CN108534951B - 平衡装置 - Google Patents

Abstract

一种平衡装置(1)，包括基体，该基体具有中心置放的接收器(7)，待平衡的旋转元件能够被轴向地插入接收器(7)中从而在接收器(7)中保持旋转元件使其围绕它的旋转轴线旋转；围绕接收器(7)布置的多个液压缸(8)被设置在基体上，利用液压缸，旋转元件特别地涡轮增压器的芯组件(2)能够被固定在接收器(7)中。基体具有脱开板(9)的形式，该脱开板具有内板部(10)和弹性地连接到内板部(10)且包围内板部(10)的固定地定位的外板部(11)，脱开板具有多个周槽(12)，利用周槽，内板部被从外板部弹性地脱开从而多个单独的保持部(13)形成在脱开板上。

Description

平衡装置

技术领域

本发明涉及一种平衡装置，特别地用于涡轮增压器的平衡装置，该平衡装置包括基体，该基体具有在中心置放的接收器，待平衡的旋转元件特别地涡轮增压器的芯组件能够被轴向地插入该接收器中从而将旋转元件保持在接收器中使其绕它的旋转轴线旋转，绕接收器布置的多个液压缸被设置在基体上，旋转元件利用液压缸被固定或能够被固定在中心接收器中。

背景技术

用于动态地测量旋转元件上的失衡的、以上指明类型的平衡装置通常是已知的。特别地对于涡轮增压器，有必要测量每分钟在20,000转和200,000转以上之间的转速以及此处发生的失衡和振动。

为此目的，在现有技术中提出将旋转元件插入平衡装置中，在这里该旋转元件具有涡轮增压器的芯组件的形式，该涡轮增压器由压缩机叶轮和涡轮机叶轮构成，该压缩机叶轮和涡轮机叶轮被轴相互联接，该轴带有轴螺母用于动态地测量一个或多个平面中的失衡。为此目的，芯组件被推入在平衡装置中形成的中心接收器中并固定于其中。接下来，使旋转元件旋转，并且由传感器检测旋转元件的失衡。

芯组件经常由被附接到中心接收器的螺栓紧固在平衡装置中。然而，这种类型的解决方案的缺点是，在每种情形中，将芯组件固定到位占用大量时间，并且这大大延长了平衡装置的循环时间。

为了缩短循环时间，在现有技术中已经提出将芯组件固定到中心接收器中的支撑结构，该支撑结构平行于芯组件的旋转轴线移位。然而，这种形式的支持结构非常笨重和坚实，因此增加了将在平衡过程中被加速的质量，并且这可能导致平衡结果的歪曲。

为了克服这个问题，在US 9,261,110 B2中提出了进一步设置一种基体，在该基体上，芯组件被接收在形成于基体中的中心接收器中。这里，该基体具有脱开元件的形式，该脱开元件具有弹性地包围支撑结构的基本结构。弹性是通过设置弹簧元件实现的。这意味着通过线电放电加工将结构从脱开元件切出，从而基础元件和支撑元件利用通过线电放电过程形成的弹簧弹性地相互连接。

然而，这种脱开元件的设计的缺点在于，芯组件必须由被紧固到基础元件的液压缸固定到该结构。为了抵消相关联的质量增加，在US 9,261,110 B2中提出，将窗口元件设置在被固定到并且预压在脱开元件上的液压缸和待被固定的芯组件之间，该窗口元件应当使得能够在中心接收器内弹性点状固定芯组件。然而，可再生地产生这些窗口是非常复杂的。

在另一方面，如果平衡装置没有被正确地装配，例如如果没有插入芯组件，则存在这样的风险，即由于在芯组件的轴向固定时由液压缸施加的径向力以及在脱开元件上施加的相关联的力，液压缸以及窗口元件将移动到接收器中，从而在基础结构和支撑结构之间形成的弹簧元件将最终断裂。因此，因为设置在基础元件和支撑元件之间的弹簧元件不能被更换，所以必须更换被制成为一体的整个脱开元件。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有更简单和更加可靠的结构的平衡装置。

