脫落試驗的轉子組件及其釋放方法與流程

本發明涉及旋轉機械技術領域，特別涉及一種脫落試驗過程中的轉子組件及其釋放方法。

背景技術：

在高速旋轉機械運行的過程中，轉子組件的脫落往往會對人員生命和財產的安全帶來巨大威脅。因此，任何一種旋轉機械在出廠前，都必須進行轉子組件脫落試驗，以驗證該機械對于高速飛出旋轉部件的包容能力。

現有技術中，該試驗過程中通常采用兩種方法來進行人為控制轉子組件的釋放時機。第一種方法為預制裂紋方法，該方法在試驗件的指定部位設置人工預制部分裂紋，由于受到轉子組件離心載荷的作用，在一定的轉子轉速下預制裂紋由于擴展繼而造成連接部位斷裂失效，從而使得轉子組件釋放飛出。這種方法簡單易操作、危險性低；但是由于其受到斷裂面材料性能不均勻、制造公差、局部缺陷與應力集中等因素的影響，該方法對轉子組件釋放時機的控制精度較差，難以滿足復雜結構和高精度試驗的要求。

第二種方法為爆破釋放方法，該方法在試驗件指定部位安放爆炸物，在規定的釋放轉速下點燃爆炸物，利用爆炸瞬時產生的能量切斷轉子組件與其它結構的連接，從而造成釋放飛出。這種方法對釋放時機具有較高的控制能力，但具有如下缺點：

一、爆炸產生的能量會對轉子組件的飛脫姿態以及撞擊包容結構的動能產生影響；

二、爆炸產生的力矩會影響其它部件特別是轉子軸系的正常運行；

三、高速旋轉狀態下爆炸物及其引爆裝置的安裝非常復雜，試驗過程中爆炸物有被離心載荷甩出的風險，容易造成試驗失敗；

四、爆炸過程危險性很高，容易引發二次事故。

鑒于上述情況，本領域技術人員亟待開發一種新式的轉子組件旋轉狀態釋放方法，解決實際中碰到的諸多技術問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中轉子組件旋轉狀態下試驗方法較難控制，容易發生事故等缺陷，提供一種脫落試驗的轉子組件及其釋放方法。

一種脫落試驗的轉子組件包括轉子飛脫部分和連接結構，所述轉子飛脫部分和所述連接結構通過多個爆炸螺栓連接，所述連接結構用于與帶動所述轉子組件的轉動體連接。

在一實施例中，所述轉子飛脫部分具有插頭，所述連接結構具有相應的插槽，所述插頭插入到所述插槽中，并且所述插頭和所述插槽共同形成多個螺栓孔，所述多個爆炸螺栓分別穿過所述多個螺栓孔，將所述轉子飛脫部分和所述連接結構連接成一體。

在一實施例中，所述轉子組件是風扇葉片，所述轉子飛脫部分和所述連接結構在所述風扇葉片的輪緣分離。

一種脫落試驗中轉子組件的釋放方法包括

步驟s1，首先將需要釋放的所述轉子組件的連接結構從所述轉子組件上分離，將所述轉子組件的剩余部分作為轉子飛脫部分；

步驟s2，然后再利用爆炸螺栓將所述轉子飛脫部分和所述連接結構進行連接；

步驟s3，在所述脫落試驗的過程中在規定的轉子轉速下引爆所述爆炸螺栓中內置的爆炸物，破壞所述爆炸螺栓的承載能力，從而達到釋放被連接的所述轉子組件的所述轉子飛脫部分的目的。

