DE3535197C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Rotationstestes eines Keramikrotors mit einem Wellenabschnitt mit Hilfe einer Rotationstestvorrichtung.

Es sind diverse Ausführungsformen von Rotoren für Turbolader und Axialturbinen sowie andere Anwendungszwecke bekannt. In neuerer Zeit werden derartige Rotoren zunehmend aus keramischen Materialien hergestellt. Diese Materialien besitzen eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und ein geringes Gewicht. Normalerweise werden derartige Keramikrotoren hergestellt, indem man einem ausgewählten keramischen Material einen organischen Binder zusetzt, das aus dem keramischen Material und dem Binder bestehende Gemisch in eine geeignete Form spritzgießt, den Binder von dem Formstück entfernt und schließlich das Formstück brennt. Um eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Keramikrotoren sicherzustellen, werden alle diese Produkte zerstörungsfreien Belastungstests und Rotationstests unterzogen.

Bei einem Rotationstest eines Keramikrotors wird der Rotor mit hoher Geschwindigkeit gedreht, um zu überprüfen, ob der Rotor vorgegebene Standardanforderungen in bezug auf sein Betriebsverhalten erfüllt. Normalerweise wird der zu testende Keramikrotor in einer geeigneten metallischen Einspannvorrichtung mit zylindrischer Form, die ein Fixierloch aufweist, montiert, wobei der Rotor mittels Schrumpfpassung oder Preßpassung in dem Loch fixiert wird. Die Einspannvorrichtung ist an einer Antriebswelle einer Rotationstestvorrichtung befestigt. Um Vibrationen der aus dem Keramikrotor und der Einspannvorrichtung bestehende Einheit bei einer hohen Testgeschwindigkeit zu verhindern, muß die Einheit vor dem Rotationstest dynamisch ausgeglichen bzw. ausgewuchtet werden. Hierzu ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Einspannvorrichtung mit dem daran fixierten Keramikrotor auf einer dynamischen Auswuchtmaschine montiert wird, um eine dynamische Unwucht festzustellen. Die aus der Einspannvorrichtung und dem Keramikrotor bestehende Einheit wird dann dynamisch ausgewuchtet, indem erforderliche Mengen an Material von geeigneten Abschnitten der metallischen Einspannvorrichtung abgetrennt werden.

Ein derartiges herkömmliches Auswuchtverfahren, bei dem die aus der Einspannvorrichtung und dem Rotor bestehende Einheit durch Materialentfernung von einer metallischen Einspannvorrichtung dynamisch ausgewuchtet wird, ist jedoch zeitaufwendig und beschwerlich und macht ein hohes Maß an Facharbeit erforderlich. Darüber hinaus ist die Anzahl der Einsätze einer metallischen Einspannvorrichtung begrenzt, da in wiederholter Weise von der Einspannvorrichtung Material für die diversen Rotoren abgetrennt wird. Daher ist das bekannte Verfahren in bezug auf seinen Wirkungsgrad und seine Wirtschaftlichkeit nachteilig, und zwar insbesondere dann, wenn eine große Anzahl von Keramikrotoren getestet werden muß. Dies stellt beim Stand der Technik ein Problem dar, das einer Lösung bedarf.

Ein anderes Problem bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren besteht darin, daß die metallische Einspannvorrichtung, in der ein Keramikrotor mittels Schrumpfpassung befestigt ist, wieder erhitzt werden muß, um eine Entfernung des Keramikrotors von der Einspannvorrichtung nach Beendigung des Rotationstests zu ermöglichen. Die Vorgänge zur Montage und Demontage des Keramikrotors von der metallischen Einspannvorrichtung erfordern ebenfalls viel Zeit. Darüber hinaus bewirken das Erhitzen und Schrumpfen der metallischen Einspannvorrichtung zur Montage des Keramikrotors und das darauffolgende Erhitzen zur Entfernung des Rotors, daß die metallische Einspannvorrichtung oxydiert, da sie einer hohen Temperatur ausgesetzt ist. Dies führt dazu, daß die Lebenserwartung der metallischen Einspannvorrichtung weiter reduziert wird.

