WO2022111839A1 - Seilbeförderung-vorrichtung - Google Patents

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WO2022111839A1
WO2022111839A1 PCT/EP2020/083985 EP2020083985W WO2022111839A1 WO 2022111839 A1 WO2022111839 A1 WO 2022111839A1 EP 2020083985 W EP2020083985 W EP 2020083985W WO 2022111839 A1 WO2022111839 A1 WO 2022111839A1
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WO
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cable
conveyor roller
groove
rope
roller
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/083985
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Isabell Christine FREUNDORFER
Original Assignee
Freundorfer Isabell Christine
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Freundorfer Isabell Christine filed Critical Freundorfer Isabell Christine
Priority to PCT/EP2020/083985 priority Critical patent/WO2022111839A1/de
Publication of WO2022111839A1 publication Critical patent/WO2022111839A1/de

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66DCAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/60Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans adapted for special purposes
    • B66D1/74Capstans
    • B66D1/7489Capstans having a particular use, e.g. rope ascenders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66DCAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/60Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans adapted for special purposes
    • B66D1/74Capstans
    • B66D1/7415Friction drives, e.g. pulleys, having a cable winding angle of less than 360 degrees
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66DCAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D3/00Portable or mobile lifting or hauling appliances
    • B66D3/18Power-operated hoists

Definitions

  • the invention relates to a cable transport device which has a transport roller for transporting a cable wrapped around the transport roller by driven rotation of the transport roller.
  • a cable transport device is known, for example, from WO2008106489A1 and from WO2015/155082A1.
  • the conveyor roller has very prominent pins, spikes or even teeth and the like. These invasive structures ensure the non-slip or non-slip power transmission to the rope, since the rope gets very strongly caught with these invasive structures, especially when there are high tensile forces in the rope, or these invasive structures even penetrate the rope.
  • engagement means formed on the conveyor roller which are provided for a non-positive engagement in the cable in order to be able to absorb the highest possible cable force without the risk of slipping. A slipping of the rope is to be prevented with this device as much as possible because its field of application extends to the transport of a person hanging on the rope.
  • the object of the invention is to provide a cable transport device in which the problems discussed above are overcome.
  • the rope transport device must allow a rope, in particular a climbing rope, to be transported repeatedly without damage along its essentially entire length, because sport climbers often climb multiple rope lengths in the rock and thus have to pull the rope multiple times along a certain length, often also essentially its entire length length is essential.
  • the object of the invention is therefore a rope transport device for transporting a rope, in particular a climbing rope rope transport device for transporting a climbing rope, which has a conveyor roller with a circumferential and inwardly tapering groove for transporting a rope that can be inserted into the groove driven rotation of the conveyor roller, the groove having a groove wall configured such that conveyance of the rope occurs by static friction between the groove wall and the rope free of engagement of the groove wall with the rope.
  • the cable transport device has the advantage that the cable can be reliably transported without being damaged. This effect is given by the non-invasive structure of the groove wall interacting with the rope, which has no formation to engage in the rope, i.e. no prongs, ridges, bolts or teeth, etc. This allows damage to e.g reliably avoid climbing ropes. This contributes significantly to extending the maximum service life of climbing ropes, which differs significantly from the maximum service life without use with optimal storage.
  • the rope is transported in the according to the invention Cable transport device essentially through the effect described using the Euler-Eytelwein formula. Accordingly, there is static friction between the rope and the conveyor roller if the absolute value of the ratio of the rope forces when approaching the conveyor roller and when running off the conveyor roller is less than or equal to e H'a , where m H is the coefficient of static friction between the rope and the groove wall and a is the angle of wrap (in radians) with which the rope is wrapped around the conveyor roller.
  • the angle of wrap is always less than 360°, preferably less than 270°, but greater than 180°, preferably in an angular range of 190°-280° or even 290°.
  • the rope friction is used to transport the rope with the aid of the conveyor roller.
  • Rope friction occurs when a flexible rope (e.g. a climbing rope) is looped around a round object (here the conveyor roller) and forces act on the ends of the rope. Because of friction, one of the two forces can be less than the other without the rope moving.
  • This effect of rope friction is used, for example, when attaching a ship to a bollard. A ship can be fixed and held in place with relatively little effort.
  • the reason for the creation of rope friction are tangential static friction forces at the points or along the arc where the rope touches the round body.
  • Static friction is present when the conveyor roller rotates in a driven manner and the rope is conveyed without sliding, i.e. without sliding on the conveyor roller.
  • the rope As the rope is conveyed, the rope is wedged into the inwardly tapered groove along the arc and, particularly when the rope is loaded as it enters the groove, is drawn into the groove.
  • the wedge effect of the groove allows the rope to be squeezed, with the width of the bottom of the groove preferably being chosen so that the rope with a defined maximum diameter (in the range of 8mm to 11mm, which is typical for climbing ropes) is not damaged when squeezed, but always in contact with the groove walls.
  • the cable can also touch the bottom of the groove, with the shape of the groove preferably being selected such that the bottom of the groove is not touched for a given minimum cable diameter.
  • the load on the rope which leads to jamming, is caused either by the rope's own weight or by other objects that cause friction and on which the rope to be transported is in contact.
  • these objects can be e.g. carabiners, rock structures or rock growth.
  • other causes such as suboptimal route guidance (e.g. traverses and traverses), can lead to or contribute to said friction.
  • the groove wall i.e. its surface, can also have a structure which, however, must be such that the sheath of the rope, in particular a climbing rope, remains undamaged when the rope transport device is used as intended, i.e the wear caused by the conveyor roller is negligible in contrast to the wear that is to be expected from the intended use outside of the conveyor roller.
  • the cable transport device has a basic structure such as, for example, a carrier plate or a carrier linkage, to which the conveyor roller and its drive mechanism and possibly other elements of the cable transport device are attached.
  • the basic structure preferably has a fastening element on its upper half, in particular on the head side, with the aid of which the cable transport device can be fastened to another object, such as a climber or a hook or carabiner anchored in the rock (e.g. by means of a fastening cable).
  • the base structure can have, for example, an eyelet or a hole on the head side, through which a cable can be guided, which connects the base structure to said other object.
  • the conveyor roller is preferably attached at a distance from the fastening element, for example on the lower half, in particular on the foot side. This allows the rope haulage
  • the device should always be aligned in the cable direction of the cable to be transported, without torques being transmitted to its fastening element.
  • the positioning of the conveyor roller on the foot-side area of the cable transport device also has the advantage that the cable to be transported is only fed in and removed on a single side (here the underside of the device), which means compact handling and safety means that the rope runs out on a side of the device that is not blocked by other objects, because that is exactly where the rope comes from.
  • a drive mechanism for manual or motor-driven, preferably electric motor-driven, rotation of the conveyor roller is preferably provided or configured.
  • the manual drive mechanism can be a crank, which acts on a shaft of the conveyor roller, for example with or without gearing, and thus rotates the conveyor roller in accordance with the rotation of the crank.
  • the crank can be used, for example, on that side of the support structure which is remote from the conveyor roller (the rear side of the support structure). However, it can preferably also be used on that side of the support structure on which the conveyor roller is also attached, ie on its front side. This facilitates the handling of the rope transport device because, depending on the condition of the stand (fixed point, suspension when rock climbing), the rope transport device can be pressed against the rock wall (i.e. the rock) under load, so that only operation on the front makes sense is possible.
  • crank and the conveyor roller are mounted on the same side, this leads to a better overview and more safety for the climber, since both the climbing partner, the conveyor roller and the drive (i.e. the crank) are in the field of vision of the climber other climbers are using the crank.
  • the electromotive drive can be implemented with an electric motor, which also acts on the shaft of the conveyor roller with or without a gear and thus rotates the conveyor roller.
  • the electric motor (possibly together with its gear) can be positioned on the back of the support structure corresponding to the position of the conveyor roller.
  • a coupling part can also be provided as the drive mechanism, to which a drilling machine, such as is often carried when so-called "big wall climbing", can be coupled. preferably positioned above and from the front where the conveyor roller is also attached and freely accessible.
  • the coupling piece is further coupled to the shaft of the conveyor axis via a gear or a belt drive, etc., which is located in the plane behind the conveyor roller. This ensures that, despite the drive, the conveyor roller remains freely accessible on the side of the basic structure occupied by it.
  • the cable transport device can also have the necessary energy supply for supplying electrical energy to the electric motor in the form of battery cells or accumulators, which can be accommodated in a receiving shaft of the basic structure.
  • the power supply can also be provided by a battery or accumulator that is stowed away in a backpack or attached to the user's belt, for example, in which case the motor must be connected to the respective energy storage device with a current-conducting cable.
  • the drive mechanism can have a preferably switchable device that prevents the cable from being able to rotate the conveyor roller in the opposite direction to the intended transport direction when the electric or manual drive is not in use, ie is not applying any torque.
  • This device can be implemented, for example, by one or more pawl(s). This device can also be implemented, for example, by using a worm gear that is self-locking in one drive direction.
  • the groove wall is particularly preferably designed in such a way that when the static friction limit of the static friction between the groove wall and the inserted cable is exceeded, the cable in the groove is free from the groove wall can or will slip through the rope.
  • a groove wall that has this property can, for example, be smooth or even completely flat.
  • the smooth surface of the groove wall promotes the longest possible service life, but this also results in one relatively low static friction limit.
  • a cable force of approx. 300 N which corresponds to a mass of approx. 30 kg, can occur on the cable running into the groove due to its own weight and the friction between the cable and the terrain, it has proven to be advantageous that the lateral groove wall is configured in a structured manner in the circumferential direction, that is to say, for example, it has wall segments that are alternately configured as raised areas and wall segments that are lowered in between.
  • the normal force can thus be modulated, in particular increased, in the circumferential direction along the cable inserted into the groove.
  • Both lateral groove walls particularly preferably have said wall segments, in particular the two lateral groove walls are arranged relative to one another such that the raised wall segments of one lateral groove wall are located at positions of the lowered wall segments of the other lateral groove wall. Viewed in the circumferential direction of the groove, this leads to a wavy course of the cable in the groove, which also contributes to an increase in the limit of static friction.
  • the groove wall can also have a nub structure, but the nubs must be shaped in such a way that they do not engage in the rope, in particular not dig in, and have such a smooth surface that undamaged transport and undamaged slipping of the rope is guaranteed is.
  • This can be implemented in the form of a ramp or by one or two curved wall segments connecting said raised wall segments with lowered wall segments.
  • the cable transport device has a cable guide mechanism which has a first guide roller (14) for guiding the inserted cable as it runs off the conveyor roller, the cable guide mechanism being designed in such a way that a relative movement between the conveyor roller and the first guide roller is possible is, i.e. the two rollers can be displaced relative to one another, in particular the first guide roller (14) can be moved away from the conveyor roller or towards the conveyor roller.
  • This measure has the advantage that the rope is already pressed into the conveyor roller with a normal force at the beginning of the transport of the rope and thus the friction with the groove walls can be produced, which of course only leads to the movement of the rope. When initially inserting the rope without this measure, the situation could arise that almost no tensile force acts on the incoming rope and the rope would therefore not pull or force itself into the conveyor roller.
  • the first guide roller is preferably fastened to a swivel arm, although other measures can also be used that allow a relative movement of the conveyor roller and the first guide roller, so that the distance between the two rollers can be changed. It can also be mounted variably adjustable with respect to their position, the conveyor roller or both rollers.
  • a locking mechanism is preferably provided, which holds the first guide roller in the moved position when the first guide roller is moved toward the conveyor roller. This allows the rope to be initially or permanently in insert the conveyor roller and hold it there during operation.
  • the locking device can be implemented, for example, with the aid of a pin, which fixes the position of the first guide roller in the actuated or inserted state.
  • Several different positions can also be fixed, which correspond to different rope diameters, in order to achieve an optimized effect for these predefined rope diameters or ranges of rope diameters and to be able to operate the device as simply as possible.
  • the position could also be adjusted using a threaded rod or the like, so that the desired position can be set by turning an edge.
  • the cable guide mechanism is designed to guide the cable as it approaches the conveyor roller. This ensures that the rope can be fed as parallel as possible to the groove of the conveyor roller. This prevents the cable from e.g. jamming with the edges of the groove wall and jumping out of the groove when the conveyor roller rotates.
  • Such a design can be implemented, for example, with the help of a carabiner that holds the rope in position.
  • the karabiner can be movably connected within limits or immovably connected to the cable carriage device.
  • the cable guide mechanism is designed to guide the cable as it runs off the conveyor roller. This can be realized, for example, with the aid of the aforementioned carabiner, through which the rope is guided both when running in and when running out. If the carabiner is now positioned close enough to the conveyor roller, the previously mentioned first guide roller can also be omitted, in which case a slight cable pull on the outgoing cable can be helpful when the user starts to transport the cable, in order to squeeze the cable into the groove. In this form of training, the carabiner has the advantage that the rope cannot fall out of the closed carabiner on its own.
  • two hooks or lugs oriented towards each other can also be provided, which ensure the guidance of the rope when running in and out, whereby the rope can be inserted or pulled through the gap between the two hooks or lugs in the rope transport device , can be removed from it.
  • This also allows a possible Realize simple one-hand operation and quickly insert or remove the rope.
  • the rope transport device can also have a rope guide mechanism, which has the first guide roller for guiding the inserted rope as it runs off the conveyor roller and a second guide roller for guiding the inserted rope as it approaches the conveyor roller, with the rope guide mechanism being designed in such a way that the the two guide rollers can be moved away from the conveyor roller or towards the conveyor roller together.
  • the conveyor rollers can be moved away from the conveyor roller in a star shape, i.e. in the radial direction of the conveyor roller or parallel to one another, thus releasing the conveyor roller so that the cable can be placed on or removed from the conveyor roller.
  • a locking mechanism is particularly preferably provided which, when the locking is activated, holds the two guide rollers in the position moved away from the conveyor roller.
  • the locking mechanism ensures that the guide rollers, once moved away from the conveyor roller, cannot move back in an uncontrolled manner. and can oscillate but remains in a defined position or a defined distance away from the conveyor roller.
  • the locking mechanism can be implemented, for example, by a hook or a pin, each of the guide rollers being prevented from moving further separately or by a linkage that is common to them.
  • the two guide rollers can be moved away from the conveyor roller at least far enough for a cable that can be inserted into the groove to pass between the respective guide roller and the conveyor roller (with sufficient play). This allows the rope loop to be securely inserted into the groove, with the two guide rollers positioned not too far away from the conveyor roller being able to secure the rope now lying loose in the groove, at least rudimentarily, against the rope accidentally falling out of the conveyor roller.
  • the locking mechanism mentioned is also designed to be detachable or deactivatable, which is preferably implemented in such a way that with a single operation of the user's hand (e.g. by pressing a button or a pin with a finger) both guide rollers are simultaneously released and can be moved towards the conveyor roller. in order to fulfill their function guiding the rope there.
  • the cable guide mechanism has an arm on which the two guide rollers are attached for the purpose of joint movement away from the conveyor roller and towards the conveyor roller, the arm being pivotable about a pivot axis which is spaced from the axis of rotation of the conveyor roller and is aligned parallel to the axis of rotation of the conveyor roller, and wherein the arm has two legs which are arranged at an angle, preferably at an angle of approx.
  • the second guide roller in the end area of the arm and the first guide roller in the transition area between is located in the two legs, preferably in the knee, and the pivot axis is positioned in relation to the axis of rotation in such a way that when the arm is in the pivoted state towards the conveyor roller, the two legs encompass the conveyor roller in some areas and that when the cable transport is used as intended Device in the rope-free state of the arm due to d gravity swings away from the conveyor roller.
  • This allows free access to the Conveyor roller using gravity, which in turn favors the one-hand operation of the cable transport device.
  • the guide rollers can basically have flat or even running surfaces which, for example, are moved close to the opening of the groove of the conveyor roller and hold the rope in the groove of the conveyor roller when the conveyor roller rotates.
  • the second guide roller is preferably designed in such a way that the cable that can be inserted is guided essentially laterally when it runs into the groove of the conveyor roller between the conveyor roller and the second guide roller. This ensures the infeed of the rope and ensures that the rope cannot unintentionally slide out of the groove to the side.
  • the second guide roller preferably has an indentation running in the circumferential direction on its running surface, which indentation can be curved or angular when viewed in cross section, for example.
  • a further advantageous aspect of the cable guide is that the first guide roller is shaped in such a way that it can be lowered into the groove and guides the inserted cable in the groove of the conveyor roller essentially radially with the first guide roller. This effect occurs in both variants of the design with the first guide roller and secures the rope in the groove of the conveyor roller when it runs off the conveyor roller. At the same time, however, the angle of wrap of the cable in the conveyor roller can also be ensured or varied.
  • a maximum angle of wrap can also be ensured if the first guide roller is sunk as far as possible into the groove, because the cable then runs as deep as possible in the groove of the conveyor roller.
  • This configuration ensures that (at least during start-up) the maximum power transmission between the groove wall and the cable can form at least at the point where the first guide roller penetrates into the conveyor roller.
  • the angle of contact that occurs for a given diameter of the bottom of the groove of the conveyor roller is essentially defined by the distance between the two guide rollers (more precisely, their running surfaces to one another) and also depends on the penetration depth the first guide roller into the groove of the conveyor roller.
  • the two guide rollers are advantageously positioned far enough from one another that the cable can be fed in and out between them without hindrance and the required angle of wrap is nevertheless present.
  • the cable transport device has a spring element which acts on the arm in such a way that, with an unloaded cable inserted into the groove, it pivots at most so far that at least the running surface of the first guide roller is held within the groove of the conveyor roller .
  • This implements a rope safety device that ensures that the radial guidance of the rope is not lost even when the rope is not under load, thus reliably preventing the rope from slipping out of the groove unintentionally.
  • this also ensures that a minimum force is transmitted from the conveyor roller to the rope, so that during load-free operation (i.e. with a relieved rope) the rope does not slip when the conveyor roller rotates, which could otherwise happen, for example, at the beginning and end of the rope transport.
