DE102009008955B4

DE102009008955B4 - Method and apparatus for dynamically measuring the imbalance of the rotor of a turbocharger body group

Info

Publication number: DE102009008955B4
Application number: DE200910008955
Authority: DE
Inventors: Matthias Breitwieser; Dr. Thelen Dieter
Original assignee: Schenck RoTec GmbH
Current assignee: Schenck RoTec GmbH
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2029-02-14
Also published as: WO2010091973A1; DE102009008955A1; JP5524645B2; JP2010190212A

Abstract

Verfahren zum dynamischen Messen der Unwucht des Rotors (6) einer Turbolader-Rumpfgruppe (4), bei welcher der Rotor ein Turbinenrad (7), ein Verdichterrad (8) und eine Welle aufweist, die in einem Mittelgehäuse (5) der Turbolader-Rumpfgruppe (4) gelagert ist, mit folgenden Schritten: Starres Verbinden des Mittelgehäuses (5) mit einem das Verdichterrad (8) umgebenden Verdichtergehäuse (2), das mittels weicher Federn (25) in wenigstens zwei Raumrichtungen bewegbar an einem Maschinenbett (3) gelagert ist, Anordnen eines das Turbinenrad (7) umgebenden Turbinengehäuses (1, 101) an der Turbinenseite des Mittelgehäuses (5) in einem Bewegungen des Mittelgehäuses (5) und des Turbinenrads (7) in den wenigstens zwei Raumrichtungen zulassenden Abstand von diesen und Befestigen des Turbinengehäuses (1, 101) an dem Maschinenbett (3), Verbinden des Turbinengehäuses (1, 101) mit einer Druckluftquelle und Beschleunigen des Rotors (6) durch Antreiben des Turbinenrads (7) mit Druckluft auf eine Arbeitsgeschwindigkeit, Messen der durch Unwucht induzierten Schwingungen am Verdichtergehäuse (2) oder am Mittelgehäuse (5), während der Rotor (6) mit Messdrehzahlen dreht, Bestimmung der Phasenlage der durch Unwucht induzierten Schwingungen zur Winkellage des Rotors (6) bei den Messdrehzahlen, bei denen die durch Unwucht induzierten Schwingungen gemessen werden, Verwendung der gemessenen durch Unwucht induzierten Schwingungen und der Phasenlage, um die auszugleichende Unwucht des Rotors (6) zu bestimmen.A method of dynamically measuring the imbalance of the rotor (6) of a turbocharger body group (4), wherein the rotor comprises a turbine wheel (7), a compressor wheel (8) and a shaft mounted in a center housing (5) of the turbocharger body group (4), comprising the following steps: rigidly connecting the middle housing (5) to a compressor housing (2) surrounding the compressor wheel (8), which is mounted movably on a machine bed (3) in at least two spatial directions by means of soft springs (25) Arranging a turbine housing (1, 101) surrounding the turbine wheel (7) on the turbine side of the center housing (5) in a movement of the center housing (5) and the turbine wheel (7) in the at least two spatial directions permitting distance from this and securing the turbine housing (1, 101) on the machine bed (3), connecting the turbine housing (1, 101) to a compressed air source and accelerating the rotor (6) by driving the turbine wheel (7) with compressed air to an A. Working speed, measuring the vibrations induced by imbalance on the compressor housing (2) or on the center housing (5), while the rotor (6) rotates at measuring speeds, determining the phase position of the vibrations induced by imbalance to the angular position of the rotor (6) at the measuring speeds at in which the vibrations induced by unbalance are measured, the use of the measured vibrations induced by imbalance and the phase position in order to determine the imbalance of the rotor (6) to be compensated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht des Rotors einer Turbolader-Rumpfgruppe, wobei der Rotor ein Turbinenrad, ein Verdichterrad und eine Welle umfasst, die in einem Mittelgehäuse der Turbolader-Rumpfgruppe gelagert ist.The invention relates to a method and apparatus for dynamically measuring the imbalance of the rotor of a turbocharger body group, the rotor comprising a turbine wheel, a compressor wheel and a shaft mounted in a center housing of the turbocharger body group.

Abgasgetriebene Turbolader haben einen Rotor, der im Betrieb mit einer sehr hohen Drehzahl von oft über 100.000 Umdrehungen pro Minute dreht und daher zur Vermeidung von Geräuschen und zu hohen Lagerbelastungen sehr genau ausgewuchtet werden muss. Der Rotor besteht in der Regel aus einer in einem Lagergehäuse gelagerten Welle, die an einem Ende ein Turbinenrad und am anderen Ende ein Verdichterrad trägt. Die Messung der Unwucht des Rotors erfolgt aus Genauigkeitsgründen in der Regel bei einer im wesentlichen der normalen Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Winkelgeschwindigkeit.Exhaust-driven turbochargers have a rotor that rotates in operation at a very high speed of often over 100,000 revolutions per minute and therefore must be balanced very precisely to avoid noise and excessive bearing loads. As a rule, the rotor consists of a shaft mounted in a bearing housing which carries a turbine wheel at one end and a compressor wheel at the other end. The measurement of the imbalance of the rotor is made for accuracy reasons usually at a substantially normal operating speed corresponding angular velocity.

