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Die Erfindung betrifft eine Scrollmaschine, bspw. in Form eines Scrollverdichters, der insbesondere für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage eingesetzt wird.
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Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-744 (Kohlenstoffdioxid, CO2) oder R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters oder Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.
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Als Kältemittelverdichter wird häufig eine sogenannte Scrollmaschine eingesetzt, um ein Kältemittel zu verdichten. Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Scrollmaschine, eingesetzt als Verdichter für das Kältemittel einer Kraftfahrzeugklimaanlage, ist beispielsweise in
DE 10 2012 104 045 A1 beschrieben. Wesentliche Bestandteile einer solchen Scrollmaschine sind zwei relativ zueinander bewegbare Scrollteile („Scrolls“). Meist liegt im System auch Öl in Tropfenform oder als Nebel vor, das nach der Verdichtung zumindest teilweise von dem (nach der Verdichtung üblicherweise gasförmigen) Kältemittel abgetrennt wird. Das Kältemittel (gegebenenfalls mit Resten von Öl) wird dann in den Klimakreislauf eingebracht, während das abgetrennte Öl meist innerhalb der Scrollmaschine zur Schmierung von bewegten Teilen an diese herangeführt werden kann.
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Die Scrollteile sind in der Regel als ein feststehender, fixierter Scroll (Fixscroll, Verdrängerscroll) und als ein beweglicher, orbitierender Scroll (Gegenscroll, Rotorscroll) ausgeführt. Die beiden Scrolls sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine Basisplatte (Grundkörper, Scrollscheibe) und eine spiralförmige (schneckenförmige), ausgehend von der Basisplatte sich in Axialrichtung erstreckende Wandung (Spiralwand, Scrollwand) auf. Im zusammengesetzten Zustand liegen die Spiralwände der beiden Scrolls verschachtelt ineinander und bilden zwischen den sich abschnittsweise berührenden Scroll-Wandungen mehrere Förderkammern.
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Unter einer orbitierenden Bewegung ist hier und im Folgenden insbesondere eine exzentrische, kreisförmige Bewegungsbahn zu verstehen, bei welcher der bewegliche Scroll selbst nicht um die eigene Achse rotiert. Die beiden Scrolls weisen im Betrieb einen möglichst kleinen axialen Abstand zueinander auf, wobei bei jeder orbitierenden Bewegung zwischen den Spiralwänden im Wesentlichen sichelförmige (Verdichter- oder Förder-) Kammern gebildet werden, deren Volumen im Zuge der Bewegung der beiden Scroll zueinander (zumindest bei einem Verdichtungsprozess) von der Außenseite her entlang der Spiralwände in Richtung zur Mittelachse des jeweiligen Scrolls wandert und dabei zunehmend reduziert (und damit das darin geführte Medium verdichtet) wird.
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Zum Antrieb des beweglichen Scrolls ist typischerweise ein Elektromotor vorgesehen, dessen Motorwelle mittels eines (A-seitigen) exzentrischen Wellenzapfens (auch: „Wellenpin“) mit dem beweglichen Scrollteil antriebstechnisch gekoppelt ist.
