WO2009071521A2 - Vorrichtung zum dynamischen messen der unwucht des rotors eines turboladers - Google Patents

Vorrichtung zum dynamischen messen der unwucht des rotors eines turboladers Download PDF

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WO2009071521A2
WO2009071521A2 PCT/EP2008/066574 EP2008066574W WO2009071521A2 WO 2009071521 A2 WO2009071521 A2 WO 2009071521A2 EP 2008066574 W EP2008066574 W EP 2008066574W WO 2009071521 A2 WO2009071521 A2 WO 2009071521A2
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Dieter Thelen
Jürgen LEHMANN
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Schenck Rotec Gmbh
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    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers

Definitions

  • the invention relates to a device for dynamically measuring the imbalance of a turbo-engine, comprising a turbine wheel and a compressor wheel, which are arranged on a rotatably mounted in a housing portion shaft, comprising a support device having at least one spring element on which the housing portion is fastened in such a way in that it has at least two degrees of freedom for swinging relative to the carrier device, a turbine housing fixed to the carrier device with a channel adapted to supply a drive fluid and to act on the turbo-motor with the drive fluid, wherein a clearance is provided between the turbine housing and the housing portion , and at least one arranged on the support device sensor for detecting the vibrations of the housing portion.
  • a device of the type mentioned is known from WO 2007/054445 A1. It serves to measure the unbalance of turbo engines for exhaust-driven turbochargers, to achieve the highest possible accuracy only a so-called turbocharger fuselage group, which consists of the turbo rotor and a bearing housing of the turbo engine housing section is inserted into an unbalance measuring device and the unbalance measuring device missing and required housing parts by analogously designed device parts, such as a turbine housing replaced.
  • the resonant mass of the spring-mounted measurement setup can be kept small and negative influences due to the mass on the imbalance measurement can be reduced.
  • the rotor imbalance is preferably measured at an angular velocity of the turbo-engine corresponding to substantially the normal operating speed, wherein the turbine wheel of the turbo-rotor is arranged in a turbine casing of the measuring device and is accelerated to the angular velocity required for the measurement by the application of compressed air.
  • the turbine housing is stationary arranged the device and separated by sufficiently large clearances of the turbocharger body group and the oscillating part of their storage.
  • the coupling of connecting parts to the housing section of the turbocharger body group is necessary or expedient.
  • the storage of the turbo-engine requires a sufficient supply of lubricant as possible under conditions prevailing during normal operation of the turbocharger.
  • the compressor wheel is covered by a protective hood for flow guidance through a compressor housing or for reasons of protection, which are to be fastened to the housing section. The attachment of such connections by hand is cumbersome and time consuming.
  • the invention has for its object to provide a device of the type mentioned, which allows automatic connection of a turbocharger hull group with connection parts.
  • the device according to the invention is characterized by an automatic coupling device with a movable holder, one held by the holder and by this to the housing section zoom movable connector part and at least one movable coupling element, through which the connector part can be coupled to the housing portion, wherein the coupling device in a position is movable, in which the connecting part to the housing portion coupling at least one coupling element is movable relative to the holder such that the coupled connector can vibrate freely with the housing portion.
  • connection part required for the measuring run for unbalance measurement with the turbocharger tubing group for example a lubricant line for supplying the rotor bearing with lubricant, can be automatically coupled to the housing section and vice versa also be separated from the housing section, at the same time ensuring is that the coupling device in the for the
  • Measuring position determined the freedom of movement of the coupled
  • Connection part and also of the housing section does not restrict and unbalance induced vibrations can unfold undisturbed.
  • the coupling element may be a U-shaped spring clip, which is movable in a clamping position encompassing the housing portion and by which the connecting part to the housing portion with a defined force is pressed.
  • This embodiment is primarily suitable for the connection of a lubricant line in which it is pressed by means of the spring clip radially to the axis of rotation of the connecting piece of the housing portion.
  • the housing section forming the bearing housing is provided with a lubricant inlet opening and a lubricant outlet opening, wherein the openings are arranged on opposite sides of the housing section.
  • the U-shaped spring clip according to the invention is suitable here for the simultaneous connection of a lubricant supply line and a lubricant drain line by each leg of the spring clip is provided with a correspondingly suitable connector.
  • the coupling of the spring clip can be effected according to a further proposal of the invention in a simple manner, that the legs of the spring clip are held on the arms of a spreading forceps and that the spreading forceps by a drive in a spread apart the legs open position and the spring clip on the housing portion coupling the closed position is movable, wherein the arms in the closed position in such a way - A -
  • the spring clip can be positioned relative to the legs, that the spring clip can follow vibrations of the housing portion unhindered.
  • the spring clip is held in the closed position by the spring force pressing on the connection part and the corresponding reaction force on the housing section.
  • loops are arranged on the arms of the spreading forceps, which surround the legs of the spring clip and have a loop opening which is larger than the encompassed cross section of the legs.
  • the holding straps are positioned so that they no longer rest against the legs of the spring clip.
  • a coupling element arranged on the connector closure with a movable by a holder arranged on the drive locking pin, the drive is separable from the locking pin when the locking pin is in the terminal part coupling the clamping position ,
  • This embodiment is particularly advantageous for coupling a compressor housing in order to connect it to a flange of the housing section.
  • the compressor housing preferably has three closures arranged at regular intervals at its circumference.
  • Figure 1 is a perspective view of an unbalance measuring device according to the invention
  • Figure 2 is a first view of a first for coupling Zulauf- and
  • FIG. 3 shows a second view of the coupling device according to FIG. 2,
  • Figure 4 is a sectional view of a second for coupling a
  • FIG. 5 shows a first perspective view of the coupling device according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a second perspective view of the coupling device according to FIG. 4 and
  • FIG. 5 shows a first perspective view of the coupling device according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a second perspective view of the coupling device according to FIG. 4 and
  • FIG. 5 shows a first perspective view of the coupling device according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a second perspective view of the coupling device according to FIG. 4 and FIG.
