EP0039074B1 - Abseilvorrichtung für Personen, insbesondere zur Rettung aus Hochhäusern - Google Patents
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- A62B1/10—Devices for lowering persons from buildings or the like by making use of rope-lowering devices with brake mechanisms for the winches or pulleys mechanically operated
Definitions
- the invention relates to a rappelling device for people, in particular for rescue from high-rise buildings, with a frame in which a rope drum is rotatably mounted between two frame legs, from which a rope can be unwound, the free end of which is attached to a fixed attachment point, with a rope drum.
- Braking device which has two brake disks attached to the frame legs and which can be pressed against the end faces of the cable drum, which are designed as spring washers resembling cup springs and with an articulated connection between the two frame legs on which a suspension carrying the person engages in such a way that the suspension force is implemented in two force components pressing the frame legs against the brake discs.
- the two frame legs are often pressed by a hand crank on both sides against the braking surfaces arranged on the end of the cable drum. It is necessary for the user to be instructed beforehand how to operate the braking device using the hand crank. If this instruction is not given or if the user is no longer able to handle the crank handle correctly, i.e. to achieve the desired abseiling speed, there is a risk that it will either crash or fail to initiate the abseiling process.
- the abseiling speed that is set depends largely on the weight of the person to be abseiled.
- the suspension force acting on the rappelling device and determining the size of the braking force depends not only on the body weight of the person to be soaped off, but also on the instantaneous delay, the suspension force during the rappelling process can reach values that are considerably greater than the body weight of the person to be rappeld. To rule out a rope break, the rope must be designed for these much higher forces. This makes the abseiling device very heavy, especially if a large rope length is provided.
- the object of the invention is therefore to design a descender device of the type mentioned at the outset such that during normal abseiling operation the braking effect increases with greater suspension force and when a certain suspension force is exceeded, the braking device in the manner of a slip clutch causes more slipping than during normal abseiling operation.
- the brake disks in the frame are non-rotatable, flat-conical spring washers, the outer, annular circumferential areas of which engage with the end faces of the cable drum, and in that the frame legs press against the brake disks via a washer in the central area, the Spring washers are designed to be resilient in such a way that they bend inward under high axial loads and thus snap into a second stable state after exceeding their flat position, only the inner area of the spring washer coming into engagement with the end face of the cable drum.
- the brake disc rests with an outer, circular area on the end face of the rope drum, which can have, for example, a brake pad. If the suspension force is greater, for example as a result of the higher body weight of the person to be abseiled, the braking effect increases due to an increase in the force acting axially on the braking device. However, as soon as a significantly higher suspension force occurs, in particular when a fall occurs at the start of the abseiling process, the brake disc is deformed to such an extent that it touches the end face of the cable drum or the brake lining in a region located further inward.
- the design of the brake device according to the invention does not impair the function of a normally provided additional hand brake lever, which still changes the braking force applied, since the additional braking force exerted thereby is also transmitted via the brake disks, so that these brake disks also prevent overloading if improper actuation of the additional hand brake lever would cause excessive braking.
- the characteristic of the flat-conical spring washers is particularly favorable, especially since the spring action also increases the release travel of the brake. This larger disengagement path is particularly favorable when a brake release lever is provided, by means of which the brake can be released by hand. This results in a particularly soft brake release; the brake is prevented from suddenly being released.
- the disc springs with their non-linear, flat characteristic are particularly cheap for this.
- the rope can be selected to be correspondingly thinner, which results in a smaller space requirement and a lower weight of the abseiling device.
- the brake disks have stop lugs which are angled outwards at at least two circumferential locations opposite one another, for non-rotatable fixing on the associated frame leg. In this way, the transmission of the braking torque occurring to the frame is achieved in a particularly simple manner, without the connection to the frame affecting the suspension behavior of the brake discs.