  • the spring element can be attached at one end to, for example, the base structure and at the other end to the arm. It can be designed as a leaf spring or torsion spring, etc.
  • the first guide roller has a shape that is essentially complementary to the shape of the groove, in particular a shape that tapers in the direction of its running surface, because this allows the first guide roller to enter the groove of the conveyor roller unhindered up to a through the width their running surface or the geometry of the arm, and thus ropes with different diameters (in a predefined diameter range) can be reliably guided radially at different depths of the guide roller or kept optimally immersed in the groove.
  • a lateral guide in the outlet for an inserted rope is formed exclusively by the lateral groove walls of the groove. No additional measures are therefore required for guiding the cable laterally in the process, since the conveying roller also assumes the function of a lateral guide due to the shape of the groove.
  • the movement of the rope in the conveyor roller depends on the angle of wrap of the rope around the conveyor roller. It is therefore advantageous if the two running surfaces of the guide rollers are at a distance from one another that is smaller than the diameter of the bottom of the groove of the conveyor roller. It can thus be reliably ensured with a simple structural measure that the cable, when the cable transport device is used as intended, in which the cable runs between the two guide rollers and encompasses the conveyor roller in a loop, the guide roller with a wrap angle of more than 180° wraps around.
  • the arm with the guide rollers attached to it can be designed or configured or mounted in such a way that when used as intended with an inserted rope, depending on the rope force acting in the rope when the rope runs towards the conveyor roller, a force, in particular transverse to the Cable force acting on the second guide roller, which leads to a contact pressure of the first guide roller, which is dependent on the cable force, on the cable inserted into the groove of the conveyor roller.
  • a configuration of the cable transport device is thus obtained in which the static friction between the conveyor roller and the cable inserted into the groove is increased by at least a first component which is exponentially dependent on a wrap angle with which the cable inserted into the groove Rope wraps around the conveyor roller, and a second component, which is proportional to the contact pressure of the first guide roller on the rope inserted into the groove, is composed.
  • a scenario for static friction can now be defined, for example, in which the rope friction caused by the wrap angle of the rope around the conveyor roller would not be sufficient to transport the rope with the maximum load (e.g.
  • the static friction limit is preferably set in such a way that it is exceeded when the rope is loaded with more than 40 kg, preferably with more than 35 kg, particularly preferably with more than 30 kg.
  • This limit corresponds to the rope force due to its own weight and the friction between the rope and the terrain, which was determined experimentally in rock climbing.
  • the limit value also ensures that the rope transport device, especially in sport climbing, can essentially only be used to transport the rope as such and not improperly, e.g. to pull people attached to the rope, especially children.
  • the geometry of a lever implemented with the aid of the arm can be dimensioned accordingly in order to achieve this effect.
  • the rope transport device discussed in detail above is particularly suitable for use in multi-pitch climbing because the multi-pitch cable transport can take place through the device without untying people from the rope.
  • the rope can be held with one hand and formed into a loop and placed in the conveyor roller without having to thread its ends into the device, then transported with the help of the rope. Device transported and then removed again with a single hand from the conveyor roller.
  • FIG. 1-5 show a first embodiment of a cable transport device according to the invention in different views
  • FIG. 7A - 7B show a second embodiment of the cable transport device according to the invention in two views
  • Fig. 11A-HD a visualization of different forms of a conveyor roller of the cable transport device according to the invention.
  • a cable transport device 1 according to the invention hereinafter referred to as device 1 for short, is shown.
  • the device 1 has a basic or base structure 2, which in the present case is realized by a metal plate (eg made of steel).
  • the basic structure 2 can also be made of another material such as plastic or carbon fiber reinforced plastic or others Composite materials can be made with sufficient thickness or stability.
  • a honeycomb structure or a tubular or star-shaped structure can also be used, which can manifest itself in a weight advantage with equivalent stability compared to the plate-shaped structure.
  • the device 1 has a head area 3 and a foot area 4, with the head area 3 being oriented essentially upwards and the foot area 4 downwards, ie in the direction of gravity, when the device 1 is used as intended. Furthermore, a distinction is also made between a front side 5 and a back side 6 of the device 1 .
  • the device 1 In order to fasten the device 1 to another object, such as a rock or a climber, the device 1 has a fastening device 100 in its head area 3 .
  • the fastening device 100 is fastened to said other object with the aid of a fastening rope (not shown), ie tied there, and can then be freely oriented essentially depending on the tensile load on the foot area 4 .
  • the fastening device 100 has a fastening strap 101 with a bore 102, with the fastening strap 101 being formed on the basic structure 2 and, for example, in the present case being made of the same material as the basic structure 2 and forming a unit with it with a non-positive or positive fit (because they welded to it, for example) and in the present case rises at an angle of 90° on the front side 5.
  • the fastening device 100 can also be formed directly in the (plate, web, tubular or rod-shaped) basic structure 2 and can be realized there, for example, exclusively through a hole 102 for threading through the fastening cable or a fastening carabiner 103 (see Figure 9).
  • the device 1 also has a conveyor roller 7 which has a peripheral groove 8 tapering inwards.
  • a cable 9 to be conveyed can be inserted into the groove 8 (see FIGS. 6A to 6E) and the inserted cable 9 is conveyed in the direction of rotation of the conveyor roller 7 by manual or motorized driving of the conveyor roller 7 (i.e. forced rotation of the conveyor roller 7).
  • the direction of rotation of the conveyor roller 7 intended for conveying according to the views in FIGS. 1 and 2 corresponds to a clockwise rotation of the conveyor roller 7 .
  • the basic The principle with which the inserted rope 9 is conveyed is based on the fact that the rope friction is proportional to the angle of wrap of the rope 9 around the conveying roller 7 .
  • the groove 8 has a left and a right groove wall 10, the two groove walls 10 being identical in the present case.
  • Each of the groove walls 10 is flat and viewed in cross section of the conveyor roller 7 (see in particular Figure 3, which shows a side view of the device 1), the groove walls 10 run towards one another in a wedge shape viewed from the outside inwards until they are at a distance from one another reach the bottom of groove 8.
  • the groove 8 is thus designed to taper conically (wedge-shaped) in its cross section.
  • a rope 9 laid in the groove 8 is thus inevitably drawn into the groove 8 under load when approaching the conveyor roller 7, which results in wedging or squeezing between the two lateral groove walls 10, which contributes to rope friction.
  • the groove walls 10 alternately have a raised wall segment 11 and a lowered wall segment 12 in the circumferential direction, with the two wall segments 11 and 12 being flat.
  • the raised and singed wall segments 11 and 12 formed on the two groove walls 10 are located at identical positions or within identical (zones or areas) angular segments when viewed in the circumferential direction of the conveyor roller 7 .
  • the transitions between the wall segments 11, 12 of different heights are stepped in the present case. The modulation of the wedge effect between the adjacent wall segments 11 and 12 as well as the stepped transitions make a further contribution to static friction.
  • the step height of the step between the wall segments 11 and 12 of different heights is selected so low that the rope 9 cannot be transported by static friction between the groove walls 10 and the rope 9 inserted or wedged in between takes place without the respective groove wall 10 engaging in the cable 9 .
  • the steps are to be higher or other structures, such as nubs or humps or stripes, etc., are to be provided instead of the flat wall segments, it can be advantageous for the transitions or surface structures to be curved or continuous, avoiding jumps in the rise of these describing the course To make function or arched to ensure a non-invasive transport of the rope 9 in a reliable manner.
  • the device 1 also has a cable guide mechanism 20 which has an arm 13 on which a first guide roller 14 and a second guide roller 15 are mounted in a freely rotatable manner.
  • the two guide rollers 14 and 15 have approximately the same outer diameter.
  • the arm 13 has a first leg 16 and a second leg 17 oriented at an angle of slightly less than 90° to each other. However, this angle can also be slightly larger than 90°.
  • the two legs 16 and 17 differ slightly in that the first leg 16 is slightly longer than the second leg 17 . If the size ratios of the guide rollers 14 and 15 are selected differently, the length dimensioning of the two legs 16 and 17 as well as the angle between the legs 16 and 17 can be different.
  • the first guide roller 14 is located approximately at the intersection of the two legs 16 and 17 and the second guide roller 15 is located in the other end region of the second leg 17 .
  • the first leg 16 is connected at its guide roller-free end to the basic structure 2 with the aid of a joint 18 and about a pivot axis 19 (visualized specifically in Figures 4 and 5) of this joint 18 towards the conveyor roller 7 or away from the conveyor roller 7 pivotable.
  • the pivot axis 19 is oriented in the normal direction to the plane of the basic structure 2 designed as a metal plate and the axes of rotation of the conveyor roller 7, the first guide roller 14 and the second guide roller 15 are oriented parallel to the pivot axis 19.
  • FIG. 4 shows the front side 5 of the device 1 in a front view.
  • the pivot axis 19 is located above the axis of rotation of the conveyor roller 7 just outside the conveyor roller 7 and offset to the right in relation to the axis of rotation of the conveyor roller 7 by about half the diameter of the conveyor roller 7 .
  • the two legs 16 and 17 are oriented in such a way that the first leg 16 is aligned essentially downwards, starting from the pivot axis 19 (i.e. in the direction of the foot area), whereas the second leg 17 is in the Essentially runs horizontally.
  • This arrangement makes it possible on the one hand to pivot the two guide rollers 14 , 15 together as close as possible to the conveyor roller 7 or on the other hand to pivot the two guide rollers 14 , 15 together away from the conveyor roller 7 .
  • FIG. 5 shows the rear side 6 of the device 1 .
  • the second guide roller 15 has an indentation on its running surface, which means that its diameter decreases towards the center of the running surface.
  • the cable 9 to be conveyed can thus be guided laterally in the inlet to the conveying roller. Since the second guide roller 15 has approximately the width of the conveyor roller 7, it can only be brought up to the edge if the remaining geometry allows it.
  • the first guide roller 14 has a substantially flat central area of its running surface. In addition, adjoining it on the left and on the right side, it has a shape which is essentially complementary to the shape of the groove 8 and which enables the first guide roller 14 to penetrate into the groove 8 . This situation can be seen in FIGS. Therefore, the rope 9 laid in the groove 8 is guided laterally through the groove walls 10 on the one hand and at the same time guided radially in the groove 8 by the first guide roller 14 as it runs off the conveyor roller 7 .
  • the cable 9 to be conveyed must be inserted into the groove 8 of the conveying roller 7 .
  • the arm 13 is pivoted to the right as far as possible, eg up to an impact, and a locking mechanism (not explicitly shown) is activated in this position, which holds the arm 13 in this position.
  • a locking mechanism (not explicitly shown) is activated in this position, which holds the arm 13 in this position.
  • This can be done by a user of the device 1 with just one hand.
  • the two guide rollers 14 and 15 are furthest away from the conveyor roller 7.
  • the user grips the rope 9 to be inserted with only one hand and forms a rope loop 9A that protrudes from his fist.
  • the cable loop 9A can now be easily inserted over the conveyor roller 7 and into the groove 8, with the two cable sections running parallel to one another, which run from the cable loop 9A to the user's fist, being positioned between the two guide rollers 14 and 15.
  • the cable loop 9A which has already been partially inserted into the groove 8 from above, can be seen in FIG. 6B.
  • the user now deactivates the locking device, as a result of which the arm 13 pivots into the position visualized in FIG. In this position, the first guide roller 14 already develops its radial guiding effect and on the one hand prevents the cable 9 from falling out of the groove 8 and on the other hand ensures a sufficient angle of wrap for the transport of the cable 9, which is in the unloaded state.
  • the user can now activate the drive of the conveyor roller 7 so that the rope 9 is conveyed in the conveyor roller 7 by the rope friction.
  • the device 1 can handle a load on the cable 9 of ideally around 30 kg before the sliding friction begins. In order to leave the state of sliding friction again, it is usually sufficient for the user to carry out a manual intervention in the form of a short tug with a single hand on that part of the cable 9 which extends from the conveyor roller 7 after it has run off.
  • the arm 13 can again be pivoted as shown in Figures 6A - 6C with only one hand of the user and fixed in the pivoted position by one-handed activation of the locking mechanism, after which the rope 9 is in the Sequence of Figures 6C to 6B can be seen from the conveyor roller 7 by a simple hand movement of the user.
  • the cable-free arm 13 that is ultimately present according to FIG. 6A can be moved back towards the conveyor roller 7 by deactivating the locking mechanism with one hand and can be held there in its neutral position by said spring element.
  • FIGS. 7A to 7B show a further embodiment in which the cable guide mechanism 20 is realized by a structure connected to the foot area 4, so that the guide rollers 14, 15 can be dispensed with.
  • This structure consists of two brackets 26.
  • the two brackets 26 are shaped in such a way that the lugs 27 of the brackets 26, ie their ends, point towards one another.
  • the two brackets 26 form a front part of the cable guide mechanism 20.
  • the part of the foot area 4 between the two brackets 26 forms a rear part of the cable guide mechanism 20.
  • the distance between a nose 27 of a bracket 26 and the rear part of the cable guide mechanism 20 is selected so that the rope 9 fits with play in between.
  • the distance between the two lugs 27 is chosen so that the cable 9 can be inserted between them.
  • the bracket 26 each have a bow 28 on which the cable 9 can slide.
  • the inner sides of the two arches 28 are at a distance from one another that is smaller than the diameter of the conveyor roller 7 at the deepest point of the groove 8 .
  • the wrap angle of the rope is 9 ⁇ m the conveyor roller 7 is always greater than 180°.
  • Cable guide mechanism 20 to the lowest point of the conveyor roller 7, as well as the roughness of those surfaces that are in contact with the cable 9, are selected in such a way that the cable 9 begins to slide against the conveyor roller 7 at the desired load, e.g. 300 N, and This prevents the climber or other people from being endangered and the system from being damaged.
  • Figures 7A - 7B show a second embodiment of the device 1 according to the invention in two views, namely in Figure 7A from the front with a top view of the conveyor roller 7 and in Figure 7B from below with a view of the incoming and outgoing cable 9.
  • the fastening strap 100 is in the present case formed in one piece with the basic structure 2 and has the bore 102 .
  • a carabiner or the like can be accommodated with the bore 102 so that the device 1 can be pivoted about the bore 102 or a point above it.
  • the device 1 can be aligned with the cable 9 when it is pulled.
  • a device 1 is thus possible in which the cable guide mechanism 20 is designed as simply as possible and requires as few components as possible.
  • the cable guide mechanism 20 is equipped with a snapper 31 which, when snapped in, connects the two lugs 27 of the two brackets 26, so that the cable guide mechanism 20 can be operated like a carabiner.
  • the snapper 31 is equipped as a quick-release fastener without locking device, which allows the cable 9 to be inserted quickly when the snapper 31 is open.
  • FIGS. 7A to 8B can be implemented easily in terms of manufacturing technology and are also light in weight. This makes these forms of training suitable for experienced climbers.
  • the climber When starting the rope 9 from the conveyor roller 7, however, it can happen that due to the lack of normal force between the rope 9 and the nut Walls 10 does not create enough friction to grip and transport the rope 9 because the rope 9 is still relaxed as it runs into the groove 8 . In this case, the climber must initially apply a force on the outflow side to create the friction. While this is an acceptable extra effort for experienced climbers, for whom optimizing the weight of their equipment is a priority, it can be overwhelming for beginners. It is therefore advantageous to choose an embodiment with at least the first guide roller 14 .
  • the cable guide mechanism 20 is formed with the aid of a carabiner 30, which guides the cable 9 both on the infeed and on the outflow side.
  • the carabiner 30 is fastened in a metal bracket 29, which also forms part of the cable guide mechanism 20 and protrudes forwards at an angle of 90° from the plane of the basic structure 2.
  • the basic structure 2 has two such lugs 29 which, depending on the karabiner 20 and rope 9 used, allow the rope guide to be adjusted by placing the karabiner 20 in one or the other lug 29 and thus at a different distance from the guide roller 7 can be.
  • Forms of construction with more than two tabs 29 or only a single tab 29 are also possible. It is also possible to guide a karabiner 30 adapted for this purpose through both of these straps 29, which thus guides the cable 9 more tautly, ie with less freedom of movement.
  • the cable guide mechanism 20 in this embodiment can be implemented analogously to FIGS. 7A to 8B.
  • the first guide roller 14 is located on an arm 13, which is connected to the base structure 2 by means of the joint 18, which provides the pivot axis 19, with the joint 18 being located in the base area 4 of the base structure 2 in the present case .
  • the joint 18 it is also possible for the joint 18 to be located in the head area 3 of the basic structure 2 .
  • the pull knob 22 On the arm 13 is a pull knob 22 which forms part of the locking mechanism 21 .
  • the pull knob 22 is connected to a bolt (not visible because it is covered by the pull knob 22), which is pressed by a spring in the direction of the base structure 2 and engages there in a hole in the base structure 2.
  • the basic structure 2 has a number of corresponding bores which are arranged in an arc of a circle in relation to the pivot axis 19 (not provided with reference numbers in detail here for reasons of clarity) and which allow the first guide roller 14 to be placed closer or further away from the axis of the conveyor roller 7, depending on the rope 9 or rope diameter used, i.e. lower or less to penetrate deeply into the groove 8.
  • the basic structure 2 has an insertion hole 23 as the last hole positioned furthest to the right, which makes it possible to fix the arm 13 in an insertion position in which the cable 9 can be inserted into the conveyor roller 7 unhindered by the first guide roller 14 can, so without the first guide roller 14 is in the way.
  • the climber can therefore comfortably hold the rope 9 with a rope loop 9A in his hand while he swivels the arm 13 away from the conveyor roller 7 with the pull button 22 pulled and fixes it at the position of the insertion hole 23 by releasing the pull button 22 .
  • a fastening carabiner 103 can be seen on the head side in FIG.
  • FIGS. 10A to 10C show various exemplary fastening devices 100 and their design at the head.
  • FIG. 10A shows the embodiment of the fastening device 100 that is technically easiest to implement.
