脱落试验的转子组件及其释放方法与流程

本发明涉及旋转机械技术领域，特别涉及一种脱落试验过程中的转子组件及其释放方法。

背景技术：

在高速旋转机械运行的过程中，转子组件的脱落往往会对人员生命和财产的安全带来巨大威胁。因此，任何一种旋转机械在出厂前，都必须进行转子组件脱落试验，以验证该机械对于高速飞出旋转部件的包容能力。

现有技术中，该试验过程中通常采用两种方法来进行人为控制转子组件的释放时机。第一种方法为预制裂纹方法，该方法在试验件的指定部位设置人工预制部分裂纹，由于受到转子组件离心载荷的作用，在一定的转子转速下预制裂纹由于扩展继而造成连接部位断裂失效，从而使得转子组件释放飞出。这种方法简单易操作、危险性低；但是由于其受到断裂面材料性能不均匀、制造公差、局部缺陷与应力集中等因素的影响，该方法对转子组件释放时机的控制精度较差，难以满足复杂结构和高精度试验的要求。

第二种方法为爆破释放方法，该方法在试验件指定部位安放爆炸物，在规定的释放转速下点燃爆炸物，利用爆炸瞬时产生的能量切断转子组件与其它结构的连接，从而造成释放飞出。这种方法对释放时机具有较高的控制能力，但具有如下缺点：

一、爆炸产生的能量会对转子组件的飞脱姿态以及撞击包容结构的动能产生影响；

二、爆炸产生的力矩会影响其它部件特别是转子轴系的正常运行；

三、高速旋转状态下爆炸物及其引爆装置的安装非常复杂，试验过程中爆炸物有被离心载荷甩出的风险，容易造成试验失败；

四、爆炸过程危险性很高，容易引发二次事故。

鉴于上述情况，本领域技术人员亟待开发一种新式的转子组件旋转状态释放方法，解决实际中碰到的诸多技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中转子组件旋转状态下试验方法较难控制，容易发生事故等缺陷，提供一种脱落试验的转子组件及其释放方法。

一种脱落试验的转子组件包括转子飞脱部分和连接结构，所述转子飞脱部分和所述连接结构通过多个爆炸螺栓连接，所述连接结构用于与带动所述转子组件的转动体连接。

在一实施例中，所述转子飞脱部分具有插头，所述连接结构具有相应的插槽，所述插头插入到所述插槽中，并且所述插头和所述插槽共同形成多个螺栓孔，所述多个爆炸螺栓分别穿过所述多个螺栓孔，将所述转子飞脱部分和所述连接结构连接成一体。

在一实施例中，所述转子组件是风扇叶片，所述转子飞脱部分和所述连接结构在所述风扇叶片的轮缘分离。

一种脱落试验中转子组件的释放方法包括

步骤s1，首先将需要释放的所述转子组件的连接结构从所述转子组件上分离，将所述转子组件的剩余部分作为转子飞脱部分；

步骤s2，然后再利用爆炸螺栓将所述转子飞脱部分和所述连接结构进行连接；

步骤s3，在所述脱落试验的过程中在规定的转子转速下引爆所述爆炸螺栓中内置的爆炸物，破坏所述爆炸螺栓的承载能力，从而达到释放被连接的所述转子组件的所述转子飞脱部分的目的。