- the abseiling device which is intended for rescuing people from high-rise buildings and the like, has a frame 1 with two frame legs 2 and 3, which are connected at their upper ends in an articulated manner to a frame cross member 4.
- a cable drum 5 with an axis 6 is rotatably mounted between the two frame legs 2, 3.
- a steel wire rope 7 is wound on the rope drum 5 and is guided upwards over a rope guide roller 8 which can be freely rotated on the frame cross member 4. As indicated by dash-dotted lines in FIG. 1, the rope 7 is provided at its free end with a loop which is attached to a fastening point, for example a rappel hook 9.
- the two frame legs 2, 3 are each articulated with a lever bracket 10 and 11, which in turn are connected to one another at a hinge point 12.
- the lever tab 11 has a downwardly projecting lever extension 13 with a bore 14 into which a rappelling belt for receiving the person to be abseiled can be hung, as indicated in FIG. 1 only by dash-dotted lines.
- the lever bracket 10 also has a downwardly projecting lever extension 15. On this lever extension 15, a brake control lever 16 is mounted in a joint 17, which contacts a cam surface 19 on the lever extension 13 with a guide roller 18.
- the articulation point 12 When a suspension force acts in the bore 14, for example the body weight of the person to be abseiled, the articulation point 12 is moved downward, so that the lever tabs 10, 11 move the two lower ends of the frame legs 2, 3 towards one another.
- the two frame legs 2, 3 each press via a washer 20 onto a brake disc 21 (FIG. 3) which bears against the end faces 22 of the cable drum 5.
- the end faces 22 can be provided with a brake lining.
- the brake disks 21 are elastically deformable, designed in the manner of disc springs, perforated in the middle, flat-conical spring washers, the central region of which, in the relieved state (shown in the drawing), is curved outwards relative to its peripheral region.
- the brake disks 21 touch the end faces 22 of the cable drum 5, which are optionally provided with a brake lining, initially in an outer, annular peripheral region. Only when the two frame legs 2, 3 press the brake discs more strongly in the central area, does the effective braking area shift further inwards.
- the brake disks 21 each have two stop lugs 23 angled outwards on their circumference at the top and bottom, which lie on both sides of the associated frame legs 2, 3 and hold the brake disk 21 in a rotationally fixed manner.
- the brake control lever 16 has an upwardly angled, substantially parallel to the frame leg 2 handle eyelet 24.
- a tension spring 25 lying in the frame leg 2 holds the brake control lever 16 in its position shown.
- a tension spring 26 connects the two lower ends of the frame legs 2 and 3.
- the abseiling device is set in such a way that it is self-locking under a normal suspension force acting on the bore 14.
- the brake control lever 16 When the brake control lever 16 is operated, i.e. is pivoted downwards, the brake control lever 16 presses the two lever extensions 13 and 15 against one another by the guiding guide roller 18, so that the two lever brackets 10 and 11 are moved against their acting suspension force in the direction of their extended position, so that the two frame legs 2, 3 moved apart and the brake discs 21 are relieved.
- the cable drum 5 begins to rotate and the cable 7 is unwound at the desired speed set by the brake control lever 16, the person being roped down.
- the two lever tabs 10, 11 act in the manner of a toggle joint.
- the brake control lever 16 and the cam guide 18, 19 achieve a very large translation that can be carried out in the desired characteristic by suitable design of the cam surface 19, so that the control of the braking process can be carried out very sensitively.
- the end faces 22 of the cable drum 5 are designed to be resilient in such a way that they bend inward under high axial load, it can be achieved that the brake disks 21 snap after reaching their flat position into a second stable state in which the central region the brake disc 21 is directed inwards.
- the previously described effect of a displacement of the braking surface radially inward is particularly pronounced.
