DE102008052189A1 - Force measurement method for axial bearing at rotor of exhaust gas turbocharger, involves coupling evaluation device with elongation measuring circuit, where evaluation device determines axial forces affecting at modified axial bearing - Google Patents

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Abstract

The method involves replacing an axial bearing of a rotary machine (1) i.e. exhaust gas turbocharger, by a modified axial bearing (5) e.g. hydrodynamic sliding bearing, where the modified axial bearing comprises an elongation measuring circuit (18) with an elongation measuring element (19) i.e. Wheatstone bridge. An evaluation device (20) is coupled with the elongation measuring circuit, where the evaluation device determines axial forces affecting at the modified axial bearing from measuring signals of the elongation measuring circuit during the operation of the rotary machine. Independent claims are also included for the following: (1) a device for axial bearing force measurement at a rotor of a rotary machine (2) an axial bearing for a rotary machine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Axiallagerkraftmessung an einem Rotor einer rotierenden Maschine, insbesondere eines Abgasturboladers.The The present invention relates to a method and a device for axial bearing force measurement on a rotor of a rotating machine, in particular an exhaust gas turbocharger.

Für die Auslegung von rotierenden Maschinen, insbesondere von Abgasturboladern, ist es erforderlich, die am Rotor auftretenden Axialkräfte zu kennen. Erst bei Kenntnis der im Betrieb tatsächlich auftretenden Axialbelastungen können die Axiallager optimal adaptiert und ausgelegt werden.For the design of rotating machinery, in particular exhaust gas turbochargers, It is necessary, the axial forces occurring on the rotor to know. Only with knowledge of the actually occurring during operation Axial loads can be optimally adapted to the axial bearings and be designed.

Aus der DE 102 19 430 A1 ist es bekannt, zur Messung der Axiallagerkraft an einem Rotor einer rotierenden Maschine, zum Beispiel eines Abgasturboladers, ein in der Maschine vorhandenes Axiallager außer Funktion zu setzen und axial versetzt dazu ein zusätzliches Axiallager einzubauen, das mit einer Messvorrichtung zur Messung der Axialkraft versehen ist. Anschließend kann dann mit Hilfe dieses zusätzlichen Lagers im Betrieb der Maschine die Axiallagerkraft gemessen werden.From the DE 102 19 430 A1 It is known, for measuring the axial bearing force on a rotor of a rotating machine, for example an exhaust gas turbocharger, to put an existing axial bearing inoperative function and axially offset to install an additional thrust bearing, which is provided with a measuring device for measuring the axial force. Subsequently, the axial bearing force can then be measured with the aid of this additional bearing during operation of the machine.

Nachteilig beim bekannten Verfahren ist der Umstand, dass die auftretenden Axialkräfte am Ort des zusätzlichen Axiallagers, also axial versetzt gemessen werden und sich dadurch von den tatsächlichen Kräften unterscheiden können, die am eigentlichen in Abhängigkeit der auftretenden Kräfte auszulegenden Axiallager der Maschine auftreten können bzw. die Rotordynamik sowie das Betriebsverhalten der rotierenden Maschine negativ beeinflussen können.adversely the known method is the fact that the occurring Axial forces at the location of the additional thrust bearing, So be measured axially offset and thereby from the actual Can distinguish forces that are at the actual depending on the forces to be interpreted Axial bearings of the machine can occur or the rotor dynamics and negatively affect the operating behavior of the rotating machine can.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Verfahren bzw. für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben.The The present invention addresses the problem of for a method or a device of initially mentioned type an improved or at least another Specify embodiment.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively by the objects of the independent claims. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in der rotierenden Maschine ein Axiallager, dessen Axiallagerkräfte gemessen werden sollen, durch ein modifiziertes Axiallager zu ersetzen, in das eine Dehnmessschaltung integriert ist. Durch diesen Vorschlag ist es möglich, die auftretenden Axiallagerkräfte unmittelbar in dem Lager zu messen, das in Abhängigkeit der auftretenden Axiallagerkräfte ausgelegt werden soll. Hierdurch besitzen die ermittelten Lagerkräfte eine erhöhte Aussagekraft. Die Qualität der damit durchgeführten Untersuchungen, insbesondere zur Auslegung des jeweiligen Axiallagers, lässt sich dadurch verbessern.The Invention is based on the general idea, in the rotating Machine a thrust bearing whose axial bearing forces measured to be replaced by a modified thrust bearing, in the a strain gauge is integrated. By this proposal is it is possible, the occurring thrust bearing forces to measure directly in the warehouse, depending on the occurring axial bearing forces to be interpreted. As a result, the determined bearing forces have an increased Expressiveness. The quality of it performed Investigations, in particular for the design of the respective thrust bearing, can be improved.