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Im Sinne einer möglichst kompakten Bauart wird - insbesondere im Fall des Kältemittelverdichters - das Kältemittel durch den Motorraum des Elektromotors an den eigentlichen Scrollmaschine, d. h. die beiden ineinandergreifenden Scrolls, herangeführt. Das Kältemittel kann somit zur Kühlung des Elektromotors beitragen, ohne dass zusätzliche Kühlungsmaßnahmen - bspw. mittels eines gesonderten Kältemittels - vorgesehen werden müssten. Dies ist auch besonders effektiv, da die Elemente des Elektromotors, insbesondere Rotor und Stator unmittelbar mit dem Kältemittel in Kontakt stehen. Allerdings muss hierzu der Motorraum in Richtung auf einen elektrischen Anschlussbereich hinreichend abgedichtet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scrollmaschine zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Scrollmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Die erfindungsgemäße Scrollmaschine ist insbesondere als Scrollverdichter und in diesem Rahmen vorzugsweise zur Verdichtung von Kältemittel in einer Fahrzeugklimaanlage eingerichtet und vorgesehen. Die Scrollmaschine weist dabei einen elektrischen Antrieb auf, der wiederum eine Antriebswelle umfasst. Des Weiteren weist die Scrollmaschine einen ersten Scroll mit einer ersten Spiralwand auf. Insbesondere weist der erste Scroll eine erste Basisplatte auf, von der die erste Spiralwand in einer Axialrichtung vorsteht und dabei einen ersten Spiralgang bildet. Die Scrollmaschine weist außerdem einen zweiten, mit der Antriebswelle exzentrisch gekoppelten Scroll mit einer zweiten Spiralwand auf, die mit der ersten Spiralwand des ersten Scrolls unter Bildung einer Anzahl von Förderkammern (in einem bestimmungsgemäßen Verdichterbetrieb auch als „Verdichterkammern“ bezeichnet) in Eingriff steht. Insbesondere weist auch der zweite Scroll eine („zweite“) Basisplatte auf, von der die zweite Spiralwand in Axialrichtung vorsteht. Insbesondere greift die zweite Spiralwand exzentrisch zu dem ersten Scroll in den ersten Spiralgang des ersten Scrolls ein und bildet dabei im (bspw. Verdichter-) Betrieb aufgrund einer Orbitation gegenüber dem ersten Scroll mit dessen Spiralwand die Anzahl von sich entlang der ersten Spiralwand bewegenden (Verdichter- oder) Förderkammern. Des Weiteren weist die Scrollmaschine ein erstes Wuchtgewicht auf, das in einem Bereich eines abtriebsseitigen (also insbesondere dem zweiten Scroll zugewandten) Endes der Antriebswelle angeordnet ist. Außerdem weist die Scrollmaschine ein zweites Wuchtgewicht auf, das axial in Richtung auf den Antrieb zu dem ersten Wuchtgewicht versetzt, aber drehfest an die Antriebswelle angebunden ist. Dieses zweite Wuchtgewicht steht dabei quer, insbesondere also radial, vorzugsweise rotorflügelartig (oder: rotorblattartig) von der Antriebswelle vor. Wenigstens eine der etwa in Axialrichtung weisenden Flächen des zweiten Wuchtgewichts ist dabei außerdem schräg gegen eine Radialebene (d. h. eine radial zur Antriebswelle stehende Ebene) angestellt.
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„Etwa“ in Axialrichtung weisend wird hier und im Folgenden insbesondere derart verstanden, dass die entsprechende Fläche, insbesondere deren Flächennormale mit einer Abweichung von maximal 45 Grad, vorzugsweise von weniger als 30 Grad zur Axialrichtung geneigt ist. Somit fällt unter eine solche Fläche vorzugsweise die (Ober-) Fläche - oder auch eine Teilfläche dieser - einer Flachseite des, vorzugsweise scheibenartig ausgebildeten, Wuchtgewichts, insbesondere jedoch nicht eine Kantenfläche, deren Normale im Mittel (bspw. im Fall einer Rundung) oder im Wesentlichen (bspw. bei einer Entformungsschräge mit einer Abweichung von maximal 20 oder 15 Grad) radial (oder optional auch in der Radialebene liegend) ausgerichtet ist.
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Aufgrund der Schrägstellung dieser wenigstens einen Fläche des Wuchtgewichts weist letzteres eine einem Rotorblatt (oder einem Flügel) zumindest angenäherte Gestalt auf. Somit wird hierdurch also im (bspw. Verdichter-) betrieb - wenn also das zweite Wuchtgewicht mit der Antriebswelle rotiert - eine erzwungene Fluidströmung zumindest grob entlang der Antriebswelle hervorgerufen. Eine (erzwungene) Strömung ermöglicht dabei vorteilhafterweise eine gegenüber einem stehenden Fluid höhere Wärmeübertragungsrate (insbesondere aufgrund einer dadurch gebildeten „erzwungenen Konvektion“). Dies ist vorteilhaft, da üblicherweise an der Antriebswelle direkt ein Elektromotor als Antrieb vorhanden ist, der insbesondere im Verdichterbetrieb gekühlt werden sollte.
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Das erste Wuchtgewicht dient insbesondere zur statischen Auswuchtung des zweiten und/oder ersten Scrolls. Der Axialversatz des zweiten zu dem ersten Wuchtgewicht dient dazu, eine im Verdichterbetrieb - also bei Bewegung zumindest des ersten und/oder des zweiten Scrolls - auftretende dynamische Unwucht, insbesondere Kippmomente, aufgrund eines Axialversatzes des Schwerpunkts des ersten Wuchtgewichts zum Schwerpunkt des damit zu wuchtenden Scroll, auszugleichen.
