DE102007058136B3

DE102007058136B3 - Method and device for dynamically measuring the imbalance of a turbine rotor

Info

Publication number: DE102007058136B3
Application number: DE200710058136
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Thelen; Jürgen LEHMANN
Original assignee: Schenck RoTec GmbH
Current assignee: Schenck RoTec GmbH
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2027-12-01
Also published as: WO2009068473A1; JP2009133847A

Abstract

Bei einem Verfahren zum dynamischen Messen der Unwucht eines Turbinenrotors (17), der in einem an einer Trägervorrichtung (1) federnd gelagerten Gehäuseabschnitt (12) drehbar gelagert ist, wird der Turbinenrotor (17) durch Beaufschlagung mit einem mit einem ersten Druck zugeführten Antriebsfluid auf eine erste Winkelgeschwindigkeit beschleunigt und die durch Unwucht induzierte Schwingung gemessen und durch Beaufschlagung mit einem zweiten, höheren Druck und Kuppeln von Gehäuseabschnitt (12) und Trägervorrichtung (1) durch ein Schwingungen dämpfendes Dämpfungselement (23) wird die durch Unwucht induzierte, gedämpfte Schwingung des Gehäuseabschnitts (12) gemessen, während der Turbinenrotor (17) mit einer zweiten, höheren Winkelgeschwindigkeit dreht. Die Vorrichtung weist ein an der Trägervorrichtung (1) angeordnetes, Schwingungen dämpfendes Dämpfungselement (23) auf, durch das in Abhängigkeit von dem Druck des zugeführten Antriebsfluids der Gehäuseabschnitt (12) und die Trägervorrichtung (1) miteinander kuppelbar sind.In a method for dynamically measuring the imbalance of a turbine rotor (17), which is rotatably mounted in a housing portion (12) mounted resiliently on a carrier device (1), the turbine rotor (17) is acted upon by being supplied with a drive fluid supplied with a first pressure accelerating a first angular velocity and measuring the vibration induced by unbalance and by applying a second, higher pressure and coupling of housing section (12) and support device (1) by a vibration damping damping element (23), the imbalance-induced, damped oscillation of the housing section (12) while the turbine rotor (17) is rotating at a second, higher angular velocity. The device has a vibration-damping damping element (23) arranged on the carrier device (1), by means of which the housing section (12) and the carrier device (1) can be coupled to one another in dependence on the pressure of the supplied drive fluid.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Messen der Unwucht eines in einem Gehäuseabschnitt drehbar gelagerten Turbinenrotors, bei welchem der Gehäuseabschnitt an einer Trägervorrichtung unter Zwischenschaltung wenigstens eines Federelements befestigt wird, das so ausgebildet ist, dass der Gehäuseabschnitt mindestens zwei Freiheitsgrade zum Schwingen relativ zur Trägervorrichtung hat, der Turbinenrotor durch Beaufschlagung mit einem mit einem ersten Druck zugeführten Antriebsfluid auf eine erste Winkelgeschwindigkeit beschleunigt und durch Unwucht induzierte Schwingungen des Gehäuseabschnitts gemessen werden, während der Rotor mit der ersten Winkelgeschwindigkeit dreht. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht eines in einem Gehäuseabschnitt drehbar gelagerten Turbinenrotors mit einer Trägervorrichtung, die wenigstens ein Federelement aufweist, an dem der Gehäuseabschnitt derart befestigbar ist, dass er mindestens zwei Freiheitsgrade zum Schwingen relativ zur Trägervorrichtung hat, einem an der Trägervorrichtung befestigten Turbinengehäuse mit einem Zuführkanal, der zur Zuführung eines Antriebsfluids und zur Beaufschlagung des Turbinenrotors mit dem Antriebsfluid ausgebildet ist.The The invention relates to a method for dynamically measuring the imbalance one in a housing section rotatably mounted turbine rotor, wherein the housing portion on a carrier device attached with the interposition of at least one spring element is formed so that the housing portion at least two Degrees of freedom to swing relative to the carrier device has, the turbine rotor by application of a drive fluid supplied with a first pressure accelerated to a first angular velocity and by imbalance induced vibrations of the housing section be measured while the rotor rotates at the first angular velocity. The invention further relates to a device for dynamically measuring the imbalance one in a housing section rotatably mounted turbine rotor with a support device, the at least a spring element, on which the housing portion can be fastened in such a way is that he has at least two degrees of freedom for swinging relative to the carrier device has, one attached to the support device turbine housing with a feed channel, the to the feeder a drive fluid and for acting on the turbine rotor with the drive fluid is formed.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind aus WO 2007/054445 A1 bekannt. Sie dienen dazu, die Unwucht von Turbinenrotoren für abgasgetriebene Turbolader zu messen, wobei zur Erzielung einer möglichst hohen Genauigkeit nur eine sogenannte Turboladerrumpfgruppe, die aus dem Turbinenrotor und einem die Lagerung des Turbinenrotors enthaltenden Gehäuseabschnitt besteht, in eine Unwuchtmessvorrichtung eingesetzt wird, wobei die Unwuchtmessvorrichtung fehlende und benötigte Gehäuseteile durch analog gestaltete Vorrichtungsteile, z. B. ein Turbinengehäuse, ersetzt. Hierdurch kann die mitschwingende Masse des federnd gelagerten Messaufbaus klein gehalten werden und massebedingte Einflüsse auf die Unwuchtmessung können reduziert werden. Die Messung der Rotorunwucht erfolgt vorzugsweise bei einer im Wesentlichen der normalen Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Winkelgeschwindigkeit des Turbinenrotors, wobei das Turbinenrad des Turbinenrotors in einem Turbinengehäuse der Messvorrichtung angeordnet ist und durch die Beaufschlagung mit Druckluft auf die zur Messung erforderliche Winkelgeschwindigkeit beschleunigt wird. Das Turbinengehäuse ist feststehend angeordnet und durch ausreichend große Freiräume von der Turboladerrumpfgruppe und dem schwingenden Teil ihrer Lagerung getrennt. Über diese notwendigen Zwischenräume kann daher ein Teil der zum Antrieb des Turbinenrotors zugeführten Druckluft entweichen, was wegen des damit verbundenen Verlustes an Druckenergie und der Geräuschentwicklung als unerwünscht angesehen wird.A method and a device of the type mentioned are out WO 2007/054445 A1 known. They serve to measure the unbalance of turbine rotors for exhaust-driven turbochargers, to achieve the highest possible accuracy only a so-called turbocharger fuselage group, which consists of the turbine rotor and a housing portion containing the bearing of the turbine rotor, is inserted into an unbalance measuring device, the unbalance measuring device missing and required housing parts by analogously designed device parts, eg. As a turbine housing replaced. As a result, the resonant mass of the spring-mounted measurement setup can be kept small and mass-related influences on the imbalance measurement can be reduced. The rotor imbalance is preferably measured at an angular velocity of the turbine rotor which corresponds essentially to the normal operating speed, the turbine rotor of the turbine rotor being arranged in a turbine housing of the measuring device and being accelerated to the angular velocity required for the measurement by the application of compressed air. The turbine housing is stationary and separated from the turbocharger body group and the oscillating part of its storage by sufficiently large clearances. Therefore, part of the compressed air supplied to drive the turbine rotor can escape via these necessary intermediate spaces, which is considered undesirable because of the associated loss of pressure energy and the noise development.

