DE102016226118A1 - scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Ein Spiralverdichter mit einer Statorspirale (10), mit einer orbitierend antreibbaren Rotorspirale (18) und mit jeweils einem der Statorspirale (10) und der Rotorspirale (18) zugeordneten Boden (14, 28), bei dem die Böden (14, 28) Druckkammern, die in radialer Richtung bezüglich einer Orbitachse (16) der Rotorspirale (18) durch die Statorspirale (10) und die Rotorspirale (18) begrenzt sind, in axialer Richtung bezüglich der Orbitachse (16) begrenzen, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorspirale (18) bezüglich des dazugehörigen Bodens (28) relativbeweglich angeordnet ist. Der der Rotorspirale (18) zugeordnete Boden (28) soll folglich eine orbitierende Bewegung der Rotorspirale (18) nicht mitmachen, was ermöglicht, diesen statisch in den Spiralverdichter und insbesondere ein Gehäuse des Spiralverdichters zu integrieren, wodurch in vorteilhafter Weise eine Abstützung von axial gerichteten Kräften, die sich aufgrund eines pneumatischen Überdrucks in den Druckkammern ergeben, erreicht werden kann. Auf aufwändige Maßnahmen zur Kompensation von auf einen mitbewegten Boden der Rotorspirale axial wirkenden Druckkräften, beispielsweise durch die Integration eines sogenannten Mitteldruckraums, kann dadurch verzichtet werden.A scroll compressor with a stator spiral (10), with an orbiting drivable rotor spiral (18) and with one of the stator spiral (10) and the rotor spiral (18) associated bottom (14, 28), wherein the bottoms (14, 28) pressure chambers which are bounded in the radial direction with respect to an orbital axis (16) of the rotor spiral (18) by the stator spiral (10) and the rotor spiral (18) in the axial direction with respect to the orbital axis (16), characterized in that the rotor spiral ( 18) relative to the associated bottom (28) is arranged relatively movable. Consequently, the bottom (28) associated with the rotor spiral (18) is not intended to participate in orbiting movement of the rotor spiral (18), allowing it to be statically integrated into the scroll compressor and, in particular, a housing of the scroll compressor, thereby advantageously providing axially directed support Forces that arise due to a pneumatic overpressure in the pressure chambers, can be achieved. Complex measures for compensating axially acting on a moving bottom of the rotor spiral compressive forces, for example by the integration of a so-called medium-pressure space, can be dispensed with.
Description
Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter, der insbesondere zur Verwendung als Kältemittelverdichter für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann.The invention relates to a scroll compressor, which may be provided in particular for use as a refrigerant compressor for an air conditioning system of a motor vehicle.
Spiralverdichter weisen prinzipbedingt eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu Verdichtern anderer Bauarten, beispielsweise Kolbenverdichtern, auf, die diese für eine Verwendung als Kältemittelverdichter einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs prädestinieren. So sind Spiralverdichter beispielsweise relativ robust, effizient und können auch kostengünstig herstellbar sein. Weiterhin können diese infolge ihrer radialen Wirkungsrichtung bei der Verdichtung des hierfür vorgesehenen Gases mit vergleichsweise geringen Abmessungen, insbesondere entlang der Rotationsachse einer Antriebswelle des Spiralverdichters, ausgebildet werden.In principle, scroll compressors have a number of advantages compared with compressors of other types, for example piston compressors, which predestine them for use as refrigerant compressors in an air conditioning system of a motor vehicle. For example, spiral compressors are relatively robust, efficient and can also be produced inexpensively. Furthermore, these can be formed due to their radial direction of action in the compression of the gas provided for this purpose with comparatively small dimensions, in particular along the axis of rotation of a drive shaft of the scroll compressor.
Spiralverdichter (vgl. z.B.
Zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrads eines Spiralverdichters ist es von Bedeutung, dass die Rotorspirale(n) und die Statorspirale(n) in den Kontaktstellen zueinander möglichst gut abgedichtet sind. Dabei ist häufig eine Abdichtung der zwischen den Stirnkanten der Spiralwände der Spiralen und den Böden der dazugehörigen Partnerspiralen ausgebildeten Spalte problematisch, weil die Verdichtung des Gases in den Verdichtungstaschen mit dem dadurch einhergehenden hohen Druck zu Druckkräften führt, die die Spiralen entlang der Orbitbeziehungsweise Längsachsen voneinander wegdrücken. Es ist offensichtlich, dass sich diese Problematik umso mehr stellt, je höher das Verdichtungsverhältnis ist, das mittels eines Spiralverdichters erreicht wird. Bei Kältemittelverdichten für Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen stellt sich diese Problematik daher insbesondere bei solchen, die für eine Verwendung mit Kältemitteln, die, wie beispielsweise Kohlendioxid (R744), deutlich höhere Systemdrücke erfordern, als dies für die zuvor verwendeten, konventionellen synthetischen Kältemittel (zum Beispiel R134a, R1234yfF, R12) der Fall ist, ausgelegt sind. Weiterhin besitzt Kohlendioxid als Kältemittel eine relativ geringe Molekülgröße, woraus eine erhebliche Leckage bereits bei relativ kleinen Spalten resultieren kann.To achieve the highest possible efficiency of a scroll compressor, it is important that the rotor spiral (s) and the stator spiral (s) in the contact points to each other are sealed as well as possible. In this case, sealing of the gaps formed between the end edges of the spiral walls of the spirals and the bottoms of the associated partner spirals is often problematic because the compression of the gas in the compaction pockets with the consequent high pressure leads to compressive forces pushing the spirals away from each other along the orbit relationship , It is obvious that the higher the compression ratio achieved by means of a scroll compressor, the more this problem arises. For refrigerant compressors for motor vehicle air conditioning systems, therefore, this problem arises in particular for those which require much higher system pressures for use with refrigerants such as carbon dioxide (R744) than for the previously used conventional synthetic refrigerants (for example R134a , R1234yfF, R12) is the case. Furthermore, carbon dioxide as a refrigerant has a relatively small molecule size, which can result in a significant leakage even at relatively small gaps.
Es ist bekannt, zur Erzeugung eines möglichst optimalen und betriebslastabhängigen axialen Anpressdrucks zwischen den Spiralen eines Spiralenpaars eines Spiralverdichters einen sogenannten Mitteldruckraum vorzusehen, der mittels eines oder mehrerer Mitteldruckkanäle mit einem oder mehreren der Druckkammern in fluidleitender Verbindung steht. Dabei weisen der oder die Mitteldruckkanäle relativ kleine Öffnungsquerschnitte auf, wodurch diese als Drossel für zwischen den Druckkammern und dem Mitteldruckraum überströmendes Gas dienen. In dem Mitteldruckraum stellt sich somit infolge der fluidleitenden Verbindung mit einer oder mehreren Druckkammern ein Mitteldruck ein, dessen Höhe zwischen dem Saugdruck und dem Verdichtungsenddruck liegt und der infolge der Drosselwirkung der Mitteldruckkanäle deutlich weniger schwankt, als dies für den Druck des Gases oder des gasförmigen Kältemittels in den Druckkammern gilt. Dieser in dem Mitteldruckraum vorliegende Mitteldruck wirkt auf den Boden einer der Spiralen eines Spiralenpaars und drückt diese dadurch axial gegen die dazugehörige Partnerspirale.It is known to provide a so-called medium pressure space between the spirals of a spiral pair of a scroll compressor to produce the best possible and operating load-dependent axial contact pressure, which is in fluid communication with one or more of the pressure chambers by means of one or more medium pressure channels. In this case, the one or more medium-pressure channels on relatively small opening cross sections, whereby they serve as a throttle for between the pressure chambers and the medium pressure space overflowing gas. As a result of the fluid-conducting connection with one or more pressure chambers, a mean pressure arises in the medium-pressure space, the height of which lies between the suction pressure and the compression end pressure and which fluctuates significantly less as a result of the throttling action of the medium-pressure ducts than for the pressure of the gas or gaseous refrigerant in the pressure chambers applies. This present in the medium-pressure space medium pressure acts on the bottom of one of the spirals of a pair of spirals and pushes them axially against the associated partner spiral.
Die
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Spiralverdichter anzugeben, der trotz einer einfachen und damit kostengünstigen konstruktiven Ausgestaltung eine gute Abdichtung der von den Spiralen und den dazugehörigen Böden begrenzten Druckkammern gewährleistet.The invention had the object of providing a scroll compressor, despite a simple and therefore cost-effective constructive Design ensures a good seal limited by the spirals and the associated bottoms pressure chambers.