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Das erste Wuchtgewicht ist optional an einem zwischen die Antriebswelle und den zweiten Scroll geschalteten Exzenter (der insbesondere einen sogenannten „Swing Link“ bildet) angebunden (und somit insbesondere am abtriebsseitigen Ende der Antriebswelle angeordnet). Alternativ kann das erste Wuchtgewicht aber auch in diesem Bereich, bspw. auf den Exzenter in Richtung auf den Antrieb nachfolgend, an die Antriebswelle (insbesondere starr) angebunden sein.
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In einer zweckmäßigen Ausführung ist das zweite Wuchtgewicht kreisteilscheibenartig ausgebildet. Insbesondere überdeckt das Wuchtgewicht dabei - entlang der Antriebswelle gesehen, also in Axialrichtung betrachtet - einen Viertelkreis bis zu einem Dreiviertelkreis. Dadurch kann die zum Auswuchten erforderliche Masse des Wuchtgewichts durch eine geeignete, in Umfangsrichtung gesehen größere oder kleinere Ausgestaltung des zweiten Wuchtgewichts eingestellt werden.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die schräg gegen die Radialebene angestellte Fläche des zweiten Wuchtgewichts schräg gegen die Umfangsrichtung der Antriebswelle angestellt. Bspw. ist dabei nur eine (Ober-) Fläche schräg angestellt, so dass das Wuchtgewicht in Umfangsrichtung - zumindest abschnittsweise - keilartig in seiner Dicke zunimmt. Optional kann aber auch zusätzlich oder alternativ das Wuchtgewicht mit beiden etwa in Axialrichtung weisenden Oberflächen (im Fall einer Scheibe als insbesondere den beiden Flachseiten) schräg gegen die Radialebene und insbesondere auch die Umfangsrichtung angestellt sein. Dadurch gleicht das Wuchtgewicht (insbesondere noch mehr) einem Propellerflügel. Optional kann die vorgenannte Fläche sowohl in Umfangsrichtung als auch in Radialrichtung schräg angestellt sein.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausführung weist die Scrollmaschine auch ein drittes Wuchtgewicht auf. Dieses ist in Umfangsrichtung gegenüber dem zweiten Wuchtgewicht versetzt, insbesondere um ein gegebenenfalls durch das zweite Wuchtgewicht im (Verdichter-) Betrieb hervorgerufenes Kippmoment auszugleichen. Dieses dritte Wuchtgewicht ist dabei zweckmäßigerweise gleichartig zu dem zweiten Wuchtgewicht ausgebildet, weist also insbesondere ebenso wie das zweite Wuchtgewicht die wenigstens eine schräg zur Radialebene angestellte Fläche auf. Bildlich gesprochen, bilden das zweite und das dritte Wuchtgewicht (in Axialrichtung gesehen) insbesondere einen zweiblättrigen Propeller (oder Rotor), wobei vorzugsweise das dritte Wuchtgewicht axial zu dem zweiten Wuchtgewicht versetzt ist. Durch diese propellerartige Anordnung des zweiten und dritten Wuchtgewichts kann die Fluidströmung besonders vorteilhaft „erzwungen werden“.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind das zweite und das dritte Wuchtgewicht auf axial einander gegenüberliegenden Stirnseiten eines Rotors des Elektromotors des Antriebs angeordnet.