Aus DE 689 05 480 T2 ist ein Verfahren zum dynamischen Messen der Unwucht eines mit hoher Geschwindigkeit drehbare Rotors eines abgasangetriebenen Turboladers bekannt, bei dem das Turboladermittelgehäuse, in dem der Rotor gelagert ist, mit das Turbinenrad und das Verdichterrad umschließenden Gehäuseteilen fest verbunden wird und die so gebildete Einheit mit Hilfe von biegsamen Balgschläuchen, die an den Gehäuseteilen angreifen, in einem Rahmen in allen drei Raumrichtungen bewegbar weich gelagert wird. An den Gehäuseteilen sind Beschleunigungsaufnehmer angeordnet, deren Beschleunigungssignale in Verbindung mit einem optisch gemessenen Phasenwinkel zur Bestimmung von Größe und Lage der Unwucht verarbeitet werden.Out DE 689 05 480 T2 A method is known for dynamically measuring the imbalance of a high-speed rotatable rotor of an exhaust-driven turbocharger in which the turbocharger center housing in which the rotor is mounted, with the turbine wheel and the compressor wheel enclosing housing parts is firmly connected and the unit thus formed by means of flexible bellows hoses, which act on the housing parts, is movably mounted soft in a frame in all three spatial directions. Accelerometers are arranged on the housing parts, the acceleration signals of which are processed in conjunction with an optically measured phase angle for determining the size and position of the imbalance.

Aus DE 197 54 321 A1 ist es bekannt bei der Unwuchtbestimmung eines Aggregats mit einem in einem Gehäuse gelagerten Rotor das Gehäuse über ein elastisches Zwischenelement in einer Trägervorrichtung zu lagern.Out DE 197 54 321 A1 It is known in the determination of unbalance of an aggregate with a rotor mounted in a housing to support the housing via an elastic intermediate element in a carrier device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Messen der Unwucht des Turbinenrotors eines Abgasturboladers anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved method to indicate the imbalance of the turbine rotor of an exhaust gas turbocharger.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Unwuchtmessung von Rotoren für Abgasturbolader zu schaffen.Farther It is an object of the invention, an improved device for imbalance measurement of rotors for To create exhaust gas turbocharger.

