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Patent Searching and Data


Title:
FALL ARRESTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/063180
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to fall arrester for damping a falling body, which substantially comprises a fall arrester element (3) that is linked with connecting elements (1, 2) via load suspension means (1', 2'). The fall arrester element (3) consists of at least one fiber bundle of a thermoplastic polymer with a stress-elongation behavior that is characterized by a wide elongation range ($g(e)¿1?, $g(e)¿2?) in which a substantially continuous force transduction takes place. In a load situation, the fall arrester element (3) is subject to an elongation ($g(D)L) from the instant when the load builds up to when the falling body comes to a stop. The decisive parameters for designing the fall arrester element (3) are the material used, the elongation behavior thereof and the length and number of fibers from which the material is made. The invention further relates to the use of said fall arrester in safety belts in vehicles, planes, high-speed trains, buses, motor bikes and in mountaineering.

More Like This:
WO2000024470ENERGY ABSORBING CONNECTOR
WO/2007/134746FALL BRAKE
Inventors:
HESS RUEDI (CH)
MEIER RETO (CH)
MEYER URS (CH)
Application Number:
PCT/CH2002/000058
Publication Date:
August 15, 2002
Filing Date:
February 04, 2002
Export Citation:
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Assignee:
MAMMUT TEC AG (CH)
HESS RUEDI (CH)
MEIER RETO (CH)
MEYER URS (CH)
International Classes:
A62B35/04; A63B29/02; B60R22/28; D03D1/00; (IPC1-7): F16F7/12; A62B35/04; B60R22/28; A63B29/02; D03D1/00
Domestic Patent References:
WO2001026738A12001-04-19
WO2000044445A12000-08-03
Foreign References:
DE2061100A11971-08-26
US4710423A1987-12-01
FR2771464A11999-05-28
US5910457A1999-06-08
FR2565112A11985-12-06
FR2709970A11995-03-24
GB2111012A1983-06-29
GB1294910A1972-11-01
US6085802A2000-07-11
Attorney, Agent or Firm:
DILTEC AG (Technoparkstrasse 1 Zürich, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Falldämpfer zur Dämpfung eines fallenden Körpers, dadurch gekennzeichnet, dass er am einen Ende ein erstes Verbindungselement (1) für das Anbringen des Fall dämpfers (10) am Anschlagpunkt aufweist, dass das erste Verbindungselement (1) ein erstes Aufnahmemittel (1') aufweist, das zur Befestigung eines Falldämpfungselemen tes (3) aus einem thermoplastischen Polymer am Verbindungselement (1) dient, dass am anderen Ende des Falldämpfers (10) ein zweites Verbindungselement (2) mit einem zweiten Aufnahmemittel (2') vorgesehen ist, das ebenfalls zur Befestigung des Falldämpfungselementes (3) dient, dass das zweite Verbindungselement (2) für das Anbringen des Körpers vorgesehen ist, dass das Falldämpfungselement (3) im Bela stungsfall in einem ersten Dehnungsbereich (0, e1) sich durch eine rasche Kraftauf nahme auszeichnet, in einem zweiten, an den ersten anschliessenden Dehnungsbe reich (e,, e2) eine im wesentlichen konstante Kraftaufnahme aufweist, in einem dritten, an den zweiten anschliessenden Dehnungsbereich (e2, e) eine im wesentlichen an steigende Kraftaufnahme aufweist, der einen schonenden Abbau der Fallgeschwindig keit ohne Schadenfolge für den fallenden Körper sichert und der bei Überlast die verbleibenden Kräfte des Fangstosses bis zum Stillstand des fallenden Körpers aufnimmt, wobei die Ausdehnungslänge des Falldämpfungselementes (3) durch einen Weg (AL) gegeben ist.
2. Falldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermo plastische Polymer aus einem Filamentgarn, vorzugsweise aus Polypropylen, besteht.
3. Falldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermo plastische Polymer aus einem monofilen Polyester oder Polyamid besteht, das elastische oder mindestens teilelastische Eigenschaften aufweist.
4. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) aus einem textilen oder kunststoffähnlichen Material besteht.
5. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Falidämpfungselement (3) als Einzelfaserbündel, als Schlinge, als Band gewoben, als Seil gewirkt, gezwirnt, geflochten oder gedreht vorliegt.
6. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) eine Anzahl Schlingen oder ein Faserbündel mit unter schiedlichen Längen und/oder Dicken eines synthetischen Materials aufweist.
7. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) von mindestens einer Schutzhülle (4) umgeben sind, sodass nur noch die beiden Verbindungselemente (1,2) von aussen sichtbar sind.
8. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) als Faserbündel oder mindestens einer Schlinge vorliegt, die von mindestens einer Schutzschülle (4,4', 4") umgeben ist.
9. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) als Seilkern umflochten oder umwoben ist.
10. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) aus einem Filamentgarnbündel besteht, das einen Anteil von bis zu 50% eines besonders hochfesten Fasermaterials, wie vorzugsweise Poly amid, Polyester und pAramid, aufweist, wobei letzteres Material insbesondere eine unterschiedliche Bruchdehnung aufweist.
11. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 110, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) auf eine vorgegebene Länge durch ein hochfestes Material, vorzugsweise metallisch oder hochfeste Fasern, in der vorgewählten Dehnungslänge begrenzt vorliegt.
12. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 111, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) bei einem Gurtrückhaltesystem in Fahrzeugen die nach vorne prallende Körpermasse mit einer vordefinierten Kraft auffängt und dadurch für die Dämpfung der Aufprallkräfte auf den Sicherheitsgurt oder den Airbag vorgesehen ist.
13. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 112, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) als Seil oder Band gedreht, geflochten, gewirkt oder gewoben ist.
14. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 113, dadurch gekennzeichnet, dass das Falldämpfungselement (3) als Kernelement ausgebildet ist, das mit einer Schutz hülle umflochten, umwirkt oder umwoben ist.
15. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 114, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (1', 2') im Verbindungselement (1,2) integriert ist oder je als mindestens ein separates Element am Verbindungselement (1,2) befestigt ist.
16. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 115, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmemittel (1', 2') abgerundete Kanten aufweist und aus Metall, Metall Legierungen, Kunststoff oder hochfesten Fasern gefertigt ist.
17. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 116, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (1,2) und die Aufnahmemittel (1', 2') aus textilen, kunst stoffähnlichen oder metallischen Materialien bestehen.
18. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 117, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg (AL) für ein Faserbündel durch den Zusammenhang gemäss den Formeln (I), (II) und (III) n Fkonst/FkFaser AL = mgh/ [(1 #1/2#2)#n#FkFaser mg] (II) L = #L#100% / #2 (III) gegeben ist, worin bedeuten : AL [m] = Ausdehnungslänge des Fa ! ! dämpfers L [m] = Länge des Filamentgarnes für das Falldämpfungselement m [kg] = aufzufangende Masse g [m/s2] = Erdbeschleunigung h [m] = Fallhöhe der aufzufangenden Masse e, [%] = Dehnstrecke in % bis zum konstanten Kraftverlauf [%] = Dehnstrecke in % bis zum weiteren Kraftanstieg.
19. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 118, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Dämpfung von Kräften dient, die schockartig auftreten, wie dies beim Sportund Eisklettern der Fall ist, sodass nur ein kurzer Teil des Dehnungsweges, bzw. des Dehnungselementes, benötigt wird, und dass er zur mehrmaligen, kurzzeitigen Bean spruchung vorgesehen ist.
20. Falldämpfer nach einem der Ansprüche 119, dadurch gekennzeichnet, dass er von einer elastischen oder teilelastischen Schutzhülle (4,4', 4") umgeben ist, die sich auf die maximale Dehnungslänge ausdehnt und dann ein tragendes Element für den Auffang der noch verbleibenden Kräfte bildet.
21. Verfahren zum Betrieb eines Falldämpfers nach einem der Ansprüche 119, dadurch gekennzeichnet, dass im normalen Belastungsfall vom Falldämpfungselement (3) im ersten und zweiten Dehnungsbereich (0, £1 ; el, E) der Fangstoss im wesent lichen aufgenommen wird und dass im Überlastfall im dritten Dehnungsbereich (£2, £3) die allenfalls noch verbleibenden Kräfte des Fangstosses bis zum Stillstand des fallenden Körpers aufgenommen, bzw. abgebremst werden, oder dass im extremen Überlastfall nach dem dritten Dehnungsbereich (e, £3) die verbleibenden Kräfte bis zum Stillstand durch den Anteil des zusätzlichen, hochfesten Fasermaterials auf genommen werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass im Belastungsfall beim Vorliegen eines Falldämpfungselementes (3) mit elastischen oder mindestens teilelastische Eigenschaften das Falldämpfungselement ganz oder teilweise zurück verformt wird.
23. Verwendung des Falldämpfers nach einem der Ansprüche 119 in Verbindung mit Sicherheitsgurt in Fahrzeugen.
24. Verwendung des Falldämpfers nach einem der Ansprüche 119 in Verbindung mit Sicherheitsgurten bei Flugzeugen, Hochleistungsbahnen, Bus und Motorrad.
25. Verwendung des Fa ! ! dämpfers nach einem der Ansprüche 119 in Verbindung mit Notrückhaltesystemen zum Auffangen von Flugzeugen und Fahrzeugen.
26. Verwendung des Falldämpfers nach einem der Ansprüche 119 im Bergsport.
Description:
Falldämpfer Die Erfindung betrifft einen Falldämpfer gemäss Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb desselben gemäss Patentanspruch 21.