  • the bore 102, through which the fastening carabiner 103 is guided, is located directly in the basic structure 2, which is designed as a flat plate.
  • the fastening carabiner 103 accordingly forms a fastening bearing that is located outside of the radial plane of the conveyor roller 7 .
  • the mounting bearing is realized by a bore 102 in the base structure 2, into which a mounting carabiner 103 (as also in Figure 10A) is inserted, the base structure 2, however, being shaped in such a way that this mounting base is in the radial plane of the conveyor roller 7 is located and wherein the attachment carabiner 103 in the bore 102 has sufficient play to allow twisting in three independent directions.
  • the fastening bearing is realized in such a way that the fastening carabiner 103 is guided through a ring in which it can move with play, this ring having a bolt radially which is inserted with play in the bore 102 in the base structure 2.
  • the basic structure 2 is normal to the radial plane of the conveyor roller 7 in the area of the bore.
  • the bolt is positioned radially to the conveyor roller 7 .
  • the mobility of the fastening carabiner 103 in the ring thus allows (at least) two rotational degrees of freedom and the mobility of the bolt enables the third rotational degree of freedom.
  • an optimal, essentially moment-free mounting of the device 1 is possible, so that the device 1 can be aligned unhindered along the cable pull direction of the cable 9 in the feed and as a result always an optimal feed of the cable is ensured in the conveyor roller 7.
  • FIGS 11A to HD show further forms of the conveyor roller 7.
  • Figure 11A shows the conveyor roller 7 with smooth groove walls 10.
  • Figure HB shows the conveyor roller 7, which has a similar design to the conveyor roller in Figure HA, but with the difference that it has radially extending material elevations in the groove walls 10, these elevations being arranged alternately on both groove walls 10 and the distance between the groove walls 10 is chosen so that the cable 9, which is guided in the groove 8 of the conveyor roller 7, lies in a wavy line between these material elevations, i.e. the raised and lowered wall segments 11, 12 or is pressed .
  • the cable 9 which is guided in the groove 8 of the conveyor roller 7 lies in a wavy line between these material elevations, i.e. the raised and lowered wall segments 11, 12 or is pressed .
  • planar structures are present--the elevations are in the form of rods or ribs and designed in its cross-section as arcuate or circular in order to avoid interfering with the cable 9 as far as possible and to enable damage-free sliding of the cable 9 in the event of loss of static friction between the cable 9 and the groove walls 10 .
  • FIG. 11C shows the conveyor roller 7 with a lamellar structure, the material-free recesses of one groove wall 10 being present where the other groove wall 10 has radially extending, planar lamellae 25 and vice versa.
  • the distance between the groove walls 10 is selected such that the inserted cable 9 lies in a serpentine manner between the slats 25 or is pressed.
  • the slats have rounded edges around the cable
  • Figure HD shows a further embodiment of the conveyor roller 7 in its cross section, in the present case vertical courses of the groove walls 10 are present in the orientation shown up to just above the bottom of the groove 8, which is wedge-shaped in the present case.
  • radially running material elevations 11, which are embodied like ribs, are provided on the groove walls 10, distributed equidistantly around the circumference. These ribs 11 end at a distance from the outer edge of the groove wall 10. These ribs 11 are on the respective groove wall
  • all other embodiments of the conveyor roller 7 have an inwardly tapering groove 8.
  • this tapering has a constant pitch, so that v-shaped grooves 8 are formed.
  • other tapering shapes such as progressive or degressive, are also possible.
  • the groove walls 10 run at a distance offset from the outer edge inwardly at an angle up to the bottom of the groove 8, so that the width of the groove 8 decreases gradually up to the bottom, which is essentially flat in shape. Consequently, the conveying roller 7 has outer left and right portions of the groove wall 10 which are planarly parallel run towards each other and have no raised areas or zones and thus facilitate the insertion of the cable 9 .
  • the differently shaped conveyor rollers 7 can be used in the various configurations of the device 1 as desired.
  • the conveyor roller 7 is driven by an electric motor 24A (see also Figures 10A - IOC in detail) which, like the associated battery and controller (not shown in detail), is located on the back 6 of the basic structure 2 located.
  • the electric motor 24A drives the conveyor roller 7 connected thereto via a gear 24B and a drive shaft 24C connected thereto.
  • the conveyor roller 7 can be driven with the aid of a drill (not shown) customary for climbing, which can be placed on the drive shaft 24C or in the gear 24B or placed on a shaft of the gear 24B.
  • a hand crank (not shown), which can also interact with the drive shaft on the rear 6, but preferably interacts with the drive shaft 24C on the front 5 so that the device only has to be operated from the front 5.
  • the device 1 was also tested in 50 tests by the applicant to verify its functionality.
  • the design according to FIG. 9 with a head-side design according to FIG. 10A was used because this represents the simplest implementation and thus the most cost-effective design paired with the most disadvantageous geometry with regard to the transmission of the cable pull.
  • the flexible design of the inlet of the cable 9 to the conveyor roller also resulted in the largest spectrum of experimental possibilities for exploring the functionality and reliability of the device or for gaining improved knowledge.
  • Ropes 9 with different characteristics (new, old, wet, dry, earthy) were used to simulate realistic conditions. Seven different rope thicknesses were used, with the rope diameters being graduated in 0.5 mm increments between 8 mm and 11 mm.
  • the test setup was designed and its geometry selected in such a way that both the vertical rope transport and the rope transport in the traverse of a climbing route, i.e. essentially the horizontal rope transport, were experimentally simulated.
  • the device 1 was fixed at the head end and in the case of vertical rope carriage, the incoming rope 9 was simply left to dangle downwards.
  • the incoming rope 9 was guided at a distance of approx. 2 meters from the device 1 through a carabiner attached at approximately the same height as the device 1 and hanging on another rope, and from there it was left to hang down freely .
  • the test series were carried out with three different configurations of the conveyor roller 7, which in the present case were made of plastic. These were the (first) conveyor roller 7 according to FIG. 11A with smooth groove walls 10, the (second) conveyor roller 7 according to FIG. HD with radially extending rib-like formations 11 on the groove walls 10, the ribs as discussed 11 of one groove wall 10 were arranged offset in relation to the ribs 11 of the other groove wall 10, and the (third) conveyor roller 7 according to FIG. 11C with lamellar groove walls 10, which are also arranged offset to one another.
  • the embodiment according to FIG. 11C was not tested because its production using a 3D printer proved to be problematic compared to the embodiment according to FIG. 11D.
  • the geometric parameters of the conveyor roller 7 were selected as follows:
  • Rib thickness for the embodiment according to FIG. 11D length measured from the bottom of the groove approx. 5 mm, width measured in the circumferential direction approx. 3 mm and depth in the direction parallel to the axis of rotation of the conveyor roller 7 measured approx. 1.5 mm, with 6 ribs on each groove wall being arranged equidistantly from each other at a distance of approx. 45 mm,
  • the average lamella width was 14 mm in the embodiment according to FIG. 11C, with 6 lamellas per side being formed at a distance of about 45 mm.
  • the anchor point for the head-side attachment of the device 1 is preferably located essentially in the radial plane of the conveyor roller 7 .
  • the maximum values achieved for the mass with which the rope 9 could be loaded in the feed before sliding friction occurred was 25 kg for the rope 9 with the characteristic 10 mm - new, without an optimized geometry.
  • Conveyor roller 7 achieved according to the figure HD.
  • the rib-like formations on the inside of the groove walls 10 obviously make a significant contribution to the fact that by far the highest, sometimes even too high, values for the maximum cable load to be transported with static friction could be determined.
  • the maximum values achieved for the mass with which the cable 9 could be loaded in the feed before sliding friction occurred was 25 kg here without an optimized geometry for a cable 9 with a diameter of 8.6 mm and for a cable 9 with a 9 mm diameter at 35 kg, at 50 kg for a rope 9 with a diameter of 10 mm and at 20 kg for a rope with a diameter of 10.5 mm.
  • the scatter of these maximum values was attributed to the nature of the ropes used.
  • the maximum value of 50 kg was determined for a rope 9 with a diameter of 10 mm and the characteristic "old", i.e. with a "feltier" outer sheath, because this is already roughened by use in climbing.
  • the transport of ropes 9 with all characteristics up to the typical value of 15 kg was possible here without any problems.
  • the cable 9 only “reluctantly” slips out of the conveyor roller 7 when it is running out, which leads to the conclusion that the static friction is so high that in the area of the outlet a peel-off sheet can be helpful, which guides the cable 9 out of the conveyor roller 7.
  • a geometry of the device 1 is to be preferred in which both the inlet and the outlet of the cable 9 and also the attachment point for the device 1 are in the central radial plane of the conveyor roller 7 .
  • Rope 9 is so small that no loss of function of the device 1 can be determined.

Landscapes

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Abstract

Seilbeförderung-Vorrichtung (1), für die Beförderung eines Seils (9), insbesondere Kletterseil-Seilbeförderung-Vorrichtung für die Beförderung eines Kletterseils, die eine Förderrolle (7) mit einer umlaufenden und sich nach innen hin verjüngenden Nut (8) zum Befördern eines in die Nut einlegbaren Seils durch angetriebene Drehung der Förderrolle aufweist, wobei die Nut eine Nut-Wand (10) aufweist, die derart beschaffen ist, dass eine Beförderung des Seils durch Haftreibung zwischen der Nut-Wand und dem Seil frei von einem Eingriff der Nut-Wand in das Seil erfolgt.

Description

Titel
Seilbeförderung-Vorrichtung
Beschreibung
Technisches Feld
Die Erfindung betrifft eine Seilbeförderung-Vorrichtung, die eine Förderrolle zum Befördern eines die Förderrolle umschlingenden Seils durch angetriebene Drehung der Förderrolle aufweist.
Hintergrund
Eine Seilbeförderung-Vorrichtung ist beispielsweise aus der W02008106489A1 und aus der WO2015/155082A1 bekannt. Bei der W02008106489A1 weist die Förderrolle sehr markante Zapfen, Stachel oder auch Zähne und dergleichen auf. Diese invasiven Strukturen sorgen für die rutsch- bzw. gleitfreie Kraftübertragung auf das Seil, da sich das Seil vor allem bei hohen Zugkräften im Seil sehr stark mit diesen invasiven Strukturen verhakt bzw. diese invasiven Strukturen sogar in das Seil eindringen. Auch bei der WO2015/155082A1 existieren an der Förderrolle ausgebildete Eingriffsmittel, die zu einem kraftschlüssigen Eingriff in das Seil vorgesehen sind, um eine möglichst hohe Seilkraft ohne die Gefahr des Durchrutschens aufnehmen zu können. Ein Durchrutschen des Seils ist bei dieser Vorrichtung schon alleine deshalb tunlichst zu unterbinden, weil sich ihr Einsatzbereich auf die Beförderung einer an dem Seil hängenden Person erstreckt.
Mit beiden Seilbeförderung-Vorrichtungen geht daher das Problem einher, dass sie wegen ihres invasiven (eindringenden) Zusammenwirkens der Förderrolle mit dem zu befördernden Seil, also des Eindringens der invasiven Strukturen der Oberfläche (Eingriffsmittel) der Förderrolle in das Seil, um eben das Durchrutschen des Seils vollständig zu verhindern, Beschädigungen am Seil verursachen können, die bis hin zur Unbrauchbarkeit oder sogar Zerstörung des Seils führen können. Dies ist insbesondere beim alpinen Klettern im Fels inakzeptabel, weil dort das Leben des Sportlers wörtlich genommen „am seidenen Faden hängen kann", also vom ordnungsgemäßen, beschädigungsfreien Zustand des Seils selbst nach mehrfacher Verwendung der Seilbeförderung- Vorrichtungen abhängen kann.
Die Erfindung hat sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe gestellt, eine Seilbeförderung-Vorrichtung bereitzustellen, bei der die vorangehend erörterten Probleme überwunden sind. Insbesondere muss die Seilbeförderung- Vorrichtung ein wiederholtes beschädigungsfreies Befördern eines Seils, insbesondere eines Kletterseils, entlang seiner im Wesentlichen gesamten Länge ermöglichen, weil Sportkletterer im Fels oftmals Mehrseillängen klettern und somit das mehrfache Nachziehen des Seils entlang einer bestimmten Länge, oft auch seiner im Wesentlichen gesamten Länge, unerlässlich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Seilbeförderung-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher eine Seilbeförderung- Vorrichtung für die Beförderung eines Seils, insbesondere Kletterseil- Seilbeförderung-Vorrichtung für die Beförderung eines Kletterseils, die eine Förderrolle mit einer umlaufenden und sich nach innen hin verjüngenden Nut zum Befördern eines in die Nut einlegbaren Seils durch angetriebene Drehung der Förderrolle aufweist, wobei die Nut eine Nut-Wand aufweist, die derart beschaffen ist, dass eine Beförderung des Seils durch Haftreibung, zwischen der Nut-Wand und dem Seil frei von einem Eingriff der Nut-Wand in das Seil erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Seilbeförderung-Vorrichtung ist der Vorteil erhalten, dass das Seil zuverlässig beschädigungsfrei transportierbar ist. Dieser Effekt ist durch die nicht-invasive Struktur der mit dem Seil zusammenwirkenden Nut-Wand gegeben, die keinerlei Ausbildung zum Eingreifen in das Seil aufweist, also keine Zacken, Riffen, Bolzen oder Zähne usw. Dadurch lassen sich insbesondere Beschädigungen von z.B. einem Mantel eines Kletterseils zuverlässig vermeiden. Dies trägt erheblich zur Verlängerung der maximalen Gebrauchsdauer von Kletterseilen bei, die sich von der maximalen Lebensdauer ohne Gebrauch bei optimaler Lagerung signifikant unterscheidet.
Im Unterschied zu bekannten Lösungen, bei denen die Beförderung des Seils darauf beruht, dass die Nut-Wand massiv in die Struktur des Seils eingreift, ja sogar in sie einzahnt, um ein Durchrutschen des Seils zuverlässig zu verhindern, erfolgt die Beförderung des Seils bei der erfindungsgemäßen Seilbeförderung-Vorrichtung im Wesentlichen durch den mit Hilfe der Euler- Eytelwein-Formel beschriebenen Effekt. Demgemäß liegt Haftreibung zwischen dem Seil und der Förderrolle vor, wenn der Betrag des Verhältnisses der Seilkräfte beim Zulaufen zu der Förderrolle und beim Ablaufen von der Förderrolle kleiner oder gleich e H'a ist, wobei mH der Haftreibungskoeffizient zwischen dem Seil und der Nut-Wand und a der Umschlingungswinkel (im Bogenmaß) ist, mit dem das Seil um die Förderrolle geschlungen ist. Bei der gegenständlichen Seilbeförderung-Vorrichtung ist der Umschlingungswinkel immer kleiner als 360°, bevorzugt kleiner als 270°, jedoch größer als 180°, bevorzugt in einem Winkelbereich von 190° - 280° oder sogar 290°.
Erfindungsgemäß wird also zur Beförderung des Seils mit Hilfe der Förderrolle die Seilreibung genutzt. Die Seilreibung entsteht, wenn ein biegeweiches Seil (z.B. das Kletterseil) um einen runden Gegenstand (hier die Förderrolle) geschlungen wird und an den Seilenden Kräfte angreifen. Aufgrund der Reibung kann eine der beiden Kräfte geringer sein als die andere, ohne dass es zur Bewegung des Seils kommt. Dieser Effekt der Seilreibung wird zum Beispiel beim Befestigen eines Schiffs an einem Poller ausgenutzt. Ein Schiff kann dadurch mit relativ geringem Kraftaufwand fixiert und festgehalten werden. Grund für die Entstehung von Seilreibung sind tangentiale Haftreibungskräfte an den Stellen bzw. entlang jenes Bogens, wo das Seil den runden Körper berührt.
In einem Zustand ohne Bewegung (statisches Gleichgewicht) rechnet man also mit der Haftreibung. Haftreibung liegt nun vor, wenn sich die Förderrolle angetrieben dreht und das Seil dabei gleitfrei mitbefördert wird, also ohne dass es auf der Förderrolle gleitet.
Beim Befördern des Seils ist das Seil in die sich nach innen hin verjüngende Nut entlang des Bogens eingekeilt und wird, insbesondere wenn das Seil beim Zulaufen in die Nut belastet ist, in die Nut hineingezogen. Durch die Keilwirkung der Nut kann das Seil gequetscht werden, wobei die Breite des Nut- Bodens bevorzugt so gewählt ist, dass das Seil mit einem definierten maximalen Durchmesser (im für Kletterseile typischen Bereich von 8mm bis 11mm) beim Einquetschen nicht beschädigt wird, aber immer mit den Nut-Wänden in Kontakt steht. Dabei kann das Seil auch den Nut-Boden berühren, wobei bevorzugt die Form der Nut so gewählt ist, dass der Nut-Boden bei gegebenem minimalen Seildurchmesser eben nicht berührt wird. Somit können verschiedene Seildurchmesser mit ein und derselben Förderrolle befördert werden, solange sich ihr Durchmesser innerhalb einer oberen und unteren Grenze bewegt.
Die Belastung des Seils, die zum Einkeilen führt, kommt dabei entweder durch das Eigengewicht des Seils zustande oder durch andere Reibung verursachende Objekte, an deren das zu befördernde Seil anliegt. Diese Objekte können beim Kletterseil z.B. Karabiner, Felsstrukturen oder Felsbewuchs sein. Aber auch andere Ursachen, wie z.B. eine nicht optimale Routenführung (z.B. Traversen und Quergänge), können zu besagter Reibung führen bzw. beitragen.