Realisieren lässt sich eine derartige Dehnmessschaltung mit wenigstens einem Dehnmesselement, das auf geeignete Weise am modifizierten Axiallager angeordnet ist. Über die auftretenden Biegeverformungen lassen sich dann die wirkenden Kräfte ermitteln. Derartige Dehnmessschaltungen arbeiten sehr robust und zuverlässig. Bevorzugt umfassen die Dehnmessschaltungen mehrere Dehnmesselemente, die auf geeignete Weise miteinander verschaltet und am modifizierten Axiallager angeordnet sind.realize can be such a strain gauge circuit with at least a strain gauge which is suitably modified Thrust bearing is arranged. About the occurring bending deformations then the forces can be determined. such Dehnmessschaltungen work very robust and reliable. Preferably, the strain gauges comprise a plurality of strain gauges, which are appropriately interconnected and modified Thrust bearings are arranged.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann das modifizierte Axiallager einen ringförmigen Lagerbereich aufweisen, an dem sich im Betrieb der Maschine die Axiallagerkräfte abstützen. Koaxial zu diesem Lagerbereich ist ein ringförmiger, den Lagerbereich umschließender Haltebereich vorgesehen, mit dem das Axiallager am Stator befestigt werden kann. Radial zwischen dem Lagerbereich und dem Haltebereich ist ein dazu koaxial angeordneter, ringförmiger Verformungsbereich vorgesehen, der im Vergleich zum Lagerbereich und zum Haltebereich eine reduzierte axiale Wandstärke aufweist. Die Dehnmesselemente sind nun in diesem Verformungsbereich angeordnet. Durch die reduzierte Wandstärke im Verformungsbereich findet die Biegeverformung des Axiallagers aufgrund der daran angreifenden Axialkräfte bevorzugt im Verformungsbereich statt. Diesen Biegeverformungen folgen die Dehnmesselemente und können dadurch über ihre Verschaltung entsprechende Messsignale liefern. Durch die Konzentration der Biegevorgänge in den Verformungsbereich, kann die Empfindlichkeit der Axialkraftmessung gesteigert werden, da bereits kleinere Kräfte zu messbaren Biegeverformungen im Verformungsbereich führen.Corresponding In an advantageous embodiment, the modified Thrust bearing have an annular bearing area, at in which the axial bearing forces are supported during operation of the machine. Coaxial to this storage area is an annular, the Warehouse area enclosing holding area provided with the thrust bearing can be attached to the stator. Radial between the storage area and the holding area is a coaxial arranged, annular deformation range provided in comparison to the storage area and the holding area a reduced axial wall thickness having. The strain gauges are now in this deformation range arranged. Due to the reduced wall thickness in the deformation area finds the bending deformation of the thrust bearing due to attacking it Axial forces preferably in the deformation area instead. this Bending deformations follow the strain gauges and can thereby via their interconnection corresponding measurement signals deliver. By concentrating the bending processes in the deformation area, the sensitivity of the axial force measurement can be increased, since even smaller forces lead to measurable bending deformations lead in the deformation area.

Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher im Verformungsbereich Stege ausgebildet sind, die bezüglich der Rotationsachse des Rotors radial ausgerichtet und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Die axiale Wandstärke dieser Stege ist dabei kleiner als die Wandstärke des Lagerbereichs und kleiner als die Wandstärke des Haltebereichs. Außerdem ist die axiale Wandstärke der Stege größer als die Wandstärke von Ringsegmenten des Verformungsbereichs, die in der Umfangsrichtung die benachbarten Stege miteinander verbinden. Auf diese Weise werden die Biegeverformungen aufgrund von Axialkräften auf die Stege konzentriert, da über die Stege ein vergleichsweise großer Anteil der Axialkräfte übertragen wird. Bevorzugt werden die Dehnmesselemente nun genau an diesen Stegen angebracht. Die vorgeschlagene Maßnahme führt zu einer verbesserten Genauigkeit der Axialkraftmessung.Especially advantageous is a development in which in the deformation region Webs are formed, with respect to the axis of rotation of the rotor radially aligned and circumferentially from each other spaced apart. The axial wall thickness of this Webs is smaller than the wall thickness of the storage area and smaller than the wall thickness of the holding area. Furthermore is the axial wall thickness of the webs larger as the wall thickness of ring segments of the deformation area, which connect the adjacent webs in the circumferential direction with each other. In this way, the bending deformations due to axial forces concentrated on the bridges, because of the bridges a comparatively transferred a large proportion of the axial forces becomes. Preferably, the strain gauges are now exactly to this Bars attached. The proposed action leads to an improved accuracy of Axialkraftmessung.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the accompanying Figu description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 ein vereinfachter Längsschnitt durch eine rotierende Maschine im Bereich eines Axiallagers, 1 a simplified longitudinal section through a rotating machine in the region of a thrust bearing,

2 eine perspektivische Ansicht einer Lagerscheibe des Axiallagers. 2 a perspective view of a bearing plate of the thrust bearing.

Entsprechend 1 umfasst eine rotierende Maschine 1, die hier als Abgasturbolader ausgestaltet ist, einen Rotor 2, der in einem Stator 3 der Maschine 1 um eine Rotationsachse 4 drehbar gelagert ist. Hierzu sind Radiallager vorgesehen, von denen hier nur eines angedeutet und mit 17 bezeichnet ist. Des Weiteren ist zur Abstützung axialer Kräfte zwischen Rotor 2 und Stator 3 zumindest ein Axiallager 5 vorgesehen. Das Axiallager 5 ist bevorzugt als Gleitlager ausgestaltet. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung als hydrodynamisches Axialgleitlager. Bei Abgasturboladern 1 kommen derartige hydrodynamische Gleitlager als Axiallager 5 bevorzugt zum Einsatz. Das Axiallager 5 besitzt eine Lagerscheibe 6, die am Stator 3 drehfest montiert ist. Koaxial zur Lagerscheibe 6 ist eine Lagerbuchse 7 angeordnet, die am Rotor 2 angebracht ist. Diese Lagerbuchse 7 weist eine radiale Ringnut 8 auf, in welche die Lagerscheibe 6 radial innen ein greift Ferner weist die Lagerbuchse 7 zwei ebene, sich senkrecht zur Rotationsachse 4 erstreckende Lagerflächen 9 auf, die mit einem ringförmigen Lagerbereich 10 der Lagerscheibe 6 zusammenwirken. Im Lagerbereich 10 besitzt das Axiallager 5 bzw. die Lagerscheibe 6 entsprechend 2 mehrere, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Lagerflächensegmente 11, die sich ebenfalls in einer Ebene erstrecken, die senkrecht zur Rotationsachse 4 orientiert ist. In diesen Lagerflächensegmenten 11 befinden sich Schmierölaustrittsöffnungen 12, durch die Schmieröl in einen Ringspalt zwischen dem Lagerbereich 10 und der jeweiligen Lagerfläche 9 eintreten kann. Das Schmieröl dient dabei zur Ausbildung eines Schmierölfilms, über den die eigentliche Lagerung im Betrieb der Maschine 1 erfolgt. Im Lagerbereich 10 sind außerdem keilförmige oder rampenförmige Anlaufschrägen 13 ausgebildet, die im Betrieb die Ausbildung eines Schmierölfilms erleichtern.Corresponding 1 includes a rotating machine 1 , which is designed here as exhaust gas turbocharger, a rotor 2 standing in a stator 3 the machine 1 around a rotation axis 4 is rotatably mounted. For this purpose, radial bearings are provided, of which only one indicated and with 17 is designated. Furthermore, to support axial forces between the rotor 2 and stator 3 at least one thrust bearing 5 intended. The thrust bearing 5 is preferably designed as a sliding bearing. An embodiment is particularly advantageous as a hydrodynamic axial plain bearing. In exhaust gas turbochargers 1 come such hydrodynamic plain bearings as thrust bearings 5 preferred for use. The thrust bearing 5 has a bearing disc 6 on the stator 3 is rotatably mounted. Coaxial with the bearing disc 6 is a bearing bush 7 arranged on the rotor 2 is appropriate. This bushing 7 has a radial annular groove 8th on, in which the bearing disc 6 radially inward engages Further, the bearing bush 7 two plane, perpendicular to the axis of rotation 4 extending storage areas 9 on that with an annular storage area 10 the bearing disc 6 interact. In the warehouse area 10 owns the thrust bearing 5 or the bearing disk 6 corresponding 2 a plurality of circumferentially distributed bearing surface segments 11 which also extend in a plane perpendicular to the axis of rotation 4 is oriented. In these storage area segments 11 There are lube outlets 12 , through the lubricating oil into an annular gap between the storage area 10 and the respective storage area 9 can occur. The lubricating oil serves to form a lubricating oil film, on the actual storage during operation of the machine 1 he follows. In the warehouse area 10 are also wedge-shaped or ramped chamfers 13 formed, which facilitate the formation of a lubricating oil film in operation.