Bekannte Falldämpfer verwenden für die Aufnahme der entstehenden Stosskräfte bei einem Sturz unterschiedliche Lösungen, nämlich ineinandergewebte Gurtbänder, die bei einem Sturz auseinander gerissen werden, ein zusammengefaltetes, vernähtes Band, dessen Nahtstellen bei Beanspruchung reissen und so den Sturz abbremsen, ein Seil, das bei einem Sturz durch einen Karabinerhaken gezogen wird und mittels der entstehenden Reibung abgebremst wird.

Der Nachteil dieser Lösungsansätze liegt darin, dass sie einen langen Bremsweg benötigen, um die angehängte Masse im Fall zu dämpfen.

So sind Dämpfungssysteme bekannt, die in der Dämpfungszone ein mehrfach zusam- mengefaltetes Band aufweisen, so etwa nach der US 5,207,363. In dieser Zone sind die Bandränder untereinander zusammengenäht, sodass unter der Fallbelastung die einzelnen Lagen des Bandes nacheinander losgerissen werden, wodurch ein Däm- pfungseffekt erzielt wird.

Die Anforderungen an Falldämpfer sind z. B. in der Europäischen Norm EN 355 (1992) festgelegt. Danach darf bei der Prüfung der dynamischen Leistung mit einer starren Stahimasse von 100 kg oder einem Prüftorso von 100 kg Masse die Bremskraft F.....

6,0 kN und die Auffangstrecke H 5,75 m nicht überschreiten.

Der in der vorliegenden Erfindung vorzuschlagende Falldämpfer erlaubt, eine nach der Europäischen Norm EN 355 (1992) verlangten Masse von 100 kg, auf kürzestem Weg abzubremsen. Um diese Normen zu erfüllen, wird der erfindungsgemässe Falldämpfer mit einem Filamentgarn erstellt, dessen Kraft-Dehnungs-Verhalten den Anforderungen eines optimalen Fa ! ! dämpfers entspricht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Falldämpfer vorzuschlagen, bei dem die Bremsstrecke auf kürzestem Weg erfolgt und damit die bekannten Nachteile behoben werden. Verschiedene Verwendungen werden aufgezeigt.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Beschreibung eines Verfahrens zum Betrieb eines Falldämpfers.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Falldämpfer gemäss dem Wortlaut nach Patentanspruch 1 gelöst, mit einem Verfahren gemäss dem Wortlaut nach Patentanspruch 21 und Verwendungen gemäss dem Wortlaut nach Patentanspruch 23-26.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 Prinzipieller Aufbau des erfindungsgemässen Falldämpfers Fig. 2 Schematische Darstellung eines Falldämpfers unter Belastung Fig. 3 Kraft-Dehnungs-Verhalten eines Filamentgarnes Fig. 4 Kraft-Dehnungs-Diagramm als Berechnungsgrundlage für ein Fall- dämpfungselement (idealisiert) Fig. 5 Kraft-Dehnungs-Diagramm von Polypropylen 948f272 Fig. 6A Erstes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit Filamentgarnschlinge Fig. 6B Erstes Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6A unter Belastung Fig. 7A Bekannter Falldämpfer mit Verbindungsmittel nach EN 363.

Fig. 7B Zweites Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers ohne weiteres Verbin- dungsmittel Fig. 8 Drittes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit einer Anzahl Schlin- gen unterschiedlicher Länge Fig. 9 Viertes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit einer Schutzhülle als tragendem Element Fig. 10 Fünftes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit zusätzlicher Garn- schlinge zur Erhöhung der Reissfestigkeit Fig. 11 Fünftes Ausführungsbeispiel eines Fa) ! dämpfers mit zusammengelegtem Falldämpfungselement Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemässen Falldämpfers.