Bedingt durch das Einkeilen in der Nut ist ein relativ großer Umfangsteil des Seilquerschnitts mit der Nut-Wand in Kontakt, was einen entsprechenden Beitrag zur Haftreibung liefert bzw. in Abhängigkeit von der Beschaffenheit (der Oberfläche) der Nut-Wand liefern kann. Um hier die Haftreibung zu erhöhen, kann die Nut-Wand, also ihre Oberfläche, auch eine Struktur aufweisen, welche jedoch so beschaffen sein muss, dass der Mantel des Seils, insbesondere Kletterseils, bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Seilbeförderung-Vorrichtung unbeschädigt bleibt, also der Verschleiß bedingt durch die Förderrolle im Unterschied zu dem Verschleiß, der durch die bestimmungsgemäße Verwendung außerhalb der Förderrolle zu erwarten ist, unbeachtlich ist.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Seilbeförderung-Vorrichtung weist eine Grundstruktur wie beispielsweise eine Trägerplatte oder auch ein Trägergestänge auf, an der die Förderrolle wie auch ihr Antriebsmechanismus und ggf. noch andere Elemente der Seilbeförderung-Vorrichtung befestigt sind. Bevorzugt weist die Grundstruktur an ihrer oberen Hälfte, insbesondere kopfseitig, ein Befestigungselement auf, mit dessen Hilfe die Seilbeförderung-Vorrichtung an einem anderen Objekt, wie z.B. einem Kletterer oder einem im Fels verankerten Haken oder Karabiner (z.B. mittels eines Befestigungsseils) befestigbar ist.
Hierzu kann die Grundstruktur kopfseitig z.B. eine Öse oder eine Bohrung aufweisen, durch die hindurch ein Seil geführt werden kann, das die Grundstruktur mit besagtem anderen Objekt verbindet. Bevorzugt ist die Förderrolle in einem Abstand zu dem Befestigungselement, z.B. an der unteren Hälfte, insbesondere fußseitig, angebracht. Dies erlaubt es der Seilbeförderung- Vorrichtung sich immer in Seilzugrichtung des zu befördernden Seils auszurichten, und zwar ohne dass Momente an ihrem Befestigungselement zu übertragen wären. Die Positionierung der Förderrolle am fußseitigen Bereich der Seilbeförderung-Vorrichtung hat zudem den Vorteil, dass das zu befördernde Seil nur an einer einzigen Seite (hier der Unterseite der Vorrichtung) zu- bzw. abgeführt wird, was eine kompakte Handhabung wie auch die Sicherheit mit sich bringt, dass das Seil an einer Seite der Vorrichtung ausläuft, die nicht durch andere Objekte blockiert ist, weil ja gerade von dort aus auch das Seil zuläuft.
Bevorzugt ist zwecks angetriebener Drehung der Förderrolle ein Antriebsmechanismus zum manuellen oder motorbetriebenen, bevorzugt elektromotorbetriebenen, Drehen der Förderrolle vorgesehen bzw. ausgebildet.
Beim manuellen Antriebsmechanismus kann es sich um eine Kurbel handeln, die beispielsweise mit oder ohne Getriebe auf eine Welle der Förderrolle wirkt und so die Förderrolle gemäß der Umdrehung der Kurbel dreht. Die Kurbel kann z.B. auf jener von der Förderrolle abgewandten Seite der Trägerstruktur (der Rückseite der Trägerstruktur) einsetzbar sein. Bevorzugt ist sie jedoch auch an jener Seite der Trägerstruktur einsetzbar, an der auch die Förderrolle angebracht ist, also an ihrer Vorderseite. Dies erleichtert die Handhabung der Seilbeförderung-Vorrichtung, weil je nach Beschaffenheit des Standes (Fixpunkt, Aufhängung beim Felsklettern) bei Belastung die Seilbeförderung-Vorrichtung gegen die Fels-Wand (also den Fels) gedrückt werden kann und dadurch nur die Bedienung auf der Vorderseite sinnvoll möglich ist. Außerdem ist zu beachten, dass bei Anbringung von sowohl der Kurbel als auch der Förderrolle auf der gleichen Seite dies zu einer besseren Übersicht und mehr Sicherheit beim Kletterer führt, da sowohl der Kletterpartner, die Förderrolle und der Antrieb (also die Kurbel) im Blickfeld des die Kurbel bedienenden anderen Kletterers sind.
Der elektromotorische Antrieb kann mit einem Elektromotor realisiert sein, der ebenfalls mit oder ohne Getriebe auf die Welle der Förderrolle wirkt und so die Förderrolle dreht. Der Elektromotor (ggf. zusammen mit seinem Getriebe) kann an der Rückseite der Trägerstruktur korrespondierend zu der Position der Förderrolle positioniert sein. Auch kann als Antriebsmechanismus ein Kopplungsteil vorgesehen sein, an das eine Bohrmaschine, wie sie oft beim sogenannten „Big-Wall-Klettern" mitgeführt wird, koppelbar ist. Zweckmäßigerweise ist das Kopplungsstück seitlich neben der Förderrolle, bevorzugt oberhalb, und von der Vorderseite, an der auch die Förderrolle angebracht und frei zugänglich ist, positioniert. Das Kopplungsstück ist weiterhin über ein Getriebe oder einen Riemenantrieb usw., der sich in der Ebene hinter der Förderrolle befindet, mit der Welle der Förderachse gekoppelt. Dies stellt sicher, dass die Förderrolle trotz Antrieb an der von ihr okkupierten Seite der Grundstruktur frei zugänglich bleibt.
Die Seilbeförderung-Vorrichtung kann auch über die nötige Energieversorgung zur elektrischen Energieversorgung des Elektromotors in Form von Batteriezellen oder Akkumulatoren verfügen, die in einem Aufnahmeschacht der Grundstruktur untergebracht sein können. Die Energieversorgung kann jedoch auch über eine z.B. im Rucksack verstaute oder am Gürtel des Benutzers fixierte Batterie oder einen Akkumulator erfolgen, wobei der Motor in diesem Fall mit einem stromleitenden Kabel mit dem jeweiligen Energiespeicher verbunden sein muss.
Der Antriebsmechanismus kann eine bevorzugt zuschaltbare Einrichtung aufweisen, die verhindert, dass das Seil die Förderrolle entgegen der bestimmungsgemäßen Beförderungsrichtung drehen kann, wenn der elektrische oder manuelle Antrieb nicht im Einsatz ist, also kein Drehmoment aufbringt.
Diese Einrichtung kann beispielsweise durch eine oder mehrere Sperrklinke(n) realisiert werden. Diese Einrichtung kann z.B. auch durch den Einsatz eines Schneckengetriebes realisiert sein, das in eine Antriebsrichtung selbsthemmend ist.
Wird jedoch das Seil im Zulauf zu der Förderrolle zu stark belastet, weil z.B. beim Nachziehen im Fels oder beim Durchziehen durch einen oder mehrere Karabiner eine zu hohe Reibung entsteht, kann und soll dies gezielt zum Durchrutschen des Seils in der Förderrolle führen. Dabei wird die Haftreibungsgrenze an der Förderrolle überschritten. Um auch in diesem Fall eine Beschädigung des Seils zu verhindern ist die Nut-Wand besonders bevorzugt derart beschaffen, dass bei Überschreiten der Haftreibungsgrenze der Haftreibung zwischen der Nut-Wand und dem eingelegten Seil das Seil in der Nut frei von einem Eingriff der Nut-Wand in das Seil durchrutschen kann bzw. durch rutscht.
Eine Nut-Wand, die diese Eigenschaft aufweist, kann z.B. glatt oder auch ganz eben ausgebildet sein. Die glatte Oberfläche der Nut-Wand begünstigt zwar eine möglichst lange Gebrauchsdauer, allerdings stellt sich dann auch eine relativ niedrige Haftreibungsgrenze ein. Da jedoch im Normalfall, an dem in die Nut zulaufenden Seil eine Seilkraft zufolge des Eigengewichts und der Reibung zwischen Seil und Gelände von ca. 300 N, was einer Masse von ca. 30 kg entspricht, auftreten kann, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die seitliche Nut-Wand in Umfangsrichtung strukturiert ausgebildet ist, also z.B. abwechselnd flächenhaft ausgebildete erhabene und dazwischen abgesenkte Wandsegmente aufweist. Damit lässt sich in Umfangsrichtung entlang des in die Nut eingelegten Seils die Normalkraft modulieren, insbesondere erhöhen.
Besonders bevorzugt weisen beide seitlichen Nut-Wände besagte Wandsegmente auf, insbesondere sind die beiden seitlichen Nut-Wände derart zueinander angeordnet, dass die erhabenen Wandsegmente der einen seitlichen Nut-Wand an Positionen der abgesenkten Wandsegmente der anderen seitlichen Nut-Wand lokalisiert sind. Dies führt in Umfangsrichtung der Nut betrachtet zu einem gewellten Verlauf des Seils in der Nut, was weiterhin zu einer Erhöhung der Haftreibungsgrenze beiträgt.
Im Zusammenhang mit dieser Ausbildungsform sei erwähnt, dass eine ähnliche Wirkung auch dann zu erreichen ist, wenn zwischen den z.B. erhabenen Wandsegmenten der jeweiligen Nut-Wand ein wandfreier Abschnitt vorliegt. Die jeweilige Nut-Wand der Förderrolle weist dann eine Lamellenstruktur auf, wobei die im Wesentlichen radial verlaufenden Lamellen der jeweiligen Nut-Wand dort lokalisiert sind, wo bei der anderen Nut-Wand die wandfreien Abschnitte vorliegen. Diese Ausbildungsform ist deshalb vorteilhaft, weil sie im Verhältnis zu vollständig ausgebildeten Nut-Wänden leichter ist, was beim (Alpin-)Klettern angestrebt wird. Der Abstand zwischen den Nut-Wänden kann hierbei so bemessen sein, dass sich das Seil leicht zwischen den Lamellen der Nut-Wände schlangenlinienförmig hindurchschlängelt, was die Kraftübertragung von der Förderrolle auf das Seil verbessert.
Eine analoge Wirkung ist auch durch eine wellige Struktur der vollflächig ausgebildeten Nut-Wände zu erreichen, die sich jedoch nur mit erheblich höherem Aufwand hersteilen lässt. Auch kann die Nut-Wand eine Noppenstruktur aufweisen, wobei die Noppen jedoch so geformt sein müssen, dass sie nicht in das Seil eingreifen, insbesondere nicht einzahnen, und eine derart glatte Oberfläche aufweisen, dass ein unbeschädigter Transport wie auch ein unbeschädigtes Durchrutschen des Seils gewährleistet ist. Gleiches gilt im übertragenen Sinne auch für die Ausbildung mit Lamellen. Um auch an den Übergängen zwischen den erhabenen und den abgesenkten Wandsegmenten eine unerwünschte Beeinträchtigung des intakten Seils zu vermeiden, ist es von Vorteil, dass zwischen den erhabenen und abgesenkten Wandsegmenten ein verlaufender Übergang ausgebildet ist. Dies kann in Form einer Rampe oder durch eine bzw. zwei gekrümmte Wandsegmente, die besagte erhabene mit abgesenkten Wandsegmenten verbinden, realisiert sein. Mit diesen Strukturen lässt sich das in die Nut eingelegte Seil von einem Wandsegment zum nächsten Führen, ohne dass eine das Seil bzw. seinen Mantel beschädigende Einwirkung im Übergang zwischen den Wandsegmenten auftritt. Gleiches gilt im übertragenen Sinne auch für die Ausbildung mit Lamellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Seilbeförderung- Vorrichtung einen Seilführungsmechanismus auf, der eine erste Führungsrolle (14) zur Führung des eingelegten Seils beim Ablaufen von der Förderrolle aufweist, wobei der Seilführungsmechanismus derart ausgebildet ist, dass eine Relativbewegung zwischen der Förderrolle und der ersten Führungsrolle ermöglicht ist, also die beiden Rollen relativ zueinander versetzbar sind, insbesondere die erste Führungsrolle (14) von der Förderrolle wegbewegbar bzw. zu der Förderrolle hin bewegbar ist. Mit dieser Maßnahme geht der Vorteil einher, dass das Seil bereits zu Beginn der Beförderung des Seils mit einer Normalkraft beaufschlagt in die Förderrolle hineingedrückt wird und sich somit die Reibung mit den Nut-Wänden hersteilen lässt, die ja erst zur Fortbewegung des Seils führt. Beim initialen Einlegen des Seils ohne diese Maßnahme könnte die Situation eintreten, dass fast keine Zugkraft auf das zulaufende Seil wirkt und sich das Seil somit nicht von alleine in die Förderrolle hinein ziehen bzw. hinein zwängen würde.
Bevorzugt ist die erste Führungsrolle an einem Schwenkarm befestigt, wobei jedoch auch andere Maßnahmen zum Einsatz kommen können, die eine Relativbewegung der Förderrolle und der ersten Führungsrolle erlauben, sodass sich der Abstand zwischen den beiden Rollen verändern lässt. Es kann also auch die Förderrolle oder auch beide Rollen hinsichtlich ihrer Position variabel verstellbar gelagert sein.
Bevorzugt ist ein Arretierungsmechanismus vorgesehen, der bei zu der Förderrolle hin bewegter erster Führungsrolle die erste Führungsrolle in der hinbewegten Position hält. Damit lässt sich das Seil initial wie auch dauerhaft in die Förderrolle einbringen und dort während des Betriebs halten. Die Arretierungsvorrichtung kann beispielsweise mit Hilfe eines Stifts realisiert sein, der im betätigten bzw. eingesetzten Zustand die Position der ersten Führungsrolle fixiert. Es können auch mehrere unterschiedliche Positionen fixiert werden, die zu unterschiedlichen Seildurchmessern korrespondieren, um für diese vordefinierten Seildurchmesser bzw. Bereiche von Seildurchmessern eine optimierte Wirkung zu erzielen und die Vorrichtung möglichst einfach bedienen zu können. Alternativ könnte auch eine Verstellung der Position mit Hilfe einer Gewindestange oder dergleichen Vorgehen sein, sodass sich durch Drehen an einem Rand die gewünschte Position festlegen lässt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Seilführungsmechanismus zum Führen des Seils beim Zulauf hin zu der Förderrolle ausgebildet ist. Damit lässt sich sicherstellen, dass das Seil möglichst parallel zur Nut der Förderrolle zuführbar ist. Damit lässt sich verhindern, dass das Seil z.B. mit den Kanten der Nut-Wand verkantet und bei Drehung der Förderrolle aus der Nut heraushüpft.
Eine solche Ausbildung kann z.B. mit Hilfe eines Karabiners realisiert sein, der das Seil in Position hält. Der Karabiner kann beweglich innerhalb von Grenzen oder auch unbeweglich mit der Seilbeförderung-Vorrichtung verbunden sein.
Auch ist es von Vorteil, wenn der Seilführungsmechanismus zum Führen des Seils beim Ablaufen von der Förderrolle ausgebildet ist. Dies kann beispielweise mit Hilfe des zuvor erwähnten Karabiner realisiert sein, durch den hindurch sowohl das Seil beim Zulaufen wie auch beim Ablaufen geführt wird. Wird der Karabiner nun entsprechend nahe an der Förderrolle positioniert, kann auch die zuvor erwähnte erste Führungsrolle entfallen, wobei hier beim Start der Beförderung des Seils durch den Benutzer ein geringer Seilzug am ablaufenden Seil hilfreich sein kann, um das Seil in die Nut einzuzwängen. Mit dem Karabiner geht in dieser Ausbildungsform der Vorteil einher, dass das Seil aus dem geschlossenen Karabiner nicht von alleine herausfallen kann.
Optional können anstelle des Karabiners auch zwei zueinander hin orientierte Haken bzw. Nasen vorgesehen sein, welche die Führung des Seils beim Zulaufen wie auch beim Ablaufen gewährleisten, wobei das Seil durch den Spalt zwischen den beiden Haken bzw. Nasen in die Seilbeförderung-Vorrichtung einsetzbar bzw. von ihr entnehmbar ist. Damit lässt sich auch eine möglichst einfache Ein-Hand-Bedienung realisieren und das Seil rasch einsetzen bzw. entnehmen.
Die Seilbeförderung-Vorrichtung kann weiterhin einen Seilführungsmechanismus aufweisen, der die erste Führungsrolle zur Führung des eingelegten Seils beim Ablaufen von der Förderrolle und eine zweite Führungsrolle zur Führung des eingelegten Seils beim Zulaufen zu der Förderrolle hin aufweist, wobei der Seilführungsmechanismus derart ausgebildet ist, dass die beiden Führungsrollen gemeinsam von der Förderrolle wegbewegbar bzw. zu der Förderrolle hin bewegbar sind.
So können die Förderrollen z.B. sternförmig, also in Radialrichtung der Förderrolle oder auch parallel zueinander von der Förderrolle weg verschoben werden und so die Förderrolle freigeben, damit das Seil auf die Förderrolle aufgelegt bzw. von ihr entnommen werden kann.
Mit diesen Maßnahmen geht die Wirkung einher, dass im gemeinsam von der Förderrolle wegbewegten Zustand das Seil auf möglichst einfache Weise um die Förderrolle gelegt werden kann, und zwar nur mit einer einzigen Handbewegung. Zu diesem Zweck hält der Benutzer der Seilbeförderung-Vorrichtung, z.B. ein Kletterer, das Seil mit einer einzigen Hand, wobei oberhalb seiner Hand (also oberhalb von einem Ring, der durch den Zeigefinder und den Daumen gebildet ist) eine einzige Seilschlaufe (o-förmiges Seilstück) herausragt, die nur geringfügig größer als die Förderrolle zu sein hat. Diese Seilschlaufe wird ganz einfach über die Förderrolle bewegt und dann in die Nut der Förderrolle gezogen. Die zur Förderrolle zulaufenden bzw. von der Förderrolle ablaufenden Seilabschnitte zur einen wie auch zur anderen Seite der Seilschlaufe ruhen dabei innerhalb der zur Faust geformten Hand des Benutzers. Die durch gemeinsames Wegbewegen der beiden Führungsrollen zugänglich gemachte Förderrolle bildet somit die Grundlage zur Ein-Hand-Bedienung der Seilbeförderung-Vorrichtung, was ihre Einsetzbarkeit beim Alpinklettern unterstreicht.
