CN106180094A - 无人船用管道清洗工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人船管道清洗工具，由一根延长的中央轴，坚硬的切割单元，坚硬且平坦的盘状金属切割板，多个锋利的、三角形、纵向伸出的刀片，以及推进单元组成。在无人船条件下使用本发明设计的清洗工具，清洗范围更大，清洗更为彻底并且可以在清洗过程中实时检测管道状况。

Description

无人船用管道清洗工具

技术领域

本发明涉及一种无人船用配件，尤其是一种无人船用管道清洗工具。

背景技术

管道清洗工具是一种借助自身动力或在油、气流推动下，在管道内部运动，用于清洁管壁的工具，按其功能可以分为两类，第一类是以管道清污为目的的普通检管器；第二类是清洗过程中可以自主调节清洗参数，检测管道内状况的智能检管器，后者用的领域和范围更宽。智能检管器组件在无人船上用途很广泛，对于管道检测的精度和范围有着很大的影响。目前清洗工具存在清洗范围小，清洗不够彻底，无法在清洗过程中实时检测管道状况的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人船管道清洗工具(10)，包括：一根延长的中央轴，中央轴具有第一端和一个相对的第二端；坚硬的切割单元，固定在中央轴的第一端附近；坚硬且平坦的盘状金属切割板，其外围是锯齿状来形成径向向外伸出的锯齿；多个锋利的、三角形、纵向伸出的刀片，以相等的间隔靠着金属切割板的外围并焊接在金属切割板的下游面上而固定，切割刀片的尖端与金属切割盘的边缘对齐，刀片的切割边缘向内径向倾斜并向后朝着金属切割盘；推进单元，位于中央轴的相对的第二端，包括在中央轴第二端附近固定的坚硬的轮轴，多个从轮轴径向向外伸出的坚硬的扇形分段嵌板以及每个分段嵌板上的独立的坚硬扩展副翼，一个旋转的阻挡板和一个由不渗水的材料的软片形成的衬背密封盘分别位于推进单元的下游和上游侧。

优选的，中央轴是一根外螺纹直径为1.25英寸的B7钢螺柱，中央轴的长度由管道的弯曲直径限定。

优选的，切割单元为一个单个固定直径的切割元件，切割元件由一个全直径的钢切割板组成，钢切割板外径略小于20英寸，厚度为0.5英寸。

优选的，金属切割板有一个上游面和一个相对的下游面，金属切割板在下游面通过一个拧在中央轴的第一端上的保持螺母固定在位。

优选的，轮轴有一个中央圆形的开口，通过开口轮轴可以安装到中央轴上，轮轴的外周界是一个规则的多边形的形式。

优选的，轮轴为八边形，且周边八边中每个长约4英寸。

优选的，分段嵌板约0.5英寸厚，形状为圆的扇形去掉尖的松弛钢板，每个分段嵌板有中凸的圆弧状外边缘和较短的直线内边缘，以及径向向外分叉的第一边缘和第二边缘。

优选的，分段嵌板独立的通过直线合页连接件铰接到轮轴，可以相对于轮轴绕沿着轮轴外边缘的八条不同的轴旋转，分段嵌板的旋转轴相对于轮轴与轮轴内假想的内切圆相切，并在相切点与八条向外的直边都接触。

优选的，扩展副翼是梯形状，通过直线的沿着径向的活页铰接到分段嵌板的第一边缘并独立旋转，单个扩展副翼沿着第一边缘铰接到每个分段嵌板，并在下一个相邻分段嵌板后面延伸与上游面的一部分接触并重叠。

优选的，旋转阻挡板固定在中央轴紧接着推进单元的下游，旋转阻挡板是一个直径12英寸，中央有适应中央轴的开孔的坚硬的钢旋转盘。

在无人船条件下使用本发明设计的清洗工具，清洗范围更大，清洗更为彻底并且可以在清洗过程中实时检测管道状况。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1是根据本发明的一个无人船用管道清洗工具实施例的透视图，其中工具的切割元件的直径是固定的。