Der Falldämpfer 10 weist am einen Ende ein erstes Verbindungselement 1 auf, das für das Anbringen, resp. Aufhängen des Falldämpfers am Anschlagpunkt vorgesehen ist. Das Verbindungselement 1 nimmt im unteren Bereich mit einem Aufnahmemittel 1'ein Falldämpfungselement 3 auf. Am unteren Ende des Falldämpfungselementes 3 befindet sich ein zweites Aufnahmemittel 2', das mit dem Falldämpfungselement 3 verbunden ist. Ein zweites Verbindungselement 2 ist mit dem Aufnahmemittel 2' zusammengeschlossen und ist zur Befestigung des fallenden Körpers vorgesehen. Das Falldämpfungselement 3 mit einer Länge L besteht im allgemeinen aus einer Vielzahl von Fäden eines speziell für den Falldämpfer 10 entwickelten Filamentgarnes.

Zum Schutz des Garnes, bzw. des Falldämpfungselementes 3 vor Scheuern und UV- Strahlen wird es in eine Schutzhülle 4 eingepackt. Die Verwendung einer solchen Hülle ist optional.

Das Falldämpfungselement 3 besteht im allgemeinen aus thermoplastischen Polyme- ren. Für die Verbindungselemente 1,2 sind karabinerähnliche Teile aus Kunststoff, Textilien oder Metall vorgesehen. Sie können aus Materialien wie z. B. hochfesten Kunststoffen und Garnen oder Metall-Legierungen hergestellt sein.

Die Aufnahmemittel 1'und 2'dienen zur Befestigung des Falldämpfungselements mit dem Verbindungselement. Sie können im Verbindungsmittel integriert sein oder als separate Elemente am Verbindungsmittel befestigt sein, von denen auch mehrere vorliegen können (z. B. 2 Ringe).

Die Aufnahmemittel 1', 2'dürfen keine scharfen (nur abgerundete) Kanten aufweisen.

Sie sind aus Metall, Metall-Legierungen, Kunststoffen oder hochfesten Fasern gefertigt.

Das Filamentgarn hat die Eigenschaft, sich bei einem Sturz in den Falldämpfer aus- zudehnen und die auftretende Kraft kontinuierlich abzubauen. Die Eigenschaften des Garns werden später beschrieben.

Die optionale Schutzhülle 4 nimmt bei einem Sturz keine oder eine nur minimale Kraft auf, so dass es dem Filamentgarn erlaubt, sich frei auszudehnen.

Mit der Schutzhülle 4 sind praktisch alle Teile des Falldämpfers ganz oder mindestens teilweise umgeben, sodass von aussen nur Teile der beiden Verbindungselemente 1, 2 erkennbar sind. Vorteilhafterweise werden auch mehrere Schutzhüllen verwendet, wobei deren Unterteilung auf die verschiedenen Funktionen des Falldämpfers abge- stimmt ist, wie in den Beispielen ausgeführt wird.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Falldämpfers 10'unter Belastung.

Die Verbindungselemente 1,2 und die Aufnahmemittel 1', 2'entsprechen denen der Fig. 1. Die optional Schutzhülle 4 hat sich geöffnet, damit sich das Filamentgarn 3 ungehindert ausdehnen kann. Die Eigenschaften des Falldämpfundselementes 3, z. B. eines Filamentgarnbündels, sind so ausgelegt, dass die Prüfnorm nach der Europäischen Norm EN 355 (1992) bestmöglichst erfüllt wird. Demnach nimmt das Filamentgarnbündel unter Belastung bis zum vollständigen Stillstand der Prüfmasse (100 kg) eine annähernd konstante Kraft F (< 6,0 kN) auf. Nach dem Abbremsen der Masse hat sich der Falldämpfer um die Länge AL ausgedehnt und bleibt in diesem Zustand. Der Falldämpfer muss nach einer derartigen Beanspruchung ersetzt werden.

Das Falldämpfungselement 3 kann auf verschiedenste Art ausgebildet sein. Mass- gebend für dessen Eigenschaften ist das Material, das Dehnverhalten, die Anzahl der Fasern, und die Länge. Gelangt eine Kombination von Schlingen verschiedener Länge als Falldämpfungselement zur Anwendung, so ergeben sich die Eigenschaften des Falldämpfers als Superposition.

Als Materialien für die Filamentgarne sind vorzugsweise Kunststoffe als Fasernbündel, vorgesehen. So eignen sich z. B. Polypropylene mit unterschiedlichem Dehnverhalten besonders gut für die Dämpfung der dynamischen Kräfte.

