本实用新型属于油气管道清管及检测领域，具体涉及一种电磁离合器控制可调速清管器。
背景技术：
据统计，中国管道里程已经超过12万公里，其中有30％以上的管道运行时间大于10 年，存在很大的安全隐患。为保证管道的正常运行，需要定期对管道进行清管和检测作业。清管的目的是清扫管道内的杂物、积液、积污，提高管道输送效率，减少摩阻损失，当清管与检测同时进行时，还可获得管道变形，腐蚀，裂纹等数据并对这些管道缺陷进行精确定位，为后期的管道维护提供可靠信息。目前，主流的清管器主要依靠自身对管道内输送介质的阻滞作用所形成的压差来驱动前进，但由于管道上下游的压力存在波动，特别是近年建成的大口径、高压、高流速长输天然气管道，介质流速已经超过5m/s，瞬间速度可能达到十几米每秒，使得作业装备的运行速度不十分稳定,瞬时运行速度可在0～25m/s之间变化。根据SY/T 5922-2003《天然气管道运行规范》8.7.4.1项规定，“清管器运行速度一般宜控制在3.5m/s～ 5m/s。”当管道作业装备运行速度超过5m/s时，容易出现信号采集不理想,甚至出现检测不到信号的现象,无法完成管道检测任务，更有甚者,由于内检测器运行速度过快,容易造成对管道及运行设备的冲击,造成重大安全事故，损害用户和企业的利益。因此调节内检测器运行速度使其运行在合理的速度范围之内,势必成为在输气管道内检测过程中提高管道检测精度和降低安全事故风险时所面临的问题。
目前国内外主流可调节速度的清管器是通过搭载闭环控制的泄流阀实现实时控速，其原理是调节电机驱动的泄流阀的泄流面积来改变清管器的前后压差，从而控制清管器的速度。
清管器的泄流阀一般采用转阀结构，由转阀动叶片和转阀静叶片组成，这种结构存在许多问题：一、当转阀阀体受到冲击变形时，叶片间容易发生干涉，使转阀卡住，无法调节清管器的运行速度；二、为满足转阀操作扭矩的需求，清管器需要配置大功率电机，携带大容量电池，这将占用清管器的内部空间，减小泄流通道面积，影响速度的可调性；三、转阀一般安装在清管器的端部，增加了清管器的长度，降低了清管器的弯道通过性；四、转阀静叶片后端流体的流动状态存在突变，使清管器局部绕流损失增大，同时局部绕流还会引发清管器的整体振动，这不仅增大了管道输运过程中的能量损耗，也影响到设备的正常运行。
技术实现要素：
本实用新型的目的是：针对现有可调速清管器泄流面积小、体积大、操作力矩大的问题，提出一种电磁离合器控制可调速清管器，其动力来自于前端摩擦轮机构，由电磁离合器将摩擦轮机构的扭矩传递给控速转阀，完成控速操作；运行时能快速地控制清管器的运行速度、减小转阀的卡堵，使清管器运行平稳，提高清管效率。
本实用新型所提供的一种电磁离合器控制可调速清管器的技术方案是：一种电磁离合器控制可调速清管器，由骨架、驱动皮碗、支撑皮碗、控速转阀、电磁离合器、周向控制机构、摩擦轮机构、里程轮系统组成；所述一种电磁离合器控制可调速清管器前端安装有防撞支架、摩擦轮机构和控速转阀，尾部安装有内骨架，内骨架后端周向安装有三组里程轮系统，其特征是：控速转阀有两组转动叶片，使用摩擦轮机构驱动运转，由电磁离合器进行控制。
本实用新型所提供的一种电磁离合器控制可调速清管器的骨架由外骨架和内骨架组成，外骨架前端和后端焊接有法兰，用于安装驱动皮碗、支撑皮碗、控速转阀和防撞支架等结构，内骨架是一种电磁离合器控制可调速清管器的内结构件，由加强筋支撑固定在清管器内部，形成悬空的支架，用于安装电器密封仓，内骨架整体处于清管器泄流通道内部，减小了清管器的长度。
