本发明涉及用于对包括叶轮的旋转体的平衡进行检查的平衡检查装置。
背景技术：
例如，在增压器的制造工序中，为了确认旋转体的旋转性能，进行振动的计测以及失衡(unbalance)的修正。作为这样的技术，公知有专利文献1所记载的系统。该系统是用于修正增压器的转子的失衡的系统。转子和对转子进行支承的轴承壳体一体化而形成的半组装状态的增压器被安装于架台以及安装壳体等。
在该系统设置有检测转子的振动的振动检测器以及检测转子的转速的脉冲检测器。当对转子的失衡进行修正时，通过向安装壳体内供给空气，容纳于安装壳体的涡轮转子旋转，从而转子旋转。而且，计算机获取从上述检测器输出的数据，并基于该数据求出失衡的修正内容。
专利文献1：日本特开2000－329636号公报
技术实现要素：
在平衡检查装置中，在跟踪运转时，在旋转体达到最高转速后停止空气的供给，通过惯性运转使装置停止。直至旋转体的旋转停止为止的时间根据检查对象的机型、初期的失衡量等而不同，但成为具有一定程度的长度的时间。若针对一台检查对象物的跟踪运转次数为多次，则与之相应地，旋转停止所需要的时间也增大，结果，合计的机器运转时间(也简称为m.t.)增大。本发明对能够实现机器运转时间的缩短化的平衡检查装置进行说明。
本发明的一个方式提供用于对在旋转轴的一端设置有叶轮的旋转体的平衡进行检查的平衡检查装置，上述平衡检查装置具备：轴承壳体，该轴承壳体设置有对旋转轴进行支承的轴承；夹具，该夹具配置于轴承壳体的旋转轴线方向的一侧，并在内部的叶轮收纳空间收纳叶轮；吹送喷嘴，该吹送喷嘴设置于夹具，并包括向叶轮收纳空间开口的前端；以及气体供给部，该气体供给部用于向吹送喷嘴供给气体，吹送喷嘴构成为：使得从气体供给部供给来的气体以具有与叶轮的旋转方向相反方向的周方向成分的状态被从前端吹送。
根据本发明的一个方式，能够缩短旋转体的旋转停止时间，结果，能够实现机器运转时间的缩短化。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的平衡检查装置的简要结构的图。
图2是示出检查对象的增压器的剖视图。
图3是沿图1的iii－iii线的剖视图。
图4是示出相对于叶轮的空气的吹送方向的图。
图5是用于说明叶轮的叶片部与喷嘴前端之间的距离的图。
图6是示出旋转体的旋转速度的时间变化的图。
具体实施方式
本发明的一个方式提供用于对在旋转轴的一端设置有叶轮的旋转体的平衡进行检查的平衡检查装置，上述平衡检查装置具备：轴承壳体，该轴承壳体设置有对旋转轴进行支承的轴承；夹具，该夹具配置于轴承壳体的旋转轴线方向的一侧，并在内部的叶轮收纳空间收纳叶轮；吹送喷嘴，该吹送喷嘴设置于夹具，并包括向叶轮收纳空间开口的前端；以及气体供给部，该气体供给部用于向吹送喷嘴供给气体，吹送喷嘴构成为：使得从气体供给部供给来的气体以具有与叶轮的旋转方向相反方向的周方向成分的状态被从前端吹送。
根据该平衡检查装置，在对叶轮进行收纳的夹具设置有吹送喷嘴。吹送喷嘴的前端向叶轮收纳空间开口。若从气体供给部向吹送喷嘴供给气体，则气体以具有与叶轮的旋转方向相反方向的周方向成分的状态被从前端吹送。因而，通过该气体的吹送，与利用惯性运转使旋转体停止的情况相比，能够缩短旋转体的停止所需要的时间(以下称作旋转停止时间)。结果，能够实现机器运转时间的缩短化。
在几个方式中，旋转体是在旋转轴的两端设置有涡轮叶轮和压缩机叶轮的增压器的旋转体，夹具是对作为叶轮的压缩机叶轮进行收纳的压缩机侧夹具，吹送喷嘴设置于压缩机侧夹具，且构成为：使得从气体供给部供给来的气体以具有与压缩机叶轮的旋转方向相反方向的周方向成分的状态被从前端吹送。在该情况下，通过向涡轮侧夹具供给气体，旋转体旋转。由于利用气体供给部以及吹送喷嘴向压缩机叶轮吹送气体，因此旋转体的旋转停止时间缩短。