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In einer zweckmäßigen Ausführung weist die Scrollmaschine ein Antriebsgehäuse auf, in dessen Innenraum der Antrieb (insbesondere also der Elektromotor) aufgenommen ist. Das Antriebsgehäuse weist dabei bereichsweise eine doppelte Gehäusewand mit einer dabei gebildeten und vom Innenraum fluidisch getrennten Zwischenkammer auf. Ein Kältemittelanschluss (oder: Einlass) zur Zufuhr von Kältemittel (insbesondere zu den Scrolls) mündet dabei in diese Zwischenkammer (und nicht wie üblich in den Innenraum). Der Innenraum des Antriebsgehäuses ist in dieser Ausführung bevorzugt luftgeflutet (oder optional mit einem elektrisch inerten, insbesondere elektrisch isolierenden, Medium geflutet). Das oder das jeweilige rotorblattartige Wuchtgewicht kommt also vorteilhafterweise bei einer Scrollmaschine zum Einsatz, deren „Motorraum“ (Innenraum) nicht flüssigkeitsgespült ist, zumindest nicht mit dem mittels der Scrolls geförderten Kältemittel (das häufig zumindest innerhalb der Scrollmaschine häufig mit Öl versetzt ist). Letzteres ist im Hinblick auf den Abdichtungsaufwand vorteilhaft. In einem solchen Fall ist aber eine (erzwungene) Luftströmung im Innenraum des Antriebsgehäuses vorteilhaft, da diese erkanntermaßen eine effektivere Kühlung im Vergleich zu unbewegter Luft ermöglicht. Dies wird durch das zweite und gegebenenfalls dritte Wuchtgewicht ermöglicht.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Innenraum des Antriebsgehäuses mittels eines B-seitigen Lagerschilds (also an der den Scrolls entgegengesetzten Seite), von einem ebenfalls von dem Antriebsgehäuse umschlossenen Elektronikraum abgegrenzt aber luftführungstechnisch mit diesem verbunden ist. Anders ausgedrückt weist der B-seitige Lagerschild Öffnungen oder Durchbrüche auf, durch die Luft hindurchströmen kann. Des Weiteren treten durch diese Öffnungen optional auch Anschlusskontakte von Motorwicklungen hindurch. Außerdem ist an dem B-seitigen Lagerschild die Antriebswelle, insbesondere mittels eines Loslagers, gelagert. In einer alternativen Ausgestaltung bildet der B-seitige Lagerschild einen Gehäusedeckel auch für den vorstehend genannten Elektronikraum. In diesem Fall ist optional eine Leiterplatte der Motorelektronik freigestellt, weist also bspw. einen Durchbruch auf, so dass die Motorwelle durch diese hindurchgreifen kann und an dem durch den B-seitigen Lagerschild gebildeten (und auf der anderen Seite der Leiterplatte angeordneten) Gehäusedeckel gelagert ist.
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In einer weiteren alternativen Ausgestaltung entfällt der B-seitige Lagerschild, ist also nicht vorhanden. In diesem Fall ist sowohl eine Fest- als auch die Loslagerung der Motorwelle am A-seitigen Lagerschild angeordnet. Eine B-seitige Lagerung der Motorwelle ist hierbei also nicht vorhanden.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind im Innenraum (insbesondere an einer Innenseite einer Innenwand des Antriebsgehäuses) Luftleitelemente angeordnet, die eine durch das erste und gegebenenfalls das zweite Wuchtgewicht erzwungene Luftströmung durch den Innenraum und gegebenenfalls den Elektronikraum leiten.
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In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführung sind an der Innenwand des Antriebsgehäuses zumindest bereichsweise Kühlkonturen ausgebildet. Insbesondere sind diese als Kühlrippen ausgebildet. Optional sind die Kühlkonturen durch die vorstehend genannten Luftleitelemente gebildet (oder umgekehrt). Die Kühlung wird hier insbesondere durch eine vergrößerte Oberfläche des Gehäuses unterstützt.
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Unter „A-seitig“ oder „A-Seite“ wird hier und im Folgenden insbesondere die Seite („Abtriebsseite“) insbesondere eines Motors oder Antriebs verstanden, an der ein sogenannter „Abtrieb“, d. h. ein zum Antrieb einer nachgelagerten Komponente dienendes, Antriebskraft vermittelndes Element, hier insbesondere die Antriebswelle, zur Kopplung mit der nachgelagerten Komponente (hier einer der beiden Scrolls) zugänglich ist. Die „B-Seite“ oder „B-seitig“ bezeichnet insbesondere entsprechend die andere Seite des Motors bzw. Antriebs. Insbesondere bei einem Elektromotor bezeichnet die B-Seite die der A-Seite abgewandte Seite des Rotors und Stators.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer Perspektivdarstellung schematisch eine Scrollmaschine,
- 2 in einer Teilschnittdarstellung schematisch einen Längsschnitt der Scrollmaschine,
- 3 in einer Perspektivdarstellung ausschnitthaft schematisch einen Rotor eines Elektromotors sowie ein Verdichtermodul der Scrollmaschine,
- 4, 5 in jeweils unterschiedlicher Perspektivdarstellung schematisch ein Ausgleichsgewicht der Scrollmaschine, und
- 6 in einer schematischen Detailansicht einen Gehäuseinnenraum der Scrollmaschine mit dem darin angeordneten Rotor eines Elektromotors der Scrollmaschine.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Scrollmaschine, welche beispielsweise als Scrollverdichter 2, konkret als Kältemittelverdichter, in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut ist. Der Scrollverdichter 2 ist elektromotorisch betrieben und weist dazu ein elektrisches (elektromotorisches) Antriebsmodul 4 und ein mit diesem gekoppeltes Verdichtermodul 6 auf. Zwischen dem Antriebsmodul 4 und dem Verdichtermodul 6 ist eine mechanische Schnittstelle 8 vorgesehen, mittels derer das Verdichtermodul 6 antriebstechnisch an das Antriebsmodul 4 angebunden ist. Das Verdichtermodul 6 ist dabei mittels umfangsseitig verteilten, sich in eine Axialrichtung A des Scrollverdichters 2 erstreckenden Flanschverbindungen 10 mit dem Antriebsmodul 4 verbunden, konkret verschraubt.