Das Falldämpfungselement 3 ist als Einzelfaserbündel (lose, parallellaufende Fasern), als eine oder mehrere Schlingen, als gewobenes, gewirktes oder geflochtenes Band oder als gewirktes, geflochtenes, gezwirntes oder gedrehtes Seil ausgebildet.

Das verwendete Material weist unterschiedliche Länge und/oder Dicke auf. so kann das Falldämpfungselement auch als Seilkern vorliegen, der umflochten oder umwoben ist.

Fig. 3 zeigt ein Kraft-Dehnungs-Verhalten eines Filamentgarnes.

Als Material für das Falldämpfungselement wird ein nicht oder nur teilweise orientiertes Filamentgarn (LOY, Low oder POY, Partially Oriented Yarn) verwendet (Chemie Faser Lexikon, Hans J. Koslowski, Deutscher Fachverlag, 11. Auflage, S. 95 und 137 (1997)).

In einem ersten Dehnungsbereich (0, F-,) der Kraft-Dehnungs-Kennlinie baut sich die Kraftaufnahme rasch auf. Danach zeichnet sich das Garn in einem zweiten, an den ersten anschliessenden Dehnungsbereich (el, e2) durch eine konstante Kraftaufnahme bis zu einem Wert FkFaser über einen möglichst langen Dehnungsbereich aus. Dieser Bereich wird für die gleichmässige Kraftaufnahme des Falldämpfers voll ausgenutzt.

Der darauffolgende Anstieg bis zu einem mehrfachen der Kraft bei weiterer Aus- dehnung des Garns in einem dritten, an den zweiten anschliessenden Dehnungsbe- reich (c2, Eg), verhindert ein Zerreissen des Falldämpfers bei hoher Beanspruchung.

Damit wird ein schonender Abbau der Fallgeschwindigkeit ohne Schadenfolge für den fallenden Körper gesichert und bei Überlast werden die verbleibenden Kräfte des Fang- stosses bis zum Stillstand des fallenden Körpers aufgenommen.

Als Option kann zur zusätzlichen Sicherheitsreserve ein Material, bzw. eine Schlinge mit reissfesterem Garn (z. B. DYNEEMA) mit der minimalen Länge L + AL (Länge des Falldämpfungselements plus Ausdehnungslänge des Falldämpfers) in den Falldämpfer integriert werden. Dies verhindert ein Zerreissen des Falldämpfers auch bei starker Überbelastung.

Liegen in einem Falldämpfungselement eine Anzahl gleichartiger, lose zusammen- gefügter Garnfasern, bzw. Garnfäden vor, so ergibt sich durch eine Überlagerung der einzelnen Kraft-Dehnungs-Diagramme ein neues Kraft-Dehnungs-Diagramm, das dem- jenigen des Falldämpfungselementes zugeordnet werden kann.

Die beschriebenen drei Dehnungsbereiche gelten auch für das Kraft-Dehnungs- Verhalten des Falldämpfungselementes und werden im weiteren auch mit denselben Bezeichnungen dafür verwendet. Selbstverständlich beträgt in diesem Fall der Wert für Für ein Vielfaches desjenigen der Einzelfaser.

Fig. 4 zeigt ein Kraft-Dehnungs-Diagramm als Berechnungsgrundlage für ein Fall- dämpfungselement (idealisiert).

Die Anzahl der benötigten Fasern des Filamentgarns zum optimalen Abbremsen der Masse ist je nach Verarbeitungsart (weben, flechten, drehen, etc.) verschieden. Wird das Garn des Falldämpfungselements nicht weiter verarbeitet, d. h. es liegt ein lose zusammengefügtes Faserbündel vor, so kann die Anzahl der Fasern und die Ausdeh- nungslänge des Falldämpfungselementes anhand der Formeln (I), (II) und (ill) wie folgt bestimmt werden : n Fkonst/FkFaser AL mgh/ [(1 - #1/2#2)#n#FkFaser - mg] (II) Im weiteren wird die erforderliche Filamentgarnlänge gemäss Formel (III) berechnet : L = #L#100%/#2 (III) Es bedeuten : AL [m] = Ausdehnungslänge des Falldämpfers L [m] = Länge des Filamentgarnes für das Falldämpfungselement m [kg] = aufzufangende Masse g [m/s2] = Erdbeschleunigung h [m] = Fallhöhe der aufzufangenden Masse [%] = Dehnstrecke in % bis zum konstanten Kraftverlauf (Fig. 4) [%] = Dehnstrecke in % bis zum weiteren Kraftanstieg (Fig. 4) Die Formeln 11 und 111 sind anhand des Kraft-Dehnungs-Diagramms aus der Fig. 4 entstanden. Der Verlauf des wirklichen Kraft-Dehnungs-Diagramms 6 der Fig. 3 wurde zur Vereinfachung der Berechnung durch gerade Linien 0-A, A-B, B-C und C-D idealisiert. Die auf dieser Grundlage errechneten Werte sind jedoch auf der sicheren Seite, da der idealisierte Kraftanstieg im Dehnungsbereich (0, e,) flacher verläuft.