Der Rotor 2 besitzt eine Welle 14, die im Beispiel die Lagerbuchse 7, eine Radialdichtung 15 sowie ein Verdichterrad 16 trägt. Ferner ist hier das Radiallager 17 angedeutet, das ebenfalls als hydrodynamisches Gleitlager ausgestaltet sein kann.The rotor 2 owns a wave 14 , which in the example the bushing 7 , a radial seal 15 and a compressor wheel 16 wearing. Furthermore, here is the radial bearing 17 indicated, which can also be configured as a hydrodynamic sliding bearing.

Um nun die im Betrieb am Axiallager 5 auftretenden Axiallagerkräfte messen zu können, wird entsprechend dem hier vorgestellten Verfahren das herkömmliche Axiallager durch ein hier dargestelltes modifiziertes Axiallager 5 ersetzt. Dieses modifizierte Axiallager 5 charakterisiert sich durch eine Dehnmessschaltung 18, die auf geeignete Weise am Axiallager 5 ausgebildet ist bzw. in das Axiallager 5 integriert ist. Die Dehnmessschaltung 18 weist bevorzugt mehrere Dehnmesselemente 19 auf, die auf geeignete Weise miteinander verschaltet sind. Grundsätzlich kann auch ein einziges Dehnmesselement 19 ausreichen. Mit Hilfe des modifizierten Axiallagers 5 wird in Verbindung mit einer Auswerteeinrichtung 20, die entsprechend einem Doppelpfeil 21 auf geeignete Weise mit der Dehnmess schaltung 18 des modifizierten Axiallagers 5 zusammenwirkt, eine Vorrichtung 22 geschaffen, mit deren Hilfe eine Axiallagerkraftmessung am Rotor 2 durchführbar ist. Die Auswerteeinrichtung 20 ist somit mit der Dehnmessschaltung 18 gekoppelt. Sie ist ferner so ausgestaltet, dass sie im Betrieb der Maschine 1 Messsignale der Dehnmessschaltung 18 erfasst und aus diesen Messsignalen Axialkräfte ermittelt, die am Axiallager 5 angreifen. Um die Vorrichtung 22 einfacher realisieren zu können, sind die Dehnmesselemente 19 bevorzugt an der Lagerscheibe 6 angebracht. Somit ist die Dehnmessschaltung 18 bezüglich des Stators 3 stationär, was die Kopplung 21 mit der Auswerteeinrichtung 20 erheblich vereinfacht. Zur Realisierung der Dehnmessschaltung 18 sind die Dehnmesselemente 19 bezüglich der Rotationsachse 4 radial orientiert bzw. radial ausgerichtet. Außerdem sind sie in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet.To now the in operation on the thrust bearing 5 To be able to measure occurring axial bearing forces, according to the method presented here, the conventional thrust bearing by a modified thrust bearing shown here 5 replaced. This modified thrust bearing 5 characterized by a strain gauge circuit 18 which are suitably mounted on the thrust bearing 5 is formed or in the thrust bearing 5 is integrated. The strain gauge circuit 18 preferably has a plurality of strain gauges 19 on, which are interconnected in a suitable manner. In principle, even a single strain gauge 19 suffice. With the help of the modified thrust bearing 5 is in connection with an evaluation device 20 , corresponding to a double arrow 21 in a suitable way with the Dehnmess circuit 18 of the modified thrust bearing 5 interacts, a device 22 created with the help of an axial bearing force measurement on the rotor 2 is feasible. The evaluation device 20 is thus with the strain gauge circuit 18 coupled. It is also designed to operate during the operation of the machine 1 Measuring signals of the strain gauge circuit 18 detected and determined from these measurement signals axial forces on the thrust bearing 5 attack. To the device 22 to be able to realize easier, are the strain gauges 19 preferably on the bearing disc 6 appropriate. Thus, the strain gauge circuit 18 with respect to the stator 3 stationary, what the coupling 21 with the evaluation device 20 considerably simplified. For the realization of the strain gauge circuit 18 are the strain gauges 19 with respect to the axis of rotation 4 radially oriented or radially aligned. In addition, they are arranged spaced apart in the circumferential direction.