本实用新型所提供的一种电磁离合器控制可调速清管器的控速转阀安装在外骨架前端，由转阀支架、两组转阀叶片、主轴、棘轮机构等组成；所述转阀支架由转阀支架Ⅰ和转阀支架Ⅱ组成，转阀支架Ⅱ固定到转阀支架Ⅰ上，转阀支架Ⅰ固定到外骨架上，两个转阀支架中间都由加强筋支撑起圆环结构，转阀支架Ⅰ的圆环结构中心安装有滚动轴承Ⅰ，转阀支架Ⅱ的圆环结构中心安装有棘齿，转阀支架Ⅱ前端外缘加工有导轨，用于安装周向控制机构；所述两组转阀叶片是控速转阀的主要部件，包括转阀叶片Ⅰ和转阀叶片Ⅱ，每组转阀叶片均由6张独立叶片和叶片安装环组成；所述转阀叶片Ⅰ中心安装有滚动轴承Ⅳ；所述转阀叶片Ⅱ中心安装在主轴右端第二轴颈处，用平键做周向定位；所述主轴是控速转阀的主要传动件，主轴前端、中部和后端均安装有滚动轴承，由各自的轴承端盖定位，前端的滚动轴承Ⅱ安装到摩擦轮机构支架中心孔内，后端的滚动轴承Ⅰ安装到转阀支架Ⅰ中心孔内，中部的两个滚动轴承分别安装到转阀叶片Ⅰ和轴套中心孔内；所述棘轮机构由轴承端盖Ⅱ、轴套、棘齿、弹簧和千斤齿组成；所述轴承端盖Ⅱ用螺栓固定到转阀叶片Ⅰ上，轴承端盖Ⅱ前端外圆周上加工有凹槽，用于弹簧和千斤齿的安装；所述棘齿固定到转阀支架Ⅱ中心孔内，棘齿与轴承端盖Ⅱ的千斤齿作用，使得转阀叶片Ⅰ只能做顺时针转动；所述轴套后端加工有外螺纹，与轴承端盖Ⅱ的内螺纹连接固定；所述控速转阀采用了两组转动叶片，两组转动叶片都可以实现圆周转动，通过调节两组转动叶片的相对位置可以实现阀门的合拢或打开，从而调节清管器泄流通道的泄流面积，实现清管器控速的目的。
本实用新型所提供的一种电磁离合器控制可调速清管器的电磁离合器由离合器总成和电磁滑块机构组成；所述离合器总成位于控速转阀与周向控制机构之间的安装壳内，由两组压盘、两组从动盘、两组膜片弹簧、从动盘支架、轴套以及安装壳组成；所述两组压盘包括压盘Ⅰ和压盘Ⅱ，压盘Ⅰ固定到膜片弹簧Ⅰ上，压盘Ⅱ固定到膜片弹簧Ⅱ上；所述两组膜片弹簧包括膜片弹簧Ⅰ和膜片弹簧Ⅱ，由铆钉定位到安装壳的两端；所述两组从动盘包括从动盘Ⅰ和从动盘Ⅱ，从动盘Ⅰ安装到从动盘支架上，从动盘Ⅱ安装到轴套上；所述离合器总成由螺钉固定在摩擦轮机构支架上，离合器的输出轴就是控速转阀的输入轴；所述电磁滑块机构安装在主轴上，由电磁线圈和动铁圆环组成；所述电磁线圈缠绕在主轴前端的环形槽内，其导线由主轴中心孔引出；所述动铁圆环的外圈开有圆槽，用于限定膜片弹簧Ⅰ和膜片弹簧Ⅱ的位置，动铁圆环自身可以在通电的电磁线圈的作用下沿主轴做前后运动，带动膜片弹簧上的压盘与对应从动盘接合与分离。
本实用新型所提供的一种电磁离合器控制可调速清管器的周向控制机构由摩擦轮机构支架、导向环和摩擦轮机构组成；所述摩擦轮机构支架沿圆周方向开有安装接口，用于安装摩擦轮机构，摩擦轮机构支架前端和后端焊接有法兰，前端法兰用于安装防撞支架，用螺栓进行固定，后端法兰用于安装导向环，也由螺栓进行固定；所述导向环采用分瓣结构，由三个分瓣的导向环一起组成一个圆环，圆环内部加工有导向槽，用于与转阀支架Ⅱ前端的导轨配合，使装配后的周向控制机构可以沿转阀支架Ⅱ的导轨做圆周运动；所述摩擦轮机构由支架Ⅰ、支架Ⅱ、支架Ⅲ、减震弹簧、弹簧轴、摩擦轮等组成；所述支架Ⅰ上端连接到摩擦轮机构支架上，下端通过螺栓与支架Ⅲ固定，同时，支架Ⅰ与支架Ⅲ之间存在一定夹角，支架Ⅲ上安装有带减震弹簧的摩擦轮；当清管器运行时，摩擦轮可以将清管器的一部分动能转换为圆周方向的力矩带动周向控制机构沿转阀支架Ⅱ的导轨运动，在电磁离合器作用下使控速转阀打开或者关闭。
