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1、(10)申请公布号 CN 103405865 A (43)申请公布日 2013.11.27 CN 103405865 A *CN103405865A* (21)申请号 201310358785.5 (22)申请日 2013.08.16 A62B 99/00(2009.01) (71)申请人 中国人民武装警察部队学院 地址 065000 河北省廊坊市西昌路 220 号 (72)发明人 屈立军 张克俭 (74)专利代理机构 北京双收知识产权代理有限 公司 11241 代理人 解政文 (54) 发明名称 小口径机井救援门架 (57) 摘要 本发明小口径机井救援门架涉及一种用于小 口径机井的救援门架。。
2、其目的是为了提供一种结 构简单、 操作简便、 能安全有效固定和提升坠井人 体的小口径机井救援门架。本发明小口径机井救 援门架包括气瓶、 伸缩气缸、 左立柱、 右立柱、 左挡 板、 右挡板等， 本发明能从坠井者人体的正前、 后 方空档处下插立柱， 在两腿间合拢挡板， 形成一个 垂直于人体方向的刚性框竖向套住人体， 完成固 定并提升 ； 门架平面可旋转， 宽度可伸缩， 固定人 体时不晃动， 可以纠错重来， 能顺利完成固定和提 升动作。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附。
3、图2页 (10)申请公布号 CN 103405865 A CN 103405865 A *CN103405865A* 1/2 页 2 1. 一种小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 包括气瓶 （1） 、 吊环 （3） 、 尼龙绳 （4） 、 伸缩气 缸 （5） 、 左圆筒节点 （6） 、 右圆筒节点 （7） 、 左立柱 （14） 、 右立柱 （15） 、 左合拢气缸 （16） 、 右合 拢气缸 （17） 、 左挡板 （18） 、 右挡板 （19） 、 遥控装置 （24） ， 所述气瓶 （1） 水平放置， 所述气瓶 （1） 的上端中心位置设置有吊环 （3） ， 所述尼龙绳 （4） 与吊环 （3）。
4、 连接， 所述气瓶 （1） 的左 端连接左圆筒节点 （6） 的上端， 所述气瓶 （1） 的右端连接右圆筒节点 （7） 的上端， 所述伸缩 气缸 （5） 带有双活塞杆， 所述伸缩气缸 （5） 左端的活塞杆与左圆筒节点 （6） 的右端连接， 所 述伸缩气缸 （5） 右端的活塞杆与右圆筒节点 （7） 的左端连接， 所述左圆筒节点 （6） 的下端 与左立柱 （14） 上端连接， 所述右圆筒节点 （7） 的下端与右立柱 （15） 的上端连接， 所述左立 柱 （14） 内部设置左合拢气缸 （16） ， 所述右立柱 （15） 内部设置右合拢气缸 （17） ， 所述左立柱 （14） 的下端外侧铰接左挡板 （1。
5、8） 的左端， 所述右立柱 （15） 的下端外侧铰接右挡板 （19） 的 右端， 所述左挡板 （18） 和右挡板 （19） 上均设置有滑槽， 所述滑槽内均设置可滑动销钉， 所 述可滑动销钉分别铰接在左合拢气缸 （16） 活塞杆下端和右合拢气缸 （17） 活塞杆下端， 所 述左挡板 （18） 的右端和右挡板 （19） 的左端之间设置有扣合装置， 所述左挡板 （18） 和右挡 板 （19） 能够通过扣合装置连接锁紧， 所述伸缩气缸 （5） 、 左合拢气缸 （16） 、 右合拢气缸 （17） 分别通过输气管道与气瓶 （1） 连通， 所述输气管道上均设置有电磁阀， 所述电磁阀用于控制 各个气缸的进气和。