Entsprechend 2 weist das Axiallager 5 bzw. seine Lagerscheibe 6 radial innen den zentralen, ringförmigen Lagerbereich 10 auf, an dem sich im Betrieb der Maschine 1 die Axiallagerkräfte abstützen. Koaxial zum Lagerbereich 10 ist ein ringförmiger Haltebereich 23 vorgesehen, der den Lagerbereich 10 umschließt. Über diesen Haltebereich 23 ist das Axiallager 5 bzw. die Lagerscheibe 6 am Stator 3 befestigbar. Des Weiteren weist das Axiallager 5 bzw. die Lagerscheibe 6 einen ringförmigen Verformungsbereich 24 auf, der koaxial zum Lagerbereich 10 und koaxial zum Haltebereich 23 angeordnet ist und der außerdem radial zwischen dem Lagerbereich 10 und dem Haltebereich 23 angeordnet ist. Erkennbar besitzt der Verformungsbereich 24 im Vergleich zum Lagerbereich 10 sowie im Vergleich zum Haltebereich 23 eine reduzierte axiale Wandstärke 25, die parallel zur Rotationsachse 4 gemessen ist. Hierdurch bewirken die Axialkräfte, die vom Rotor 2 über den Lagerbereich 10 und über den Verformungsbereich 24 am Haltebereich 23 und über diesen letztlich am Stator 3 abgestützten Axialkräfte bevorzugt eine Biegeverformung des Axiallagers 5 bzw. der Lagerscheibe 6 in de ren Verformungsbereich 24. Zweckmäßig sind nun die Dehnmesselemente 19 in diesem Verformungsbereich 24 angeordnet.Corresponding 2 has the thrust bearing 5 or its bearing disk 6 radially inside the central, annular storage area 10 on which is in operation of the machine 1 support the thrust bearing forces. Coaxial to the storage area 10 is an annular holding area 23 provided the storage area 10 encloses. About this holding area 23 is the thrust bearing 5 or the bearing disk 6 at the stator 3 fixable. Furthermore, the thrust bearing 5 or the bearing disk 6 an annular deformation area 24 on, coaxial with the storage area 10 and coaxial with the holding area 23 is arranged and also radially between the storage area 10 and the holding area 23 is arranged. Recognizable be sits the deformation area 24 in comparison to the storage area 10 as well as in comparison to the holding area 23 a reduced axial wall thickness 25 parallel to the axis of rotation 4 is measured. This causes the axial forces that come from the rotor 2 over the storage area 10 and over the deformation range 24 at the holding area 23 and ultimately on the stator 3 supported axial forces prefers a bending deformation of the thrust bearing 5 or the bearing disk 6 in de ren deformation area 24 , Appropriately, the strain gauges are now 19 in this deformation area 24 arranged.

