EP3821130A2 - Scroll compressor - Google Patents

Scroll compressor

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Publication number
EP3821130A2
EP3821130A2 EP19742309.8A EP19742309A EP3821130A2 EP 3821130 A2 EP3821130 A2 EP 3821130A2 EP 19742309 A EP19742309 A EP 19742309A EP 3821130 A2 EP3821130 A2 EP 3821130A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
scroll compressor
spiral element
actuator
sensor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19742309.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Inhoff
Simon SCHMIDER
Thomas Hartmann
Walter Zipp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ipetronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Ipetronik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Ipetronik GmbH and Co KG filed Critical Ipetronik GmbH and Co KG
Publication of EP3821130A2 publication Critical patent/EP3821130A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C28/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C28/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C28/26Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/60Shafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/80Other components
    • F04C2240/81Sensor, e.g. electronic sensor for control or monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/80Other components
    • F04C2240/811Actuator for control, e.g. pneumatic, hydraulic, electric

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor according to claim 1 and
  • Refrigerant compressors are increasingly using electrically driven refrigerant compressors.
  • the electrically driven refrigerant compressor has become the standard, particularly in hybrid vehicles and purely electrically powered vehicles. By using your own electric motor, it will
  • Auxiliary unit independent of the speed of the vehicle drive train and thus allows a wide range of control options.
  • the electrically driven refrigerant compressors that are used in passenger cars are often designed as scroll compressors.
  • Scroll compressor has two spiral elements that run into each other
  • stator spiral element remains stationary while the other spiral element, the stator spiral element
  • Rotor spiral element by a rotating electric motor and a special intermediate drive relative to the stator spiral element in an orbiting
  • the radial sealing between the spiral contours takes place via liquid oil, which is entrained by the mass flow of the gaseous refrigerant during operation.
  • the axial sealing takes place via sealing elements on the edges of the spiral contour of the rotor spiral element and its axial contact pressure.
  • the ideal value of the axial contact force depends on the operating range of the
  • Stator spiral element can also lead to the risk of wear and direct damage.
  • the aim of the invention is therefore to optimize the axial setting
  • a scroll compressor which has the following: a compressor unit with a fixed stator spiral element and a rotatable rotor spiral element which is mounted so as to be axially movable relative to the stator spiral element, the compressor unit being designed to suck in, compress and compress a fluid to be compressed from a suction area to promote in a high pressure area; a back pressure chamber, which on a side facing away from the stator spiral element
  • Rotor spiral element is arranged and can be acted upon with a back pressure to apply a pressing force in the axial direction on the rotor spiral element to exert and to press the rotor spiral element against the stator spiral element, wherein there is a fluid connection between the back pressure chamber and the suction area, and wherein there is a fluid connection between the back pressure chamber and the high pressure area; a suction pressure channel arranged in the fluid connection between the back pressure chamber and the suction area; a high pressure channel disposed in the fluid communication between the back pressure chamber and the high pressure area; wherein at least one actuator element in the high pressure channel and the suction pressure channel
  • An essential point of the invention is that the provision of the actuator elements and the thus variable cross-section of the pressure channels overcome the limitations of fixed cross-sectional relationships or mechanically acting control elements for determining the contact pressure.
  • the back pressure in the back pressure chamber can be controlled reliably, precisely and quickly by providing the actuator elements. This allows the
  • Compressor unit can be increased.
  • dynamic compression unit can be increased.
  • dynamic compression unit can be increased.
  • Rotor spiral element are suppressed along the axial direction, which would contribute to increased noise in addition to additional wear.
  • the back pressure can be quickly and reliably adapted to changing operating conditions of the scroll compressor with the present invention. This makes, for example, an adaptation to different
  • the actuator elements according to the invention are components which contain electrical signals, for example commands originating from a control computer
  • Actuator elements thus actively intervene in the process of controlling the contact pressure.
  • the actuator elements have, for example, an electrical and / or a mechanical and / or a pneumatic and / or a hydraulic
  • the actuator element of the high-pressure duct and / or the actuator element of the suction pressure duct is formed by an actuator element with an orifice geometry, a needle valve, a ball valve, a throttle valve or a shape memory wire.
  • a needle valve has a cylindrical shaft with a tapered tip. In the closed position, this conical tip sinks into a conical bore.
  • the needle tip is axially adjusted, for example, by means of a stepper motor or a current-carrying coil and gives one
  • the actuator element is designed on the principle of a ball valve.
  • a pierced ball is used as a shut-off body, which sits in a congruently shaped cavity in the pipe.
  • the ball valve By rotating the pierced ball through 90 ° about an axis perpendicular to the piercing, the ball valve can be transferred from a fully open state to a fully closed state.
  • the rotation can in turn be brought about, for example, by a stepper motor which is coupled to the ball valve directly or via a gear.
  • the change in the channel cross section can be achieved in that the actuator element is designed as a throttle valve.
  • the closure element can be driven by a stepper motor or by means of a current-carrying coil.
  • Other common drive concepts such as gear or worm gear are also an option
  • the actuator element can also be formed by a shape memory wire.
  • a metal wire made of a special alloy is provided in the cross section of the pressure channel, the wire changing its shape or its diameter depending on the current intensity when current is applied, in order to change the cross section of the pressure channel.
  • the actuator element of the high-pressure channel and the actuator element of the suction pressure channel is a
  • the mixing valve formed, which is connected to the high pressure channel, the suction pressure channel and the back pressure chamber.
  • the mixing valve has at least two inputs, each of which is connected to the high-pressure duct and the suction pressure duct, and at least one output, which is connected to the
  • Back pressure chamber is connected. This represents a structurally simple and robust solution for setting the back pressure in the back pressure chamber.
  • the mixing valve can be connected to at least one electrical control unit.
  • the scroll compressor has a sensor element that is designed to measure a measurement variable from which the contact pressure that can be generated by the counterpressure in the counterpressure chamber can be determined.
  • the sensor element is a
  • Pressure sensor is formed, which is designed to measure the back pressure prevailing in the back pressure chamber. This enables a conceptually simple and reliable determination of the contact pressure. Is the effective area of the
  • the pressure force can be easily calculated from the product of the measured pressure and the effective area.
  • the sensor element can be formed by a force sensor, which on a drive shaft connected to the rotor spiral element, the
  • Rotor spiral element or the stator spiral element is arranged.
  • the force sensor is designed so that it measures a force in the axial direction, so that the contact pressure can be determined directly.
  • force-correlating sensors are used, such as strain gauges or piezoelectric elements. Strain gauges change their resistance when deformed. An electrical voltage occurs in piezoelectric elements when deformed. With both sensor types, electronic detection of a force acting on the rotor spiral element or the stator spiral element is possible.
  • the scroll compressor has a control unit that is designed to control the at least one actuator element, such that the one that can be generated by the back pressure in the back pressure chamber
  • Contact pressure can be controlled, in particular as a function of the contact pressure determined by means of the sensor element.
  • a scroll compressor which has the following: a compressor unit with a stationary one
  • Stator spiral element facing away is coupled to a
  • a particular advantage of this variant of the contact pressure generation is that there is no supply of refrigerant that has already been compressed from the high pressure side back into the compression process. This means that there is almost no leakage current at the compressor unit
  • both applications are possible that directly transfer an actuator movement to the shaft, e.g. by means of a stepper motor with tappet arranged on the drive shaft, as well as indirect power transmission by means of levers or a gear.
  • An actuator is generally to be understood as a drive element which converts electrical signals, for example from control electronics, into mechanical movement.
  • the actuator is formed by a piezoelectric element. This enables a particularly precise setting of the actuator
  • the scroll compressor has a sensor element that is designed to measure a measurement variable from which the contact pressure that can be generated by the actuator can be determined. This allows more precise control of the contact pressure, with which changes in the operating state of the scroll compressor can be taken into account.
  • the sensor element is formed by a force sensor which is attached to the drive shaft, the stator spiral element or the
  • Rotor spiral element is attached. This enables direct and
  • the force-correlating sensors described above can in turn be used as force sensors.
  • the scroll compressor has a control unit which is designed to control the actuator in such a way that the Contact force that can be generated by the actuator can be controlled, in particular in
  • the scroll compressor has an oil return, which forms a fluid connection between the high pressure area and the suction area, in order to return oil located in the high pressure area to the suction area, wherein an oil return actuator element is arranged in the oil return, by means of which the cross section of the Oil return is changeable.
  • an oil return actuator element is arranged in the oil return, by means of which the cross section of the Oil return is changeable.