在几个方式中，夹具包括设置于叶轮的叶片部的周围且与叶片部对置的护罩部，在叶轮与护罩部的表面之间设置有间隙，吹送喷嘴的筒状的主体部配置在设置于护罩部的贯通孔，吹送喷嘴的前端不向间隙突出而被容置在贯通孔内。根据该结构，能够防止吹送喷嘴的前端与叶轮接触，能够保护叶轮的叶片部。
在几个方式中，吹送喷嘴的筒状的主体部配置在相对于旋转轴的旋转轴线异面的位置，吹送喷嘴的前端向叶轮的叶片部的外周部开口。根据该结构，所吹送的气体具有更大的周方向成分，因此能够更有效地使叶轮停止。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在附图的说明中，对同一要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。
以下，对用于检查增压器1的旋转体12的平衡的平衡检查装置30进行说明。如图1所示，本实施方式的平衡检查装置30以旋转体12被安装在轴承壳体13内的状态进行旋转体12的平衡检查。平衡检查装置30例如进行使用了常温区域的空气的运转。在平衡检查装置30中，能够在增压器1的最高转速的90％以上的高速旋转区域中进行增压器1的旋转平衡检查。即，平衡检查装置30是常温气体驱动的高速平衡器。
参照图2，对成为平衡检查的对象的增压器1进行说明。如图2所示，增压器1例如被应用于船舶或车辆的内燃机。增压器1具备涡轮2和压缩机3。涡轮2具备涡轮壳体4和被收纳在涡轮壳体4内的涡轮叶轮6。涡轮壳体4具有在内侧的周缘部沿周方向延伸的涡旋部4a。压缩机3具备压缩机壳体5和被收纳在压缩机壳体5内的压缩机叶轮7。压缩机壳体5具有在内侧的周缘部沿周方向延伸的涡旋部5a。
涡轮叶轮6设置于旋转轴14的一端，压缩机叶轮7设置于旋转轴14的另一端。压缩机叶轮7借助设置于旋转轴14的另一端的螺母16而被固定于旋转轴14。在涡轮壳体4与压缩机壳体5之间设置有轴承壳体13。旋转轴14经由设置于轴承壳体13内的轴承15而由轴承壳体13支承为能够旋转。旋转轴14、涡轮叶轮6以及压缩机叶轮7作为一体的旋转体12而绕旋转轴线h旋转。
在涡轮壳体4设置有废气流入口(未图示)以及废气流出口10。从内燃机(未图示)排出的废气(流体)通过废气流入口而流入涡轮壳体4内，并通过涡旋部4a而流入涡轮叶轮6，使涡轮叶轮6旋转。之后，废气通过废气流出口10而向涡轮壳体4外流出。
在压缩机壳体5设置有吸入口9以及排出口(未图示)。若如上述那样涡轮叶轮6旋转，则压缩机叶轮7经由旋转轴14而旋转。旋转的压缩机叶轮7通过吸入口9而吸入外部的空气，进行压缩，并通过涡旋部5a而从排出口排出。从排出口排出后的压缩空气被向上述的内燃机供给。
如图4所示，压缩机叶轮7具备：安装于旋转轴14且绕旋转轴线h旋转的毂部70；以及在毂部70的外周面沿周方向配设的多个整叶片(叶片部)71。整叶片71在毂部70的外周面上在周方向等间隔地配置。在整叶片71彼此之间设置有多个分流叶片72。此外，上述的压缩机叶轮7的方式只不过是一个例子。只要是包括叶片部的压缩机叶轮7即可，也可以是与上述方式不同的方式。
接着，参照图1，对平衡检查装置30进行说明。平衡检查装置30具备：安装于轴承壳体13的旋转轴线h方向的一侧(图示左侧)的涡轮侧夹具34；以及安装于轴承壳体13的旋转轴线h方向的另一侧(图示右侧)的压缩机侧夹具35。涡轮侧夹具34具有与增压器1的涡轮壳体4大致相同的形状，对涡轮叶轮6进行收纳。涡轮侧夹具34具备以高压被供给常温的空气的流入流路(未图示)和排出空气的流出流路pc。
压缩机侧夹具35具有与增压器1的压缩机壳体5大致相同的形状，在内部的叶轮收纳空间s(参照图3)收纳压缩机叶轮7。压缩机侧夹具35具备：吸入空气的吸入流路pa；成为压缩空气的流路的涡旋部35a(参照图3)；以及排出压缩空气的排出管37和排出流路pb。涡旋部35a与压缩机3的涡旋部5a对应。