  • Figure 7 shows a detail of the coupling device according to Figure 4 in the coupled disconnected position.
  • the unbalance measuring device 1 shown in Figure 1 is intended for measuring the imbalance of the turbo rotor turbocharger group 2 and has a fixed to a rigid base 3 turbine housing 4, which is connectable to drive the turbo rotor with a compressed air source.
  • a first coupling means 7 is arranged, which serves for the automatic coupling of a supply line and a drain line to the housing portion 6.
  • the coupling device 7 is arranged on a holder 8 which is movable transversely to the axis of rotation of the turbocharger body group 2.
  • a second coupling device 9 is shown, by means of which a compressor housing 10 can be coupled to the housing section 6 automatically.
  • the coupling device 9 is held on a drive device, not shown, by which it is removable in the direction of the axis of rotation of the turbocharger body group 2.
  • Figures 2 and 3 show the first automatic clutch device 7, which is intended for coupling a supply line 11 and a drain line 12 to a turbocharger fuselage group 2.
  • the coupling device 7 has a Holder 8, which is held and guided rectilinearly movable on a guide rail 14.
  • the guide rail 14 is fixed to a stationary part of an unbalance measuring device in a horizontal orientation.
  • two parallel rods 15 extend, through which the holder 8 is connected to a working cylinder, not shown.
  • the working cylinder By actuating the working cylinder, the holder 8 can be moved along the guide rail 14.
  • a clamp carrier 17 of a pneumatically actuated spreading forceps 18 is fastened by means of screws.
  • the spreading forceps 18 has two parallel arms 19, 20, which extend transversely to the forceps support 17 and are secured to retaining plates 21, 22, which are held longitudinally movable on the forceps support 17.
  • the holding plates 21, 22 are interconnected by a pneumatic cylinder 23.
  • the mobility of the holding plates 21, 22 is limited in both directions of movement by stop elements 24, 25, 26, 27, which are adjustably fastened by means of screws on the forceps support 17.
  • U-shaped loops 28, 29 are fixed, which extend at right angles to the arms 19, 20 to each other.
  • the legs 31, 32 are inserted through the loops 28, 29 and resiliently biased in the direction of the ends of the loops 28, 29 and thereby hold the spring clip 30 in the position shown in Figure 1 to the loops 28, 29 fixed.
  • tubular connecting elements 33, 34 are attached at the free ends of the legs 31, 32, which are located on the side facing away from the forceps support 17 side of the loops 28, 29, tubular connecting elements 33, 34 are attached.
  • the connecting elements 33, 34 are provided at their mutually facing end sides with a suitable connection profile and sealing elements to ensure a tight connection to a housing portion 40 of a turbocharger body group 2.
  • the connecting element 33 is connected to the flexible supply line 11.
  • the connecting element 34 protrudes with a pipe section 38 into the drain line 12.
  • the outer diameter of the pipe section 38 is smaller than that Inner diameter of the drain line 12, so that there is a free annular space between the two, which prevents the coupled to the turbocharger group 2 connecting element 34 abuts the drain pipe when the turbocharger body group 2 oscillates in a measuring run.
  • the tube of the drain line 12 is held by an elbow 39 which is fixedly connected to the holder 8.
  • the holder 8 with the spreading spreader 18 arranged thereon is moved transversely to the rotational axis of the subsequently used turbocharger hull group 2 into a retracted position, so that the spreading spreader 18 does not hinder the insertion of the turbocharger hull group 2 into the device.
  • the pneumatic cylinder 23 is driven to move apart the arms 19, 20 until it rests against the stop elements 24, 27.
  • connection elements 33, 34 receive a distance which is greater than the outer diameter of the housing section 40 of the turbocharger body group 2 in the area of the connection pipe 42 provided for the connection of the inlet line and the outlet line , 42.
  • the spring clip 30 is moved by moving the holder 8 in the direction of the turbocharger hull group 2 into a position in which it surrounds the turbocharger hull group 2 such that the connection elements 33 , 34 are aligned coaxially with the connecting pieces 41, 42.
  • This position may be determined by an adjustable positioning stop on the guide rail 14, which limits the movement of the holder 8.
  • measuring sensors can also be provided which detect the position of the housing section 40 relative to the spreading forceps18.
  • the arms 19, 20 are moved by actuation of the pneumatic cylinder 23 to each other, wherein the legs 31, 32 by the spring force of Federbügels 30 are compressed and finally the connecting elements 33, 34 press against the connecting piece 41, 42 of the housing portion 40.
  • the spring force of the spring clip 30 is in this case dimensioned so large that the spring clip 30 presses the connecting element 33 against the pressure of the supplied via the feed line 11 lubricant pressure-tight manner to the connecting piece 41.
  • the loops 28, 29 lift from the legs 31, 32 of the spring clip 30 and create a clearance between the two legs 31, 32 and the inner sides of the loops 28, 29, so that the spring clip 30 in the openings of the loops 28, 29 can move freely when he swings together with the turbocharger hull group 2 during the measurement run.
  • the supply line 11 is sufficiently flexible and arranged so that thereby the measuring process is not affected.
  • FIG. 2 shows the coupling device 7 in the position in which the connection elements 33, 34 are coupled to the turbocharger body group 2.
  • the tensioning device by which the turbocharger body group 2 is held in the balancing device, has been omitted in FIG. 2 for better visualization of the coupling device 7.
  • FIGS. 4 to 6 show a coupling device 9 for the automatic coupling of a compressor housing 10 to a turbocharger body group 2 shown.
  • the coupling device 9 has a plate-shaped holder 47, which is movable by a drive device, not shown, in the direction of the axis of rotation 48 of the turbocharger group 2 between a hired to the turbocharger hull group 2 clutch position and a remote from this loading position back and forth.