图2是显示图1的工具在清洗一段管道过程时的侧视剖视图。

图3是沿着图2中直线3-3得到的横截面图。

图4是沿着图2中直线4-4得到的横截面图。

图5是轮轴、分段嵌板和扩充副翼的正视图，以与图1和2中推进单元剩余部分隔离的形式显示，从其上游查看。

图6是沿着图2中直线6-6获得的横截面细节图。

图7是单独现实图1和2中无人船用管道清洁工具推进单元的密封的横截面视图。

图8是显示根据本发明的一个无人船用管道清洁工具的可选实施例的侧视图。

图9是沿着图8中直线9-9得到的横截面视图，单独显示工具的切割单元。

具体实施方式

图1和图2显示了一个管道清洁工具10，它以适合的尺寸形成，在内径为20英寸的一段管道12里穿过管道段一次把管道12清洗干净。管道清洁工具10由一根延长的中央轴14组成，它是一根外螺纹直径为1.25英寸的B7钢螺柱。轴14的长度由管道12的弯曲直径限定。如果能够的话，中央轴14最好尽可能的长，来维持清洁工具10与管道12在长度上对齐。然而，管道清洁工具10必须足够短，它才能移动穿过管道12的弯曲。在无人船所使用的工业范围内，管道12的弯曲通常有一个标准直径，等于管道内径的1.5倍。因此，对于一根20英寸的管道，中央轴14的最大长度的典型值为大约30英寸。

在图1和2说明的实施例中，中央轴14有第一端16，在这个实施例中是下游的一端，一个相对的第二端18，是上游末端。管道12里面推进管道清洁工具10的水的流动方向如图箭头20标识。

一个坚硬的切割单元22固定在轴14的第一端16附近。在图1-7描述的实施例中，采用了一个单个固定直径的切割元件22。切割单元22由一个全直径的钢切割板24组成，钢切割板24外径略小于20英寸，厚度约0.5英寸。坚硬且平坦的盘状金属板24的外围是锯齿状来形成径向向外伸出的锯齿26，如图3所示。金属切割板有一个上游面28和一个相对的下游面30。金属切割板24在它的下游面30通过一个拧在中央轴14的第一端16上的保持螺母34固定在位。

如图2和3所示，多个锋利的、三角形、纵向伸出的刀片状的突出32被以相等的间隔靠着切割板24的外围焊在金属切割板24的下游面30上而固定。切割刀片突起的尖端与金属切割盘24的边缘对齐，刀片32的切割边缘向内径向倾斜并向后朝着金属切割盘24的结构。

一个推进单元40位于轴14的相对的一端18。推进单元40包括一个在轴14第二端18附近固定的坚硬的轮轴42，多个从轮轴42径向向外伸出的坚硬的扇形分段嵌板44，和每个分段嵌板44上的独立的坚硬扩展副翼46。一个旋转的阻挡板48和一个由不渗水的材料的软片形成的衬背密封盘50分别在推进单元40的下游和上游侧。

轮轴42有一个中央圆形的开口43，通过开口43轮轴42可以安装到中央轴14上。轮轴42的外周界是一个规则的多边形的形式。在图1-7说明的实施例中轮轴42是八边形的。轮轴42的周边八边中每个长约4英寸。分段嵌板44约0.5英寸厚，形状为圆的扇形去掉尖的松弛钢板。每个分段嵌板44有中凸的圆弧状外边缘52和较短的直线内边缘54。分段嵌板44也有径向向外分叉的第一边缘56和第二边缘58。

分段嵌板44是独立的通过直线合页连接件60铰接到轮轴42上的。分段嵌板44被独立铰接，因此可以相对于轮轴42，绕沿着轮轴42外边缘的八条不同的轴旋转。分段嵌板44的旋转轴相对于轮轴42与轮轴42内假想的内切圆相切，并在相切点与八条向外的直边都接触。

扩展副翼46一般是梯形状，通过直线的沿着径向的活页62，铰接到分段嵌板44的第一边缘56上，每个都可以独立的旋转，如图5最佳的表示出该实施例。单个扩展副翼46沿着第一边缘56铰接到每个分段嵌板44，并在下一个相邻分段嵌板44后面延伸，因此与上游面的一部分接触并重叠。