如上述那样，在旋转体12的平衡检查时，拆下增压器1的涡轮壳体4和压缩机壳体5，在具有旋转体12的轴承壳体13安装涡轮侧夹具34以及压缩机侧夹具35。
平衡检查装置30具备：振动台31，该振动台31经由涡轮侧夹具34而对轴承壳体13进行支承；以及保持部32，该保持部32被固定在振动台31上，并保持涡轮侧夹具34。涡轮侧夹具34经由例如含有防振橡胶等的防振支承部33而被保持在保持部32上。在轴承壳体13与压缩机侧夹具35之间设置有o型圈36。此外，供增压器1设置的台的方式、支承构造并不限定于本实施方式。可采用能够供增压器1的轴承壳体13设置以及固定的各种方式。
平衡检查装置30具备：向涡轮侧夹具34供给高压的空气的空气供给部(气体供给部)41；以及与空气供给部41连接的涡轮驱动用空气供给线l1。空气供给部41包括：空气的压缩装置；用于对涡轮驱动用空气供给线l1的流路进行开闭的阀等；以及对上述阀等进行开闭控制的控制部。涡轮驱动用空气供给线l1与上述的涡轮侧夹具34的流入流路连接。
平衡检查装置30还具备加速度拾取器(pickup)38、旋转检测器39以及运算部40。加速度拾取器38例如借助磁铁而被安装于涡轮侧夹具34。加速度拾取器38在旋转体12高速旋转时对其加速度(振动)进行检测。旋转检测器39设置于压缩机叶轮7的附近。旋转检测器39在旋转体12高速旋转时对压缩机叶轮7的失衡量进行检测。
运算部40与加速度拾取器38以及旋转检测器39分别电连接。运算部40基于利用加速度拾取器38以及旋转检测器39检测到的数据，对螺母16的切削量等进行运算。平衡检查装置30在振动台31的侧方具备磨削机(未图示)，通过利用磨削机对螺母16进行磨削来对旋转体12的失衡进行修正。这样，平衡检查装置30也具有作为旋转体12的修正装置的功能。此外，运算部40也可以运算压缩机叶轮7的切削量等，也可以利用磨削机对压缩机叶轮7的一部分进行磨削。
在本实施方式的平衡检查装置30中设置有吹送喷嘴45，该吹送喷嘴45用于在使旋转体12以高速旋转的检查时(跟踪运转时)缩短旋转体12的旋转停止时间。在本实施方式中，两个吹送喷嘴45安装于压缩机侧夹具35。吹送喷嘴45经由叶轮停止用空气供给线l2而与空气供给部41连接。空气供给部41包括：用于对叶轮停止用空气供给线l2的流路进行开闭的阀等；以及对上述阀等进行开闭控制的控制部。此外，通过涡轮驱动用空气供给线l1供给的空气的供给源和通过叶轮停止用空气供给线l2供给的空气的供给源也可以相独立地设置。
如图1以及图3所示，各吹送喷嘴45被固定于压缩机侧夹具35的外壁部35b。更详细而言，吹送喷嘴45包括圆筒状的喷嘴主体45a，该喷嘴主体45a设置成贯通外壁部35b。对外壁部35b实施攻丝加工，喷嘴主体45a插入于外壁部35b的攻丝部。在外壁部35b以螺栓固定的方式固定有安装板46，喷嘴主体45a通过焊接等被固定于该安装板46。在喷嘴主体45a与攻丝部之间能够设置密封部件等。
如图3所示，压缩机侧夹具35在其内部具备护罩部50。护罩部50形成于压缩机叶轮7的周围。在护罩部50的内周侧形成有叶轮收纳空间s，在护罩部50的外周侧形成有涡旋部35a。护罩部50与压缩机叶轮7对置。
喷嘴主体45a例如横贯涡旋部35a，并配置在设置于护罩部50的贯通孔52。贯通孔52的中心轴线配置成位于与旋转轴线h异面的位置。换言之，贯通孔52的中心轴线配置成以不与旋转轴线h交叉的方式横贯压缩机叶轮7的外周部。从设置于贯通孔52的喷嘴主体45a的基端向前端45b的方向成为与相对于压缩机叶轮7的旋转方向r为顺向的切线相反方向的方向。