Aus EP 0 426 676 B1 ist ein Verfahren der angegebenen Art zum dynamischen Ausgleich der Unwucht des Hochgeschwindigkeitsrotors eines abgasangetriebenen Turboladers bekannt, bei dem das Turbolader-Mittelgehäuse, in dem der Rotor gelagert ist, mit einem das Turbinenrad und einem das Verdichterrad umschließenden Gehäuse fest verbunden wird und die so gebildete Einheit mit Hilfe von biegsamen Balgschläuchen, die an den beiden Gehäusen 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. Hierbei beeinträchtigen die an dem Turbolader-Mittelgehäuse angebrachten Gehäuseteile das Schwingungsverhalten und damit die Messung der Unwucht erheblich.Out EP 0 426 676 B1 For example, there is known a method of the type specified for dynamically compensating for the imbalance of the high-speed rotor of an exhaust-driven turbocharger in which the turbocharger center housing in which the rotor is mounted is fixedly connected to a housing enclosing the turbine wheel and a casing enclosing the compressor wheel and the unit thus formed with the help of flexible Belgschläuchen attacking the two housings, is movably stored 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. Here, attached to the turbocharger center housing housing parts affect the vibration behavior and thus the measurement of imbalance considerably.

Bei einem weiteren aus DE 10 2005 053 768 A1 bekannten Verfahren zum dynamischen Messen der Unwucht eines mit hoher Winkelgeschwindigkeit drehenden Turbolader-Rotors, der in einem separaten Mittelgehäuse gelagert ist, wird das Mittelgehäuses an einem Turbinengehäuse unter Zwischenschaltung federnd nachgiebiger Elemente derart befestigt, dass das Mittelgehäuse relativ zum Turbinengehäuse in drei Raumrichtungen bewegbar ist und das Turbinenrad des Rotors in einer zum Antrieb geeigneten Arbeitslage im Turbinengehäuse angeordnet ist. Das Verdichterrad ist zum Schutz mit einer Käfighaube abgedeckt. Zur Beschleunigung des Rotors auf eine im Wesentlichen normale Arbeitsgeschwindigkeit wird das Turbinenrad des Rotors mit Luft angetrieben. Während der Rotor mit verschiedenen Drehzahlen und einer im wesentlichen normalen Arbeitsgeschwindigkeit dreht, erfolgt das Messen der durch eine Unwucht induzierten Schwingungen und die Bestimmung der Phasenlage der induzierten Schwingungen zur Winkellage des Rotors, um daraus die auszugleichende Unwucht des Rotors zu bestimmen. Hierbei hat sich gezeigt, dass die nicht den Betriebsbedingungen entsprechende Anordnung des Verdichterrades die Messgenauigkeit beeinträchtigt.At another DE 10 2005 053 768 A1 known method for dynamically measuring the imbalance of a high angular velocity rotating turbocharger rotor, which is mounted in a separate center housing, the center housing is fixed to a turbine housing with the interposition of resilient elements such that the center housing is movable relative to the turbine housing in three spatial directions and the turbine wheel of the rotor is arranged in a suitable operating position in the turbine housing. The compressor wheel is covered with a cage hood for protection. To accelerate the rotor to a substantially normal operating speed, the turbine wheel of the rotor is driven with air. While the rotor rotates at different speeds and at a substantially normal operating speed, the measurement of the oscillations induced by an imbalance and the determination of the phase angle of the induced oscillations takes place relative to the angular position of the rotor in order to determine therefrom the imbalance of the rotor to be compensated. It has been found that the arrangement of the compressor wheel that does not correspond to the operating conditions affects the measuring accuracy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine Unwuchtmessung großer Genauigkeit unter betriebsnahen Bedingungen ermöglicht und einfach durchführbar ist. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung zu schaffen.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned above, which allows an imbalance measurement of high accuracy under close-to-operation conditions and is easy to carry out. It is a further object of the invention to provide a device particularly suitable for carrying out the method.

Die genannte Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung durch die in Patentanspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in Anspruch 2 und der Vorrichtung in den Ansprüchen 4 bis 11 angegeben.The above object is achieved with respect to the method by the features specified in claim 1 and in terms of the device by the features specified in claim 3. Advantageous embodiments of the method are given in claim 2 and the device in claims 4 to 11.