旋转阻挡板48固定在中央轴14紧接着推进单元40的下游。旋转阻挡板48是一个直径约12英寸，中央有适应中央轴14的开孔49的坚硬的钢旋转盘。旋转阻挡板48限制分段嵌板44相对于轮轴42轴向上朝着中央轴14的下游末端16旋转。在图1-7的实施例中，旋转阻挡板48限制分段嵌板44向下游方向朝着中央轴14的下游末端16旋转，但允许分段嵌板44远离下游末端16和阻挡板48，朝着中央轴14下游末端18自由旋转。

如图1所示，在分段嵌板44向前旋转，沿着下游方向达到旋转阻挡板48允许的最大可能程度时，相邻的分段嵌板44间存在大宽度的间隙。在下游方向的旋转限制下，分段嵌板44与轮轴42大体共面对齐，并且向外径向延伸。扩展副翼46足够宽，能跨越相邻的分段嵌板44间存在的空隙。当水从管道12的上游末端沿着方向箭头20表示的方向被推向下游时，每个扩展副翼46都被压在分段嵌板44的上游面部分，紧靠着每个扇形副翼46附属的分段嵌板44。

衬背密封50被安装在中央轴14紧邻推进单元40的上游。衬背密封由一片0.5英寸厚，与分段嵌板44径向向外延伸相同距离的橡胶形成。橡胶衬背密封50由通常用于传送带制造的相同的橡胶材料形成。橡胶衬背密封50靠着轮轴42在轮轴42上与阻挡板56相对的一面安装在中央轴14上。也就是，轮轴42在轴14上位于阻挡板56和衬背密封50之间。

密封盘50内部有径向裂缝52，从衬背密封50的周边向里延伸与分段嵌板44的边缘56和58的长度相等的距离。裂缝52将衬背密封50的外周边部分分成八个花瓣状的分段55。密封盘50定义的径向裂缝52与分段嵌板44间的空隙角度上对齐。

图1-7中描述的管道清洁工具有周边为八边形的推进单元轮轴42。因此在推进单元40有八个不同的分段嵌板44。衬背密封50因此有间隔45度布置，从衬背密封盘50的周边向里延伸到距衬背密封盘50里的中央轴向开口53约3英寸处的八个径向裂缝52。中央开口53足够大允许延伸的中央轴14的通过。衬背密封盘5里的裂缝52因此从角度和纵向与推进单元分段嵌板44之间的空隙对齐。

推进单元40有能折叠很大距离的独特能力，因此衬背密封50的上下游两侧建立起一个压力差，压力差是由于两侧水锈和钙化的沉积累积的直径不同，以及在管道12内沉积累积的直径不同。轮轴42、分段嵌板44、扩展副翼46和衬背密封50共同从中央轴14径向向外延伸直到到达管道12的内壁或者沿着需要清洗的堵塞的管道12的堵塞沉积物67径向的内表面延伸。

此外，由于有多个分段嵌板44，且每个分段嵌板44独立的铰接到轮轴42，不同的分段嵌板44独立于其它的分段嵌板44，每个折叠或延伸到必要的程度以到达包围的管道壁面或者沉积物层67。这允许系统适应在管道12内周面上累积的堵塞沉积物67的不均匀性。

分段嵌板44能够在与轮轴42大体共面和垂直于中央轴42的延伸位置间移动到它们与图2中所示方向箭头20相反的上游方向上的折叠回去的位置，在相对于中央轴14大约45度角处停止。分段嵌板44的极外端边缘和扩展副翼46可以，从当分段嵌板44停在基本与轮轴42成共面关系时距中央轴14近20英寸的最大的径向位置，到当分段嵌板相对于轴14成约40度角和与轮轴42在的平面成50度角时到轴14的中心约13.75英寸的距离，进行折叠。

当分段嵌板44在与轮轴42基本共面的方向时，扩展副翼46远离在第一分段嵌板边缘56处连接副翼46到分段嵌板44的合页的边缘47，与相邻分段嵌板44的第二边缘58重叠较少。由于分段嵌板44被向内向轴14折叠，相邻的分段嵌板44间间隙的宽度减小，扩展副翼46划过紧邻那里的分段嵌板44上游面。由轮轴42、分段嵌板44和扩展副翼46形成的推进单元40可以因此被折叠，从一个大体为盘状的构型，到形状类似去顶锥体的结构。尽管如此，通过它的折叠运动，轮轴42、分段嵌板44和扩展副翼46的复合结构为对管道12中央开口里的牢固的、坚硬的径向可以移动的塞。这种对液体流动的阻塞，通过增加不渗水的衬背密封50加强，它显著有助于限制从推进单元40的流体流动。