6、排气， 所述遥控装置 （24） 用来控制电磁阀的开启和关闭。 2.根据权利要求1所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述左圆筒节点 （6） 的内 部设置有左弹簧 （8） ， 所述左弹簧 （8） 的左端连接有左万向轮 （10） ， 所述右圆筒节点 （7） 的 内部设置右弹簧 （9） ， 所述右弹簧 （9） 的右端连接右万向轮 （11） 。 3. 根据权利要求 2 所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述伸缩气缸 （5） 的缸 筒外壁安装有前旋转气缸 （20） 、 后旋转气缸 （21） ， 所述前旋转气缸 （20） 、 后旋转气缸 （21） 同轴反向安装在伸缩气缸 （5） 缸筒长度。
7、中点一侧， 所述前旋转气缸 （20） 的轴线与伸缩气缸 （5） 的轴线垂直， 所述前旋转气缸 （20） 、 后旋转气缸 （21） 分别通过输气管道与气瓶 （1） 连 通， 所述输气管道上均设置有电磁阀， 所述电磁阀用于控制气缸的进气和排气， 所述电磁阀 由遥控装置 （24） 来控制。 4.根据权利要求3所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述气瓶 （1） 与左圆筒节 点 （6） 之间安装左连接杆 （12） ， 所述气瓶 （1） 与右圆筒节点 （7） 之间安装右连接杆 （13） ， 所 述气瓶 （1） 的左端通过左连接杆 （12） 连接左圆筒节点 （6） 的上端， 所述气瓶 （1） 的右。
8、端通 过右连接杆 （13） 连接右圆筒节点 （7） 的上端。 5.根据权利要求4所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述气瓶 （1） 上设置有总 气阀， 所述输气管道与总气阀连通。 6. 根据权利要求 5 所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述扣合装置包括搭扣 和卡扣， 所述搭扣与右挡板 （19） 的左端连接， 所述卡扣的左端与左挡板 （18） 的右端连接， 所述卡扣的右端设置有弹性卡合部， 所述弹性卡合部上设置凹槽， 卡扣的凹槽能够与搭扣 的左端扣合。 7. 根据权利要求 6 所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述左立柱 （14） 内侧下 端和右立柱 （15） 内。
9、侧下端均设置限位销。 8.根据权利要求7所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述伸缩气缸 （5） 为单作 用气缸， 所述前旋转气缸 （20） 、 后旋转气缸 （21） 均为单作用气缸， 所述左合拢气缸 （16） 、 右 权 利 要 求 书 CN 103405865 A 2 2/2 页 3 合拢气缸 （17） 均为双作用气缸。 9.根据权利要求8所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述气瓶 （1） 上设置有压 力表。 10.根据权利要求9所述的小口径机井救援门架， 其特征在于 ： 所述左立柱 （14） 上设置 有输氧装置、 摄像头、 照明灯、 对讲系统， 所述右立柱 （15） 上。