Die genannte Aufgabe wird nach der Erfindung durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 4 angegebene Vorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 und 3 und vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 5 bis 11 angegeben.The said object is according to the invention by the in claim 1 specified method and the device specified in claim 4 solved. Advantageous embodiments of the method are in the claims 2 and 3 and advantageous embodiments of the device are in claims 5 to 11 indicated.

Das Verfahren nach der Erfindung umfasst die Schritte:
Befestigen des Gehäuseabschnitts an einer Trägervorrichtung unter Zwischenschaltung wenigstens eines Federelements, das so ausgebildet ist, dass der Gehäuseabschnitt mindestens zwei Freiheitsgrade zum Schwingen relativ zur Trägervorrichtung hat,
Beschleunigung des Turbinenrotors durch Beaufschlagung mit einem mit einem ersten Druck zugeführten Antriebsfluid auf eine erste Winkelgeschwindigkeit und Messen der durch Unwucht induzierten Schwingungen des Gehäuseabschnitts, während der Turbinenrotor mit der ersten Winkelgeschwindigkeit dreht,
Beschleunigung des Turbinenrotors durch Beaufschlagung mit einem mit einem zweiten, höheren Druck zugeführten Antriebsfluid auf eine zweite, höhere Winkelgeschwindigkeit und Kuppeln von Gehäuseabschnitt und Trägervorrichtung durch ein Schwingungen dämpfendes Dämpfungselement und Messen der durch Unwucht induzierten gedämpften Schwingungen des Gehäuseabschnitts, während der Turbinenrotor mit der zweiten, höheren Winkelgeschwindigkeit dreht.The method according to the invention comprises the steps:
Attaching the housing portion to a support device with the interposition of at least one spring element, which is formed such that the housing portion has at least two degrees of freedom for oscillating relative to the support device,
Accelerating the turbine rotor by applying a first pressure supplied drive fluid to a first angular velocity and measuring the unbalance induced vibrations of the housing portion while rotating the turbine rotor at the first angular velocity,
Acceleration of the turbine rotor by applying one with a second, higher Pressure supplied drive fluid to a second, higher angular velocity and coupling of housing portion and support device by a vibration damping damping element and measuring the imbalance-induced damped oscillations of the housing portion, while the turbine rotor rotates at the second, higher angular velocity.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Unwucht des Turbinenrotors eines Abgasturboladers in der gleichen Vorrichtung und in einer Aufspannung sowohl bei einer niedrigen Winkelgeschwindigkeit als auch bei einer hohen, der Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Winkelgeschwindigkeit gemessen werden kann, wodurch die Genauigkeit der Messung verbessert wird. Selbst erregte Schwingungen des Schwingsystems der Auswuchtvorrichtung, die bei mit hoher Winkelgeschwindigkeit umlaufendem Turbinenrotor auftreten und problematisch sein können, werden durch das Verbinden des Gehäuseabschnitts mit der Trägervorrichtung durch ein Dämpfungselement wirksam vermieden.The inventive method has the advantage that the imbalance of the turbine rotor of an exhaust gas turbocharger in the same device and in a clamping both at a low angular velocity as well as a high, the working speed corresponding angular velocity can be measured, which improves the accuracy of the measurement becomes. Even excited vibrations of the balancing device's vibration system, at the high-speed rotating turbine rotor can occur and be problematic by connecting of the housing section with the carrier device by a damping element effectively avoided.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Dämpfungselement pneumatisch in Abhängigkeit von dem Druck des zugeführten Antriebsfluids mit dem Gehäuseabschnitt gekuppelt wird. Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Dämpfungselement dazu verwendet wird, um im gekuppelten Zustand den Freiraum zwischen der Trägervorrichtung und dem Gehäuseabschnitt abzudichten und zu verhindern, dass bei höherem Druck Arbeitsfluid über den Freiraum entweicht.It is also advantageous if the damping element pneumatically dependent on from the pressure of the supplied Drive fluid with the housing portion is coupled. Furthermore, it can be provided according to the invention that the damping element is used to in the coupled state the space between the carrier device and the housing section To seal and prevent that at higher pressure working fluid over the Free space escapes.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht eines in einem Gehäuseabschnitt drehbar gelagerten Turbinenrotors umfasst nach der Erfindung eine Trägervorrichtung, die wenigstens ein Federelement aufweist, an dem der Gehäuseabschnitt derart befestigbar ist, dass er mindestens zwei Freiheitsgrade zum Schwingen relativ zur Trägervorrichtung hat, ein an der Trägervorrichtung befestigtes Turbinengehäuse mit einem Kanal, der zur Zuführung eines Antriebsfluids und zur Beaufschlagung des Turbinenrotors mit dem Antriebsfluid ausgebildet ist, wobei zwischen dem Turbinengehäuse und dem Gehäuseabschnitt ein Freiraum vorgesehen ist, ein an der Trägervorrichtung angeordnetes, Schwingungen dämpfendes Dämpfungselement, durch das der Gehäuseabschnitt und die Trägervorrichtung miteinander kuppelbar sind, und wenigstens einen Messaufnehmer zum Erfassen der Schwingungen des Gehäuseabschnitts.A Advantageous device for dynamically measuring the imbalance of a in a housing section rotatably mounted turbine rotor according to the invention comprises a Carrier device, which has at least one spring element on which the housing section is fastened such that it at least two degrees of freedom Swing relative to the support device has one on the vehicle device fixed turbine housing with a channel leading to the feeder a drive fluid and for acting on the turbine rotor with the drive fluid is formed, wherein between the turbine housing and the housing section a clearance is provided, arranged on the carrier device, vibrations steaming Damping element, through the housing section and the carrier device be coupled to each other, and at least one sensor for Detecting the vibrations of the housing section.