- the braking torque which has now become much lower, relieves the load on the rope and thus also significantly reduces the suspension force, which in turn leads to a reduction in the axial pressing force of the braking device. Due to the resilience of the end faces 22 of the cable drum 5, the brake disk 21 also snaps back into its starting position.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Abseilvorrichtung für Personen, insbesondere zur Rettung aus Hochhäusern, mit einem Rahmen, in dem eine Seiltrommel zwischen zwei Rahmenschenkeln drehbar gelagert ist, von der ein Seil abspulbar ist, dessen freies Ende an einem ortfesten Befestigungspunkt angebracht ist, mit einer Seiltrommel-Bremsvorrichtung, die zwei an den Rahmenschenkeln angebrachte und gegen die Stirnseiten der Seiltrommel drückbare Bremsscheiben aufweist, die als tellerfederähnliche, nach aussen gewölbte Federscheiben ausgebildet sind und mit einer gelenkigen Zugverbindung der beiden Rahmenschenkel, an der eine die Person tragende Aufhängung derart angreift, dass die Aufhängekraft in zwei die Rahmenschenkel gegen die Bremsscheiben drückende Kraftkomponenten umgesetzt wird.
- Bei Abseilvorrichtungen mit einer zwischen zwei Rahmenschenkeln drehbar gelagerten Seiltrommel werden die beiden Rahmenschenkel häufig mittels einer Handkurbel beiderseits gegen die stirnseitig an der Seiltrommel angeordneten Bremsflächen gedrückt. Dabei ist es notwendig, dass der Benutzer vorher unterwiesen wird, wie er die Bremsvorrichtung mittels der Handkurbel zu betätigen hat. Unterbleibt diese Unterweisung oder ist der Benutzer im Gefahrenfall nicht mehr in der Lage, die Handkurbel richtig, d.h. zur Erzielung der gewünschten Abseilgeschwindigkeit zu betätigen, so besteht die Gefahr, dass er entweder abstürzt oder den Abseilvorgang nicht einleiten kann. Ausserdem hängt die sich einstellende Abseilgeschwindigkeit in wesentlichem Umfang von dem Gewicht der abzuseilenden Person ab.
- Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist eine Abseilvorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden (DE-A 2 831 449), bei der die Bremskraft, mit der die Bremsscheiben gegen die Stirnseiten der Seiltrommel drücken, im wesentlichen von der Aufhängekraft abhängt. Als Bremsscheiben werden tellerfederähnliche Federscheiben verwendet. Bei dieser bekannten Vorrichtung drehen sich die Federscheiben aber mit der Seiltrommel; sie berühren an den Rahmenschenkeln angebrachte Bremsbeläge mit ihrem mittleren, nach aussen gewölbten Bereich. Bei einer Vergrösserung der Aufhängekraft und damit der Anpresskraft der Bremsvorrichtung vergrössert sich bei dieser Seilvorrichtung auch der wirksame Hebelarm der Bremse, so dass eine überproportionale Erhöhung der Bremswirkung eintritt.
- Da die an der Abseilvorrichtung angreifende und die Grösse der Bremskraft bestimmende Aufhängekraft aber nicht nur vom Körpergewicht der abzuseifenden Person, sondern auch von der augenblicklichen Verzögerung abhängt, kann die Aufhängekraft beim Abseilvorgang Werte erreichen, die wesentlich grösser sind als das Körpergewicht der abzuseilenden Person. Um einen Seilbruch auszuschliessen, muss das Seil für diese wesentlich höheren Kräfte ausgelegt werden. Dadurch wird die Abseilvorrichtung sehr schwer, insbesondere, wenn eine grosse Seillänge vorgesehen wird.