在一实施例中，所述转子组件的连接结构是榫头，在所述脱落试验过程中通过一转动体带动所述转子组件，所述转动体具有榫槽，所述榫头和所述榫槽连接。

在一实施例中，所述转子组件为风扇叶片，在所述步骤s1中，所述转子飞脱部分和所述连接结构从所述风扇叶片的轮缘处进行人工分离。

在一实施例中，在所述分离的过程中在所述转子飞脱部分的底端保留有插头。

在一实施例中，所述插头为矩形插头。

在一实施例中，所述步骤s2中具体包括以下步骤：

s21、在所述连接结构上开设插槽；

s22、在所述插头和所述插槽上开设多个螺栓孔；

s23、将所述爆炸螺栓安装在对应的所述螺栓孔内，使得所述转子飞脱部分和所述连接结构连接为一体；

s24、将连接为一体的所述转子飞脱部分和所述连接结构安装至榫槽内。

在一实施例中，所述步骤s3中转子组件的转速达到规定的释放转速并保持一定时间的稳定后，引爆所述爆炸螺栓内的爆炸物，所述转子飞脱部分通过离心载荷的作用释放飞出。

本发明的积极进步效果在于：

传统的转子组件释放技术中，试验前转子组件与其连接结构是一个整体，需要在试验实施过程中对试验件的完整性进行破坏，而依据本发明所的释放方法，在试验前对转子组件和其连接结构进行了预先的人工分离，再通过爆炸螺栓进行连接，试验实施过程中不必再对试验件进行任何破坏，只需要破坏连接试验件的爆破螺栓，即可达到释放试验转子组件的目的，因此本发明旋转状态下转子组件的释放方法能够有效地提高释放转速控制精度，降低对转子组件飞脱姿态和飞出动能的影响，提高释放装置安装的便捷性和可靠性，同时还可以降低试验过程的危险性。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明旋转状态下转子组件的释放方法中转子组件的结构示意图。

图2为图1中沿a-a线剖开的剖视图。

图3为本发明旋转状态下转子组件的释放方法中正常运转工况下的旋转机 械转子组件及其连接结构的示意图。

图4为本发明旋转状态下转子组件的释放方法中经过处理的需要释放的旋转机械转子组件及其连接结构的示意图。

图5为图1中沿c-c线剖开的上部剖视图。

图6为图1中沿b-b线剖开的下部剖视图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1为本发明旋转状态下转子组件的释放方法中转子组件的结构示意图。图2为图1中沿a-a线剖开的剖视图。图3为本发明旋转状态下转子组件的释放方法中正常运转工况下的旋转机械转子组件及其连接结构的示意图。图4为本发明旋转状态下转子组件的释放方法中经过处理的需要释放的旋转机械转子组件及其连接结构的示意图。图5为图1中沿c-c线剖开的上部剖视图。图6为图1中沿b-b线剖开的下部剖视图。

如图1至图6所示，在本发明的一实施例中，适合于旋转试验的转子组件包括转子飞脱部分10和连接结构20，转子飞脱部分10和连接结构20通过多个爆炸螺栓30连接，转子组件可以是风扇叶片，转子飞脱部分10和连接结构20可以视为在风扇叶片的轮缘处分开。具体而言，转子飞脱部分10的根部形成有插头11，在连接结构20上形成有相应的插槽21，插头11插入到插槽21中，并且插头11和插槽21共同形成多个螺栓孔22，多个爆炸螺栓30穿过分 别穿过这些螺栓孔22，将转子飞脱部分10和连接结构20连接成一体。连接结构20用于与一转动体连接，举例而言转动体可以是风扇轮盘，其上具有榫槽40，连接结构20与榫槽40榫接。

继续参照图1，在优选的实施例中，插槽21和插头11仅占据转子飞脱部分10、连接结构20的宽度方向的局部区域，最好是中间区域。

本发明的一个实施例中公开了一种旋转状态下转子组件的释放方法，其首先将需要释放的转子组件的连接结构从该转子组件上分离，将转子组件的剩余部分作为转子飞脱部分，然后再利用爆炸螺栓将两转子飞脱部分和连接结构进行连接，在试验过程中在规定的转子转速下引爆爆炸螺栓中内置的爆炸物，破坏爆炸螺栓的承载能力，从而达到释放被连接的转子组件的转子飞脱部分的目的。

继续参照图1至图6，还可以理解到在本发明的实施例中，释放方法包括以下步骤：

步骤一，人工分离待释放的转子组件的转子飞脱部分10和连接结构20。首先，将转子飞脱部分10和连接结构20从设定的位置进行人工分离，例如对风扇叶片，从轮缘12处进行人工分离。在如图所示的实施例中，连接结构20是榫头，与转动体上的榫槽40连接，转动体可以是轮盘，转子组件可以是风扇叶片。然所述对应的连接结构也可以为其他结构，此处仅为举例，并不受本实施例的限制。