轮轴42、分段嵌板44和扩展副翼46形成一个坚硬的结构，在清洁工具10沿着管道端12移动时，阻止流体流动的力，保护衬背密封不被损坏。同时，衬背密封50限制了推进液体穿过推进单元40的渗透。如果没有分段嵌板44和扩展副翼46，会由于流体施加在管道12上游末端的力而简单地折叠衬背密封50的外围。分段嵌板44和扩展副翼46及轮轴42共同呈现出一个坚硬的结构，抵抗从管道上游末端12施加来的流体力。

当然推进单元40和衬背密封50形成的堵塞不会形成一个连液体都不能透过的密封。有一定量的流体会穿过衬背密封50外边的外围、分段嵌板44和扩展副翼46流动。裂缝52，和扩展副翼46和它被压倒的分段嵌板44的上游面间也会有一些流体的泄漏。不管怎样，推进单元40与衬背密封50共同构成的单元形成了临近轴14的第二上游末端18的清洗工具10上游末端和靠近轴14的第一下游末端16的清洗工具的下游末端之间显著的压力差。

只要液体压力差足够大来维持工具10的运行，一定量流体通过坚硬的切割单元22是必须的。由于从管道12的上游末端施加水的液压，沿着指向箭头20表示的方向，到推进单元40，管道12内建立起的压力差推动着管道清洁工具10沿着管道12从上游末端纵向向待清洗管道端的下一端移动。

随着管道清洗工具10的移动，在切割盘24外侧边缘上的径向延伸的锯齿26穿过粘附在管道12内壁上的沉积物67的累积堵塞，从而破碎这些沉积物并从管道壁上去除它们。非流动通过推进单元40的水携带这些破碎的沉积物向下游。

清洁工具10清洁行动的效率由于位于切割盘24下游面30周围的纵向延伸的刀片32的出现而得以增强。刀片32在切割盘24的外侧周围的位置，引起成片的和破碎的沉积材料被强行沿着管道12的中心径向向内运动动，在那里它可以穿过包围的沉积物67中间的未被堵塞的开口68将沉积物携带到下游。

如图3所示，切割盘24优选的带有多个位于从它齿状外围径向向里短距离处的多个开口66。在图1-7说明的本发明的实施例中，在盘状的金属板24靠近每个刀片32处有两个开口66在两侧。开口66优选直径约1英寸，成对的位于四个撕裂和压碎刀片32的两边。开口66提供流过推进单元40的水，其中水可以流动穿过低阻力流道。穿过开口66的液体流动，在那些材料被被刀片32和锯齿26撕裂和压碎后用来冲洗并带走沉积物67的颗粒材料。

为了增强管道清洁工具10的刚度，清洁工具10的延长支撑机构包括轮轴42和切割单元22安装到的1.25英寸直径的螺纹轴14，以及一个与轴14同心共轴对齐牢固安装的小口径的金属圆柱状增强管70。管70通过一对硬橡胶对齐盘72固定在位。固定盘72每个有一个平面和一个有环形对齐槽74的相对面。对齐盘72带有对齐槽74的面以相互面对的关系放置在增强管70相对的尾端。对齐盘72也有中央轴向开口76，适应中央轴14的存在。

组装管道清洁工具10，延伸的螺纹支撑轴14插入，穿过一个对齐盘72的中央轴向开口76，再穿过增强圆管70的中央轴。然后另一个对齐盘72安装在中央轴14上，增强圆管70的圆周状末端边缘安装在槽74里。槽74保持增强圆管70与轴14共轴对齐。其后钢切割盘22安装到轴14的下游末端16。一个超重的内螺纹螺母被沿螺旋推进到轴14的下游末端16。