Das Dämpfungselement kann hierbei pneumatisch in Abhängigkeit von dem Druck des zugeführten Arbeitsfluids mit dem Gehäuseabschnitt kuppelbar sein. Eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Vorrichtung weist erfindungsgemäß einen mit dem federnd nachgiebigen Ende des wenigstens einen Federelements fest verbundenen, ringförmigen Körper auf, der zwischen dem Turbinengehäuse und dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist und mit einer dem Turbinengehäuse zugekehrten Ringfläche an den Freiraum angrenzt, wobei in einer der Ringfläche gegenüberliegenden Wand des Turbinengehäuses eine Ringnut ausgebildet ist, in der ein ringförmiges Dämpfungselement angeordnet ist, das durch einen bestimmten Druck des zugeführten Antriebsfluids an die Ringfläche andrückbar ist. Durch diese Gestaltung wird auf einfach Weise das Kuppeln des Dämpfungselements in Abhängigkeit vom Druck des zugeführten Antriebsfluids bewirkt.The damping element can be pneumatically dependent from the pressure of the supplied Working fluid with the housing section be detachable. A particularly simple and inexpensive design The device according to the invention has one with the resilient end the at least one spring element firmly connected, annular body, between the turbine housing and the housing portion arranged is and with a turbine housing facing annular surface of the Free space adjoins, wherein in one of the annular surface opposite wall of the turbine housing a Ring groove is formed, in which an annular damping element is arranged, by a certain pressure of the supplied drive fluid to the ring surface pressed is. Through this design is easily the coupling of the damping element dependent on from the pressure of the supplied Drive fluid causes.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Dämpfungselement als Dichtring ausgebildet ist, durch den der Freiraum zwischen dem Turbinengehäuse und dem Gehäuseabschnitt abdichtbar ist. Durch diese Weiterbildung wird gleichzeitig mit dem Kuppeln des Dämpfungselements auch der Ringraum verschlossen, so dass das zugeführte Arbeitsfluid nicht mehr durch den Ringraum entweichen kann. Verluste an Arbeitsfluid und unerwünschte Strömungsgeräusche werden damit unterbunden. Die das Dämpfungselement aufnehmende Ringnut kann hierbei vorteilhaft so gestaltet sein, dass das Dämpfungselement in der Ringnut eine Lage einnimmt, in der es sich in einem Abstand von der gegenüberliegenden Wand des Gehäuseabschnitts befindet und dass das durch den Freiraum entweichende Arbeitsfluid bei höherem Druck derart auf das Dämpfungselement einwirkt, dass dieses aus der Ringnut heraustritt und sich dichtend an die Wand des Gehäuseabschnitts anlegt. Auf diese Weise wird der Freiraum verschlossen und der Gehäuseabschnitt durch das Dämpfungselement an das Turbinengehäuse gekuppelt, so dass auftretende Resonanzschwingungen gedämpft werden.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the damping element is designed as a sealing ring through which the space between the turbine housing and the housing section is sealable. Through this training will be simultaneously with the coupling of the damping element also closed the annulus, so that the supplied working fluid is not can escape through the annulus. Loss of working fluid and unwanted Flow noise will be thus prevented. The the damping element receiving annular groove can advantageously be designed in this case, that the damping element in the annular groove assumes a position in which it is at a distance of the opposite Wall of the housing section located and that escaping through the free space working fluid at higher Pressure on the damping element acting, that this emerges from the annular groove and sealing to the wall of the housing section invests. In this way, the space is closed and the housing section through the damping element to the turbine housing coupled, so that occurring resonance vibrations are damped.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigenThe The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment which is shown in the drawing. Show it