- Während in einem gewissen Umfang der dargelegte Zusammenhang, dass eine Erhöhung der Aufhängekraft auch eine Verstärkung der Bremswirkung herbeiführt, erwünscht ist, führt dieser Zusammenhang vor allem am Anfang des Abseilvorganges, wenn eine plötzliche Fallbelastung auftritt, zu sehr hohen Kraftspitzen, weil eine durch den Fallstoss bedingte hohe Seilbelastung mit einer verstärkten Bremswirkung zusammentrifft, die eine starke Verzögerung und dadurch wiederum eine nochmalige Erhöhung der Aufhängekraft und Seilbelastung zur Folge hat.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abseilvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass bei normalem Abseilbetrieb die Bremswirkung mit grösserer Aufhängekraft zunimmt und bei Überschreiten einer gewissen Aufhängekraft die Bremsvorrichtung nach Art einer Rutschkupplung ein stärkeres Durchrutschen als beim normalen Abseilbetrieb bewirkt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Bremsscheiben im Rahmen drehfest gehaltene, flachkonische Federscheiben sind, deren äussere, ringförmige Umfangsbereiche mit den Stirnflächen der Seiltrommel in Eingriff treten, und dass die Rahmenschenkel über eine Unterlegscheibe im mittleren Bereich gegen die Bremsscheiben drücken, wobei die Federscheiben in der Weise federnd ausgeführt sind, dass sie sich bei hoher axialer Belastung nach innen durchbiegen und somit nach Überschreiten ihrer ebenen Stellung in einen zweiten stabilen Zustand umschnappen, wobei lediglich der innere Bereich der Federscheibe in Eingriff mit der Stirnfläche der Seiltrommel gelangt.
- Solange die Abseilvorrichtung durch eine normale, dem Körpergewicht der abzuseilenden Person angenähert entsprechende Aufhängekraft belastet wird, liegt die Bremsscheibe mit einem äusseren, kreisringförmigen Bereich an der Stirnseite der Seiltrommel an, die beispielsweise einen Bremsbelag aufweisen kann. Bei grösserer Aufhängekraft, beispielsweise infolge höheren Körpergewichts der abzuseilenden Person, erhöht sich die Bremswirkung durch eine Verstärkung der axial auf die Bremsvorrichtung wirkenden Kraft. Sobald jedoch eine wesentlich höhere Aufhängekraft auftritt, insbesondere beim Fallstoss zu Beginn des Abseilvorganges, wird die Bremsscheibe so weit verformt, dass sie die Stirnseite der Seiltrommel bzw. den Bremsbelag in einem weiter innen liegenden Bereich berührt. Dadurch wird der wirksame Hebelarm der Bremskraft und damit das wirksame Bremsmoment verringert. Die Bremse rutscht stärker durch und verhindert dadurch eine unzulässig hohe Verzögerung. Sobald die Aufhängekraft wieder einen normalen Wert erreicht hat, beispielsweise nachdem der Abseilvorgang um einige Meter mit erhöhter Geschwindigkeit durchgeführt wurde, verringert sich die Anpresskraft der Bremse wieder so weit, dass die Bremsscheibe wieder stärker in ihrem äusseren Umfangsbereich angreift, wodurch das erzielte Bremsmoment allmählich wieder erhöht wird, um den Abseilvorgang mit der gewünschten Geschwindigkeit durchzuführen.
- Durch die erfindungsgemässe Ausführung der Bremsvorrichtung wird die Funktion eines üblicherweise vorgesehenen zusätzlichen Handbremshebels, der die aufgebrachte Bremskraft noch verändert, nicht beeinträchtigt, da auch die hierdurch ausgeübte zusätzliche Bremskraft über die Bremsscheiben übertragen wird, so dass diese Bremsscheiben eine Überlastung auch dann verhindern, wenn durch unsachgemässe Betätigung des zusätzlichen Handbremshebels eine zu starke Abbremsung herbeigeführt würde. Die Charakteristik der flachkonischen Federscheiben ist besonders günstig, zumal auch durch die Federwirkung der Ausrückweg der Bremse erhöht wird. Dieser grössere Ausrückweg ist besonders dann günstig, wenn ein Bremsentlastungshebel vorgesehen ist, durch den die Bremse durch Handkraft gelöst werden kann. Dabei erreicht man ein besonders weiches Lösen der Bremse; es wird verhindert, dass die Bremse plötzlich freigegeben wird. Hierfür sind die Tellerfedern mit ihrer nichtlinearen, flachen Kennlinie besonders günstig.