这个目的通过本发明的平衡装置得以实现，其中基体具有脱开板的形式，该脱开板具有内板部和弹性地连接到内板部并且包围内板部的固定地定位的外板部，该基体具有多个周槽，内板部利用该周槽被从外板部弹性地脱开，从而彼此分离的多个保持部形成在脱开板上。

换言之，根据本发明，规定了省去在现有技术中已知的板元件之间的单独的弹簧元件，取而代之的是设置沿着周向方向布置在脱开板之上的周槽，这些槽使得从固定的外板部拆离的内板部能够弹性地移动。

通过设置周槽，脱开板被划分成两个板部-内板部和外板部。其结果是内板部被周槽从固定的外板部分离，并且因此相对于外板部被以足够的程度弹性地保持。

被制成为一体的脱开板本身在此保持基本稳定，并且这在平衡装置的不正确装配的情况下具有积极的效果，这是因为脱开板的稳定性基本上得到维持，并且因此例如过载被成功地抵消，就像利用从现有技术已知的弹簧元件那样。

在本发明的一个优选实施例中规定，周槽每一个在脱开板上的各个保持部的整个长度的至少70％、特别地至少80％的长度上延伸。

优选地，脱开板具有圆形形式，并且保持部的周槽每一个平行于外板部的外壁延伸。

周槽每一个限定至少一个保持部，周槽沿着内板部和外板部形成，从而它们适合于当旋转元件旋转时预期的力和扭矩的类型。

在周槽的端部区域中，特别地具有弹簧杆或弹簧片形式的凹部能够被至少部分地设置在脱开板中。这里，弹簧杆或弹簧片能够在周槽的端部区域中彼此平行地延伸，并且特别地平行于处于保持部之间的脱开板的纵向中心平面被对齐。

如果例如两个相邻的保持部的周槽通向相同的凹部，则相邻的保持部可以通过设置至少一个凹部而被直接地彼此分离。因此，能够利用分别地径向延伸的凹部直接地将至少两个相邻的周槽彼此分开。

可选地，也能够将周槽布置成彼此隔开，并且为了形成保持部，至少在其端部区域中部分地交迭，或者将凹部定位在周槽的端部区域中从而它们被交迭地布置。

根据本发明的一个实施例，规定在基板上布置偶数个保持部，该保持部能够特别地相对于脱开板的纵向中心平面镜像对称地形成。

可替代地，也能够在脱开板上设置总共三个保持部，该保持部特别地每一个沿着基体的圆周在至少70°、特别地至少80°并且特别优选地至少100°的角度范围内延伸。

当然，也能够设置总共两对保持部，这两对保持部相对于彼此垂直地竖立的、基体的两个纵向中心平面被镜像对称地布置和形成。

周槽和/或凹部能够通过水射流切割和/或线电放电加工在基体中制成。

在本发明的一个特别优选的实施例中，进一步规定，通过设置在保持部上的液压缸的大致轴向移位，旋转元件被支撑或能够被支撑在基体的中心接收器中。

如果液压缸被布置在内板部上并且被紧固于此，则能够使得设置在平衡装置上的所有其他质量保留在被以固定方式固定到平衡装置的外板部上，从而旋转元件的旋转运动能够以明显较小的附加质量进行，这是因为内板部与液压缸一起只能发生一次旋转。因此，能够明显降低歪曲所采取的测量的风险。

液压缸能够在内板部内轴向地，即平行于旋转元件的旋转轴线移动，从而邻接液压缸的杠杆元件能够通过液压缸的轴向移位而倾斜，使得在杠杆元件和旋转元件之间的力配合和/或形状配合连接得以建立。