Reine Auswuchtverfahren sind aus der DE 25 07 695 A1 und der US-PS 8 61 463 bekannt. Bei dem Verfahren der erstgenannten Veröffentlichung wird zur Durchführung des Auswuchtvorganges am Rotor selbst Gewicht zugeführt oder abgeführt. Bei dem Verfahren der letztgenannten Veröffentlichung wird ein Schleifrad ausgewuchtet, indem zwei Klemmflansche mit zusätzlichen Gewichten in Ausnehmungen versehen werden. Der Auswuchtvorgang findet somit an der Schleifmaschine selbst statt, wobei das entsprechende Schleifrad lediglich mit Hilfe einer geeigneten Verschraubung mit den Einspannflanschen verklemmt wird.

Die DE-PS 5 85 457 lehrt, Ausgleichsstücke im auszuwuchtenden Körper selbst anzuordnen. Bei dem in der DE-PS 5 69 261 beschriebenen Verfahren wird eine schnellaufende Arbeitsspindel dadurch ausgewuchtet, daß an ihr Ausgleichskörper angeordnet werden. Auch beim Gegenstand der DD-PS 18 742 wird ein Ausgleichsteil unmittelbar am Werkstück selbst vorgesehen.

Aus der DE 33 14 287 A1 ist eine Vorrichtung zum Auswuchten von Rotoren, die einen Wellenabschnitt aufweisen, bekannt, die eine spezielle Bremseinrichtung aufweist, die nach dem Meßlauf den Rotor auf eine verminderte Drehzahl abbremst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Durchführung eines Rotationstestes eines Keramikrotors mit einem Wellenabschnitt mit Hilfe einer Rotationstestvorrichtung zu schaffen, das in besonders schneller Weise bei mehrfacher Verwendungsmöglichkeit der entsprechenden Einrichtung durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die aus der Einspannvorrichtung und dem Rotor bestehende Einheit sehr rasch dynamisch ausgewuchtet werden, indem in einfacher Weise eine geeignete Anzahl von Ausgleichsstücken in den geeigneten Ausgleichslöchern fixiert wird, ohne dabei irgendwelche Teile bzw. Abschnitte der Einspannvorrichtung entfernen zu müssen, wie dies beim Verfahren des Standes der Technik der Fall ist. Der dynamische Auswuchtvorgang wird daher in einem kürzeren Zeitraum beendet. Darüber hinaus kann die Einspannvorrichtung in wiederholter Weise verwendet werden, da sie keinem Schneid- oder Schleifvorgang zur Entfernung von Material zum dynamischen Auswuchten ausgesetzt wird.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Keramikrotors;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Einspannvorrichtung, die zum Testen des Keramikrotors der Fig. 1 verwendet wird;

die Fig. 3, 4 und 5 Schnitte entlang den Linien III-III, IV-IV und V-V in Fig. 2 und

Fig. 6 einen Schnitt durch eine bekannte Einspannvorrichtung zum Testen eines Keramikrotors.

Ein Keramikrotor, bei dem das vorstehend beschriebene Verfahren Anwendung findet, besteht normalerweise aus Siliciumnitrid (Si₃N₄), Siliciumcarbid (SiC) oder anderen geeigneten keramischen Materialien, wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Zircondioxid (ZrO₂), unter der Voraussetzung, daß die verwendeten keramischen Materialien die erforderlichen mechanischen Eigenschaften des Keramikrotors erfüllen. Gemäß einem Herstellungsverfahren wird ein geeigneter Binder mit einem solchen keramischen Material vermischt, und das Gemisch wird zu einer gewünschten Form spritzgegossen. Nach der Entfernung des Binders wird das geformte Keramikstück zu dem gewünschten Keramikrotor gebrannt.

Obwohl derartige Keramikrotoren in erster Linie für Turbolader und Axialturbinen Verwendung finden, ist das beschriebene Verfahren auf beliebige Typen von Keramikrotoren, die einen Wellenabschnitt an ihrer einen axialen Seite aufweisen, anwendbar. Ein Beispiel eines Keramikrotors eines Turboladers ist in Fig. 1 dargestellt, wobei dieser Keramikrotor 10 einen Wellenabschnitt 12 an einer axialen Seite und einen Schaufelabschnitt 16 an einem Ende des Wellenabschnittes 12 aufweist. Der Schaufelabschnitt 16 besitzt eine Vielzahl von mit Umfangsabstand angeordneten Schaufeln 14.