Nach der Erfindung umfasst das Verfahren zum dynamischen Messen der Unwucht des Rotors einer Turbolader-Rumpfgruppe, bei welcher der Rotor ein Turbinenrad, ein Verdichterrad und eine Welle aufweist, die in einem Mittelgehäuse der Turbolader-Rumpfgruppe gelagert ist, die Schritte:
starres Verbinden des Mittelgehäuses mit einem das Verdichterrad umgebenden Verdichtergehäuse, das mittels weicher Federn in wenigstens zwei Raumrichtungen bewegbar an einem Maschinenbett gelagert ist,
Anordnen eines das Turbinenrad umgebenden Turbinengehäuses an der Turbinenseite des Mittelgehäuses in einem Bewegungen des Mittelgehäuses und des Turbinenrads in den wenigstens zwei Raumrichtungen zulassenden Abstand von diesen und Befestigen des Turbinengehäuses an dem Maschinenbett, Verbinden des Turbinengehäuses mit einer Druckluftquelle und Beschleunigen des Rotors durch Antreiben des Turbinenrads mit Druckluft auf eine im wesentlichen normale Arbeitsgeschwindigkeit,
Messen der durch Unwucht induzierten Schwingungen am Verdichtergehäuse oder am Mittelgehäuse, während der Rotor mit einer im wesentlichen normalen Arbeitsgeschwindigkeit dreht,
Bestimmung der Phasenlage der durch Unwucht induzierten Schwingungen zur Winkellage des Rotors bei den Messdrehzahlen, bei denen die durch Unwucht induzierten Schwingungen gemessen werden,
Verwendung der gemessenen durch Unwucht induzierten Schwingungen und der Phasenlage, um die auszugleichende Unwucht des Rotors zu bestimmen.According to the invention, the method of dynamically measuring the rotor imbalance of a turbocharger body group, wherein the rotor comprises a turbine wheel, a compressor wheel, and a shaft supported in a center housing of the turbocharger body group, comprises the steps of:
rigidly connecting the middle housing to a compressor housing surrounding the compressor wheel, which is mounted movably on a machine bed by means of soft springs in at least two spatial directions,
Arranging a turbine housing surrounding the turbine shell on the turbine side of the center housing in a movement of the center housing and the turbine wheel in the at least two spatial directions permitting spacing thereof and securing the turbine housing to the machine bed, connecting the turbine housing to a source of compressed air and accelerating the rotor by driving the turbine wheel with compressed air to a substantially normal operating speed,
Measuring the imbalance induced vibrations on the compressor housing or on the center housing while the rotor is rotating at a substantially normal operating speed,
Determining the phase position of the vibrations induced by unbalance to the angular position of the rotor at the measuring speeds at which the vibrations induced by unbalance are measured,
Using the measured vibrations induced by imbalance and the phase position to determine the unbalance of the rotor to be compensated.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Messung der Unwucht eines Turboladerrotors unter betriebsähnlichen Bedingungen, d. h. bei Belastung. Dennoch ist die schwingfähige Masse vorteilhaft klein, so dass große Schwingungsamplituden erzielt werden können. Schwingungen und Resonanzen, welche die Messgenauigkeit beeinträchtigen, werden weitgehend vermieden. Das Verdichtergehäuse benötigt im Gegensatz zum Turbinengehäuse keine Anschlüsse, da die Luft aus der Atmosphäre angesaugt und in diese frei zurückströmen kann. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist kostengünstig, weil nur eine Spannvorrichtung zum Festspannen des Mittelgehäuses benötigt wird. Entsprechend einfach ist auch die Handhabung beim Einsetzen oder Entnehmen der Turbolader-Rumpfgruppe. The method according to the invention makes it possible to measure the imbalance of a turbocharger rotor under operating-like conditions, ie under load. Nevertheless, the oscillatory mass is advantageously small, so that large vibration amplitudes can be achieved. Vibrations and resonances, which affect the measurement accuracy, are largely avoided. In contrast to the turbine housing, the compressor housing does not need any connections because the air can be sucked out of the atmosphere and flowed freely back into it. The device for carrying out the method is inexpensive because only one clamping device for clamping the center housing is needed. Equally simple is the handling when inserting or removing the turbocharger fuselage group.

Nach der Erfindung umfasst eine vorteilhafte Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht des Rotors einer Turbolader-Rumpfgruppe, bei welcher der Rotor ein Turbinenrad, ein Verdichterrad und eine Welle aufweist, die in einem Mittelgehäuse der Turbolader-Rumpfgruppe gelagert ist, ein zur Aufnahme des Verdichterrads ausgebildetes Verdichtergehäuse, das mittels weicher Federn in wenigstens zwei Raumrichtungen bewegbar an einem Maschinenbett gelagert ist und das eine Spannvorrichtung zum Festspannen des Mittelgehäuses aufweist, und ein zur Aufnahme des Turbinenrads ausgebildetes Turbinengehäuse, das an der Turbinenseite des Mittelgehäuses in einem Bewegungen des Mittelgehäuses und des Turbinenrads in den wenigstens zwei Raumrichtungen zulassenden Abstand von diesen am Maschinenbett befestigbar ist und das zum Beschleunigen des Rotors durch Antreiben des Turbinenrads mit Druckluft mit einer Druckluftquelle verbindbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und kostengünstig herstellbar und ermöglicht eine Messung der Rotorunwucht mit hoher Genauigkeit.According to the invention, an advantageous apparatus for dynamically measuring the imbalance of the rotor of a turbocharger body group, in which the rotor comprises a turbine wheel, a compressor wheel and a shaft, which is mounted in a center housing of the turbocharger body group, a formed for receiving the compressor wheel Compressor housing, which is mounted by means of soft springs in at least two spatial directions movable on a machine bed and having a clamping device for clamping the center housing, and formed for receiving the turbine wheel turbine housing on the turbine side of the center housing in a movement of the center housing and the turbine wheel in the at least two spatial directions permitting spacing of these on the machine bed can be fastened and which is connected to accelerate the rotor by driving the turbine wheel with compressed air to a compressed air source. The inventive device is simple and inexpensive to produce and allows a measurement of the rotor imbalance with high accuracy.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigenThe invention will be explained in more detail by means of embodiments which are illustrated in the drawing. Show it

