[发明专利]用于动态测量转子的不平衡度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于动态测量一个设置在一壳体中并支承在一个单独的轴承箱中且以高的角速度转动的转子的不平衡度的方法，以及一种适合于实施该方法的装置。本发明尤其涉及一种测量一个废气涡轮增压器的转子的不平衡度的方法和装置。

背景技术

由废气驱动的涡轮增压器的转子在运行时以每分钟常常超过10万转的极高转速转动，并因此必须为避免噪音和高的轴承负载而特别精确地平衡。所述转子通常由一根支承在一个附属轴承箱中的轴构成。该轴的一端支承涡轮，另一端则支承一个压缩机轮。出于测量精确度方面的原因，一般在一个基本上与标准工作速度相应的角速度时测量转子的不平衡度。在此，所述转子连同轴承箱一起固定装入一个涡轮外壳中，并用压力空气将涡轮驱动到所需的转速。这种方法的缺点在于，比转子质量更大的轴承箱和涡轮壳的质量会强烈减弱因转子不平衡度引起的振动，并因此影响测量的敏感性和精确性。

EP 0426676B1公开了一种用于一个废气涡轮增压器的高速转子的动态平衡方法，其中，支承着转子的涡轮增压器的壳体中段与包绕所述涡轮以及压缩机轮的壳体部段固定连接。如此构成的整体单元借助一些挠性的且作用在这些壳体部段上的波纹软管可沿所有三个空间方向运动地软支承在一个框架中。然而在此，所述安设在涡轮增压器的壳体中段上的壳体部段也会影响振动特性，并进而显著影响对于不平衡度的测量。在所述壳体部段上设有一些加速度传感器，结合一个光学测量的相位角对它们的加速度信号进行处理，可用于确定所述不平衡度的大小和方位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于动态测量一个设置在一壳体中并支承在一个单独的轴承箱中且以高的角速度转动的转子的不平衡度的方法，该方法可减小所述一同振动的质量的不良影响并获得对于不平衡度测量的高精确度。本发明的另一目的在于提供一种特别适合于实施这种方法的装置。

上述第一目的通过一种用于动态测量一个设置在一壳体中并支承在一个单独的轴承箱中且以高的角速度转动的转子的不平衡度的方法来实现，该方法包括下述步骤：将所述轴承箱固定在所述壳体上并这样在它们之间连接弹性挠性元件，即，使得所述轴承箱具有至少两个可相对于壳体运动的自由度，并将所述转子设置在所述壳体中的一个适合于驱动的工作位置上；然后，将转子加速到一个基本上标准的工作速度，并在该转子以一个基本上标准的工作速度旋转时，测量因不平衡度引起的振动；在测量因不平衡度引起的振动的测量转速下，接着确定所述因不平衡度引起的振动相对于转子角度位置的相位；最后，采用所测得的因不平衡度引起的振动和相位来确定有待平衡的所述转子的不平衡度。

本发明方法的优点在于：仅仅转子、轴承箱还有其内装有的轴承独立于其他质量、诸如壳体质量和其固定装置的质量地产生因不平衡所引起的振动。由此将所述测量结构的一同振动的质量限制到不可避免的、为支承转子所必需部件的最低值，并因此使之相对于现有技术明显减小。这样带来的优点是：显著减小因一同振动的质量造成的不平衡度测量值的误差，并因此可明显更精确地测得不平衡度。

为实现本发明的另一目的，本发明提供了一种用于动态测量一个支承在一轴承箱中并可以高的角速度转动的转子的不平衡度的装置，其具有一壳体，所述转子和轴承箱可安设在该壳体上并处于适合于以一个基本上标准的工作速度驱动转子的工作位置上，其中，所述壳体至少有一个弹性挠性的元件，所述轴承箱可这样固定在该元件上，即，使得所述轴承箱相对于壳体有至少两个运动自由度。本发明的装置可方便和廉价地制造，并可以高精确度测量转子的不平衡度。

优选在所述装置的壳体上设置多个尤其是四个沿轴向和径向弹性挠性的元件，这多个元件还按规律的周向间距同心围绕所述转子的旋转轴线地设置。通过这样一种设置实现了对轴承箱的一种弹性支承。这种弹性支承的刚性沿所有的方向基本相同。

按照本发明的另一建议，所述多个弹性挠性元件在用于所述轴承箱的固定侧通过一轴承环相互连接，而且设有用于将所述轴承箱夹紧在所述轴承环上的夹紧件。通过这样一种设计，简化了对于所述装置的操纵，因为所述轴承箱不必逐个地与各弹性元件连接。此外，所述轴承环可实现对于所述弹性挠性元件的封装设置，从而使它们不会受到损害。此外，通过限制轴承环的运动空间，转子壳体的振幅可被限制到一个最大值。按照本发明，可在所述轴承环上设置振动传感器、尤其是加速度传感器。