Zur Durchführung eines Rotationstests des Keramikrotors 10 wird der Wellenabschnitt 12 an einer geeigneten metallischen Einspannvorrichtung zylindrischer Form fixiert. Ein Beispiel einer derartigen Einspannvorrichtung ist in den Fig. 2 bis 5 dargestellt.

Die in Fig. 2 mit 18 bezeichnete zylindrische metallische Einspannvorrichtung wird zur Halterung des Keramikrotors 10 der Fig. 1 verwendet und ist an einer Rotationstestvorrichtung montiert, so daß ein Rotationstest des Keramikrotors 10 durchgeführt werden kann, nachdem die aus der Einspannvorrichtung 18 und dem Keramikrotor 10 bestehende Einheit dynamisch ausgewuchtet worden ist. Die metallische Einspannvorrichtung 18 besteht aus Stahl S45C (gemäß japanischer Industrienorm) für Maschinenkonstruktionen. An einem axialen Endabschnitt der metallischen Einspannvorrichtung 18 ist ein abgestuftes Fixierloch 20 vorgesehen, das an der Mittellinie der Einspannvorrichtung 18 ausgebildet ist. Das Fixierloch 20 besteht aus einem äußeren Abschnitt mit großem Durchmesser und einem inneren Abschnitt mit kleinem Durchmesser, welch letzterer einen Durchmesser besitzt, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Wellenabschnittes 12 des Keramikrotors 10. Der Keramikrotor 10 wird derart an der metallischen Einspannvorrichtung 18 montiert, daß der Wellenabschnitt 12 in den Abschnitten mit kleinem Durchmesser des abgestuften Fixierloches 20 eingesetzt wird. Das andere axiale Ende der metallischen Einspannvorrichtung 18 besitzt ein Montageloch 26, das koaxial zu dem Fixierloch 20 ausgebildet ist. Die metallische Einspannvorrichtung 18 ist so an der Rotationstestvorrichtung befestigt, daß eine Antriebswelle der Testvorrichtung in das Montageloch 26 eingesetzt ist.

Die Einspannvorrichtung 18 ist mit vier Sätzen von Ausgleichslöchern in der Form von Gewindebohrungen 22, 24, 28 und 30 versehen, die in den gegenüberliegenden Endabschnitten ausgebildet sind, welche den Fixier- und Montagelöchern 20, 26 entsprechen, wie in den Fig. 3-5 dargestellt (die Gewindebohrungen 24 sind nur in Fig. 2 gezeigt). Genauer gesagt, sind sämtliche Gewindebohrungen 22, 24, 28 und 30 in radialer Richtung der Einspannvorrichtung 18 ausgebildet, so daß sie sich durch die Ringwände der Einspannvorrichtung erstrecken, welche die Fixier- und Montagelöcher 20, 26 umgrenzen. Mit anderen Worten, die erste Gruppe von Gewindebohrungen 22 und 24 ist in den Abschnitt des Fixierloches 20 mit kleinem Durchmesser geöffnet, während sich die zweite Gruppe von Gewindebohrungen 28 und 30 in das Montageloch 26 hin öffnet. Sämtliche dieser Gewindebohrungen 22, 24, 28 und 30 sind zur äußeren Umfangsfläche der metallischen Einspannvorrichtung 18 hin offen, so daß sie leicht zugänglich sind. Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzen die acht Gewindebohrungen 22 in Umfangsrichtung der Einspannvorrichtung 18 einen gleichen Abstand voneinander. In entsprechender Weise sind die acht Gewindebohrungen 24 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind diese beiden Sätze von Gewindebohrungen 22 und 24 eine kurze Strecke voneinander entlang der Achse des Abschnittes des Fixierlochs 20 mit kleinem Durchmesser im Abstand angeordnet. Die vier Gewindebohrungen 28 und die vier Gewindebohrungen 30 sind ebenfalls gleichwinklig ausgebildet, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, und entlang der Achse des Montagelochs 26 in einem geringen Abstand voneinander angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt. Die beiden Sätze von Gewindebohrungen 28 und 30 sind so ausgebildet, daß die Gewindebohrungen 30 zwischen den Gewindebohrungen 28 angeordnet sind, wie die Querschnitte der Fig. 4 und 5 zeigen. Sämtliche Gewindebohrungen 22, 24, 28 und 30 sind mit Gewinde versehen, so daß Ausgleichsstücke in der Form von mit Außengewinde versehenen Schrauben 34 eingeschraubt werden können.