  • the holder 47 is aligned at right angles to the axis of rotation 48 and has an axis of rotation 48 concentric opening 49.
  • Piston rods 51 are aligned radially to the axis of rotation 48.
  • gripping sleeves 52 are fixed to the piston rods, which have an undercut, radially open recess 53.
  • locking pins 54 are mounted with their operating ends 55.
  • the actuator ends 55 have a thinner portion projecting from the gripping sleeves 52 through an end opening, and a head remote from the thinner portion disposed in the recess 53 and having a smaller axial length than the recess 53, so that it is in the recess 53 between two end positions in the longitudinal direction movable back and forth.
  • the locking pins 54 belong to locks 56 which are arranged on a ring 57 which carries the compressor housing 10.
  • the locks 56 each have a lock body 58 which is secured to the ring 57 and which has a radial bore in which a locking pin 54 is slidably mounted.
  • the lock bodies 58 contain a ball lock 59 with a spring-loaded ball, which acts in the radial direction on a ramp 60 formed on the lock pin 54.
  • the ramp 60 has such a tendency that the pressing force of the ball tends to move the locking pin 54 radially inwards in the closing direction or to keep it in the closed position.
  • the locking pin 54 protrudes from the lock body 58 and its protruding end 61 has a larger diameter than the bore of the lock body 58 and forms an outwardly projecting shoulder which abuts the lock body 58 in the release position shown in FIG limited the release movement of the locking pin 54.
  • On the ring 57 and the peripheral edge of the compressor housing 10 side facing the inner end of the locking pin 54 is provided with a wedge surface.
  • the piston rods 51 of the pneumatic cylinder 50 protrude with their outer ends 65 radially outward from the pneumatic cylinders 50 and carry a screwed into a threaded bore threaded pin 66 on which a spring plate 67 is adjustably secured by a nut.
  • compression springs 68 are arranged, on the one hand on the pneumatic cylinder 50 on the other hand on the spring plate 67 can be supported.
  • the length of each compression spring 68 and the position of the associated spring plate 67 are coordinated so that the compression spring 68 is compressed until when coupling the compressor housing 10 to reach the closed position still be covered closing path of the locking pin 54 corresponds to about half the free travel, the Head of the operating end 55 in the recess 53 can cover.
  • the compression springs 68 are therefore shortened when closing the locks 56 only by a length amount corresponding to half the free travel of the locking pin 54 relative to the piston rod 51.
  • the compressed in the locked position by a half the free travel of the locking pin head dimension corresponding compression springs 68 can then spring back into their relaxed length when the pneumatic cylinder 50 are relieved of the actuating pressure and thereby move back the piston rods 51 by the appropriate amount.
  • the coupling device 9 has moved up to the turbocharger body group 2.
  • the turbocharger hull group 2 is in this case held with its flange 62 in the tensioning device 5, not shown, of the unbalance measuring device 1.
  • the coupling device 9 is in the open position, which is intended to approach the turbocharger body group 2.
  • the pneumatic cylinders 50 are actuated in the opposite direction and thereby the locking pins 54 are moved radially inwardly until they abut with their wedge surfaces fixed to the flange 63 of the turbocharger group 2 and thereby the compressor housing 10 and the turbocharger group 2 couple.
  • the heads of the actuating ends 55 are in this case on the radially outer walls of the recesses 53 and are supported radially outwardly of the gripping sleeves 52.
  • the compression springs 68 are stretched.
  • the locking pins are moved back to the position shown in FIG. 4 by actuating the pneumatic cylinders 50. Subsequently, the coupling device 9 with the compressor housing 10 held therein is removed from the turbocharger body group 2.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht eines Turborotors, der in einem Gehäuseabschnitt (6) drehbar gelagert ist, umfasst eine Trägervorrichtung (3) mit einem Federelement, an dem der Gehäuseabschnitt (6) derart befestigbar ist, dass er mindestens zwei Freiheitsgrade zum Schwingen relativ zur Trägervorrichtung hat, ein an der Trägervorrichtung (3) befestigtes Turbinengehäuse (4) mit einem Kanal, der zur Zuführung eines Antriebsfluids und zur Beaufschlagung des Turborotors mit dem Anthebsfluid ausgebildet ist, wobei zwischen dem Turbinengehäuse (4) und dem Gehäuseabschnitt (6) ein Freiraum vorgesehen ist, einen Messaufnehmer zum Erfassen der Schwingungen des Gehäuseabschnitts (6), eine automatische Kupplungseinrichtung (9) mit einem bewegbaren Halter, einem von dem Halter bereitgehaltenen und durch diesen an den Gehäuseabschnitt (6) heran bewegbaren Anschlussteil (10) und wenigstens einem beweglichen Kupplungselement, durch welches das Anschlussteil (10) an den Gehäuseabschnitt (6) ankuppelbar ist, wobei die Kupplungseinrichtung (9) in eine Stellung bewegbar ist, in der das das Anschlussteil (10) an den Gehäuseabschnitt (6) kuppelnde wenigstens eine Kupplungselement relativ zum Halter derart bewegbar ist, dass das gekuppelte Anschlussteil (10) mit dem Gehäuseabschnitt (6) ungehindert schwingen kann.

Description

VORRICHTUNG ZUM DYNAMISCHEN MESSEN DER UNWUCHT DES ROTORS EINES TURBOLADERS
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht eines Turborotors, der ein Turbinenrad und ein Verdichterrad aufweist, die auf einer in einem Gehäuseabschnitt drehbar gelagerte Welle angeordnet sind, umfassend eine Trägervorrichtung, die wenigstens ein Federelement aufweist, an dem der Gehäuseabschnitt derart befestigbar ist, dass er mindestens zwei Freiheitsgrade zum Schwingen relativ zur Trägervorrichtung hat, ein an der Trägervorrichtung befestigtes Turbinengehäuse mit einem Kanal, der zur Zuführung eines Antriebsfluids und zur Beaufschlagung des Turborotors mit dem Antriebsfluid ausgebildet ist, wobei zwischen dem Turbinengehäuse und dem Gehäuseabschnitt ein Freiraum vorgesehen ist, und wenigstens einen an der Trägervorrichtung angeordneten Messaufnehmer zum Erfassen der Schwingungen des Gehäuseabschnitts.
Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus WO 2007/054445 A1 bekannt. Sie dient dazu, die Unwucht von Turborotoren für abgasgetriebene Turbolader zu messen, wobei zur Erzielung einer möglichst hohen Genauigkeit nur eine sogenannte Turboladerrumpfgruppe, die aus dem Turborotor und einem die Lagerung des Turborotors enthaltenden Gehäuseabschnitt besteht, in eine Unwuchtmessvorrichtung eingesetzt wird und die Unwuchtmessvorrichtung fehlende und benötigte Gehäuseteile durch analog gestaltete Vorrichtungsteile, z.B. ein Turbinengehäuse, ersetzt. Hierdurch kann die mitschwingende Masse des federnd gelagerten Messaufbaus klein gehalten werden und massebedingte negative Einflüsse auf die Unwuchtmessung können reduziert werden. Die Messung der Rotorunwucht erfolgt vorzugsweise bei einer im Wesentlichen der normalen Arbeitsgeschwindigkeit entsprechenden Winkelgeschwindigkeit des Turborotors, wobei das Turbinenrad des Turborotors in einem Turbinengehäuse der Messvorrichtung angeordnet ist und durch die Beaufschlagung mit Druckluft auf die zur Messung erforderliche Winkelgeschwindigkeit beschleunigt wird. Das Turbinengehäuse ist feststehend an der Vorrichtung angeordnet und durch ausreichend große Freiräume von der Turboladerrumpfgruppe und dem schwingenden Teil ihrer Lagerung getrennt.
Für die Durchführung eines aussagekräftigen und störungsfreien Messlaufs ist das Ankuppeln von Anschlussteilen an den Gehäuseabschnitt der Turboladerrumpfgruppe notwendig oder zweckmäßig. Beispielsweise erfordert die Lagerung des Turborotors eine ausreichende Versorgung mit Schmiermittel möglichst unter Bedingungen, wie sie im normalen Betrieb des Turboladers vorherrschen. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Verdichterrad zur Strömungsführung durch ein Verdichtergehäuse oder aus Schutzgründen durch eine Schutzhaube abgedeckt wird, wobei diese an dem Gehäuseabschnitt zu befestigen sind. Die Anbringung solcher Anschlussteile von Hand ist umständlich und zeitaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein automatisches Verbinden einer Turboladerrumpfgruppe mit Anschlussteilen ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine automatische Kupplungseinrichtung mit einem bewegbaren Halter, einem von dem Halter bereitgehaltenen und durch diesen an den Gehäuseabschnitt heran bewegbaren Anschlussteil und wenigstens einem beweglichen Kupplungselement, durch welches das Anschlussteil an den Gehäuseabschnitt ankuppelbar ist, wobei die Kupplungseinrichtung in eine Stellung bewegbar ist, in der das das Anschlussteil an den Gehäuseabschnitt kuppelnde wenigstens eine Kupplungselement relativ zum Halter derart bewegbar ist, dass das angekuppelte Anschlussteil mit dem Gehäuseabschnitt ungehindert schwingen kann. Durch die Vorrichtung nach der Erfindung kann ein mit der Turboladerrumpf- gruppe für den Messlauf zur Unwuchtmessung erforderliches Anschlussteil, beispielsweise eine Schmiermittelleitung zur Versorgung der Rotorlagerung mit Schmiermittel, automatisch an den Gehäuseabschnitt gekuppelt werden und umgekehrt auch wieder von dem Gehäuseabschnitt getrennt werden, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, dass die Kupplungseinrichtung in der für den
Messlauf bestimmten Stellung die Bewegungsfreiheit des gekuppelten
Anschlussteils und auch des Gehäuseabschnitts nicht einschränkt und Unwucht induzierte Schwingungen sich ungestört entfalten können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Kupplungselement ein U-förmiger Federbügel sein, der in eine den Gehäuseabschnitt umgreifende Spannstellung bewegbar ist und durch den das Anschlussteil an den Gehäuseabschnitt mit einer definierten Kraft andrückbar ist. Diese Ausgestaltung eignet sich vornehmlich für den Anschluss einer Schmiermittelleitung, in dem diese mit Hilfe des Federbügels radial zur Drehachse an den Anschlussstutzen des Gehäuseabschnitts angedrückt wird. Üblicherweise ist der das Lagergehäuse bildende Gehäuseabschnitt mit einer Schmiermittel- zulauföffnung und einer Schmiermittelablauföffnung versehen, wobei die Öffnungen auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuseabschnitts angeordnet sind. Der U-förmige Federbügel nach der Erfindung eignet sich hier zum gleichzeitigen Anschließen einer Schmiermittelzulaufleitung und einer Schmiermittelablaufleitung, indem jeder Schenkel des Federbügels mit einem entsprechend geeigneten Anschlussstück versehen wird.
Das Kuppeln des Federbügels kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auf einfache Weise dadurch bewirkt werden, dass die Schenkel des Federbügels an Armen einer Spreizzange gehalten sind und dass die Spreiz- zange durch einen Antrieb in eine die Schenkel auseinander spreizende Offenstellung und eine den Federbügel an den Gehäuseabschnitt kuppelnde Schließstellung bewegbar ist, wobei die Arme in der Schließstellung derart - A -
relativ zu den Schenkeln positionierbar sind, dass der Federbügel Schwingungen des Gehäuseabschnitts ungehindert folgen kann. Der Federbügel wird hierbei in der Schließstellung durch die das Anschlussteil andrückende Federkraft und die entsprechende Reaktionskraft an dem Gehäuseabschnitt gehalten.