Fig. 5 zeigt ein Kraft-Dehnungs-Diagramm von Polypropylen 948f272, das fürdas erste Ausführungsbeispiel verwendet wurde.

Das verwendete Polypropylengarn mit dem Titer 948f272 weist die folgenden Kraft- Dehnungs-Eigenschaften auf (Chemie Faser Lexikon, Hans J. Koslowski, Deutscher Fachverlag, 11. Auflage, S. 171-172 (1997)) : Das Filamentgarn baut in den ersten 8.5% des Ausdehnungsweges, bzw. im ersten Dehnungsbereich (0, £,) die konstante Kraft von 3.59 N auf. Diese Kraft bleibt konstant über die weitere Ausdehnung-im zweiten Dehnungsbereich (e,, )-von 80.8%, was einer Gesamtdehnung von 89.3% des Garnes entspricht. Danach steigt die Kraft im dritten Dehnungsbereich (e, e3) auf 11.36 N bei 353% Ausdehnung. Der konstante Kraftverlauf wird für das Falldämpfungselement genutzt, der darauffolgende Kraft- anstieg dient als Sicherheitsreserve bei einer allfälligen Überbelastung des Fall- dämpfers.

Fig. 6A und 6B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit einer Filamentgarnschlinge unbelastet, bzw. unter Belastung.

Das Falldämpfungselement 3 besteht aus einer Garnschlinge von Polypropylen 948f272 mit 836 Umschlingungen mit einem Schlingenumfang von 1.856 m, bzw. L = 0.928 m.

Eine obere und eine untere Schutzhülle 4', 4"dient zum Schutz des Filamentgarns gegen Scheuern an den Verbindungspunkten zum oberen und unteren Karabinerhaken 1,1'. Die Schutzhüllen 4', 4"bestehen aus einem Duplix 1t Schlauch (Fa. Mammut Tec AG, CH-5703 Seon). Sie werden lose in eine mittlere Schutzhülle 4 eingeschoben, damit sich bei einem Sturz in den Falldämpferdie Filamentgarnschlinge frei ausdehnen kann (Fig. 6B). Die mittlere Schutzhülle 4 besteht aus dem gleichen Material wie die Schutzhüllen 4', 4" ; dies ist aber nicht zwingend. Die Karabinerhaken 1,1'sind aus einer Alu-Legierung hergestellt.

Die Berechnung des Falldämpfungselements 3 wurde mit den Formeln (I)- (III) durch- geführt und ergab : Aus Formel (I) : n = 1672 Fasern mit einem Titer von 948f272 Aus Formel (ll) : AL = 0.829 m Aus Formel (III) : L = 0. 928 m Um die Prüfnorm für Falldämpfer nach der Europäischen Norm EN 355 (1992) zu erfüllen, nämlich eine Masse von 100 kg aus 4 m Höhe mit max. 6000 N abzubrem- sen, muss das hier spezifizierte Falldämpfungselement mit einem Bündel von 1672 Fasern des Typs PP 948f272 erstellt werden. Die erforderliche Faserlänge beträgt 0.928 m. Mit diesem Falldämpfungselement wird die Masse innerhalb einer Strecke von 0.829 m abgebremst.

Diese Berechnung gilt nur für lose aneinandergefügten Filamentgarnfasern oder Schlingen. Wird das Garn gewoben, geflochten oder gedreht etc., muss die Anzahl Fasern und die notwendige Länge des Falldämpfungselements auf andere Weise be- rechnet werden.

Fig. 7A zeigt einen bekannten Falldämpfer mit Verbindungsmittel nach EN 363.

Falldämpfer für die persönliche Schutzausrüstung (PSA) gegen Absturz werden in Auffangsystemen entsprechend der Deutschen Industrie Norm (DIN) EN 363 verwen- det. Der Falldämpfer 3 (Europäische Norm EN 355) wird auf der einen Seite mit einem Auffanggurt (Europäische Norm EN 361) verbunden, auf der andern Seite ist er an einem Verbindungsmittel bzw.-seil 8 (Europäische Norm EN 354) angehängt, das an einer fixen Position befestigt ist. Die Länge des Falldämpfers inklusive Verbin- dungsmittel darf 2 m nicht überschreiten.

