersteigt, gelangt die Fliehkraftkupplung in Eingriff mit einer Hülse, die einen Exzenter aufweist. Der Exzenter wird dadurch an die Fallschutzschiene bremsend angelegt und bewirkt eine Verlangsamung des Fallschutzläufers.
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Diese Lösung arbeitet an sich zufriedenstellend. Allerdings weist die Fliehkraftkupplung einen mechanisch relativ aufwändigen Aufbau auf.
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Aus dem Stand der Technik ist des Weiteren bekannt, dass die Verzögerungsvorrichtung eine Wirbelstrombremse aufweisen kann. Wirbelstrombremsen beruhen auf dem Prinzip, dass bei einer Bewegung eines elektrisch leitfähigen Materials, insbesondere einer Platte oder Scheibe, in einem inhomogenen Magnetfeld Wirbelströme in die Platte induziert werden, die ein Magnetfeld erzeugen, welches dem äußeren Magnetfeld entgegenwirkt. Dies führt dazu, dass die Platte abgebremst wird. Bei einer Bewegung des Magnetfeldes gegenüber einer bewegbar gelagerten Platte führt dies im Umkehrschluss dazu, dass sich die Platte ebenfalls bewegt. Eine derartige Wirbelstrombremse stellt eine verschleißfreie Bremse dar, die zudem mit relativ wenigen bewegten Bauteilen auskommt, sodass eine solche Verzögerungsvorrichtung einen mechanisch sehr einfachen Aufbau aufweist. Zudem ist eine solche Wirbelstrombremse nahezu wartungsfrei und relativ robust gegen Verschmutzungen.
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Ein Beispiel für ein System mit einer Wirbelstrombremse wird in der
DE 10 2015 104 455 A1 beschrieben. Dort ist ein Fallschutzläufer zur Anordnung an einer Fallschutzschiene gezeigt, welcher der Sicherung einer auf- und absteigenden Person dient. Der Fallschutzläufer weist eine Verzögerungsvorrichtung auf, die bei Überschreiten einer Relativgeschwindigkeit zwischen Fallschutzschiene und Fallschutzläufer ein Abbremsen des Fallschutzläufers bewirkt ohne dabei einen ordnungsgemäßen Auf- und Abstieg zu behindern. Dazu ist vorgesehen, dass die Verzögerungsvorrichtung eine Wirbelstrombremse aufweist.
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Die Wirbelstrombremse kann indirekt wirken, beispielsweise indem sie ein Brems- oder Rastelement bewegt, welches dann mit der Fallschutzschiene zusammenwirkt oder auch direkt eine Bremskraft gegenüber der Fallschutzschiene erzeugen. Die Bremswirkung hängt dabei von der elektrischen Leitfähigkeit des Materials, in dem die Ströme induziert werden, der Größe eines Luftspaltes zwischen den Magneten und der Platte oder Scheibe, der Stärke des inhomogenen Magnetfeldes, der Richtung des Magnetfeldes sowie der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Magnetfeld und der Platte oder Scheibe ab. Bei geringen Relativgeschwindigkeiten, wie bei einem ordnungsgemäßen Auf- oder Absteigen, erfolgt beispielsweise keine wesentliche Behinderung durch die Verzögerungsvorrichtung, da durch die relativ geringen Geschwindigkeiten zwischen der Scheibe und den Magneten nur ein geringes Magnetfeld und somit nur eine sehr geringe Bremswirkung erzeugt wird.
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Die Stärke des Magnetfeldes hängt insbesondere auch von der Temperatur ab. Bei hohen Temperaturen sinkt die Leistung der Magneten. Bei niedrigen Temperaturen steigt die Leistung der Magnete. Diese Temperaturabhängigkeit der Magnete führt dazu, dass durch die Schwankungen der Stärke des Magnetfeldes die Verzögerungsleistung einer solchen Verzögerungsvorrichtung variiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere einen Fallschutzläufer sowie ein Sicherungssystem bereitzustellen, die unabhängig von der Temperatur eine möglichst gleichbleibende Verzögerungsleistung bereitstellen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Fallschutzläufer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Sicherungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Es ist ein Fallschutzläufer zur Anordnung an einer Fallschutzschiene zum Sichern einer auf- oder absteigenden Person vorgesehen, der eine Verzögerungsvorrichtung aufweist, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Relativgeschwindigkeit zwischen Fallschutzschiene und Fallschutzläufer ein Verzögern des Fallschutzläufers und durch Zusammenwirkung mit der Fallschutzschiene ein Verzögern einer fallenden Person bewirkt, ohne einen ordnungsgemäßen Auf- und Abstieg zu behindern, wobei die Verzögerungsvorrichtung eine Wirbelstrombremse mit Magneten, die ein Magnetfeld bereitstellen, und mit einem Verzögerungselement, das relativ zum Magnetfeld bewegt wird. Es ist ein Ausgleichselement vorgesehen, das temperaturabhängig das auf das Verzögerungselement wirkende Magnetfeld verändert.
