CN205560243U - 高速旋转试验防护罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高速旋转试验防护罩，其包括一防护罩壳体，防护罩壳体的内壁上设置能量缓冲层，能量缓冲层内壁上设置能量吸收块，在距能量吸收块内壁一定距离处设有一缓冲隔离罩，缓冲隔离罩与能量吸收块之间有一空腔，形成一空气隔离层。在进行高速旋转试验时，当高速旋转轴系上的零部件发生飞脱时，飞脱的物体会依次撞击在缓冲隔离罩、能量吸收块上和能量缓冲层上，最后由防护罩壳体包容。首先，飞脱的物体经过层层缓冲，能量逐步消耗，确保不会飞出防护罩对人员造成伤害；其次，由于缓冲隔离罩的存在，飞脱的物体不会因反弹再次进入试验腔内，确保不会对仍处于高速旋转中的设备造成损伤。从而达到了同时保证试验人员和试验设备安全的目的。

Description

高速旋转试验防护罩

技术领域

本实用新型涉及高速旋转动力学试验技术领域，特别涉及一种模拟低压转子风扇叶片的飞脱试验装置。

背景技术

模拟低压转子风扇叶片的飞脱试验是航空发动机设计进行定型的必备环节，通过高速旋转使发动机转子上的某些叶片脱落飞出，然后对叶片脱落后的转子转动特性进行测试验证，分析研究发动机转子风扇叶片脱落产生的不平衡及冲击载荷对发动机破坏性，从而验证航空发动机外罩的包容性及其结构的可靠性，为发动机设计定型提供重要的实证依据。

一般情况下，旋转机械在工作过程中，难免会有物体飞溅出来，给操作人员带来安全隐患。因此，旋转机械尤其是高速旋转机械都会设置防护装置，用于保护人员及财产安全。如中国实用新型专利（专利号：201420564947.0）公开了一种用于叶轮超速试验的磁悬浮超速试验台，该试验台在电机壳上位于叶轮周围的位置安装有防护罩，防护罩上安装防护罩盖，电机壳上表面、防护罩和防护罩盖共同形成将叶轮包裹在内的密闭容器，在防护罩内壁上安装缓冲块。这种防护罩能有效的防止试验过程中飞脱的零部件飞失出来造成人员伤害。但是，飞脱后的零部件在撞击到防护罩、防护盖或缓冲块后会反弹回来，难免会撞到仍在高速旋转中的装置，这样就会导致零部件损坏或损伤而无法继续正常工作。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种结构简单紧凑、安全性高、满足各种高速旋转动力学试验的要求的一种高速旋转试验防护罩。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种高速旋转试验防护罩，其包括一防护罩壳体，所述防护罩壳体的内壁上设置能量缓冲层，所述能量缓冲层内壁上设置能量吸收块，在距所述能量吸收块内壁一定距离处设有一缓冲隔离罩，所述缓冲隔离罩固定在所述防护罩壳体上。

优选地，所述缓冲隔离罩与能量吸收块之间有空腔，所述空腔形成一空气隔离层。

优选地，所述缓冲隔离罩通过螺钉与防护罩壳体相连。

优选地，所述缓冲隔离罩采用变形铝合金制成。

优选地，所述防护罩壳体整个内壁上均设有能量缓冲层，所述能量缓冲层采用高密度泡沫缓冲板制成。

优选地，所述量缓冲层内壁设有具备快速变形的特性能量吸收块。

优选地，所述能量吸收块采用铅块制成。

优选地，所述防护罩壳体为一个可开关的封闭壳体。

优选地，所述能量吸收块围成一保护腔体，可依附于防护罩壳开关。

如上所述，本实用新型的高速旋转试验防护罩具有以下效果：该防护装置在高速旋转部件外部依次设置有缓冲隔离罩、能量吸收块、能量缓冲层和防护罩壳体，这样在高速旋转试验过程中，一旦发生零部件飞脱现象，飞脱的物体会首先撞击在缓冲隔离罩上，通过缓冲隔离罩的变形吸收一部分能量。若飞脱出来的物体能量较小，缓冲隔离罩就可以起到有效阻隔的作用，防止飞脱物体继续向外飞出；若飞脱出来的物体能量过大，缓冲隔离罩的变形无法完全吸收，则飞脱物体继续向外飞出，进入缓冲隔离罩和能量块之间的空气隔离层。此时，飞脱物体可能会掉落在空气隔离层里，也可能穿过缓冲隔离罩和能量吸收块之间的空气隔离层，撞击到能量吸收块上。由于能量吸收块本身的塌垮特性，可以通过自身变形快速吸收飞脱物体的能量，同时，安装在能量吸收块后面的能量缓冲层会对飞脱物体进一步进行缓冲，这样就可以提高对飞脱物体的缓冲能力，有效将飞脱物体的能量吸收、消耗殆尽，即使飞脱出来物体仍不会嵌在能量吸收块或能量缓冲层内，也会被缓冲隔离罩挡在空气隔离层之中，无法再被弹回到高速旋转中的设备上，这样飞脱出来的物体就不会与高速旋转中的设备发生碰撞，保护了试验设备财产安全，同时也更有效地保证试验人员的安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例的侧视图。

