CN101836098A - 涡轮增压器转子动不平衡度的测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器转子动不平衡度的测量设备，涡轮增压器转子可旋转地支承在外壳部段(6)内，所述设备包括支承装置(3)，该支承装置具弹性件，所述外壳部段(6)可固定在弹性件上，使该外壳部段(6)具有至少两个相对于支承装置振动的自由度；所述设备包括固定在支承装置(3)上的具有通道的涡轮机匣(4)，所述通道设计用于供给工作流体和用工作流体冲击涡轮增压器转子，其中，在涡轮机匣(4)与外壳部段(6)之间设有空隙；以及所述设备包括用于检测外壳部段(6)振动的测量传感器，自动离合器(9)，包括可运动的支架、由支架固持并可通过支架向外壳部段(6)运动的连接部分(10)、以及至少一个可运动的离合元件，所述连接部分(10)可通过该离合元件与外壳部段(6)接合，其中，所述离合器(9)可以运动到这样一个位置，在此位置，所述将连接部分(10)接合在外壳部段(6)上的至少一个离合元件可相对于支架这样运动，即，使得已接合的连接部分(10)可以随所述外壳部段(6)无阻碍地振动。

Description

涡轮增压器转子动不平衡度的测量设备

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器转子动不平衡度的测量设备，涡轮增压器转子有一个涡轮盘和一个压气机盘，它们装在一个可旋转地支承在外壳部段内的轴上，所述设备包括一个支承装置，它有至少一个弹性件，所述外壳部段可固定在所述弹性件上，使外壳部段具有至少两个相对于支承装置振动的自由度，所述设备包括一个固定在支承装置上的具有一个通道的涡轮机匣，通道设计为，用于供给工作流体和用工作流体冲击涡轮增压器转子，其中，在涡轮机匣与外壳部段之间设有空隙，以及所述设备包括至少一个装在支承装置上的用于检测外壳部段振动的测量传感器。

背景技术

由WO2007/054445A1已知所述类型的设备。它用于测量废气驱动的涡轮增压器转子的不平衡度，其中，为了达到尽可能高的精度，在不平衡度测量设备中只使用一个由涡轮增压器转子与内含涡轮增压器转子轴承的外壳部段组成的所谓的涡轮增压器机体组，以及此不平衡度测量设备通过类似设计的设备部分，例如涡轮机匣，代替缺少但必要的外壳部分。因此弹性支承的测量结构共振的质量可以保持为较小，并能减少质量引起的对不平衡度测量的负面影响。转子不平衡度的测量优选地在涡轮增压器转子的一个基本上相当于正常工作速度的角速度下进行，其中，涡轮增压器转子的涡轮盘装在测量设备的涡轮机匣内，以及用压缩空气冲击加速到测量所需的角速度。涡轮机匣固定安装在设备上并通过足够大的空隙与涡轮增压器机体组及其轴承的振动部分分开。

为了实施有说服力和无干扰的测量过程，将连接部分与涡轮增压器机体组的外壳部段接合是必要或恰当的。例如，涡轮增压器的轴承要求尽可能在一些例如在涡轮增压器正常工作时存在的条件下能供应足够的润滑剂。此外业已证实也有利的是，压气机盘为了导流而用压气机机匣覆盖，或出自于保护的原因用保护罩覆盖，在这种情况下将它们固定在所述外壳部段上。用人工安装这些连接部分既麻烦又费时。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，创造一种前言所述类型的设备，它能使涡轮增压器机体组与连接部分自动连接。

上述技术问题通过专利权利要求1中描述的发明得以解决。在权利要求2至11中给出了本发明有利的扩展设计。

按照本发明的设备其特征在于自动离合器，该自动离合器包括可运动的支架、由支架固持并可通过支架向外壳部段运动的连接部分、以及至少一个可运动的离合元件，所述连接部分可通过该离合元件与外壳部段接合，其中，所述离合器可以运动到这样一个位置，在此位置，所述将连接部分接合在外壳部段上的至少一个离合元件可相对于支架这样运动，即，使得已接合的连接部分可以随外壳部段无阻碍地振动。