Im gezeigten Beispiel sind im Verformungsbereich 24 außerdem Stege 26 ausgebildet. Diese sind bezüglich der Rotationsachse 4 radial ausgerichtet und außerdem in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Die axiale Wandstärke dieser Stege 26 ist dabei entsprechend der geringen Wandstärke 25 des übrigen Verformungsbereichs 24 kleiner als die axialen Wandstärken des Lagerbereichs 10 und des Haltebereichs 23. Jedoch ist die axiale Wandstärke der Stege 26 größer als die Wandstärke von Ringsegmenten 27, die innerhalb des Verformungsbereichs 24 je zwei benachbarte Stege 26 miteinander verbinden. Durch die gegenüber den Stegen 26 reduzierte Wandstärke im Bereich der Ringsegmente 27 erfolgt die Kraftübertragung zwischen Lagerbereich 10 und Haltebereich 23 über den Verformungsbereich 24 hauptsächlich über die Stege 26. Somit wird auch hier eine gewisse Konzentrierung der Kraftübertragung sowie der Biegeverformung realisiert. Zweckmäßig werden nun die Dehnmesselemente 19 an diesen Stegen 26 angebracht.In the example shown are in the deformation range 24 besides, webs 26 educated. These are with respect to the axis of rotation 4 radially aligned and also spaced from each other in the circumferential direction. The axial wall thickness of these webs 26 is in accordance with the small wall thickness 25 of the remaining deformation range 24 smaller than the axial wall thicknesses of the storage area 10 and the holding area 23 , However, the axial wall thickness of the webs 26 greater than the wall thickness of ring segments 27 that are within the deformation range 24 two adjacent bridges each 26 connect with each other. By the opposite the jetties 26 reduced wall thickness in the area of the ring segments 27 the power transmission takes place between storage area 10 and holding area 23 over the deformation range 24 mainly over the footbridges 26 , Thus, a certain concentration of power transmission and bending deformation is realized here. The strain gauges will now be useful 19 at these bridges 26 appropriate.

Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, kann die jeweilige Dehnmessschaltung 18 jeweils genau vier Dehnmesselemente 19 aufweisen, die als Wheatstone-Brücke geschaltet sind. Dabei ist es grundsätzlich ausreichend, am jeweiligen Axiallager 5 bzw. an der jeweiligen Lagerscheibe 6 nur eine solche Dehnmessschaltung 18 anzubringen, die auf Zug und auf Druck ausgelegt sein kann. Ebenso ist es entsprechend der in 1 gezeigten Ausführungsform möglich, an jeder Axialseite des Axiallagers 5 bzw. der Lagerscheibe 6 jeweils eine solche Dehnmessschaltung 18 anzuordnen, die jeweils mehrere Dehnmesselemente 19 aufweist. Auf diese Weise können beide Dehnmessschaltungen 18 zum Beispiel auf Druck oder alternativ auf Zug ausgelegt werden, wodurch insbesondere eine erhöhte Messgenauigkeit realisierbar sein kann.According to a particularly advantageous embodiment, the respective strain gauge circuit 18 exactly four strain gauges each 19 have, which are connected as a Wheatstone bridge. It is basically sufficient at the respective thrust bearing 5 or on the respective bearing disc 6 only one such strain gauge circuit 18 to be mounted, which can be designed for train and on pressure. Likewise, it is according to the in 1 shown embodiment, on each axial side of the thrust bearing 5 or the bearing disk 6 in each case such a strain gauge circuit 18 to arrange, each having a plurality of strain gauges 19 having. In this way, both Dehnmessschaltungen 18 For example, be designed for pressure or alternatively train, which in particular an increased measurement accuracy can be realized.

Die Dehnmesselemente 19 können in die Lagerscheibe 6 eingegossen sein, um sie in der Lagerscheibe 6 ortsfest zu fixieren. Elektrische Anschlüsse zum Verschalten der Dehnmesselemente 19 bzw. zum Aufbauen der Dehnmessschaltung 18 können ebenfalls innerhalb der Lagerscheibe 6 verlegt sein. Eine elektrische Kontaktierung zwischen der jeweiligen Dehnmessschaltung 18 und der Auswerteeinrichtung 20 kann beispielsweise durch entsprechende Kontakte realisiert werden, die im Gehäuse 3 verlegt bzw. durch das Gehäuse 3 hindurchgeführt sind. Des Weiteren ist grundsätzlich auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher die jeweilige Dehnmessschaltung 18 zumindest einen Transponder umfasst, der eine drahtlose Datenübertragung bzw. Signalübertragung zwischen der jeweiligen Dehnmessschaltung 18 und der Auswerteeinrichtung 20 bzw. einem mit der Auswerteeinrichtung 20 verbundenen, auf geeignete Weise am Stator 3 angeordneten, komplementären Transponder ermöglicht. Beispielsweise kann die Lagerscheibe 5 eine segmentartige Aussparung 28 aufweisen, die zur Aufnahme von Schaltungskomponenten der jeweiligen Dehnmessschaltung 18, insbesondere eines solchen Transponders, genutzt werden kann.The strain gauges 19 can in the bearing disc 6 be poured into the bearing disc 6 fixed in place. Electrical connections for interconnecting the strain gauges 19 or to build the Dehnmessschaltung 18 can also be inside the bearing disc 6 be misplaced. An electrical contact between the respective Dehnmessschaltung 18 and the evaluation device 20 can be realized for example by appropriate contacts in the housing 3 laid or through the housing 3 passed through. Furthermore, in principle, an embodiment is conceivable in which the respective strain gauge circuit 18 comprises at least one transponder, the wireless data transmission or signal transmission between the respective Dehnmessschaltung 18 and the evaluation device 20 or one with the evaluation device 20 connected, suitably on the stator 3 arranged, complementary transponder allows. For example, the bearing disk 5 a segment-like recess 28 having, for receiving circuit components of the respective Dehnmessschaltung 18 , in particular such a transponder, can be used.