Diese Aufgabe wird mittels eines Spiralverdichters gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Spiralverdichters sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by means of a scroll compressor according to the
Erfindungsgemäß ist ein Spiralverdichter mit einer Statorspirale, mit einer orbitierend antreibbaren Rotorspirale und mit jeweils einem der Statorspirale und der Rotorspirale zugeordneten Boden vorgesehen, wobei die Böden Druckkammern, die in radialer Richtung bezüglich einer Orbitachse der Rotorspirale (um die die Rotorspirale orbitierend bewegt werden kann) durch die Spiralen begrenzt sind, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig in axialer Richtung bezüglich der Orbitachse begrenzen. Dabei ist vorgesehen, dass die Rotorspirale bezüglich des dieser zugeordneten Bodens relativbeweglich angeordnet ist. Der Boden soll folglich eine orbitierende Bewegung der Rotorspirale nicht mitmachen, was ermöglicht, diesen statisch in den Spiralverdichter und insbesondere in ein Gehäuse des Spiralverdichters zu integrieren, wodurch in vorteilhafter Weise eine Abstützung von axial gerichteten Kräften, die sich aufgrund eines pneumatischen Überdrucks in den Druckkammern ergeben, erreicht werden kann. Demnach kann insbesondere vorgesehen sein, dass möglichst ausschließlich die Rotorspirale orbitierend beweglich vorgesehen ist, während die Statorspirale und die beiden den Spiralen zugeordneten Böden statisch in den Spiralverdichter integriert sind. Auf diese Weise führt ein Überdruck in den Druckkammern des Spiralverdichters im Wesentlichen nicht zu axial gerichteten Kräften, die auf die Rotorspirale wirken, wodurch deren Abdichtung, die bei einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter für beiden Spiralen sogar gegenüber beiden Böden erforderlich ist, auf einfache Weise realisierbar ist. Infolgedessen kann bei einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter auf aufwändige konstruktive Maßnahmen zur Kompensation von auf einen mit einer Rotorspirale orbitierend mitbewegten Boden wirkenden Druckkräften, die ohne solche Maßnahmen zu einer mangelnden Dichtheit des Spiralverdichters führen, und insbesondere auf die Integration eines sogenannten Mitteldruckraums verzichtet werden, wodurch der konstruktive Aufwand und damit auch die Herstellungskosten für einen erfindungsgemäßen Spiralverdichter gering gehalten werden können. Weiterhin zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Spiralverdichter durch eine relativ geringe orbitierend bewegte Masse aus, was sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad und/oder das akustische Betriebsverhalten des Spiralverdichters auswirken kann. Ein weiterer Vorteil, der sich aufgrund einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Spiralverdichters ergeben kann, liegt in relativ geringen Reibungsverlusten und damit wiederum in einem relativ hohen Wirkungsgrad.According to the invention, a spiral compressor is provided with a stator spiral, with an orbitally drivable rotor spiral and with a respective bottom of the stator spiral and the rotor spiral, the bottoms pressure chambers being movable radially with respect to an orbit axis of the rotor spiral (about which the rotor spiral can orbitingly be moved). are limited by the spirals, at least partially, preferably completely in the axial direction with respect to the orbit axis limit. It is provided that the rotor coil is arranged relative to the ground associated therewith relatively movable. Consequently, the bottom should not interfere with orbital motion of the rotor spiral, allowing it to be statically integrated into the scroll compressor, and more particularly into a housing of the scroll compressor, advantageously providing support for axially directed forces due to pneumatic overpressure in the pressure chambers can be achieved. Accordingly, it may be provided, in particular, that the rotor spiral is provided as orbitally as possible, while the stator spiral and the two plates associated with the