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Die Bremsleistung einer Wirbelstrombremse hängt neben der Leistung der Magnete beziehungsweise der Stärke des Magnetfeldes auch von der Position des Verzögerungselements relativ zu den Magneten, also der Stärke des auf das Verzögerungselement wirkenden Magnetfeldes, ab. Bei einem schwächeren Magnetfeld ist die Bremswirkung geringer als bei einem stärkeren Magnetfeld. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, eine temperaturbedingte Veränderung der Leistung der Magneten, die zu einer veränderten Verzögerungsleistung führen würde, durch eine Anpassung der Stärke des auf das Verzögerungselement wirkenden Magnetfeldes ganz oder teilweise auszugleichen. Das auf das Verzögerungselement wirkende Magnetfeld wird also so angepasst, dass durch diese Veränderung die Verzögerungsleistung der Wirbelstrombremse zumindest annähernd in dem Maße reduziert oder erhöht wird, in dem die Verzögerungsleistung durch eine Temperaturänderung zu- oder abnehmen würde. Dadurch bleibt die Verzögerungsleistung der Wirbelstrombremse weitestgehend konstant, wodurch die Zuverlässigkeit des Fallschutzläufers verbessert werden kann.
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Bei den Magneten handelt es sich vorzugsweise um Permanentmagnete. Eine externe Energiezufuhr ist damit zum Betrieb der Verzögerungsvorrichtung nicht erforderlich. Es können dabei mehrere Magnete angeordnet sein, beispielsweise zwei, vier, sechs oder acht Magnete.
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Die Verzögerungsvorrichtung bewirkt bei Überschreiten einer vorgegebenen oder vorgebbaren Relativgeschwindigkeit zwischen Fallschutzschiene und Fallschutzläufer ein Verzögern des Fallschutzläufers. Die Wirbelstrombremse bewirkt also automatisch eine Verzögerung bei Auftreten entsprechender Relativgeschwindigkeiten zwischen Fallschutzläufer und Fallschutzschiene, ohne dass zusätzliche Auslösekräfte eingebracht werden müssen. Die Relativgeschwindigkeit sollte möglichst so hoch gewählt werden, dass sie höher liegt als eine übliche Auf- oder Abstiegsgeschwindigkeit einer Person.
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Das Verzögerungselement ist beispielsweise eine metallische Scheibe, wobei zwischen den Magneten und der Scheibe ein Spalt gebildet ist, wobei die Scheibe und die Magnete in Richtung des Spaltes in einer Aktivierungsrichtung relativ zueinander bewegbar sind, und wobei das Ausgleichselement die Scheibe und/oder die Magnete temperaturabhängig die in einer Ausgleichsrichtung bewegen und die Breite des Spaltes verändern kann.
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Die Scheibe ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer, gefertigt. Neben Kupfer können auch andere elektrisch leitfähige Materialien wie beispielsweise Silber oder Aluminium für die Scheibe verwendet werden.
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Die Stärke des auf die Scheibe wirkenden Magnetfeldes hängt vom Abstand der Magnete und der Scheibe, also von der Breite des Spaltes zwischen der Scheibe und den Magneten, ab. Bei einem schmalen Spalt ist die Bremswirkung größer. Bei einem breiten Spalt, also einem großen Abstand zwischen der Scheibe und den Magneten, ist die Bremswirkung geringer. Eine temperaturbedingte Veränderung der Leistung der Magneten, wird durch eine Anpassung der Spaltbreite zwischen der Scheibe und den Magneten ganz oder teilweise ausgeglichen. Die Spaltbreite wird also so angepasst, dass durch diese Veränderung die Verzögerungsleistung der Wirbelstrombremse zumindest annähernd in dem Maße reduziert oder erhöht wird, in dem die Verzögerungsleistung durch eine Temperaturänderung zu- oder abnehmen würde. Dadurch bleibt die Verzögerungsleistung der Wirbelstrombremse weitestgehend konstant, wodurch die Zuverlässigkeit des Fallschutzläufers verbessert werden kann.
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Das Ausgleichselement kann vorzugsweise die Scheibe und/oder die Magnete temperaturabhängig in einer Ausgleichsrichtung senkrecht zur Aktivierungsrichtung bewegen und die Breite des Spaltes verändern.
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Um die Verzögerungswirkung der Verzögerungsvorrichtung konstant zu halten, ist vorgesehen, dass das Ausgleichselement bei einer Temperaturerhöhung, also einem Nachlassen der Magnetkraft, die Breite des Spaltes reduziert, wodurch die Verzögerungsleistung erhöht und somit die temperaturbedingte Verringerung der Verzögerungsleistung ausgeglichen wird. Bei einer Temperaturreduzierung, die zu einer Erhöhung der Magnetleistung führt, wird dagegen die Breite des Spaltes vergrößert. Insgesamt kann so über einen definierten Temperaturbereich die Verzögerungsleistung der Verzögerungsvorrichtung zumindest annähernd konstant gehalten werden.
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Die Verzögerungsvorrichtung weist beispielsweise eine Achse auf, die drehbar in einem Gehäuse des Fallschutzläufers gelagert ist, wobei die Scheibe oder die Magnete um die Achse drehbar und parallel zur Achse verschiebbar gelagert sind, und die Magnete oder die Scheibe drehfest mit der Achse gekoppelt sind, wobei die Aktivierungsrichtung bezüglich der Achse in Umfangsrichtung verläuft. Die Achse ist beispielsweise mit der Fallschutzschiene derart gekoppelt, dass die Achse bei einer Bewegung des Fallschutzläufers entlang der Fallschutzschiene gedreht wird, wodurch eine Relativbewegung zwischen der Scheibe und den Magneten erzeugt wird. Die Drehgeschwindigkeit der Achse ist dabei von der Geschwindigkeit abhängig, mit der der Fallschutzläufer entlang der Fallschutzschiene bewegt wird. Steigt die Geschwindigkeit, mit der der Fallschutzläufer entlang der Fallschutzschiene bewegt wird, steigt auch die Drehgeschwindigkeit der Achse, wodurch die Geschwindigkeit, mit der die Scheibe und die Magnete relativ zueinander bewegt werden, zunimmt und so die Verzögerungsleistung ansteigt. Das Ausgleichselement ist so ausgebildet, dass dieses die verschiebbar auf der Achse gelagerte Scheibe oder die verschiebbar auf der Achse gelagerten Magnete parallel zur Achse verschieben und somit die Spaltbreite zwischen den Magneten und der Scheibe einstellen kann.