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Verfahren zur Axiallagerkraftmessung an einem Rotor (2) einer rotierenden Maschine (1), insbesondere eines Abgasturboladers, – bei dem ein Axiallager der Maschine (1) durch ein modifiziertes Axiallager (5) ersetzt wird, das wenigstens eine Dehnmessschaltung (18) mit mindestens einem Dehnmesselement (19) aufweist, – bei dem eine mit der jeweiligen Dehnmessschaltung (18) gekoppelte Auswerteeinrichtung (20) im Betrieb der Maschine (1) aus den Messsignalen der jeweiligen Dehnmessschaltung (18) die am Axiallager (5) angreifenden Axialkräfte ermittelt.Method for axial bearing force measurement on a rotor ( 2 ) of a rotating machine ( 1 ), in particular an exhaust gas turbocharger, - in which a thrust bearing of the machine ( 1 ) by a modified thrust bearing ( 5 ), the at least one strain gauge circuit ( 18 ) with at least one strain gauge ( 19 ), in which one with the respective strain gauge circuit ( 18 ) coupled evaluation device ( 20 ) during operation of the machine ( 1 ) from the measuring signals of the respective strain gauge circuit ( 18 ) on the thrust bearing ( 5 ) Axialkräfte attacking determined. Vorrichtung zur Axiallagerkraftmessung an einem Rotor (2) einer rotierenden Maschine (1), insbesondere eines Abgasturboladers, – mit einem modifizierten Axiallager (5), das zumindest eine Dehnmessschaltung (18) mit mindestens einem Dehnmesselement (19) aufweist und das zur Axialkraftmessung anstelle eines herkömmlichen Axiallagers in die Maschine (1) eingebaut ist, – mit einer Auswerteeinrichtung (20), die mit der jeweiligen Dehnmessschaltung (18) gekoppelt ist und im Betrieb der Maschine (1) aus den Messsignalen der jeweiligen Dehnmessschaltung (18) die am Axiallager (5) angreifenden Axialkräfte ermittelt.Device for axial bearing force measurement on a rotor ( 2 ) of a rotating machine ( 1 ), in particular an exhaust gas turbocharger, - with a modified thrust bearing ( 5 ), the at least one strain gauge circuit ( 18 ) with at least one strain gauge ( 19 ) and that for Axialkraftmessung instead of a conventional thrust bearing in the machine ( 1 ), - with an evaluation device ( 20 ) with the respective strain gauge circuit ( 18 ) and during operation of the machine ( 1 ) from the measuring signals of the respective strain gauge circuit ( 18 ) on the thrust bearing ( 5 ) Axialkräfte attacking determined. Axiallager für eine rotierende Maschine (1), zum Beispiel Abgasturbolader, insbesondere für ein Verfahren nach Anspruch 1 oder für eine Vorrichtung (22) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens eine mindestens ein Dehnmesselement (19) aufweisende Dehnmessschaltung (18).Thrust bearing for a rotating machine ( 1 ), for example exhaust gas turbocharger, in particular for a method according to claim 1 or for a device ( 22 ) according to claim 2, characterized by at least one at least one strain gauge ( 19 ) having strain gauge circuit ( 18 ). Axiallager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (5) eine am Stator (3) drehfest montierte Lagerscheibe (6) aufweist, die mit mindestens einem rotorseitigem Lagerelement (7) zusammenwirkt, wobei das oder die Dehnmesselemente (19) an der Lagerscheibe (6) angebracht ist oder sind.Thrust bearing according to claim 3, characterized in that the thrust bearing ( 5 ) one on the stator ( 3 ) rotatably mounted bearing disc ( 6 ), which with at least one rotorseitigem bearing element ( 7 ), wherein the one or more strain gauges ( 19 ) on the bearing disc ( 6 ) is or are attached. Axiallager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnmesselemente (19) bezüglich einer Rotationsachse (4) des Rotors (2) radial orientiert und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind.Thrust bearing according to claim 