1 schematisch die Gestaltung einer Unwuchtmessvorrichtung mit darin angeordneter Turbolader-Rumpfgruppe, 1 1 schematically shows the design of an unbalance measuring device with a turbocharger body group arranged therein,

2 eine abgewandelte Ausführungsform des Turbinengehäuses für eine Unwuchtmessvorrichtung und 2 a modified embodiment of the turbine housing for an imbalance measuring device and

3 einen vergrößerten Ausschnitt X der Vorrichtung gemäß 2. 3 an enlarged section X of the device according to 2 ,

Die in 1 dargestellte Unwuchtmessvorrichtung umfasst ein Turbinengehäuse 1, ein Verdichtergehäuse 2 und ein Maschinenbett 3, von welchem nur die relevanten Befestigungsstellen dargestellt sind. Das Turbinengehäuse 1 weist eine Turbinenkammer 10, einen diese umgebenden Spiralkanal 11 und einen zentralen Auslasskanal 12 auf. An der dem Verdichtergehäuse 2 zugekehrten Seite des Turbinengehäuses 1 ist eine Begrenzungsvorrichtung 13 angeordnet, welche die Öffnung für das Einsetzen eines Turbinenrads in die Turbinenkammer 10 umgibt und vorzugsweise aus einem stoßdämpfenden Material besteht.In the 1 shown unbalance measuring device comprises a turbine housing 1 , a compressor housing 2 and a machine bed 3 of which only the relevant fastening points are shown. The turbine housing 1 has a turbine chamber 10 , a surrounding spiral channel 11 and a central exhaust duct 12 on. At the compressor housing 2 facing side of the turbine housing 1 is a limiting device 13 arranged, which the opening for the insertion of a turbine wheel in the turbine chamber 10 surrounds and preferably consists of a shock-absorbing material.

Das Verdichtergehäuse 2 weist auf der dem Turbinengehäuse 1 zugekehrten Seite eine Verdichterkammer 20 mit einem zentralen Einlasskanal 21 und einem Spiralkanal 22 auf, der sich an den radial äußeren Rand der Verdichterkammer 20 anschließt. Das Verdichtergehäuse 2 ist weiterhin mit einer Spannvorrichtung 23 mit radial bewegbaren Spannelementen 24 versehen. Des Verdichtergehäuse 2 ist sowohl in radialer als auch in axialer Richtung mittels weicher Federn 25 am Maschinenbett 3 abgestützt und gehalten. Zur Erfassung von Schwingungen sind an dem Verdichtergehäuse 2 Schwingungsaufnehmer 26, 27 angebracht, welche Schwingungen in axialer und radialer Richtung aufnehmen können.The compressor housing 2 indicates the turbine housing 1 facing side a compression chamber 20 with a central inlet channel 21 and a spiral channel 22 on, which adjoins the radially outer edge of the compression chamber 20 followed. The compressor housing 2 is still with a clamping device 23 with radially movable clamping elements 24 Mistake. The compressor housing 2 is both in the radial and in the axial direction by means of soft springs 25 on the machine bed 3 supported and held. For detecting vibrations are on the compressor housing 2 Vibration Sensors 26 . 27 attached, which can absorb vibrations in the axial and radial directions.

Das Turbinengehäuse 1 ist durch starre Befestigungsmittel mit dem Maschinenbett 3 verbunden. Die Befestigungsmittel können lösbar und nach dem Lösen in axialer Richtung bewegbar ausgebildet sein, um den Abstand zwischen dem Turbinengehäuse 1 und dem Verdichtergehäuse 2 auf das für die Unwuchtmessung oder zum Einsetzen und Entnehmen jeweils erforderliche Maß ändern zu können. Alternativ kann auch die Lagerung des Verdichtergehäuses 2 mit einer zur Änderung des Abstands erforderlichen Bewegbarkeit ausgebildet sein.The turbine housing 1 is through rigid fasteners to the machine bed 3 connected. The fastening means may be releasably and after release in the axial direction to be movable, to the distance between the turbine housing 1 and the compressor housing 2 to be able to change the required measure for the imbalance measurement or for insertion and removal. Alternatively, the storage of the compressor housing 2 be formed with a mobility required for changing the distance.