spirals are statically integrated into the scroll compressor. In this way, an overpressure in the pressure chambers of the scroll compressor substantially does not lead to axially directed forces acting on the rotor spiral, whereby their sealing, which is required in a spiral compressor according to the invention for both spirals even opposite to both floors, in a simple manner. Consequently, in a scroll compressor according to the invention can be dispensed with elaborate design measures to compensate for an orbiting with a rotor spiral mitbewegten moving bottom pressure forces that lead without such measures to a lack of tightness of the scroll compressor, and in particular to the integration of a so-called medium-pressure space, whereby the constructive Effort and thus the manufacturing cost of a scroll compressor according to the invention can be kept low. Furthermore, a spiral compressor according to the invention is characterized by a relatively small orbiting moving mass, which can have an advantageous effect on the efficiency and / or the acoustic operating behavior of the scroll compressor. Another advantage, which may arise due to an embodiment of a scroll compressor according to the invention, lies in relatively low friction losses and thus again in a relatively high efficiency.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters kann vorgesehen sein, dass der Boden der Rotorspirale zumindest in axialer Richtung bezüglich der Orbitachse unbeweglich (indirekt oder vorzugsweise direkt) mit der Statorspirale und/oder mit dem Boden der Statorspirale verbunden ist. Auf diese Weise kann eine besonders vorteilhafte Abstützung von durch einen pneumatischen Überdruck in den Druckkammern bewirkten Druckkräften in axialer Richtung bezüglich der Orbitachse erreicht werden. Eine besonders vorteilhafte Abstützung kann erreicht werden, wenn die beiden Böden und folglich diejenigen Komponenten, die unmittelbar in axialer Richtung bezüglich der Orbitachse mit den Druckkräften beaufschlagt sind, direkt, beispielsweise über eine Verschraubung, miteinander verbunden sind.In a preferred embodiment of a scroll compressor according to the invention it can be provided that the bottom of the rotor spiral is at least in the axial direction with respect to the orbital axis immovable (indirectly or preferably directly) connected to the stator spiral and / or to the bottom of the stator spiral. In this way, a particularly advantageous support of caused by a pneumatic overpressure in the pressure chambers pressure forces in the axial direction with respect to the orbital axis can be achieved. A particularly advantageous support can be achieved if the two bottoms and consequently those components which are acted upon directly in the axial direction with respect to the orbital axis with the compressive forces, are connected to each other directly, for example via a screw.
Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen, dass der der Statorspirale zugeordnete Boden und/oder der der Rotorspirale zugeordnete Boden einen Abschnitt eines Gehäuses des Spiralverdichters ausbilden. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass deren jeweils von der zugeordneten Spirale abgewandte Seite eine Außenseite des Gehäuses beziehungsweise des Spiralverdichters darstellt. Ein solcher erfindungsgemäße Spiralverdichter kann sich durch eine besonders kompakte und damit durch eine nur einen relativ kleinen Bauraum beanspruchende Ausgestaltung auszeichnen.Further preferably, it is provided that the bottom associated with the stator spiral and / or the bottom assigned to the rotor spiral form a section of a housing of the spiral compressor. It can also be provided in particular that their respective side facing away from the associated spiral side represents an outer side of the housing or the scroll compressor. Such a scroll compressor according to the invention can be characterized by a particularly compact and thus by a claim only a relatively small space configuration.