在相对的轴14的上游末端18，旋转阻挡板48插到轴14上，使轴14穿过旋转阻挡板48的中心轴向孔。旋转阻挡板48压在上游对齐盘72的光滑的上游面。然后具有扩展副翼14的轮轴42被铰接到的分段嵌板44并安装到轴14上。轴14穿过轮轴42里的中央轴向开口43。轮轴42的安装要让扩展尾翼42位于分段嵌板44的上游侧。

接着一个平的间隔盘80安装在轴14上。间隔盘80的厚度与扩展副翼46的厚度相等，外径不超过轮轴42的周界。轴14延伸穿过间隔盘80里的中央轴向开口80。然后盘状衬背密封50与间隔盘80相邻安装，通过轴14延伸穿过盘状衬背密封50的中央轴向开口53。然后，一个盘状增强板82，其外圆周直径与轮轴42的八条边到轴14的轴线的距离相等，安装到轴14上。轴14的第二即上游末端延伸穿过加强盘82的中央轴向开口83。然后两个螺母84被拧到轴14的第二上游末端并被拧紧。

当切割工具10装配时，切割盘22通过增强管70从结构里面与推进单元40保持一个固定、预先决定的距离。轴14相对的末端的螺母34和84把切割单元22和推进单元40压向增强管70并在轴14的固定位置夹紧它们。

管道12，具有由堵塞沉积物存在的圆柱状环状壁面13包围的采用管道清洁工具10清洁的内部。清洁工作通过在管道12的两端形成开口并在那里提供内部的入口被执行。这些末端和它们对应的开口在图2里一般用86和88显示。末端86可以认为是上游末端而88是下游末端。

然后管道清洁工具10在上游末端的开口被插到管道端12的内部，从而分段嵌板44的上游表面面对着工具10被插入的管道段的上游末端86。然后水在压力的作用下被推进管道段12上游末端86。水以方向箭头20表示的方向流动，在衬背密封50上施加作用力。这个力传到分段嵌板44的上游面，也作用在扩展副翼46上。液压力趋向于将分段嵌板44向外朝着管道12的环状壁面13旋转。液压力也趋向压着衬背密封盘50的扇形叶片到分段嵌板44和扩展副翼46的上游面上，也压着扩展副翼46与分段嵌板44的上表面紧密接触到扩展副翼46从而使这些面重叠的程度。因此，流体力趋向于限制流体穿过推进单元40的流动，从而在衬背密封50、轮轴42、分段嵌板44和扩展副翼46的复合结构形成的阻碍相对的两侧形成压力差。

穿过推进单元40的压力差驱使管道清洁工具10向管道端12的下游末端移动。随着清洁工具10向下游移动，切割单元22的锯齿26从管道段12的环状壁面13移走堵塞沉积物67。撕裂和压碎沉积材料67的刀片32轴向向里朝着管道段12未堵塞的中央开口68，辅助沉积物67的去除。流动穿过推进单元10的水沿着切割盘22的流体通道开口66移动，绕着切割盘22的外围，在管道清洁工具10前面携带破碎的颗粒物质从沉积67到管道段12的下游末端88。最后，管道清洁工具10在下游末端88那里浮出管道段12。于是管道清洁工具从管道段12的下游末端88的开口移走。

依赖于提供到切割盘22的抵抗力，管道段12可以被管道清洁工具10从那里穿过一次而清洗。有些情况下，事实上管道清洁工具10穿过管道段12一次就足够去除所有的沉积物67。在其他情况下，沉积物67到管道段12的内壁13的粘附特别强，需要管道清洁工具10多次穿过管道段12。

在那些沉积物67相当坚硬并且牢固的粘附在内管道壁13的情形下，可能需要工具10连续的穿过管道段12时采用逐渐增大直径的切割盘22，来逐渐增加锯齿26与支撑轴14间的距离。在这样的情形下，可以首先采用一个直径只比未堵塞开口68稍大的切割盘。一旦清洗单元10已经穿过管道段12，第一页是最小的切割盘从轴14移走换上一个直径较大的切割盘。可以顺序采用几个逐渐增大直径的切割盘。但是，推进单元40的零件不需要被交换，因为推进单元40径向向里折叠到从最大近20英寸的外边直径到小至约13.75英寸的直径。