用于平衡芯组件和旋转元件的方法的自动性的一种改进规定，在固定的外板部上设置多个气压缸，从而将液压缸和/或杠杆元件定位于在将旋转元件插入中心接收器中之后待紧固的旋转元件上，并且然后在利用杠杆元件固定旋转元件之后将以固定方式固定到外板部的气压缸移回到中心接收器中。因此，能够在将被紧固的旋转元件上提供杠杆元件的自动定位并且防止对旋转元件的振动具有不利影响的另外的质量例如借助于气压缸影响平衡过程。

为了还能够例如当旋转元件或芯组件的外部尺寸被改变时使基体从平衡装置快速移除，在一个示例性实施例中规定，平衡装置具有基板，利用该基板能够向平衡装置供应例如压缩空气和液压油，被设置在基体上的适配板能够被容易地推到该基板上。因此，当改变工具时，不再需要另外的程序步骤，诸如、例如提供空气或液压油等的供应。

总之，本发明提供了一种平衡装置，所述平衡装置包括基体，所述基体具有被中心置放的接收器，待平衡的旋转元件能够被轴向地插入所述接收器中从而将所述旋转元件保持在所述接收器中以绕其旋转轴线转动，被绕所述接收器布置的多个液压缸设置在所述基体上，利用所述液压缸，所述旋转元件能够被固定在所述接收器中，其特征在于，所述基体具有脱开板的形式，所述脱开板具有内板部和固定地定位的外板部，所述外板部弹性地连接到所述内板部并且包围所述内板部，所述脱开板具有多个周槽，利用所述周槽，所述内板部被从所述外板部弹性地脱开，从而多个单独的保持部形成在所述脱开板上。

优选地，所述周槽每一个均在所述脱开板的每一个保持部的整个长度的至少70％的长度上延伸。

优选地，在所述周槽的端部区域中，凹部被至少部分地设置在所述脱开板中。

优选地，至少两个相邻的周槽直接地被分别地径向延伸的凹部彼此分离。

优选地，所述周槽彼此隔开地形成并且至少部分地在它们的端部区域中交迭从而形成所述保持部。

优选地，设置偶数个保持部，所述保持部被布置并且形成为相对于所述脱开板的纵向中心平面镜像对称。

优选地，总共三个保持部被设置在所述脱开板上。

优选地，所述周槽和/或所述凹部通过水射流切割和/或通过线电放电加工在所述基体中制成。

优选地，通过所述液压缸的大致轴向移位，所述旋转元件被支撑在或能够被支撑在所述基体的接收器中。

优选地，所述液压缸被布置在所述内板部上或被紧固到所述内板部。

优选地，所述液压缸能够轴向平行于所述旋转元件的旋转轴线在所述内板部内移动，从而邻接所述液压缸的杠杆元件被移位，从而建立所述杠杆元件和芯组件之间的力配合连接和/或形状配合连接。