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Beispielsweise ist das Ausgleichselement ringförmig ausgebildet und auf der Achse gelagert beziehungsweise auf dieser gehalten. Das Ausgleichselement ist in dieser Ausführungsform beispielsweise mit einem in Richtung der Achse liegenden ersten Ende mit der Scheibe und mit einem in Richtung der Achse entgegengesetzten zweiten Ende mit den Magneten gekoppelt. Das Ausgleichselement kann sich vorzugsweise bei einer Temperaturänderung parallel zur Achse ausdehnen oder zusammenziehen und so den Abstand der Scheibe und der Magnete verändern.
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Beispielsweise weist das Ausgleichselement ein Bimetall auf, das temperaturabhängig seine Form verändert. Ein Bimetall weist Streifen oder Abschnitte aus Metallen auf, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, und die form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten kommt es bei einer Temperaturänderung zu einer Formänderung des Ausgleichselements, beispielsweise zu einer Längenänderung, die von der temperaturbedingten Längenänderungen der einzelnen Metalle abweicht, beispielsweise größer ausfällt. Diese Formänderung kann genutzt werden, um den Abstand zwischen der Scheibe und den Magneten temperaturabhängig zu verändern.
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Das Ausgleichselement kann beispielsweise eine Wellscheibe sein, deren Ausdehnung parallel zur Achse bei einer Temperaturänderung zu- oder abnimmt. Alternativ ist es auch möglich, dass das Ausgleichselement als um die Achse herumlaufende Spiralfeder ausgebildet ist.
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Das Ausgleichselement kann beispielsweise so mit der Scheibe und den Magneten gekoppelt sein, dass durch eine Temperaturänderung sowohl ein Auseinanderdrücken der Scheibe und der Magnete erfolgt, wie auch ein Zusammenziehen bei einer entgegengesetzten Temperaturänderung. Alternativ ist es denkbar, dass das Ausgleichselement die Scheibe und die Magnete lediglich auseinanderdrückt, also die Spaltbreite vergrößert und die Scheibe und die Magnete aufeinander zu mit einer Rückstellkraft beaufschlagt sind, beispielsweise durch eine Feder oder die Magnetkraft, die durch die Magnete bereitgestellt wird.
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Beispielsweise ist eine drehbar auf der Achse gelagerte Hülse vorgesehen, die einen Aufnahmeraum aufweist, in dem die Scheibe und/oder die Magnete aufgenommen sind, wobei die drehbar auf der Achse gelagerte Scheibe oder die drehbar auf der Achse gelagerten Magnete in Drehrichtung, also in Umfangsrichtung, mit der Hülse gekoppelt sind. Durch die Anordnung der Magnete und/oder der Scheibe in der Hülse ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau der Verzögerungsvorrichtung, wobei die Magnete und die Scheibe innerhalb der Hülse ideal geschützt sind. Durch eine Anordnung der Magnete an der drehbar gelagerten Hülse wirken zudem die sich aufgrund des Magnetfeldes und der induzierten Ströme ergebenden Lorenzkräfte direkt auf die Hülse und können so zum Verdrehen der Hülse benutzt werden. Die Verzögerungsvorrichtung kann so sehr effizient wirken.
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Optional kann ein Hülsendeckel vorgesehen sein, der den Aufnahmeraum verschließt, wobei der Hülsendeckel drehbar auf der Achse und in Richtung der Achse verschiebbar auf der Achse gelagert ist, wobei die drehbar auf der Achse gelagerte Scheibe oder die drehbar auf der Achse gelagerten Magnete auf dem Hülsendeckel gehalten sind. Der Abstand der Magnete und der Scheibe beziehungsweise die Breite des Spaltes kann also auf einfache Weise durch Verschieben des Hülsendeckels in Richtung der Achse eingestellt werden. Zudem ergibt sich mit der Hülse und dem Hülsendeckel ein vollständig gekapselter Aufbau, sodass die Scheibe und die Magnete ideal geschützt sind.
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Um die Verzögerungsleistung der Verzögerungsvorrichtung zu erhöhen, können erste und zweite Magnete vorgesehen sein, wobei die ersten Magnete in Richtung der Achse auf einer ersten Seite der Scheibe und die zweiten Magnete auf der in Richtung der Achse entgegengesetzten zweiten Seite der Scheibe angeordnet sind. Die Scheibe ist also zwischen dem ersten und dem zweiten Magneten angeordnet, wodurch ein stärkeres Magnetfeld auf die Scheibe wirken kann. Beispielsweise sind die ersten Magnete in der Hülse und die zweiten Magnete im Hülsendeckel gehalten. In einer bevorzugten Ausführungsform werden lediglich die zweiten Magnete bewegt, also nur der Spalt zwischen den zweiten Magneten und der Scheibe eingestellt. Es ist aber auch möglich, dass auch zwischen den ersten Magneten und der Scheibe ein Ausgleichselement vorgesehen ist, und auch der Spalt zwischen den ersten Magneten und der Scheibe temperaturabhängig verändert wird.