10、部设置有蓄电池， 所述蓄电池为 摄像头、 照明灯、 对讲系统和电磁阀供电， 所述摄像头连接有显示装置， 所述摄像头拍摄的 图像传回到地面设置的显示装置上。 权 利 要 求 书 CN 103405865 A 3 1/4 页 4 小口径机井救援门架 技术领域 0001 本发明涉及一种救援门架， 特别是涉及一种用于营救坠入小口径机井中人员的救 援门架。 背景技术 0002 我国有大量的机井遍布农田， 深度可达数十米至上百米。机井使用年久抽不出水 后会被废弃。废弃机井没有及时回填， 或井盖失修， 人们尤其是儿童玩耍时往往掉入井中。 较小的机井直径约 300-500mm， 坠井救援非常困难。 0003 。
11、目前， 坠井常用的救援方法有 ： 向井下施放绳索、 挂钩梯、 软梯等器材， 指导落井者 实施自救， 但是如果遇到年幼的儿童， 或被卡位置较深时则该方法将无法实施 ； 挖掘井管方 法， 需要投入较多的人力、 物力、 财力， 救援时间长， 成功率低， 甚至可能造成井口塌方， 对救 援人员造成伤害。 0004 目前， 已公开的救援设备有 ： 绑缚类如索套、 爪钩、 钢圈或伞状抓件等， 存在问题是 当坠井者被卡在较深位置时， 由于绳索晃动不易实现固定人体， 或固定不可靠， 有些抓件抓 缚人手或脚， 可能对人体造成伤害不安全 ； 夹具类设备是将特制夹具用绳索吊入井内， 夹持 人体前胸后背， 依靠摩擦力向。
12、上提升， 该设备也存在固定人体不够可靠的缺点， 当摩擦力不 够滑脱时对人头部造成较大伤害 ； 气囊类是将未充气的气囊吊入人体下方后充气， 再向上 提升， 其不足之处是气囊不便于穿过人体被卡部位， 单边系绳索， 受力后气囊变形， 不能顺 利把坠井者拉出来 ； 托架类是将一根金属杆深入人体下方后释放弹簧形成托架， 其不足是 偏心受力， 上提时容易被卡住 ； 而救援机械手或机器人的构造及动力系统复杂， 也不适用于 较小口径的机井救援。 发明内容 0005 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、 操作简便、 能安全有效固定和提 升坠井人体的小口径机井救援门架。 0006 本发明小口径机井救援门架，。
13、 包括气瓶、 吊环、 尼龙绳、 伸缩气缸、 左圆筒节点、 右 圆筒节点、 左立柱、 右立柱、 左合拢气缸、 右合拢气缸、 左挡板、 右挡板、 遥控装置， 所述气瓶 水平放置， 所述气瓶的上端中心位置设置有吊环， 所述尼龙绳与吊环连接， 所述气瓶的左端 连接左圆筒节点的上端， 所述气瓶的右端连接右圆筒节点的上端， 所述伸缩气缸带有双活 塞杆， 所述伸缩气缸左端的活塞杆与左圆筒节点的右端连接， 所述伸缩气缸右端的活塞杆 与右圆筒节点的左端连接， 所述左圆筒节点的下端与左立柱上端连接， 所述右圆筒节点的 下端与右立柱的上端连接， 所述左立柱内部设置左合拢气缸， 所述右立柱内部设置右合拢 气缸， 所述。
14、左立柱的下端外侧铰接左挡板的左端， 所述右立柱的下端外侧铰接右挡板的右 端， 所述左挡板和右挡板上均设置有滑槽， 所述滑槽内均设置可滑动销钉， 所述可滑动销钉 分别铰接在左合拢气缸活塞杆下端和右合拢气缸活塞杆下端， 所述左挡板的右端和右挡板 的左端之间设置有扣合装置， 所述左挡板和右挡板能够通过扣合装置连接锁紧， 所述伸缩 说 明 书 CN 103405865 A 4 2/4 页 5 气缸、 左合拢气缸、 右合拢气缸分别通过输气管道与气瓶连通， 所述输气管道上均设置有电 磁阀， 所述电磁阀用于控制各个气缸的进气和排气， 所述遥控装置用来控制电磁阀的开启 和关闭。 0007 本发明小口径机井救援。