3 or 4, characterized in that the strain gauges ( 19 ) with respect to a rotation axis ( 4 ) of the rotor ( 2 ) are radially oriented and spaced from each other in the circumferential direction. Axiallager nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – dass das Axiallager (5) einen ringförmigen Lagerbereich (10) aufweist, an dem sich im Betrieb der Maschine (1) die Axiallagerkräfte abstützen, – dass das Axiallager (5) koaxial zum Lagerbereich (10) einen ringförmigen, den Lagerbereich (10) umschließenden Haltebereich (23) aufweist, mit dem das Axiallager (5) am Stator (3) befestigbar ist, – dass das Axiallager (5) radial zwischen Lagerbereich (10) und Haltebereich (23) einen dazu koaxial angeordneten, ringförmigen Verformungsbereich (24) aufweist, der im Vergleich zum Lagerbereich (10) und zum Haltebereich (23) eine reduzierte axiale Wandstärke (25) aufweist, – dass das oder die Dehnmesselemente (19) im Verformungsbereich (24) angeordnet ist oder sind.Thrust bearing according to one of claims 3 to 5, characterized in that - the thrust bearing ( 5 ) an annular bearing area ( 10 ), in which during operation of the machine ( 1 ) support the axial bearing forces, - that the thrust bearing ( 5 ) coaxial with the storage area ( 10 ) an annular, the storage area ( 10 ) enclosing holding area ( 23 ), with which the thrust bearing ( 5 ) on the stator ( 3 ) is attachable, - that the thrust bearing ( 5 ) radially between storage area ( 10 ) and holding area ( 23 ) a coaxially arranged, annular deformation region ( 24 ) compared to the storage area ( 10 ) and to the holding area ( 23 ) a reduced axial wall thickness ( 25 ), - that the one or more strain gauges ( 19 ) in the deformation area ( 24 ) is or are arranged. Axiallager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Verformungsbereich (24) Stege (26) ausgebildet sind, die bezüglich der Rotationsachse (4) des Rotors (2) radial ausgerichtet und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, deren axiale Wandstärke kleiner ist als die des Lagerbereichs (10) und als die des Haltebereichs (23), jedoch größer ist als die von Ringsegmenten (27) des Verformungsbereichs (24), die in Umfangsrichtung benachbarte Stege (26) miteinander verbinden, wobei die Dehnmesselemente (19) an diesen Stegen (26) angebracht sind.Thrust bearing according to claim 6, characterized in that in the deformation region ( 24 ) Webs ( 26 ) are formed with respect to the axis of rotation ( 4 ) of the rotor ( 2 ) are radially aligned and spaced from each other in the circumferential direction, whose axial wall thickness is smaller than that of the storage area ( 10 ) and that of the holding area ( 23 ), but larger than that of ring segments ( 27 ) of the deformation region ( 24 ), the circumferentially adjacent webs ( 26 ), wherein the strain gauges ( 19 ) at these bridges ( 26 ) are mounted. Axiallager nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (5) als Gleitlager ausgestaltet ist.Thrust bearing according to one of claims 3 to 7, characterized in that the thrust bearing ( 5 ) is designed as a sliding bearing. Axiallager nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (5) als hydrodynamisches Gleitlager ausgestaltet ist.Thrust bearing according to one of claims 3 to 8, characterized in that the thrust bearing ( 5 ) is configured as a hydrodynamic sliding bearing. Axiallager nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Dehnmessschaltung (18) genau vier Dehnmesselemente (19) aufweist, die als Wheatstone-Brücke geschaltet sind.Thrust bearing according to one of claims 3 to 9, characterized in that the respective strain gauge circuit ( 18 ) exactly four strain gauges ( 19 ), which are connected as a Wheatstone bridge.
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