  • Control oil return depending on the operating state of the scroll compressor can in turn be used for the oil return actuator element.
  • a solenoid valve can be used as the oil return actuator element, which can only assume an open or closed position. The amount of oil returned can then be controlled by controlling a clock frequency with which the solenoid valve is opened and closed.
  • the scroll compressor has a fill level sensor which is designed to measure an oil fill level in the high pressure region.
  • the scroll compressor has one
  • Speed sensor which is designed to a speed of the
  • the scroll compressor has a rotary drive control which is designed to rotate the
  • the scroll compressor has a high-pressure sensor which is designed to measure a pressure in the
  • the high pressure sensor is preferably a
  • Highly dynamic pressure sensor with low hysteresis which is designed to measure the maximum pressure of the fluid to be compressed in the high pressure chamber in the direction of flow of the fluid in front of an outlet in the high pressure chamber.
  • the rotary drive control is designed to control the control of the rotary drive as a function of the pressure in the compressor unit. This can cause a pressure surge in the
  • Compressor unit a sudden increase in the speed of the
  • Rotor spiral element are compensated, which is caused by the fact that the speed increases sharply with a constant torque of the rotary drive in the event of a pressure drop in the compressor unit. This can actively reduce rotary shocks during operation of the scroll compressor.
  • the scroll compressor has a temperature sensor which is designed to measure a temperature of the fluid to be compressed in the high pressure region, preferably directly at an outlet of the
  • this can be provided as a safety measure to prevent the scroll compressor from exceeding one
  • the State of matter of the fluid to be compressed in the high pressure area can be determined. In this way it can be determined whether liquid refrigerant can be present in the compressor unit. Accordingly, it is then possible that
  • control unit is designed to:
  • the axial force can be controlled.
  • the axial force can be directly applied to the changed one
  • the wear of the compressor unit can be reduced and the service life of the compressor unit can be increased, the efficiency of the scroll compressor can be further improved and the excitation of oscillations and vibrations by a periodic axial movement of the rotor spiral element during the
  • Invention for a scroll compressor for cars can then be dispensed with conventional measures for reducing vibrations such as corresponding mechanical decouplings, bearings, damping elements, the integration of additional masses or the like.
  • Fig. 1 shows a section of a scroll compressor according to a first
  • FIG. 2 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a modified one
  • FIG. 3 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 2 with a
  • FIG. 4 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 3 with a
  • FIG. 5 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a
  • FIG. 6 shows a further modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a further alternative for a sensor element
  • FIG. 7 shows a further modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a further alternative for a sensor element
  • Fig. 8 shows a section of a scroll compressor according to a second
  • FIG. 9 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 8.
  • Fig. 10 shows a section of a scroll compressor according to another
  • FIG. 11 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 8 with a
  • FIG. 12 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 11 with a
  • Oil recirculation actuator element shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 12 with a level sensor
  • FIG. 14 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 13 with a
  • FIG. 15 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 14 with a
  • FIG. 16 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 15 with a
  • FIG. 1 shows a section of a scroll compressor according to a first
  • the scroll compressor has a housing 50 with a substantially cylindrical shape.
  • the cylinder axis Z of the housing 50 is shown with a dash-dotted line.
  • the direction parallel to the cylinder axis Z of the housing 50 is referred to below as the axial direction.
  • the housing 50 has a fluid inlet 51 on the lateral surface, through which fluid to be compressed can be introduced into the scroll compressor.
  • the fluid is introduced into a suction region 30 via the fluid inlet 51.
  • a compressor unit 20 adjoins the suction area 30 in the axial direction, into which fluid is sucked in from the suction area 30 when the scroll compressor is in operation and compressed there.
  • a high-pressure region 40 connects to the compressor unit 20 in the axial direction, into which the fluid compressed in the compressor unit 20 is conveyed and from which it flows out through a fluid outlet 52 in the housing 50 of the scroll compressor.
  • the functional units of the scroll compressor are described in detail below.
  • a drive shaft 23 is arranged in the suction area 30 and is rotatably supported by means of two bearings 24a, 24b.
  • the drive shaft 23 is rotatably connected to a rotor 24 of an electric motor, which is surrounded by a stator 25 of the electric motor.
  • the drive shaft 23 can by means of electric motor are driven in rotation.
  • the electronics required for controlling the electric motor are accommodated in an electronics housing 70 which is arranged adjacent to the housing 50 of the scroll compressor.
  • the suction area 30 is connected via a compressor feed line 27 to the
  • the compressor unit 20 connected.
  • the compressor unit is essentially formed by two spiral elements, namely a stator spiral element 21 mounted immovably in the housing and a rotor spiral element 22 movably mounted relative to the stator spiral element 21.
  • Both spiral elements have a base plate 21a, 22a, each of which extends perpendicular to the cylinder axis Z of the scroll compressor ,
  • a spiral wall 21b, 22b extends from the base plates 21a, 22a of the spiral elements in each case parallel to the cylinder axis Z.
  • the spiral elements are arranged in the compressor unit 20 such that the spiral walls 21b, 22b interlock.
  • the spiral walls of each spiral element extend to the bottom plate of the opposite spiral element.
  • sealing elements are arranged, which are shown in FIG. 1 as black squares. The sealing elements serve to mutually seal the spiral elements in the axial direction.
  • the rotor spiral element 22 is offset from the stator spiral element 21 perpendicular to the cylinder axis Z.
  • the rotor spiral element 22 is rotatably mounted on the drive shaft 23 by means of a bearing 24c, the rotor spiral element 22 being arranged eccentrically with respect to the drive shaft 23, as shown in FIG. 1.
  • Sickle-shaped pockets are formed between the spiral walls 21b, 22b, which migrate in the direction of the center of the spirals during the orbiting movement of the rotor spiral element 22, the volume of which decreases. Thereby the fluid introduced into the compressor unit 20 radially from the outside via the compressor feed line 27 is compressed during the orbiting movement of the rotor spiral element 22.
  • the compressor unit 20 has a hot gas valve 26 on the side facing the high pressure region 40 near the cylinder axis Z, through which compressed fluid flows from the compressor unit 20 into a high pressure chamber 41 in the
  • the hot gas valve 26 is a
  • Compressor unit 20 in the high pressure chamber 41 allows and a
  • the compressed fluid flows out of the high pressure chamber 41 via a
  • Overflow channel 43 in an oil separation chamber 42 for lubricating the electric motor in the suction area 30 and for radially sealing the
  • Spiral elements in the compressor unit 20 contain liquid oil in the suction area 30, which is in contact with the components of the electric motor and is entrained during the operation of the scroll compressor via the mass flow of the gaseous fluid in the suction area 30 when sucking into the compressor unit 20.
  • the oil discharged into the high-pressure region 40 is separated in the oil separation chamber 42 in that the overflow channel 43 is formed in such a way that the passing mixture of oil and fluid substantially tangentially enters the oil separation chamber 42, which is cylindrical.
  • the combination of tangential overflow channel 43 and cylindrical oil separation chamber 42 acts as a centrifugal separator.
  • Oil separation chamber 42 are directed back into the suction area 30.
  • the movably mounted rotor spiral element 22 In order to achieve the sealing required for the compression process in the axial direction, the movably mounted rotor spiral element 22 must be subjected to a pressing force in the axial direction in order to
  • a counter pressure chamber 10 is arranged on the side of the rotor spiral element 22 facing away from the stator spiral element 21.
  • Back pressure chamber 10 is on one side of the bottom plate 22a of the
  • Rotor spiral element 22 limited. If the back pressure chamber 10 is pressurized, this causes a pressing force on the
  • Stator spiral element 21 is pressed.
  • the back pressure chamber 10 is in fluid communication with a mixing chamber 105.
  • the mixing chamber 105 is in fluid communication with the suction area 30 and the high pressure area 40.
  • the fluid connection with the suction area 30 is established through a suction pressure channel 103.
  • High-pressure area 40 is produced by a high-pressure channel 104.
  • the suction pressure channel 103 and the high pressure channel 104 are designed as bores in the housing 50.
  • Fluid flows into the mixing chamber 105 through the suction pressure channel 103 with a suction pressure prevailing in the suction region 30.
  • Compressed fluid flows into the mixing chamber 105 at high pressure level via the high pressure channel 104.