Vorzugsweise sind an den Armen der Spreizzange Halteschlaufen angeordnet, welche die Schenkel des Federbügels umgreifen und eine Schlaufenöffnung haben, die größer ist als der umgriffene Querschnitt der Schenkel. In der Schließstellung der Spreizzange werden die Halteschlaufen so positioniert, dass sie nicht mehr an den Schenkeln des Federbügels anliegen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann als Kupplungselement wenigstens ein an dem Anschlussteil angeordneter Verschluss mit einem durch einen am Halter angeordneten Antrieb bewegbaren Sperrstift vorgesehen ist, wobei der Antrieb von dem Sperrstift trennbar ist, wenn sich der Sperrstift in der das Anschlussteil kuppelnden Klemmstellung befindet. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für das Ankuppeln eines Ver- dichtergehäuses vorteilhaft, um dieses mit einem Flansch des Gehäuseabschnitts zu verbinden. Vorzugsweise weist hierbei das Verdichtergehäuse drei an seinem Umfang im regelmäßigen Abstand angeordnete Verschlüsse auf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines/von Ausführungsbeispiels/en näher erläutert, das/die in der Zeichnung dargestellt ist/sind. Es zeigen
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Unwuchtmessvorrichtung nach der Erfindung, Figur 2 eine erste Ansicht einer ersten zum Ankuppeln von Zulauf- und
Ablaufleitungen bestimmten Kupplungseinrichtung der Unwuchtmessvorrichtung gemäß Figur 1 , Figur 3 eine zweite Ansicht der Kupplungseinrichtung gemäß Figur 2,
Figur 4 eine Schnittansicht einer zweiten zum Ankuppeln eines
Verdichtergehäuses bestimmten Kupplungseinrichtung der
Unwuchtmessvorrichtung gemäß Figur 1 , Figur 5 eine erste perspektivische Ansicht der Kupplungseinrichtung gemäß Figur 4, Figur 6 eine zweite perspektivische Ansicht der Kupplungseinrichtung gemäß Figur 4 und
Figur 7 einen Ausschnitt der Kupplungseinrichtung gemäß Figur 4 in der gekuppelten Trennstellung.
Die in Figur 1 dargestellte Unwuchtmessvorrichtung 1 ist zum Messen der Unwucht des Turborotors einer Turboladerrumpfgruppe 2 bestimmt und weist ein auf einem starren Sockel 3 befestigtes Turbinengehäuse 4 auf, das zum Antrieb des Turborotors mit einer Druckluftquelle verbindbar ist. An dem Turbinengehäuse 4 ist mittels Federstäben eine Spannvorrichtung 5 zum Spannen eines Gehäuseabschnitts 6 befestigt, in welchem der Turborotor der Turboladerrumpfgruppe 2 gelagert ist. Auf der dem Turbinengehäuse 4 abgekehrten Seite der Spannvorrichtung 5 ist eine erste Kupplungseinrichtung 7 angeordnet, die zum automatischen Ankuppeln einer Zulaufleitung und einer Ablaufleitung an den Gehäuseabschnitt 6 dient. Die Kupplungseinrichtung 7 ist an einem quer zur Drehachse der Turboladerrumpfgruppe 2 bewegbaren Halter 8 angeordnet. Neben der Kupplungseinrichtung 7 ist eine zweite Kupplungseinrichtung 9 gezeigt, durch die ein Verdichtergehäuse 10 auto- matisch an den Gehäuseabschnitt 6 ankuppelbar ist. Die Kupplungseinrichtung 9 ist an einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung gehalten, durch welche sie in Richtung der Drehachse von der Turboladerrumpfgruppe 2 entfernbar ist.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die erste automatische Kupplungseinrichtung 7, die zum Ankuppeln einer Zulaufleitung 11 und einer Ablaufleitung 12 an eine Turboladerrumpfgruppe 2 bestimmt ist. Die Kupplungseinrichtung 7 hat einen Halter 8, der an einer Führungsschiene 14 geradlinig bewegbar gehalten und geführt ist. Die Führungsschiene 14 ist an einem stationären Teil einer Unwuchtmessvorrichtung in horizontaler Ausrichtung befestigt. Durch Bohrungen der Führungsschiene 14 erstrecken sich zwei parallele Stangen 15, durch die der Halter 8 mit einem nicht dargestellten Arbeitszylinder verbunden ist. Durch Betätigung des Arbeitszylinders kann der Halter 8 längs der Führungsschiene 14 bewegt werden.
An dem Halter 8 ist ein Zangenträger 17 einer pneumatisch betätigbaren Spreizzange 18 mittels Schrauben befestigt. Die Spreizzange 18 weist zwei parallele Arme 19, 20 auf, die sich quer zum Zangenträger 17 erstrecken und an Halteplatten 21 , 22 befestigt sind, die längsbeweglich an dem Zangenträger 17 gehalten sind. Die Halteplatten 21 , 22 sind durch einen Pneumatikzylinder 23 miteinander verbunden. Die Bewegbarkeit der Halteplatten 21 , 22 wird in beiden Bewegungsrichtungen durch Anschlagelemente 24, 25, 26, 27 begrenzt, die einstellbar mittels Schrauben an dem Zangenträger 17 befestigt sind. An den freien Enden der Arme 19, 20 sind U-förmige Schlaufen 28, 29 befestigt, die sich rechtwinklig zu den Armen 19, 20 zueinander erstrecken.