本实用新型所提供的一种电磁离合器控制可调速清管器的电磁离合器运行时，控制系统可根据需要控制电磁线圈的通电方向，当电磁线圈正向通电时，动铁圆环向左滑动，使得压盘Ⅰ与从动盘Ⅰ分离，同时压盘Ⅱ与从动盘Ⅱ接触，从而传递周向控速机构向轴套输入动力，使转阀叶片Ⅱ顺时针转动，当电磁线圈反向通电时，动铁圆环向右滑动，使得压盘Ⅰ与从动盘Ⅰ接触，同时压盘Ⅱ与从动盘Ⅱ分离，从而传递周向控速机构向主轴输入动力，使转阀叶片Ⅰ顺时针转动，清管器控速过程中，转阀叶片Ⅰ与转阀叶片Ⅱ均可同向转动，但两组转阀叶片始终保持一定的角度差，通过调整相对角度的大小，来控制控速转阀的不同开度，从而调节清管器泄流通道的泄流面积，实现清管器控速的目的。
本实用新型所提供的一种电磁离合器控制可调速清管器的棘轮机构和摩擦轮机构具有关联性，当棘轮机构被限定只能做顺时针方向转动时，摩擦轮机构也需要调整支架Ⅰ与支架Ⅲ之间的相对夹角，使摩擦轮机构带动周向控制机构做顺时针运动；当棘轮机构限定只能做逆时针方向转动时，摩擦轮机构也需要调整支架Ⅰ与支架Ⅲ之间的相对夹角与，使摩擦轮机构带动周向控制机构做逆时针运动。
使用本实用新型的一种电磁离合器控制可调速清管器运行时，清管器的里程轮系统测定清管器的实时运行速度后将信息传导给控制系统，控制系统对比清管器实时运行速度与预定速度后发出控制指令；当清管器运行速度低于预定速度下限时，控制系统控制转阀叶片关闭，具体操作流程是：控制系统发出指令控制电磁离合器使两组转阀叶片合拢，减小泄流通道内的泄流量，使清管器加速；当清管器运行速度超过预定速度上限时，控制系统控制转阀转动叶片打开，具体操作流程是：控制系统发出指令控制电磁离合器使两组转阀叶片打开，增大泄流通道内的泄流量，使清管器减速；当清管器运行速度介于预定速度范围内时，转阀开度不变，此时控制系统不发出信号，清管器保持现有速度。
本实用新型提供的一种电磁离合器控制可调速清管器在传统清管器的基础上增加了摩擦轮机构、电磁离合器以及控速转阀，并且采用两组转动叶片的运行方式，使清管器在大口径、高压长输天然气管道中的速度可控性大大提高，清管过程变得更加高效、安全。
附图说明
图1为本实用新型一种电磁离合器控制可调速清管器正视图。
图2为本实用新型一种电磁离合器控制可调速清管器三维视图。
图3为本实用新型控速转阀三维爆炸视图。
图4为本实用新型控速转阀传动部分三维爆炸视图。
图5为本实用新型电磁离合器全剖视图。
图6为本实用新型棘轮机构三维爆炸视图。
图7为本实用新型摩擦轮机构三维视图。
图8为本实用新型控速转阀泄流通道完全关闭状态视图。
图9为本实用新型控速转阀泄流通道部分打开状态视图。
图10为本实用新型控速转阀泄流通道完全打开状态视图。
其中1-防撞支架；2-摩擦轮机构；3-螺栓；4-转阀支架Ⅰ；5-前支撑皮碗；6-前隔板；7-前驱动皮碗；8-外骨架；9-螺栓；10-后支撑皮碗；11-后隔板；12-后驱动皮碗； 13-内骨架；14-里程轮系统；15-轴承端盖Ⅰ；16-主轴；17-电磁离合器；18-棘轮机构；19- 轴承端盖Ⅱ；20-轴承端盖Ⅲ；21-螺栓；22-摩擦轮机构支架；23-摩擦轮；24-导向环； 25-螺栓；26-转阀支架Ⅱ；27-转阀叶片Ⅰ；28-转阀叶片Ⅱ；29-滚动轴承Ⅰ；30-螺栓； 31-滚动轴承Ⅱ；32-从动盘支架；33-从动盘Ⅰ；34-压盘Ⅰ；35-膜片弹簧Ⅰ；36-安装壳； 37-膜片弹簧Ⅱ；38-压盘Ⅱ；39-从动盘Ⅱ；40-滚动轴承Ⅲ；41-轴套；42-棘齿；43-滚动轴承Ⅳ；44-动铁圆环；45-电磁线圈；46-弹簧；47-千斤齿；48-支架Ⅰ；49-螺栓；50- 弹簧轴；51-减震弹簧；52-支架Ⅱ；53-支架Ⅲ；54-螺栓；55-螺栓。