  • a counterpressure thus arises in the mixing chamber 105, which is derived from the proportions of suction and high pressure results. This pressure level also arises in the
  • Suction pressure channel 103 and the high pressure channel 104 variable. This is achieved in that a first actuator element 101 is arranged in the suction pressure channel 103 and a second actuator element 102 is arranged in the high pressure channel 104. Depending on the cross sections of the two pressure channels 103 and 104, which are set by means of the actuator elements 101 and 102, the back pressure in the Back pressure chamber 10, and thus the contact pressure for the rotor spiral element 22 can be adjusted.
  • the actuator elements 101 and 102 are each shown in FIG. 1 connected to a stepper motor.
  • the stepper motor of the actuator elements 101 and 102 generates a rotary movement which is transmitted to an actuator element which is arranged in the pressure channels and which changes the cross section of the respective pressure channel due to its movement.
  • Specific possible embodiments for actuator elements are, for example, orifices, needle valves, ball valves or throttle valves.
  • a motor-operated actuator element other devices can be used that allow a controlled change in cross-section of the pressure channels.
  • FIG. 2 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 1.
  • the mixing chamber 105 is omitted.
  • the high-pressure duct 104 and the intake duct 103 are connected directly to the counter-pressure chamber 10 via a bore.
  • FIG. 3 shows a further modified exemplary embodiment of the scroll compressor according to FIGS. 1 and 2.
  • the actuator elements 101 and 102 are replaced by an actuator element which is formed by a mixing valve 101a.
  • the two inputs of the mixing valve 101a are each with the high pressure channel 104 and the
  • Mixing valve 101a generates a medium pressure from the proportional inflows of suction and high pressure at the valve outlet, which is connected to the back pressure chamber 10.
  • the mixing valve 101a is in turn connected to a motor via which the valve position can be adjusted.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a scroll compressor according to the invention, modified from the exemplary embodiment of FIG. 3, in which a sensor element in the form of a pressure sensor 110 is provided.
  • Pressure sensor 110 is arranged in the back pressure chamber 10 and is designed to measure the back pressure prevailing in the back pressure chamber 10. The value of the back pressure determined in this way is multiplied by the size of the area of the base plate 22a of the rotor spiral element 22 which is in direct contact with the back pressure chamber 10, that is to say an effective area of the base plate 22a on which the back pressure determined by the pressure sensor 110 acts to the pressing force that acts on the rotor spiral element 22.
  • Fig. 5 shows a modification of the embodiment of Fig. 1.
  • the sensor element is formed by a force sensor 111, which on the
  • Rotor spiral element 22 facing away from the end of the drive shaft 23 is arranged.
  • the force sensor 111 is decoupled from the drive shaft 23 or its rotational movement by an axial sliding bearing 112. Since the force sensor 111 is arranged near the axial end of the housing 50 on which the electronics housing 70 is located, this is necessary for the operation of the force sensor 111
  • the force sensor 111 is arranged to measure a force that is in
  • the force sensor 111 can be formed by a piezoelectric element, in which one
  • Element leads to the occurrence of an electrical voltage, the amount of which is proportional to the amount of deformation.
  • Corresponding characteristic curve which can be determined in advance and can be stored in purple in the force sensor electronics, the force acting on the force sensor 111 can be determined, from which the contact pressure can in turn be inferred with a suitable calibration of the system. This modification can
  • FIG. 6 and FIG. 7 show further possible designs for a force sensor as a modification of the exemplary embodiment from FIG. 1. These modifications can also be applied to the exemplary embodiments of FIGS. 2 or 3.
  • the force sensor 111 is a strain gauge formed, which is attached to the bottom plate 21a of the stator spiral element 21 on the side facing the rotor spiral element 22, see FIG. 6, or on the bottom plate 21a of the stator spiral element 21 on the
  • the pressing force determined in real time can now be used as a control variable in a control circuit in order to control the actuator elements in such a way that the pressing force is set to a predetermined value in order to achieve the optimum contact pressure at any operating point or load point of the scroll compressor Adjust actuator elements controllable back pressure.
  • the control circuit required for this is not shown in FIGS. 4 to 7. It can be present in the electronics housing 70 or can be accommodated in a separate control device. Alternatively, the control circuit can also be present in an existing vehicle intelligence, if the
  • Scroll compressor is used in a car.
  • Fig. 8 shows a section of a scroll compressor according to a second
  • Embodiment of the present invention differs from the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 7 in the constructive solution for generating the contact pressure. Same
  • the drive shaft in 23 in Fig. 8 serves as in the previous ones
  • Embodiment is mounted in the scroll compressor movable in the axial direction. This can be achieved, for example, in that the bearings 24a, 24b are designed as floating bearings.
  • the compressor feed line 27, the Suction area 30 fluidly connects to the compressor unit 20 is also provided.
  • the suction pressure and high pressure channels, however, are not available.
  • the contact pressure is generated in that an actuator 120 is provided which is designed to generate a
  • the actuator 120 is arranged on the axial end of the drive shaft 23 facing away from the compressor unit 20.
  • the actuator 120 is of the
  • Actuator electronics 112a which is required for actuating the actuator 120, are in the electronics housing 70
  • the integration of the actuator 120 along the axis of rotation of the drive shaft 23 makes it possible to convert a control signal for the actuator 120 into mechanical movement.
  • the movement of the actuator 120 is transmitted to the drive shaft 23.
  • the contact pressure between the rotor spiral element 22 and the stator spiral element 21 can thus be generated via the mechanical movement of the actuator 120.
  • the actuator 120 can be formed, for example, by a stepper motor with a plunger.
  • An advantage of the generation of contact pressure by an actuator 120 acting on the drive shaft 23 is that no return of already compressed fluid from the high pressure region 40 back into the
  • FIG. 9 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 8.
  • Stop 113 is provided, which limits the movement of the drive shaft 23 in the axial direction, regardless of a minimal actuator movement.
  • Various actuators do not behave linearly with their actual working area with a minimal degree of control. Because the actuator 120 must first carry out a certain stroke or a certain movement before it touches the drive shaft 23, it comes into its linear effective range, which enables precise and reproducible control.
  • the stop 113 is provided for the drive shaft. 9 also illustrates a coupling of the actuator 120 to the drive shaft 23 via a gear 122.
  • Fig. 10 shows a scroll compressor with an alternative design of the actuator 120.
  • actuators in the usual sense for the application of the pressing force is also the generation of an axial force on the drive shaft 23 with a
  • the drive shaft 23 acts as an armature in a coil 130.
  • the electronics of the coil 130 can in turn be accommodated in the electronics housing 70 in this embodiment.
  • the corresponding deflection of the drive shaft 23 can be excited via the energization of the coil 130, which in turn generates the contact pressure between the rotor spiral element 22 and the stator spiral element 21.
  • Spacers 131 can be provided for mounting and for adjusting a distance between the drive shaft 23, which acts as a rotor, and the coil 130.
  • Drive shaft 23 arranged and measures the force applied to the drive shaft 23 by the actuator 120.
  • Force sensor electronics 121a can in turn be arranged in electronics housing 70.
  • the contact pressure determined by the force sensor 121 can be used in a control circuit analogously to the first exemplary embodiment and its modifications, in order to make the contact pressure dependent on the current one Optimally set operating conditions and conditions of the scroll compressor.
  • the positions and designs of the force sensor shown in FIGS. 6 and 7 can also be used for this purpose.
  • FIG. 12 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 11.
  • an oil return actuator element 61 is provided in the oil return 60.
  • the cross section of the oil return 60 can be varied and the return of the oil can thus be configured actively and independently of a load point.
  • Actuator elements are used which are also used in actuator elements 101, 102 of the first exemplary embodiment.
  • the use of a solenoid valve is also possible, which is only the open or the
  • a corresponding control can be provided in the oil return actuator element 61.
  • the amount of oil in the high-pressure area 40 or a measurement variable proportional to it must be available. 13 shows a corresponding one
  • a fill level sensor 62 is arranged at the lower end of the oil separation chamber 42, with which the amount of oil in the
  • Oil separation chamber 42 separated oil can be determined. On the basis of these measured values, the oil return can be regulated by controlling the oil return actuator element 61. This means that an optimal amount of circulating oil can be set, which in turn can contribute to an increase in efficiency.
  • FIG. 14 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 13.
  • a speed sensor 123 is provided in this exemplary embodiment, which measures the speed of the drive shaft 23.
  • the speed sensor 123 can be arranged on the axial end of the drive shaft 23, on which the actuator 120 is also located.
  • the speed sensor 123 can also be provided on the end of the suction region 30 facing the compressor unit 20.
  • the speed sensor 123 can either on the outer surface of the
  • Drive shaft 23 may be aligned or alternatively axially on the top surface of the rotor 24.
