專利名稱：用于平衡無軸頸轉(zhuǎn)子的方法和支承裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的平衡無軸頸轉(zhuǎn)子的方法和一種按權(quán)利要求7前序部分所述的利用一支承心軸將一個(gè)無軸頸并帶有一孔的轉(zhuǎn)子支承在一平衡機(jī)內(nèi)的支承裝置。
人們可以基于設(shè)在軸頸上的轉(zhuǎn)子支承部位精確地平衡帶有軸頸的轉(zhuǎn)子。沒有自己的支承部位而在平衡時(shí)要夾緊在輔助軸上的那些需要平衡的轉(zhuǎn)子，則在實(shí)現(xiàn)一定的平衡精度時(shí)存在一些問題。
由EP0104266A1已知一種方法，采用這種方法可以無需輔助軸具有高平衡精度地平衡無軸頸的轉(zhuǎn)子。為此將轉(zhuǎn)子裝在平衡機(jī)的支承心軸上以及在互相對(duì)置的轉(zhuǎn)子與心軸表面之間加入支承流體。由于轉(zhuǎn)子孔或支承心軸的形狀偏差被取整或整化并提供了一條穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線，表面不準(zhǔn)確度引起的誤差不再表現(xiàn)出來。轉(zhuǎn)子沿軸向通過一環(huán)形面支承在支承心軸的一環(huán)形支承面上。這例如在有端面擺動(dòng)誤差(Planschlagfehlern)時(shí)會(huì)導(dǎo)致不太準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種用于平衡無軸頸轉(zhuǎn)子的方法和支承裝置，借助它們可以高精度地確定無軸頸轉(zhuǎn)子的不平衡度。
按本發(fā)明此目的通過權(quán)利要求1和7所述的特征達(dá)到。
本發(fā)明首次有針對(duì)性地利用了過壓，該過壓是在平衡無軸頸且沒有貫通的支承孔的轉(zhuǎn)子時(shí)，借助支承心軸端部通過例如從支承間隙流出的流體在支承孔內(nèi)建立的。迄今為止，人們是通過多個(gè)卸載孔來避免形成這樣的過壓。按本發(fā)明則有針對(duì)性地利用該過壓來支承轉(zhuǎn)子的重量。
所述轉(zhuǎn)子在支承心軸上在一個(gè)相對(duì)于軸向預(yù)定的不改變的位置上旋轉(zhuǎn)。取消轉(zhuǎn)子沿軸向的一種復(fù)雜的單獨(dú)的支承。由此還保證轉(zhuǎn)子不與一個(gè)端軸承接觸地旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)更平穩(wěn)，其結(jié)果是提高了平衡品質(zhì)。
按本發(fā)明的教導(dǎo)可以有利地平衡各種沒有自己的軸頸但帶有盲孔或通孔的轉(zhuǎn)子，例如壓縮機(jī)輪、飛輪等；在這里貫通的轉(zhuǎn)子孔在平衡過程中用堵塞封閉，以便在將轉(zhuǎn)子裝在支承心軸上后可以建立一個(gè)流體緩沖墊。
為了沿徑向支承轉(zhuǎn)子，可以使用一種與用于沿軸向支承的流體不同的流體。例如，為了徑向支承可以使用液體作為流體，以及為了軸向支承使用氣態(tài)介質(zhì)，優(yōu)選空氣。在不平衡度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)方面特別簡(jiǎn)單的是，對(duì)于兩個(gè)支承區(qū)僅使用一種流體。特別有利地，流體供入和流體導(dǎo)出通過在支承心軸內(nèi)部延伸的管路進(jìn)行。若采用液體作為流體，則達(dá)到一種幾乎完全封閉的液體循環(huán)。
下面借助實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中

圖1示意表示在平衡機(jī)內(nèi)利用一支承心軸支承一種帶有盲孔的轉(zhuǎn)子的支承裝置；圖1a為圖1所示支承裝置的詳細(xì)示圖；圖2表示沿圖1a中線II-II的支承心軸剖視圖；以及圖3表示沿圖1a中線III-III的支承心軸剖視圖。
圖1表示的用于一個(gè)有待檢查的轉(zhuǎn)子2(在圖1中用點(diǎn)劃線表示)的支承裝置1固定在一個(gè)平衡機(jī)的一平衡橋3上。該支承裝置1有一個(gè)支承心軸5，有待檢查或有待平衡的轉(zhuǎn)子2可旋轉(zhuǎn)地裝在支承心軸5上。平衡橋3通常借助例如四個(gè)支承彈簧4可振動(dòng)地支承在平衡機(jī)框架上，在圖中只表示了其中的兩個(gè)。轉(zhuǎn)子2由一個(gè)在這里沒有進(jìn)一步表示的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。測(cè)量支承心軸或平衡橋3由不平衡誘發(fā)的振動(dòng)，并利用來確定在轉(zhuǎn)子2上有待平衡的不平衡度。