在一實施例中，所述轉子組件的連接結構是榫頭，在所述脫落試驗過程中通過一轉動體帶動所述轉子組件，所述轉動體具有榫槽，所述榫頭和所述榫槽連接。

在一實施例中，所述轉子組件為風扇葉片，在所述步驟s1中，所述轉子飛脫部分和所述連接結構從所述風扇葉片的輪緣處進行人工分離。

在一實施例中，在所述分離的過程中在所述轉子飛脫部分的底端保留有插頭。

在一實施例中，所述插頭為矩形插頭。

在一實施例中，所述步驟s2中具體包括以下步驟：

s21、在所述連接結構上開設插槽；

s22、在所述插頭和所述插槽上開設多個螺栓孔；

s23、將所述爆炸螺栓安裝在對應的所述螺栓孔內，使得所述轉子飛脫部分和所述連接結構連接為一體；

s24、將連接為一體的所述轉子飛脫部分和所述連接結構安裝至榫槽內。

在一實施例中，所述步驟s3中轉子組件的轉速達到規定的釋放轉速并保持一定時間的穩定后，引爆所述爆炸螺栓內的爆炸物，所述轉子飛脫部分通過離心載荷的作用釋放飛出。

本發明的積極進步效果在于：

傳統的轉子組件釋放技術中，試驗前轉子組件與其連接結構是一個整體，需要在試驗實施過程中對試驗件的完整性進行破壞，而依據本發明所的釋放方法，在試驗前對轉子組件和其連接結構進行了預先的人工分離，再通過爆炸螺栓進行連接，試驗實施過程中不必再對試驗件進行任何破壞，只需要破壞連接試驗件的爆破螺栓，即可達到釋放試驗轉子組件的目的，因此本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法能夠有效地提高釋放轉速控制精度，降低對轉子組件飛脫姿態和飛出動能的影響，提高釋放裝置安裝的便捷性和可靠性，同時還可以降低試驗過程的危險性。

附圖說明

本發明上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中：

圖1為本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法中轉子組件的結構示意圖。

圖2為圖1中沿a-a線剖開的剖視圖。

圖3為本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法中正常運轉工況下的旋轉機 械轉子組件及其連接結構的示意圖。

圖4為本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法中經過處理的需要釋放的旋轉機械轉子組件及其連接結構的示意圖。

圖5為圖1中沿c-c線剖開的上部剖視圖。

圖6為圖1中沿b-b線剖開的下部剖視圖。

具體實施方式

為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

現在將詳細參考附圖描述本發明的實施例。現在將詳細參考本發明的優選實施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標記來表示相同或相似的部分。此外，盡管本發明中所使用的術語是從公知公用的術語中選擇的，但是本發明說明書中所提及的一些術語可能是申請人按他或她的判斷來選擇的，其詳細含義在本文的描述的相關部分中說明。此外，要求不僅僅通過所使用的實際術語，而是還要通過每個術語所蘊含的意義來理解本發明。

圖1為本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法中轉子組件的結構示意圖。圖2為圖1中沿a-a線剖開的剖視圖。圖3為本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法中正常運轉工況下的旋轉機械轉子組件及其連接結構的示意圖。圖4為本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法中經過處理的需要釋放的旋轉機械轉子組件及其連接結構的示意圖。圖5為圖1中沿c-c線剖開的上部剖視圖。圖6為圖1中沿b-b線剖開的下部剖視圖。

如圖1至圖6所示，在本發明的一實施例中，適合于旋轉試驗的轉子組件包括轉子飛脫部分10和連接結構20，轉子飛脫部分10和連接結構20通過多個爆炸螺栓30連接，轉子組件可以是風扇葉片，轉子飛脫部分10和連接結構20可以視為在風扇葉片的輪緣處分開。具體而言，轉子飛脫部分10的根部形成有插頭11，在連接結構20上形成有相應的插槽21，插頭11插入到插槽21中，并且插頭11和插槽21共同形成多個螺栓孔22，多個爆炸螺栓30穿過分 別穿過這些螺栓孔22，將轉子飛脫部分10和連接結構20連接成一體。連接結構20用于與一轉動體連接，舉例而言轉動體可以是風扇輪盤，其上具有榫槽40，連接結構20與榫槽40榫接。

繼續參照圖1，在優選的實施例中，插槽21和插頭11僅占據轉子飛脫部分10、連接結構20的寬度方向的局部區域，最好是中間區域。

本發明的一個實施例中公開了一種旋轉狀態下轉子組件的釋放方法，其首先將需要釋放的轉子組件的連接結構從該轉子組件上分離，將轉子組件的剩余部分作為轉子飛脫部分，然后再利用爆炸螺栓將兩轉子飛脫部分和連接結構進行連接，在試驗過程中在規定的轉子轉速下引爆爆炸螺栓中內置的爆炸物，破壞爆炸螺栓的承載能力，從而達到釋放被連接的轉子組件的轉子飛脫部分的目的。

繼續參照圖1至圖6，還可以理解到在本發明的實施例中，釋放方法包括以下步驟：

步驟一，人工分離待釋放的轉子組件的轉子飛脫部分10和連接結構20。首先，將轉子飛脫部分10和連接結構20從設定的位置進行人工分離，例如對風扇葉片，從輪緣12處進行人工分離。在如圖所示的實施例中，連接結構20是榫頭，與轉動體上的榫槽40連接，轉動體可以是輪盤，轉子組件可以是風扇葉片。然所述對應的連接結構也可以為其他結構，此處僅為舉例，并不受本實施例的限制。