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Vorzugsweise sind die drehbar auf der Achse gelagerte Scheibe oder die drehbar auf der Achse gelagerten Magnete mit einem um die Achse drehbar im Gehäuse gelagerten Bremselement, insbesondere mit der Hülse, gekoppelt, wobei das Bremselement zwischen einer Freigabeposition, in der der Fallschutzläufer frei auf der Fallschutzschiene bewegbar ist und einer Bremsposition, in der die Verzögerungsvorrichtung an der Fallschutzschiene angreift und eine Bewegung des Fallschutzläufers entlang der Fallschutzschiene verzögert, bewegbar ist. Bei einer Erhöhung der Relativgeschwindigkeit zwischen der Scheibe und dem Magneten werden die drehbar auf der Achse gelagerte Scheibe beziehungsweise die drehbar auf der Achse gelagerten Magnete aufgrund des entstehenden Magnetfeldes ab einer bestimmten Geschwindigkeit mit den drehfest auf der Achse gelagerten Magneten beziehungsweise der drehfest auf der Achse gelagerten Scheibe mitgenommen und um die Achse gedreht. Das mit der drehbar gelagerten Scheibe beziehungsweise den drehbar gelagerten Magneten gekoppelte Bremselement wird dadurch in die Bremsposition gedreht, in der eine Verzögerung des Fallschutzläufers entlang der Fallschutzschiene erfolgt.
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Das Bremselement kann beispielsweise einstückig mit der Hülse ausgebildet sein, wodurch ein einfacher und stabiler Aufbau der Verzögerungsvorrichtung erzielt werden kann.
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Vorzugsweise ist eine Rückholfeder vorgesehen, die das Bremselement in Richtung zur Freigabeposition beaufschlagt. Eine solche Rückholfeder kann mehrere Funktionen erfüllen.
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Durch die Rückholfeder kann die Geschwindigkeit des Fallschutzläufers relativ zur Fallschutzschiene, bei der eine Aktivierung der Verzögerungsvorrichtung erfolgt, eingestellt werden. Die Rückholfeder stellt eine Kraft bereit, die der Kraft der Wirbelstrombremse, die das Bremselement von der Freigabeposition in die Verzögerungsposition beaufschlagt, entgegenwirkt. Die Wirbelstrombremse muss also, um das Bremselement in die Verzögerungsposition zu bewegen, die Rückholkraft der Rückholfeder überwinden. Wie bereits erläutert, steigt die Kraft der Wirbelstrombremse mit steigender Geschwindigkeit des Fallschutzläufers relativ zur Fallschutzschiene. Ab einer definierten Geschwindigkeit, die durch die Federsteifigkeit der Rückholfeder eingestellt werden kann, übersteigt die durch die Wirbelstrombremse bereitgestellte Kraft die Rückholkraft der Rückholfeder, sodass das Bremselement in die Verzögerungsposition bewegt werden kann. Wird eine Rückholfeder mit einer höheren Federsteifigkeit gewählt, wird diese Kraft erst bei einer höheren Relativgeschwindigkeit des Fallschutzläufers zur Fallschutzschiene erreicht, sodass erst bei einer höheren Fallgeschwindigkeit eine Verzögerung erfolgt.
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Des Weiteren kann die Rückholfeder das Bremselement aus der Verzögerungsposition zurück in die Freigabeposition bewegen, in der sich der Fallschutzläufer frei auf der Fallschutzschiene bewegen kann. Dies ist möglich, da durch das Reduzieren der Geschwindigkeit des Fallschutzläufers relativ zur Fallschutzschiene die durch die Wirbelstrombremse bereitgestellte Kraft, die das Bremselement in die Verzögerungsposition beaufschlagt, abnimmt, sodass die Rückholfeder das Bremselement entgegen der abnehmenden Kraft zurückziehen kann.
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Das Bremselement kann beispielsweise ein Exzenter sein, der eine Anlagefläche aufweist, die mit der Fallschutzschiene in Anlage bringbar ist, wobei der Exzenter insbesondere eine selbsteinziehende Geometrie aufweist. Das Bremselement wirkt also unmittelbar mit der Fallschutzschiene zusammen. Es sind somit keine weiteren Bauteile erforderlich, wodurch ein einfacher Aufbau des Fallschutzläufers erzielt werden kann. Die selbsteinziehende Geometrie des Exzenters des Bremselementes kann beispielsweise durch eine entsprechende konkave Rundung der Oberfläche des Exzenters erreicht werden, wobei ein anfänglicher Steigungswinkel des abgewinkelten Exzenters vorzugsweise kleiner als 10 Grad, insbesondere kleiner als 5 Grad, ist. Sobald der Exzenter in Kontakt mit der Fallschutzschiene gelangt, wird dieser dann von der Fallschutzschiene mitgenommen und verklemmt schließlich wie ein Keil an der Fallschutzschiene, sodass eine relativ hohe Bremskraft erzeugt wird. Dies kann dabei bis zum vollständigen Stillstand des Fallschutzläufers aufrechterhalten werden, da die Bremskraft unabhängig von der durch die Wirbelstrombremse erzeugten Kraft ist. Zum Lösen des Exzenters muss der Fallschutzläufer dann nur entgegen der Fallrichtung bewegt werden, woraufhin der Fallschutzläufer wieder einsatzfähig ist.