15、门架， 其中所述左圆筒节点的内部设置有左弹簧， 所述左 弹簧的左端连接有左万向轮， 所述右圆筒节点的内部设置右弹簧， 所述右弹簧的右端连接 右万向轮。 0008 本发明小口径机井救援门架， 其中所述伸缩气缸的缸筒外壁安装有前旋转气缸、 后旋转气缸， 所述前旋转气缸、 后旋转气缸同轴反向安装在伸缩气缸缸筒长度中点一侧， 所 述前旋转气缸的轴线与伸缩气缸的轴线垂直， 所述前旋转气缸、 后旋转气缸分别通过输气 管道与气瓶连通， 所述输气管道上均设置有电磁阀， 所述电磁阀用于控制气缸的进气和排 气， 所述电磁阀由遥控装置来控制。 0009 本发明小口径机井救援门架， 其中所述气瓶与左圆筒节点之间安装左。
16、连接杆， 所 述气瓶与右圆筒节点之间安装右连接杆， 所述气瓶的左端通过左连接杆连接左圆筒节点的 上端， 所述气瓶的右端通过右连接杆连接右圆筒节点的上端。 0010 本发明小口径机井救援门架， 其中所述气瓶上设置有总气阀， 所述输气管道与总 气阀连通。 0011 本发明小口径机井救援门架， 其中所述扣合装置包括搭扣和卡扣， 所述搭扣与右 挡板的左端连接， 所述卡扣的左端与左挡板的右端连接， 所述卡扣的右端设置有弹性卡合 部， 所述弹性卡合部上设置凹槽， 卡扣的凹槽能够与搭扣的左端扣合。 0012 本发明小口径机井救援门架， 其中所述左立柱内侧下端和右立柱内侧下端均设置 限位销。 0013 本发明。
17、小口径机井救援门架， 其中所述伸缩气缸为单作用气缸， 所述前旋转气缸、 后旋转气缸均为单作用气缸， 所述左合拢气缸、 右合拢气缸均为双作用气缸。 0014 本发明小口径机井救援门架， 其中所述气瓶上设置有压力表。 0015 本发明小口径机井救援门架， 其中所述左立柱上设置有输氧装置、 摄像头、 照明 灯、 对讲系统 , 所述右立柱上部设置有蓄电池， 所述蓄电池为摄像头、 照明灯、 对讲系统和 电磁阀供电， 所述摄像头连接有显示装置， 所述摄像头拍摄的图像传回到地面设置的显示 装置上。 0016 本发明小口径机井救援门架与现有技术不同之处在于本发明包括气瓶、 伸缩气 缸、 合拢气缸等部分， 结构。
18、简单， 使用时只需将本发明缓缓放入井内， 为各气缸供气， 调整小 口径机井救援门架与人体之间的相对位置， 使左挡板与右挡板从人体两腿之间穿过， 通过 扣合装置合拢锁紧， 再提升人体即可， 操作简便， 在使用时， 小口径机井救援门架对称承担 人体重量， 左挡板和右挡板通过扣合装置锁紧， 限位销限位， 能安全有效固定和提升坠井人 体。 0017 下面结合附图对本发明的小口径机井救援门架作进一步说明。 附图说明 0018 图 1 为本发明小口径机井救援门架的主视示意图 ； 0019 图 2 为本发明小口径机井救援门架的俯视示意图。 说 明 书 CN 103405865 A 5 3/4 页 6 具体实。
19、施方式 0020 如图 1 所示， 本发明包括气瓶 1、 总气阀、 吊环 3、 尼龙绳 4、 伸缩气缸 5、 左圆筒节点 6、 右圆筒节点 7、 左弹簧 8、 右弹簧 9、 左万向轮 10、 右万向轮 11、 左连接杆 12、 右连接杆 13、 左立柱14、 右立柱15、 左合拢气缸16、 右合拢气缸17、 左挡板18、 右挡板19、 前旋转气缸20、 后旋转气缸21、 遥控装置24， 气瓶1按照压力容器设计， 长度比井口直径大约小100mm， 气瓶 1 可以是圆形或矩形， 直径或矩形边长约 100mm， 气瓶 1 水平放置， 气瓶 1 可以由气源向其充 气， 气瓶 1 上设置有压力表和总气阀。