同時，在人工分離的過程中在轉子飛脫部分10的底端保留矩形插頭11。

步驟二，采用爆炸螺栓將轉子組件轉子飛脫部分10和連接結構20連接為一體。

優選地，其具體包括以下步驟：首先在連接結構20上開設如圖6所示的插槽21，接著開設對穿矩形插頭11和插槽21上多個螺栓孔22。再將多個爆炸螺栓30分別安裝在對應的螺栓孔22內，使得轉子飛脫部分10和連接結構20連接為一體。然后，將連接為一體的轉子飛脫部分10和連接結構20安裝至榫槽40內。

步驟三，在規定的轉速下引爆爆炸螺栓30，釋放轉子組件。

優選地，在步驟三中，轉子飛脫部分10的離心載荷通過爆炸螺栓30傳遞到連接結構20處，由連接結構20再將離心載荷傳遞給榫槽40。在轉子組件的轉速達到規定的釋放轉速并保持一定時間的穩定后，引爆爆炸螺栓30內的爆炸物，轉子飛脫部分10通過離心載荷的作用釋放飛出。

根據上述描述，本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法更具體地說，其操作過程為：在包容性試驗過程中，轉子飛脫部分10從輪緣處釋放飛出。在試驗前首先將轉子飛脫部分10和連接結構20從輪緣處人工分離。分離過程中在轉子飛脫部分10的底端保留插頭11。此處的插頭11優選為矩形，當然插頭11的形狀并不受此限制，其他形狀只要能夠滿足要求的都可以實現。同時，在連接結構20上加開插槽21，插頭11和插槽21上相應地開有多個螺栓孔22。

然后，再將轉子飛脫部分10和連接結構20通過爆炸螺栓30進行連接，此處爆炸螺栓30的數量可根據試驗條件進行調整，最后將重新連接完整的轉子飛脫部分10和連接結構20安置在榫槽40內進行試驗。

在試驗件的加速過程中，轉子飛脫部分10的離心載荷通過爆炸螺栓30傳遞到連接結構20處，連接結構20再將離心載荷傳遞給榫槽40。當試驗件轉速達到規定的釋放轉速并保持一定時間的穩定后，引爆爆炸螺栓30內置的爆炸物，爆炸螺栓30的承載能力降低，轉子飛脫部分10的離心載荷無法再通過爆炸螺栓30傳遞給連接結構20，繼而再傳遞給榫槽40。在這種情況下，轉子飛脫部分10便會因為離心載荷的作用而釋放飛出。

本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法在試驗前靜止工況下提前分離轉子組件，從而避免了在旋轉試驗過程中對試驗件進行破壞，而在旋轉試驗過程中只是破壞了連接轉子飛脫部分的爆破螺栓。這種方法對轉子釋放轉速的控制精度高，對轉子飛脫部分的飛行姿態和動能的影響小，提高了試驗的準確性，并且降低試驗的危險性。整個釋放過程時間短，且整個釋放裝置簡單、方便操作、易實現。

本發明旋轉狀態下轉子組件的釋放方法中采用了獨特的方法，即首先將需要釋放的轉子組件轉子飛脫部分和其連接結構人工分離，然后再利用爆炸螺栓將兩部分進行連接。試驗過程中在規定的轉子轉速下引爆爆炸螺栓中內置的爆 炸物，破壞爆炸螺栓的承載能力，從而達到釋放被連接的轉子組件的目的。

綜上所述，利用本發明所述方法進行轉子組件的包容性試驗，能夠有效地提高釋放轉速控制精度，降低對轉子組件飛脫姿態和飛出動能的影響，提高釋放裝置安裝的便捷性和可靠性，同時還可以降低試驗過程的危險性。

本發明所采用的釋放方法中，在試驗前對轉子組件的連接結構進行了預先的人工分離，再通過爆炸螺栓進行連接，試驗實施過程中不必再對試驗件進行任何破壞，只需要破壞連接試驗件的爆破螺栓，即可達到釋放試驗轉子組件的目的。

這種方法具有諸多優點：一、對轉子組件的飛脫姿態和動能受到的影響小，更符合實際情況。二、試驗過程對其它部件轉子軸系的破壞和影響小。三、爆破螺栓技術成熟，安裝便捷可靠，可通過選擇不同類型和規格的爆破螺栓達到釋放復雜轉子結構的目的。四、試驗風險低，技術方法簡單易實現，推廣性強。

雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式作出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。