Besonders bevorzugt ist ein Arretierungsmechanismus vorgesehen, der bei aktivierter Arretierung die beiden Führungsrollen in der von der Förderrolle wegbewegten Position hält.
Besonders begünstigt wird die Ein-Hand-Bedienbarkeit nun durch die Implementierung des Arretierungsmechanismus, der sicherstellt, dass die einmal von der Förderrolle wegbewegten Führungsrollen nicht unkontrolliert hin- und herschwingen kann sondern in einer definierten Position oder einem definierten Abstand entfernt von der Förderrolle verharrt. Der Arretierungsmechanismus kann beispielsweise durch einen Haken oder einen Stift realisiert sein, wobei jede der Führungsrollen separat oder ein ihnen gemeinsames Gestänge an einer weiteren Bewegung gehindert wird.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die beiden Führungsrollen zumindest so weit von der Förderrolle wegbewegbar sind, dass ein in die Nut einlegbares Seil zwischen der jeweiligen Führungsrolle und der Förderrolle (mit ausreichend Spiel) hindurchpasst. Dies erlaubt ein sicheres Einlegen der Seilschlaufe in die Nut, wobei die beiden nicht allzu weit von der Förderrolle entfernt positionierten Führungsrollen das nun lose in der Nut liegende Seil zumindest rudimentär gegen ein ungewolltes Herausfallen des Seils aus der Förderrolle sichern können.
Der erwähnte Arretierungsmechanismus ist zudem lösbar bzw. deaktivierbar ausgebildet, was bevorzugt so realisiert ist, dass mit einer einzigen Betätigung der Hand des Benutzers (z.B. durch einen Fingerdruck auf eine Taste oder einen Stift) gleichzeitig beide Führungsrollen freigegeben werden und hin zur Förderrolle bewegbar sind, um dort ihre das Seil führende Funktion zu erfüllen.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform weist der Seilführungsmechanismus einen Arm auf, an dem die beiden Führungsrollen zwecks gemeinsamer Bewegung weg von der Förderrolle bzw. hin zu der Förderrolle angebracht sind, wobei der Arm um eine Schwenkachse schwenkbar ist, die im Abstand von der Drehachse der Förderrolle und parallel zu der Drehachse der Förderrolle ausgerichtet ist, und wobei der Arm zwei Schenkel aufweist, die im Winkel, bevorzugt in einem Winkel von ca. 90°, zueinander angeordnet sind, und die zweite Führungsrolle im Endbereich des Arms und die erste Führungsrolle im Übergangsbereich zwischen den beiden Schenkeln, bevorzugt im Knie, lokalisiert ist, und wobei die Schwenkachse derart in Bezug auf die Drehachse positioniert ist, dass im hin zu der Förderrolle geschwenkten Zustand des Arms die beiden Schenkel die Förderrolle bereichsweise umfassen und dass bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Seilbeförderung- Vorrichtung im seilfreien Zustand der Arm bedingt durch die Schwerkraft von der Förderrolle wegschwenkt. Dies ermöglicht eine freie Zugänglichkeit der Förderrolle unter Ausnutzung der Schwerkraft, was wiederum die Ein-Hand- Bedienung der Seilbeförderung-Vorrichtung begünstigt.
Die Führungsrollen können grundsätzlich flach bzw. eben ausgebildete Laufflächen aufweisen, die z.B. eng an die Öffnung der Nut der Förderrolle heranbewegt das Seil bei der Drehung der Förderrolle in der Nut der Förderrolle halten.
Bevorzugt ist jedoch die zweite Führungsrolle derart ausgebildet, dass das einlegbare Seil beim Zulaufen in die Nut der Förderrolle zwischen der Förderrolle und der zweiten Führungsrolle von der Nut der Förderrolle und der zweiten Führungsrolle im Wesentlichen seitlich geführt wird. Dies stellt den Zulauf des Seils sicher und sorgt dafür, dass das Seil nicht unbeabsichtigt seitlich aus der Nut herausgleiten kann. Bevorzugt weist die zweite Führungsrolle eine an ihrer Lauffläche in Umfangsrichtung verlaufende Einbuchtung, die z.B. im Querschnitt betrachtet gekrümmt oder auch eckig ausgeführt sein kann, auf.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Seilführung besteht darin, dass die erste Führungsrolle derart geformt ist, dass sie in die Nut hinein versenkbar ist und mit der ersten Führungsrolle das eingelegte Seil in der Nut der Förderrolle im Wesentlichen radial führt. Dieser Effekt tritt bei beiden Varianten der Ausbildung mit der ersten Führungsrolle auf und sichert das Seil in der Nut der Förderrolle beim Ablaufen von der Förderrolle. Zugleich lässt sich damit jedoch auch der Umschlingungswinkel des Seils in der Förderrolle sicherstellen bzw. variieren.
So kann z.B. sichergestellt werden, dass, wenn die Lauffläche der ersten Führungsrolle ca. am äußeren Rand der Förderrolle positioniert ist, das Seil mit einem minimalen Umschlingungswinkel um die Förderrolle geführt wird, weil das Seil nicht so tief in die Nut der Förderrolle eindringt und somit früher wieder aus der Nut der Förderrolle herausgleiten kann.
Andererseits kann auch ein maximaler Umschlingungswinkel sichergestellt werden, wenn die erste Führungsrolle so weit als möglich in die Nut versenkt ist, weil das Seil dann möglichst tief in der Nut der Förderrolle läuft. In dieser Konfiguration ist sichergestellt, dass sich (zumindest bei der Inbetriebnahme) zumindest am Punkt des Eindringens der ersten Führungsrolle in die Förderrolle die maximale Kraftübertragung zwischen der Nut-Wand und dem Seil ausbilden kann. Insbesondere bei jener Ausbildungsform, bei der die zwei Führungsrollen vorgesehen sind, ist der sich einstellende Umschlingungswinkel bei gegebenem Durchmesser des Bodens der Nut der Förderrolle im Wesentlichen durch den Abstand der beiden Führungsrollen zueinander (genauer gesagt ihrer Laufflächen zueinander) definiert und hängt auch von der Eindringtiefe der ersten Führungsrolle in die Nut der Förderrolle ab.
Die beiden Führungsrollen sind vorteilhaft so weit voneinander entfernt positioniert, dass Zulauf und Ablauf des Seils zwischen ihnen ungehindert von statten gehen kann und trotzdem der geforderte Umschlingungswinkel vorliegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Seilbeförderung- Vorrichtung ein Federelement auf, das auf den Arm derart einwirkt, dass sich dieser mit einem in die Nut eingelegten unbelasteten Seil maximal so weit verschwenkt, dass zumindest die Lauffläche der ersten Führungsrolle innerhalb der Nut der Förderrolle gehalten ist. Dies realisiert eine Seilsicherung, die sicherstellt, dass die radiale Führung des Seils selbst bei unbelastetem Seil nicht verloren geht und somit ein ungewolltes Herausgleiten des Seils aus der Nut zuverlässig verhindert wird. Dies stellt jedoch auch eine Übertragung einer Minimalkraft von der Förderrolle auf das Seil sicher, damit beim belastungsfreien Betrieb (also bei einem entlasteten Seil) kein Durchrutschen des Seils beim Drehen der Förderrolle stattfindet, was andernfalls z.B. am Anfang und Ende der Seilförderung passieren könnte.
Das Federelement kann mit seinem einen Ende z.B. an der Grundstruktur und mit seinem anderen Ende an dem Arm befestigt sein. Es kann als Blattfeder oder Drehfeder usw. ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Führungsrolle eine im Wesentlichen zu der Form der Nut komplementäre Form, insbesondere eine sich in Richtung ihrer Lauffläche hin verjüngende Form, aufweist, weil dadurch die erste Führungsrolle in die Nut der Förderrolle ungehindert bis zu einer durch die Breite ihrer Lauffläche oder der Geometrie des Arms begrenzten Tiefe eintauchen kann und somit Seile mit unterschiedlichem Durchmesser (in einem vordefinierten Durchmesserbereich) in unterschiedlicher Tiefe der Führungsrolle zuverlässig radial geführt bzw. optimal eingetaucht in die Nut gehalten werden können. Hervorzuheben ist hierbei, dass sich eine seitliche Führung im Ablauf für ein eingelegtes Seil ausschließlich durch die seitlichen Nut-Wände der Nut gebildet ist. Es sind also keine zusätzlichen Maßnahmen zur seitlichen Führung des Seils im Ablauf nötig, da die Förderrolle bedingt durch ihre Form der Nut auch die Funktion einer seitlichen Führung übernimmt.
Wie Eingangs erörtert, ist die Beförderung des Seils in der Förderrolle vom Umschlingungswinkel des Seils um die Förderrolle abhängig. Daher ist es von Vorteil, wenn die beiden Laufflächen der Führungsrollen einen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner als der Durchmesser des Bodens der Nut der Förderrolle ist. Somit lässt sich auf zuverlässige Weise mit einer einfachen baulichen Maßnahme sicherstellen, dass das Seil bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Seilbeförderung-Vorrichtung, bei der das Seil zwischen den beiden Führungsrollen verläuft und in einer Schleife die Förderrolle umfasst, die Führungsrolle mit einem Umschlingungswinkel von mehr als 180° umschlingt.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Arm mit den daran befestigten Führungsrollen derart ausgebildet bzw. konfiguriert oder gelagert sein, dass bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung mit eingelegtem Seil in Abhängigkeit von der im Seil wirkenden Seilkraft beim Zulaufen des Seils zu der Förderrolle eine Kraft, insbesondere quer zur Seilkraft, auf die zweite Führungsrolle wirkt, die zu einer von der Seilkraft abhängigen Anpresskraft der ersten Führungsrolle auf das in die Nut der Förderrolle eingelegte Seil führt. Dieser Effekt ist insbesondere bei der im vorangehenden Absatz erörterten Konfiguration der beiden Führungsrollen gegeben, weil hier das Seil im Zulauf zur Förderrolle leicht um die zweite Führungsrolle umgelenkt wird, was zur erwähnten Querkraft weg von der zweiten Führungsrolle auf den Arm führt und was in weiterer Konsequenz zu einem Annähern der ersten Führungsrolle an die Förderrolle führt, da die erste Führungsrolle ja auf dem starren Arm befestigt ist. Ein in die Nut der Förderrolle eingelegtes Seil wird dabei mit der ersten Führungsrolle tiefer in die Nut gedrückt und/oder stärker in die Nut hineingepresst.
Somit ist eine Konfiguration der Seilbeförderung-Vorrichtung erhalten, bei der sich die Haftreibung zwischen der Förderrolle und dem in die Nut eingelegten Seil durch zumindest eine erste Komponente, die exponentiell abhängig von einem Umschlingungswinkel ist, mit dem das in die Nut eingelegte Seil die Förderrolle umschlingt, und eine zweite Komponente, die proportional zu dem Anpressdruck der ersten Führungsrolle auf das in die Nut eingelegte Seil ist, zusammensetzt. Durch entsprechende Dimensionierung bzw. Ausbildung der involvierten Komponenten lässt sich nun beispielsweise ein Szenario für die Haftreibung definieren, bei dem die Seilreibung verursacht durch den Umschlingungswinkel des Seils um die Förderrolle nicht ausreichen würde, um die Beförderung des Seils bei Maximalbelastung (z.B. 30 kg) des Seils im Zulauf zu der Förderrolle sicherzustellen, jedoch der durch das Anpressen der ersten Führungsrolle erzielte Beitrag zur Haftreibung im Bereich des Ablaufs des Seils aus der Förderrolle ausreicht, um die Beförderung des Seils bei definierter Maximalbelastung zu gewährleisten. Bei weiterer Belastung des Seils, weil dieses z.B. mit einem zu schweren Gegenstand belastet ist oder beim Nachziehen im Fels eine zu hohe Reibung entstanden ist, wird die Haftreibungsgrenze überschritten und das Seil rutscht planmäßig in der Förderrolle durch.
Bevorzugt ist die Haftreibungsgrenze derart eingestellt, dass sie bei einer Belastung des Seils mit mehr als 40 kg, bevorzugt mit mehr als 35 kg, besonders bevorzugt mit mehr als 30 kg überschritten wird. Dieser Grenzwert entspricht jener Seilkraft zufolge des Eigengewichts und der Reibung zwischen Seil und Gelände, die experimentell beim Felsklettern ermittelt wurde. Der Grenzwert stellt zudem auch sicher, dass die Seilbeförderung-Vorrichtung insbesondere beim Sportklettern im Wesentlichen nur zum bestimmungsgemäßen Befördern des Seils als solches und nicht bestimmungswidrig z.B. zum Nachziehen von am Seil befestigten Personen, insbesondere Kindern, eingesetzt werden kann. So kann beispielsweise bei der Ausbildung mit den zwei an dem Arm befestigten Führungsrollen die Geometrie eines mit Hilfe des Arms realisierten Hebels entsprechend bemessen sein, um diesen Effekt zu erzielen.
Zusammenfassend ist festgehalten, dass sich die vorangehend im Detail erörterte Seilbeförderung-Vorrichtung besonders für den Einsatz beim Mehrseillängen-Klettern eignet, weil die Mehrseillängen-Seilbeförderung durch die Vorrichtung ohne ein Ausbinden der Personen aus dem Seil erfolgen kann. Wie bereits erwähnt, kann das Seil — ohne dass seine Enden in die Vorrichtung eingefädelt werden müssen — mit einer einzigen Hand gehalten und zu einer Schlaufe geformt in die Förderrolle eingelegt, dann mit Hilfe der Seil befördern ng- Vorrichtung befördert und danach wieder mit einer einzigen Hand aus der Förderrolle entnommen werden.
Diese und weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich durch die nachfolgend erörterten Figuren.
Figurenkurzbeschreibung
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen. Es zeigen auf schematische Weise:
Fig. 1 - 5 eine erste Ausbildungsform einer Seilbeförderung-Vorrichtung gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Ansichten;
Fig. 6A - 6E eine Visualisierung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Seilbeförderung-Vorrichtung;
Fig. 7A - 7B eine zweite Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Seilbeförderung-Vorrichtung in zwei Ansichten;
Fig. 8A - 8B eine dritte Ausbildungsform der erfindungsgemäßen
Seilbeförderung-Vorrichtung in zwei analogen Ansichten wie die Figuren 7A - 7B;
Fig. 9 eine vierte Ausbildungsform der erfindungsgemäßen
Seilbeförderung-Vorrichtung;
Fig. 10A - IOC eine Visualisierung verschiedener Ausbildungsformen einer Befestigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Seilbeförderung- Vorrichtung;
Fig. 11A - HD eine Visualisierung verschiedener Ausbildungsformen einer Förderrolle der erfindungsgemäßen Seilbeförderung-Vorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 5 ist eine erfindungsgemäße Seilbeförderung- Vorrichtung 1, nachfolgend kurz Vorrichtung 1 genannt, dargestellt.
Die Vorrichtung 1 weist eine Grund- bzw. Basisstruktur 2 auf, die im vorliegenden Fall durch eine Metallplatte (z.B. aus Stahl gefertigt) realisiert ist. Die Grundstruktur 2 kann jedoch auch durch ein anderes Material wie beispielsweise Kunststoff oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff oder andere Verbundmaterialien mit ausreichender Dicke bzw. Stabilität hergestellt sein. Anstelle einer plattenförmigen Ausbildung kann auch eine wabenartige Struktur oder eine röhrenförmige bzw. sternförmige Struktur zur Anwendung kommen, was sich bei äquivalenter Stabilität im Vergleich zur plattenförmigen Struktur in einem Gewichtsvorteil manifestieren kann.
Die Vorrichtung 1 weist einen Kopfbereich 3 und einen Fußbereich 4 auf, wobei beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung 1 der Kopfbereich 3 im Wesentlichen nach oben und der Fußbereich 4 nach unten, also in Richtung der Schwerkraft orientiert ist. Weiterhin wird auch zwischen einer Vorderseite 5 und einer Rückseite 6 der Vorrichtung 1 unterschieden.
Zur Befestigung der Vorrichtung 1 an einem anderen Objekt, wie beispielsweise einem Felsen oder einem Kletterer, weist die Vorrichtung 1 an ihrem Kopfbereich 3 eine Befestigungseinrichtung 100 auf. Bei der Benutzung der Vorrichtung 1 wird die Befestigungseinrichtung 100 mit Hilfe eines Befestigungsseils (nicht dargestellt) an besagtem anderen Objekt befestigt, also dort angebunden, und kann sich dann im Wesentlichen je nach Zugbelastung am Fußbereich 4 frei orientieren.
Die Befestigungseinrichtung 100 weist eine Befestigungslasche 101 mit einer Bohrung 102 auf, wobei die Befestigungslasche 101 an der Grundstruktur 2 ausgebildet und z.B. im vorliegenden Fall aus demselben Material wie die Grundstruktur 2 gefertigt ist und mit dieser kraft- bzw. formschlüssig eine Einheit bildet (weil sie mit ihr z.B. verschweißt ist) und sich im vorliegenden Fall im Winkel von 90° an der Vorderseite 5 erhebt. Die Befestigungseinrichtung 100 kann jedoch auch direkt in der (platten-, weben-, röhren- oder stabförmigen) Grundstruktur 2 ausgebildet sein und dort z.B. ausschließlich durch eine Bohrung 102 zum Durchfädeln des Befestigungsseils oder eines Befestigungskarabiners 103 (siehe Figur 9) realisiert sein.
Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine Förderrolle 7 auf, die eine umlaufende und sich nach innen hin verjüngende Nut 8 aufweist. In die Nut 8 ist ein zu beförderndes Seil 9 einlegbar (siehe dazu die Figuren 6A bis 6E) und durch manuelles oder motorisches Antreiben der Förderrolle 7 (also ein erzwungenes Drehen der Förderrolle 7) wird das eingelegte Seil 9 in Rotationsrichtung der Förderrolle 7 befördert. Die zur Beförderung vorgesehene Rotationsrichtung der Förderrolle 7 gemäß den Ansichten der Figuren 1 und 2 entspricht einer Drehung der Förderrolle 7 im Uhrzeigersinn. Das grundsätzliche Prinzip, mit dem das eingelegte Seil 9 befördert wird, beruht auf der Tatsache, dass die Seilreibung proportional zum Umschlingungswinkel des Seils 9 um die Förderrolle 7 herum ist.