In die Schlaufen 28, 29 ist ein U-förmiger Federbügel 30 mit Schenkeln 31 , 32 eingehängt. Die Schenkel 31 , 32 sind durch die Schlaufen 28, 29 hindurchgesteckt und federnd in Richtung der Enden der Schlaufen 28, 29 vorgespannt und halten dadurch den Federbügel 30 in der in Figur 1 gezeigten Lage an den Schlaufen 28, 29 fest. An den freien Enden der Schenkel 31 , 32, die sich auf der dem Zangenträger 17 abgekehrten Seite der Schlaufen 28, 29 befinden, sind rohrförmige Anschlusselemente 33, 34 befestigt. Die Anschlusselemente 33, 34 sind an ihren einander zugekehrten Stirnseiten mit einem geeigneten Anschlussprofil und Dichtelementen versehen, um ein dichtes Anschließen an einen Gehäuseabschnitt 40 einer Turboladerrumpfgruppe 2 sicherzustellen. Das Anschlusselemente 33 ist mit der flexiblen Zulaufleitung 11 verbunden. Das Anschlusselement 34 ragt mit einem Rohrabschnitt 38 in die Ablaufleitung 12 hinein. Der Außendurchmesser des Rohrabschnitts 38 ist kleiner als der Innendurchmesser der Ablaufleitung 12, so dass zwischen beiden ein freier Ringraum vorhanden ist, der verhindert, dass das an die Turboladerrumpf- gruppe 2 gekuppelte Anschlusselement 34 an das Ablaufrohr anstößt, wenn die Turboladerrumpfgruppe 2 bei einem Messlauf schwingt. Das Rohr der Ablaufleitung 12 wird durch ein Winkelstück 39 gehalten, das mit dem Halter 8 fest verbunden ist.
Für das Einsetzen einer Turboladerrumpfgruppe 2 in die Auswuchtvorrichtung wird der Halter 8 mit der daran angeordneten Spreizzange 18 quer zur Dreh- achse der anschließend eingesetzten Turboladerrumpfgruppe 2 in eine zurückgezogene Stellung bewegt, damit die Spreizzange 18 das Einsetzen der Turboladerrumpfgruppe 2 in die Vorrichtung nicht behindert. Außerdem wird der Pneumatikzylinder 23 angesteuert, um die Arme 19, 20 bis zur Anlage an den Anschlagelementen 24, 27 auseinander zu bewegen. Der an den Armen 19, 20 gehaltene Federbügel 30 wird hierdurch federnd aufgebogen, wobei die Anschlusselemente 33, 34 einen Abstand erhalten, der größer ist als der Außendurchmesser des Gehäuseabschnitts 40 der Turboladerrumpfgruppe 2 im Bereich der für den Anschluss von Zulaufleitung und Ablaufleitung vorgesehenen Anschlussstutzen 42, 42.
Nachdem die Turboladerrumpfgruppe 2 in die Unwuchtmessvorrichtung eingesetzt und mittels einer Spannvorrichtung in vorbestimmter Lage festgespannt ist, wird durch Bewegen des Halters 8 in Richtung der Turboladerrumpfgruppe 2 der Federbügel 30 in eine Stellung gebracht, in der er die Turboladerrumpfgruppe 2 derart umgreift, dass die Anschlusselemente 33, 34 koaxial zu den Anschlussstutzen 41 , 42 ausgerichtet sind. Diese Stellung kann durch einen einstellbaren Positionierungsanschlag an der Führungsschiene 14 bestimmt sein, der die Bewegung des Halters 8 begrenzt. Alternativ können auch Messfühler vorgesehen sein, die die Position des Gehäuseabschnitts 40 relativ zur Spreizzange18 erfassen. Zum Anschließen der Anschlusselemente 33, 34 werden die Arme 19, 20 durch Ansteuerung des Pneumatikzylinders 23 zueinander bewegt, wobei die Schenkel 31 , 32 durch die Federkraft des Federbügels 30 zusammengedrückt werden und schließlich die Anschlusselemente 33, 34 an die Anschlussstutzen 41 , 42 des Gehäuseabschnitts 40 andrücken. Die Federkraft des Federbügels 30 ist hierbei so groß bemessen, dass der Federbügel 30 das Anschlusselement 33 auch gegen den Druck des über die Zulaufleitung 11 zugeführten Schmiermittels druckdicht an den Anschlussstutzen 41 angepresst hält. Nach dem Ankuppeln des Federbügels 30 an den Gehäuseabschnitt 40 fahren die Arme 19, 20 noch etwas weiter zusammen, bis sie ihre Endstellung an den Anschlagelementen 25, 26 erreichen. Hierdurch heben die Schlaufen 28, 29 von den Schenkeln 31 , 32 des Federbügels 30 ab und erzeugen einen Freiraum zwischen den beiden Schenkeln 31 , 32 und den Innenseiten der Schlaufen 28, 29, so dass sich der Federbügel 30 in den Öffnungen der Schlaufen 28, 29 frei bewegen kann, wenn er zusammen mit der Turboladerrumpfgruppe 2 beim Messlauf schwingt. Lediglich über die flexible Zulaufleitung 11 bleibt eine Verbindung zwischen dem stationären Teil der Unwuchtmessvorrichtung und dem Federbügel 30 bestehen. Die Zulaufleitung 11 ist jedoch ausreichend flexibel und so angeordnet, dass hierdurch der Messvorgang nicht beeinträchtigt wird.
Figur 2 zeigt die Kupplungseinrichtung 7 in der Stellung, in der die Anschluss- elemente 33, 34 an die Turboladerrumpfgruppe 2 angekuppelt sind. Die Spannvorrichtung, durch welche die Turboladerrumpfgruppe 2 in der Auswuchtvorrichtung gehalten ist, ist zur besseren Sichtbarmachung der Kupplungseinrichtung 7 in Figur 2 weggelassen.
Nach Beendigung der Unwuchtmessung wird der beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge wiederholt und dadurch der Federbügel 30 mit den angeschlossenen Leitungen von der Turboladerrumpfgruppe getrennt und entfernt, so dass die Turboladerrumpfgruppe ungehindert aus der Unwuchtmessvorrichtung entnommen werden kann.
