CN115989365A - 用于车辆空调系统的制冷剂的涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

用于车辆空调系统的制冷剂的涡旋式压缩机(6)，其具有两个能相对彼此运动的涡旋件(24、26)，涡旋件分别具有基板(24b、26b)并且分别具有螺旋壁(24a、26a)，其中，螺旋壁(24a、26a)相互嵌接并且形成压缩机室(28)，其中，螺旋壁(24a)具有螺旋尖端(24c)作为在相应另一基板(26b)上的轴向的贴靠面，其中，其中一个螺旋壁(24a)具有螺旋端部区域(32)，该螺旋端部区域轴向相对于各自的螺旋尖端(24a)缩回。

Description

用于车辆空调系统的制冷剂的涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及根据螺旋原理的挤压机器的领域，并且涉及一种用于制冷剂电驱动装置的涡旋式压缩机，其尤其作为用于车辆空调系统的制冷剂的制冷剂压气机。

背景技术

在机动车中通常安装有空调系统，空调系统借助形成制冷剂回路的系统对车辆内部空间进行调温。这样的系统原则上具有引导制冷剂的回路。制冷剂、例如R-744(二氧化碳、CO2)或R-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)在蒸发器处被加热，并且通过(制冷剂)压缩机或压气机被压缩，其中，制冷剂随后又通过热交换器输出所吸收的热量，然后将制冷剂通过节流阀重新引导至蒸发器。

涡旋技术通常用于制冷剂压缩机，以便压缩制冷剂-油混合物。在此产生的气-油混合物绝大部分地被分离，其中，分离出的气体被引入空调回路中。分离出的油必要时可以在涡旋式压缩机(作为以适当的方式被电动驱动的冷却剂压缩机)内为了润滑运动的部件而引导至这些部件。

用于机动车空调系统的制冷剂或制冷剂-油混合物的涡旋式压缩机的结构和功能原理例如在DE 10 2012 104 045 A1中描述。这种涡旋式压缩机的主要的组成部分是两个能相对彼此运动的涡旋部件(涡旋件)。

涡旋部件在此通常实施为静止的、固定的涡旋件(固定涡旋件、挤压涡旋件)和能运动的、轨道式的涡旋件(配对涡旋件、转子涡旋件)。两个涡旋件原则上类似地构建并且分别具有基板(基体、涡旋盘)和螺旋形的(螺线形的)、从基板开始沿轴向方向延伸的器壁(螺旋壁、涡旋壁)。在组装状态下，两个涡旋件的螺旋壁彼此嵌套，并且在区段式地碰触的涡旋器壁之间形成多个压缩机室。

在此和随后，轨道式运动尤其理解为偏心的、圆形的运动轨迹，其中，能运动的涡旋件本身不绕其自身的轴线旋转。

当能运动的涡旋件轨道式运动时，吸入的气-油混合物经由入口从低压室到达径向靠外的第一压缩机室(吸入室)，并且从那里经由另外的压缩机室(压气室)到达径向最靠内的压缩机室(喷出室)，并且从那里经由中心的出口(例如形式为孔)和必要时在静止的涡旋件的基板中的两个相邻的辅助阀(同样形式为孔)到达出口室或高压室中。压缩机室中的室体积从径向外部到径向内部地变小，并且被逐渐压缩的介质的压力变大。因此，在涡旋式压缩机的运行期间，压缩机室内的压力从径向外部到径向内部地增大。

随着压缩机中的负载的增大，涡旋件中心(即喷出室的区域)中的两个涡旋部件之间的表面压力也增大。在此和随后，表面压力理解为涡旋件之间、尤其是螺旋壁的螺旋尖端与相应对置的基板之间的单位接触面的力，即涡旋件之间的压应力。与压力不同地，表面压力不是各向同性的，这意味着表面压力是与方向相关的，并且在接触面上不一定是恒定的。由于螺旋壁的径向靠内的区域中的较高的表面压力，涡旋式压缩机的耐用性和使用寿命被不利地降低。

例如，为了抵消涡旋件中心的负载，将具有切向过渡部的去负载轮廓应用于螺旋壁。在DE 10 2017 110 759 A1中例如设置有螺旋壁的螺旋端部区域的锥形凹口形式的去负载斜坡，该螺旋端部区域将由涡旋件螺旋部的螺旋端部区域形成的径向最靠内的压缩机室与出口连接，而不是像在没有凹口时那样的情况。由此，被压缩的流体在达到喷出压力时从出口流出，从而在压缩中，在压缩机室中不会出现不期望的过压。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于车辆空调系统的制冷剂的特别合适的涡旋式压缩机。尤其应该实现两个涡旋件之间的更均匀的表面压力。此外，本发明的任务是，提供一种具有这种涡旋式压缩机的特别合适的制冷剂电驱动装置。