Die Gewindebohrungen 22, 24, 28 und 30 dienen zur Aufnahme der Ausgleichsschrauben 34 zum dynamischen Auswuchten der metallischen Einspannvorrichtung 18, genauer gesagt der aus der Einspannvorrichtung 18 und dem Keramikrotor 10 bestehenden Einheit. Die Gewindebohrungen 22 und 24 sind an den gleichen Umfangsstellen ausgebildet, wobei die Gewindebohrungen 24 zwischen den Gewindebohrungen 22 angeordnet sein können, wie der Schnitt der Fig. 3 zeigt. Bei dieser speziellen Ausführungsform sind sämtliche Gewindebohrungen 22, 24, 28, 30 so ausgebildet, daß sie sich in das abgestufte Fixierloch 20 oder Montageloch 26 hinein öffnen. Dies stellt jedoch keine Voraussetzung zur Ausbildung der Gewindebohrungen durch die Ringwände der metallischen Einspannvorrichtung 18 dar. Wenn die aus der Einspannvorrichtung 18 und dem Keramikrotor 10 bestehende Einheit lediglich durch Einschrauben der Ausgleichsschrauben 34 in die Gewindebohrungen 22 und 28 richtig dynamisch ausgewuchtet werden kann, kann man auf die Gewindebohrungen 24 und 30 verzichten.

In entsprechender Weise wie bei einer herkömmlich ausgebildeten Einspannvorrichtung besitzt die metallische Einspannvorrichtung 18 drei Gewindebohrungen 32, die näher am Boden des Montagelochs 26 angeordnet sind als die Gewindebohrungen 28, 30, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Gewindebohrungen 32 sind in Umfangsrichtung der Einspannvorrichtung 18 im gleichen Abstand voneinander angeordnet und öffnen sich in das Montageloch 26, so daß Fixierschrauben in die Gewindebohrungen 32 zur Befestigung der Antriebswelle der in das Montageloch 26 eingesetzten Rotationstesteinrichtung eingeschraubt werden können.

Der Keramikrotor 10 wird unter Verwendung eines geeigneten Klebemittels an der metallischen Einspannvorrichtung 18 befestigt, um dadurch den Wellenabschnitt 12 im Fixierloch 20 zu fixieren. Das verwendete Klebemittel muß eine Bindungsfestigkeit besitzen, die ausreichend hoch ist, um eine bei einem Rotationstest des Keramikrotors 10 unter hoher Geschwindigkeit auftretende Kraft aufnehmen zu können. Beispielsweise wird der Keramikrotor 10 der Fig. 1 mit 140 000-200 000 UpM in üblichen Rotationstests gedreht. Für derartige Tests stellt ein thermoplastisches Harz oder ein Wachs ein geeignetes Klebemittel dar. Es wird insbesondere bevorzugt, ein Klebemittel zu verwenden, das bei etwa 150°C in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht werden kann.