优选地，多个气压缸被设置在固定的外板部上，从而在芯组件上定位所述液压缸和/或杠杆元件。

优选地，所述平衡装置具有适配板，所述适配板能够与被固定在所述平衡装置中的基板相联接，从而向所述平衡装置的基体供给压缩空气和液压油。

优选地，所述平衡装置是用于涡轮增压器的平衡装置。

优选地，所述待平衡的旋转元件是涡轮增压器的轴。

优选地，所述旋转元件是涡轮增压器的芯组件。

优选地，所述周槽每一个均在所述脱开板的每一个保持部的整个长度的至少80％的长度上延伸。

优选地，所述凹部具有弹簧杆或弹簧片的形式。

优选地，所述保持部每一个均沿着所述基体的圆周在至少70°的角度范围上延伸。

优选地，所述保持部每一个均沿着所述基体的圆周在至少80°的角度范围上延伸。

优选地，所述保持部每一个均沿着所述基体的圆周在至少100°的角度范围上延伸。

关于本发明的另一个有利的实施例，参考使用附图的示例性实施例的以下描述。

附图说明

附图所示如下：

图1是根据本发明的脱开板的顶视图；

图2是从侧面看带有插入的芯组件的、根据本发明的脱开板；

图3是沿着根据图1的剖面线AA的脱开板的截面示意图；并且

图4是根据图3中的截面B-B的、插入了芯组件的、根据本发明的联接板的局部示意图。

具体实施方式

图1示出用于涡轮增压器的芯组件2的平衡装置1。芯组件2包括轴3，涡轮增压器的涡轮机叶轮4和压缩机叶轮5被轴螺母3a紧固到轴3的每一个端部，并且被固定到位。

平衡装置1设置有基体，基体具有位于中心的接收器7，从而将芯组件2插入接收器7中并且利用轴承(未详述)保持旋转元件3、4、5围绕其旋转轴线转动。在基体上设置有被围绕接收器7布置的多个液压缸8，利用液压缸，芯组件2被紧固在接收器7中。

基体具有圆形的脱开板9，脱开板9包括内板部10和外板部11，外板部11被固定地置放在平衡装置1中、被弹性地连接到内板部10并且包围内板部10。

在脱开板9中，沿着脱开板9的圆周，即沿着围绕旋转元件3、4、5的中心旋转轴线的圆弧布置地，设置了周槽12，利用周槽12，内板部10被从外板部11弹性地脱开。

周槽12在这里被如此布置，使得它们几乎沿着脱开板9的整个圆周延伸。各个周槽12彼此隔开，从而在脱开板9中形成四个单独的保持部13。为此目的，周槽12被分别地布置在脱开板9的每一个保持部13的周向长度的80°的长度上。

在周槽12的端部区域中，具有弹簧杆14和弹簧片15的形式的凹部被设置在脱开板9中，该凹部被形成为适合于在保持部13中的预期加载，即，在预期的弯曲和扭转力的区域中被形成为弹簧片15，在由向上和向下运动所引起的预期线性力的区域中被形成为弹簧杆14。

如能够在图1中更清楚地看到地，在12点钟位置中和在6点钟位置中的周槽12的端部区域是弹簧片15，弹簧片15被布置成在彼此隔开时使得它们在片形式的结构区域中交迭并且适合于压缩由于旋转引起的振动。

然而，在3点钟位置中和在9点钟位置中，两个相邻的周槽12的端部区域具有弹簧杆14的形式，弹簧杆14平行于脱开板9的轴心点彼此隔开地延伸。

为了将芯组件2固定到脱开板9，四个保持部13提供偶数个保持部，它们被布置成相对于脱开板9的纵向中心平面镜像对称。

在未示出的示例性实施例中，在脱开板9上仅设置三个保持部，每一个保持部沿着基体的圆周在100°的角度范围上延伸。然而，在这个示例性实施例中，这个实施例将不再进一步讨论。

在本示例性实施例中，通过水射流切割在脱开板9中制成周槽12和凹部(弹簧杆14、弹簧片15)。相应地，脱开板9进而被制成为一体。利用周槽12和凹部(弹簧杆14、弹簧片15)以及在它们之间形成的杆14a、15a的各种实施例，由于各种构件的旋转和质量运动，实现了由固定的外板部11通过力效应的均衡来弹性地安装内板部10。这能够等同于内板部10从固定的外板部11的脱开，这与在平衡过程期间明显减少要移动的质量相关联。

为了将芯组件2固定在脱开板9的接收器7中，首先将附接到外板部11但未示出的气压缸移出。气压缸的这种运动导致被置放在内板部10上的液压缸8基本上不受力地在被设置于内板部11中的凹部16内移位。通过定位液压缸，邻接液压缸8的杠杆元件17能够被倾斜，并且这使得能够利用设置在芯组件2上的保持凸缘18来固定芯组件2。