Die Nut 8 weist eine linke und eine rechte Nut-Wand 10 auf, wobei die beiden Nut-Wände 10 im vorliegenden Fall identisch beschaffen sind. Jede der Nut-Wände 10 ist eben ausgebildet und im Querschnitt der Förderrolle 7 betrachtet (siehe insbesondere Figur 3, welche eine Seitensicht der Vorrichtung 1 zeigt) laufen die Nut-Wände 10 von außen nach innen betrachtet keilförmig aufeinander zu, bis sie im Abstand zueinander den Boden der Nut 8 erreichen.
Die Nut 8 ist also in ihrem Querschnitt konisch sich verjüngend (keilförmig) ausgebildet. Ein in die Nut 8 eingelegtes Seil 9 wird also unter Belastung beim Zulaufen zur Förderrolle 7 zwangsläufig in die Nut 8 hineingezogen, wobei es zu einem Einkeilen bzw. Einquetschen zwischen den beiden seitlichen Nut-Wänden 10 kommt, was einen Beitrag zur Seilreibung liefert.
Weiterhin weisen die Nut-Wände 10 in Umfangsrichtung sich abwechselnd wiederholend ein erhabenes Wandsegment 11 und ein im Verhältnis dazu abgesenktes Wandsegment 12 auf, wobei die beiden Wandsegmente 11 und 12 eben ausgebildet sind. Zudem sind die an den beiden Nut-Wänden 10 ausgebildeten erhabenen und abgesengten Wandsegmente 11 und 12 in Umfangsrichtung der Förderrolle 7 betrachtet an identischen Positionen bzw. innerhalb identischer (Zonen bzw. Bereiche) Winkelsegmente lokalisiert. Die Übergänge zwischen den Wandsegmenten 11, 12 unterschiedlicher Höhe sind im vorliegenden Fall stufenförmig ausgebildet. Die Modulation der Keilwirkung zwischen den benachbarten Wandsegmenten 11 und 12 wie auch die stufenartigen Übergänge leisten einen weiteren Beitrag zur Haftreibung. In Bezug auf die Stufenhöhe der Stufe zwischen den unterschiedlich hohen Wandsegmenten 11 und 12 ist zu beachten, dass die Stufenhöhe so niedrig gewählt wird, dass eine Beförderung des Seils 9 durch Haftreibung zwischen den Nut-Wänden 10 und dem dazwischen eingelegten bzw. eingekeilten Seil 9 frei von einem Eingriff der jeweiligen Nut-Wand 10 in das Seil 9 erfolgt. Sollen die Stufen höher ausgebildet sein oder an Stelle der flächenhaften Wandsegmente andere Strukturen, wie z.B. Noppen oder Höcker oder auch Streifen usw. vorgesehen sein, kann es von Vorteil sein, die Übergänge oder Oberflächenstrukturen gekrümmt verlaufend, kontinuierlich verlaufend unter Vermeidung von Sprungstellen im Anstieg dieser den Verlauf beschreibenden Funktion oder gewölbt zu gestalten, um auf zuverlässige Weise ein eingriffsfreies Befördern des Seils 9 zu gewährleisten.
Um eine zuverlässige Führung des Seils 9 in der Förderrolle 7 zu gewährleisten, weist die Vorrichtung 1 weiterhin einen Seilführungsmechanismus 20 auf, der einen Arm 13 aufweist, an dem eine erste Führungsrolle 14 und eine zweite Führungsrolle 15 frei drehbar gelagert befestigt sind. Die beiden Führungsrollen 14 und 15 weisen im vorliegenden Fall etwa gleiche Außendurchmesser auf. Der Arm 13 weist einen ersten Schenkel 16 und einen zweiten Schenkel 17 auf, die in einem Winkel von etwas weniger als 90° zueinander orientiert sind. Dieser Winkel kann jedoch auch geringfügig größer als 90° sein.
Die beiden Schenkel 16 und 17 unterscheiden sich im vorliegenden Fall geringfügig insofern, als dass der erste Schenkel 16 etwas länger als der zweite Schenkel 17 ist. Im Fall von anders gewählten Größenverhältnissen der Führungsrollen 14 und 15 kann die Längendimensionierung der beiden Schenkel 16 und 17 wie auch der Winkel zwischen den Schenkeln 16 und 17 anders ausfallen.
Im vorliegenden Fall ist etwa im Schnittpunkt der beiden Schenkel 16 und 17 die erste Führungsrolle 14 verortet und die zweite Führungsrolle 15 ist im anderen Endbereich des zweiten Schenkels 17 verortet. Der erste Schenkel 16 ist an seinem führungsrollen-freien Ende mit Hilfe eines Gelenks 18 mit der Grundstruktur 2 verbunden und um eine Schwenkachse 19 (konkret in den Figuren 4 und 5 visualisiert) dieses Gelenks 18 hin zur Förderrolle 7 bzw. weg von der Förderrolle 7 schwenkbar. Die Schwenkachse 19 ist in der Normal- Richtung auf die Ebene der als Metallplatte ausgebildeten Grundstruktur 2 orientiert und die Rotationsachsen der Förderrolle 7, der ersten Führungsrolle 14 und der zweiten Führungsrolle 15 sind parallel zur Schwenkachse 19 orientiert.
Die Figur 4 zeigt die Vorderseite 5 der Vorrichtung 1 in Frontansicht. Wie dort ersichtlich ist, befindet sich die Schwenkachse 19 oberhalb der Rotationsachse der Förderrolle 7 knapp außerhalb der Förderrolle 7 und in Bezug auf die Rotationsachse der Förderrolle 7 um etwa die Hälfte des Durchmessers der Förderrolle 7 nach rechts versetzt. Die beiden Schenkel 16 und 17 sind in der dargestellten Konfiguration so orientiert, dass der erste Schenkel 16 ausgehend von der Schwenkachse 19 im Wesentlichen abwärts (also in Richtung des Fußbereiches) ausgerichtet ist, wohingegen der zweite Schenkel 17 im Wesentlichen horizontal verläuft. Diese Anordnung erlaubt es einerseits die beiden Führungsrollen 14, 15 gemeinsam möglichst nahe an die Förderrolle 7 hin zu schwenken oder andererseits die beiden Führungsrollen 14, 15 gemeinsam von der Förderrolle 7 weg zu schwenken.
Wäre die Position der Schwenkachse 19 jedoch in Bezug auf die Rotationsachse der Förderrolle 7 nach links versetzt, so müsste die Orientierung des Arms 13 umgekehrt werden, damit der zweite Schenkel 17 wieder im Wesentlichen unterhalb der Förderrolle 7 zu liegen kommt.
An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass die Figur 5 die Rückseite 6 der Vorrichtung 1 zeigt.
Die zweite Führungsrolle 15 weist an ihrer Lauffläche eine Einbuchtung auf, was bedeutet, dass sich ihr Durchmesser hin zum Zentrum der Lauffläche verringert. Damit lässt sich das zu befördernde Seil 9 im Zulauf zur Förderrolle seitlich führen. Da die zweite Führungsrolle 15 in etwa die Breite der Förderrolle 7 aufweist, lässt sie sich maximal nur bis an deren Rand heranführen, wenn es die restliche Geometrie erlaubt.
Die erste Führungsrolle 14 weist einen im Wesentlichen flachen Zentralbereich ihrer Lauffläche auf. Zudem weist sie daran anschließend zur linken und zur rechten Seite eine im Wesentlichen zur Form der Nut 8 komplementäre Form auf, die es der ersten Führungsrolle 14 ermöglicht, in die Nut 8 einzudringen. Dieser Sachverhalt ist in den Figuren 1 bis 4 sichtbar. Daher wird das in die Nut 8 eingelegte Seil 9 im Ablauf von der Förderrolle 7 einerseits durch die Nut-Wände 10 seitlich geführt und gleichzeitig durch die erste Führungsrolle 14 radial in der Nut 8 geführt.
Im Folgenden ist mit Hilfe der Figuren 6A - 6E die Funktion der Vorrichtung 1 veranschaulicht.
Zunächst muss das zu befördernde Seil 9 in die Nut 8 der Förderrolle 7 eingelegt werden. Zu diesem Zweck wird der Arm 13 so weit als möglich, z.B. bis hin zu einem Schlag, nach rechts verschwenkt und in dieser Position ein Arretierungsmechanismus (nicht explizit dargestellt) aktiviert, der den Arm 13 in dieser Position hält. Dies kann von einem Benutzer der Vorrichtung 1 mit nur einer Hand erledigt werden. In dieser Position, die in der Figur 6A sichtbar ist, sind die beiden Führungsrollen 14 und 15 am weitesten von der Förderrolle 7 entfernt. In weiterer Folge greift der Benutzer das einzulegende Seil 9 mit nur einer Hand und bildet dabei eine Seilschlaufe 9A, die aus seiner Faust herausragt. Die Seilschlaufe 9A lässt sich nun problemlos über die Förderrolle 7 und in die Nut 8 einlegen, wobei die beiden parallel zueinander verlaufenden Seilabschnitte, die ausgehend von der Seilschlaufe 9A zu der Faust des Benutzers hinlaufen, zwischen die beiden Führungsrollen 14 und 15 positioniert werden. Die von oben her bereits teilweise in die Nut 8 eingelegte Seilschlaufe 9A ist in der Figur 6B zu sehen.
Mit der die Seilschlaufe 9A haltenden Hand wird das Einlegen der Seilschlaufe 9A in die Nut 8 durch einen leichten Zug nach rechts final isiert und danach das Seil 9 losgelassen, was zu jener in der Figur 6C visualisierten Konfiguration führt, bei der das Seil 9 im Zulauf bereits durch die zweite Führungsrolle 15 seitlich geführt wird und entlang des Umschlingungswinkels um die Förderrolle 7 herum durch die Nut-Wände 10 seitlich geführt wird.
Der Benutzer deaktiviert nun die Arretierungsvorrichtung, wodurch bedingt durch das Eigengewicht des Seils 9 und/oder zwangsweise durch die Wirkung eines Federelements (nicht im Detail visualisiert) der Arm 13 in die in der Figur 6D visualisierte Position verschwenkt. In dieser Position entfaltet die erste Führungsrolle 14 bereits ihre radial führende Wirkung und verhindert einerseits ein Herausfallen des Seils 9 aus der Nut 8 und stellt andererseits einen ausreichenden Umschlingungswinkel für die Beförderung des Seils 9, das sich im unbelasteten Zustand befindet, sicher.
Der Benutzer kann nun den Antrieb der Förderrolle 7 aktivieren, sodass das Seil 9 durch die Seilreibung in der Förderrolle 7 befördert wird.
Tritt nun eine zusätzliche Belastung des Seils 9 im Zulauf zu der Förderrolle 7 bedingt durch Reibung zwischen dem Seil 9 und Objekten auf, an denen das Seil 9 vorbeigezogen wird, wie z.B. Karabiner oder Felskanten usw., wird der Arm 13 bedingt durch das sich zwischen der Förderrolle 7 und der zweiten Führungsrolle 15 spannende Seil 9 weiter nach links gezogen, was dazu führt, dass die erste Führungsrolle 14 einen Anpressdruck vor dem Ablauf des Seils 9 aus der Förderrolle 7 erzeugt, was in weiterer Folge im Bereich der Einwirkung der ersten Führungsrolle 14 auf das Seil 9 zu einer Erhöhung der Seilreibung zwischen dem Seil 9 und der Förderrolle 7 führt. Dadurch wird sichergestellt, dass das Seil 9 nicht sofort in der an und für sich dafür konzipierten Förderrolle 7 durchrutscht, also die Haftreibung in Gleitreibung übergeht, sondern erst dann, wenn auch der zusätzliche durch den Anpressdruck der ersten Führungsrolle 14 gewonnene Haftreibungsbeitrag nicht mehr ausreicht, das Durchrutschen des Seils 9 zu verhindern.
Unterstützt durch den Anpressdruck der ersten Führungsrolle 14 lässt sich mit der Vorrichtung 1 eine Belastung des Seils 9 von im Idealfall um die 30 kg bewältigen, bevor die Gleitreibung einsetzt. Um den Zustand der Gleitreibung wieder zu verlassen, reicht es üblicherweise aus, dass der Benutzer einen manuellen Eingriff in Form eines kurzen Rucks mit einer einzigen Hand an jenem Teil des Seils 9 ausführt, das sich nach dem Ablauf von der Förderrolle 7 erstreckt.
Wurde das Seil 9 erfolgreich befördert, kann der Arm 13 wieder wie in den Figuren 6A - 6C dargestellt mit nur einer Hand des Benutzers verschwenkt werden und in der verschwenkten Position durch eine Einhand- Aktivierung des Arretierungsmechanismus fixiert werden, wonach sich das Seil 9 in der Sequenz der Figuren 6C nach 6B durch eine einfache Handbewegung des Benutzers von der Förderrolle 7 entnehmen lässt. Der letztendlich gemäß der Figur 6A vorliegende seilfreie Arm 13 kann durch Einhand-Deaktivierung des Arretierungsmechanismus wieder an die Förderrolle 7 heranbewegt werden und dort durch besagtes Federelement in seiner neutralen Position gehalten werden.
Die Figuren 7A bis 7B zeigen eine weitere Ausbildungsform bei der der Seilführungsmechanismus 20 durch eine mit dem Fußbereich 4 verbundene Struktur realisiert ist, sodass auf die Führungsrollen 14, 15 verzichtet werden kann. Diese Struktur besteht aus zwei Bügeln 26. Die beiden Bügel 26 sind so geformt, dass die Nasen 27 der Bügel 26, also deren Enden, zueinander zeigen. Die beiden Bügel 26 bilden einen vorderen Teil des Seilführungsmechanismus 20. Der Teil des Fußbereiches 4 zwischen den beiden Bügeln 26 bildet einen hinteren Teil des Seilführungsmechanismus 20. Der Abstand zwischen einer Nase 27 eines Bügels 26 und dem hinteren Teil des Seilführungsmechanismus 20 ist so gewählt, dass das Seil 9 mit Spiel dazwischen passt. Der Abstand zwischen den beiden Nasen 27 ist so gewählt, dass das Seil 9 dazwischen eingeführt werden kann. Der Bügel 26 weißt jeweils einen Bogen 28 auf, auf dem das Seil 9 gleiten kann.
Die Innenseiten der beiden Bögen 28 befinden sich in einem Abstand zueinander, der kleiner als der Durchmesser der Förderrolle 7 an der tiefsten Stelle der Nut 8 ist. Dadurch ist der Umschlingungswinkel des Seils 9 um die Förderrolle 7 stets größer als 180°. Der Abstand des
Seilführungsmechanismus 20 zum untersten Punkt der Förderrolle 7, sowie die Rauheiten jener Oberflächen, die mit dem Seil 9 Kontakt aufweisen, sind so gewählt, dass das Seil 9 bei der jeweils gewünschten Belastung, von z.B. 300 N, anfängt gegenüber der Förderrolle 7 zu gleiten und so eine Gefährdung des Kletterers oder anderer Personen sowie eine Beschädigung des Systems verhindert ist.
Die Figuren 7A - 7B zeigen eine zweite Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in zwei Ansichten, nämlich in der Figur 7A von vorne mit Draufsicht auf die Förderrolle 7 und in Figur 7B von unten mit Blickrichtung auf das zulaufende und ablaufende Seil 9. Die Befestigungslasche 100 ist im vorliegenden Fall einteilig mit der Grundstruktur 2 ausgebildet und weist die Bohrung 102 auf. Mit der Bohrung 102 kann ein Karabiner oder ähnliches aufgenommen werden, sodass die Vorrichtung 1 um die Bohrung 102 oder einen darüberlegenden Punkt schwenkbar ist. Dadurch kann sich die Vorrichtung 1 beim Ziehen des Seils 9 nach diesem ausrichten. Dies führt in Kombination mit der zuvor beschriebenen Geometrie des Seilführungsmechanismus 20 dazu, dass das Seil 9 sicher in den Bügeln des Seilführungsmechanismus 20 geführt wird, die Normalkraft auf das Seil 9 und damit die Reibung zwischen dem Seil 9 und den Bögen 28 jedoch möglichst gering ist.
So ist eine Vorrichtung 1 möglich, bei der der Seilführungsmechanismus 20 möglichst einfach gestaltet ist und mit möglichst wenigen Komponenten auskommt.
In den Figuren 8A bis 8B ist der Seilführungsmechanismus 20 mit einem Schnapper 31 ausgestattet, der im eingeschnappten Zustand die beiden Nasen 27 der beiden Bügel 26 verbindet, sodass der Seilführungsmechanismus 20 wie ein Karabiner bedient werden kann. In dieser Ausbildungsform ist der Schnapper 31 als Schnellverschluss ohne Verschlusssicherung ausgestattet, was bei geöffnetem Schnapper 31 ein schnelles Einlegen des Seils 9 ermöglicht.
Die in den Figuren 7A bis 8B gezeigten beiden Ausbildungsformen sind sowohl fertigungstechnisch einfach umsetzbar als auch gewichtsmäßig leicht. Dadurch eignen sich diese Ausbildungsformen für erfahrene Kletterer. Beim Anlaufen des Seils 9 von der Förderrolle 7 kann es jedoch Vorkommen, dass aufgrund der fehlenden Normalkraft zwischen dem Seil 9 und den Nut- Wänden 10 nicht ausreichend Reibung entsteht, um das Seil 9 zu greifen und zu befördern, weil das Seil 9 beim Zulaufen in die Nut 8 noch entspannt ist. Der Kletterer muss in diesem Fall also ablaufseitig initial eine Kraft aufbringen um die Reibung herzustellen. Während das für erfahrene Kletterer, für die die Gewichtsoptimierung der Ausrüstung im Vordergrund steht, ein hinnehmbarer Mehraufwand ist, kann es für Anfänger überfordernd wirken. Es ist daher vorteilhaft, eine Ausbildungsform mit zumindest der ersten Führungsrolle 14 zu wählen.