如图5所示，在护罩部50的表面即护罩面51与整叶片71的外周缘之间，设置有呈曲面状地延伸的作为缝隙的间隙d。喷嘴主体45a的前端45b被容置在贯通孔52内，不向间隙d突出。喷嘴主体45a的前端45b配置于比护罩面51更远离旋转轴线h的位置，并向叶轮收纳空间s开口。前端45b向整叶片71的前端部71a开口。
若经由叶轮停止用空气供给线l2从空气供给部41对具有上述结构的吹送喷嘴45供给空气，则该空气以具有与旋转方向r相反方向的周方向成分的状态被从前端45b吹送。这样，吹送喷嘴45以与旋转方向r对置的方式向整叶片71的前端部71a吹送空气(参照图4所示的箭头a方向)，由此，在使压缩机叶轮7的旋转停止的方向上作用空气压力。吹送喷嘴45是所谓的反向喷射喷嘴。
如图3所示，两个吹送喷嘴45配置成相对于旋转轴线h线对称。换言之，两个吹送喷嘴45设置成二次旋转对称。因而，压缩机叶轮7构成为在相差180度的位置处承受从吹送喷嘴45吹送的空气。
在平衡检查装置30中，借助空气供给部41的阀开闭控制来切换针对涡轮侧夹具34的流入流路的空气的供给时机和吹送喷嘴45的空气的吹送时机。
接下来，对使用了平衡检查装置30的、增压器1的旋转平衡检查方法以及修正方法进行说明。首先，将旋转体12以及轴承壳体13安置于平衡检查装置30。空气供给部41经由涡轮驱动用空气供给线l1而向涡轮侧夹具34的流入流路供给常温的高压空气。通过供给高压空气，旋转体12(涡轮叶轮6、压缩机叶轮7以及旋转轴14)高速旋转。被供给至涡轮侧夹具34的空气经由流出流路pc而向涡轮侧夹具34外流出。另一方面，若涡轮叶轮6旋转，则通过吸入流路pa而吸入空气并对空气进行压缩。压缩空气通过涡旋部35a以及排出流路pb而被排出。
如图6所示，若旋转体12达到了进行失衡量的计测的规定的旋转速度rb，则利用加速度拾取器38对加速度(振动)以及相位进行检测。与此同时，利用旋转检测器39对旋转体12的旋转角度进行检测，对压缩机叶轮7的失衡量进行检测。
此时，空气供给部41将设置于涡轮驱动用空气供给线l1的阀关闭，由此，停止针对涡轮侧夹具34的流入流路的空气的供给。若设置于涡轮驱动用空气供给线l1的阀全闭，则空气供给部41将设置于叶轮停止用空气供给线l2的阀打开，由此，向吹送喷嘴45供给空气。空气供给部41将朝吹送喷嘴45的空气的供给持续进行规定的时间。除了惯性运转之外，旋转体12还在压缩机叶轮7处承受来自吹送喷嘴45的空气压力。由此，旋转体12的旋转停止时间缩短。
若由旋转检测器39检测到的旋转速度成为一定的旋转速度ra，则空气供给部41将设置于叶轮停止用空气供给线l2的阀关闭，由此，停止针对吹送喷嘴45的空气的供给。
运算部40基于上述检测数据而对螺母16的切削量等进行运算。并将该运算结果向未图示的显示器或者打印机等输出。平衡检查装置30基于该运算结果来进行旋转平衡的修正。具体而言，平衡检查装置30对螺母16或者压缩机叶轮7的一部分进行磨削。
将以上工序进行一次～重复进行多次，若确认加速度为允许值以下，则结束检查以及修正工序，将旋转体12以及轴承壳体13从平衡检查装置30拆下。
根据平衡检查装置，在收纳压缩机叶轮7的压缩机侧夹具35设置有吹送喷嘴45。吹送喷嘴45的前端45b向叶轮收纳空间s开口。若从空气供给部41向吹送喷嘴45供给空气，则空气以具有与压缩机叶轮7的旋转方向r相反方向的周方向成分的状态被从前端45b吹送。通过该空气的吹送，与利用惯性运转使旋转体12停止的情况相比，旋转体12的停止所需要的旋转停止时间缩短。
如图6所示，在实线所示的有反向喷射的情况下，与虚线所示的无反向喷射的情况相比，直至旋转停止的时间缩短。例如，若跟踪运转的次数是三次～四次等多次，则与无反向喷射的情况相比，机器运转时间大幅削减。这样，根据平衡检查装置30，能够实现机器运转时间的缩短化，在生产上非常有利。