1 einen Querschnitt einer Unwuchtmessvorrichtung nach der Erfindung mit darin angeordneter Turboladerrumpfgruppe und 1 a cross section of an unbalance measuring device according to the invention with therein arranged turbocharger hull group and

2 einen vergrößerten Ausschnitt X in 1. 2 an enlarged section X in 1 ,

Die in 1 dargestellte Unwuchtmessvorrichtung weist ein von einer Trägervorrichtung 1 gehaltenes Turbinengehäuse 2 mit einem spiralförmigen Zuführkanal 3 und einem Ausgangskanal 4 auf. Auf der dem Ausgangskanal 4 entgegengesetzten Stirnseite hat das Turbinengehäuse 2 eine ringförmige Stirnplatte 5, die den Zuführkanal 3 stirnseitig begrenzt und eine zentrale Öffnung zur Aufnahme eines Turbinenrads hat. An der Trägervorrichtung 1 sind zwei stabförmige Federelemente 6 befestigt, die im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Turbinengehäuses 2 ausgerichtet und auf entgegengesetzten Seiten des Turbinengehäuses 2 angeordnet sind. Jedes Federelement 6 ist mit einem Ende 7 mittels einer Befestigungsvorrichtung 8 an der Trägervorrichtung 1 befestigt und mit dem anderen Ende 9 an eine ringförmige Scheibe 10 angeschraubt, die auf der Stirnseite des Turbinengehäuses 2 und in einem geringen Abstand von dieser angeordnet und koaxial zum Turbinengehäuse 2 ausgerichtet ist. Die Scheibe 10 trägt eine ringförmige Spannvorrichtung 11, die am äußeren Rand der Scheibe 10 auf der den Federelementen 6 abgekehrten Seite angeordnet ist und zum Festspannen eines Gehäuseabschnitts 12 einer Turboladerrumpfgruppe 13 dient. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Gehäuseabschnitt 12 der Turboladerrumpfgruppe 13 einen Flansch 14 auf, der an seinem Umfangsrand von den Spannelementen der Spannvorrichtung 11 festgespannt ist und in der dargestellten Spannposition seitlich an der Scheibe 10 anliegt. Die Turboladerrumpfgruppe 13 umfasst neben dem Gehäuseabschnitt 12 einen Turbinenrotor 17 mit einem Turbinenrad 15 und einem Verdichterrad 16, die auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuseabschnitts 12 angeordnet und an den Enden einer in dem Gehäuseabschnitt 12 drehbar gelagerten Welle befestigt sind. In der eingespannten Lage befindet sich das Turbinenrad 15 auf der Innenseite der Stirnplatte 5 im Zentrum des Zuführkanals 3 und ragt mit einem verjüngten Endbereich in die Eintrittsöffnung des Ausgangskanals 4 hinein. Die Öffnung in der Stirnplatte 5 und die Innenkontur der Eintrittsöffnung des Ausgangskanals 4 sind so bemessen, dass ein genügend großer Abstand zum Turbinenrad 15 verbleibt, damit das Turbinenrad 15 nicht an dem Turbinengehäuse 2 anstoßen kann, wenn die Turboladerrumpfgruppe 13 während der Unwuchtmessung schwingt. Das auf der anderen Seite des Gehäuseabschnitts 12 angeordnete Verdichterrad 16 wird für den Messlauf zur Strömungsführung und aus Schutzgründen durch eine Verdichtergehäuse oder eine Schutzhaube abgedeckt.In the 1 shown unbalance measuring device comprises a carrier device 1 held turbine housing 2 with a spiral feed channel 3 and an output channel 4 on. On the output channel 4 opposite end face has the turbine housing 2 an annular face plate 5 that the feed channel 3 on the front side bordered and has a central opening for receiving a turbine wheel. On the carrier device 1 are two rod-shaped spring elements 6 attached substantially parallel to the central axis of the turbine housing 2 aligned and on opposite sides of the turbine housing 2 are arranged. Each spring element 6 is with an end 7 by means of a fastening device 8th on the carrier device 1 attached and with the other end 9 to an annular disc 10 screwed on the front of the turbine housing 2 and arranged at a small distance from this and coaxial with the turbine housing 2 is aligned. The disc 10 carries an annular clamping device 11 at the outer edge of the disc 10 on the spring elements 6 arranged away side and for clamping a housing section 12 a turbocharger hull group 13 serves. In the illustrated embodiment, the housing portion 12 the turbocharger hull group 13 a flange 14 on, at its peripheral edge of the clamping elements of the tensioning device 11 is clamped and in the illustrated clamping position laterally on the disc 10 is applied. The turbocharger hull group 13 includes next to the housing section 12 a turbine rotor 17 with a turbine wheel 15 and a compressor wheel 16 on opposite sides of the housing section 12 arranged and at the ends of a in the housing portion 12 are mounted rotatably mounted shaft. In the clamped position is the turbine wheel 15 on the inside of the face plate 5 in the center of the feed channel 3 and protrudes with a tapered end portion in the inlet opening of the outlet channel 4 into it. The opening in the face plate 5 and the inner contour of the inlet opening of the outlet channel 4 are sized so that a sufficiently large distance to the turbine wheel 15 remains so that the turbine wheel 15 not on the turbine housing 2 can bump when the turbocharger hull group 13 during the unbalance measurement oscillates. That on the other side of the housing section 12 arranged compressor wheel 16 is covered by a compressor housing or a protective hood for the flow measurement flow guidance and for reasons of safety.