Im Fall der gemäß der Figur 9 visualisierten Vorrichtung 1 ist der Seilführungsmechanismus 20 mit Hilfe eines Karabiners 30 gebildet, der das Seil 9 sowohl zulauf- als auch ablaufseitig führt. Der Karabiner 30 ist in einer Metall- Lasche 29 befestigt, die ebenfalls einen Teil des Seilführungsmechanismus 20 bildet und im Winkel von 90° aus der Ebene der Grundstruktur 2 nach vorne hin absteht. Die Grundstruktur 2 weist zwei solche Laschen 29 auf, die es erlaubt, je nach verwendetem Karabiner 20 und Seil 9 die Seilführung anzupassen, indem der Karabiner 20 in der einen oder der anderen Lasche 29 platziert wird und somit in unterschiedlichem Abstand von der Führungsrolle 7 angebracht werden kann. Es sind auch Ausbildungsformen mit mehr als zwei Laschen 29 oder nur einer einzigen Lasche 29 möglich. Es ist auch möglich, durch beide dieser Laschen 29 hindurch einen hierfür angepassten Karabiner 30 zu führen, der somit das Seil 9 straffer, also mit weniger Bewegungsfreiheit führt.
Generell sei angemerkt, dass der Seilführungsmechanismus 20 bei dieser Ausbildungsform analog zu den Figuren 7A bis 8B realisiert sein kann.
Gemäß der Figur 9 befindet sich die erste Führungsrolle 14 auf einem Arm 13, der mit Hilfe des Gelenks 18, das die Schwenkachse 19 bereitstellt, mit der Grundstruktur 2 verbunden ist, wobei sich das Gelenk 18 im vorliegenden Fall im Fußbereich 4 der Grundstruktur 2 befindet. Es ist jedoch auch möglich, dass sich das Gelenk 18 im Kopfbereich 3 der Grundstruktur 2 befindet.
Auf dem Arm 13 befindet sich ein Zugknopf 22, der einen Teil des Arretierungsmechanismus 21 bildet. Der Zugknopf 22 ist mit einem Bolzen (nicht sichtbar, weil durch den Zugknopf 22 abgedeckt) verbunden, der von einer Feder in Richtung der Grundstruktur 2 gedrückt wird und dort in einer Bohrung der Grundstruktur 2 einrastet. Die Grundstruktur 2 weist mehrere entsprechende Bohrungen auf, die kreisbogenförmig in Bezug auf die Schwenkachse 19 angeordnet sind (hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Detail mit Bezugszeichen versehen) und die es erlauben die erste Führungsrolle 14, je nach verwendetem Seil 9 bzw. Seildurchmesser, näher oder weiter weg von der Achse der Förderrolle 7 zu platzieren, also tiefer oder weniger tief in die Nut 8 eindringen zu lassen.
Weiterhin weist die Grundstruktur 2 als letzte, am weitersten rechts positionierte Bohrung eine Einlegebohrung 23 auf, die es ermöglicht, den Arm 13 in einer Einlege-Position zu fixieren, in der sich das Seil 9 in die Förderrolle 7 ungehindert durch die erste Führungsrolle 14 einlegen lässt, also ohne dass die erste Führungsrolle 14 dabei im Weg ist. Der Kletterer kann also bequem das Seil 9 bereits mit einer Seilschlaufe 9A in seiner Hand halten, während er den Arm 13 mit gezogenem Zugknopf 22 von der Förderrolle 7 wegschwenkt und an der Position der Einlegebohrung 23 durch Loslassen des Zugknopfs 22 fixiert. Anschließend kann er das Seil 9 mit seiner Hand in die Förderrolle 7 einlegen, bevor er den Zugknopf 22 herauszieht und die erste Führungsrolle 14 gegen das Seil 9 in die Förderrolle 7 drückt, wo er mittels Zugknopf 22 den Arm 13 auf der gewünschten Position korrespondierend zu einer der erwähnten Bohrungen der Grundstruktur 2 fixiert. Auch diese Ausbildungsform erlaubt also eine einfache und bequeme Ein-Hand-Bedienung.
Weiterhin ist in der Figur 9 kopfseitig ein Befestigungskarabiner 103 zu sehen.
Figur 10A bis 10C zeigen verschiedene beispielhafte Befestigungseinrichtungen 100 bzw. deren kopfseitige Ausbildung.
Die Figur 10A zeigt hierbei die technisch am einfachsten umzusetzende Ausbildungsform der Befestigungseinrichtung 100. Hierbei befindet sich die Bohrung 102, durch die der Befestigungskarabiner 103 geführt ist, direkt in der Grundstruktur 2, die als ebene Platte ausgeführt ist. Der Befestigungskarabiner 103 bildet demnach ein Befestigungslager, dass sich außerhalb der Radialebene der Förderrolle 7 befindet. Dies ist zwar fertigungstechnisch vorteilhaft. Diese Geometrie kann jedoch im Einsatz der Vorrichtung 1 dazu führen, dass sich aufgrund des Hebelarms zwischen Seilkraft und Lager ein Moment einstellt, das dazu führt, dass sich die Vorrichtung 1 entsprechend verdreht oder sogar bei ungenügender Seilführung schlimmstenfalls das Seil 9 aus der Führungsrolle 7 herausspringen kann Es hat sich daher als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn sich das Befestigungslager in der Radialebene der Förderrolle 7 befindet, wie es beispielsweise in Figur 10B und IOC zu sehen ist.
In Figur 10B ist das Befestigungslager durch eine Bohrung 102 in der Grundstruktur 2 realisiert, in die ein Befestigungskarabiner 103 (wie auch in Figur 10A) eingesetzt ist, wobei die Grundstruktur 2 jedoch so geformt ist, dass sich dieses Befestigungslager in der Radialebene der Förderrolle 7 befindet und wobei der Befestigungskarabiner 103 in der Bohrung 102 ausreichend Spiel aufweist um Verdrehungen in drei unabhängige Richtungen zuzulassen.
In Figur 10C ist das Befestigungslager so realisiert, dass der Befestigungskarabiner 103 durch einen Ring geführt ist, in dem er sich mit Spiel bewegen kann, wobei dieser Ring radial einen Bolzen aufweist, der mit Spiel in die Bohrung 102 in die Grundstruktur 2 eingesetzt ist, wobei die Grundstruktur 2 im Bereich der Bohrung normal auf die Radialebene der Förderrolle 7 steht. Der Bolzen ist radial zur Förderrolle 7 positioniert. Die Beweglichkeit des Befestigungskarabiners 103 im Ring lässt also (mindestens) zwei Drehfreiheitsgrade zu und die Beweglichkeit des Bolzens ermöglicht den dritten Drehfreiheitsgrad. Somit ist im Unterschied zu den Ausbildungsformen gemäß der Figur 10A und 10B eine optimale, im Wesentlichen momentfreie Lagerung der Vorrichtung 1 möglich, sodass sich die Vorrichtung 1 ungehindert entlang der Seilzugrichtung des Seils 9 im Zulauf ausrichten kann und in Folge immer ein optimales Zulaufen des Seils in die Förderrolle 7 sichergestellt ist.
Die Figuren 11A bis HD zeigen weitere Ausbildungsformen der Förderrolle 7.
Die Figur 11A zeigt die Förderrolle 7 mit glatten Nut-Wänden 10.
Die Figur HB zeigt die Förderrolle 7, die eine ähnliche Ausbildung wie die Förderrolle der Figur HA aufweist, allerdings mit dem Unterschied, dass sie radial verlaufende materielle Erhebungen in den Nut-Wänden 10 aufweist, wobei diese Erhebungen alternierend auf beiden Nut-Wänden 10 angeordnet sind und der Abstand der Nut-Wände 10 so gewählt ist, dass das Seil 9, das in der Nut 8 der Förderrolle 7 geführt wird, schlangenlinienartig zwischen diesen materiellen Erhebungen, also den erhabenen und den abgesenkten Wandsegmenten 11, 12 liegt bzw. gepresst sitzt. Die Erhebungen sind im vorliegenden Fall - im Unterscheid zu der Ausbildung gemäß der Figur 1-6E, wo flächenförmige Strukturen vorliegen - stabförmig bzw. rippenförmig ausgebildet und in ihrem Querschnitt etwa bogenförmig bzw. kreisförmig gestaltet, um einen Eingriff in das Seil 9 tunlichst zu vermeiden und bei Verlust der Haftreibung zwischen dem Seil 9 und den Nut-Wänden 10 ein beschädigungsfreies Gleiten des Seils 9 zu ermöglichen.
Die Figur 11C zeigt die Förderrolle 7 mit einer Lamellenstruktur, wobei die materialfreien Aussparungen der einen Nut-Wand 10 jeweils dort vorliegen, wo die andere Nut-Wand 10 radial verlaufende flächenhaft ausgebildete Lamellen 25 aufweist und umgekehrt. Auch bei dieser Ausbildungsform ist der Abstand der Nut-Wände 10 so gewählt, dass das eingelegte Seil 9 schlangenlinienartig zwischen den Lamellen 25 liegt bzw. gepresst sitzt. Auch wenn dies in der schematischen Darstellung der Figur 11C nicht klar zu sehen ist, weisen die Lamellen abgerundete Kanten auf, um das Seil
9 eingriffsfrei bei Vorliegen der Haftreibung zu befördern und bei Verlust der Haftreibung durchrutschen zu lassen.
Die Figur HD zeigt eine weitere Ausbildungsform der Förderrolle 7 in ihrem Querschnitt, wobei im vorliegenden Fall bis knapp über dem Boden der Nut 8, der im vorliegenden Fall keilförmig ausgebildet ist, in der gezeigten Orientierung senkrechte Verläufe der Nut-Wände 10 vorliegen. Ähnlich wie bei der Förderrolle gemäß der Figur 11B sind an den Nut-Wänden 10 umfangsseitig äquidistant verteilte radial verlaufende materielle Erhebungen 11, die rippenartig ausgebildet sind, vorgesehen. Diese Rippen 11 enden im Abstand zu der Außenkante der Nut-Wand 10. Diese Rippen 11 sind an der jeweiligen Nut-Wand
10 dort vorgesehen, wo an der gegenüberliegenden Nut-Wand 10 keine Rippe 11 ausgebildet ist, bevorzugt genau zwischen zwei benachbarten Rippen 11 der gegenüberliegenden Nut-Wand 10 positioniert.
Abgesehen von der Ausbildung gemäß der Figur 11D zeigen alle anderen Ausbildungsformen der Förderrolle 7 eine sich nach innen hin verjüngende Nut 8. In den gezeigten Abbildungen weist diese Verjüngung jeweils eine konstante Steigung auf, sodass sich v-förmige Nuten 8 ausbilden. Es sind jedoch auch andere verjüngende Formen, wie z.B. progressiv oder degressiv, möglich. Die Nut-Wände 10 verlaufen in einem Abstand abgesetzt zum äußeren Rand nach innen hin schräg bis hin zum Boden der Nut 8 zusammenlaufend, so dass sich die Weite der Nut 8 bis hin zum Boden, der im Wesentlichen eben ausgeformt ist, sukzessive verringert. Folglich weist die Förderrolle 7 äußere linke und rechte Abschnitte der Nut-Wand 10 auf, die flächenhaft parallel zueinander verlaufen und keine erhabenen Bereiche oder Zonen aufweisen und so das Einlegen des Seils 9 erleichtern.
Die unterschiedlich geformten Förderrollen 7 sind wahlweise in den verschiedenen Ausbildungen der Vorrichtung 1 einsetzbar.
Bei allen gezeigten Vorrichtungen wird die Förderrolle 7 von einem Elektromotor 24A (siehe hierzu auch im Detail die Figuren 10A - IOC) angetrieben, der sich, wie auch die zugehörige Batterie und Steuerung (nicht im Detail dargestellt), auf der Rückseite 6 der Grundstruktur 2 befindet. Der Elektromotor 24A treibt über ein Getriebe 24B und eine damit verbundene Antriebswelle 24C die damit verbundene Förderrolle 7 an. Ebenso lässt sich die Förderrolle 7 mit Hilfe einer für den Klettersport üblichen Bohrmaschine (nicht dargestellt) antreiben, die auf die Antriebwelle 24C aufsetzbar oder in das Getriebe 24B einsetzbar oder auf eine Welle des Getriebes 24B aufsetzbar ist. Auch ist der Einsatz einer Handkurbel (nicht dargestellt) möglich, die ebenso an der Rückseite 6 mit der Antriebswelle Zusammenwirken kann, bevorzugt jedoch an der Vorderseite 5 mit der Antriebswelle 24C zusammenwirkt, um die Vorrichtung nur von der Vorderseite 5 her bedienen zu müssen.
Die Vorrichtung 1 wurde auch in 50 Tests durch den Anmelder geprüft, um ihre Funktionalität zu verifizieren. Im Detail kam hierbei die Ausbildungsform gemäß der Figur 9 mit einer kopfseitigen Ausbildung gemäß der Figur 10A zum Einsatz, weil dies die einfachste Realisierung und somit die kostengünstigste Ausbildung gepaart mit der nachteiligsten Geometrie in Bezug auf die Übertragung der Seilzugkraft darstellt. Durch die flexible Gestaltung des Zulaufs des Seils 9 zur Förderrolle ergaben sich hier auch das größte Spektrum der experimentellen Möglichkeiten, um Funktionalität und Zuverlässigkeit der Vorrichtung auszuloten bzw. verbessernde Erkenntnis zu gewinnen.
Dabei kamen Seile 9 mit unterschiedlichen Charakteristika (neu, alt, nass, trocken, erdig) zum Einsatz, um realitätsnahe Bedingungen zu simulieren. Es kamen sieben unterschiedliche Seildicken zum Einsatz, wobei die Seildurchmesser in 0,5 mm Schritten zwischen 8 mm und 11 mm abgestuft waren.
Der Testaufbau wurde so konzipiert bzw. seine Geometrie so gewählt, dass sowohl die senkrechte Seilbeförderung wie auch die Seilbeförderung im Quergang einer Kletterroute, also im Wesentlichen die horizontale Seilbeförderung, experimentell simuliert wurde. Bei beiden Beförderungsarten wurde die Vorrichtung 1 kopfseitig befestigt und im Fall der senkrechten Seilbeförderung das zulaufende Seil 9 einfach nach unten baumeln gelassen. Im Fall der horizontalen Seilbeförderung wurde das zulaufende Seil 9 in einem Abstand von ca. 2 Meter von der Vorrichtung 1 durch einen auf etwa gleicher Höhe wie die Vorrichtung 1 befestigten und an einem anderen Seil hängenden Karabiner geleitet und von dort frei baumelnd nach unten hängen gelassen.
Im jeweiligen Experiment kamen immer nur einige Meter des jeweiligen Seils 9 zum Einsatz, wobei die zu testende Gewichtskraft im Zulauf zu der Förderrolle 7 durch Anbringen des entsprechenden Gewichts am Ende des zulaufenden Seilabschnitts simuliert wurde. Hierbei wurden Gewichtsscheiben mit entsprechender Masse, wie sie aus dem Kraftsport bekannt sind, an das zulaufende Ende des Seils 9 gebunden.
Die Testreihen wurden mit drei verschiedenen Ausbildungen der Förderrolle 7 durchgeführt, die im vorliegenden Fall aus Kunststoff gefertigt waren. Es handelte sich dabei um die (erste) Förderrolle 7 gemäß der Figur 11A mit glatten Nut-Wänden 10, die (zweite) Förderrolle 7 gemäß der Figur HD mit radial verlaufenden rippenartigen Ausbildungen 11 an den Nut-Wänden 10, wobei wie erörtert die Rippen 11 der einen Nut-Wand 10 in Bezug auf die Rippen 11 der anderen Nut-Wand 10 versetzt angeordnet waren, und die (dritte) Förderrolle 7 gemäß der Figur 11C mit lamellenartig ausgebildeten Nut-Wänden 10, die ebenfalls zueinander versetzt angeordnet sind. Die Ausbildung gemäß der Figur 11C wurde nicht getestet, weil sich ihre Herstellung mit Hilfe eines 3D- Druckers im Vergleich zur Ausbildung gemäß der Figur 11D als problematisch erwies.
Die geometrischen Parameter der Förderrolle 7 waren wie folgt gewählt:
- Außen-Durchmesser für alle Ausbildungen: 100 mm;
- Innen-Durchmesser für alle Ausbildungen (gemessen am Nut-Boden): 65 mm;
- Winkel der Nut-Wand in Bezug auf die Rotationsachse für die Ausbildung gemäß der Figur HA und 11C: 29 Grad;
- Rippen-Stärke für die Ausbildung gemäß der Figur 11D: Länge vom Nut- Boden weg gemessen ca. 5 mm, Breite in Umfangsrichtung gemessen ca. 3 mm und Tiefe in Richtung parallel zu der Rotationsachse der Förderrolle 7 gemessen ca. 1,5 mm, wobei jeweils 6 Rippen auf jeder Nut-Wand äquidistant zueinander im Abstand von ca. 45 mm angeordnet waren,
- die mittlere Lamellenbreite betrug bei der Ausbildung gemäß der Figur 11C 14 mm, wobei 6 Lamellen pro Seite im Abstand von ca. 45 mm ausgebildet waren.
Die Tests zeigten zunächst sehr klar, dass die Geometrie der Vorrichtung 1 für ihren zuverlässigen Betrieb eine entscheidende Rolle spielt, und zwar insbesondere die Führung des Seils 9 im Zulauf zu der Förderrolle 9.