根据本发明，关于涡旋式压缩机，该任务利用权利要求1的特征解决，并且关于制冷剂驱动装置，该任务利用权利要求10的特征解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。关于涡旋式压缩机所提及的优点和设计方案根据意义也可转移到制冷剂驱动装置，并且反之亦然。

根据本发明的涡旋式压缩机被设置成用于并且适用于且被设计成用于压缩车辆空调系统的制冷剂。

涡旋式压缩机具有两个能相对彼此运动的涡旋件。涡旋件可以是转动的涡旋件，即所谓的共旋转的涡旋件(英语：Co-Rotating Scrolls)，其中，两个涡旋件围绕偏心的轴线被驱动。然而优选地，涡旋件构造为静止的涡旋件和能运动的、这意味着在被驱动的状态下，即在运行(压缩机运行)中轨道式(摆动的)涡旋件。能运动的涡旋件随后也被称为轨道式涡旋件。用于能运动的涡旋件和静止的涡旋件的以下实施方案在此根据意义也相应适用于转动的涡旋件。

涡旋件或涡旋部件分别具有基板(底板)和基本上垂直于基板延伸的螺旋壁(涡旋件螺旋部)，其中，在两个涡旋件(涡旋部件)的相互嵌接的螺旋壁之间形成尤其是镰刀形的压缩机室。在此，例如，涡旋部件的优选基本上对称构造的螺旋壁分别具有大约720°的螺旋角。

涡旋件的螺旋壁分别具有被称为螺旋尖端(涡旋件尖端)的轴向的贴靠面，其用于贴靠在相应另一基板上。根据本发明，其中一个螺旋壁具有螺旋端部区域，该螺旋端部区域轴向相对于各自的螺旋尖端缩回。由此实现特别适合的涡旋式压缩机。

随后，压缩机室还被分为吸入室、压缩室和喷出室。对于对称的涡旋件，存在偶数个吸入室或压缩室。对称在此意味着，两个螺旋长度、即静止的和轨道式涡旋件的螺旋壁的长度基本上是一样长的，即螺旋壁基本上具有相同的螺旋角。

在此，吸入室朝低压侧(吸入侧)打开。一旦吸入室通过涡旋件的轨道式运动被关闭，那么吸入室变成压缩室，其镰刀形的体积在轨道式运动期间朝螺旋中心连续被压缩或减小。两个径向最靠内的压缩室在此被称为喷出室。喷出室在也被称为“合并”的过程中连接或结合(融合)为一个共同的出口室，出口室将被压缩的制冷剂通过出口开口从出口室运输出。

在此和随后，螺旋端部区域尤其理解为螺旋壁的中心的区域或径向靠内的区域，在压缩过程中，在这些区域之间形成出口室。

通过螺旋端部区域的轴向的偏移，实现螺旋尖端在对置的基板上的贴靠的至少区段式的中断。换言之，实现在出口室与相邻的喷出室或压缩室之间的至少一个切向的连接。由于压缩机室之间的由此导致的流体和压力技术的耦联，避免中心出口室内的不期望的过压，由此，螺旋中心中的表面压力减小并且向外分布。由此，表面压力更均匀地分布，由此避免或至少减小涡旋式压缩机的内部中或中心处的局部应力。因此减小涡旋件的磨损，并且改善其使用寿命和耐用性。

在此和随后，“轴向”或“轴向方向”尤其理解为与涡旋式压缩机的转动轴线平行(同轴)、因此垂直于基板的方向。相应地，在此和随后，“径向”或“径向方向”尤其理解为垂直于(横向于)涡旋式压缩机的转动轴线定向的、沿涡旋件的半径的方向。在此和随后，“切向”或“切向方向”尤其理解为沿涡旋件的周边的方向(周向方向、方位角方向)，即垂直于轴向方向和径向方向的方向。

在有利的实施方案中，螺旋端部区域在整个螺旋壁宽度上轴向相对于螺旋尖端缩回。这意味着，螺旋端部区域作为整体相对于螺旋尖端偏移或缩回地布置。由此，除了实现切向连接之外，还实现出口室与相邻的喷出室或压缩室之间的径向连接，由此能够实现特别可靠地减小螺旋中心的表面压力。