采用推进单元40极大的减少了时间和费用以及清洁管道段12所需的水压。例如，图1-7中描述的管道清洁工具10，仅需要约120-135psi(磅每平方英寸)的水压来推进穿过一个20英寸直径3000英寸长的管道段。

图8和9显示了本发明的一个可选实施例。如图8所示，管道清洁工具110的第一或者上游末端116，有一个切割单元122安装在那里，同时，螺纹轴14的第二或下游末端118支撑着推进单元140。管道清洁工具110的切割单元122有绕它外围径向向外延伸的锯齿126，但也有一个改变锯齿126从延长支撑轴114向外延伸距离的可调节的切割片安装支撑，如图9所示。

图8所示的管道清洁工具110的实施例可以建设来清洁与图2中所示管道12相同或不同大小的管道。通过示例的方法，管道清洁工具10可以设计用于清洁内径为14英寸的管道。在这样的实施例中，螺纹轴114可以是直径为1.125英寸，长度为管道直径1.5倍的B7螺栓。也就是，轴114的长度大约是21英寸。

管道清洁工具110的推进单元140以与图1-7中实施例的推进单元40相同的方法操作，推进单元140的零件和关联的元件也与推进单元40的零件和管理元件有相同的结构配置。也就是说，推进单元140有轮轴142，有短的直线边缘铰接到轮轴142上的分段嵌板144和扩展副翼146。阻挡板148位于轮轴142的下游，带有径向裂缝的衬背密封150位于轮轴142的上游。显示在图8的推进单元140的零件与图1-7显示的清洁工具10有关的描述的对应的推进单元的零件有相同的功能并且相互之间以同样的方式作用。

图8和9描述的实施例相关的零件的尺寸被按比例缩小用于一个较小直径的管道。对较小直径的管道，提供比图1-7实施例中数目少的分段嵌板144的推进单元经济上有利。更具体的，轮轴142是六边形的，因而推进单元140包括六个独立通过直线活页160绕轮轴142外围铰接的扇形嵌板144。从而每个扇形嵌板144相对轮轴142绕一个与轮轴42的每个外外边缘的边的中心点的假想内结圆相切的旋转轴旋转。

推进单元140也包括六个不同的扩展副翼146，每个铰接到一个独立的分段嵌板44的第一边缘。盘形衬背密封150有六个径向裂缝，其结构从它的周界径向向里延伸终止于距轴114约3英寸的地方。

推进单元140和推进单元40之间的主要差别，除了不同的分段嵌板的数目和较小的外径，是推进单元140位于轴114的第二即下游末端。因此，推进单元140拉着清洁工具110穿过一个管道，与图1-7的实施例中中清洁工具10推着穿过管道12的推进单元40相对。

推进单元140安装在轴114的第二末端的下游末端向上游一定距离处。这种驱进单元140向后或上游的定位容纳了一个基本为球形的突起102。突起102有中心向外凸起的基本半球形的表面对着下游，并且由金属形成，在穿过图1所示的被管道上累积的沉积物67堵塞的管道时，扩大中央开口。一个超大螺母134保持突起102固定在位，向后沿着上游的方向压着一个突起基础盘104。突起基础盘104依次支撑在旋转限制盘148上。

管道清洁工具10的切割单元122与管道清洁单元10中采用的切割单元22显著不同。更具体的，切割单元122由一对切割元件安装盘106和108组成，在上游末端116那里相对于支撑轴114共轴的安装。每个切割元件安装盘106和108有等间隔隔开的多个开口111在它的外围。在图8-9的实施例中每个切割元件安装盘106和108上有六个安装元件开口111。安装开口111是径向的并且相互间纵向对齐。每个切割元件安装盘106和108还有中央轴向开口113适于支持轴114从其中穿过。

切割单元122由多个平的切割元件124组成，它们位于安装盘106和108之间并从那里径向向外延伸。每个切割元件124的形式是，外侧周带锯齿126的平坦扇形坚硬钢板。每个扇形切割元件124有一个较窄的，径向靠里的末端，并在同一处有径向延伸的安装开口125。每个安装开口102是长槽形式且两端闭合。