Bei den Tests mit der (dritten) Förderrolle 7 gemäß der Figur 11C zeigte sich sehr rasch, dass das Seil 9 sehr leicht von der Förderrolle 7 sprang, weil das Seil 9 bei aufkommender Zugbelastung zu einer Dreh- und Schwenkbewegung der Vorrichtung 1 führte, was in Folge dazu führte, dass sich das Seil 9 an den Lamellen fing. Demgemäß wurden bei Verwendung des in der Figur 9 dargestellten Karabiners 30 ein zuverlässigeres Verhalten der Vorrichtung 1 festgestellt. Daraus wurde die Erkenntnis gewonnen, dass die Vorrichtung 1 umso zuverlässiger funktionierte, je genauer das Seil 9 im Zulauf in der Radialeben der Förderrolle 7 geführt werden konnte. Diese Erkenntnis begünstigt die Lösungen gemäß der Figur 1 - 6E sowie 7A - 7B und 8A - 8B, weil hier die präziseste Führung des Seils 9 in der Radialebene der Förderrolle 7 möglich ist. Mit dieser Maßnahme lässt sich das Risiko des Abspringens des Seils 9 von der sich drehenden Förderrolle 7 praktisch vollständig vermeiden. Weiter begünstigt wird dies dadurch, wenn der Ankerpunkt für die kopfseitige Befestigung der Vorrichtung 1 bevorzugt im Wesentlichen in der Radialebene der Förderrolle 7 liegt. Dies lässt die Ausbildungen gemäß der Figuren 1 - 6E und 10B - 10C bevorzugt erscheinen, weil sich die gesamte Vorrichtung 1 unter der Rahmenbedingung einer im Wesentlichen ungehinderten und im Wesentlichen frei beweglichen kopfseitigen Befestigung, wie sie z.B. bei einer kopfseitigen Einbindung in ein Befestigungsseil oder auch bei der Ausbildung gemäß der Figur 10C vorliegt, im Wesentlichen ungehindert zur im Seil 9 im Zulauf herrschenden Kraft ausrichten kann. Die maximal erzielten Werte für die Masse, mit der das Seil 9 im Zulauf belastbar war, bevor eine Gleitreibung eintrat, lagen hier ohne optimierter Geometrie bei 25 kg für das Seil 9 mit der Charakteristik 10 mm - neu.
Weitere Tests mit der (ersten) Förderrolle 7 gemäß der Figur 11A zeigten selbst bei ungünstiger Geometrie durchgängig ein sehr unproblematisches Verhalten der Vorrichtung 1 mit geringer Neigung zum Absprung des Seils 9 von der Förderrolle 7, was wohl auf den Umstand zurückzuführen ist, dass die kontinuierlich verlaufende Kante der Förderrolle 7 nur unter extremen Belastungen im zulaufenden Seil 9 einen Angriffspunkt dafür bietet, dass das Seil 9 von der Förderrolle 7 springt. Die maximal erzielten Werte für die Masse, mit der das Seil 9 im Zulauf belastbar war, bevor eine Gleitreibung eintrat, lagen hier ohne optimierter Geometrie bei 17,5 kg für ein Seil 9 mit der Charakteristik 10 mm - alt/neu.
Die besten Ergebnisse wurden bei Tests mit der (zweiten)
Förderrolle 7 gemäß der Figur HD erzielt. Hier leisten offensichtlich die rippenartigen Ausbildungen an der Innenseite der Nut-Wände 10 einen wesentlichen Beitrag dazu, dass die mit Abstand höchsten, mitunter sogar zu hohen Werte, für die maximal mit Haftreibung zu befördernde Seillast feststellbar waren. Die maximal erzielten Werte für die Masse, mit der das Seil 9 im Zulauf belastbar war, bevor eine Gleitreibung eintrat, lagen hier ohne optimierter Geometrie bei einem Seil 9 mit 8,6 mm Durchmesser bei 25 kg, bei einem Seil 9 mit 9 mm Durchmesser bei 35 kg, bei einem Seil 9 mit 10 mm Durchmesser bei 50 kg und bei einem Seil mit 10,5 mm Durchmesser bei 20 kg. Die Streuung dieser maximalen Werte wurde auf die Beschaffenheit der verwendeten Seile zurückgeführt. So wurde z.B. für ein Seil 9 mit 10 mm Durchmesser und der Charakteristik „alt", also mit einem „filzigeren" Außenmantel, weil dieser durch Benutzung beim Klettern bereits aufgeraut ist, der maximale Wert von 50 kg ermittelt. Die Beförderung von Seilen 9 mit allen Charakteristiken war hier jedenfalls bis zum typischen Wert von 15 kg problemlos möglich. Bei dieser Struktur der Förderrolle 7 wurde auch mitunter beobachtet, dass das Seil 9 im Ablauf von der Förderrolle 7 nur „widerwillig" aus der Förderrolle 7 herausgleitet, was zu dem Schluss kommen lässt, dass die Haftreibung so hoch ist, dass im Bereich des Ablaufs ein Abziehblatt hilfreich sein kann, welches das Seil 9 aus der Förderrolle 7 herausführt.
Weiterhin wurde getestet, wie sich das Seil 9 bei verschiedenen Witterungsbedingungen verhält. So wurden auch nasse, eingefrorene bzw. vereiste und verschmutzte Seile 9 getestet. Zu diesem Zweck wurden die zu testenden Seile 9 in Wasser gelegt, um eine nasses Seil 9 zu erhalten, bzw. in Wasser gelegt und dann in einer Tiefkühltruhe eingefroren, um ein eingefrorenes Seil 9 zu erhalten. Diese Tests ergaben, dass der Einfluss der Witterungsbedingungen gering auf das Reibungsverhalten des Seils 9 in der Vorrichtung 1 ist. Es zeigte sich, dass solange der Durchmesser des Seils 9 so gewählt wurde, dass die geometrischen Gegebenheiten durch die Nut-Wände 10 für das Seil ähnlich waren, also dass beispielsweise das Seil nicht den Boden der Nut 8 berührte, lediglich das zuvor erwähnte „Alter" des Seils 9, also wie „filzig" die Oberfläche des Seils 9 ist, einen relevanten Einfluss auf das Reibungsverhalten hat. Die Tests haben damit gezeigt, dass sich das Reibungsverhalten relativ gut einstellen lässt, sodass sich eine Vielzahl verschiedener Seile 9 gleich verhalten, also von der Vorrichtung 1 ordnungsgemäß gegriffen und befördert werden und, dass die Seile 9 beim Überschreiten eines Sicherheitsbereichs der Last, der sicherstellt, dass nur das Seil 9 als solches, nicht jedoch Personen mit der Vorrichtung 1 befördert werden können, beschädigungsfrei zu gleiten bzw. zu rutschen beginnen.
Die aus den Tests gewonnen Erkenntnisse lassen sich komprimiert wie folgt zusammenfassen, nämlich dass:
- bei kleineren Durchmessern der Seile 9 bei allen Ausbildungen der Führungsrolle 7 geringere Maximallasten erzielt werden. Dies kann durch eine Förderrolle 7 mit variablem Abstand der Nut-Wände zueinander verbessert werden.
- bei kleineren Durchmessern der Seile 9 bei den Ausbildungsformen der Führungsrolle 7, bei denen eine schlangenlinienförmige Führung des Seils 9 vorliegt, kaum ein Unterscheid zu einer Ausbildungsform ohne Schlangenlinienführung vorliegt.
- bei einer Förderrolle 7 mit glatten Nut-Wänden 10 wenig Abhängigkeit von der Charakteristik des Seils 9 festgestellt wurde, wobei der ausgeprägte Unterschied in der Performance der Vorrichtung 1 wohl durch den Umstand zu begründen ist, dass ein neues oder ein altes Seil zum Einsatz kommt.
- eine Geometrie der Vorrichtung 1 zu bevorzugen ist, bei der sowohl der Zulauf wie auch der Ablauf des Seils 9 also auch der Befestigungspunkt für die Vorrichtung 1 in der zentralen Radialebene der Förderrolle 7 liegen.
- die grundsätzliche Funktion der Vorrichtung 1 in allen Tests bestätigt wurde, obgleich hier unterschiedlichste Detailergebnisse Vorlagen.
- die initiale Kraft, mit der das Seil 9 ganzheitlich entlang der Umschlingung der Förderrolle 7 oder punktuell an einer Stelle in die Nut der Förderrolle 7 gepresst wird, eine wichtige Größe für den zuverlässigen Start der Seilbeförderung ist. Diese Kraft kann entweder durch einen beherzten Ruck an dem aus der Vorrichtung 1 ablaufenden Seilabschnitt oder durch die erste Führungsrolle 14 erzeugt werden. - der Einfluss einer Vielzahl an möglichen Witterungsbedingungen auf das
Seil 9 so gering ist, dass keine Einbußen der Funktion der Vorrichtung 1 feststellbar sind.
- in keinem der einzelnen Tests das dabei zum Einsatz gekommene Seil 9 verletzt wurde und auch über die Anzahl der Testläufe hinweg keinerlei Beschädigung der in mehreren Tests verwendeten Seile 9 feststellbar waren.
- die Bedienung der getesteten Vorrichtung 1 selbst in ihrer nicht optimierten Ausbildung zuverlässig und unkompliziert erfolgte.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorangehend detailliert beschriebenen Figuren nur um
Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.

Claims

Ansprüche
1. Seilbeförderung-Vorrichtung (1), für die Beförderung eines Seils (9), insbesondere Kletterseil-Seilbeförderung-Vorrichtung für die Beförderung eines Kletterseils, die eine Förderrolle (7) mit einer umlaufenden und sich nach innen hin verjüngenden Nut (8) zum Befördern eines in die Nut (8) einlegbaren Seils (9) durch angetriebene Drehung der Förderrolle (7) aufweist, wobei die Nut (8) eine Nut-Wand (10) aufweist, die derart beschaffen ist, dass eine Beförderung des Seils durch Haftreibung zwischen der Nut-Wand (10) und dem Seil (9) frei von einem Eingriff der Nut-Wand (10) in das Seil (9) erfolgt.
2. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Nut- Wand (10) derart beschaffen ist, dass bei Überschreiten einer Haftreibungsgrenze der Haftreibung zwischen der Nut-Wand (10) und dem eingelegten Seil (9) das Seil (9) in der Nut (8) frei von einem Eingriff der Nut- Wand (10) in das Seil (9) durchrutschen kann.
3. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine seitliche Nut-Wand (10) in Umfangsrichtung abwechselnd flächenhaft ausgebildete erhabene (11) und dazwischen abgesenkte Wandsegmente (12) aufweist.
4. Seilbeförderung-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei beide seitlichen Nut-Wände (10) besagte Wandsegmente (11, 12) aufweisen, insbesondere die beiden seitlichen Nut-Wände (10) derart zueinander angeordnet sind, dass die erhabenen Wandsegmente (11) der einen seitlichen Nut-Wand (10) an Positionen der abgesenkten Wandsegmente (12) der anderen seitlichen Nut-Wand (10) lokalisiert sind.
5. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die jeweilige seitliche Nut-Wand (10) eine Lamellenstruktur aufweist, die zwischen den Lamellen (25) wandfreie Abschnitte aufweist, wobei bevorzugt radial verlaufende Lamellen (25) ausgebildet sind, wobei besonders bevorzugt die Lamellen (25) der jeweiligen Nut-Wand (10) dort lokalisiert sind, wo bei der anderen Nut-Wand wandfreie Abschnitte vorliegen.
6. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei zwischen den erhabenen und abgesenkten Wandsegmenten (11, 12) ein verlaufender Übergang ausgebildet ist.
7. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die einen Seilführungsmechanismus (20) aufweist, der eine erste Führungsrolle (14) zur Führung des eingelegten Seils beim Ablaufen von der Förderrolle aufweist,
- wobei der Seilführungsmechanismus (20) derart ausgebildet ist, dass eine Relativbewegung zwischen der Förderrolle (7) und der ersten Führungsrolle (14) ermöglicht ist, insbesondere die erste Führungsrolle (14) von der Förderrolle (7) wegbewegbar bzw. zu der Förderrolle (7) hin bewegbar ist.
8. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei ein Arretierungsmechanismus (21) vorgesehen ist, der bei aktivierter Arretierung die erste Führungsrollen (14) in der zu der Förderrolle (7) hinbewegten Position hält.
9. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Seilführungsmechanismus (20) zum Führen des Seils (9) beim Zulauf hin zu der Förderrolle (7) ausgebildet ist.
10. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die einen Seilführungsmechanismus (20) aufweist, der die erste Führungsrolle (14) zur Führung des eingelegten Seils (9) beim Ablaufen von der Förderrolle (7) und eine zweite Führungsrolle (15) zur Führung des eingelegten Seils (9) beim Zulaufen zu der Förderrolle (7) hin aufweist,
- wobei der Seilführungsmechanismus (20) derart ausgebildet ist, dass die beiden Führungsrollen (14, 15) gemeinsam von der Förderrolle (7) wegbewegbar bzw. zu der Förderrolle (7) hin bewegbar sind.
11. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei ein Arretierungsmechanismus 21 vorgesehen ist, der bei aktivierter Arretierung die beiden Führungsrollen (14, 15) in der von der Förderrolle (7) wegbewegten Position hält.
12. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die beiden Führungsrollen (14, 15) zumindest so weit von der Förderrolle (7) wegbewegbar sind, dass ein in die Nut (8) einlegbares Seil (9) zwischen der jeweiligen Führungsrolle (14, 15) und der Förderrolle (7) hindurchpasst.
13. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Arretierungsmechanismus (21) lösbar bzw. deaktivierbar ausgebildet ist.
14. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10-13, wobei der Seilführungsmechanismus (20) einen Arm (13) aufweist, an dem die beiden Führungsrollen (14, 15) zwecks gemeinsamer Bewegung weg von der Förderrolle (7) bzw. hin zu der Förderrolle (7) angebracht sind,
- wobei der Arm um eine Schwenkachse (19) schwenkbar ist, die im Abstand von der Drehachse der Förderrolle (7) und parallel zu der Drehachse der Förderrolle (7) ausgerichtet ist, und
- wobei der Arm zwei Schenkel (16, 17) aufweist, die im Winkel, bevorzugt in einem Winkel von ca. 90°, zueinander angeordnet sind, und die zweite Führungsrolle (15) im Endbereich des Arms (13) und die erste Führungsrolle (14) im Übergangsbereich zwischen den beiden Schenkeln (16, 17) lokalisiert ist, und
- wobei die Schwenkachse (19) derart in Bezug auf die Drehachse positioniert ist, dass im hin zu der Förderrolle (7) geschwenkten Zustand des Arms (13) die beiden Schenkel (16, 17) die Förderrolle bereichsweise umfassen und dass bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Seilbeförderung-Vorrichtung (1) im seilfreien Zustand der Arm (13) bedingt durch die Schwerkraft von der Förderrolle (7) wegschwenkt.
15. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10-14, wobei die zweite Führungsrolle (15) derart ausgebildet ist, insbesondere eine an ihrer Lauffläche in Umfangsrichtung verlaufende Einbuchtung aufweist, dass das einlegbare Seil (9) beim Zulaufen in die Nut (8) der Förderrolle (7) zwischen der Förderrolle (7) und der zweiten Führungsrolle (15) von der Nut (8) der Förderrolle (7) und der zweiten Führungsrolle (15) im Wesentlichen seitlich geführt wird.
16. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, wobei die erste Führungsrolle (14) derart geformt ist, dass sie in die Nut (8) hinein versenkbar ist und mit der ersten Führungsrolle (14) das eingelegte Seil in der Nut (8) der Förderrolle (7) im Wesentlichen radial führt.
17. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, wobei ein Federelement vorgesehen ist, das auf den Arm (13) derart einwirkt, dass sich dieser mit einem in die Nut (8) eingelegten unbelasteten Seil (9) maximal so weit verschwenkt, dass zumindest die Lauffläche der ersten Führungsrolle (14) innerhalb der Nut (8) der Förderrolle (7) gehalten ist.
18. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 - 17, wobei die erste Führungsrolle (14) eine im Wesentlichen zu der Form der Nut (8) komplementäre Form, insbesondere eine sich in Richtung ihrer Lauffläche hin verjüngende Form, aufweist.
19. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 - 18, wobei eine seitliche Führung im Ablauf für ein eingelegtes Seil (9) ausschließlich durch die seitlichen Nut-Wände (10) der Nut (8) gebildet ist.
20. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 - 19, wobei die beiden Laufflächen der Führungsrollen (14, 15) einen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner als der Durchmesser des Bodens der Nut (8) der Förderrolle (7) ist.
21. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 - 20, wobei der Arm (13) mit den daran befestigten Führungsrollen (14, 15) derart ausgebildet ist, dass bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung mit eingelegtem Seil (9) in Abhängigkeit von der im Seil (9) wirkenden Seilkraft beim Zulaufen des Seils (9) zu der Förderrolle (7) eine Kraft auf die zweite Führungsrolle (7) wirkt, die zu einer von der Seilkraft abhängigen Anpresskraft der ersten Führungsrolle (14) auf das in die Nut (8) eingelegte Seil (9) führt.
22. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach Anspruch 21, wobei sich die Haftreibung zwischen der Förderrolle (7) und dem in die Nut (8) eingelegten Seil (9) durch zumindest - eine erste Komponente, die exponentiell abhängig von einem
Umschlingungswinkel, mit dem das in die Nut (8) eingelegte Seil (9) die
Förderrolle (7) umschlingt, ist, und
- eine zweite Komponente, die proportional zu dem Anpressdruck der ersten Führungsrolle (14) auf das in die Nut (8) eingelegte Seil (9) ist, zusammensetzt.
23. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 2-22, wobei die Haftreibungsgrenze derart eingestellt ist, dass sie bei einer Belastung des Seils (9) mit mehr als 40 kg, bevorzugt mit mehr als 35 kg, besonders bevorzugt mit mehr als 30 kg überschritten wird.
24. Seilbeförderung-Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die einen Antriebsmechanismus (21) aufweist, der zum manuellen oder motorbetriebenen, bevorzugt elektromotorbetriebenen, Drehen der Förderrolle ausgebildet ist.
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