20、， 总气阀初始处于关闭状态， 气瓶 1 的上端中心位置设 置有吊环 3， 尼龙绳 4 与吊环 3 连接， 气瓶 1 的左端通过左连接杆 12 连接左圆筒节点 6 的上 端， 左圆筒节点6的内部设置左弹簧8， 左弹簧8的左端连接左万向轮10， 气瓶1的右端通过 右连接杆13连接右圆筒节点7的上端， 右圆筒节点7的内部设置右弹簧9， 右弹簧9的右端 连接右万向轮 11， 伸缩气缸 5 为带有双活塞杆的单作用气缸， 初始处在缩回状态， 伸缩气缸 5 直径为 40-60mm， 伸缩气缸 5 的长度与井的直径相适应， 每个活塞杆行程约 30-50mm， 活塞 杆直径约 20mm， 供气后可水平伸缩， 伸。
21、缩气缸 5 左端的活塞杆与左圆筒节点 6 的右端连接， 伸缩气缸 5 右端的活塞杆与右圆筒节点 7 的左端连接， 左圆筒节点 6 的下端与左立柱 14 上 端铰接， 右圆筒节点 7 的下端与右立柱 15 的上端铰接， 左连接杆 12 与左圆筒节点 6 之间的 连接位置、 左圆筒节点 6 与左立柱 14 的铰接位置上下对应， 右连接杆 13 与右圆筒节点 7 的 连接位置、 右圆筒节点7与右立柱15的铰接位置上下对应， 左合拢气缸16与右合拢气缸17 为双作用气缸可并联或分别控制， 直径约为 16-20mm， 行程比井口半径略小， 左立柱 14 内部 设置左合拢气缸16， 右立柱15内部设置右合。
22、拢气缸17， 左、 右立柱的长度约1500mm， 由方钢 管制成， 左立柱 14 的下端外侧铰接左挡板 18 的左端， 右立柱 15 的下端外侧铰接右挡板 19 的右端， 左挡板18和右挡板19的中间位置沿长度方向均设置有滑槽， 滑槽内均设置可滑动 销钉， 可滑动销钉分别铰接在左合拢气缸16活塞杆下端和右合拢气缸17活塞杆下端， 左立 柱14内侧下端和右立柱15内侧下端均设置限位销， 左挡板18和右挡板19之间连接有扣合 装置， 扣合装置包括搭扣和卡扣， 右挡板19的左端与搭扣连接， 左挡板18的右端连接卡扣， 搭扣与卡扣位置相对应， 卡扣的左端与左挡板 18 的右端连接， 卡扣的右端设置有弹。
23、性卡合 部， 弹性卡合部上设置凹槽， 凹槽用于搭扣与卡扣扣合时容纳搭扣的左端， 搭扣与卡扣扣合 后左挡板 18 与右挡板 19 连接锁紧不能水平向外移动， 限位销可将左挡板 18 与右挡板 19 限制在近似水平位置， 伸缩气缸5、 左合拢气缸16、 右合拢气缸17、 前旋转气缸20、 后旋转气 缸 21 分别通过输气管道与总气阀连通， 再连通到气瓶 1， 输气管道上均设置有电磁阀， 这些 电磁阀用于控制各个气缸的进气和排气， 遥控装置 24 用来控制电磁阀的开启和关闭。 0021 左立柱14上设置输氧装置， 左立柱14上还设置有摄像头、 照明灯、 对讲系统、 右立 柱 15 上部设置有蓄电池，。
24、 蓄电池为摄像头、 照明灯、 对讲系统和电磁阀供电， 摄像头连接显 示装置， 摄像头拍摄的图像传回到地面设置的显示装置上。 0022 如图2所示， 在伸缩气缸5的缸筒的长度中点一侧同轴反向安装前旋转气缸20、 后 旋转气缸 21， 前旋转气缸 20 的轴线与伸缩气缸 5 的轴线垂直， 前旋转气缸 20、 后旋转气缸 21 均为单作用气缸， 初始处在缩回状态， 其直径约为 16-20mm， 行程约为 50mm, 其长度与井 口半径相适应。左合拢气缸和右合拢气缸可并联或分别控制。 0023 使用时， 用气源向气瓶内充气， 由压力表观察气瓶压力， 控制气瓶压力达到合适 说 明 书 CN 103405。