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Zur Kopplung der Achse der Wirbelstrombremse mit der Fallschutzschiene ist beispielsweise ein Abrollkörper vorgesehen, der drehfest mit der Achse verbunden ist und auf der Fallschutzschiene abrollbar ist. Der Abrollkörper ist vorzugsweise so angeordnet, dass dieser, wenn der Fallschutzläufer in die Fallschutzschiene eingehängt ist, mit der Fallschutzschiene in Kontakt gelangt, sodass der Abrollkörper bei einer Bewegung des Fallschutzläufers auf der Fallschutzschiene auf dieser abläuft.
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Der Abrollkörper kann beispielsweise als auf die Achse aufschiebbares Rad oder Doppelrad ausgebildet sein und ein Profil aufweisen, welches einen sicheren Kontakt zur Fallschutzschiene gewährleistet. Gegebenenfalls kann das Profil auch eine Verschleißschutzerkennung aufweisen.
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Da zum Erzeugen einer Bremskraft mit einer Wirbelstrombremse immer eine gewisse Relativgeschwindigkeit erforderlich ist, ist mit einer solchen Wirbelstrombremse ein vollständiges Anhalten des Fallschutzläufers auf der Fallschutzschiene nicht ohne weiteres erreichbar. Vielmehr lässt die Verzögerungswirkung mit sinkender Relativgeschwindigkeit nach. Ein vollständiger und schneller Stillstand des Fallschutzläufers an der Fallschutzschiene wird durch eine Stoppvorrichtung erreicht, die zusätzlich vorgesehen ist. Dabei wird ausgenutzt, dass durch die Verzögerungsvorrichtung nur eine Erhöhung einer Relativgeschwindigkeit zwischen einer fallenden Person und dem Fallschutzläufer erreicht werden muss, also nur ein Verzögern beziehungsweise Abbremsen und nicht ein vollständiges Stoppen des Fallschutzläufers. Dies erfolgt durch die unabhängig von der Verzögerungsvorrichtung im Fallschutzläufer angeordnete Stoppvorrichtung, die bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen der fallenden Person und dem Fallschutzläufer auslöst.
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Vorzugsweise weist der Fallschutzläufer einen Hebel mit einem Ankopplungspunkt zur direkten oder indirekten Ankopplung eines Sicherungsgurtes auf, wobei die Stoppvorrichtung in Abhängigkeit von der Richtung und/oder dem Betrag einer auf den Ankopplungspunkt wirkenden Kraft entweder in eine Freigabestellung oder eine Anhaltestellung bewegbar ist. Eine Steuerung der Stoppvorrichtung erfolgt also über den Hebel, der insbesondere durch Federwirkung in der Anhaltestellung gehalten wird, solange keine in entsprechende Richtung wirkende Kraft auf den Ankoppelpunkt wirkt. Ein unbeabsichtigtes Herunterrutschen des Fallschutzläufers an der Fallschutzschiene wird so verhindert.
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Die Stoppvorrichtung kann insbesondere einen oder mehrere Bremskeile aufweisen, die über den Hebel an die Fallschutzschiene angedrückt werden, sodass eine Bewegung des Fallschutzläufers gegenüber der Fallschutzschiene verhindert wird. Es ist aber auch möglich, dass die Stoppvorrichtung Rastmittel aufweist, die in entsprechende Rastöffnungen, die in der Fallschutzschiene ausgebildet sind, einrasten, wenn eine entsprechende Auslösekraft auf die Stoppvorrichtung wirkt.
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Zur Lösung der Aufgabe ist des Weiteren ein Sicherungssystem zum Sichern einer auf- oder absteigenden Person vorgesehen, wobei das Sicherungssystem eine Fallschutzschiene und einen vorstehend beschriebenen Fallschutzläufer aufweist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Fallschutzläufers,
- 2 eine Draufsicht auf den Fallschutzläufer aus 1,
- 3 eine Schnittansicht durch die Wirbelstrombremse des Fallschutzläufers aus 1, und
- 4 eine Explosionsansicht der Verzögerungsvorrichtung des Fallschutzläufers aus 1.
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In den 1 bis 3 ist ein Sicherungssystem 10 gezeigt, das eine Fallschutzschiene 12 sowie einen in Längsrichtung L der Fallschutzschiene 12 verschiebbar auf der Fallschutzschiene 12 gelagerten Fallschutzläufer 14 aufweist. Die Fallschutzschiene 12 kann sowohl eine starre Fallschutzschiene wie auch eine flexible Fallschutzschiene, beispielsweise ein Kabel oder ein Seil, sein. Der Fallschutzläufer 14 hat einen Ankoppelpunkt 16 zum direkten oder indirekten Ankoppeln eines Sicherungsgurtes einer zu sichernden Person. Der Fallschutzläufer 14 weist eine Stoppvorrichtung 18 und eine Verzögerungsvorrichtung 20 auf.
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Die Stoppvorrichtung 18 kann, wie nachfolgend im Detail erläutert wird, bei einer Bewegung der zu sichernden Person mit dem Fallschutzläufer 14 in Längsrichtung L entlang der Fallschutzschiene den Fallschutzläufer 14 an der Fallschutzschiene 12 bremsen und blockieren, wodurch eine weitere Relativbewegung der zu sichernden Person und der Fallschutzschiene verhindert ist. Um bei einem Blockieren der Stoppvorrichtung 18 und somit des Fallschutzläufers 14 an der Fallschutzschiene 12 die Belastung auf die zu sichernde Person zu reduzieren, ist ein Dämpfungselement 22 vorgesehen, das durch eine begrenzte Dehnung oder Längenänderung die Belastung auf die zu sichernde Person reduzieren kann.