切割单元122还包括用于每个切割元件板124的螺栓115。每个螺栓115有一个延伸穿过下游切割元件安装盘108上光滑的有边缘开口的外螺纹柄部，并且与切割元件安装盘106上的内螺纹开口111螺纹配合。切割元件安装盘106和108，长槽125和螺栓115形成了一个调节机制，允许锯齿126到轴114的径向距离可选且可调节。

为调节锯齿126从轴114延伸出的距离，螺栓115被松开允许平坦扇形切割元件板124调节从轴114延伸的径向距离。调节的极限由长椭圆形槽125决定。一旦锯齿126从轴114延伸的径向距离被选定，再次拧紧螺栓115从而牢固地夹着扇形的切割元件板124，使其从切割元件安装盘106和108之间径向向外延伸，如图8和9所示。

管道清洁工具10里具有一个绕支撑轴114共轴安装的加强管170。增强管170相对轴114保持共轴对齐，通过一个划入下游切割元件安装盘198下游表面的环状槽和一个在管170相对末端的钢对齐盘172的上游面对应的环状槽。管170的总长度，作为示例，约为12英寸。管170可以是一个标准管壁不锈钢管道，其内径为3英寸，壁厚约0.125英寸。

管道清洁工具110以基本上与管道清洁工具10相同的方法使用。也就是，一个待清洗的管道段在两端开口，管道清洁工具110被插入管道段的上游末端。管道清洁工具110的第二或者下游的末端118首先被插入管道段上游的开口末端然后工具110被推入待洗的管道段。然后压力在100-135psi之间的水被迫使进入管道上游末端，并如方向箭头120表示的从管道段上游末端向下游末端的方向动作。

水穿过切割单元122的扇形切割元件124之间，但作用在推进单元140形成的障碍物，以前面描述过的方式建立与背套密封150的压力差。如分段嵌板44，如果通过或者与待清洁的管道段的内壁的接触，或者与在那个壁上沉积物的接触被强迫向后，分段嵌板144能够绕活页160向里折叠，从旋转限制阻挡板148所限制的大致与轮轴142共面的方向，向后朝着轴114在上游的方向。

尽管以箭头120的方向指向施加流体压力，推进单元140的分段嵌板144折叠向里朝着轴144，与管道内壁上累积的沉积物的接触相对应。该水压作用在柔软不渗水盘状的衬背密封150的上游表面上，因此展平密封150的六个扇形在分段嵌板144的上游面上，并且扩展副翼146部分的覆盖分段嵌板144。

由于衬背密封150，分段嵌板144和扩展副翼146的外围与管道的内壁面接触，或者与内壁面上累积的材料的内表面接触，跨越推进单元140形成了一个压力差。也就是，作用在衬背密封150的上游面上的水压，比流过突起的水压高。作为结果，跨越推进单元140建立起来的压力差推动管道清洁工具110纵向的沿着管道前进直到它从下游末端出现。当锯齿126被拉着穿过管道内壁上累积的堆积材料，材料被破碎并携带到下游，通过流过推进单元140的那部分水。

如果累积在管道壁上的材料不是太厚，或者如果它可以不应用额外的液压力就能从管道壁面上取出，很有可能用管道清洁工具140穿过待清洗的管道段一次就清洁好一段管道。如果积累的材料更厚或者材料更牢固的粘结到管壁上，可能有必要清理出去材料。也就是，扇形的切割板124可以从最初就调节从轴114径向向外伸出一个相对短的距离。

由于每个管道清洁工具110连续的穿过待清洗管道段，螺栓115被松开，在再次拧紧前，切割元件板124从切割元件安装盘106和108的中间开口113径向向外拉出一个递增的距离。这样，随着每次管道清洁工具110穿过管道段，一个直径逐步变大的孔穿过累积在管道壁上的材料，直到最后锯齿126几乎径向延伸到管壁并且几乎所有的材料被去除。

由于能够快速简单的调整锯齿126到支撑轴114的径向延伸程度,管道清洁工具110是有好处的。这个调节可以在仅大约10分钟的时间里对所有切割元件124完成。因此，工具清洁工具110连续穿过待清洗的管道段时，可以被快速的部署。