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Das Antriebsmodul 4 weist ein Antriebsgehäuse 12 mit einem Innenraum 12a (s. 2) auf, das Verdichtermodul 6 ein Verdichter- oder „Scrollgehäuse 14“ mit einem „Scrollraum 14a“. In dem Innenraum 12a ist ein Elektromotor 16 angeordnet. Ein in 1 unten abgebildeter Gehäuseteilbereich des Antriebsgehäuses 12 bildet einen Elektronikraum 12b (s. 2), in dem eine den Elektromotor 16 ansteuernde Motorelektronik 18 angeordnet ist.
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Der Scrollverdichter 2 weist einen (Kältemittel-) Einlass 20 (oder auch: Anschluss) zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf und einen (Kältemittel-) Auslass 22 auf. Der Einlass 20 ist in einem dem Elektronikraum 12b zugewandten Bereich des Antriebsgehäuses 12 angeformt. Der Auslass 22 ist an einem „Boden 24“ des Scrollgehäuses 14 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 20 die Niederdruck- oder Saugseite (Sauggasseite) und der Auslass 22 die Hochdruck- oder Pumpseite (Pumpenseite) des Scrollverdichters 2. Konkret steht der Auslass 22 mit einer Hochdruckkammer 25 in Verbindung, die einen Teil des Scrollraums 14a bildet.
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Wie aus 2 ersichtlich ist im Bereich der mechanischen Schnittstelle 8 ein antriebsseitiger Lagerschild 26 angeordnet. Dieser bildet eine Zwischenwand, auch als „Centerplate“ bezeichnet, zwischen dem Antriebsmodul 4 und dem Verdichtermodul 6, konkret zwischen dem Innenraum 12a und dem Scrollraum 14a.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist das Verdichtermodul 6 des Scrollverdichters 2 einen im Scrollgehäuse 14, konkret im Scrollraum 14a, angeordneten ersten, feststehenden Scroll 28 (Scrollteil, nachfolgend als fixierter Scroll, kurz „F-Scroll 28“ bezeichnet) und einen zweiten, beweglichen Scroll (Scrollteil, nachfolgend als orbitierender Scroll, kurz „O-Scroll 30“ bezeichnet) auf (der ebenfalls im Scrollraum 14a angeordnet ist). Der O-Scroll 30 ist mittels eines Exzenters, im Folgenden als „Swing Link 32“ bezeichnet, über einen Fügestift oder Wellenzapfen 34 an eine (Antriebs- oder Motor-) Welle 36 des Elektromotors 16 gekoppelt, welche in den Lagerschild 26 geführt ist. An den Swing Link 32 ist ein Ausgleichsgewicht (hier als „erstes Wuchtgewicht“ 32a bezeichnet) exzentrisch angebunden.
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Der Swing Link 32 ist in einem im O-Scroll 30 gehaltenen Wälz- oder Kugellager 38 gelagert. Ein weiteres, Wälz- oder Kugellager 40 ist zur Lagerung der Welle 36 im Lagerschild 26 angeordnet. Der O-Scroll 30 ist mittels der Welle 36 und des exzentrisch in der Welle 36 eingebrachten Wellenzapfens 34 im Betrieb des Scrollverdichters 2 orbitierend angetrieben.