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Die Verzögerungsvorrichtung 20 dient, wie nachfolgend erläutert wird, einer Verzögerung der Bewegung des Fallschutzläufers 14 entlang der Fallschutzschiene 12 bei Überschreiten einer definierten Geschwindigkeit des Fallschutzläufers 14 entlang der Fallschutzschiene 12, wobei die Verzögerungseinrichtung 20 lediglich die Geschwindigkeit des Fallschutzläufers 14 reduziert und diesen nicht an der Fallschutzschiene 12 blockiert.
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Der Fallschutzläufer 14 weist ein Gehäuse 24 auf, in dem eine Führung 26 für die Fallschutzschiene 12 gebildet ist. Die Führung 26 weist mehrere Führungsrollen 28 auf, die an der Fallschutzschiene 12 abrollen und den Fallschutzläufer sicher entlang der Fallschutzschiene 12 führen.
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Die Stoppvorrichtung 18 weist einen Hebel 30 auf, der mit einer Achse 32 drehbar im Gehäuse 24 gelagert ist. Der Hebel 30 ist mit einer Bremsbacke 34 gekoppelt, die in der 1 gezeigten Stoppstellung an der Fallschutzschiene 12 anliegt und den Fallschutzläufer 14 an der Fallschutzschiene 12 blockiert. Die Stoppvorrichtung 18 weist des Weiteren ein Federelement 35 auf, das den Hebel 30 und somit die Bremsbacke 34 in die Stoppstellung beaufschlagt.
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Zum Lösen der Stoppvorrichtung 18 muss auf den Hebel 30 eine bezüglich 1 nach rechts beziehungsweise nach oben gerichtete Kraft F aufgebracht werden, durch die der Hebel um die Achse 32 in eine Freigabestellung gedreht wird, in der die Bremsbacke 34 nicht an der Fallschutzschiene 12 anliegt. Wird dagegen eine bezüglich 1 nach unten gerichtete Kraft auf den Hebel 30 ausgeübt, beispielsweise durch eine Relativbewegung der zu sichernden Person gegenüber dem Fallschutzläufer 14, wird der Hebel 30 in entgegengesetzter Richtung verschwenkt bzw. beaufschlagt, so dass die Bremsbacke 34 gegen die Fallschutzschiene 12 gedrückt und der Fallschutzläufer 14 gebremst und gestoppt wird.
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Unter unglücklichen Umständen kann es aber vorkommen, dass sich bei einem Sturz der Person der Fallschutzläufer 14 mit der gleichen Geschwindigkeit entlang der Fallschutzschiene 12 bewegt wie die zu sichernde Person, sodass es nicht zu einer Relativbewegung zwischen der zu sichernden Person und dem Fallschutzläufer 14 kommt. Somit erfolgt kein Verschwenken des Hebels 30 in die Stoppstellung. Um in diesem Fall die Person zu sichern, ist zusätzlich eine Verzögerungsvorrichtung 20 vorgesehen, die bei Überschreiten einer definierten Geschwindigkeit den Fallschutzläufer 14 bremst, sodass es zu einer Relativbewegung der zu sichernden Person und des Fallschutzläufers 14 kommt, durch die die Stoppvorrichtung 18 aktiviert wird.
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Wie insbesondere in den 3 und 4 zu sehen ist, weist die Verzögerungsvorrichtung 20 eine Achse 36 auf, die mit zwei Lagern 38 drehbar im Gehäuse 24 gelagert ist. Die Längsachse A der Achse 36 verläuft senkrecht zur Längsrichtung L der Fallschutzschiene 12. An der Achse 36 ist ein Abrollkörper 40 vorgesehen, der drehfest mit der Achse 36 verbunden ist. Der Außenumfang des Abrollkörpers 40 ragt in die Führung 26 für die Fallschutzschiene 12 hinein und liegt an der Fallschutzschiene 12 an. Durch den Abrollkörper 40 ist die Verzögerungsvorrichtung 20 derart mit der Fallschutzschiene 12 gekoppelt, das bei einer Bewegung des Fallschutzläufers 14 entlang der Fallschutzschiene 12 die Achse 36 gedreht wird. Die Drehgeschwindigkeit der Achse 36 hängt dabei von der Relativgeschwindigkeit des Fallschutzläufers 14 zur Fallschutzschiene 12 ab.
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Die Verzögerungsvorrichtung 20 weist des Weiteren eine metallische Scheibe 42 auf, die drehfest und in Richtung der Achse 36 unverschiebbar mit der Achse 36 gekoppelt ist. Die Scheibe 42 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus Kupfer oder einem anderen Metall. Des Weiteren ist eine Hülse 44 vorgesehen, die drehbar auf der Achse 36 gelagert ist. Die Hülse 44 weist einen Hülsendeckel 46 auf, durch den ein durch die Hülse 44 gebildeter Aufnahmeraum 48 verschlossen ist. Die Scheibe 42 ist innerhalb dieses Aufnahmeraums 48 angeordnet. Im Aufnahmeraum 48 sind des Weiteren erste Magnete 50 und zweite Magnete 52 vorgesehen, wobei die ersten Magnete 50 an der Stirnseite der Hülse 42 gehalten sind und die zweiten Magnete 52 am Hülsendeckel 46. Die ersten Magnete 50 und die zweiten Magnete 52 sind jeweils in Umfangsrichtung um die Achse 36 gleichmäßig verteilt angeordnet und erzeugen ein inhomogenes Magnetfeld.