吹送喷嘴45被设置于压缩机侧夹具35，通过向涡轮侧夹具34供给空气，旋转体12旋转。由于利用空气供给部41以及吹送喷嘴45向压缩机叶轮7吹送空气，因此增压器1的旋转体12的旋转停止时间缩短。尤其是，平衡检查装置30的涡轮侧夹具34被安装在防振支承部33上，经由o型圈36而相对于轴承壳体13安装有压缩机侧夹具35，在该平衡检查装置30中，能够使空气的吹送对振动计测产生的影响为最小限度，因此本实施方式的结构是有利的。
吹送喷嘴45的喷嘴主体45a配置在设置于护罩部50的贯通孔52，吹送喷嘴45的前端45b不向间隙d突出而被容置在贯通孔52内，因此能够防止吹送喷嘴45的前端45b与压缩机叶轮7接触。因而，压缩机叶轮7的整叶片71等受到保护。并且，也能够利用贯通孔52作为吹送空气的引导流路。
吹送喷嘴45的喷嘴主体45a配置于与旋转轴线h异面的位置，前端45b向压缩机叶轮7的整叶片71的前端部71a开口。从喷嘴主体45a的基端向前端45b的方向成为与相对于压缩机叶轮7的旋转方向r为顺向的切线相反方向的方向，因此，所吹送的空气具有更大的周方向成分。因而，与压缩机叶轮7的旋转方向r相反方向的转矩变大，能够更有效地使压缩机叶轮7停止。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。例如，吹送喷嘴45并不限于两个，也可以仅设置一个，并且也可以在周方向设置有三个以上。吹送喷嘴45的前端也可以向护罩面51与压缩机叶轮7之间的间隙d稍微突出。在设置有多个吹送喷嘴45的情况下，多个吹送喷嘴45也可以并不相对于旋转轴线h线对称。由气体供给部供给的气体并不限于空气，例如也可以是氮气等。
吹送喷嘴并不限于是上述那样的被固定于压缩机侧夹具35的单体的喷嘴的情况，也可以由形成于压缩机侧夹具35的流路构成。在该情况下，能够在压缩机侧夹具35形成直线状或者曲线状的流路(喷嘴主体部)，以便产生使叶轮停止的周方向成分的吹送流。喷嘴主体部也可以沿与旋转轴线h相交的方向(即径向)设置。在该情况下，也可以使前端呈锥状地扩展，以便所吹送的气体具有旋转方向r的相反方向的周方向成分。
检查对象的增压器也可以是电动增压器。并不限于在旋转轴14设置有涡轮叶轮6以及压缩机叶轮7的情况，也可以仅设置有压缩机叶轮7。平衡检查装置30也可以是对压缩机等增压器以外的旋转机械的旋转体的平衡进行检查的装置。对平衡检查装置30是常温气体驱动的方式的情况进行了说明，但本发明的平衡检查装置也可以是使用被加热后的空气的类型。本发明的平衡检查装置并不限于以最高转速的90％以上的转速使旋转体旋转的高速平衡器，也可以是以最高转速的90％以下的转速使旋转体旋转的平衡器。
运算部40也可以设置于远离振动台31的场所。在该情况下，也可以是采用以无线的方式发送来自加速度拾取器38以及旋转检测器39的检测信号的结构的平衡检查系统的方式。另外，也可以如日本特开2014－218903公报所示那样，设置检查脉动的脉动检查部(未图示)，并在进行旋转体的平衡检查的同时进行脉动检查。
产业上的可利用性
根据本发明的几个方式，能够缩短旋转体的旋转停止时间，结果，能够实现机器运转时间的缩短化。
附图标记的说明
1：增压器；2：涡轮；3：压缩机；4：涡轮壳体；5：压缩机壳体；6：涡轮叶轮；7：压缩机叶轮；12：旋转体；13：轴承壳体；14：旋转轴；16：螺母；30：平衡检查装置；34：涡轮侧夹具；35：压缩机侧夹具；35a：涡旋部；41：空气供给部(气体供给部)；45：吹送喷嘴；45b：前端；50：护罩部；51：护罩面；52：贯通孔；71：整叶片(叶片部)；71a：前端部(外周部)；72：分流叶片；h：旋转轴线；l2：叶轮停止用空气供给线；r：旋转方向。