Durch Verwendung eines derartigen Klebemittels kann der Keramikrotor auf unterschiedliche Art und Weise leicht an der metallischen Einspannvorrichtung fixiert werden. Ein beispielhaftes Verfahren hierzu umfaßt die folgenden Schritte: Erhitzen der metallischen Einspannvorrichtung auf eine vorgegebene Temperatur, beispielsweise mit Hilfe einer heißen Platte; Aufbringen eines Überzuges des Klebemittels auf die Innenfläche des Fixierlochs in der metallischen Einspannvorrichtung und dadurch Aufschmelzen des Klebemittels auf der Innenfläche und Einsetzen des Wellenabschnittes des Keramikrotors in das Fixierloch in der Einspannvorrichtung sowie Befestigen des Wellenabschnittes an der Einspannvorrichtung. Ein anderes zur Verfügung stehendes Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Erhitzen der metallischen Einspannvorrichtung auf die vorgegebene Temperatur; Einsetzen des Wellenabschnittes des Keramikrotors in das Fixierloch in der Einspannvorrichtung und Einspritzen des Klebemittels in einen Spalt zwischen dem Wellenabschnitt des Rotors und der Innenfläche des Fixierlochs, während die Einspannvorrichtung und der Rotor relativ zueinander gedreht werden. Zur Entfernung des Keramikrotors von der metallischen Einspannvorrichtung nach Beendigung eines Rotationstests wird die Einspannvorrichtung wieder erhitzt, um das Klebemittel aufzuschmelzen, so daß der Keramikrotor in einfacher Weise aus dem Fixierloch herausgezogen werden kann. Bei der Befestigung des Keramikrotors an der Einspannvorrichtung muß der Wellenabschnitt des Rotors nicht unbedingt über seine Gesamtlänge verklebt werden, solange wie der Wellenabschnitt mit einer Bindungskraft an der Einspannvorrichtung fixiert ist, die ausreichend hoch ist, um die beim Rotationstest auftretenden Spannungen auszuhalten.

Durch das Fixieren des Wellenabschnittes in dem Fixierloch mit Hilfe eines Klebers kann eine geringere Aufheiztemperatur der Einspannvorrichtung Anwendung finden als bei den Schrumpfpassungs- oder Preßpassungsverfahren.

Diese niedrigere Aufheiztemperatur bedeutet eine geringere Oxydation der metallischen Einspannvorrichtung und somit eine längere nutzbare Lebensdauer derselben. Darüber hinaus wird durch die Verwendung eines Klebemittels in beträchtlicher Weise Arbeitszeit zur Fixierung des Rotors an der Einspannvorrichtung eingespart.

Die aus der metallischen Einspannvorrichtung und dem daran befestigten Keramikrotor bestehende Einheit wird dann auf eine dynamische Auswuchtvorrichtung montiert, um die Einheit vor einem Rotationstest des Keramikrotors dynamisch auszuwuchten. Um das dynamische Gleichgewicht der Einheit herzustellen, werden die Größe und Richtung einer Unwucht der Einheit von der Auswuchtvorrichtung erfaßt, und eine geeignete Anzahl von Ausgleichsschrauben wird in die entsprechenden Gewindebohrungen eingeschraubt, so daß die aus der Einspannvorrichtung und dem Rotor bestehende Einheit dynamisch ausgeglichen ist.

Das dynamische Gleichgewicht der Einheit kann auf verschiedene Weise hergestellt werden: Beispielsweise durch Veränderung der radialen Stellungen der Ausgleichsschrauben in den Gewindebohrungen, durch Entfernen oder Befestigen der geeigneten Schrauben, durch Verwenden von Ausgleichsschrauben unterschiedlicher Länge und/oder Gewichte oder durch Kombinationen dieser Verfahren. In jedem Fall kann die aus der Einspannvorrichtung und dem Rotor bestehende Einheit mit einem Schraubendreher sehr rasch dynamisch ausgewuchtet werden, während die Einheit auf der Auswuchtmaschine installiert ist. Die Ausgleichsschrauben werden in den entsprechenden Bohrungen mit einem geeigneten Klebezement oder einem anderen Bindemittel fixiert.