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Am Außenumfang der Hülse 44 ist ein Bremselement 54 vorgesehen, das wie nachfolgend erläutert wird, in die Führung 26 der Fallschutzschiene 12 hineinragt und eine Bewegung des Fallschutzläufers 14 entlang der Fallschutzschiene 12 verzögern kann. Des Weiteren ist ein Federelement 56 vorgesehen, das mit der Hülse 44 und dem Gehäuse 24 gekoppelt ist.
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Die Scheibe 42 sowie die Magnete 50, 52 bilden gemeinsam eine Wirbelstrombremse 58. Wird die Welle 36 gedreht, dreht sich die Scheibe 42 im inhomogenen Magnetfeld, das durch die ersten und zweiten Magnete 50, 52 bereitgestellt wird. Dadurch werden in der Scheibe 42 Wirbelströme induziert, die ein Magnetfeld erzeugen, welches dem äußeren Magnetfeld der Mangete 50, 52 entgegenwirkt. Dies führt dazu, dass eine Relativbewegung der Scheibe 42 und des Magnetfeldes, also der Magnete 50, 52 gebremst wird. Da die Hülse 44 drehbar auf der Welle 36 gelagert ist, führt dies dazu, dass die Hülse 44 von der Welle 36 mitgenommen wird, also mit der Welle 36 gedreht wird. Durch dieses Drehen kommt das Bremselement 54 mit der Fallschutzschiene 12 in Anlage und bremst die Bewegung des Fallschutzläufers 14.
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Ein Verdrehen der Hülse 44 und somit ein Anliegen des Bremselementes 54 wird bei geringen Drehgeschwindigkeiten der Achse 36, die bei einem normalen Aufsteigen beziehungsweise Absteigen entstehen, durch das Federelement 56 verhindert, das die Hülse 44 und somit das Bremselement 54 entgegen der Bewegungsrichtung in die Verzögerungsposition, also in Richtung der Freigabeposition beaufschlagt. Am Gehäuse 24 und am Bremselement 54 sind zusammenwirkende Anschläge 60, 61 vorgesehen, die die Freigabeposition des Bremselementes 54 der Verzögerungsvorrichtung 20 definieren.
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Um das Bremselement 54 in die Verzögerungsposition zu verschwenken, muss also zunächst die entgegengesetzt wirkende Federkraft überwunden werden. Da die Kraft der Wirbelstrombremse 58 mit zunehmender Drehzahl der Achse 36 zunimmt, ist ab einer definierten Drehzahl der Achse 36 die Kraft, durch die die Hülse 44 beziehungsweise das Bremselement 54 in die Verzögerungsposition gedrängt wird, größer als die Federkraft, durch die das Bremselement 54 beziehungsweise die Hülse 44 in der Freigabeposition gehalten wird, sodass eine Bewegung des Bremselementes 54 in die Verzögerungsposition erfolgt. Durch die Federsteifigkeit der Feder 56 kann somit die Geschwindigkeit, bei der die Verzögerungsvorrichtung 20 auslöst, eingestellt werden.
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Wie insbesondere in den 1 und 4 zu sehen ist, weist das Bremselement 54 einen Exzenter auf, der durch die radial äußere Fläche des Bremselementes 54 gebildet ist. Der Exzenter weist vorzugsweise eine selbsteinziehende Geometrie auf, die durch eine konvexe Rundung der Oberfläche des Exzenters gebildet ist, wobei ein anfänglicher Steigungswinkel des Exzenters vorzugsweise kleiner als 10 Grad, insbesondere kleiner als 5 Grad, ist. Sobald der Außenumfang des Bremselementes 54 mit der Fallschutzschiene 12 in Anlage gerät, wird das Bremselement 54 von der Fallschutzschiene 12 mitgenommen und somit in die Verzögerungsposition bewegt, in der das Bremselement 54 an der Fallschutzschiene 12 verklemmt und so eine Bewegung des Fallschutzläufers 14 auf der Fallschutzschiene 12 verzögert.
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Die Verzögerungsleistung der Verzögerungsvorrichtung 20 hängt unter anderem von der Drehgeschwindigkeit der Achse 36, der Stärke der Magnete 50, 52, der Anordnung der Magnete 50 sowie der Größe und der Position der Scheibe 42 ab. Ein weiterer Einflussfaktor ist die Breite eines Spaltes 62, 64, der jeweils zwischen den ersten beziehungsweise den zweiten Magneten 50, 52 und der Scheibe 42 gebildet ist.
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Da die Hülse 44 und die Scheibe 42 in Richtung der Achse 36 unverschieblich gelagert sind, ist die Breite des Spaltes 62 festgelegt. Der Hülsendeckel 46 ist dagegen parallel zur Achse 36 verschiebbar auf dieser gelagert, sodass die Breite des Spaltes 64 verändert werden kann. Wird der Spalt 64 vergrößert, nimmt die Wirkung des Magnetfeldes der zweiten Magnete 52 auf die Scheibe 42 ab, sodass die Bremsleistung bei gleicher Drehzahl der Achse 36 abnimmt. Wird die Spaltbreite verringert, nimmt die Bremswirkung der Verzögerungsvorrichtung 20 zu.
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Zum Einstellen der Breite des Spaltes 64 weist die Verzögerungsvorrichtung 20 ein Ausgleichselement 66 auf, das in der hier gezeigten Ausführungsform durch eine ringförmige Scheibe aus einem Bimetall gebildet ist. Das Ausgleichselement 66 kann temperaturabhängig seine Ausdehnung in Richtung der Achse 36 verändern, wobei sich die Ausdehnung in Richtung der Achse 36 bei einem Temperaturanstieg verringert und bei einer Temperaturreduzierung vergrößert.