具体实施例
下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不局限于此实施例。
实施例：以本例来说明本实用新型的具体实施方式并对本实用新型作进一步的说明。本例是φ813mm一种电磁离合器控制可调速清管器，其构成如图1和图2所示。清管器主要部件有外骨架8、内骨架13、驱动皮碗、支撑皮碗、控速转阀、电磁离合器17、周向控制机构、摩擦轮机构2、里程轮系统14组成。外骨架8外周前端从前到后依次安装有转阀支架Ⅰ 4、前支撑皮碗5、前隔板6、前驱动皮碗7，由圆周布置的12颗M20×200mm的螺栓3与螺母连接固定到外骨架8前端的法兰上；外骨架8外周后端从前到后依次安装有后支撑皮碗 10、后隔板11、后驱动皮碗12、内骨架13，由圆周布置的12颗M20×200mm的螺栓9与螺母连接固定到外骨架8后端的法兰上；在内骨架13后端周向安装有三组里程轮，共同构成了里程轮系统14。
如图1外骨架8：总长1000mm，内径430mm，外径470mm；前后焊接有支架，支架直径600mm，宽20mm，支架圆周方向上打有12个φ22mm通孔。
如图1-图4控速转阀：控速转阀安装在外骨架8前端，由转阀支架Ⅰ4、转阀支架Ⅱ 26、转阀叶片Ⅰ27、转阀叶片Ⅱ28、主轴16、棘轮机构18等组成；转阀支架Ⅰ4：厚40mm，外径650mm、内径430mm，中间由4根加强筋支撑起圆环结构，圆环结构中心安装有滚动轴承Ⅰ29；转阀支架Ⅰ4法兰的周向开有12个φ22mm通孔以及12个M12螺纹孔，M12螺纹孔用于安装转阀支架Ⅱ26，由M12螺栓25连接固定；转阀支架Ⅰ4的内部圆环结构上周向开有12个M5螺纹孔，用于安装轴承端盖Ⅲ20。
如图1-图4转阀支架Ⅱ26:外径520mm，内径430mm、宽70mm，转阀支架Ⅱ26后端焊接有法兰，法兰上周向开有12个φ14mm通孔，转阀支架Ⅱ26中间由加强筋支撑起圆环结构，圆环结构中心安装有棘齿42，转阀支架Ⅱ26前端为圆筒形壁面，宽40mm，圆筒形壁面的前端外缘加工有环形导轨，导轨宽10mm。
如图3和图4转阀叶片Ⅰ27和转阀叶片Ⅱ28：每组转阀叶片均由6张独立叶片和叶片安装环组成，叶片安装环上加工有凹槽，用于安装叶片；转阀叶片Ⅰ27中心安装有滚动轴承Ⅳ43，转阀叶片Ⅱ28中心安装在主轴16右端第二轴颈处，用平键做周向定位。
如图3-图5主轴16：主轴16是控速转阀的主要传动件，主轴16前端、中部和后端均安装有滚动轴承，由各自的轴肩和轴承端盖定位，前端的滚动轴承Ⅱ31的外圈与摩擦轮机构支架22中心的内孔形成过盈配合，后端的滚动轴承Ⅰ29的外圈与转阀支架Ⅰ4中心的内孔形成过盈配合，中部的两个滚动轴承的外圈分别与转阀叶片Ⅰ27和轴套41中心的内孔形成过盈配合，主轴16前端中部加工有环形槽，中心加工有深孔，用于安装电磁线圈45及其导线。
如图4和图6棘轮机构18：棘轮机构18由轴承端盖Ⅱ19、轴套41、棘齿42、弹簧 46和千斤齿47组成，轴承端盖Ⅱ19圆周法兰上加工有6个φ9mm通孔用螺栓固定到转阀叶片Ⅰ27上，其前端加工有圆环，圆环内圈加工有内螺纹，用于与轴套41后端加工的外螺纹配合，轴承端盖Ⅱ19前端外圆周上加工有凹槽，用于弹簧46和千斤齿47的安装，千斤齿47 在弹簧46的作用下弹起并与棘齿42内圈加工的齿槽配合，使得转阀叶片Ⅰ27只能做顺时针转动。