  • An incremental encoder with optical or magnetic mode of action can be used as the speed sensor 123, for example.
  • Speed sensor electronics 123a required for the operation of the speed sensor 123 can in turn, as shown in FIG. 14, be accommodated in the electronics housing 70.
  • the speed sensor 123 With the speed sensor 123, the instantaneous speed of the drive shaft 23, and thus also a rotational nonuniformity of the drive shaft 23, which may arise due to the compression process, can be detected.
  • Compression process follows, or when there is a maximum or a minimum of rotational nonuniformity, allows measures to actively influence or compensate for these irregular rotational movements.
  • the determined speed in the control of the contact pressure can be adjusted accordingly
  • a falling speed can be compensated for by reducing the pressing force and vice versa.
  • An advantage of controlling the contact pressure taking into account the rotational speed or rotational non-uniformity is that the generation of vibrations in the scroll compressor can be prevented by reducing the rotational non-uniformity.
  • the entry of vibrations into the vehicle can be reduced or reduced.
  • the speed of the drive shaft 23 can also be varied in that the energization of the motor driving the drive shaft 23, ie the energization of the stator 25 is controlled, in particular as a function of the speed or rotational irregularity determined by the speed sensor 123. Falling speeds can be compensated for by increasing the drive current for the stator 25 and vice versa.
  • the control of the electric motor with the stator 25 can also be done in combination with the control of the pressing force.
  • FIG. 15 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 14.
  • a high-pressure sensor 124 is provided, which is designed to measure the pressure prevailing in the compressor unit 20.
  • the high pressure sensor 124 is immediately adjacent to the hot gas valve 26
  • Compressor unit 20 to measure.
  • the pressing force and / or the speed of the drive shaft 23 enable a large number of control scenarios with which the operation of the scroll compressor can be optimized with regard to various aspects.
  • Rotational non-uniformity detected by the detection of the speed sensor 123 the phenomenon can be counteracted in such a way that the rotating field, which sets the drive shaft 23 in rotation, is weakened as soon as, for example, the compression has taken place and the torque load on the
  • Drive shaft 23 decreases briefly until the next pressure maximum. This is accomplished by appropriate control of the drive current for the stator 25.
  • the high-pressure sensor 124 is arranged in front of the hot gas valve 26 in relation to the direction of flow of the fluid to be compressed and supplies a pressure signal.
  • This pressure signal can be used to counter the sudden increase in the drive shaft speed after opening the hot gas valve 26 due to constant electrical drive power with reduced mechanical resistance in the compressor unit 20. This can actively reduce rotary shocks that occur when the Scroll compressor occur.
  • the control used for this purpose can in particular be designed as a self-learning controller with combined feedback / feed forward control.
  • Compression process can also be developed using a
  • Control unit or can be present in an existing vehicle intelligence.
  • the speed sensor 123 can also be used for more extensive
  • the energization of the electric motor driving the drive shaft 23 can be interrupted if the rotational speed exceeds a preset limit value.
  • a shutdown of the scroll compressor can also be set if the high-pressure sensor 124 measures a pressure value in the compressor unit 20 that lies above a preset high-pressure limit value. Damage to the scroll compressor can thus be effectively suppressed.
  • Contact pressure can be controlled depending on the angle of rotation.
  • Input variable of the control can also be used the pressure value determined by the high pressure sensor 124 upstream of the hot gas valve 26.
  • Rotor spiral element 22 the pressing force can be controlled or readjusted. With the help of a prematurely falling high pressure, an internal leak due to insufficient contact pressure can be detected and avoided at the next cycle.
  • the scroll compressor If the scroll compressor is started under these conditions by energizing the stator 25, it may happen that the scroll compressor cannot displace the liquid fluid and therefore does not start. In this situation, the scroll compressor according to the present
  • the rotor spiral element 22 can be moved in a targeted manner in the direction of the suction region 30 and thus a desired internal leakage is generated in the compressor unit 20. This enables the scroll compressor to start. As soon as the scroll compressor has started up, the rotor spiral element 22 can be brought into tight axial engagement with the stator spiral element 21 again by means of the actuator 120 and the compression operation can be started again.
  • the application of the contact pressure can be time or pressure controlled.
  • Scroll compressor can be ensured even when the fluid is in an unfavorable state of aggregation, the maximum current consumption of the scroll compressor is also reduced, and the load on the materials is reduced and the service life of the scroll compressor is increased.
  • FIG. 16 shows a modification of the scroll compressor from FIG. 15.
  • a temperature sensor 125 is provided, which is designed to measure a temperature of the fluid in the high-pressure region.
  • the temperature sensor 125 is provided, which is designed to measure a temperature of the fluid in the high-pressure region.
  • Temperature sensor 125 in the immediate vicinity of the output of the
  • Hot gas valve 26 attached.
  • the aggregate state of the fluid in the high-pressure region 40 can be determined, taking into account corresponding material data that are stored on a control unit. In this way, it can be determined when liquid fluid is present in the compressor unit 20 or the high pressure region 40 adjoining it. Accordingly, the control of that described with reference to FIG. 15 can be performed
  • the temperature sensor 125 can of course also be used as another
  • the scroll compressor can be switched off when a preset maximum temperature is reached.
  • the possibility of pushing the drive shaft 23 axially in the direction of the electronics housing and thus causing a targeted leakage in the axial direction in the compressor unit 20 can suddenly supply a large amount of cold suction gas to the hot fluid in the compressor unit 20 due to the axial leakage , This can cause damage to the
  • control measures described above can be combined with one another in a suitable manner in order to optimally adapt the control of the scroll compressor to given conditions. Since the principle of operation of the scroll compressors for applications in the automotive sector and in stationary technology is basically the same, all of the features described here could be used both in a scroll compressor for cars and also applied to stationary technology.
  • Embodiment can be applied.

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Abstract

The invention relates to a scroll compressor which comprises the following: a compressor unit (20) having a stationary stator spiral element (21) and a rotatable rotor spiral element (22) which is mounted so as to be axially movable relative to the stator spiral element (21), wherein the compressor unit (20) is designed to suction and compress a fluid to be compressed from a suction region (30) and to convey it into a high-pressure region (40); a counter-pressure chamber (10) which is arranged on a side of the rotor spiral element (22) facing away from the stator spiral element (21) and which can be subjected to a counter-pressure in order to exert a pressing force on the rotor spiral element (22) in the axial direction and to press the rotor spiral element (22) against the stator spiral element (21); wherein a fluid connection exists between the counter-pressure chamber (10) and the suction region (30), and wherein a fluid connection exists between the counter-pressure chamber (10) and the high-pressure region (40); a suction pressure channel (103) which is arranged in the fluid connection between the counter-pressure chamber (10) and the suction region (30); a high-pressure channel (104) which is arranged in the fluid connection between the counter-pressure chamber (10) and the high-pressure region (40); wherein at least one actuator element (101, 102, 101a) is arranged in the high-pressure channel (104) and the suction-pressure channel (103), by means of which the cross-section of the high-pressure channel (102) and of the suction pressure channel (103) can be changed.

Description

Scrollverdichter  Scroll compressor
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scrollverdichter gemäß Anspruch 1 undThe present invention relates to a scroll compressor according to claim 1 and
Anspruch 8. Claim 8.
In Personenkraftwägen (Pkws) werden neben riemengetriebenen In passenger cars (cars), in addition to belt-driven ones
Kältemittelverdichtern zunehmend elektrisch angetriebene Kältemittelverdichter eingesetzt. Insbesondere bei Hybridfahrzeugen und rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist der elektrisch angetriebene Kältemittelverdichter zum Standard geworden. Durch den Einsatz des eigenen elektrischen Motors wird das Refrigerant compressors are increasingly using electrically driven refrigerant compressors. The electrically driven refrigerant compressor has become the standard, particularly in hybrid vehicles and purely electrically powered vehicles. By using your own electric motor, it will
Nebenaggregat unabhängig von der Drehzahl des Fahrzeugtriebstrangs und erlaubt somit vielfältige Regelmöglichkeiten. Auxiliary unit independent of the speed of the vehicle drive train and thus allows a wide range of control options.