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Mit einem in Längsrichtung der Achse 36 ersten Ende 68 liegt das Ausgleichselement 66 an einem Absatz 70 in der Hülse 44 an, mit einem in Längsrichtung der Achse 36 zweiten Ende 72 liegt das Ausgleichselement 66 an einem ringförmigen Vorsprung 74 des Hülsendeckels 46 an. Da die Hülse 44 in Richtung der Achse 36 unverschieblich gehalten ist, ist das erste Ende 68 des Ausgleichselementes 66 in Richtung der Achse 36 festgelegt, während das zweite Ende 72 in Richtung der Achse 36 verschiebbar ist. Bei einer Temperaturerhöhung zieht sich das Ausgleichselement 66 zusammen, wodurch das zweite Ende 72 bezüglich 3 nach links gedrängt wird und dabei den mit dem zweiten Ende 72 gekoppelten Hülsendeckel 46 mitnimmt. Die Magnete 52 werden dadurch ebenfalls bezüglich 3 nach links, also näher an die Scheibe 42 bewegt, sodass der Spalt 64 kleiner wird.
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Das Ausgleichselement 66 dient dazu, temperaturbedingte Schwankungen der Leistung der Magnete 50, 52 auszugleichen. Bei ansteigender Temperatur lässt die Leistung der Magnete 50, 52 nach, sodass diese ein schwächeres Magnetfeld bereitstellen und die Bremswirkung auf die Scheibe 42 nachlässt. Das Ausgleichselement 66 ist daher so angeordnet, dass dieses bei einer Temperaturerhöhung die Magnete 52 näher an die Scheibe 42 heranschiebt, also die Breite des Spaltes 64 reduziert, sodass durch die geringere Spaltbreite ein stärkeres Magnetfeld auf die Scheibe 42 wirkt, wodurch eine Erhöhung der Verzögerungsleistung der Verzögerungsvorrichtung 20 erfolgt. Die durch das Ausgleichselement hervorgerufene Steigerung der Verzögerungsleistung gleicht also eine durch die Temperaturerhöhung hervorgerufene Reduzierung der Leistung der Magnete 50, 52 beziehungsweise eine Reduzierung des Magnetfeldes der Magnete 50, 52 aus, sodass das auf die Scheibe 42 wirkende Magnetfeld im Wesentlichen konstant bleibt.
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Durch das annähernd konstant gehaltene Magnetfeld, das auf die Scheibe 42 wirkt, wird die Verzögerungsleistung der Verzögerungsvorrichtung 20 temperaturunabhängig annähernd konstant gehalten, sodass unabhängig von der Temperatur eine gleichbleibende Verzögerungsleistung bereitgestellt ist.
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In der hier gezeigten Ausführungsform werden lediglich die zweiten Magnete 52 bewegt, sodass lediglich der Spalt 64 verbreitert oder verringert wird. Alternativ ist es auch möglich, dass auch die ersten Magnete 50 in Richtung der Achse 36 beweglich sind, und ein weiteres Ausgleichselement die Breite des Spaltes 62 verändern kann.
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Statt des hier gezeigten ringförmigen Ausgleichselementes sind auch andere Formen eines Ausgleichselementes möglich, die eine Veränderung der Spaltbreite ermöglicht. Beispielsweise kann das Ausgleichselement auch als um die Achse 36 herumlaufende Spiralfeder ausgebildet sein.
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Ebenso sind andere Funktionsweisen einer Wirbelstrombremse möglich, die eine Verzögerung der Bewegung des Fallschutzläufers 14 entlang der Fallschutzschiene 12 verzögern.
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Es ist auch möglich, dass statt der Magnete 50, 52 die Scheibe 42 in Richtung der Achse 36 beweglich ist und durch das Ausgleichselement 66 bewegt wird. Grundsätzlich ist es lediglich erforderlich, dass ein Ausgleichselement 66 vorhanden ist, das temperaturabhängig die Breite zumindest eines zwischen einem Magneten 50, 52 und einer Scheibe 42 gebildeten Spaltes 62, 64 verändern kann, um ein temperaturbedingtes Ansteigen oder Nachlassen der Leistung der Magnete 50, 52 auszugleichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Sicherungssystem
- 12
- Fallschutzschiene
- 14
- Fallschutzläufer
- 16
- Ankoppelpunkt
- 18
- Stoppvorrichtung
- 20
- Verzögerungsvorrichtung
- 22
- Dämpfungselement
- 24
- Gehäuse
- 26
- Führung
- 28
- Führungsrollen
- 30
- Hebel
- 32
- Achse
- 34
- Bremsbacke
- 35
- Federelement
- 36
- Achse
- 38
- Lager
- 40
- Abrollkörper
- 42
- Scheibe
- 44
- Hülse
- 46
- Hülsendeckel
- 48
- Aufnahmeraum
- 50
- erste Magnete
- 52
- zweite Magnete
- 54
- Bremselement
- 56
- Rückholfeder
- 58
- Wirbelstrombremse
- 60
- Anschlag
- 61
- Anschlag
- 62
- erster Spalt
- 64
- zweiter Spalt
- 66
- Ausgleichselement
- 68
- erstes Ende des Ausgleichselementes
- 70
- Absatz
- 72
- zweites Ende des Ausgleichselementes
- 74
- Vorsprung