采用本发明的设备，可以将一个为了不平衡度测量的测量过程需要与涡轮增压器机体组接合的连接部分，例如向转子轴承供应润滑剂的润滑剂管道，自动与外壳部段接合，以及反之也可以重新与外壳部段分离，在此过程中同时保证，处于为了测量过程而规定的位置的离合器不会限制已接合的连接部分以及还有外壳部段的运动自由度，以及可以不干扰形成诱发不平衡的振动。

按本发明一项有利的扩展设计，离合元件是一个U形弹簧夹，它可以运动到一个扣夹外壳部段的夹紧位置，以及通过它可以将连接部分用规定的力紧压在外壳部段上。这种设计尤其适用于连接润滑剂管道，此时润滑剂管道借助弹簧夹沿径向朝旋转轴紧压在外壳部段的连接接管上。通常构成轴承箱的外壳部段设有润滑剂进口和润滑剂出口，这些孔口在这种情况下布置在外壳部段的相对置的侧面上。按照本发明的U形弹簧在这里通过在弹簧夹的每个边腿上设置适用的相应的连接段，来适用于同时连接润滑剂输入管和润滑剂排出管。

按本发明的另一项建议，可采取以下措施以简单的方式实现弹簧夹的接合：弹簧夹的两个边腿固定在夹钳的臂上；以及，夹钳可通过驱动器运动到一个使弹簧夹的边腿彼此张开的打开位置和一个将弹簧夹接合在外壳部段上的闭合位置，其中，在闭合位置所述臂可相对于弹簧夹的边腿定位为，使弹簧夹不会妨碍外壳部段进行振动。在这里，弹簧夹通过压紧连接部分的弹力和在外壳部段上相应的反作用力，保持处于闭合位置。

优选地，在夹钳的臂上布设固定吊环，所述固定吊环围绕弹簧夹的边腿以及具有比所述边腿被围绕的横截面大的吊环口。在夹钳的闭合位置将固定吊环定位为，使它们不再支靠在弹簧夹的边腿上。

按本发明另一项有利的扩展设计，作为离合元件可采用至少一个可布设在连接部分上的锁，它具有可通过一个设在夹具上的驱动器运动的制动销，其中，当制动销处于接合连接部分的夹紧位置时，驱动器可与制动销分离。此项扩展设计特别有利于接合压气机机匣，使之与外壳部段的法兰连接。在这方面优选地，压气机机匣有三个在其圆周上按均匀的间隔排列的锁。

附图说明

下面借助一个或多个实施例详细说明本发明。其中：

图1表示本发明的不平衡度测量设备的透视图；

图2表示图1所示的不平衡度测量设备的第一个规定用于连接输入和排出管道的离合器的第一个视图；

图3表示图2所示的离合器的第二个视图；

图4表示图1所示的不平衡度测量设备的第二个规定用于连接压气机机匣的离合器的剖视图；

图5表示图4所示的离合器的第一个透视图；

图6表示图4所示的离合器的第二个透视图；以及

图7表示图4所示的离合器处于连接后分离位置的局部视图。

具体实施方式

图1中示出的不平衡度测量设备1规定用于测量涡轮增压器机体组2的涡轮增压器转子的不平衡度，以及具有固定在刚性底座3上的涡轮机匣4，为了驱动涡轮增压器转子，涡轮机匣4可以与一个压缩空气源连接。在涡轮机匣4上借助弹性杆固定用于夹紧外壳部段6的夹紧装置5，涡轮增压器机体组2的涡轮增压器转子装在外壳部段6内。在夹紧装置6的背对涡轮机匣4那一侧布设第一个离合器7，它用于在外壳部段6上自动接合输入和排出管道。所述离合器7布设在一个可横向于涡轮增压器机体组2的旋转轴线地运动的支架8上。图中除离合器7之外还示出了第二个离合器9，压气机机匣10可通过它自动接合。该离合器9固定在一个图中没有示出的驱动器上，该离合器9可借助所述驱动器沿旋转轴线方向离开涡轮增压器机体组2。