Häufig sind die elektrisch angetriebenen Kältemittelverdichter, die in Pkws eingesetzt werden, als sogenannte Scrollverdichter ausgeführt. Ein The electrically driven refrigerant compressors that are used in passenger cars are often designed as scroll compressors. On
Scrollverdichter weist zwei ineinander geführte Spiralenelemente mit Scroll compressor has two spiral elements that run into each other
Spiralkonturen auf. Eine dieser Spiralenelemente, das Statorspiralenelement, steht gehäusefest still, während das andere Spiralenelement, das Spiral contours. One of these spiral elements, the stator spiral element, remains stationary while the other spiral element, the
Rotorspiralenelement, durch einen rotierenden Elektromotor und einen speziellen Zwischentrieb relativ zu dem Statorspiralenelement in eine orbitierende Rotor spiral element, by a rotating electric motor and a special intermediate drive relative to the stator spiral element in an orbiting
Bewegung versetzt wird. Die zwischen den Spiralkonturen eingeschlossenen sichelförmigen Volumina verkleinern sich durch den Bewegungsablauf zur Mitte des Verdichters hin immer weiter. Dadurch kann ein gasförmiges Kältemittel, das vom Rand zwischen die Spiralkonturen eingebracht wird, verdichtet werden. Das so komprimierte Kältemittel wird dann als sogenanntes Heißgas über ein Movement. The crescent-shaped volumes enclosed between the spiral contours decrease in size due to the movement sequence towards the center of the compressor ever further. This allows a gaseous refrigerant, which is introduced from the edge between the spiral contours, to be compressed. The refrigerant compressed in this way is then used as a so-called hot gas
Rückschlagventil ausgeschoben. Check valve pushed out.
Die radiale Abdichtung zwischen den Spiralkonturen erfolgt über flüssiges Öl, das im Betrieb über den Massenstrom des gasförmigen Kältemittels mitgerissen wird. Hingeben erfolgt die axiale Abdichtung über Dichtungselemente an den Kanten der Spiralkontur des Rotorspiralenelements sowie dessen axiale Anpresskraft. The radial sealing between the spiral contours takes place via liquid oil, which is entrained by the mass flow of the gaseous refrigerant during operation. On the other hand, the axial sealing takes place via sealing elements on the edges of the spiral contour of the rotor spiral element and its axial contact pressure.
Der ideale Wert der axialen Anpresskraft hängt vom Betriebsbereich des The ideal value of the axial contact force depends on the operating range of the
Scrollverdichters ab. Reicht die Abdichtung nicht aus, kann innere Leckage auftreten, die den Wirkungsgrad reduziert und zum Kontaktverlust an den axialen Dichtlinien führen kann. Andererseits führt eine unnötig hohe Anpresskraft zu erhöhter Reibung und Verschleiß. Ein unkontrollierter Wechsel der Anpresskraft, der zu einem Abheben und Auf setzen des Rotorspiralenelements vom Scroll compressor. If the seal is insufficient, internal leakage can occur, which reduces efficiency and can lead to loss of contact on the axial sealing lines. On the other hand, an unnecessarily high contact pressure leads to increased friction and wear. An uncontrolled change in contact pressure, which leads to a lifting and putting on the rotor spiral element from
Statorspiralenelement führen kann, birgt zusätzlich das Risiko von Verschleiß und direkter Schädigung. Stator spiral element can also lead to the risk of wear and direct damage.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine optimierte Einstellung der axialen The aim of the invention is therefore to optimize the axial setting
An presskraft des Rotorspiralenelements mit hoher Flexibilität je nach Depending on the pressing force of the rotor spiral element with high flexibility
Anforderungen des Betriebszustands des Scrollverdichters zu ermöglichen. Damit kann eine Kontrolle von Parametern wie Betriebssicherheit, Verschleiß, To enable requirements of the operating state of the scroll compressor. This means that parameters such as operational safety, wear,
Wirkungsgrad und Geräuschbildung verbessert werden. Efficiency and noise generation can be improved.
Diese Aufgabe wird durch einen Scrollverdichter gemäß Anspruch 1 sowie einen Scrollverdichter gemäß Anspruch 8 gelöst. This object is achieved by a scroll compressor according to claim 1 and a scroll compressor according to claim 8.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch einen Scrollverdichter, der Folgendes aufweist: eine Verdichtereinheit mit einem feststehenden Statorspiralenelement und einem rotierbaren, relativ zum Statorspiralenelement axial beweglich gelagerten Rotorspiralenelement, wobei die Verdichtereinheit dazu ausgebildet ist, ein zu verdichtendes Fluid aus einem Ansaugbereich anzusaugen, zu verdichten und in einen Hochdruckbereich zu fördern; eine Gegendruckkammer, die an einer dem Statorspiralenelement abgewandten Seite des In particular, the object is achieved by a scroll compressor which has the following: a compressor unit with a fixed stator spiral element and a rotatable rotor spiral element which is mounted so as to be axially movable relative to the stator spiral element, the compressor unit being designed to suck in, compress and compress a fluid to be compressed from a suction area to promote in a high pressure area; a back pressure chamber, which on a side facing away from the stator spiral element
Rotorspiralenelements angeordnet ist und mit einem Gegendruck beaufschiagbar ist, um eine Anpresskraft in axialer Richtung auf das Rotorspiralenelement auszuüben und das Rotorspiralenelement gegen das Statorspiralenelement zu pressen, wobei zwischen der Gegendruckkammer und dem Ansaugbereich eine Fluidverbindung besteht, und wobei zwischen der Gegendruckkammer und dem Hochdruckbereich eine Fluidverbindung besteht; einen Saugdruckkanal, der in der Fluidverbindung zwischen der Gegendruckkammer und dem Ansaugbereich angeordnet ist; einen Hochdruckkanal, der in der Fluidverbindung zwischen der Gegendruckkammer und dem Hochdruckbereich angeordnet ist; wobei in dem Hochdruckkanal und dem Saugdruckkanal mindestens ein Aktorelement Rotor spiral element is arranged and can be acted upon with a back pressure to apply a pressing force in the axial direction on the rotor spiral element to exert and to press the rotor spiral element against the stator spiral element, wherein there is a fluid connection between the back pressure chamber and the suction area, and wherein there is a fluid connection between the back pressure chamber and the high pressure area; a suction pressure channel arranged in the fluid connection between the back pressure chamber and the suction area; a high pressure channel disposed in the fluid communication between the back pressure chamber and the high pressure area; wherein at least one actuator element in the high pressure channel and the suction pressure channel
angeordnet ist, mittels dessen der Querschnitt des Hochdruckkanals und des Saugdruckkanals veränderbar ist. is arranged, by means of which the cross section of the high pressure channel and the suction pressure channel can be changed.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist dabei, dass durch das Vorsehen der Aktorelemente und den damit veränderlichen Querschnitt der Druckkanäle die Limitierungen von festen Querschnittsverhältnissen oder mechanisch wirkenden Steuerelementen zur Festlegung der Anpresskraft überwunden werden. Durch Vorsehen der Aktorelemente kann der Gegendruck in der Gegendruckkammer zuverlässig, präzise und schnell gesteuert werden. Dadurch kann der An essential point of the invention is that the provision of the actuator elements and the thus variable cross-section of the pressure channels overcome the limitations of fixed cross-sectional relationships or mechanically acting control elements for determining the contact pressure. The back pressure in the back pressure chamber can be controlled reliably, precisely and quickly by providing the actuator elements. This allows the
insbesondere bei Druckkanälen mit festen Querschnitten vorgesehene provided in particular for pressure channels with fixed cross sections
Sicherheitszuschlag der Anpresskraft deutlich verringert werden. Safety surcharge of the contact pressure can be significantly reduced.
Somit lässt sich die in der Verdichtereinheit auftretende Reibung zwischen dem Statorspiralenelement und dem orbitierenden Rotorspiralenelement verringern. In Folge dessen reduziert sich die Heißgastemperatur. So können die Kälteleistung und die Effizienz erhöht werden, der Energiebedarf des Scrollverdichters gesenkt werden und aufgrund der reduzierten Reibung die Lebensdauer der The friction that occurs in the compressor unit between the stator spiral element and the orbiting rotor spiral element can thus be reduced. As a result, the hot gas temperature is reduced. In this way, the cooling capacity and efficiency can be increased, the energy consumption of the scroll compressor reduced and, due to the reduced friction, the service life of the
Verdichtereinheit erhöht werden. Außerdem kann durch eine dynamische Compressor unit can be increased. In addition, dynamic
Anpassung der Anpresskraft die Entstehung von Vibrationen des Adjustment of the contact pressure the generation of vibrations of the
Rotorspiralenelements entlang der axialen Richtung unterdrückt werden, die neben zusätzlichem Verschleiß zu einer erhöhten Geräuschbildung beitragen würden. Rotor spiral element are suppressed along the axial direction, which would contribute to increased noise in addition to additional wear.