Die beschriebene Unwuchtmessvorrichtung ist zur Aufnahme einer Turbolader-Rumpfgruppe 4 eingerichtet, die ein Mittelgehäuse 5 mit einem darin gelagerten Rotor 6 umfasst, der an seinem einen Ende ein Turbinenrad 7 und an seinem anderen Ende ein Verdichterrad 8 hat, Des Mittelgehäuse 5 weist auf der dem Verdichterrad 8 zugewandten Seite einen tellerförmigen Flansch 9 auf, an dem die Turbolader-Rumpfgruppe 4 gespannt werden kann.The described unbalance measuring device is for receiving a turbocharger body group 4 set up a middle housing 5 with a rotor mounted therein 6 includes, at its one end a turbine wheel 7 and at its other end a compressor wheel 8th has, the middle housing 5 points to the compressor wheel 8th facing side a plate-shaped flange 9 on where the turbocharger hull group 4 can be stretched.

Zur Unwuchtmessung wird die Turbolader-Rumpfgruppe 4, wie in der Zeichnung gezeigt, mit dem Verdichterrad 8 in das Verdichtergehäuse 2 eingesetzt und mit Hilfe der Spannvorrichtung 23 an dem Flansch 9 gespannt. Das Mittelgehäuse 5 ist hierdurch stark mit dem Verdichtergehäuse 2 verbunden und der äußere Rand des Flansches 9 liegt dicht an dem Verdichtergehäuse 2 an.For unbalance measurement is the turbocharger hull group 4 , as shown in the drawing, with the compressor wheel 8th in the compressor housing 2 used and with the help of the clamping device 23 on the flange 9 curious; excited. The middle housing 5 is thus strong with the compressor housing 2 connected and the outer edge of the flange 9 lies close to the compressor housing 2 at.

Für das Einsetzen der Turbolader-Rumpfgruppe 4 in die Vorrichtung und das Anbringen an dem Verdichtergehäuse 2 wird zuvor das Turbinengehäuse 1 vom Maschinenbett 3 gelöst und vom Verdichtergehäuse 2 axial soweit entfernt, bis der für das Einsetzen notwendige Freiraum zwischen Turbinen- und Verdichtergehäuse besteht. Nach dem Festspannen der Turbolader-Rumpfgruppe 4 an dem Verdichtergehäuse 2 wird das Turbinengehäuse 1 in die in der Zeichnung dargestellte Position zurückgebracht und am Maschinenbett 3 befestigt. In dieser Position hat das Turbinengehäuse 1 gegenüber dem Turbinenrad 7 und gegenüber dem Mittelgehäuse 5 einen solchen Abstand, dass es infolge der während eines Messlaufs auftretenden Schwingungen nicht zu einer Berührung zwischen Turbinengehäuse 1 einerseits und Turbinenrad 7 und Mittelgehäuse 5 andererseits kommt. Vor zu großen Schwingungsamplituden schützt außerdem die Begrenzungsvorrichtung 13, an der das Mittelgehäuse 5 anstößt, bevor das Turbinenrad 7 die Wand der Turbinenkammer 10 berühren kann.For installing the turbocharger hull group 4 into the device and attaching to the compressor housing 2 will be the before turbine housing 1 from the machine bed 3 detached and from the compressor housing 2 axially removed until the space required for insertion between the turbine and compressor housing. After tightening the turbocharger hull group 4 on the compressor housing 2 becomes the turbine housing 1 returned to the position shown in the drawing and the machine bed 3 attached. In this position has the turbine housing 1 opposite the turbine wheel 7 and opposite the center housing 5 such a distance that it does not cause a contact between turbine housing due to the vibrations occurring during a measuring run 1 on the one hand and turbine wheel 7 and middle housing 5 on the other hand comes. In addition, the limiting device protects against excessive vibration amplitudes 13 to the middle housing 5 abuts before the turbine wheel 7 the wall of the turbine chamber 10 can touch.

Zur Messung einer Unwucht des Rotors 6 wird das Turbinenrad 7 mit Druckluft angetrieben und der Rotor 6 bis auf eine im Wesentlichen seiner normalen Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl beschleunigt. Zur Vermeidung von Blasgeräuschen kann am Turbinengehäuse 1 eine flexible Dichtung angebracht ist, die sich dichtend an das Mittelgehäuse 5 anlegt.For measuring an imbalance of the rotor 6 becomes the turbine wheel 7 powered by compressed air and the rotor 6 accelerated to a speed substantially corresponding to its normal operating speed. To avoid blowing noise on the turbine housing 1 A flexible seal is attached, which seals against the center housing 5 invests.

Durch eine vorhandene Unwucht des beschleunigten Rotors 6 werden in die schwingende Masse aus Turbolader-Rumpfgruppe 4 und Verdichtergehäuse 2 Schwingungen indiziert, die mit Hilfe der Schwingungsaufnehmer 26, 27 bei verschiedenen Drehzahlen gemessen werden. Gleichzeitig wird durch einen Drehwinkelgeber die jeweilige Phasenlage der gemessenen Schwingungen in Bezug auf den Rotor 6 bestimmt. Aus den gemessenen Werten wird dann mit Hilfe eines elektronische Rechners Winkellage und Größe der auszugleichenden Unwucht berechnet.Due to an existing imbalance of the accelerated rotor 6 be in the swinging mass of turbocharger hull group 4 and compressor housing 2 Vibrations indicated by means of the vibration sensor 26 . 27 be measured at different speeds. At the same time, the angle of rotation of the respective phase position of the measured vibrations with respect to the rotor 6 certainly. From the measured values, the angular position and size of the imbalance to be compensated is then calculated with the aid of an electronic computer.