在一个优选的设计方案中，设置有沿螺旋走向定向的过渡区域，借助该过渡区域，螺旋端部区域相对于螺旋尖端轴向缩回。在此，过渡区域具有适配于期望的表面压力的轮廓或沿螺旋走向的走向。例如，过渡区域具有阶梯形的走向。

在适当的改进方案中，过渡区域关于螺旋走向尤其具有连续且单调的走向。这样的走向与更大的制造耗费相关，但在压缩过程期间能够实现特别均匀的表面压力。在此例如，过渡区域具有近似抛物线的走向或二次函数的走向。

在一个在设计上特别简单的构造方案中，过渡区域沿螺旋走向实施为直的斜坡。因此，过渡区域实施为螺旋尖端的去负载斜坡。

螺旋端部区域的或过渡区域的起始端或长度优选以实验方式借助用于各自的涡旋式压缩机的预表征来确定。在适宜的实施方案中，螺旋端部区域和/或过渡区域在螺旋壁的如下部位处开始，当最靠内的压缩机室在压缩过程期间具有最小的体积时，该部位在径向最靠内的压缩机室、即(涡旋件)出口室的区域中靠置在相应另一螺旋壁上。换言之，螺旋端部区域开始于螺旋壁的在分离时刻的贴靠点的区域中，在该分离时刻出口室被解除，并且在该分离时刻，两个喷出室过渡为新的、共同的出口室。该部位随后也被称为密封断开点。

在适当的改进方案中，螺旋端部区域或过渡区域通过切削加工螺旋壁，尤其借助铣削来制造。

本发明的附加的或另外的方面设置的是，螺旋端部区域相对于螺旋尖端的轴向的缩进或偏移具有在0.005mm(毫米)与0.025mm之间的轴向高度，尤其是具有大约0.01mm，优选大约0.015mm的轴向高度。这意味着，过渡区域的起始端与末端之间的轴向的高度差在0.005mm和0.025mm之间。

术语“大约”尤其表示在说明的值周围的一定的长度范围，例如±0.005mm。例如，大约0.01mm的高度应理解为(0.01±0.005)mm，即0.0095mm至0.015mm之间的长度范围。

在一个可能的设计方案中，能运动的涡旋件的或轨道式涡旋件的螺旋壁设有螺旋端部区域。

根据本发明的制冷剂驱动装置尤其实施为机动车的制冷剂压缩机，例如电动的涡旋式制冷剂压缩机。在此，制冷剂驱动装置尤其被设置成用于、并且适用于且被设计成用于压缩机动车空调系统的制冷剂。制冷剂驱动装置具有电动驱动装置，其由电力电子器件控制和/或调节。驱动装置在驱动技术上与压缩机头耦联，其中，压缩机头实施为上述的涡旋式压缩机。由此实现特别合适的制冷剂驱动装置。

附图说明

随后借助附图详细阐述本发明的实施例。在其中：

图1以透视图示出了制冷剂驱动装置，

图2以透视图片段地示出了制冷剂驱动装置的能运动的涡旋件，

图3以俯视图片段地示出了能运动的涡旋件和静止的涡旋件，

图4以截面图示出了能运动的涡旋件，

图5以截面图片段地示出了能运动的涡旋件，并且

图6至图9以示意性的侧视图示出了能运动的涡旋件的过渡区域的不同的实施方案。

在所有附图中，相应的部件和尺寸始终设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的制冷剂驱动装置2，其例如构建在机动车的空调系统的未详细示出的制冷剂回路中。电动制冷剂压缩机2具有电(电动)驱动装置4和与之耦联的作为压缩机头的涡旋式压缩机6。在驱动装置4与压缩机头6之间设置有支承盖(中心板)8作为机械接口，涡旋压缩机6借助该支承盖在驱动技术上接驳到驱动装置4。

支承盖8形成驱动装置壳体10与压缩机壳体12之间的中间壁。涡旋式压缩机6借助在周边侧分布的、在制冷剂驱动装置2的轴向方向A上延伸的法兰连接部14与驱动装置4连接(拼接、螺接)，它们在附图中仅示例性地设有附图标记。