Außerdem kann der Gegendruck mit der vorliegenden Erfindung schnell und zuverlässig an veränderliche Betriebsbedingungen des Scrollverdichters angepasst werden. Dadurch wird beispielsweise eine Anpassung an unterschiedliche In addition, the back pressure can be quickly and reliably adapted to changing operating conditions of the scroll compressor with the present invention. This makes, for example, an adaptation to different
Kältemittel ermöglicht. Die erfindungsgemäßen Aktorelemente sind Bauelemente, die elektrische Signale, beispielsweise von einem Steuerungscomputer ausgehende Befehle, in Refrigerant enables. The actuator elements according to the invention are components which contain electrical signals, for example commands originating from a control computer
mechanische Bewegung oder andere physikalische Größen umsetzen. implement mechanical movement or other physical quantities.
Aktorelemente greifen damit aktiv in den Prozess der Steuerung der An presskraft ein. Die Aktorelemente weisen dazu beispielsweise eine elektrische und/oder eine mechanische und/oder eine pneumatische und/oder eine hydraulische Actuator elements thus actively intervene in the process of controlling the contact pressure. For this purpose, the actuator elements have, for example, an electrical and / or a mechanical and / or a pneumatic and / or a hydraulic
Schnittstelle auf. Sie stellen somit die Möglichkeit bereit, den Querschnitt des Hochdruckkanals und des Saugdruckkanals schnell und einfach zu verändern. Interface on. They thus provide the opportunity to change the cross-section of the high-pressure duct and the suction pressure duct quickly and easily.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Aktorelement des Hochdruckkanals und/oder das Aktorelement des Saugdruckkanals durch ein Aktorelement mit einer Blendengeometrie, ein Nadelventil, einen Kugelhahn, eine Drosselklappe oder einen Formgedächtnisdraht gebildet. In a preferred embodiment, the actuator element of the high-pressure duct and / or the actuator element of the suction pressure duct is formed by an actuator element with an orifice geometry, a needle valve, a ball valve, a throttle valve or a shape memory wire.
All diese konstruktiven Ausführungen der Aktorelemente können mittels der oben beschriebenen Schnittstellen angesteuert werden und stellen eine verlässliche Möglichkeit dar, den Querschnitt des Hochdruckkanals und des Saugdruckkanals einzustellen. All of these constructive designs of the actuator elements can be controlled by means of the interfaces described above and represent a reliable possibility of setting the cross section of the high pressure duct and the suction pressure duct.
Ein Aktorelement mit einer Blendengeometrie ist mechanisch robust und nimmt in axialer Richtung wenig Bauraum in Anspruch. Ein Nadelventil weist einen zylindrischen Schaft mit einer kegelförmig zulaufenden Spitze auf. Diese kegelförmige Spitze senkt sich in geschlossener Position in eine kegelförmige Bohrung. Die axiale Verstellung der Nadelspitze erfolgt beispielsweise über einen Schrittmotor oder eine mit Strom beaufschlagte Spule und gibt einen An actuator element with an aperture geometry is mechanically robust and takes up little installation space in the axial direction. A needle valve has a cylindrical shaft with a tapered tip. In the closed position, this conical tip sinks into a conical bore. The needle tip is axially adjusted, for example, by means of a stepper motor or a current-carrying coil and gives one
kreisringförmigen Querschnitt frei, je weiter sich die Nadelspitze aus der kegelförmigen Bohrung hebt. circular cross section free, the further the needle tip lifts out of the conical bore.
In der Ausführung als Kugelhahn ist das Aktorelement nach dem Prinzip eines Kugelhahns ausgeführt. Hier wird eine durchbohre Kugel als Absperrkörper eingesetzt, die in einem kongruent geformten Hohlraum in der Leitung sitzt. In the design as a ball valve, the actuator element is designed on the principle of a ball valve. Here a pierced ball is used as a shut-off body, which sits in a congruently shaped cavity in the pipe.
Durch eine Drehung der durchbohrten Kugel um 90° um eine zur Durchbohrung senkrechte Achse kann der Kugelhahn von einem vollständig geöffneten Zustand in einen vollständig geschlossenen Zustand überführt werden. Die Drehung kann wiederum beispielsweise durch einen Schrittmotor bewirkt werden, der direkt oder über ein Getriebe an den Kugelhahn angekoppelt ist. Weiter kann die Veränderung des Kanalquerschnitts dadurch erreicht werden, dass das Aktorelement als Drosselklappe ausgeführt ist. auch hier kann der Antrieb des Verschlusselements über einen Schrittmotor oder mittels einer mit Strom beaufschlagten Spule erfolgen. Weitere gängige Antriebskonzepte wie Zahnrad- oder Schneckenradantrieb sind ebenfalls eine Möglichkeit, die By rotating the pierced ball through 90 ° about an axis perpendicular to the piercing, the ball valve can be transferred from a fully open state to a fully closed state. The rotation can in turn be brought about, for example, by a stepper motor which is coupled to the ball valve directly or via a gear. Furthermore, the change in the channel cross section can be achieved in that the actuator element is designed as a throttle valve. here too, the closure element can be driven by a stepper motor or by means of a current-carrying coil. Other common drive concepts such as gear or worm gear are also an option
Bewegung zu erzeugen. To generate movement.
Auch kann das Aktorelement durch einen Formgedächtnisdraht gebildet sein. Hierbei wird ein Metalldraht aus einer speziellen Legierung in dem Querschnitt des Druckkanals vorgesehen, wobei der Draht bei Strombeaufschlagung in Abhängigkeit von der Stromstärke seine Form bzw. seinen Durchmesser ändert, um so den Querschnitt des Druckkanals zu verändern. The actuator element can also be formed by a shape memory wire. Here, a metal wire made of a special alloy is provided in the cross section of the pressure channel, the wire changing its shape or its diameter depending on the current intensity when current is applied, in order to change the cross section of the pressure channel.
In einer (weiteren) bevorzugten Ausführungsform ist das Aktorelement des Hochdruckkanals und das Aktorelement des Saugdruckkanals durch ein In a (further) preferred embodiment, the actuator element of the high-pressure channel and the actuator element of the suction pressure channel is a
Mischventil gebildet, das mit dem Hochdruckkanal, dem Saugdruckkanal und der Gegendruckkammer verbunden ist. Das Mischventil besitzt mindestens zwei Eingänge, die jeweils mit dem Hochdruckkanal und dem Saugdruckkanal verbunden sind, sowie mindestens einen Ausgang, der mit der Mixing valve formed, which is connected to the high pressure channel, the suction pressure channel and the back pressure chamber. The mixing valve has at least two inputs, each of which is connected to the high-pressure duct and the suction pressure duct, and at least one output, which is connected to the
Gegendruckkammer verbunden ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache und robuste Lösung für die Einstellung des Gegendrucks in der Gegendruckkammer dar. Zur Einstellung des Gegendrucks kann das Mischventil mit mindestens einer elektrischen Steuereinheit verbunden sein. Back pressure chamber is connected. This represents a structurally simple and robust solution for setting the back pressure in the back pressure chamber. To set the back pressure, the mixing valve can be connected to at least one electrical control unit.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Scrollverdichter ein Sensorelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine Messgröße zu messen, aus der die durch den Gegendruck in der Gegendruckkammer erzeugbare An presskraft ermittelbar ist.It is further preferred that the scroll compressor has a sensor element that is designed to measure a measurement variable from which the contact pressure that can be generated by the counterpressure in the counterpressure chamber can be determined.