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Der F-Scroll 28 ist dagegen starr, also gehäusefest im Scrollgehäuse 14 befestigt. Beide Scrolls 28, 30 weisen jeweils zugeordnete schnecken- oder spiralförmige Spiralwände 28a, 30a (Scrollwände, Scrollspiralen) auf, die von einer jeweiligen Basisplatte 28b, 30b axial vorstehen. Der F-Scroll 28 weist zusätzlich eine umfänglich umlaufende Begrenzungswand 28c auf. Die beiden Scrolls 28 und 30 greifen im montierten Zustand mit ihren Spiralwänden 28a, 30a ineinander. Zwischen den Scrolls 28, 30, dies bedeutet zwischen deren Scrollwänden 28a, 30a und den Basisplatten 28b, 30b sind dadurch (Förder- oder) Verdichterkammern 41 gebildet, deren Volumen sich bei Betrieb des Elektromotors 16 verändert.
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Wie aus 2 ebenfalls ersichtlich ist, ist der A-seitige Lagerschild 26 als integraler Teil des Antriebsgehäuses 12 (d. h. einstückig mit dem Antriebsgehäuse 12) ausgebildet. Außerdem ist das Antriebsgehäuse 12 bereichsweise doppelwandig ausgebildet, so dass sich zwischen einer Außenwand 42 und einer Innenwand 44 eine umlaufende Zwischenkammer 46 bildet. Der Einlass 20 führt dabei in diese Zwischenkammer 46. Die Zwischenkammer 46 mündet im montierten Zustand in den Scrollraum 14a, konkret in eine Niederdruckkammer 47 des Scrollraums 14a, gegenüberliegend ist sie bis auf den Einlass 20 verschlossen. Außerdem ist die Zwischenkammer 46 fluidisch von dem Innenraum 12a getrennt. Des Weiteren ist in dem A-seitigen Lagerschild 26 eine Gegendruckkammer 48 (auch: „Backpressure-Kammer“) ausgebildet. Diese Gegendruckkammer 48 ist zum Innenraum 12a des Antriebsgehäuses 12 hin mittels einer Wellendichtung 50 abgedichtet, um Druckverluste zu vermeiden. Die Gegendruckkammer 48 stellt ebenfalls einen Teil des Scrollraums 14a dar. Die Niederdruckkammer 25, die Gegendruckkammer 48 und die Hochdruckammer 25 sind räumlich durch die beiden Scrolls 28 und 30 voneinander abgegrenzt.
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Im Betrieb wird das Kältemittel durch den Einlass 20 in die Zwischenkammer 46 des Antriebsgehäuses 12 und von dort in den Scrollraum 14a, konkret in die Niederdruckkammer 47, eingeleitet. In der Zwischenkammer 46 ist ferner eine Strömungsführungsanordnung 52, hier konkret in Form eines helixartigen Bands, angeordnet, die dazu dient, dem Kältemittel innerhalb der Zwischenkammer 46 einen möglichst langen Strömungsweg um den Innenraum 12a herum „aufzuzwingen“. Dies dient einer möglichst guten thermischen Anbindung des Antriebsgehäuses 12 an das Kältemittel, also einem möglichst hohen Wärmeeintrag aus dem Antriebsgehäuse 12 in das Kältemittel.
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Mittels des A-seitigen Lagerschilds 26 und der o. g. Wellendichtung 50 wird ein Eindringen des Kältemittels (und/oder Öls, also eines elektrisch leitfähigen Fluids), konkret aus der Gegendruckkammer 48, in den Innenraum 12a des Antriebsgehäuses 12 verhindert. Der Innenraum 12a ist luftgeflutet.
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Da Luft ein vergleichsweise guter Wärmeisolator ist, wird im Verdichterbetrieb im Innenraum 12a des Antriebsgehäuses 12 eine erhöhte Konvektion durch eine erzwungene Luftströmung hervorgerufen. Dazu wird ein zweites Wuchtgewicht 54 und ein drittes Wuchtgewicht 56 genutzt. Diese beiden Wuchtgewichte 54 und 56 sind axial zueinander versetzt an gegenüberliegenden Seiten eines Rotors 58 des Elektromotors 16 (als an der A-Seite und an der B-Seite) angeordnet. Die beiden Wuchtgewichte 54 und 56 sind auch axial zum ersten Wuchtgewicht 32a versetzt, um eine dynamische Unwucht, d. h. ein auf die Welle 36 wirkendes Kippmoment auszugleichen. Dieses tritt auf, da das erste Wuchtgewicht 32a aus Bauraumgründen nicht in der gleichen Radialebene wie der Schwerpunkt des O-Scrolls 30 angeordnet sein kann.