Wie 2 verdeutlicht, ist zwischen der Stirnplatte 5 des Turbinengehäuses 2 und der Scheibe 10 ein ringförmiger Freiraum 18 vorgesehen, damit die Turboladerrumpfgruppe 13 frei schwingen kann. Der Freiraum 18 ist an seinem radial inneren Rand durch die Öffnung in der Stirnplatte 5 mit dem Zuführkanal 3 verbunden. Radial nach außen ist der Freiraum 18 offen. Über den Zuführkanal 3 kann als Arbeitsfluid zugeführte Druckluft zur Beaufschlagung des Turbinenrads daher auch in den Freiraum 18 gelangen und durch diesen nach außen entweichen.As 2 clarifies, is between the face plate 5 of the turbine housing 2 and the disc 10 an annular space 18 provided for the turbocharger hull group 13 can swing freely. The open space 18 is at its radially inner edge through the opening in the face plate 5 with the feed channel 3 connected. Radial to the outside is the free space 18 open. About the feed channel 3 can therefore be supplied as working fluid compressed air for applying the turbine wheel in the free space 18 arrive and escape through this to the outside.

In der Stirnplatte 5 ist auf der der Scheibe 10 zugewandten Seite eine zum Freiraum 18 hin offene Ringnut 19 ausgebildet. Die Ringnut 19 hat eine radial äußere, kegelstumpfförmige Seitenwand 20, deren Durchmesser in Richtung auf den Freiraum 18 zunimmt. Der Seitenwand 20 liegt eine radial innere Seitenwand 21 gegenüber, die einen inneren, zylindrischen Abschnitt 211 und einen äußeren, kegelstumpfförmigen Abschnitt 212 aufweist. Der Durchmesser des kegelstumpfförmigen Abschnitts 212 nimmt in Richtung des Freiraums 18 zu und die Neigung des kegelstumpfförmigen Abschnitts 212 ist im Wesentlichen gleich oder größer als die Neigung der Seitenwand 20. Die Seitenwand 21 ist außerdem an mehreren Stellen des Umfangs mit sich radial nach innen erstreckenden und zum Freiraum 18 hin offenen Taschen oder Schlitzen 22 versehen.In the face plate 5 is on the disc 10 facing side one to the open space 18 open annular groove 19 educated. The ring groove 19 has a radially outer, frusto-conical sidewall 20 whose diameter is towards the open space 18 increases. The side wall 20 lies a radially inner side wall 21 opposite, an inner, cylindrical section 211 and an outer, frusto-conical portion 212 having. The diameter of the frusto-conical section 212 takes in the direction of the open space 18 to and the slope of the frusto-conical section 212 is substantially equal to or greater than the inclination of the sidewall 20 , The side wall 21 is also at several points of the circumference with radially inwardly extending and to the free space 18 open pockets or slits 22 Mistake.

In der Ringnut 19 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 23 angeordnet, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als O-Ring ausgebildet ist und aus gummielastischem Material besteht. Anstelle eines O-Rings können aber auch anders geformte Dämpfungselemente vorgesehen sein. Das Dämpfungselement 23 hat einen kreisförmigen Querschnitt, dessen Durchmesser etwas größer ist als die Tiefe der Ringnut 19, jedoch deutlich kleiner als der Abstand zwischen dem Boden der Ringnut 19 und der Scheibe 10. Der Innendurchmesser des Dämpfungselements 23 ist etwa gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 211 der Seitenwand 212. Dies hat zur Folge, dass das Dämpfungselement 23 durch die Abschnitte 211 und 212 der Seitenwand 21 in einer Ruhelage gehalten wird, in der es am Boden der Ringnut 19 anliegt und einen maximalen Abstand von der Scheibe 10 hat.In the ring groove 19 is an annular damping element 23 arranged, which is formed in the illustrated embodiment as an O-ring and made of rubber-elastic material. Instead of an O-ring but also differently shaped damping elements can be provided. The damping element 23 has a circular cross section whose diameter is slightly larger than the depth of the annular groove 19 but significantly smaller than the distance between the bottom of the annular groove 19 and the disc 10 , The inner diameter of the damping element 23 is approximately equal to the outer diameter of the cylindrical portion 211 the side wall 212 , This has the consequence that the damping element 23 through the sections 211 and 212 the side wall 21 is kept in a rest position, in which it is at the bottom of the annular groove 19 is applied and a maximum distance from the disc 10 Has.