驱动装置壳体10的压缩机侧的壳体部分区域构造为用于容纳未详细示出的电动马达的马达壳体，并且一方面通过未示出的整合的壳体中间壁相对于设有壳体盖的、具有操控电动马达的马达电子器件(电子器件)16的电子器件壳体被封闭，并且另一方面通过中心板8被封闭。驱动装置壳体10在电子器件壳体的区域中具有联接区段18，其用于电子器件16与机动车的车载电网的电接触。

制冷剂驱动装置2具有用于联接至制冷剂回路的(制冷剂)入口或(制冷剂)进口20和(制冷剂)出口22。入口20成形在马达壳体的面对电子器件壳体的区域中。出口22成形在压缩机头壳体12的底部上。在已联接的状态中，入口20形成制冷剂驱动装置2的低压侧或吸入侧(吸入气体侧)，而出口22形成高压侧或泵侧(泵送侧)。

涡旋式压缩机2具有两个能相互或相对彼此运动的涡旋件24、26(图3)，它们布置在压缩机壳体12内。

在图2、图4和图5中详细示出的涡旋件24在涡旋式压缩机6的运行中轨道式地被驱动。涡旋件26刚性地，即相对壳体固定地布置在压缩机壳体12中。两个涡旋件(涡旋部件)24、26利用其螺线形的或螺旋形的螺旋壁(涡旋壁、涡旋件螺旋部)24a、26a相互嵌接，螺旋壁从各自的基板24b、26b轴向凸起。在涡旋件24、26之间形成有一定数量的压缩机室28，其中，在图3中，只有径向最靠内的出口室设有附图标记。涡旋件26的基板26b在出口室28的区域中具有作为出口30的中心的高压侧的开口，经压缩的制冷剂经由该出口被引导到涡旋式压缩机6的高压室中。

在涡旋件26与高压室之间，因此在基板26b的底部上例如布置有作为覆盖件或封闭件的振动阀(指形弹簧阀)，出口30利用振动阀被覆盖。振动阀在此尤其应理解为止回阀，该止回阀在没有其他的外部驱动装置的情况下，仅基于两个阀侧的压力差在流通方向上打开并且又自动关闭，即覆盖出口30。

涡旋件24的螺旋壁24a具有用于贴靠在基板26b上的轴向的贴靠面，其随后也被称为螺旋尖端(涡旋件尖端)24c。螺旋壁24a具有中心的螺旋端部区域32，该螺旋端部区域相对于螺旋尖端24c轴向缩回。螺旋端部区域32具有过渡区域34和端部区域36。

过渡区域34或螺旋端部区域32通过切削地再加工螺旋壁24，尤其是借助铣削来制造。过渡区域34在此尤其构造为用于径向最靠内的压缩机室28的去负载斜坡，从而降低了涡旋件中心的表面压力。

图4示出了涡旋件24的截面图，其中，图5放大地示出了图4的片段V。在图4中标记出螺旋尖端24c的在图2中相应被示出的两个点A和B。

端部区域36布置在螺旋壁24a的径向内侧的螺旋端部上，并且平行于基板24b地定向。如尤其在图5中可看到的那样，端部区域36借助轴向高度38相对于螺旋尖端24c缩回。高度38、即端部区域36与螺旋尖端24c之间的高度偏移或轴向偏移借助过渡区域34实现。螺旋端部区域32或过渡区域34在整个螺旋壁宽度上延伸。在适合的尺寸设计中，高度38例如被设定为大约0.015mm。

过渡区域34具有通入螺旋尖端24c中的起始端40和通入端部区域36中的末端42(图2、图5)。在未示出的备选的实施方案中，过渡区域34也可以在整个螺旋端部区域32上延伸，从而使得末端42基本上布置在螺旋端部上，其中，螺旋端部区域32基本上没有端部区域36。

螺旋端部区域32的或过渡区域34的起始端40优选以实验方式借助涡旋式压缩机2的预表征来确定。在此例如，起始端40布置在密封断开点的区域中。这意味着，当出口室28具有最小的体积时，起始端40尤其位于螺旋壁24a的如下部位处，该部位在(涡旋件)出口室28的区域中靠置在相应另一螺旋壁26a上。换言之，螺旋端部区域32或过渡区域34在螺旋壁24a、26a的在从出口室28喷出被压缩的流体的时刻或在分离时刻的贴靠点的区域中开始。