Mit Kenntnis der Anpresskraft kann die Steuerung des Gegendrucks mittels der Aktorelemente deutlich präziser und zuverlässiger erfolgen. With knowledge of the contact pressure, the control of the back pressure can be carried out much more precisely and reliably using the actuator elements.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sensorelement durch einen In a preferred embodiment, the sensor element is a
Drucksensor gebildet ist, der dazu ausgebildet ist, den in der Gegendruckkammer herrschenden Gegendruck zu messen. Dies ermöglicht eine konzeptuell einfache und zuverlässige Ermittlung der Anpresskraft. Ist die effektive Fläche des Pressure sensor is formed, which is designed to measure the back pressure prevailing in the back pressure chamber. This enables a conceptually simple and reliable determination of the contact pressure. Is the effective area of the
Rotorspiralenelements bekannt, an der der Gegendruck in der Gegendruckkammer anliegt, lässt sich die An presskraft einfach aus dem Produkt des gemessenen Drucks und der effektiven Fläche berechnen. Alternativ kann das Sensorelement durch einen Kraftsensor gebildet sein, der an einer mit dem Rotorspiralenelement verbundenen Antriebswelle, dem Known rotor spiral element, on which the back pressure is present in the back pressure chamber, the pressure force can be easily calculated from the product of the measured pressure and the effective area. Alternatively, the sensor element can be formed by a force sensor, which on a drive shaft connected to the rotor spiral element, the
Rotorspiralenelement oder dem Statorspiralenelement angeordnet ist. Der Kraftsensor ist dabei so ausgebildet, dass er eine Kraft in Axialrichtung misst, so dass die Anpresskraft direkt ermittelbar ist. Als Kraftsensor können Rotor spiral element or the stator spiral element is arranged. The force sensor is designed so that it measures a force in the axial direction, so that the contact pressure can be determined directly. Can as a force sensor
kraftkorrelierende Sensoren verwendet werden, wie etwa Dehnungsmessstreifen oder piezoelektrische Elemente. Dehnungsmessstreifen ändern ihren Widerstand bei Verformung. In piezoelektrischen Elementen tritt bei Verformung eine elektrische Spannung auf. Mit beiden Sensortypen ist also eine elektronische Erfassung einer auf das Rotorspiralenelement oder das Statorspiralenelement wirkenden Kraft möglich. force-correlating sensors are used, such as strain gauges or piezoelectric elements. Strain gauges change their resistance when deformed. An electrical voltage occurs in piezoelectric elements when deformed. With both sensor types, electronic detection of a force acting on the rotor spiral element or the stator spiral element is possible.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Scrollverdichter eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Aktorelement zu steuern, derart, dass die durch den Gegendruck in der Gegendruckkammer erzeugbare It is further preferred that the scroll compressor has a control unit that is designed to control the at least one actuator element, such that the one that can be generated by the back pressure in the back pressure chamber
Anpresskraft steuerbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von der mittels des Sensorelements ermittelten Anpresskraft. Durch die Kombination der durch die Aktorelemente bereitgestellten Aktuatorik und einen Steuerkreis mit der Contact pressure can be controlled, in particular as a function of the contact pressure determined by means of the sensor element. By combining the actuator system provided by the actuator elements and a control circuit with the
Tatsächlich vorliegenden Anpresskraft als Steuergröße ist es möglich, bei jedem Betriebszustand des Scrollverdichters einen optimalen Anpressdruck durch Actual contact pressure as a control variable makes it possible to apply an optimal contact pressure in every operating state of the scroll compressor
Veränderung der Querschnitte des Hochdruckkanals und des Saugdruckkanals einzustellen. Adjust the cross-sections of the high-pressure duct and the suction pressure duct.
Im Rahmen der Erfindung wird weiterhin ein Scrollverdichter angegeben, der Folgendes aufweist: eine Verdichtereinheit mit einem feststehenden Within the scope of the invention, a scroll compressor is also specified, which has the following: a compressor unit with a stationary one
Statorspiralenelement und einem rotierbaren, relativ zum Statorspiralenelement axial beweglich gelagerten Rotorspiralenelement, wobei die Verdichtereinheit dazu ausgebildet ist, ein zu verdichtendes Fluid aus einem Ansaugbereich anzusaugen, zu verdichten und in einen Hochdruckbereich zu fördern; eine Antriebswelle, die mit dem Rotorspiralenelement auf einer dem Stator spiral element and a rotatable, in relation to the stator spiral element axially movably mounted rotor spiral element, wherein the compressor unit is designed to suck in a fluid to be compressed from a suction area, to compress it and to convey it to a high pressure area; a drive shaft that with the rotor spiral element on a
Statorspiralenelement abgewandten Seite gekoppelt ist, um eine Stator spiral element facing away is coupled to a
Rotationsbewegung auf das Rotorspiralenelement zu übertragen, und die in axialer Richtung beweglich gelagert ist; und einen Aktor, der dazu ausgebildet ist, eine An presskraft auf die Antriebswelle in axialer Richtung auszuüben, um das Rotorspiralenelement gegen das Statorspiralenelement zu pressen. Durch die Integration eines Aktors entlang der axialen Richtung, in der sich das Rotorspiralenelement und das Statorspiralenelement gegenüber liegen, ist es möglich, über die mechanische Bewegung des Aktors die Anpresskraft zu erzeugen, mit der das Rotorspiralenelement an das Statorspiralenelement angepresst werden muss. Da die An press kraft variabel einstellbar ist, ergeben sich die oben beschriebenen Vorteile auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung. Ein besonderer Vorteil bei dieser Variante der Anpresskrafterzeugung liegt darin, dass ein Zuführen von bereits verdichtetem Kältemittel von der Hochdruckseite zurück in den Verdichtungsprozess ausbleibt. Somit ist an der Verdichtereinheit nahezu kein Leckstrom mehr vorhanden, was den To transmit rotational movement to the rotor spiral element, and which is movably mounted in the axial direction; and an actuator which is designed to exert a pressing force on the drive shaft in the axial direction in order to press the rotor spiral element against the stator spiral element. By integrating an actuator along the axial direction in which the rotor spiral element and the stator spiral element lie opposite one another, it is possible, via the mechanical movement of the actuator, to generate the contact pressure with which the rotor spiral element must be pressed against the stator spiral element. Since the press force can be variably adjusted, the advantages described above also result in this embodiment of the invention. A particular advantage of this variant of the contact pressure generation is that there is no supply of refrigerant that has already been compressed from the high pressure side back into the compression process. This means that there is almost no leakage current at the compressor unit
volumetrischen Wirkungsgrad steigert. Generell sind sowohl Applikationen möglich, die direkt eine Aktorbewegung auf die Welle übertragen, z.B. durch einen an der Antriebswelle angeordneten Schrittmotor mit Stößel, als auch eine indirekte Kraftübertragung mittels Hebeln oder über ein Getriebe. volumetric efficiency increases. In general, both applications are possible that directly transfer an actuator movement to the shaft, e.g. by means of a stepper motor with tappet arranged on the drive shaft, as well as indirect power transmission by means of levers or a gear.
Unter einem Aktor soll allgemein ein Antriebselement verstanden werden, das elektrische Signale, die beispielsweise von einer Steuerelektronik ausgehen, in mechanische Bewegung umsetzt. An actuator is generally to be understood as a drive element which converts electrical signals, for example from control electronics, into mechanical movement.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktor durch ein piezoelektrisches Element gebildet. Dies ermöglicht eine besonders genaue Einstellung der In a preferred embodiment, the actuator is formed by a piezoelectric element. This enables a particularly precise setting of the
Anpresskraft. Contact force.
Es ist ferner bevorzugt, dass der Scrollverdichter ein Sensorelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine Messgröße zu messen, aus der die durch den Aktor erzeugbare Anpresskraft ermittelbar ist. Dies erlaubt eine genauere Steuerung der Anpresskraft, bei der Veränderungen im Betriebszustand des Scrollverdichters berücksichtigt werden können. It is further preferred that the scroll compressor has a sensor element that is designed to measure a measurement variable from which the contact pressure that can be generated by the actuator can be determined. This allows more precise control of the contact pressure, with which changes in the operating state of the scroll compressor can be taken into account.
Es ist weiter bevorzugt, dass das Sensorelement durch einen Kraftsensor gebildet ist, der an der Antriebswelle, dem Statorspiralenelement oder dem It is further preferred that the sensor element is formed by a force sensor which is attached to the drive shaft, the stator spiral element or the
Rotorspiralenelement angebracht ist. Dies ermöglicht eine direkte und Rotor spiral element is attached. This enables direct and
zuverlässige Bestimmung der Anpresskraft. Als Kraftsensoren können wiederum die oben beschriebenen kraftkorrelierenden Sensoren verwendet werden. reliable determination of the contact pressure. The force-correlating sensors described above can in turn be used as force sensors.