Die in 2 gezeigte Unwuchtmessvorrichtung entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Unwuchtmessvorrichtung gemäß 1, sie weist jedoch ein abgewandeltes Turbinengehäuse 101 auf, Diese Abwandlung trägt dem Umstand Rechnung, dass Turbolader vielfach zwischen dem Turbinenrad 7 und dem Mittelgehäuse 5 als Hitzeschutz ein scheibenförmiges Hitzeblech 29 haben, das nur bei fest an dem Mittelgehäuse 5 montiertem Turbinengehäuse zentriert und axial fixiert ist. Bei entferntem Turbinengehäuse ist das Hitzeblech 29 lose und hindert dadurch den Rotors 6 daran, sich frei zu drehen. Damit bei der Unwuchtmessung das Hitzeblech 29 nicht an dem Rotor 6 und insbesondere an dem Turbinenrad 7 schleifen kann, ist eine Fixierung des Hitzebleches 29 zwingend erforderlich.In the 2 shown unbalance measuring device corresponds in its basic structure of the unbalance measuring device according to 1 , but it has a modified turbine housing 101 This modification takes into account the fact that turbochargers often occur between the turbine wheel 7 and the center housing 5 as heat protection, a disc-shaped heat sheet 29 have that only when firmly attached to the center housing 5 mounted turbine housing centered and axially fixed. When the turbine housing is removed, the heat sheet is 29 loose and thereby prevents the rotor 6 to turn around freely. So that in the unbalance measurement, the heat sheet 29 not on the rotor 6 and in particular on the turbine wheel 7 can grind is a fixation of the heat sheet 29 absolutely necessary.

Sei der Unwuchtmessvorrichtung nach der Erfindung ist eine starre Verbindung zwischen dem Mittelgehäuse 5 der Turbolader-Rumpfgruppe 4 und dem Turbinengehäuse 101 nicht vorhanden, sondern ein ausreichend großer Spalt sorgt dafür, dass die Turbinenseite der Turbolader-Rumpfgruppe 4 innerhalb des Turbinengehäuses 101 frei schwingen kann. Damit dies auch bei vorhandenem Hitzeblech 29 möglich ist, weist das in 2 und ausschnittsweise in 3 gezeigte Turbinengehäuse 101 ein Halteelement 30 auf, durch des das Hitzeblech 29 an dem Mittelgehäuse 5 befestigbar ist. Das Halteelement 30 besteht aus einer ringförmigen Scheibe 31, die auf einer Seite eine sich axial erstreckende, ringförmige Feder 32 trägt. Die Feder 32 hat eine trichterförmige Einführöffnung, an die sich innen ein wulstförmiger Klemmbereich anschließt. Das Halteelement 30 ist in einer ringförmigen Ausnehmung 33 eines Deckels 34 angeordnet, der auf der dem Verdichtergehäuse 2 zugekehrten Seite an dem Turbinengehäuse 101 befestigt ist. Die Ausnehmung 33 grenzt an eine den Deckel 34 durchdringende Öffnung 35 an, durch die das Turbinenrad 7 in das Turbinengehäuse 101 einführbar ist. In der Ausnehmung 33 weist der Deckel 34 eine ebene, sich radial erstreckende Anschlagfläche 36, eine von dieser durch eine zurückspringende Stufe getrennte Kegelfläche 37 und eine sich daran anschließende, axiale Anschlagfläche 38 auf. Ein radial nach innen vorspringender Kragen 39 begrenzt die Ausnehmung 33 auf der dem Verdichtergehäuse zugewandten Seite und hält das Halteelement 30 in der Ausnehmung 33 fest.The unbalance measuring device according to the invention is a rigid connection between the middle housing 5 the turbocharger hull group 4 and the turbine housing 101 not present, but a sufficiently large gap ensures that the turbine side of the turbocharger hull group 4 inside the turbine housing 101 can swing freely. This also with existing hot plate 29 is possible, the points in 2 and partially in 3 shown turbine housing 101 a holding element 30 on, by the the heat sheet 29 on the middle housing 5 is fastened. The holding element 30 consists of an annular disc 31 having on one side an axially extending annular spring 32 wearing. The feather 32 has a funnel-shaped insertion opening, which is followed by a bead-shaped clamping area inside. The holding element 30 is in an annular recess 33 a lid 34 arranged on the the compressor housing 2 facing side of the turbine housing 101 is attached. The recess 33 adjoins the lid on one 34 piercing opening 35 on, through which the turbine wheel 7 in the turbine housing 101 is insertable. In the recess 33 points the lid 34 a flat, radially extending stop surface 36 , a conical surface separated from it by a recessed step 37 and an adjoining axial abutment surface 38 on. A radially inwardly projecting collar 39 limits the recess 33 on the compressor housing side facing and holding the retaining element 30 in the recess 33 firmly.