- Da erfindungsgemäss eine hohe Seilbelastung bei Fallstoss ausgeschlossen ist, kann das Seil entsprechend dünner ausgewählt werden, wodurch sich ein geringerer Platzbedarf und ein geringeres Gewicht der Abseilvorrichtung ergibt.
- Aus der GB-A 12381/1891 ist bereits eine drehfeste Halterung von Tellerfedern bei einer Abseilvorrichtung bekannt. Diese Tellerfedern sind aber nicht flachkonisch ausgebildet, so dass sie auch nicht die erfindungsgemässen Wirkungen entfalten können.
- In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass die Bremsscheiben an mindestens zwei einander entgegengesetzten Umfangsstellen nach aussen abgewinkelte Anschlagnasen zur drehfesten Festlegung an dem zugeordneten Rahmenschenkel aufweisen. Damit wird in besonders einfacher Weise die Übertragung des auftretenden Bremsmoments auf den Rahmen erreicht, ohne dass die Verbindung mit dem Rahmen das Federungsverhalten der Bremsscheiben beeinträchtigen würde.
- Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
- Fig. 1 eine Abseilvorrichtung in Vorderansicht,
- Fig. 2 die Abseilvorrichtung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht von links und
- Fig. 3 eine Bremsscheibe im Schnitt.
- Die Abseilvorrichtung, die zur Rettung von Personen aus Hochhäusern und dgl. bestimmt ist, weist einen Rahmen 1 mit zwei Rahmenschenkein 2 und 3 auf, die an ihren oberen Enden gelenkig mit einer Rahmentraverse 4 verbunden sind. Zwischen den beiden Rahmenschenkein 2, 3 ist eine Seiltrommel 5 mit einer Achse 6 drehbar gelagert.
- Auf der Seiltrommel 5 ist ein Stahldrahtseil 7 aufgespult, das nach oben über eine auf der Rahmentraverse 4 frei drehbare Seilführungsrolle 8 geführt ist. Wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet, ist das Seil 7 an seinem freien Ende mit einer Schlaufe versehen, die an einem Befestigungspunkt angebracht wird, beispielsweise einem Abseilhaken 9.
- An ihren unteren Enden sind die beiden Rahmenschenkel 2, 3 jeweils mit einer Hebellasche 10 bzw. 11 gelenkig verbunden, die wiederum in einem Gelenkpunkt 12 miteinander verbunden sind.
- Die Hebellasche 11 weist einen nach unten ragenden Hebelfortsatz 13 auf mit einer Bohrung 14, in die ein Abseilgurt zur Aufnahme der abzuseilenden Person eingehängt werden kann, wie in Fig. 1 nur mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.
- Auch die Hebellasche 10 weist einen nach unten ragenden Hebelfortsatz 15 auf. An diesem Hebelfortsatz 15 ist ein Bremssteuerhebel 16 in einem Gelenk 17 gelagert, der mit einer Führungsrolle 18 eine Kurvenfläche 19 am Hebelfortsatz 13 berührt.
- Wenn in der Bohrung 14 eine Aufhängekraft angreift, beispielsweise das Körpergewicht der abzuseilenden Person, wird der Gelenkpunkt 12 nach unten bewegt, so dass die Hebellaschen 10, 11 die beiden unteren Enden der Rahmenschenkel 2, 3 aufeinanderzu bewegen. Dabei drücken die beiden Rahmenschenkel 2, 3 jeweils über eine Unterlegscheibe 20 auf eine Bremsscheibe 21 (Fig. 3), die an den Stirnflächen 22 der Seiltrommel 5 anliegt. Die Stirnflächen 22 können mit einem Bremsbelag versehen sein.