所述轉(zhuǎn)子2具有一個(gè)不貫通的中心轉(zhuǎn)子孔6，亦即有一個(gè)盲孔，借助它實(shí)施在垂直布置的支承心軸5上的支承。轉(zhuǎn)子的重心S沿軸向處于盲孔長(zhǎng)度尺寸之外，亦即在支承區(qū)的外部。盲孔有臺(tái)階以及有直徑不同的兩段。從轉(zhuǎn)子下端面出發(fā)的那一段，與處于盲孔末端的一段一樣，用于借助支承流體將轉(zhuǎn)子2在第一區(qū)內(nèi)沿徑向靜壓支承在支承心軸5上。該轉(zhuǎn)子2借助支承流體在第二區(qū)內(nèi)沿軸向的支承，通過在一個(gè)流體腔40內(nèi)的一流體緩沖墊進(jìn)行，該流體腔40在支承心軸5的端面與盲孔的底端之間形成。
作為支承流體，在本實(shí)施例中在第一和第二支承區(qū)內(nèi)采用油或含油的液體或另一種適用于液體潤(rùn)滑的流體。
所述支承心軸5在其表面有第一孔10(圖2、圖3)用于流過支承流體，它們與在支承心軸內(nèi)部的流體供入管路11連通；以及有第二孔20用于流過支承流體，它們與在支承心軸內(nèi)部的流體排出管路21連通。此外，支承心軸5在其上端面有一個(gè)第三孔，它與流體供入管路11連通。
第一孔10處于第一區(qū)內(nèi)兩個(gè)沿軸向隔開距離的支承面7、8內(nèi)，它們配屬于轉(zhuǎn)子2盲孔的兩個(gè)分段，以及轉(zhuǎn)子2沿徑向靜壓地支承在這兩個(gè)分段中。支承心軸5在下端有一個(gè)凸緣9，它通過此凸緣固定在平衡橋3上。
為第一區(qū)兩個(gè)支承面7、8的每一個(gè)供入流體通過一個(gè)在中心延伸的供入管段11′進(jìn)行，它與沿徑向延伸并終止在每個(gè)支承面7、8的四個(gè)第一孔10內(nèi)的供入管段11″連接。在中心延伸的供入管段11′與一個(gè)優(yōu)選地通過平衡橋3延伸的流體供給裝置連接，但它也可以設(shè)在支承心軸5的凸緣9內(nèi)。
流體供入管路11有用于流體向支承面7、8供給的節(jié)流段，它們?yōu)榱藢?duì)流體起節(jié)流作用有較小的橫截面，在這里除了這樣橫截面外還可以通過節(jié)流段的長(zhǎng)度以簡(jiǎn)單的方式調(diào)整節(jié)流作用。為此，例如在中心沿支承心軸的軸線延伸的供入管段11′可以設(shè)一個(gè)節(jié)流段。在圖示的實(shí)施例中規(guī)定，僅僅配屬于孔10的沿徑向延伸的管段11′有節(jié)流作用。
為了排出流體，設(shè)四個(gè)在一個(gè)分度圓上等距分布平行于心軸軸線延伸的不貫通的孔21，它們?cè)诙鄠€(gè)橫截面內(nèi)通過徑向孔21″或流體通道21分別與一個(gè)在支承心軸圓周上的孔20連接。一些配屬于一個(gè)孔21的孔20例如彼此前后地處于一條平行于支承心軸軸線延伸的外體線上。在支承面7、8之間的一個(gè)橫截面內(nèi)有多個(gè)，在本例中四個(gè)用于排出流體的孔20，其中每一個(gè)通過一個(gè)徑向孔21″與最近的孔21連通。在支承心軸5凸緣9凹處的一個(gè)環(huán)形槽50內(nèi)有另外四個(gè)用于排出流體的孔20，其中每一個(gè)通過沿徑向并傾斜延伸的流體通道21與最近的孔21連通。這四個(gè)孔21終止在一個(gè)設(shè)在支承心軸5下端面上的環(huán)腔16中。環(huán)腔16與流體抽吸裝置連接。如圖所示，環(huán)腔16優(yōu)選地設(shè)在平衡橋3內(nèi)，但也可以設(shè)在支承心軸5的凸緣9內(nèi)。
為了在第二區(qū)內(nèi)通過流體腔40內(nèi)的流體緩沖墊沿軸向支承轉(zhuǎn)子2，在流體腔40內(nèi)通過流入通道實(shí)施流體的供入，此流入通道包括在支承心軸的外圓周與相關(guān)的孔壁之間的環(huán)形間隙42。在圖示的實(shí)施例中，流入通道還包括一個(gè)小橫截面的孔43，它從在中心的流體供入管路11出發(fā)通入支承心軸5的端面中。
流體腔40通過流出通道與支承心軸5內(nèi)的第二孔20連接，在圖示的實(shí)施例中該流出通道由在支承心軸5外圓周面上的縱向槽41構(gòu)成。流出通道匯入環(huán)腔44內(nèi)，環(huán)腔44一方面通過在盲孔第一個(gè)上段與第二個(gè)下段之間的過渡段以及另一方面通過支承心軸5上段與下段之間的過渡段構(gòu)成。流體排出管路21通過孔20終止在環(huán)腔44內(nèi)。