Zur Unwuchtmessung wird der Turbinenrotor 17 der Turboladerrumpfgruppe 13 über das Turbinenrad 15 angetrieben, wobei zunächst Druckluft mit einem ersten, kleineren Druck über den Zuführkanal 3 zugeführt wird. Der erste, kleinere Druck ist hierbei so bemessen, dass der Turbinenrotor 17 nur mit einer relativen niedrigen Drehzahl rotiert. Hierbei ist es wichtig, dass der Freiraum 18 frei bleibt, damit die Turboladerrumpfgruppe 13 zum Zwecke der Unwuchtmessung frei von äußeren Kräften und Momenten schwingen kann. Dies ist auch gewährleistet, weil bei dem niedrigeren ersten Druck die durch den Freiraum 18 strömende Luft an dem Dämpfungselement 23 vorbeiströmt, ohne dort ein nennenswertes Druckgefälle hervorzurufen. Das Dämpfungselement 23 verbleibt daher während dieser Messphase in der in der Zeichnung voll dargestellten Ruheposition, in der es in die Ringnut 19 zurückgezogenen ist.For unbalance measurement of the turbine rotor 17 the turbocharger hull group 13 over the turbine wheel 15 driven, wherein initially compressed air with a first, smaller pressure via the feed channel 3 is supplied. The first, smaller pressure is calculated so that the turbine rotor 17 only rotated at a relatively low speed. Here it is important that the free space 18 remains free, so that the turbocharger hull group 13 for the purpose of imbalance measurement can oscillate free of external forces and moments. This is also guaranteed because at the lower first pressure the through the free space 18 flowing air to the damping element 23 flowed past, without causing a significant pressure gradient there. The damping element 23 therefore remains during this measurement phase in the rest position shown in the drawing, in which it is in the annular groove 19 is withdrawn.

Wird zur Unwuchtmessung bei hohen Drehzahlen der Druck der zugeführten Druckluft am Eintritt in das Turbinenrad 15 auf einen zweiten, höheren Druck erhöht, um das Turbinenrad 15 auf die hohe Drehzahl zu beschleunigen, so erhöht sich entsprechend auch die Strömungsgeschwindigkeit in dem Freiraum 18 und damit auch das Druckgefälle an dem Dämpfungselement 23. Dies hat zur Folge, dass das Dämpfungselement 23 aus seiner Ruhelage heraus bewegt wird, wobei es sich dehnt, und entlang der Seitenwand 20 in Richtung der Scheibe 10 verschoben wird, bis es an der Scheibe 10 anliegt. In dieser gestrichelt gezeichneten Stellung verschließt das Dämpfungselement 23 den Freiraum 18, so dass sich der höhere Druck im Zuführkanal 3 bis zu dem Dämpfungselement 23 fortpflanzt und das Dämpfungselement 23 in dieser Stellung festhält. Das Dämpfungselement 23 überbrückt somit nun den Freiraum 18 und bewirkt dadurch eine Dämpfung der bei Rotation mit hoher Drehzahl auftretenden Schwingungen. Das Entstehen Selbsterregterschwingungen wird hierdurch vermieden, und die Schwingungsausschläge werden auf ein gewünschtes Maß reduziert. Das Verschließen des Ringraums 18 hat weiterhin den vorteilhaften Effekt, dass die zugeführte Luft nicht mehr durch den Freiraum 18 entweichen kann, so dass hohe Luftverluste und störende Strömungsgeräusche vermieden werden.For unbalance measurement at high speeds, the pressure of the supplied compressed air at the entrance to the turbine wheel 15 increased to a second, higher pressure to the turbine wheel 15 To accelerate to the high speed, so also increases the flow velocity in the free space 18 and thus also the pressure gradient on the damping element 23 , This has the consequence that the damping element 23 is moved from its rest position, wherein it stretches, and along the side wall 20 in the direction of the disc 10 is moved until it is on the disc 10 is applied. In this dashed line position, the damping element closes 23 the free space 18 , so that the higher pressure in the feed channel 3 to the damping element 23 propagates and the damping element 23 holds in this position. The damping element 23 thus bridges the free space 18 and thereby causes a damping of the vibrations occurring during rotation at high speed. The occurrence of self-excited oscillations is thereby avoided, and the oscillations are reduced to a desired level. Closing the annulus 18 has the further advantageous effect that the air supplied no longer through the free space 18 can escape, so that high air losses and disturbing flow noises are avoided.