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Die beiden Wuchtgewichte 54 und 56 sind dabei etwa halbkreis-scheibenförmig ausgebildet und über die Welle 56 in Umfangsrichtung zueinander versetzt, hier beispielhaft um 180 Grad versetzt. Die beiden Wuchtgewichte 54 und 56 sind drehfest mit der Welle 36 verbunden, konkret auf diese aufgepresst. Außerdem stehen die beiden Wuchtgesichte 54 und 56 radial von der Welle 36 vor.
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Wie aus 2 bis 6 ersichtlich ist, ist eine etwa in Richtung auf die B-Seite weisende Fläche 60 der beiden Wuchtgewichte 54 und 56 schräg gegen die Axialrichtung A und damit auch schräg gegen die Umfangsrichtung U angestellt. Hier ist die vollständige Fläche 60 (abgesehen von fertigungstechnisch bedingten Fasen, Radien und/oder Entformungsschrägen) schräg angestellt. Ebenfalls möglich, aber nicht dargestellt, ist auch nur eine Schrägstellung eines Flächenteilbereichs, insbesondere des in Rotationsrichtung vorauseilenden Flächenteilbereichs. Aufgrund der Schrägstellung wird eine propellerartige Wirkung hervorgerufen und die Luft im Innenraum 12a entlang der Axialrichtung A durch den Elektromotor 16 bewegt (veranschaulicht durch einen schematischen Strömungsweg 62, s. 2). Ein Rückstrom erfolgt zwangsweise. Zur Führung oder Leitung der Luft im Innenraum 12a sind in einer optionalen Variante Luftleitkonturen vorhanden. Diese sind in 6 beispielhaft in Form von Nuten 66 sowohl in der Innenwand 44 als auch radial außenseitig in einem Stator 68 ausgebildet. Des Weiteren strömt auch Luft in den Elektronikraum 12b, so dass auch eine Kühlung der Motorelektronik 18 erfolgt. Ein B-seitiger Lagerschild 64 (in 6 nicht dargestellt) ist hierfür mit wenigstens einem Durchbruch und/oder gleichermaßen wie der Stator 68 mit randseitigen Nuten versehen. In dem B-seitigen Lagerschild 64 ist die Welle 36 in einem durch ein Kugellager 70 gebildetes Loslager gelagert.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand des Ausführungsbeispiels beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Scrollverdichter
- 4
- Antriebsmodul
- 6
- Verdichtermodul
- 8
- Schnittstelle
- 10
- Flanschverbindung
- 12
- Antriebsgehäuse
- 12a
- Innenraum
- 12b
- Elektronikraum
- 14
- Scrollgehäuse
- 14a
- Scrollraum
- 16
- Elektromotor
- 18
- Motorelektronik
- 20
- Einlass
- 22
- Auslass
- 24
- Boden
- 25
- Hochdruckkammer
- 26
- Lagerschild
- 28
- F-Scroll
- 28a
- Spiralwand
- 28b
- Basisplatte
- 28c
- Begrenzungswand
- 30
- O-Scroll
- 30a
- Spiralwand
- 30b
- Basisplatte
- 32
- Swing Link
- 32a
- Wuchtgewicht
- 34
- Wellenzapfen
- 36
- Welle
- 38
- Kugellager
- 40
- Kugellager
- 41
- Verdichterkammer
- 42
- Außenwand
- 44
- Innenwand
- 46
- Zwischenkammer
- 47
- Niederdruckkammer
- 48
- Gegendruckkammer
- 50
- Wellendichtung
- 52
- Strömungsführungsanordnung
- 54
- Wuchtgewicht
- 56
- Wuchtgewicht
- 58
- Rotor
- 60
- Fläche
- 62
- Strömungsweg
- 64
- Lagerschild
- 66
- Nut
- 68
- Stator
- 70
- Kugellager
- A
- Axialrichtung
- U
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012104045 A1 [0003]