如图4和图5电磁离合器17，电磁离合器17由离合器总成和电磁滑块机构组成，离合器总成位于控速转阀与周向控制机构之间的安装壳36内，由压盘Ⅰ34，压盘Ⅱ38、从动盘Ⅰ33、从动盘Ⅱ39、膜片弹簧Ⅰ35、膜片弹簧Ⅱ37、从动盘支架32、轴套41以及安装壳36 构成，两个压盘分别固定到对应的膜片弹簧上，两组膜片弹簧由铆钉定位到安装壳36的两端，从动盘Ⅰ33安装到从动盘支架32上，从动盘Ⅱ39安装到轴套41上，轴套41后端加工有外螺纹，其内圈装配有滚动轴承Ⅲ40，离合器总成由螺钉固定在摩擦轮机构支架22上，离合器的输出轴就是控速转阀的输入轴。
如图4和图5电磁滑块机构，电磁滑块机构安装在主轴16上，由电磁线圈45和动铁圆环44构成，电磁线圈45缠绕在主轴16前端的环形槽内，动铁圆环44嵌套在电磁线圈45 上，外圈开有环形槽，用于限定两组膜片弹簧的位置，动铁圆环44自身可以在电磁线圈45 的作用下沿主轴16前后滑动，带动膜片弹簧上的压盘与从动盘接合或分离；当电磁离合器 17运行时，控制系统可根据需要控制电磁线圈45的通电方向，当电磁线圈45正向通电时，动铁圆环44向左滑动，使得压盘Ⅰ34与从动盘Ⅰ33分离，同时压盘Ⅱ38与从动盘Ⅱ39接触，从而传递周向控速机构向轴套41输入动力，使转阀叶片Ⅱ28顺时针转动，当电磁线圈45反向通电时，动铁圆环44向右滑动，使得压盘Ⅰ34与从动盘Ⅰ33接触，同时压盘Ⅱ38与从动盘Ⅱ39分离，从而传递周向控速机构向主轴16输入动力，使转阀叶片Ⅰ27顺时针转动，通过调节转阀叶片Ⅰ27与转阀叶片Ⅱ28的相对角度即可调整控速转阀的开度，实现控制清管器运行速度的目的。
如图1-图4周向控制机构，周向控制机构由摩擦轮机构支架22、导向环24和摩擦轮机构2组成，摩擦轮机构支架22沿圆周方向均匀开有六个安装接口，用于安装摩擦轮机构2，由螺栓进行固定，摩擦轮机构支架22前端和后端焊接有法兰，法兰上加工有螺纹孔，前端法兰用于安装防撞支架1，用螺栓进行固定，后端法兰用于安装导向环24，也由螺栓进行固定；导向环24采用分瓣结构，由三个分瓣的导向环24一起组成一个圆环，圆环内部加工有导向槽，用于与转阀支架Ⅱ26前端的导轨配合，使装配后的周向控制机构可以沿转阀支架Ⅱ26的导轨做圆周运动。
如图7摩擦轮机构2，摩擦轮机构2由支架Ⅰ48、支架Ⅱ52、支架Ⅲ53、减震弹簧51、弹簧轴50、摩擦轮23等组成，支架Ⅰ48上端连接到摩擦轮机构支架22上，由螺栓锁定，下端通过螺栓49与支架Ⅲ53固定，同时，支架Ⅰ48与支架Ⅲ53之间存在一定夹角，使得清管器沿管道壁做直线运动时，摩擦轮机构2可以沿管道壁做顺时针方向的螺旋运动，支架Ⅲ53 上安装有带减震弹簧51的摩擦轮23；当清管器运行时，减震弹簧51可以吸收一部分清管器运行中的震动，同时摩擦轮23将清管器的一部分动能转换为圆周方向的力矩带动周向控制机构沿转阀支架Ⅱ26的导轨运动，在电磁离合器17作用下使控速转阀打开或者关闭。
当清管器需要调节运行速度时，控制系统发出指令使电磁离合器17调节相应压盘与从动盘接触，最终使转阀叶片Ⅰ27和转阀叶片Ⅱ28合拢或打开，从而调节转阀的泄流量，达到清管器控速的目的。
上述实施例证明，一种电磁离合器控制可调速清管器提供的控速转阀能减小转阀控制机构的体积，使清管器在大口径、高压长输天然气管道中的速度可控性大大提高；全开状态下，转阀叶片后端流体通道的直线性更好，清管器局部绕流损失减小，抑制了清管器的整体振动，使清管器的运行过程更加平稳。