毫无疑问，很多本发明的变化和修改对于熟悉管道清洁工具的技术人员将变得显而易见的。例如，可以使用大量的调整装置来替代长形槽125和夹紧螺栓115以及显示的安装盘106和108，可以使用一个可调节的凸轮机构来迫使锯齿126从轴114径向向外移动到所需程度，同样的，不同的加固系统可以用来替换增强管70和170，以实例来说，间隔杆可以相互间以选定的角度间隔径向的绕中央支撑轴布置。相应的，本发明的范围不应当理解为受限于图解和描述的特定的实施例。

虽然本发明已经参考特定的说明性实施例进行了描述，但是不会受到这些实施例的限定而仅仅受到附加权利要求的限定。本领域技术人员应当理解可以在不偏离本发明的保护范围和精神的情况下对本发明的实施例能够进行改动和修改。

Claims (10)

1.一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于包括：

一根延长的中央轴(14)，所述中央轴(14)具有第一端(16)和一个相对的第二端(18)；

坚硬的切割单元(22)，固定在所述中央轴(14)的第一端(16)附近；

坚硬且平坦的盘状金属切割板(24)，其外围是锯齿状来形成径向向外伸出的锯齿(26)；

多个锋利的、三角形、纵向伸出的刀片(32)，以相等的间隔靠着金属切割板(24)的外围并焊接在金属切割板(24)的下游面(30)上而固定，切割刀片的尖端与金属切割盘(24)的边缘对齐，刀片(32)的切割边缘向内径向倾斜并向后朝着金属切割盘(24)；

推进单元(40)，位于中央轴(14)的相对的第二端(18)，包括在中央轴(14)第二端(18)附近固定的坚硬的轮轴(42)，多个从轮轴(42)径向向外伸出的坚硬的扇形分段嵌板(44)以及每个分段嵌板(44)上的独立的坚硬扩展副翼(46)，一个旋转的阻挡板(48)和一个由不渗水的材料的软片形成的衬背密封盘(50)分别位于推进单元(40)的下游和上游侧。

2.根据权利要求1所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述中央轴(14)是一根外螺纹直径为1.25英寸的B7钢螺柱，所述中央轴(14)的长度由管道的弯曲直径限定。

3.根据权利要求1所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述切割单元(22)为一个单个固定直径的切割元件，所述切割元件由一个全直径的钢切割板(24)组成，所述钢切割板(24)外径略小于20英寸，厚度为0.5英寸。

4.根据权利要求1所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述金属切割板(24)有一个上游面(28)和一个相对的下游面(30)，所述金属切割板(24)在下游面(30)通过一个拧在中央轴(14)的第一端(16)上的保持螺母(34)固定在位。

5.根据权利要求1所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述轮轴(42)有一个中央圆形的开口(43)，通过开口(43)所述轮轴(42)可以安装到所述中央轴(14)上，所述轮轴(42)的外周界是一个规则的多边形的形式。

6.根据权利要求5所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述轮轴(42)为八边形，且周边八边中每个长约4英寸。

7.根据权利要求1所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述分段嵌板(44)约0.5英寸厚，形状为圆的扇形去掉尖的松弛钢板，每个分段嵌板(44)有中凸的圆弧状外边缘(52)和较短的直线内边缘(54)，以及径向向外分叉的第一边缘(56)和第二边缘(58)。

8.根据权利要求1所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述分段嵌板(44)独立的通过直线合页连接件(60)铰接到轮轴(42)，可以相对于轮轴(42)绕沿着轮轴(42)外边缘的八条不同的轴旋转，所述分段嵌板(44)的旋转轴相对于轮轴(42)与轮轴(42)内假想的内切圆相切，并在相切点与八条向外的直边都接触。

9.根据权利要求8所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述扩展副翼(46)是梯形状，通过直线的沿着径向的活页(62)铰接到分段嵌板(44)的第一边缘(56)并独立旋转，单个扩展副翼(46)沿着第一边缘(56)铰接到每个分段嵌板(44)，并在下一个相邻分段嵌板(44)后面延伸与上游面的一部分接触并重叠。

10.根据权利要求8所述的一种无人船管道清洗工具(10)，其特征在于：所述旋转阻挡板(48)固定在中央轴(14)紧接着推进单元(40)的下游，所述旋转阻挡板(48)是一个直径12英寸，中央有适应中央轴(14)的开孔(49)的坚硬的钢旋转盘。