Fig. 7B zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers ohne weiteres Ver- bindungsmittel.

Die zwei Elemente Verbindungsmittel bzw.-seil (EN 354) und Falldämpfer (EN 355) in einem Element, zum Falidämpfungselement 3', vereint.

Für das Filamentgarn des Falldämpfers reicht bei dieser Variante ein konstanter Kraftverlauf über eine Dehnung von ca. 50%. Damit wird ein Falldämpfer mit der Länge von ca. 1.50 m Länge benötigt, um einen Körper von 100 kg aus 4 m Höhe abzubrem- sen. Dieser Falldämpfer wird nun nicht mehr an einem Verbindungsmittel angehängt, sondern direkt an einer fixen Position, bzw. am Anschlagpunkt befestigt.

Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Fat ! dämpfers mit einer Anzahl Schlin- gen unterschiedlicher Länge.

Erkennbar sind die Verbindungselemente 1,1'und die Schutzhülle 4. Das Falldäm- pfungselement 3 ist hier durch vier Garnschlingen 11-14 ausgebildet, die eine leicht steigende Länge aufweisen. Während jede einzelne dieser Garnschlingen ein Kraft- Dehnungs-Verhalten gemäss Fig. 3 aufweist, zeigt das Kraft-Dehnungs-Verhalten des Falidämpfungselementes 3 einen'treppenartigen'Verlauf des zweiten Dehnungsbe- reiches, der ja der im wesentlichen konstanten Kraftaufnahme dient.

Die Garnschlingen werden im Belastungsfall der Reihe nach gedehnt, ohne jedoch zu reissen.

Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit einer Schutzhülle als tragendem Element in einer Teilansicht.

Damit beim Falldämpfer bei einer Vorbelastung von 2,0 kN keine bleibende Verlänge- rung auftritt (Prüfnorm für statische Vorbelastung, EN 355), wird die mittlere Schutzhülle 4 mit der oberen und unteren Schutzhülle 4', 4"mittels der Nähte 15,15' vernäht. Die Naht ist so auszulegen, dass sie bis zu einer statischen Belastung von 2,0 kN nicht zerreisst, bei einem dynamischen Fangstoss jedoch unterhalb einer Kraft von 6,0 kN nachgibt. bzw. reisst.

Als obere und untere Schutzhülle kann z. B. ein Schlauch des Typs Duplix 2t (Fa.

Mammut Tec AG) verwendet werden. Für die mittlere Schutzhülle wird z. B. ein Schlauch des Typs Duplix 3t (Fa. Mammut Tec AG) verwendet. Die Naht besteht aus Polyestergarn. Der übrige Aufbau des Falldämpfers entspricht Fig. 1.

Die Schutzhüllen sind gegenseitig aufeinander geschoben, verschweisst, verklebt oder vernäht, wodurch der Schutzhülle, bzw. den Schutzhüllen, eine mindestens teilweise tragende Funktion zu-kommt. Unter dynamischer Belastung führt dies zur Trennung der Schutzhüllen, während im statischen Fall die Kräfte von den Schutzhüllen aufgenommen werden, ohne dass es zu einer Trennung kommt.

Bei einem Sturz in den Falldämpfer wird die obere und/oder untere Schutzhülle 4'und 4"aus der mittleren Schutzhülle 4 herausgerissen. Das zusammengelegte Filament- garnbündel 3 wird aus der Schutzhülle 4 herausgezogen und entfaltet sich bis zur vollen Länge. Danach beginnt der Falldämpfer den Auffangstoss kontinuierlich abzu- bauen. Die Schutzhüllen können auch aus elastischen oder teilelastischen Materialien gefertigt werden. Damit werden die Schutzhüllen zu einem tragenden Element, was dieses Beispiel auszeichnet.

Fig. 10 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit zusätzlicher Garnschlinge zur Erhöhung der Reissfestigkeit.

