一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构制造技术

本发明专利技术提供了一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，包括涡轮壳体及其内部转动套接的涡轮叶轮，涡轮叶轮的轮头端面中部设有预制缺陷孔，且预制缺陷孔的侧壁沿径向均布若干引导槽，预置缺陷孔用于降低涡轮叶轮结构强度，引导槽用于引导涡轮叶轮受力破裂。本发明专利技术所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，两个预置缺陷槽可以有效控制增压器涡轮端包容性试验时涡轮叶轮飞散的时机和方式，避免了包容性试验时叶轮飞散转速过高或破裂碎片较小、能量不足而造成试验结果无效的问题，满足包容性试验的要求，能够有效的提高试验成功率，减少试验次数，降低产品开发周期和成本。降低产品开发周期和成本。降低产品开发周期和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构


[0001]本专利技术属于废气涡轮增压
，尤其是涉及一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构。

技术介绍

[0002]涡轮增压器的叶轮由于高温、疲劳以及材料缺陷等因素影响，在极端环境或恶劣工况下，可能产生失效断裂。飞散断裂后的叶轮碎片具有很高的动能，如果涡轮箱不够坚固，高速高能的碎片就会穿透蜗壳壳体，导致涡轮增压器的非包容性事故。涡轮叶轮碎片一旦飞出涡轮壳，极有可能会对其他零部件造成二次破坏，危及发动机的正常工作甚至人员生命安全。为了确保发动机的正常工作以及人员生命安全，涡轮壳体必须具备在设计要求的高转速下叶轮断裂后，保证碎片不穿透涡轮壳体，即满足包容性要求。
[0003]为了验证涡轮的包容性，需要在增压器试验台架上开展包容性试验：让涡轮在最高持续工作温度和要求的超速条件下破裂,检验涡轮箱的包容性。但是在试验时，涡轮叶轮的破裂转速和断裂方式无法控制，有时破裂转速过高，导致碎片动能过大穿透涡轮箱，或破裂碎片太小动能不够，使试验结果无效。
[0004]因此为了减少试验次数，降低开发周期和成本，需要有效的涡轮叶轮缺陷制备方法，保证包容性试验时，涡轮叶轮在给定转速下以设想的方式断裂，以满足包容性试验要求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，以解决现有技术验证涡轮的包容性实验时，涡轮叶轮的破裂转速和断裂方式无法控制的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：/>[0007]一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，包括涡轮壳体及其内部转动套接的涡轮叶轮，涡轮叶轮的轮头端面中部设有预制缺陷孔，且预制缺陷孔的侧壁沿径向均布若干引导槽，预置缺陷孔用于降低涡轮叶轮结构强度，引导槽用于引导涡轮叶轮受力破裂。
[0008]进一步的，所述预制缺陷孔是盲孔，预制缺陷孔包含由上至下依次设置的孔身和空头，孔身的横截面为圆柱形，孔头的横截面为圆锥形。
[0009]进一步的，所述孔身的内径为D，轮头端面的宽度为Lo，D小于Lo的3/4。
[0010]进一步的，所述预制缺陷孔的深度为H，涡轮叶轮的高度为Ho，H的尺寸范围为Ho的1/4～2/5。
[0011]进一步的，所述每个引导槽均不贯通涡轮叶轮的轮头。
[0012]进一步的，所述每个引导槽的深度HI等于孔身的深度。
[0013]进一步的，所述引导槽的长度为L，引导槽长度L的尺寸范围为D的1/10～1/5。
[0014]进一步的，所述引导槽的宽度的L1，L1≤3mm。
[0015]相对于现有技术，本专利技术所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构具有以
下有益效果：
[0016](1)本专利技术所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，通过涡轮叶轮轮头上布置预置缺陷孔和引导槽，可以控制涡轮叶轮在包容性试验中飞散转速，并且引导飞散时涡轮叶轮的断裂方式，以充分验证壳体的包容性能，满足包容性试验要求。
[0017](2)本专利技术所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，两个预置缺陷槽可以有效控制增压器涡轮端包容性试验时涡轮叶轮飞散的时机和方式，避免了包容性试验时叶轮飞散转速过高或破裂碎片较小、能量不足而造成试验结果无效的问题，满足包容性试验的要求，能够有效的提高试验成功率，减少试验次数，降低产品开发周期和成本。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1为本专利技术实施例所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构的上视示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构的剖面示意图。
[0022]附图标记说明：
[0023]1‑
涡轮叶轮；2
‑
缺陷孔；3
‑
引导槽；4
‑
应力集中区域。
具体实施方式
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0027]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0028]如图1
‑
3所示，一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，包括涡轮壳体及其内部
转动套接的涡轮叶轮1，涡轮叶轮1的轮头端面中部设有预制缺陷孔2，用于控制增压器涡轮端包容性试验时涡轮叶轮1飞散的时机和方式,达到顺利完成包容性试验的功能，且预制缺陷孔2的侧壁沿径向均布若干引导槽3，预置缺陷孔2用于降低涡轮叶轮1结构强度，以控制涡轮叶轮1在包容性试验设计转速下实现飞散，引导槽3用于引导涡轮叶轮1受力破裂，可以引导涡轮叶轮1飞散时主要破裂成大块碎片的数量,使破裂碎片具有足够大的动能冲击涡轮箱，以充分验证涡轮箱的包容性能。
[0029]预制缺陷孔2是盲孔，预制缺陷孔2包含由上至下依次设置的孔身和空头，孔身的横截面为圆柱形，孔头的横截面为圆锥形，孔径根据涡轮轮头端面尺寸确定,孔身的内径为D，轮头端面的宽度为Lo，D小于Lo的3/4，预制缺陷孔2为破坏整体轮头结构强度作用，若孔径过大，易造成轮头端面附近过薄，试验时易先损坏，影响专利技术效果。
[0030]所述预置缺陷孔2的孔深H(至盲孔顶角处),根据涡轮叶轮1高度确定，预制缺陷孔2的深度为H，涡轮叶轮1的高度为Ho，H的尺寸范围为Ho的1/4～2/5，孔深影响预制缺陷后轮头结构强度，因为其决定了预制缺陷孔2顶角位置，该位置为预制缺陷后轮头的应力集中区域4和结构强度最低处，即轮头最先发生破坏处，若孔深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，其特征在于：包括涡轮壳体及其内部转动套接的涡轮叶轮(1)，涡轮叶轮(1)的轮头端面中部设有预制缺陷孔(2)，且预制缺陷孔(2)的侧壁沿径向均布若干引导槽(3)，预置缺陷孔(2)用于降低涡轮叶轮(1)结构强度，引导槽(3)用于引导涡轮叶轮(1)受力破裂。2.根据权利要求1所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，其特征在于：预制缺陷孔(2)是盲孔，预制缺陷孔(2)包含由上至下依次设置的孔身和空头，孔身的横截面为圆柱形，孔头的横截面为圆锥形。3.根据权利要求2所述的一种包容性试验用涡轮叶轮缺陷预置结构，其特征在于：孔身的内径为D，轮头端面的宽度为Lo，D小于Lo的3/4。4.根据权利要求3所述的一种包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣源，佟鼎，林森，王宪磊，赵洋，马磊，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：