Die auf diese Weise dynamisch ausgewuchtete Einheit aus der metallischen Einspannvorrichtung und dem Keramikrotor wird dann auf der Rotationstestvorrichtung montiert, um den beabsichtigten Rotationstest des Rotors durchzuführen. Nach Beendigung des Rotationstests wird die Einheit von der Rotationstestvorrichtung demontiert. Die entfernte metallische Einspannvorrichtung kann dann wieder für einen anderen Keramikrotor verwendet werden. Es ist möglich, die gleiche metallische Einspannvorrichtung in wiederholter Weise für viele Keramikrotoren zu verwenden, da die Einheit aus der Einspannvorrichtung und dem Keramikrotor durch Verwendung von Ausgleichsschrauben dynamisch ausgewuchtet wird und keine Abschnitte der Einspannvorrichtung abgeschnitten werden, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Darüber hinaus wird es durch die Verwendung eines Klebemittels zur Fixierung des Keramikrotors an der Einspannvorrichtung möglich, zu verhindern, daß die Einspannvorrichtung einer hohen Temperatur ausgesetzt wird zur Herstellung einer Schrumpfpassung des Rotors in der Einspannvorrichtung, wodurch die metallische Einspannvorrichtung dauerhaft verwendet werden kann.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird nunmehr ein spezielles Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Durchführung eines Rotationstestes beschrieben. Ein Keramikrotor 10 z. B. eines Turboladers wurde aus Silciumnitrid (Si₃N₄) hergestellt und besaß einen Durchmesser von 60 mm an seinem Schaufelabschnitt 16. In der Zwischenzeit wurde eine metallische Einspannvorrichtung 18 aus Stahl hergestellt und so ausgebildet, daß der Durchmesser des Abschnittes des Fixierlochs 20 mit kleinem Durchmesser um 30 µm größer war als der Durchmesser des Wellenabschnittes 12 des Keramikrotors 10.

Anfangs wurde die metallische Einspannvorrichtung 18 auf eine heiße Platte gebracht und 10 Minuten lang auf 150°C erhitzt. Danach wurde die Innenfläche des Fixierlochs 20 mit Paraffin beschichtet und der Wellenabschnitt 12 des Keramikrotors 10 in das Fixierloch 20 eingesetzt. Die auf diese Weise erhaltene Einheit aus der metallischen Einspannvorrichtung 18 und dem daran befestigten Keramikrotor 10 wurde auf einer dynamischen Auswuchtvorrichtung montiert, und die Einheit wurde dynamisch ausgewuchtet, indem die Radialstellungen der Ausgleichsschrauben in den Gewindebohrungen 22, 24, 28 und 30 eingestellt wurden. Der dynamische Auswuchtvorgang war in 15 Minuten beendet.

Daraufhin wurde die dynamisch ausgewuchtete Einheit, bestehend aus der metallischen Einspannvorrichtung 18 und dem Keramikrotor 10, an einer Rotationstestvorrichtung befestigt und mit 150 000 UpM in Umdrehungen versetzt. Der Test erbrachte während der Rotation der Einheit keine Unnormalitäten des Keramikrotors 10.

Nach Beendigung des Rotationstests wurde die Einheit, bestehend aus der Einspannvorrichtung 18 und dem Keramikrotor 10, auf die heiße Platte gebracht und wieder auf 150°C 10 Minuten lang erhitzt. Der Keramikrotor 10 wurde dann von der metallischen Einspannvorrichtung 18 entfernt. Ein neuer Keramikrotor 10 wurde in der vorstehend beschriebenen Weise auf der gleichen metallischen Einspannvorrichtung 18 fixiert. Die Einheit aus Einspannvorrichtung und Keramikrotor wurde auf der Auswuchtmaschine dynamisch ausgewuchtet und mit 150 000 UpM einem Rotationstest auf der Rotationstestvorrichtung unterzogen. Während des Tests konnten keine unnormalen Zustände festgestellt werden. Wie beim vorhergehenden Vorgang wurde der dynamische Auswuchtvorgang in 15 Minuten beendet. In der gleichen Weise wurde die gleiche metallische Einspannvorrichtung 18 wiederholt mit unterschiedlichen Keramikrotoren 10 eingesetzt, und die Einheit wurde in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben dynamisch ausgewuchtet. In den Rotationstests konnten keine Unnormalitäten festgestellt werden.

Vergleichsbeispiel

Zum Vergleich wurde eine herkömmliche metallische Einspannvorrichtung 40 der Fig. 6 zur Durchführung eines Rotationstests des Keramikrotors 10 der Fig. 1 eingesetzt. Die metallische Einspannvorrichtung 40 wurde aus Stahl hergestellt und besaß ein abgestuftes Fixierloch 42 an ihrem einen axialen Endabschnitt. Das Fixierloch 42 besaß einen axial inneren Abschnitt mit kleinem Durchmesser, dessen Durchmesser um 30 µm geringer war als der Durchmesser des Wellenabschnittes 12 des Keramikrotors 10. Darüber hinaus besaß die metallische Einspannvorrichtung 40 ein Montageloch 44 am anderen Endabschnitt zur Aufnahme einer Antriebswelle der Auswuchtvorrichtung und der Rotationstestvorrichtung, so daß die metallische Einspannvorrichtung 40 hieran befestigt werden konnte.