同时，在人工分离的过程中在转子飞脱部分10的底端保留矩形插头11。

步骤二，采用爆炸螺栓将转子组件转子飞脱部分10和连接结构20连接为一体。

优选地，其具体包括以下步骤：首先在连接结构20上开设如图6所示的插槽21，接着开设对穿矩形插头11和插槽21上多个螺栓孔22。再将多个爆炸螺栓30分别安装在对应的螺栓孔22内，使得转子飞脱部分10和连接结构20连接为一体。然后，将连接为一体的转子飞脱部分10和连接结构20安装至榫槽40内。

步骤三，在规定的转速下引爆爆炸螺栓30，释放转子组件。

优选地，在步骤三中，转子飞脱部分10的离心载荷通过爆炸螺栓30传递到连接结构20处，由连接结构20再将离心载荷传递给榫槽40。在转子组件的转速达到规定的释放转速并保持一定时间的稳定后，引爆爆炸螺栓30内的爆炸物，转子飞脱部分10通过离心载荷的作用释放飞出。

根据上述描述，本发明旋转状态下转子组件的释放方法更具体地说，其操作过程为：在包容性试验过程中，转子飞脱部分10从轮缘处释放飞出。在试验前首先将转子飞脱部分10和连接结构20从轮缘处人工分离。分离过程中在转子飞脱部分10的底端保留插头11。此处的插头11优选为矩形，当然插头11的形状并不受此限制，其他形状只要能够满足要求的都可以实现。同时，在连接结构20上加开插槽21，插头11和插槽21上相应地开有多个螺栓孔22。

然后，再将转子飞脱部分10和连接结构20通过爆炸螺栓30进行连接，此处爆炸螺栓30的数量可根据试验条件进行调整，最后将重新连接完整的转子飞脱部分10和连接结构20安置在榫槽40内进行试验。

在试验件的加速过程中，转子飞脱部分10的离心载荷通过爆炸螺栓30传递到连接结构20处，连接结构20再将离心载荷传递给榫槽40。当试验件转速达到规定的释放转速并保持一定时间的稳定后，引爆爆炸螺栓30内置的爆炸物，爆炸螺栓30的承载能力降低，转子飞脱部分10的离心载荷无法再通过爆炸螺栓30传递给连接结构20，继而再传递给榫槽40。在这种情况下，转子飞脱部分10便会因为离心载荷的作用而释放飞出。

本发明旋转状态下转子组件的释放方法在试验前静止工况下提前分离转子组件，从而避免了在旋转试验过程中对试验件进行破坏，而在旋转试验过程中只是破坏了连接转子飞脱部分的爆破螺栓。这种方法对转子释放转速的控制精度高，对转子飞脱部分的飞行姿态和动能的影响小，提高了试验的准确性，并且降低试验的危险性。整个释放过程时间短，且整个释放装置简单、方便操作、易实现。

本发明旋转状态下转子组件的释放方法中采用了独特的方法，即首先将需要释放的转子组件转子飞脱部分和其连接结构人工分离，然后再利用爆炸螺栓将两部分进行连接。试验过程中在规定的转子转速下引爆爆炸螺栓中内置的爆 炸物，破坏爆炸螺栓的承载能力，从而达到释放被连接的转子组件的目的。

综上所述，利用本发明所述方法进行转子组件的包容性试验，能够有效地提高释放转速控制精度，降低对转子组件飞脱姿态和飞出动能的影响，提高释放装置安装的便捷性和可靠性，同时还可以降低试验过程的危险性。

本发明所采用的释放方法中，在试验前对转子组件的连接结构进行了预先的人工分离，再通过爆炸螺栓进行连接，试验实施过程中不必再对试验件进行任何破坏，只需要破坏连接试验件的爆破螺栓，即可达到释放试验转子组件的目的。

这种方法具有诸多优点：一、对转子组件的飞脱姿态和动能受到的影响小，更符合实际情况。二、试验过程对其它部件转子轴系的破坏和影响小。三、爆破螺栓技术成熟，安装便捷可靠，可通过选择不同类型和规格的爆破螺栓达到释放复杂转子结构的目的。四、试验风险低，技术方法简单易实现，推广性强。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。