Beim axialen Einführen der Turbolader-Rumpfgruppe 4 in das Turbinengehäuse 101 wird das Hitzeblech 29 durch die trichterförmige Einführöffnung der Feder 32 konzentrisch zur Rotorachse ausgerichtet. Die Feder 32 rutscht dann mit ihrem Klemmbereich auf den Zentrierbund des Mittelgehäuses 5, wobei sie radial aufgeweitet wird. Durch das Aufweiten wird eine radiale Federkraft erzeugt, durch welche die Feder 32 des Halteelements 30 reibschlüssig auf dem Zentrierbund des Mittelgehäuses 5 festgehalten wird. Das axiale Einführen der Turbolader-Rumpfgruppe 4 wird fortgesetzt, bis sich das Halteelement 30 axial an der Anschlagfläche 36 abstützt und das Hitzeblech 29 durch das Halteelement 30 fest an das Mittelgehäuse 5 angedrückt wird. Die Turbinenkammer 10 des Turbinengehäuses 101 ist so dimensioniert, dass in dieser Position der Turbolader-Rumpfgruppe 4 das Turbinenrad 7 nicht am Turbinengehäuse 101 anstreift.During axial insertion of the turbocharger hull group 4 in the turbine housing 101 gets the heat sheet 29 through the funnel-shaped insertion opening of the spring 32 aligned concentrically with the rotor axis. The feather 32 then slips with its clamping area on the centering collar of the center housing 5 , wherein it is radially expanded. By expanding a radial spring force is generated, through which the spring 32 of the holding element 30 frictionally engaged on the centering collar of the center housing 5 is held. The axial introduction of the turbocharger hull group 4 will continue until the retaining element 30 axially on the stop surface 36 supports and the heat sheet 29 through the retaining element 30 firmly to the middle housing 5 is pressed. The turbine chamber 10 of the turbine housing 101 is dimensioned so that in this position the turbocharger hull group 4 the turbine wheel 7 not on the turbine housing 101 anstreift.

Für den nachfolgenden Messlauf wird die Turbolader-Rumpfgruppe 4 durch Zurückstellen wieder etwas aus dem Turbinengehäuse 101 herausbewegt. Hierdurch gelangt das Halteelement 30 in der Ausnehmung 33 in eine Mittellage, in der es nach allen Seiten einen Abstand von den die Ausnehmung 33 begrenzenden Flächen, nämlich den Anschlagflächen 36, 38 der Kegelfläche 37 und dem Kragen 39 hat. Auf diese Weise ist ein freies Schwingen der Turbolader-Rumpfgruppe 4 und des daran fixierten Halteelements 30 ohne Anstreifen möglich. Die Scheibe 31 des mitschwingenden Halteelements 30 hält dabei das Hitzeblech 29 an das Mittelgehäuse 5 angedrückt. Größere Schwingungsamplituden werden während des Messlaufs durch radiales Anstoßen der Scheibe 31 des Haleelements 30 an die Anschlagfläche 38 begrenzt. Ein Anstreifen des Turbinenrads 7 infolge zu großer Schwingungsamplituden wird dadurch vermieden.For the following measurement run, the turbocharger body group 4 by putting something back out of the turbine housing 101 moved out. As a result, the holding element passes 30 in the recess 33 in a central position, in which it is on all sides a distance from the the recess 33 delimiting surfaces, namely the stop surfaces 36 . 38 the conical surface 37 and the collar 39 Has. In this way is a free swing of the turbocharger hull group 4 and the retaining element fixed thereto 30 possible without rubbing. The disc 31 the resonant holding element 30 holds the heat sheet 29 to the middle housing 5 pressed. Larger vibration amplitudes are during the measurement run by radial abutment of the disc 31 of the hale element 30 to the stop surface 38 limited. A brushing of the turbine wheel 7 as a result of excessive vibration amplitudes is thereby avoided.

Zwischen der Scheibe 31 und dem radial inneren Rand der Kegelfläche 37 ist ein flexibler Dichtring 40 angeordnet, der in der gezeigten Lage keine Dichtwirkung hat. Bei hohen Messdrehzahlen und entsprechend hohen Drücken im Spiralkanal 11 wird der Dichtring 40 radial nach außen gedrückt, wodurch er sich an der Scheibe 31 und der Kegelfläche 37 anlegt und den Spalt zwischen der Scheibe 31 und der Kegelfläche 37 abdichtet. Hierdurch werden übermäßige Spaltverluste und eine damit verbundene Geräuschentwicklung verhindert.Between the disc 31 and the radially inner edge of the conical surface 37 is a flexible sealing ring 40 arranged, which has no sealing effect in the position shown. At high measuring speeds and correspondingly high pressures in the spiral channel 11 becomes the sealing ring 40 pressed radially outward, causing it to the disc 31 and the conical surface 37 applies and the gap between the disc 31 and the conical surface 37 seals. As a result, excessive gap losses and associated noise are prevented.

