CN104454146A - 涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，轴流涡轮径向外部固定有导流套，导流套底部为同涡轮轴向平行的导流套防护部，中部为连接在导流套防护部一端，相对轴流涡轮轴向中心向外倾斜的导流套导流部，上部为同导流套导流部中部区域连接的导流套固定部，所述导流套固定部同涡轮出气壳径向内部的出气壳防护部的侧面连接固定，并且使出气壳防护部底部表面同导流套防护部顶部表面具有间隙。本发明所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，在轴流涡轮理论断裂区径向方向上设有用来实现第一次防护的导流套和用来实现第二层防护的涡轮出气壳的两层或两层以上的防护，能够安全有效对轴流涡轮断裂进行防护。

Description

涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置

技术领域

本发明涉及透平机械技术领域，尤其涉及一种用于涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置。

背景技术

目前，提高柴油机功率，降低油耗以及减少排放一直是柴油机研究与发展的主要目标。在各种为满足这些要求而采取的措施中，增压技术是最有效的手段之一。当前几乎各类柴油机都采用了废气涡轮增压技术。随着对废气涡轮增压器的压比方面越来越高的要求，涡轮断裂的危险也增大。涡轮增压器涡轮断裂时涡轮具有巨大动能，如果击穿涡轮增压器外壳，可能致人于死并且对于周围设备造成相当大的损坏。

为了防止涡轮增压器涡轮断裂击穿增压器，人们主要对径流压气机叶轮或径流涡轮的断裂防护进行了研究，也有人将壳体部件整体外包，但这样增加了增压器组装零件数，安装、部件拆卸都很不方便。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，用以解决现有的涡轮断裂防护装置将壳体部件整体外包，增加了增压器组装零件数，具有安装、部件拆卸都很不方便的缺点。本发明采用的技术手段如下：

一种涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，包括涡轮出气壳和导流套；

轴流涡轮径向外部固定有导流套，导流套底部为同涡轮轴向平行的导流套防护部，中部为连接在导流套防护部一端，相对轴流涡轮轴向中心向外倾斜的导流套导流部，上部为同导流套导流部中部区域连接的导流套固定部，所述导流套固定部同涡轮出气壳径向内部的出气壳防护部的侧面连接固定，使出气壳防护部设于导流套防护部的上方，并且使出气壳防护部底部表面同导流套防护部顶部表面具有间隙。

作为优选所述出气壳防护部顶部表面同导流套防护部底部表面的间距为防护层单边总厚度B，B≥14mm。

作为优选所述出气壳防护部底部表面同导流套防护部顶部表面的间距为防护层间间距A，A≥2mm。

作为优选所述涡轮出气壳上部为用于出气的出气壳法兰部。

与现有技术比较，本发明所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置具有以下优点：

(1)本发明所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，在轴流涡轮理论断裂区径向方向上设有用来实现第一次防护的导流套和用来实现第二层防护的涡轮出气壳的两层或两层以上的防护，能够安全有效对轴流涡轮断裂进行防护。

(2)本发明所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，仅修改相关零件结构，未增加增压器零件数量，安装方便结构紧凑，简单易用，拆装方便。

(3)本发明所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，针对轴流涡轮防护等级的需要，能够采用增加壁厚和防护层数来实现。

附图说明

图1是本发明涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置的结构示意图。

其中：1、涡轮出气壳，2、导流套，3、轴流涡轮断裂区，4、轴流涡轮，11、出气壳防护部，12、出气壳法兰部，21、导流套防护部，22、导流套导流部，23、导流套固定部。

具体实施方式

如图1所示，一种涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，包括用来实现第二层防护的涡轮出气壳1和用来实现第一次防护的导流套2；

轴流涡轮4径向外部固定有导流套2，导流套2底部为同涡轮轴向平行的导流套防护部21，中部为连接在导流套防护部21一端，相对轴流涡轮4轴向中心向外倾斜的导流套导流部22，上部为同导流套导流部22中部区域连接的导流套固定部23，所述导流套固定部23同涡轮出气壳1径向内部的出气壳防护部11的侧面连接固定，使出气壳防护部11设于导流套防护部21的上方，并且使出气壳防护部11底部表面同导流套防护部21顶部表面具有间隙，对涡轮爆裂进行多层防护，效果更好。

所述出气壳防护部11顶部表面同导流套防护部21底部表面的间距为防护层单边总厚度B，B≥14mm。所述出气壳防护部11底部表面同导流套防护部21顶部表面的间距为防护层间间距A，A≥2mm。所述涡轮出气壳1上部为出气壳法兰部12。

本发明所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，由于次生破片的飞行速度、飞行距离和穿透能力比初始破片小得多，故在轴流涡轮理论断裂区采用有两层或两层以上防护。如图1所示，即为轴流涡轮径向方向有两层防护的结构示意图，包括第一层防护导流套2和第二层防护涡轮出气壳1。

根据公式破片初始速度V采用下公式：

$V={\left(\frac{2E}{W}\right)}^{1/2}$

V是破片初始速度(m/s)，初始速度V是经过涡轮爆裂试验测得破片爆裂速度为105m/s，

E是破片初始动能(J),W是破片质量(kg)；

破片穿透距离d采用公式：

d＝kW^aV k和a为常数，取值分别为k＝6X10^-5，a＝0.33，W为破片质量，取涡轮爆裂试验中破片最大质量；

代入公式计算：d＝6×10^-5×2^0.33×105＝7.91mm，

为保证第一层防护不对第二层防护产生影响，防护层间距A应不小于2mm。

A不小于2mm，只是为了不让两防护层间产生塑性变形，两层防护能更好地对涡轮爆裂进行防护。

为保证安全，将d再乘以1.5-2.0的安全系数，并加上防护层间距A的最小值，得到防护层单边总厚B最小值为14mm。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，其特征在于包括涡轮出气壳(1)和导流套(2)；

轴流涡轮(4)径向外部固定有导流套(2)，导流套(2)底部为同涡轮轴向平行的导流套防护部(21)，中部为连接在导流套防护部(21)一端，相对轴流涡轮(4)轴向中心向外倾斜的导流套导流部(22)，上部为同导流套导流部(22)中部区域连接的导流套固定部(23)，所述导流套固定部(23)同涡轮出气壳(1)径向内部的出气壳防护部(11)的侧面连接固定，使出气壳防护部(11)设于导流套防护部(21)的上方，并且使出气壳防护部(11)底部表面同导流套防护部(21)顶部表面具有间隙。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，其特征在于：所述出气壳防护部(11)顶部表面同导流套防护部(21)底部表面的间距为防护层单边总厚度B，B≥14mm。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，其特征在于：所述出气壳防护部(11)底部表面同导流套防护部(21)顶部表面的间距为防护层间间距A，A≥2mm。

4.根据权利要求1所述的涡轮增压器轴流涡轮断裂的防护装置，其特征在于：所述涡轮出气壳(1)上部为出气壳法兰部(12)。