在盲孔的過渡段與盲孔上段之間的環(huán)形棱邊構(gòu)成一個(gè)控制棱邊45，在轉(zhuǎn)子2在支承心軸5上移動(dòng)時(shí)，它改變縱向槽41去往環(huán)腔44流出口的橫截面。若在壓力腔40內(nèi)的流體壓力提高到超過一極限壓力，通過轉(zhuǎn)子2的軸向移動(dòng)控制棱邊45打開流出口并調(diào)整到所述極限壓力。該極限壓力是使轉(zhuǎn)子2在支承心軸5上處于一個(gè)沿軸向不改變的位置的壓力。在平衡結(jié)構(gòu)形狀相同但材料不同，例如合金鋼或鈦合金的轉(zhuǎn)子時(shí)，極限壓力由于轉(zhuǎn)子重量不同因而是不一樣的，而在這兩種轉(zhuǎn)子材料的情況下轉(zhuǎn)子在支承心軸上沿軸向不改變的位置幾乎是相同的。
在這些支承區(qū)內(nèi)的供入孔10在數(shù)量及布局上可以與所說明的實(shí)施例不同，其中最低數(shù)量需要三個(gè)。節(jié)流作用根據(jù)轉(zhuǎn)子形狀和轉(zhuǎn)子重量以及所采用的流體確定。
排出孔20的數(shù)量和布局是作為范例。它們要視所采用的流體和轉(zhuǎn)子及支承裝置的設(shè)計(jì)而定。
可以取代縱向槽41按圖中未表示的方式設(shè)一個(gè)從支承心軸5端面出發(fā)并在支承心軸5外圓周上流過的流出孔，它的流出口可按上面已介紹的方式由控制棱邊45調(diào)整。
當(dāng)轉(zhuǎn)子2支承在第二區(qū)內(nèi)，亦即通過流體緩沖墊沿軸向支承時(shí)，業(yè)已證實(shí)比較有利的是，取代液體采用一種氣態(tài)介質(zhì)優(yōu)選是空氣作為流體。沿徑向通過液體支承比較剛性，而沿軸向通過氣墊支承比較柔性。
支承心軸軸線的定心，例如垂直或相對(duì)于水平線傾斜地定向，可以在顧及平衡機(jī)的設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子的裝入方式，例如有自動(dòng)化裝入和取出裝置的情況下確定。
設(shè)在平衡橋上的支承裝置可以采用各種測(cè)量方法確定不平衡度的位置及大小。平衡橋的支承可以針對(duì)亞臨界或超臨界運(yùn)行設(shè)計(jì)。
本發(fā)明不限于檢查帶盲孔的轉(zhuǎn)子?？梢云胶馑袥]有自己的軸頸但帶有盲孔或通孔的轉(zhuǎn)子，例如壓縮機(jī)輪、飛輪等。通孔在平衡過程中用堵塞封閉，以便在將轉(zhuǎn)子裝在支承心軸上后可以構(gòu)成一個(gè)封閉的流體腔。
支承心軸的設(shè)計(jì)具體地要看所要平衡的轉(zhuǎn)子尤其是要看轉(zhuǎn)子盲孔或通孔的形狀來決定。
權(quán)利要求
1.一種用于平衡無軸頸轉(zhuǎn)子的方法，其中，帶有一孔(6)的轉(zhuǎn)子(2)裝在平衡機(jī)的一支承心軸(5)上以及在互相對(duì)置的轉(zhuǎn)子表面與支承心軸表面之間加入流體并使轉(zhuǎn)子(2)旋轉(zhuǎn)，該支承心軸(5)因不平衡誘發(fā)的振動(dòng)被用來確定不平衡度，其特征為該轉(zhuǎn)子(2)借助一種液體沿徑向支承在一個(gè)第一支承區(qū)內(nèi)；以及，在支承一個(gè)帶有盲孔的轉(zhuǎn)子(2)時(shí)，通過向一個(gè)在該盲孔末端與所述支承心軸端部之間形成的流體腔(40)內(nèi)供入流體，該轉(zhuǎn)子在一個(gè)第二支承區(qū)內(nèi)按一個(gè)可預(yù)先規(guī)定的軸向位置支承在所述支承心軸(5)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為通過改變所述流體腔(40)的容積來調(diào)整所述轉(zhuǎn)子(2)在所述支承心軸(5)上可預(yù)定的軸向位置。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為通過增大所述流體腔(40)內(nèi)的壓力來改變?cè)摿黧w腔(40)的容積。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征為對(duì)于一個(gè)以相對(duì)于水平面傾斜的軸線被支承的轉(zhuǎn)子(2)來說，該轉(zhuǎn)子(2)在支承心軸(5)上的軸向位置，通過基于轉(zhuǎn)子(2)的重量分量和所供給流體的壓力在所述流體腔(40)內(nèi)建立的壓力來確定，其中，所述流體腔(40)內(nèi)的壓力被限制到一個(gè)可預(yù)定的值。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征為在相互配置的轉(zhuǎn)子表面與支承心軸表面之間設(shè)有至少一個(gè)流出通道，它的流動(dòng)截面為了限制壓力可改變。