25、865 A 6 4/4 页 7 值。救援时， 在井口牢固架设三脚架， 轱辘 （图中未画出） ， 将尼龙绳穿过定滑轮， 用连接在尼 龙绳上的挂钩与气瓶上的吊环可靠挂接。打开照明灯、 摄像头、 对讲系统 （图中未画出） 、 总 气阀 （图中未画出） 。在初始状态， 伸缩气缸和旋转气缸处于回缩状态， 左万向轮与右万向轮 之间的距离比井口直径小约 60-100mm， 左、 右合拢气缸的活塞均处在最上位置， 左、 右挡板 均处在近似垂直位置， 救援门架可顺利下沉。 0024 摇动轱辘向井中缓缓沉放救援门架。 当救援门架的左立柱下端和右立柱下端到达 坠井者头部附近时， 临时固定轱辘， 但要使左万向轮和右万。
26、向轮的位置避开井筒接缝 23 。 此时， 可通过输氧装置向坠井者输氧， 可能时通过对讲系统与其通话沟通。在摄像头的帮 助下， 通过地面的遥控装置， 启动伸缩气缸供气管路上的电磁阀， 在压力作用下， 伸缩气缸 的活塞杆外伸， 稍微顶住井壁 22 。此时左万向轮和右万向轮均与井壁 22 接触， 可以克服 门架晃动 ； 由于万向轮和弹簧的存在， 在井壁 22 对前、 后旋转气缸的活塞杆的推力作用下 （即气缸活塞杆对井壁推力的反作用力） 门架也可以沿井壁绕吊点旋转。通过地面遥控装 置， 对前旋转气缸供气后活塞杆顶住井壁 22 ， 使救援门架在平面上可逆时针转动 ； 对后旋 转气缸供气后可做顺时针转动。。
27、通过前、 后旋转气缸的活塞杆伸出距离控制救援门架平面 转动到垂直于坠井者人体宽度方向的最佳位置， 以方便左、 右立柱下插到人体的下部。 控制 前、 后旋转气缸排气， 使活塞杆回缩离开井壁 22 。再次摇动轱辘， 向下沉放救援门架， 此时 左、 右立柱在自重作用下将从坠井者人体正前、 后位置的空档处垂直插下。 当左立柱的下端 （右立柱的尺寸与左立柱相同） 略高于人脚附近时， 固定轱辘不动。通过地面遥控装置启动 左、 右合拢气缸的电磁阀， 气瓶通过输气管道向左、 右合拢气缸活塞上部供气， 推动活塞向 下运动。在活塞杆推动下， 滑动销钉向下滑动， 初始处于竖向的左、 右挡板从落井者两腿之 间绕其铰接。
28、轴转动成近似水平位置， 使两侧的两个挡板合拢， 通过搭扣和卡扣扣合锁紧 （两 侧挡板不能相对离开） ， 形成刚性框。此时， 救援门架完成从坠井者胯下可靠套住人体任务。 如果前面动作失误， 左、 右挡板不在人体双腿之间， 可以收回左、 右挡板， 重新把门架位置调 整合适后， 再次使两挡板合拢锁紧。救援门架套住人体后， 可控制伸缩气缸复位， 使门架宽 度回缩约 60-100mm， 可以避免提升中门架被卡住。当确保合拢的两挡板位于人体两腿之间 套住人体时， 摇动轱辘， 向上缓缓提升救援门架及人体至地面。在提升过程中， 门架对称承 担人体自重， 伸缩气缸的活塞杆仅承受轴向压力而不会弯曲。 0025 运走坠井者后， 对左、 右合拢气缸活塞下部供气， 使活塞上行， 左、 右挡板复位到近 似垂直位置， 以备下次再用。 0026 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述， 并非对本发明的范 围进行限定， 在不脱离本发明设计精神的前提下， 本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进， 均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。 说 明 书 CN 103405865 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103405865 A 8 2/2 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103405865 A 9 。