图2为本实用新型实施例的主视图。

图3为本实用新型卧式实施例的使用状态示意图。

图4为本实用新型立式实施例的使用状态示意图。

元件标号说明：1、防护罩壳体；2、能量缓冲层；3、能量吸收块；4、空气隔离层；5、缓冲隔离罩；6、防护罩支架；7、支架安装板；10、卧式安装支架；11、被试件；12、卧式限位架；13、传动机构；14、地基板；15、驱动系统；16、驱动系统安装座；17、测量控制系统；18、立式限位座；19、试验腔；20、立式安装支架；21、换向装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“罩”、“壳”、“板”、“层”、“腔”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1、2所示，本实用新型提供一种高速旋转试验防护罩，该防护装置包括一防护罩壳体1，防护罩壳体1的内壁上设有能量缓冲层2，能量缓冲层2的内壁上设有能量吸收块3。为了便于试验工件的安装，防护罩壳体1选用可开关的、四周封闭、两端开口的封闭壳体。能量吸收块3依附于防护罩壳体1内壁，围成一保护腔体，能量吸收块3可依附在防护罩壳体1上开合。在距能量吸收块3内壁一定距离处设有缓冲隔离罩5，缓冲隔离罩5与能量吸收块3内壁之间设有间隙。也就是说，在防护罩壳体1内壁沿径向方向由外向内依次设有能量缓冲层2、能量吸收块3和缓冲隔离罩5。缓冲隔离罩5围成一四周封闭、两端开口的空腔，该空腔为进行高速旋转试验的试验腔19，进行试验时，将进行飞脱试验的被试件置于该试验腔19内。

作为一种优选方式，防护罩壳体1整个内壁上均设有能量缓冲层2，能量缓冲层2选用高密度泡沫板，用于对飞失物体进行缓冲，以减小对防护罩壳体的冲击，减缓飞失物体的冲击强度，减小其反弹力。能量吸收块3选用铅块制成特定形状的铅砖，铅砖具备快速变形的特性，铅块通过螺钉安装在防护罩壳体1上，用于吸收飞失物体的能量。缓冲隔离罩5选用5～6mm的变形铝（熟铝）合金板制成，其两端面设有法兰，通过螺钉与防护罩壳体1连接，缓冲隔离罩5可通过形变吸收与其撞击的飞失物体能量。6mm厚的变形铝合金制成的缓冲隔离罩的表面压强σ_s=50～80MPa。缓冲隔离罩5与能量吸收块3之间在径向间隙形成的空腔作为空气隔离层4。

作为具体工程实施，本实用新型可用于卧式和立式两种，如图3、图4所示。

图3为高速旋转试验防护罩一卧式实施例，高速旋转轴系采用卧式安装。该防护罩壳体选用45钢，通过CO₂气体保护焊接成形，壁厚为30mm，σ_b=600MPa。卧式安装的高速旋转防护罩采用半圆柱面开门式设计，两个半圆柱罩体一端通过铰链连接，另一端采用螺钉紧固，形成可开关的高速旋转防护罩壳体1。在防护罩壳体两端面中心设计有圆形通孔，方便被试件的装卸。防护罩壳体1通过防护罩支架6与支架安装板7与地基板14螺纹连接。被试件11通过卧式安装支架10和卧式限位架12安装在地基板14上。驱动系统15通过驱动系统安装座16与地基板14连接，通过传动机构13驱动被试件11高速旋转。