Um eine möglichst gute Abdichtung der Spiralen gegenüber den Böden und damit auch eine möglichst gute Abdichtung eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters insgesamt zu erzielen kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Rotorspirale und die Statorspirale in axialer Richtung möglichst spielfrei zwischen den Böden angeordnet sind. Infolge einer erfindungsgemäß ermöglichten statischen Integration beider Böden in den Spiralverdichter kann durch eine angepasste Auslegung der die Böden miteinander verbindenden Komponenten auf konstruktiv relativ einfache Weise ein möglichst geringes Spiel eingestellt werden, das weitgehend unabhängig von den Druckverhältnissen in den Druckkammern ist. Aufgrund von Fertigungstoleranzen ist dabei jedoch häufig ein Erreichen einer weitgehenden Spielfreiheit nicht möglich. Zudem müssen gegebenenfalls unterschiedliche, thermische bedingte Dehnungen der Komponenten des Spiralverdichters im Betrieb berücksichtigt werden, durch die sich die Abstände der Böden zueinander sowie zu den Spiralen verändern können. Um jederzeit im Betrieb eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters eine möglichst gute Abdichtung der Spiralen gegenüber den Böden zu gewährleisten sollten daher vorzugsweise ergänzende Maßnahmen vorgesehen sein, die beispielsweise auch bei thermisch bedingten Dehnungen jederzeit eine möglichst spielfreie Anordnung der Spiralen zwischen den Böden gewährleisten, gleichzeitig jedoch Reibungsverluste aufgrund der Relativbewegungen der Böden zu den Spiralen möglichst gering halten. Dazu kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Rotorspirale und/oder die Statorspirale zumindest in axialer Richtung bezüglich der Orbitachse flexibel und insbesondere elastisch ausgebildet ist/sind. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Spiralwand der Rotorspirale und/oder der Statorspirale selbst zumindest teilweise aus einem flexiblen oder vorzugsweise elastischen Werkstoff, beispielsweise einem Elastomer oder einem thermoplastischen Kunststoff, ausgebildet sind. Alternativ oder ergänzend besteht auch die Möglichkeit der Integration eines oder mehrerer separater Dichtelemente, die zumindest in axialer Richtung beweglich an einem die Spiralwand ausbildenden Grundkörper der jeweiligen Spirale angeordnet sind und beispielsweise mittels eines oder mehrerer vorgespannter Federelemente an dem Grundkörper abgestützt und dadurch gegen einen angrenzenden Boden beaufschlagt sind.In order to achieve the best possible sealing of the spirals with respect to the bottoms and thus also the best possible sealing of a spiral compressor according to the invention, it can be provided that the rotor spiral and the stator spiral are arranged in the axial direction as free of play as possible between the trays. As a result of an inventively enabled static integration of both floors in the scroll compressor can be adjusted in a structurally relatively simple way the smallest possible clearance, which is largely independent of the pressure conditions in the pressure chambers by an adapted design of the soil interconnecting components. Due to manufacturing tolerances, however, it is often not possible to achieve a far-reaching backlash. In addition, if necessary, different thermal expansion of the components of the scroll compressor in operation must be taken into account, by which the distances of the floors to each other and to the spirals can change. In order to ensure at all times during operation of a scroll compressor according to the invention the best possible sealing of the spirals with respect to the floors should therefore preferably Additional measures may be provided, for example, even at thermally induced strains at any time ensure a backlash-free arrangement of the spirals between the floors, but at the same time keep friction losses due to the relative movements of the floors to the spirals as low as possible. For this purpose, it can preferably be provided that the rotor spiral and / or the stator spiral is flexible and in particular elastic, at least in the axial direction with respect to the orbital axis. For this purpose, it may be provided that the spiral wall of the rotor spiral and / or the stator spiral itself are formed at least partially from a flexible or preferably elastic material, for example an elastomer or a thermoplastic plastic. Alternatively or additionally, there is also the possibility of integrating one or more separate sealing elements, which are arranged at least in the axial direction movable on a spiral wall forming body of the respective spiral and supported for example by means of one or more prestressed spring elements on the base body and thereby against an adjacent floor are charged.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters kann vorgesehen sein, dass eine Rotationsachse eines Antriebs für die Rotorspirale radial versetzt bezüglich der Orbitachse angeordnet ist. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise eine Ausgestaltung für den der Rotorspirale zugeordneten Boden erreicht werden, die möglichst frei von Durchgangsöffnungen ist und insbesondere auch einstückig ausgebildet sein kann, was sich positiv hinsichtlich einer Abdichtung der Druckkammern und/oder hinsichtlich eines Abstützens von axial gerichteten Druckkräften auswirken kann.In a further preferred embodiment of a scroll compressor according to the invention can be provided that a rotational axis of a drive for the rotor spiral radially offset with respect to the orbital axis is arranged. In this way, an embodiment for the rotor spiral associated soil can be achieved in an advantageous manner, which is as free of passage openings and in particular can be integrally formed, which is positive in terms of sealing the pressure chambers and / or in terms of supporting axially directed pressure forces can affect.
Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Rotorspirale mit einem diese zumindest teilweise umfangsseitig umgebenden Führungselement verbunden ist, der eine Verdrehsicherung für die Rotorspirale ausbildet. Die Verdrehsicherung stellt dabei sicher, dass eine Erzeugung einer orbitierenden Bewegung der Rotorspirale mittels eines Antriebs nicht mit einer relevanten Drehung der Rotorspirale relativ zu der Statorspirale verbunden ist. Für diese Funktion des Führungselements kann es ausreichend sein, wenn sich dieses lediglich in einem relativ kleinen Abschnitt (beispielsweise um maximal 180°, um maximal 120° oder um maximale 90° bezüglich der Orbitachse der Rotorspirale) umfangsseitig der Rotorspirale erstreckt. Ein relativ kleines Führungselement kann sich wiederum vorteilhaft hinsichtlich der Größe der orbitierend bewegten Masse sowie hinsichtlich der Reibungsverluste und damit hinsichtlich des Wirkungsgrads und des akustischen Betriebsverhaltens eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters auswirken. Dabei kann weiterhin bevorzugt vorgesehen sein, dass das Führungselement ausschließlich umfangsseitig der Rotorspirale angeordnet ist, so dass der gesamte innenseitige Bereich der Rotorspirale, in dem diese im Zusammenwirken mit der Statorspirale Druckkammern begrenzt, in axialer Richtung durch den zugeordneten Boden abgedeckt sein kann, was sich wiederum vorteilhaft hinsichtlich einer Abdichtung der Druckkammern und/oder hinsichtlich eines Abstützen von axial gerichteten Druckkräften auswirken kann.Furthermore, it can preferably be provided that the rotor spiral is connected to a guide element which surrounds the latter at least partially peripherally and forms an anti-twist device for the rotor spiral. The rotation ensures that generation of an orbiting movement of the rotor spiral by means of a drive is not connected to a relevant rotation of the rotor spiral relative to the stator spiral. For this function of the guide element, it may be sufficient if this extends only in a relatively small portion (for example by a maximum of 180 °, by a maximum of 120 ° or by a maximum of 90 ° with respect to the orbital axis of the rotor spiral) circumferentially of the rotor spiral. A relatively small guide element can in turn have an advantageous effect with regard to the size of the orbiting mass moved as well as with regard to the friction losses and thus with regard to the efficiency and the acoustic operating behavior of a scroll compressor according to the invention. In this case, it can furthermore preferably be provided that the guide element is arranged exclusively circumferentially of the rotor spiral, so that the entire inside area of the rotor spiral, in which this limits pressure chambers in cooperation with the stator spiral, can be covered in the axial direction by the associated floor, which is turn may be advantageous in terms of sealing the pressure chambers and / or in terms of supporting axially directed pressure forces.
Das vorzugsweise vorgesehene Führungselement eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters kann weiterhin bevorzugt auch zur Übertragung einer orbitierenden Antriebsbewegung, die durch einen zentralen Antrieb (d.h. die Rotationsachse des Antriebs ist koaxial bezüglich der Orbitachse angeordnet) oder vorzugsweise einen dezentralen Antrieb (d.h. die Rotationsachse des Antriebs ist radial versetzt bezüglich der Orbitachse angeordnet) bewirkt wird, auf die Rotorspirale dienen, so dass auf zusätzliche Übertragungsmittel verzichtet werden kann, was sich wiederum vorteilhaft hinsichtlich der Erzielung einer möglichst geringen orbitierend bewegten Masse sowie hinsichtlich möglichst geringer Reibungsverluste auswirken kann.The preferably provided guide element of a scroll compressor according to the invention can also be preferred for transmitting an orbital drive movement, which is arranged by a central drive (ie, the axis of rotation of the drive coaxial with respect to the orbital axis) or preferably a decentralized drive (ie the axis of rotation of the drive is radially offset with respect the orbital axis arranged) is effected, serve on the rotor spiral, so that can be dispensed with additional transmission means, which in turn can be advantageous in terms of achieving the least orbiting moving mass and in terms of the lowest possible friction losses.