Nach dem Messlauf wird die Turbolader-Rumpfgruppe 4 durch Auseinanderfahren von Turbinengehäuse 101 und Verdichtergehäuse 2 aus dem Turbinengehäuse 101 herausgezogen, damit sie nach dem Lösen der Spannvorrichtung 23 aus der Unwuchtmessvorrichtung herausgenommen werden kann. Bei diesem Vorgang wird das Halteelement 30 durch den Kragen 39 in der Ausnehmung 33 festgehalten, so dass die Feder 32 von dem Zentrierbund des Mittelgehäuses 5 abrutscht. Des Halteelement 30 verbleibt somit in der Ausnehmung 33 des Turbinengehäuses 101 und ist daher wieder bereit für die Fixierung des Hitzeblechs der nächsten Turbolader-Rumpfgruppe.After the measurement run, the turbocharger hull group 4 by moving apart from turbine housing 101 and compressor housing 2 from the turbine housing 101 pulled out so they after loosening the jig 23 can be removed from the unbalance measuring device. In this process, the retaining element 30 through the collar 39 in the recess 33 held, so the spring 32 from the centering collar of the center housing 5 slip. The holding element 30 thus remains in the recess 33 of the turbine housing 101 and is therefore ready to fix the hotplate of the next turbocharger hull group.

Claims

Method for dynamically measuring the imbalance of the rotor ( 6 ) of a turbocharger body group ( 4 ), in which the rotor is a turbine wheel ( 7 ), a compressor wheel ( 8th ) and a shaft which in a middle housing ( 5 ) of the turbocharger body group ( 4 ) is mounted, with the following steps: rigidly connecting the middle housing ( 5 ) with a compressor wheel ( 8th ) surrounding compressor housing ( 2 ), which by means of soft springs ( 25 ) movable in at least two spatial directions on a machine bed ( 3 ), arranging a turbine wheel ( 7 ) surrounding turbine housing ( 1 . 101 ) on the turbine side of the middle housing ( 5 ) in a movement of the middle housing ( 5 ) and the turbine wheel ( 7 ) in the at least two spatial directions permitting distance from this and securing the turbine housing ( 1 . 101 ) on the machine bed ( 3 ), Connecting the turbine housing ( 1 . 101 ) with a compressed air source and accelerating the rotor ( 6 ) by driving the turbine wheel ( 7 ) with compressed air to an operating speed, measuring the vibrations induced by the imbalance on the compressor housing ( 2 ) or on the middle housing ( 5 ) while the rotor ( 6 ) with measuring speeds, determination of the phase position of the vibrations induced by unbalance to the angular position of the rotor ( 6 ) at the measuring speeds at which the vibrations induced by unbalance are measured, the use of the measured vibrations induced by unbalance and the phase position in order to determine the unbalance of the rotor ( 6 ).

Method according to claim 1, characterized in that the oscillation amplitudes of the middle housing ( 5 ) by means of a turbine housing ( 1 ) arranged limiting device ( 13 ) on a the rubbing of the turbine wheel ( 7 ) preventive measure.

Device for dynamically measuring the imbalance of the rotor ( 6 ) of a turbocharger body group ( 4 ), in which the rotor ( 6 ) a turbine wheel ( 7 ), a compressor wheel ( 8th ) and a shaft which in a middle housing ( 5 ) of the turbocharger body group ( 4 ) is mounted, with a for receiving the compressor wheel ( 8th ) formed compressor housing ( 2 ), which by means of soft springs ( 25 ) is mounted in at least two spatial directions movable on a machine bed and that a tensioning device ( 23 ) for tightening the middle housing ( 5 ), and with a for receiving the turbine wheel ( 7 ) formed turbine housing ( 1 . 101 ) located on the turbine side of the middle housing ( 5 ) in a movement of the middle housing ( 5 ) and the turbine wheel ( 7 ) in the at least two spatial directions permitting distance from these on the machine bed ( 3 ) and that for accelerating the rotor ( 6 ) by driving the turbine wheel ( 7 ) is connectable by means of compressed air to a compressed air source.

Apparatus according to claim 3, characterized in that on the turbine housing ( 1 ) a limiting device ( 13 ) for limiting the vibration amplitudes to a scratching of the turbine wheel ( 7 ) Preventive measure is arranged.

Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that on the turbine housing ( 1 ) a flexible seal is attached, which sealing with the center housing ( 5 ) is connectable.

Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that on the compressor housing ( 2 ) Vibration sensor ( 26 . 27 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine housing ( 1 ) and the compressor housing ( 2 ) are adjustable in the axial direction relative to each other.

Device according to one of the preceding claims, characterized by a retaining element ( 30 ), through which a between the turbine wheel ( 7 ) and the middle housing ( 5 ) arranged as a heat shield, disk-shaped heat sheet ( 29 ) on the middle housing ( 5 ) is firmly held

Device according to claim 8, characterized in that the retaining element ( 30 ) between stops in a recess ( 33 ) of the turbine housing ( 101 ) is arranged axially and radially movable.

Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the retaining element ( 30 ) a feather ( 32 ), which is adapted to a centering collar of the center housing ( 5 ) encompass with radial spring force.

Device according to one of claims 9 or 10, characterized in that in the recess ( 33 ) a sealing element ( 40 ) is arranged, which is movable depending on the pressure in the turbine housing in a position in which it sealingly against the wall of the recess ( 33 ) and on the holding element ( 30 ) is present.