图4为高速旋转试验防护罩一立式实施例，高速旋转轴系采用立式安装。为安全起见，立式安装的高速旋转设备通常整体放置在特制的地坑之中，设备顶部与地坪平齐。该防护罩壳体选用45钢，通过CO₂气体保护焊接成形，壁厚为30mm，σ_b=600MPa。立式安装的高速旋转防护罩采用端面开门式设计，罩体与门一端通过铰链连接，另一端采用螺钉紧固，形成可开关的高速旋转防护罩壳体1。在防护罩壳体1两端面中心设计有圆形通孔，方便被试件的装卸。防护罩壳体1通过防护罩支架6与支架安装板7与地基板14螺纹连接。被试件11通过立式安装支架20与地基相连，通过换向装置21和传动机构13与驱动系统15相连。换向装置21通过立式限位座18与地基相连。驱动系统15通过驱动系统安装座16与地基板14连接，通过传动机构13驱动被试件11高速旋转。

进行试验时，将被试件置于试验腔19内，并可靠安装在高速旋转轴系上。测量控制系统17发出指令，驱动系统15依据设定好的试验曲线进行试验，待试验件转速达到一定值时，会给被试件零部件造成飞脱，飞脱叶片在惯性及离心力的作用下以大于400m/s的速度飞出。飞脱的物体首先撞在缓冲隔离罩5内壁上，高速旋转产生的离心力冲击作用在缓冲隔离罩5上，能量高达555kJ，施加在缓冲隔离罩上的压强高达123MPa，远远超过缓冲隔离罩的屈服强度σ_s=50～80MPa，迫使缓冲隔离罩5产生变形，消耗一部分能量，飞脱物体飞出缓冲隔离罩5后，就会进入空气隔离层4内，被缓冲隔离罩5挡在高速旋转试验腔19外，不会再卷入高速旋转的物体之间，避免了飞脱物体对仍在高速旋转的设备造成伤害。飞脱物体进入空气隔离层4后，仍以一定的速度运行，此时存在两个可能：一、经缓冲隔离罩5的消耗后，速度大幅降低，受重力作用停止运动，留在空气隔离层4中；二、飞脱物体本身动能较大，缓冲隔离罩5的变开消耗不足以使其运动速度降为零，进入隔离层4后会继续向外飞出。此时，飞脱物体会撞击到能量吸收块3上，特制形状的铅合金能量吸收块3因其塌垮特性和高粘性会使飞脱物体嵌入其中；一旦能量吸收块3被击穿，高分子聚合物制成的能量缓冲层2和防护罩壳体1也能对飞脱物体进行第3次、第4次缓冲，确保试验人员和设备的安全。上述动作分解叙述较长，但却发生在几秒时间内。

如上所述，该高速旋转试验防护罩在防护罩壳体的内壁上依次设有能量缓冲层、能量吸收块、空气隔离层和缓冲隔离罩，这样在进行高速旋转试验时，一旦有物体从转子上飞脱，飞脱物体会经过缓冲隔离罩、空气隔离层、能量吸收块和能量缓冲层等4层缓冲，最后由防护罩壳体包容。首先，飞脱的物体经过层层缓冲，能量逐步消耗，确保不会飞出防护罩对人员造成伤害；其次，由于缓冲隔离罩的存在，飞脱的物体不会因反弹再次进入试验腔内，确保不会对仍处于高速旋转中的设备造成损伤。从而达到了同时保证试验人员和试验设备安全的目的。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺陷而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种高速旋转试验防护罩，其特征在于：其包括一防护罩壳体，所述防护罩壳体的内壁上设置能量缓冲层，所述能量缓冲层内壁上设有能量吸收块，在距所述能量吸收块内壁一定距离处设有缓冲隔离罩，所述缓冲隔离罩固定在所述防护罩壳体上。

2.根据权利要求1所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述缓冲隔离罩与能量吸收块之间有空腔，所述空腔形成一空气隔离层。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述缓冲隔离罩通过螺钉与防护罩壳体相连。

4.根据权利要求3所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述缓冲隔离罩采用变形铝合金制成。

5.根据权利要求1所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述防护罩壳体整个内壁上均设有能量缓冲层，所述能量缓冲层采用高密度泡沫缓冲板制成。

6.根据权利要求1所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述量缓冲层内壁设有具备快速变形的特性能量吸收块。

7.根据权利要求6所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述能量吸收块采用铅块制成。

8.根据权利要求1所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述防护罩壳体为一个可开关的封闭壳体。

9.根据权利要求8所述的高速旋转试验防护罩，其特征在于：所述能量吸收块围成一保护腔体，可依附于防护罩壳开关。