6.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征為在所述第一和第二支承區(qū)內(nèi)的支承借助一種液體優(yōu)選是一種油或含油的液體作為流體來進(jìn)行。
7.一種帶有一支承心軸(5)的支承裝置，用于在一平衡機(jī)內(nèi)在至少一個(gè)第一和一個(gè)第二支承區(qū)內(nèi)支承一個(gè)無軸頸的帶有一個(gè)孔的轉(zhuǎn)子(2)，其中，該支承心軸(5)具有一些用于流過流體的孔，其特征為在所述支承心軸內(nèi)設(shè)有一些供入流體的第一孔(10)和至少一個(gè)排出流體的第二孔(20)；所述支承裝置在支承一個(gè)帶有一盲孔的轉(zhuǎn)子(2)時(shí)具有一個(gè)在該盲孔末端與所述支承心軸端部之間形成的流體腔(40)，該流體腔(40)具有至少一個(gè)流入通道和一個(gè)流出通道；以及，所述支承心軸(5)至少具有流出通道。
8.按照權(quán)利要求7所述的支承裝置，其特征為所述第一孔(10)位于第一支承區(qū)內(nèi)的支承心軸圓周面上。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的支承裝置，其特征為所述第一孔(10)處于所述支承心軸(5)的兩個(gè)沿軸向隔開距離的支承面(7、8)內(nèi)。
10.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的支承裝置，其特征為所述第二孔(20)設(shè)置為與所述支承面(7、8)相鄰和/或在它們之間。
11.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的支承裝置，其特征為所述流入通道由所述支承心軸外圓周面與所述孔壁之間的環(huán)形間隙(42)或一終止于所述支承心軸(5)端面內(nèi)的孔(43)構(gòu)成。
12.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的支承裝置，其特征為所述流出通道可與所述第二孔(20)連接并由至少一個(gè)從所述支承心軸(5)端面出發(fā)、開設(shè)在該支承心軸(5)外側(cè)的縱向槽(41)和/或流出孔構(gòu)成。
13.按照權(quán)利要求12所述的支承裝置，其特征為所述將流體腔(40)與支承心軸(5)內(nèi)的第二孔(20)連通的縱向槽(41)的流出口和/或流出孔可被所述轉(zhuǎn)子孔(6)的壁覆蓋。
14.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的支承裝置，其特征為在所述盲孔內(nèi)部形成一個(gè)在所述轉(zhuǎn)子(2)與支承心軸(5)之間的環(huán)形腔(44)，該環(huán)形腔(44)與所述流出通道和第二孔(20)連通。
15.按照權(quán)利要求14所述的支承裝置，其特征為所述環(huán)形腔(44)一方面通過在所述盲孔第一段與第二段之間的過渡段和另一方面通過在所述支承心軸(5)第一段與第二段之間的過渡段構(gòu)成。
16.按照權(quán)利要求15所述的支承裝置，其特征為在所述盲孔的過渡段與所述流體腔(40)處于其中的盲孔段之間構(gòu)造有一個(gè)控制棱邊(45)。
全文摘要
為了在利用具有一些用于流過流體的孔(10、20)的一支承心軸(5)將一個(gè)無軸頸、帶有一個(gè)孔(6)的轉(zhuǎn)子(2)支承在一個(gè)平衡機(jī)內(nèi)時(shí)，能高精度地確定帶有盲孔的轉(zhuǎn)子(2)的不平衡度，本發(fā)明建議，向一個(gè)在該盲孔末端與所述支承心軸端部之間形成的流體腔(40)內(nèi)供入流體，以形成一個(gè)沿軸向支承該轉(zhuǎn)子的流體緩沖墊。
文檔編號(hào)G01M1/16GK1756941SQ200480006085
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者迪特爾·西倫 申請(qǐng)人:申克羅泰克有限責(zé)任公司