In den Figuren 4 bis 6 ist eine Kupplungseinrichtung 9 zum automatischen Ankuppeln eines Verdichtergehäuses 10 an eine Turboladerrumpfgruppe 2 gezeigt. Die Kupplungseinrichtung 9 hat einen plattenförmigen Halter 47, der durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung in Richtung der Drehachse 48 der Turboladerrumpfgruppe 2 zwischen einer an die Turboladerrumpfgruppe 2 angestellten Kupplungsstellung und einer von dieser entfernten Beladungs- Stellung hin und her bewegbar ist. Der Halter 47 ist rechtwinklig zur Drehachse 48 ausgerichtet ist und hat eine zur Drehachse 48 konzentrische Öffnung 49. An dem Halter 47 sind auf der der Turboladerrumpfgruppe 2 zugekehrten Seite in gleichem Abstand von der Drehachse 48 und in einem Abstand voneinander drei Pneumatikzylinder 50 befestigt, deren Kolbenstangen 51 radial zur Drehachse 48 ausgerichtet sind. An den inneren, der Drehachse 48 zugewandten Enden sind an den Kolbenstangen 51 Greifhülsen 52 befestigt, die eine hinterschnittene, radial offene Ausnehmung 53 haben. In die Greifhülsen 52 sind Sperrstifte 54 mit ihren Betätigungsenden 55 eingehängt. Die Betätigungsenden 55 haben einen dünneren Abschnitt, der durch eine stirn- seitige Öffnung aus den Greifhülsen 52 herausragt, und einen von dem dünneren Abschnitt abgesetzten Kopf, der in der Ausnehmung 53 angeordnet ist und eine geringere axiale Länge als die Ausnehmung 53 hat, so dass er in der Ausnehmung 53 zwischen zwei Endstellungen in Längsrichtung hin und her bewegbar ist. Die Sperrstifte 54 gehören zu Schlössern 56, die an einem Ring 57 angeordnet sind, der das Verdichtergehäuse 10 trägt. Die Schlössern 56 haben jeweils einen Schlosskörper 58, der an dem Ring 57 befestigt ist und der eine radiale Bohrung hat, in der ein Sperrstift 54 verschiebbar gelagert ist. Weiterhin enthalten die Schlosskörper 58 eine Kugelsperre 59 mit einer federbelasteten Kugel, die in radialer Richtung auf eine an dem Sperrstift 54 aus- gebildete Rampe 60 einwirkt. Die Rampe 60 hat eine solche Neigung, dass die Andruckkraft der Kugel bestrebt ist, den Sperrstift 54 radial nach innen in Schließrichtung zu bewegen bzw. in der Schließstellung zu halten. Radial nach innen ragt der Sperrstift 54 aus dem Schlosskörper 58 heraus und sein herausragendes Ende 61 hat einen größeren Durchmesser als die Bohrung des Schlosskörpers 58 und bildet eine nach außen vorspringende Schulter, die in der in Figur 4 gezeigten Lösestellung an dem Schlosskörper 58 anliegt und dadurch die Lösebewegung des Sperrstifts 54 begrenzt. Auf der dem Ring 57 und dem Umfangsrand des Verdichtergehäuses 10 zugewandten Seite ist das innere Ende des Sperrstifts 54 mit einer Keilfläche versehen.
Die Kolbenstangen 51 der Pneumatikzylinder 50 ragen mit Ihren äußeren Enden 65 radial nach außen aus den Pneumatikzylindern 50 heraus und tragen einen in eine Gewindebohrung eingeschraubten Gewindestift 66, auf dem ein Federteller 67 mittels einer Mutter einstellbar befestigt ist. Auf den Enden 65 sind Druckfedern 68 angeordnet, die einerseits an dem Pneumatikzylinder 50 andererseits an dem Federteller 67 abstützbar sind. Die Länge jeder Druckfeder 68 und die Position des dazugehörigen Federtellers 67 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Druckfeder 68 erst zusammengedrückt wird, wenn beim Ankuppeln des Verdichtergehäuses 10 der zum Erreichen der Schließstellung noch zurückzulegende Schließweg des Sperrstifts 54 etwa dem halben Leerweg entspricht, den der Kopf des Betätigungsendes 55 in der Ausnehmung 53 zurücklegen kann. Die Druckfedern 68 werden daher beim Schließen der Schlösser 56 nur um einen Längenbetrag verkürzt, der dem halben Leerweg des Sperrstiftes 54 relativ zur Kolbenstange 51 entspricht. Die in der Sperrstellung um ein dem halben Leerweg des Sperrstiftkopfes entsprechendes Maß zusammengedrückten Druckfedern 68 können dann in ihre entspannte Länge zurückfedern, wenn die Pneumatikzylinder 50 vom Betätigungsdruck entlastet werden und dadurch die Kolbenstangen 51 um das entsprechende Maß zurückbewegen.
In Figur 4 ist die Kupplungseinrichtung 9 an die Turboladerrumpfgruppe 2 herangefahren. Die Turboladerrumpfgruppe 2 ist hierbei mit ihrem Flansch 62 in der nicht dargestellten Spannvorrichtung 5 der Unwuchtmessvorrichtung 1 gehalten. Die Kupplungseinrichtung 9 befindet sich in der Offenstellung, die zum Heranfahren an die Turboladerrumpfgruppe 2 bestimmt ist. In dieser
Stellung sind die Pneumatikzylinder 50 so angesteuert, dass die Sperrstifte 54 in ihre Lösestellung zurückgezogen sind, wobei ihre Betätigungsenden mit einer definierten Zugkraft durch die Greifhülsen 52 belastet sind. Hierdurch wird der Ring 57 und das daran befestigte Verdichtergehäuse 10 in zur Dreh- achse 48 zentrierter Lage an dem Halter 47 gehalten, so dass das Verdichtergehäuse 10 bei Heranfahren an die Turboladerrumpfgruppe 2 mit seiner Aufnahmebohrung auf einen Flansch 63 der Turboladerrumpfgruppe 2 aufgeschoben werden kann. Ist die in Figur 4 gezeigte Position erreicht, so werden die Pneumatikzylinder 50 in der Gegenrichtung betätigt und dadurch die Sperrstifte 54 radial nach innen bewegt, bis sie mit ihren Keilflächen fest an dem Flansch 63 der Turboladerrumpfgruppe 2 anliegen und dadurch das Verdichtergehäuse 10 and die Turboladerrumpfgruppe 2 kuppeln. Die Köpfe der Betätigungsenden 55 befinden sich hierbei an den radial äußeren Wänden der Ausnehmungen 53 und stützen sich nach radial außen an die Greifhülsen 52 ab. Die Druckfedern 68 sind gespannt.