图2和图3表示第一个自动离合器7，它规定用于在涡轮增压器机体组2上接合输入管道11和排出管道12。离合器7有一个支架8，它可直线运动地固定在导轨14上。导轨14沿水平定向地固定在不平衡度测量设备的一个静止部分上。两个平行的杆15穿过导轨14上的孔地延伸，支架8通过这些平行的杆15与图中没有示出的工作缸连接。通过操纵工作缸，支架8可沿导轨14运动。

可气动操纵的夹钳18的钳架17借助螺钉固定在支架8上。夹钳18有两个平行的臂19、20，它们横向于钳架17地延伸并固定在支板21、22上，后者可纵向运动地固定在钳架17上。支板21、22通过气动缸23相互连接。支板21、22沿两个运动方向的可运动性受止挡件24、25、26、27的限制，这些止挡件可调整地借助螺钉固定在钳架17上。在臂19、20的自由端固定U形吊环28、29，它们与臂19、20成直角地相对延伸。

U形弹簧夹30以边腿31、32悬挂在吊环28、29内。边腿31、32穿过吊环28、29地延伸以及朝吊环28、29端部的方向弹性预紧，由此将弹簧夹30按图1所示的位置牢固地保持在吊环28、29中。在边腿31、32处于吊环28、29的背对钳架17那一侧的自由端上固定管状连接件33、34。连接件33、34在其互相面对的端面，设有适用的连接型面和密封件，以保证密封连接在涡轮增压器机体组2的外壳部段40上。连接件33与柔性输入管道11连接。连接件34将一个管段38伸入到排出管道12中。所述管段38的外径小于排出管道12的内径，从而在两者之间存在一个自由的环腔，它防止在测量过程中当涡轮增压器机体组2振动时接合在涡轮增压器机体组2上的连接件34碰撞出口管。排出管道12的导管通过一个与支架8牢固连接的角形件39固持。

为了将涡轮增压器机体组2装入到平衡设备内，将支架8与已安装在它上面的夹钳18一起，横向于随后被使用的涡轮增压器机体组2的旋转轴线地，运动到一个后撤的位置，由此使夹钳18不妨碍将涡轮增压器机体组2装入设备中。此外控制气动缸23，使臂19、20彼此运动分开，直至贴靠在止挡件24、27上。由此，使固定在臂19、20上的弹簧夹30弹性弯曲，此时连接件33、34获得一个间距，这一间距大于在规定用于连接输入管道和排出管道的连接接管41、42区域内涡轮增压器机体组2外壳部段40的外径。

在将涡轮增压器机体组2装入平衡设备内并借助夹紧装置夹牢在预定位置后，通过朝涡轮增压器机体组2的方向运动所述支架8，将弹簧夹30置于一个位置，在此位置下它以这样的方式扣夹住涡轮增压器机体组2，亦即使连接件33、34同轴于连接接管41、42地定向。这一位置可以通过在导轨14上的一个可调整的定位止挡确定，它限制支架8的运动。与之不同地，也可以布设测量传感器，它检测外壳部段40相对于夹钳18的位置。为了连接连接件33、34，通过控制气动缸23使臂19、20相互运动，此时边腿31、32在弹簧夹30的弹力的作用下被向一起压合，并接着将连接件33、34紧压在外壳部段40的连接接管41、42上。在这里弹簧夹30的弹力设计得如此大，以致弹簧夹30也能克服经由输入管道11供给的润滑剂的压力，将连接件33保持压力密封地紧压在连接接管41上。在弹簧夹30与外壳部段40接合后，臂19、20再继续小量移近，直至它们到达其在止挡件25、26上的终止位置。由此使吊环28、29从弹簧夹30的边腿31、32抬起，并在两个边腿31、32与吊环28、29内侧面之间造成空隙，从而使弹簧夹30，当它在测量过程中随涡轮增压器机体组2一起振动时，可以在吊环28、29的开口中自由运动。仅仅通过柔性的输入管道11保持不平衡度测量设备的静止部分与弹簧夹30之间的连接。然而由于输入管道11有足够的柔性并按所述的配置，所以不会因此而影响测量过程。

图2表示离合器7处于这样的一个位置，此时连接件33、34已接合在涡轮增压器机体组2上。在图2中为了能看得更加清楚没有示出夹紧装置，用它将涡轮增压器机体组2固定在平衡设备内。