这通过液压缸8的基本上轴向的，即也轴向平行于芯组件2的中心轴线的移位来实现，并且这导致邻接的杠杆元件17倾斜，由此杠杆元件17被连接到芯组件2的保持凸缘18，并且从而处于张紧位置中的芯组件2被固定到内板部11。换言之，通过液压缸8的大致轴向或轴向平行的移位，实现了在杠杆元件17和芯组件2之间的力配合和/或形状配合连接。

Claims (21)

1.一种平衡装置(1)，所述平衡装置(1)包括基体，所述基体具有被中心置放的接收器(7)，待平衡的旋转元件能够被轴向地插入所述接收器(7)中从而将所述旋转元件保持在所述接收器(7)中以绕其旋转轴线转动，被绕所述接收器(7)布置的多个液压缸(8)设置在所述基体上，利用所述液压缸，所述旋转元件能够被固定在所述接收器(7)中，其特征在于，所述基体具有脱开板(9)的形式，所述脱开板具有内板部(10)和固定地定位的外板部(11)，所述外板部(11)弹性地连接到所述内板部(10)并且包围所述内板部(10)，所述脱开板(9)具有多个周槽(12)，利用所述周槽(12)，所述内板部(10)被从所述外板部(11)弹性地脱开，从而多个单独的保持部(13)形成在所述脱开板(9)上。

2.根据权利要求1所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述周槽(12)每一个均在所述脱开板(9)的每一个保持部(13)的整个长度的至少70％的长度上延伸。

3.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，在所述周槽(12)的端部区域中，凹部被至少部分地设置在所述脱开板(9)中。

4.根据权利要求3所述的平衡装置(1)，其特征在于，至少两个相邻的周槽(12)直接地被分别地径向延伸的凹部彼此分离。

5.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述周槽(12)彼此隔开地形成并且至少部分地在它们的端部区域中交迭从而形成所述保持部(13)。

6.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，设置偶数个保持部(13)，所述保持部被布置并且形成为相对于所述脱开板(9)的纵向中心平面镜像对称。

7.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，总共三个保持部(13)被设置在所述脱开板(9)上。

8.根据权利要求3所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述周槽(12)和/或所述凹部通过水射流切割和/或通过线电放电加工在所述基体中制成。

9.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，通过所述液压缸(8)的大致轴向移位，所述旋转元件被支撑在或能够被支撑在所述基体的接收器(7)中。

10.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述液压缸(8)被布置在所述内板部(10)上或被紧固到所述内板部(10)。

11.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述液压缸(8)能够轴向平行于所述旋转元件的旋转轴线在所述内板部(10)内移动，从而邻接所述液压缸(8)的杠杆元件(17)被移位，从而建立所述杠杆元件(17)和芯组件(2)之间的力配合连接和/或形状配合连接。

12.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，多个气压缸被设置在固定的外板部(11)上，从而在芯组件(2)上定位所述液压缸(8)和/或杠杆元件(17)。

13.根据权利要求1或2所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述平衡装置具有适配板，所述适配板能够与被固定在所述平衡装置(1)中的基板相联接，从而向所述平衡装置(1)的基体供给压缩空气和液压油。

14.根据权利要求1所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述平衡装置(1)是用于涡轮增压器的平衡装置(1)。

15.根据权利要求1所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述待平衡的旋转元件是涡轮增压器的轴(3)。

16.根据权利要求1所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述旋转元件是涡轮增压器的芯组件(2)。

17.根据权利要求1所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述周槽(12)每一个均在所述脱开板(9)的每一个保持部(13)的整个长度的至少80％的长度上延伸。

18.根据权利要求3所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述凹部具有弹簧杆(14)或弹簧片(15)的形式。

19.根据权利要求7所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述保持部每一个均沿着所述基体的圆周在至少70°的角度范围上延伸。

20.根据权利要求19所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述保持部每一个均沿着所述基体的圆周在至少80°的角度范围上延伸。

21.根据权利要求20所述的平衡装置(1)，其特征在于，所述保持部每一个均沿着所述基体的圆周在至少100°的角度范围上延伸。

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