起始端40的位置关于螺旋壁几何形状随后根据图3被详细阐述。

螺旋壁24a实施为两个相互错开的圆形渐开部，它们构造出螺旋壁24b的内侧和外侧44、46。圆形渐开部或内侧和外侧44、46通过两个具有不同的曲率半径的圆弧48、50在螺旋端部上相互连接。在图3中详细示出的螺旋端部从螺旋壁24a的内侧或内轮廓44过渡成具有比较大的半径的凸形的圆弧48。凸形的圆弧48通过具有比较小的半径的凹形的圆弧50转变至外侧或外轮廓46。

起始端40在此布置在螺旋壁24c上的以下部位处，在该部位处，内轮廓44过渡为圆弧48。

过渡区域34具有适配于期望的表面压力的轮廓或沿螺旋走向的走向。接下来，根据图6至图9的示意图和简化图详细阐述过渡区域34的不同的走向。

在图6、图7和图9的实施方案中，过渡区域34具有连续且单调的走向。图8的实施例中的过渡区域34实施为阶梯形的和不连续的。

图6示出了作为具有恒定的斜率的线性斜坡的实施方案。这基本上对应于过渡区域24在图2、图3和图4中所示的实施方案。

在图7和图9的实施方案中，过渡区域24具有近似二次函数的走向或抛物线的走向，其中，在图9的实施方案中，凹形的走向朝末端42过渡为凸形的走向。

本发明并不局限于上述的实施例。相反，本发明的其他的变型方案可以由本领域技术人员从中推导出，而不会脱离本发明的主题。此外尤其地，结合实施例描述的所有单个特征也可以以其他的方式彼此组合，而不会脱离本发明的主题。

因此例如可能的是，相应将螺旋端部区域32引入螺旋壁26a的螺旋尖端中。

附图标记列表

2 制冷剂驱动装置

4 驱动装置

6 涡旋式压缩机

8 支承盖

10 驱动装置壳体

12 压缩机壳体

14 法兰连接部

16 马达电子器件

18 联接区段

20 入口

22 出口

24、26涡旋件

24a、26a螺旋壁

24b、26b基板

24c 螺旋尖端

28 压缩机室/出口室

30 出口

32 螺旋区域

34 过渡区域

36 端部区域

38 高度

40 起始端

42 末端

44 内侧/内轮廓

46 外侧/外轮廓

48、50圆弧

A 轴向方向

V 片段

A、B点。

Claims (10)

1.用于车辆空调系统的制冷剂的涡旋式压缩机(6)，所述涡旋式压缩机具有：

-两个能相对彼此运动的涡旋件(24、26)，所述涡旋件分别具有基板(24b、26b)并且分别具有螺旋壁(24a、26a)，其中，所述螺旋壁(24a、26a)相互嵌接并且形成压缩机室(28)，

-其中，所述螺旋壁(24a)具有螺旋尖端(24c)作为在相应另一基板(26b)上的轴向的贴靠面，

-其中，其中一个螺旋壁(24a)具有螺旋端部区域(32)，所述螺旋端部区域轴向相对于各自的螺旋尖端(24a)缩回。

2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

所述螺旋端部区域(32)在整个螺旋壁宽度上轴向缩回。

3.根据权利要求1或2所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

设置有沿螺旋走向定向的过渡区域(34)，所述螺旋端部区域(32)通过所述过渡区域相对于所述螺旋尖端(24c)轴向缩回。

4.根据权利要求3所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

所述过渡区域(34)关于所述螺旋走向具有连续且单调的走向。

5.根据权利要求3或4所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

所述过渡区域(34)沿所述螺旋走向实施为直的斜坡。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

所述螺旋端部区域(32)或所述过渡区域(34)在所述螺旋壁(24a)的如下部位处开始，当径向最靠内的压缩机室(28)在压缩过程期间具有最小的体积时，所述部位在所述径向最靠内的压缩机室(28)的区域中靠置在另一螺旋壁(26)上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

所述螺旋端部区域(32)或所述过渡区域(34)通过切削加工所述螺旋壁(24a)来制造。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

所述螺旋尖端(24c)与所述螺旋端部区域(32)之间的轴向的偏移具有在0.005mm与0.025mm之间的轴向高度，尤其是具有大约0.01mm的轴向高度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的涡旋式压缩机(6)，

其特征在于，

能运动的涡旋件(24)的螺旋壁(24a)设有所述螺旋端部区域(32)。

10.机动车的制冷剂电驱动装置(2)，所述制冷剂电驱动装置具有电动驱动装置(4)和与之耦联的、根据权利要求1至9中任一项所述的涡旋式压缩机(6)作为压缩机头。

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