在不平衡度测量结束后，按相反的顺序重复所述的过程，并由此使弹簧夹30与连接在它上面的管道一起与涡轮增压器机体组分开并远离，从而使涡轮增压器机体组可以无阻碍地从不平衡度测量设备拆出。

图4至图6表示出了一个用于将压气机机匣10自动接合在涡轮增压器机体组2上的离合器9。该离合器9具有一个板状支架47，它可以通过图中未表示的驱动器，朝涡轮增压器机体组2旋转轴线48的方向，在一个停靠在涡轮增压器机体组2上的接合位置与一个离开涡轮增压器机体组2的装料位置之间往复运动。支架47与旋转轴线48成直角地定向以及有一个与旋转轴线48同心的孔49。在支架47上在面朝涡轮增压器机体组2那一侧，离旋转轴线48有相同距离地以及彼此间隔地固定三个气动缸50，它们的活塞杆51相对于旋转轴线48沿径向地定位。在活塞杆51的面朝旋转轴线48的内端固定有抓取套筒52，它有一个沿径向开口的内切槽53。在抓取套筒52内悬挂一个具有操纵端55的制动销54。操纵端55有一个比较细的区段，该区段通过端侧的孔从抓取套筒52中伸出，以及操纵端55有一个从所述比较细的区段变粗的头部，该头部装在槽53内以及有比槽53短的轴向长度，所以它在槽53中可以在两个终端位置之间沿纵向往复运动。制动销54属于装在环57上的锁56，所述环57承载着压气机机匣10。锁56分别有一个锁体58，它固定在环57上以及有一个其中可移动地安装制动销54的径向孔。此外，锁体58还含有一个滚珠锁59，它有一个沿径向作用在设计在制动销54上的斜面60上由弹簧加载的滚珠。斜面60有这样的斜度，亦即，滚珠的挤压力力图将制动销54沿径向向内运动到闭合位置或保持在闭合位置上。若制动销54沿径向从锁体58伸出，以及它的伸出端61有比锁体58的孔大的直径并构成一个向外突出的台阶，则它在图4中表示的松开位置时支靠在锁体58上并由此限制制动销54的分离运动。制动销54的内端，在面朝环57和压气机机匣10的圆周边的那一侧，制有楔形面。

气动缸50的活塞杆51以其外端65沿径向向外从气动缸50中伸出，以及带有一个可旋入螺纹孔内的螺钉66，弹簧盘67借助螺母可调节地固定在此螺钉上。压力弹簧68装在端头65上，这些压力弹簧一侧可支承在气动缸50上，另一侧可支承在弹簧盘67上。每个压力弹簧68的长度以及所属弹簧盘67的位置彼此协调为，使压力弹簧68只是当接合压气机机匣10时所述制动销54为了达到锁闭位置尚应走过的锁闭路程大体等于二分之一空程时才受压缩，操纵端55的头部可在槽53内走过所述的空程。因此当锁56锁闭时，压力弹簧68只缩短了一个相当于制动销54相对于活塞杆51的空程的二分之一长度量。然后，这些在锁止状态压缩了一个相当于制动销头部二分之一空程的量的压力弹簧68，当气动缸50卸除操纵压力并由此使活塞杆51回行相应的量时，可以回弹到其舒张长度。

图4中离合器9已移近涡轮增压器机体组2。在这里涡轮增压器机体组2以其法兰62固定在不平衡度测量设备1的图中未示出的夹紧装置5内。离合器9处于规定用于移近涡轮增压器机体组2的打开位置。在此位置下，气动缸50控制为，使制动销54后撤至其松开位置，在这种情况下它们的操纵端通过抓取套筒52施加规定的拉力。由此使环57及固定在环上的压气机机匣10，以与旋转轴线48同心的位置固定在支架47上，从而在移近涡轮增压器机体组2时，压气机机匣10可将其安装孔套在涡轮增压器机体组2的法兰63上。若已到达图4所示的位置，则沿反方向操纵气动缸50，并因而使制动销54沿径向向内运动，直至它们将其楔形面紧靠在涡轮增压器机体组2的法兰63上，以及由此使压气机机匣10与涡轮增压器机体组2接合。操纵端55的头部现在处于槽53的沿径向的外壁上，以及沿径向向外支承在抓取套筒52上。压力弹簧68被压紧。