Wird der Druck im Zuführkanal 3 wieder auf einen niedrigen Wert abgesenkt, so überwindet das Dämpfungselement 23 mit der durch die Dehnung hervorgerufenen Federkraft die dann geringere Druckkraft und kehrt, geführt durch den konischen Abschnitt 212 der inneren Seitenwand 21, in seine Ausgangslage zurück.Will the pressure in the feed channel 3 lowered again to a low value, so overcomes the damping element 23 with the spring force caused by the stretching then the lower compressive force and returns, guided by the conical section 212 the inner sidewall 21 , back to his starting position.

Die beschriebene Vorrichtung zeichnet sich vor allem durch einen einfachen Aufbau und eine zuverlässige Wirkungsweise aus. Es sind im Rahmen der Erfindung aber auch andere Gestaltungen des Dämpfungselements möglich und das Kuppeln des Dämpfungselements mit dem schwingfähigen Teil der Vorrichtung kann auch durch pneumatisch betätigbare Kolben oder Membranen bewirkt werden.The described device is characterized mainly by a simple Construction and a reliable Mode of action. But there are others within the scope of the invention Designs of the damping element possible and the coupling of the damping element with the oscillatory Part of the device can also be operated pneumatically Pistons or membranes are effected.

Claims

Method for dynamically measuring the imbalance one in a housing section rotatably mounted turbine rotor, comprising the steps: secure of the housing section on a carrier device with the interposition of at least one spring element, which is formed is that the housing section at least two degrees of freedom for swinging relative to the carrier device Has, Acceleration of the turbine rotor by applying with a first fluid pressure supplied to a drive fluid First angular velocity and measurement of unbalance induced vibrations the housing section, while the turbine rotor rotates at the first angular velocity, acceleration of the turbine rotor by applying it to a second, higher pressure supplied Drive fluid to a second, higher Angular velocity and coupling of housing section and support device by a vibration damping damping element and measuring the imbalance-induced damped vibrations of the housing section, while the turbine rotor with the second, higher angular velocity rotates.

Method according to claim 1, characterized in that that the damping element pneumatically dependent from the pressure of the supplied Drive fluid with the housing portion is coupled.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized that the damping element is used to one in the coupled state between the support device and the housing section existing space through which drive fluid escapes to seal.

Device for dynamically measuring the imbalance of a in a housing section comprising rotatably mounted turbine rotor a carrier device, which has at least one spring element on which the housing section is fastened such that it at least two degrees of freedom Swing relative to the support device Has, a on the support device fixed turbine housing with a channel leading to the feeder a drive fluid and for acting on the turbine rotor with the drive fluid is formed, wherein between the turbine housing and the housing section a free space is provided a arranged on the support device, Vibration damping Damping element, through the housing section and the carrier device are coupled with each other, and at least one on the carrier device arranged sensor for detecting the vibrations of the housing portion.

Device according to claim 4, characterized in that that the damping element pneumatically dependent from the pressure of the supplied Drive fluid coupled to the housing portion is.

Device according to one of claims 4 or 5, characterized by a fixedly connected to the resilient end of the at least one spring element, annular body which is disposed between the turbine housing and the housing portion and adjacent to the turbine housing facing annular surface of the free space, wherein in one of the annular surface opposite wall of the turbine housing is formed an annular groove in which an annular damping element is arranged, which by a pressure of the supplied drive fluid to the annular surface andrück bar is.

Device according to one of claims 4 to 6, characterized that the damping element a sealing ring through which the free space interacts with the ring surface is sealable.

Device according to one of claims 4 to 7, characterized that in the flow direction rear wall of the annular groove is frusto-conical and its diameter in the flow direction and in the direction of the free space increases and that the sealing ring elastic is stretchable and is supported in the rest position in the annular groove so, that it is located at a distance from the ring surface.

Device according to one of claims 4 to 8, characterized that in the flow direction front wall of the annular groove has a frustoconical section.

Device according to one of claims 4 to 9, characterized slits are provided in the front wall of the annular groove,

Device according to one of claims 4 to 10, characterized that the body has the shape of a flat disc, at its radially outer edge a tensioning device is mounted for tightening the housing portion and on the side facing away from the tensioning device at the ends two axially extending spring elements is attached.