- Die Bremsscheiben 21 sind elastisch verformbare, nach Art von Tellerfedern ausgeführte, in der Mitte gelochte, flachkonische Federscheiben, deren mittlerer Bereich im entlasteten Zustand (in der Zeichnung dargestellt) gegenüber ihrem Umfangsbereich nach aussen gewölbt ist. Die Bremsscheiben 21 berühren die ggf. mit einem Bremsbelag versehenen Stirnflächen 22 der Seiltrommel 5 zunächst in einem äusseren, ringförmigen Umfangsbereich. Erst wenn die beiden Rahmenschenkel 2, 3 stärker im mittleren Bereich auf die Bremsscheiben drücken, verlagert sich der wirksame Bremsbereich weiter nach innen. Die Bremsscheiben 21 weisen an ihrem Umfang oben und unten jeweils zwei nach aussen abgewinkelte Anschlagnasen 23 auf, die beiderseits des zugeordneten Rahmenschenkels 2, 3 liegen und die Bremsscheibe 21 drehfest halten.
- Der Bremssteuerhebel 16 weist eine nach oben abgewinkelte, im wesentlichen parallel zum Rahmenschenkel 2 liegende Grifföse 24 auf. Eine im Rahmenschenkel 2 liegende Zugfeder 25 hält den Bremssteuerhebel 16 in seiner gezeigten Lage. Eine Zugfeder 26 verbindet die beiden unteren Enden der Rahmenschenkel 2 und 3.
- Die Abseilvorrichtung ist so eingestellt, dass sie sich bei einer normalen, an der Bohrung 14 angreifenden Aufhängekraft in Selbsthemmung befindet. Wenn der Bremssteuerhebel 16 betätigt, d.h. nach unten geschwenkt wird, drückt der Bremssteuerhebel 16 durch die auflaufende Führungsrolle 18 die beiden Hebelfortsätze 13 und 15 gegeneinander, so dass die beiden Hebellaschen 10 und 11 entgegen der angreifenden Aufhängekraft in Richtung auf ihre gestreckte Lage bewegt werden, so dass die beiden Rahmenschenkel 2, 3 auseinanderbewegt und die Bremsscheiben 21 entlastet werden. Durch diese Verringerung der Bremskraft beginnt sich die Seiltrommel 5 zu drehen und das Seil 7 wird mit der gewünschten, durch den Bremssteuerhebel 16 eingestellten Geschwindigkeit abgespult, wobei die Person abgeseilt wird. Die beiden Hebellaschen 10, 11 wirken dabei nach Art eines Kniehebelgelenks. Durch den Bremssteuerhebel 16 und die Kurvenführung 18, 19 wird dabei eine sehr grosse und durch geeignete Gestaltung der Kurvenfläche 19 in der gewünschten Charakteristik ausführbare Übersetzung erreicht, so dass die Steuerung des Bremsvorgangs sehrfeinfühlig erfolgen kann.
- Wenn die Stirnflächen 22 der Seiltrommel 5 in der Weise federnd ausgeführt werden, dass sie sich bei hoher axialer Belastung nach innen durchbiegen, kann man erreichen, dass die Bremsscheiben 21 nach Überschreiten ihrer ebenen Stellung in einen zweiten stabilen Zustand umschnappen, in dem der mittlere Bereich der Bremsscheibe 21 nach innen gerichtet ist. Die vorher beschriebene Wirkung einer Verlagerung der Bremsfläche radial nach innen erfolgt hierbei in besonders ausgeprägtem Masse. Durch das jetzt sehr viel geringer gewordene Bremsmoment erfolgt eine Entlastung des Seils und damit auch eine wesentliche Herabsetzung der Aufhängekraft, was wiederum zu einer Verringerung der axialen Anpresskraft der Bremsvorrichtung führt. Durch das Rückfedern der Stirnflächen 22 der Seiltrommel 5 schnappt dann auch wieder die Bremsscheibe 21 in ihre Ausgangslage zurück.
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