对于测量过程而言不应维持离合器9至此所到达的位置，因为通过处于锁止状态的气动缸50会阻碍涡轮增压器机体组2振动。因此在离合器9闭合后将气动缸50控制为无压力状态。由此，装在活塞杆51外端65上的压力弹簧68可以舒张，使活塞杆沿径向向外运动如此远，以致操纵端55的头部在槽53内处于中间位置。在图7所示的这一分离位置下，在头部的两侧以及在抓取套筒52端面与制动销54之间，均存在足够大的空隙用于不平衡度测量过程出现的振动。此时，制动销54通过滚珠锁的力和由此产生的摩擦力固定在锁止位置。

为了脱开压气机机匣10，制动销通过操纵气动缸50后回移到图4中表示的位置。接着，离合器9与固定在它里面的压气机机匣10一起离开涡轮增压器机体组2。

Claims (11)

1.一种涡轮增压器转子动不平衡度的测量设备，涡轮增压器转子具有涡轮盘和压气机盘，它们装在可旋转地支承在外壳部段内的轴上，所述设备包括

支承装置，该支承装置具有至少一个弹性件，所述外壳部段可固定在该弹性件上，使该外壳部段具有至少两个相对于支承装置振动的自由度，

固定在所述支承装置上的具有通道的涡轮机匣，所述通道设计用于供给工作流体和用工作流体冲击涡轮增压器转子，其中，在所述涡轮机匣与外壳部段之间设有空隙，以及

至少一个用于检测所述外壳部段振动的测量传感器，

其特征在于自动离合器，该自动离合器包括可运动的支架、由该支架固持并可通过支架向外壳部段运动的连接部分、以及至少一个可运动的离合元件，所述连接部分可通过该离合元件与外壳部段接合，其中，所述离合器可以运动到这样一个位置，在此位置时，所述将连接部分接合在外壳部段上的至少一个离合元件可相对于所述支架这样运动，即，使得已接合的连接部分可以随所述外壳部段无阻碍地振动。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述连接部分是用于覆盖压气机盘的外壳部分。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为，所述连接部分是润滑剂管道。

4.按照前列诸权利要求之一所述的设备，其特征为，采用有两个彼此相对置的边腿的U形弹簧夹，作为离合元件，它可以运动到一个扣夹外壳部段的夹紧位置，以及通过它可以将所述连接部分以规定的力紧压在所述外壳部段上。

5.按照权利要求4所述的设备，其特征为，所述弹簧夹的边腿固定在夹钳的臂上；以及，所述夹钳可通过驱动器运动到一个使所述弹簧夹的边腿彼此张开的打开位置和一个使弹簧夹接合的闭合位置，其中，在所述闭合位置所述臂可相对于弹簧夹的边腿定位为，使弹簧夹不会妨碍所述外壳部段进行振动。

6.按照权利要求5所述的设备，其特征为，在所述夹钳的臂上设有固定吊环，所述固定吊环围绕弹簧夹的边腿以及具有比所述边腿被围绕的横截面大的吊环口。

7.按照权利要求4至6之一所述的设备，其特征为，在所述弹簧夹的边腿上固定管状连接件，输入管或排出管可与所述管状连接件连接。

8.按照权利要求1所述的设备，其特征为，作为离合元件可采用至少一个布设在所述连接部分上的锁，该锁具有可通过布设在所述支架上的驱动器运动的制动销，其中，当制动销处于接合所述连接部分的夹紧位置时，所述驱动器可与制动销分离。

9.按照权利要求8所述的设备，其特征为，所述制动销通过可气动操纵的伺服缸驱动。

10.按照权利要求8或9所述的设备，其特征为，所述连接部分具有环，在环上间隔距离地固定多个具有朝环中心定向的制动销的锁。

11.按照权利要求8至10之一所述的设备，其特征为，在所述制动销与气动伺服缸之间的连接沿操纵方向有一个空程，以及，所述伺服缸可以从锁闭位置运动到大约二分之一空程的中间位置。

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