Zur zusätzlichen Sicherheit gegen ein Durchreissen des Falldämpfers wird ein zweites Garn 3'mit höherer Reissfestigkeit in das Falldämpfungselement 3 integriert. Als Beispiel kann ein DYNEEMA-Garn oder eine KEVLAR-Faser, bzw. eine P-Aramidfaser (Chemie Faser Lexikon, Hans J. Koslowski, Deutscher Fachverlag, 11. Auflage, S. 88 (1997)) verwendet werden. 70 Fäden bzw. 35 Umwindungen mit diesem Garn reissen erst bei einer Kraft von ca. 25 kN. Damit das kontinuierliche Abbremsen des Körpers durch die Filamentgarnschlinge 3 nicht von den zusätzlichen Schlingen 3'vor dem kompletten Stoppen des Körpers gehindert wird, braucht die festere Garnschlinge 3' folgende minimale Länge : L (Gmin) = L + AL (= Länge des Falldämpfungselements + Ausdehnungslänge des Falldämpfers).

Der Anteil des gewählten hochfesten Fasermaterials kann bis zu 50% betragen. Im weiteren gelangen vorzugsweise Polyamid, Polyester und p-Aramid zur Anwendung, wobei diese Materialien insbesondere eine unterschiedliche Bruchdehnung aufweisen.

Fig. 11 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Falldämpfers mit zusammenge- legtem Falldämpfungselement.

Damit die Länge des Falldämpfers 10 nicht der benötigten Länge des Filamentgarnes zum optimalen Abbremsen eines Körpers entsprechen muss, kann das Falldämpfungs- element 3 innerhalb der Schutzhülle 4 zusammengelegt werden. Dadurch wird eine vorteilhafte Verkürzung und ein kompaktes Paket des Falldämpfungselements erreicht.

Erkennbar sind-wie bereits beschrieben-die Karabinerhaken 1,1'als Verbindungs- elemente, die Aufnahmemittel 2,2', die obere und untere Schutzhülle 4', 4"und die mittlere Schutzhülle 4.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemässen Falldämpfers mit Bezug auf die Fig. 3 beschrieben. Im normalen Belastungsfall werden vom Fall- dämpfungselement 3 im ersten und zweiten Dehnungsbereich (0, £1 ; el, £2) der Fang- stoss im wesentlichen aufgenommen.'Normal'heisst, dass die Belastung den spezi- fizierten Werten relevanter Normen entspricht. Im Überlastfall werden im dritten Dehnungsbereich (£2, £3) die allenfalls noch verbleibenden Kräfte des Fangstosses bis zum Stillstand des fallenden Körpers aufgenommen, bzw. abgebremst.'Überlastfall' heisst, dass die Belastung oberhalb der spezifizierten Werte relevanter Normen liegt.

Im extremen Überlastfall nach dem dritten Dehnungsbereich (, £3) werden die ver- bleibenden Kräfte bis zum Stillstand durch den Anteil des zusätzlichen, bzw. beige- mischten, hochfesten Fasermaterials aufgenommen.'Extremer Überlastfall'heisst, dass es sich hier um eine extreme Belastung weit ausserhalb der Normen handelt, für die noch eine Sicherheitsreserve vorgesehen ist.

Liegt nun ein Falldämpfungselement mit elastischen oder mindestens teilelastische Eigenschaften vor, so wird im Belastungsfall das Falldämpfungselement nach der durch die Belastung verursachte Dehnung ganz oder teilweise zurückverformt.

Verwendungen derartiger Falldämpfer finden sich als Sicherheitsgurt in Fahrzeugen, indem die Aufprallkraft eines menschlichen Körpers mittels einer mit dem Falldämpfer verbundenen Gurte, Band oder einem anderen Rückhalteelement zur Dämpfung vor- gesehen ist.

Ein Falldämpfungselement der beschriebenen Art fängt beispielsweise bei einem Gurt- rückhaltesystem in Fahrzeugen die nach vorne prallende Körpermasse mit einer vor- definierten Kraft auf. Damit eignet es sich zur Dämpfung der Aufprallkräfte auf einen Sicherheitsgurt oder einen Airbag.

Weitere Verwendungen in Verbindung mit Sicherheitsgurten liegen bei Flugzeugen, Hochleistungsbahnen, Bus und Motorrad, sowie in Verbindung mit Notrückhaltesyste- men ; ebenfalls als zusätzliche Dämpfungselemente der Fallkraft bei Fangnetzen, sowie im Bergsport in Verbindung mit dem Seil als zusätzliches Dämpfungselement für das Sport-und Eisklettern.

Zur Dämpfung von Kräften dient, die schockartig auftreten, wie dies beim Sport-und Eisklettern der Fall ist, wird nur ein kurzer Teil des Dehnungsweges, bzw. des Dehnungselementes, benötigt. Das Falldämpfungselement kann somit zur mehrmali- gen, kurzzeitigen Beanspruchung vorgesehen werden.