Die Einspannvorrichtung 40 wurde anfangs 10 Minuten lang in einem elektrischen Ofen auf 450°C erhitzt. Der Wellenabschnitt 12 des Keramikrotors 10 wurde dann in das Fixierloch 42 eingesetzt. Somit wurde die Rotorwelle 12 mittels Schrumpfpassung im Fixierloch 42 fixiert. Die aus der metallischen Einspannvorrichtung 40 und dem Keramikrotor 10 bestehende Einheit wurde auf die dynamische Auswuchtvorrichtung montiert und durch Entfernung von geeigneten Materialmengen von Abschnitten A und B (Fig. 6) mit einer Schleifvorrichtung dynamisch ausgewuchtet. Zur Durchführung dieses Auswuchtvorganges waren etwa 40 Minuten erforderlich.

Die auf diese Weise ausgewuchtete Einheit aus der Einspannvorrichtung 40 und dem Keramikrotor 10 wurde an der Rotationstestvorrichtung befestigt, und es wurde ein Rotationstest mit 150 000 UpM durchgeführt. Während dieses Tests konnten keine Abnormalitäten der Einspannvorrichtung 40 und des Keramikrotors 10 festgestellt werden.

Nach dem Rotationstest wurde die Einheit über eine Stunde in dem elektrischen Ofen auf 450°C erhitzt, und der Keramikrotor 10 wurde von der metallischen Einspannvorrichtung 40 entfernt. Man stellte fest, daß die metallische Einspannvorrichtung 40 auf ihren Oberflächen oxidiert worden war. Die oxidierte metallische Einspannvorrichtung 40 wurde für einen anderen Keramikrotor 10 verwendet, und die Einheit, bestehend aus der Einspannvorrichtung 40 und dem Keramikrotor 10, wurde auf die Auswuchtvorrichtung montiert, um die Einheit dynamisch auszuwuchten. Eine Auswuchtung der Einheit war jedoch aufgrund der im vorhergehenden Zyklus entfernten großen Materialmengen möglich, die eine zum Ausgleich zu große Unwucht der Einheit erzeugten.

Claims (4)

1. Verfahren zur Durchführung eines Rotationstestes eines Keramikrotors mit einem Wellenabschnitt mit Hilfe einer Rotationstestvorrichtung, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Einsetzen des Wellenabschnitts des Keramikrotors in ein in dem einen axialen Endabschnitt einer metallischen Einspannvorrichtung ausgebildetes axiales Fixierloch und Fixieren des Wellenabschnittes in dem Fixierloch mit Hilfe eines Klebers zur Ausbildung einer Einheit,
Bestimmen der dynamischen Unwucht der Einheit in einer Auswuchtvorrichtung und Ausgleichen der Unwucht durch Fixieren von mindestens einem Ausgleichsstück in oder Entfernen von mindestens einem Ausgleichsstück aus mindestens einem aus einer Vielzahl von Ausgleichslöchern, die in Radialrichtung in der metallischen Einspannvorrichtung ausgebildet und zur Außenseite derselben hin offen sind,
Herausnehmen der dynamisch ausgewuchteten Einheit aus der Auswuchtvorrichtung und Montieren der ausgewuchteten Einheit mit dem im anderen axialen Endabschnitt der Einspannvorrichtung befindlichen Montageloch auf eine Antriebswelle der Rotationstestvorrichtung,
Durchführen des Rotationstests,
Herausnehmen der getesteten Einheit aus der Rotationsvorrichtung und
Lösen des Wellenabschnitts des Keramikrotors aus dem axialen Fixierloch in dem einen axialen Endabschnitt der metallischen Einspannvorrichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwucht durch Änderung der radialen Stellung des mindestens einen Ausgleichsstücks ausgeglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Ausgleichsstück in das Ausgleichsloch oder aus dem Ausgleichsloch geschraubt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsstücke unterschiedliche Gewichte oder Größen besitzen.