Für einen erfindungsgemäßen Spiralverdichter kann in bevorzugter Weise ein Antrieb mit einem elektrischen Antriebsmotor vorgesehen sein, weil dies u.a. auf besonders einfache Weise eine bedarfsgerechte Leistungsregelung für den Spiralverdichter ermöglicht. Im Vergleich zu einem mechanisch angetriebenen, erfindungsgemäßen Spiralverdichter kann dann beispielsweise auf eine Integration einer Kupplung zur Leistungsregelung verzichtet werden. Eine solche Leistungsregelung kann beispielsweise bei einer vorzugsweise vorgesehenen Verwendung eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters als Kältemittelverdichter für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs erforderlich oder zumindest gewünscht sein, um den Energieverbrauch für den Spiralverdichter und damit auch den Kraftstoffverbrauch eines die Energie für den Betrieb des Spiralverdichters direkt oder indirekt bereitstellenden Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs möglichst gering zu halten. Weiterhin ermöglicht ein solcher elektromotorisch angetriebener Spiralverdichter eine Verwendung auch bei Kraftfahrzeugen mit teil- oder vollelektrifiziertem Antriebsstrang (unabhängig von dem Betrieb eines gegebenenfalls vorhandenen Verbrennungsmotors).For a scroll compressor according to the invention may be provided in a preferred manner, a drive with an electric drive motor, because this u.a. In a particularly simple way allows a demand-based power control for the scroll compressor. Compared to a mechanically driven scroll compressor according to the invention then can be dispensed with, for example, an integration of a clutch for power control. Such a power control may be required or at least desirable, for example, in a preferably provided use of a scroll compressor according to the invention as a refrigerant compressor for an air conditioning of a motor vehicle, the energy consumption for the scroll compressor and thus the fuel consumption of an internal combustion engine directly or indirectly providing the energy for the operation of the scroll compressor of the motor vehicle as low as possible. Furthermore, such an electric motor-driven scroll compressor allows use in motor vehicles with partially or fully electrified powertrain (regardless of the operation of an optionally existing internal combustion engine).
Infolge der vorteilhaften Abstützung von Druckkräften in axialer Richtung, die durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Spiralverdichters ermöglicht wird, und daraus folgend aufgrund einer guten Abdichtungsbarkeit der Druckkammern eignet sich ein erfindungsgemäßer Spiralverdichter in vorteilhafter Weise auch zur Erzeugung eines vergleichsweise großen Druckverhältnisses von beispielsweise mindestens 15, vorzugsweise von mindestens 25. Dadurch ist ein solcher Spiralverdichter insbesondere auch für eine Nutzung als Kältemittelverdichter einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs geeignet, in der ein Kältemittel genutzt wird, das, wie beispielsweise Kohlendioxid (R744), entsprechend hohe Systemdrücke erfordert, um die Funktionsfähigkeit der Klimaanlage zu gewährleisten. Für einen erfindungsgemäßen Spiralverdichter kann dementsprechend eine Ausgestaltung vorgesehen sein, mittels der entsprechend große Systemdrücke realisierbar sind.Due to the advantageous support of compressive forces in the axial direction, which is made possible by an inventive design of a scroll compressor, and consequently due to a good sealability of the pressure chambers, an inventive scroll compressor is advantageously also for generating a relatively large pressure ratio of For example, at least 15, preferably of at least 25. Thus, such a scroll compressor is particularly suitable for use as a refrigerant compressor of an air conditioning system of a motor vehicle, in which a refrigerant is used, which, such as carbon dioxide (R744), correspondingly high system pressures required to To ensure proper functioning of the air conditioner. Accordingly, a configuration can be provided for a scroll compressor according to the invention, by means of which correspondingly high system pressures can be realized.
Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der erfindungsgemäße Spiralverdichter einstufig ausgebildet ist und folglich lediglich ein Spiralenpaar bestehend aus Statorspirale und Rotorspirale aufweist. Dadurch muss zwar das gesamte Verdichtungsverhältnis mittels der einen Verdichtungsstufe realisiert werden, was entsprechend hohe Anforderungen an diese Verdichtungsstufe, insbesondere hinsichtlich der thermischen Belastung und auch an die Abdichtung zwischen der Statorspirale und der Rotorspirale dieser Verdichtungsstufe, stellt, gleichzeitig kann jedoch die konstruktive Komplexität und auch der Bauraum des Spiralverdichters gering gehalten werden, wodurch dieser relativ kostengünstig herstellbar und vorteilhaft verwendbar ist. Mehrstufige erfindungsgemäße Verdichter sind ebenfalls möglich.It can also be provided that the spiral compressor according to the invention is designed in one stage and consequently has only one spiral pair consisting of stator spiral and rotor spiral. As a result, although the entire compression ratio must be realized by means of a compression stage, which correspondingly high demands on this compression stage, in particular with regard to the thermal load and also to the seal between the stator and the rotor spiral of this compression stage, but at the same time can the design complexity and also the space of the scroll compressor are kept low, which makes this relatively inexpensive to produce and advantageous usable. Multi-stage compressors according to the invention are also possible.
Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.The indefinite articles ("a", "an", "an" and "an"), in particular in the patent claims and in the description generally describing the claims, are to be understood as such and not as numerical words. Corresponding to this concretized components are thus to be understood that they are present at least once and may be present more than once.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in vereinfachter Darstellung:
-
1 : einen erfindungsgemäßen Spiralverdichter in einer perspektivischen Explosionsdarstellung; und -
2 : eine perspektivische, teilweise transparente Ansicht des Spiralverdichters.
-
1 : a scroll compressor according to the invention in a perspective exploded view; and -
2 a perspective, partially transparent view of the scroll compressor.
Der in der
Das Gehäuse umfasst weiterhin einen zweiten Gehäuseteil
Der zweite Gehäuseteil
Eine Funktion des Führungselements
Eine weitere Funktion des Führungselements
Eine orbitierende Bewegung der Rotorspirale
Das Ausstoßen des verdichteten Gases oder Gas-Öl-Gemisches über die Austrittsöffnungen kann auch in einen beispielsweise von dem Gehäuse ausgebildeten Hochdruckraum (nicht dargestellt) erfolgen, aus dem das verdichtete Gas dann zentral abgeführt wird. Sofern in den Druckkammern ein Gas-Öl-Gemisch verdichtet wurde beziehungsweise wird, kann in diesen Hochdruckraum auch ein beispielsweise als Zentrifugalabscheider ausgebildeter Ölabscheider (nicht dargestellt) integriert sein, durch den das Öl möglichst vollständig aus dem Gas abgeschieden und einer erneuten Verwendung zugeführt wird (d.h. dieses wird erneut in ein noch zu verdichtendes Gas eingebracht).The ejection of the compressed gas or gas-oil mixture via the outlet openings can also take place in a high-pressure space (not shown) formed, for example, by the housing, from which the compressed gas is then removed centrally. If a gas-oil mixture was or is compressed in the pressure chambers, an oil separator (not shown), for example formed as a centrifugal separator, can be integrated into this high-pressure chamber, by which the oil is separated as completely as possible from the gas and fed to a new use ( ie this is again introduced into a gas still to be compressed).
Die Ventile
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Spiralverdichters, die infolge einer relativbeweglichen Anordnung des der Rotorspirale
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- StatorspiraleStatorspirale
- 1212
- erster Gehäuseteilfirst housing part
- 1414
- flacher Gehäuseabschnitt des ersten Gehäuseteils / Boden der Statorspiraleflat housing section of the first housing part / bottom of the stator spiral
- 1616
- Orbitachseorbit axis
- 1818
- Rotorspiralerotor spiral
- 2020
- mantelförmiger Gehäuseabschnitt des ersten Gehäuseteilsshell-shaped housing portion of the first housing part
- 2222
- Einlasskanalinlet channel
- 2424
- Anschlussöffnung des EinlasskanalsConnection opening of the inlet channel
- 2626
- zweiter Gehäuseteilsecond housing part
- 2828
- flacher Gehäuseabschnitt des zweiten Gehäuseteils / Boden der Rotorspiraleflat housing section of the second housing part / bottom of the rotor spiral
- 3030
- mantelförmiger Gehäuseabschnitt des zweiten Gehäuseteilsshell-shaped housing portion of the second housing part
- 3232
- Ausschnitt des zweiten GehäuseteilsSection of the second housing part
- 3434
- Führungselementguide element
- 3636
- Führungsvertiefung des FührungselementsGuide recess of the guide element
- 3838
- Führungsstiftguide pin
- 4040
- weiterer Gehäuseabschnitt des ersten Gehäuseteilsfurther housing section of the first housing part
- 4242
- Begrenzungswandboundary wall
- 4444
- VentilValve
- 4646
- Federlasche des VentilsSpring tab of the valve
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2013/0115123 A1 [0003]US 2013/0115123 A1 [0003]
- DE 102013200807 A1 [0006]DE 102013200807 A1 [0006]
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