Die bis hierher erreichte Stellung der Kupplungseinrichtung 9 kann für einen Messlauf nicht beibehalten werden, da die Turboladerrumpfgruppe 2 durch die in Sperrstellung befindlichen Pneumatikzylinder 50 daran gehindert ist zu schwingen. Die Pneumatikzylinder 50 werden daher nach dem Schließen der Kupplungseinrichtung 9 drucklos gesteuert. Hierdurch können sich die auf den äußeren Enden 65 der Kolbenstangen 51 angeordneten Druckfedern 68 entspannen, wodurch die Kolbenstangen 51 soweit radial nach außen bewegt werden, dass sich die Köpfe der Betätigungsenden 55 in den Ausnehmungen 53 in einer Mittelstellung befinden. In dieser in Figur 7 gezeigten Trennstellung ist auf beiden Seiten der Köpfe und auch zwischen den Stirnflächen der Greifhülsen 52 und den Sperrstiften 54 ein genügend großer Freiraum für die beim Vorgang der Unwuchtmessung auftretenden Schwingungen vorhanden. Die Sperrstifte 54 werden hierbei durch die Kräfte der Kugelsperren und die daraus resultierende Reibung in der Sperrstellung festgehalten.
Zum Abkuppeln des Verdichtergehäuses 10 werden die Sperrstifte durch Betätigen der Pneumatikzylinder 50 in die in Figur 4 gezeigte Stellung zurück- bewegt. Anschließend wird die Kupplungseinrichtung 9 mit dem darin gehaltenen Verdichtergehäuse 10 von der Turboladerrumpfgruppe 2 entfernt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum dynamischen Messen der Unwucht eines Turborotors, der ein Tubinenrad und ein Verdichterrad aufweist, die auf einer in einem Gehäuseabschnitt drehbar gelagerte Welle angeordnet sind, umfassend eine Trägervorrichtung, die wenigstens ein Federelement aufweist, an dem der Gehäuseabschnitt derart befestigbar ist, dass er mindestens zwei Freiheitsgrade zum Schwingen relativ zur Trägervorrichtung hat, ein an der Trägervorrichtung befestigtes Turbinengehäuse mit einem
Kanal, der zur Zuführung eines Antriebsfluids und zur Beaufschlagung des Turborotors mit dem Anthebsfluid ausgebildet ist, wobei zwischen dem Turbinengehäuse und dem Gehäuseabschnitt ein Freiraum vorgesehen ist, und wenigstens einen Messaufnehmer zum Erfassen der Schwingungen des Gehäuseabschnitts, gekennzeichnet durch eine automatische Kupplungseinrichtung mit einem bewegbaren Halter, einem von dem Halter bereitgehaltenen und durch diesen an den Gehäuseabschnitt heran bewegbaren Anschluss- teil und wenigstens einem beweglichen Kupplungselement, durch welches das Anschlussteil an den Gehäuseabschnitt ankuppelbar ist, wobei die Kupplungseinrichtung in eine Stellung bewegbar ist, in der das das Anschlussteil an den Gehäuseabschnitt kuppelnde wenigstens eine Kupplungselement relativ zum Halter derart bewegbar ist, dass das gekuppelte Anschlussteil mit dem Gehäuseabschnitt ungehindert schwingen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil ein Gehäuseteil zur Abdeckung des Verdichterrads ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil eine Schmiermittelleitung ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungselement ein U-förmiger Federbügel mit zwei einander gegenüberliegenden Schenkeln vorgesehen ist, der in eine den Gehäuseabschnitt umgreifende Spannstellung bewegbar ist und durch den das Anschlussteil an den Gehäuseabschnitt mit einer definierten Kraft andrückbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des Federbügels an Armen einer Spreizzange gehalten sind und dass die Spreizzange durch einen Antrieb in eine die Schenkel auseinander spreizende Offenstellung und eine den Federbügel ankuppelnde Schließstellung bewegbar ist, wobei die Arme in der Schließstellung derart relativ zu den Schenkeln positionierbar sind, dass der Federbügel Schwingungen des Gehäuseabschnitts ungehindert folgen kann.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Armen der Spreizzange Halteschlaufen angeordnet sind, welche die Schenkel des Federbügels umgreifen und eine Schlaufenöffnung haben, die größer ist als der umgriffene Querschnitt der Schenkel.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schenkeln des Federbügels rohrförmige Anschlusselemente befestigt sind, an welche Zulauf- oder Ablaufleitungen anschließbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungselement wenigstens ein an dem Anschlussteil angeordnetes Schloss mit einem Sperrstift vorgesehen ist, der durch einen an dem
Halter angeordneten Antrieb bewegbar ist, wobei der Antrieb von dem Sperrstift trennbar ist, wenn sich der Sperrstift in der das Anschlussteil kuppelnden Klemmstellung befindet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperr- stift durch einen pneumatisch betätigbaren Stellzylinder angetrieben ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil einen Ring aufweist, an dem in Abständen mehrere Schlösser mit zur Mittelachse des Rings ausgerichteten Sperr- stiften befestigt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Sperrstift und dem pneumatischen Stellzylinder in Betätigungsrichtung einen Leerweg aufweist und der Stellzylinder aus der Schließstellung um den halben Leerweg in eine Zwischenstellung bewegbar ist.
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