In einer (weiteren) bevorzugten Ausführungsform weist der Scrollverdichter eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, den Aktor zu steuern, derart, dass die durch den Aktor erzeugbare Anpresskraft steuerbar ist, insbesondere in In a (further) preferred embodiment, the scroll compressor has a control unit which is designed to control the actuator in such a way that the Contact force that can be generated by the actuator can be controlled, in particular in
Abhängigkeit von der mittels des Sensorelements ermittelten Anpresskraft. Das Bereitstellen einer einstellbaren Anpresskraft für das Rotorspiralenelement in Kombination mit einer Steuerung der Anpresskraft anhand der ermittelten Dependence on the contact pressure determined by means of the sensor element. The provision of an adjustable contact pressure for the rotor spiral element in combination with a control of the contact pressure based on the determined
Anpresskraft ermöglicht wiederum eine präzise Anpassung der Anpresskraft in jedem Last- und Betriebszustand des Scrollverdichters. Contact pressure in turn enables precise adjustment of the contact pressure in every load and operating state of the scroll compressor.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Scrollverdichter eine Ölrückführung aufweist, die eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Ansaugbereich bildet, um in dem Hochdruckbereich befindliches Öl in den Ansaugbereich rückzuführen, wobei in der Ölrückführung ein Ölrückführungs-Aktorelement angeordnet ist, mittels dessen der Querschnitt der Ölrückführung veränderbar ist. In dem Scrollverdichter erfolgt die radiale Abdichtung zwischen den zueinander orbitierenden Spiralelementen durch das Vorsehen von flüssigem Öl, das von dem Ansaugbereich in die Verdichtereinheit mitgerissen wird und nach dem It is further preferred that the scroll compressor has an oil return, which forms a fluid connection between the high pressure area and the suction area, in order to return oil located in the high pressure area to the suction area, wherein an oil return actuator element is arranged in the oil return, by means of which the cross section of the Oil return is changeable. In the scroll compressor, the radial sealing between the orbiting scroll elements takes place by the provision of liquid oil, which is carried away by the suction area into the compressor unit and after
Verdichtungsprozess im Hochdruckbereich aus dem verdichteten Fluid Compression process in the high pressure area from the compressed fluid
abgeschieden wird. Analog zu dem in der Ausführungsform gemäß Anspruch 1 beschriebenen Einsatz von Aktorelementen für die Einstellung des Gegendrucks lässt sich auch für die Ölrückführung durch den Einsatz des Ölrückführungs- Aktorelements der Querschnitt der Ölrückführung variieren und damit die is deposited. Analogously to the use of actuator elements for setting the back pressure described in the embodiment according to claim 1, the cross section of the oil return and thus the oil return can also be varied for the oil return by using the oil return actuator element
Ölrückführung abhängig vom Betriebszustand des Scrollverdichters steuern. Für das Ölrückführungs-Aktorelement können wiederum die oben beschriebenen Arten von Aktorelementen zum Einsatz kommen. Alternativ kann ein Magnetventil als Ölrückführungs-Aktorelement verwendet werden, das nur eine geöffnete oder geschlossene Position einnehmen kann. Die rückgeführte Ölmenge kann dann über die Steuerung einer Taktfrequenz erfolgen, mit der das Magnetventil geöffnet und geschlossen wird. Control oil return depending on the operating state of the scroll compressor. The types of actuator elements described above can in turn be used for the oil return actuator element. Alternatively, a solenoid valve can be used as the oil return actuator element, which can only assume an open or closed position. The amount of oil returned can then be controlled by controlling a clock frequency with which the solenoid valve is opened and closed.
Es ist ferner bevorzugt, dass der Scrollverdichter einen Füllstandsensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, einen Ölfüllstand in dem Hochdruckbereich zu messen.It is further preferred that the scroll compressor has a fill level sensor which is designed to measure an oil fill level in the high pressure region.
So kann die Ölrückführung weiter optimiert werden. In this way, the oil return can be further optimized.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Scrollverdichter einen In a preferred embodiment, the scroll compressor has one
Drehzahlsensor auf, der dazu ausgebildet ist, eine Drehzahl des Speed sensor, which is designed to a speed of the
Rotorspiralenelements zu messen. Dies erlaubt eine genauere Steuerung des Scrollverdichters, insbesondere der Anpresskraft, da mit dem Drehzahlsensor neben der Drehzahl auch Drehungleichförmigkeiten erfasst werden können, die lastbedingt durch den Verdichtungsprozess verursacht werden können. Durch die Berücksichtigung dieses Parameters bei der Einstellung der Anpresskraft können unregelmäßige Drehbewegungen aktiv kompensiert werden. To measure the rotor spiral element. This allows more precise control of the scroll compressor, in particular the contact pressure, since the speed sensor can also be used to detect rotational irregularities in addition to the speed can be caused by the compression process due to the load. By taking this parameter into account when setting the contact pressure, irregular rotary movements can be actively compensated.
Es ist weiter bevorzugt, dass der Scrollverdichter eine Drehantriebssteuerung aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Rotationsantrieb des It is further preferred that the scroll compressor has a rotary drive control which is designed to rotate the
Rotorspiralenelements in Abhängigkeit von der mittels des Drehzahlsensors ermittelten Drehzahl zu steuern. In Kombination mit dem Drehzahlsensor kann beispielsweise die Dreh kraft, mit der der Rotationsantrieb das To control the rotor spiral element as a function of the speed determined by means of the speed sensor. In combination with the speed sensor, for example, the rotational force with which the rotary drive can
Rotorspiralenelement antreibt, reduziert werden, sobald beispielsweise eine Verdichtung in der Verdichtereinheit erfolgt ist und die Drehmomentlast an der Antriebswelle kurzzeitig bis zum nächsten Druckmaximum in der Verdichtereinheit abnimmt. Drives the rotor spiral element, be reduced as soon as, for example, compression has taken place in the compressor unit and the torque load on the drive shaft decreases briefly until the next pressure maximum in the compressor unit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Scrollverdichter einen Hochdrucksensor auf, der dazu ausgebildet ist, einen Druck in der In a further preferred embodiment, the scroll compressor has a high-pressure sensor which is designed to measure a pressure in the
Verdichtereinheit zu messen. Der Hochdrucksensor ist vorzugsweise ein To measure the compressor unit. The high pressure sensor is preferably a
hochdynamischer Drucksensor mit geringer Hysterese, der dazu ausgebildet ist, den maximalen Druck des zu verdichtenden Fluids in der Hochdruckkammer in Flussrichtung des Fluids vor einen Auslass in der Hochdruckkammer zu messen. Highly dynamic pressure sensor with low hysteresis, which is designed to measure the maximum pressure of the fluid to be compressed in the high pressure chamber in the direction of flow of the fluid in front of an outlet in the high pressure chamber.
Es ist dabei ferner bevorzugt, dass die Drehantriebsteuerung dazu ausgebildet ist, die Steuerung des Rotationsantriebs in Abhängigkeit von dem Druck in der Verdichtereinheit zu steuern. Dadurch kann nach einem Druckstoß in der It is further preferred that the rotary drive control is designed to control the control of the rotary drive as a function of the pressure in the compressor unit. This can cause a pressure surge in the
Verdichtereinheit ein sprunghafter Anstieg der Drehzahl des Compressor unit a sudden increase in the speed of the
Rotorspiralenelements ausgeglichen werden, der dadurch bedingt wird, dass bei einem Druckabfall in der Verdichtereinheit die Drehzahl bei gleichbleibender Drehkraft des Rotationsantriebs stark ansteigt. Dadurch können Drehstöße im Betrieb des Scrollverdichters aktiv reduziert werden. Rotor spiral element are compensated, which is caused by the fact that the speed increases sharply with a constant torque of the rotary drive in the event of a pressure drop in the compressor unit. This can actively reduce rotary shocks during operation of the scroll compressor.
Es ist ferner bevorzugt, dass der Scrollverdichter einen Temperatursensor aufweist, der dazu ausgebiidet ist, eine Temperatur des zu verdichtenden Fluids im Hochdruckbereich, vorzugsweise direkt an einem Ausgang der It is further preferred that the scroll compressor has a temperature sensor which is designed to measure a temperature of the fluid to be compressed in the high pressure region, preferably directly at an outlet of the
Verdichtereinheit zu messen. Dies kann einerseits als Sicherheitsmaßnahme vorgesehen sein, um den Scrollverdichter bei Überschreiten einer To measure the compressor unit. On the one hand, this can be provided as a safety measure to prevent the scroll compressor from exceeding one
Grenztemperatur auszuschalten. Andererseits kann unter Zuhilfenahme Switch off limit temperature. On the other hand, with the help
entsprechender Stoffdaten, die auf einem Steuergerät hinterleg bar sind, der Aggregatszustand des zu verdichtenden Fluids in dem Hochdruckbereich bestimmt werden. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob flüssiges Kältemittel in der Verdichtereinheit vorliegen kann. Entsprechend ist es dann möglich, das Corresponding material data that can be stored on a control unit, the State of matter of the fluid to be compressed in the high pressure area can be determined. In this way it can be determined whether liquid refrigerant can be present in the compressor unit. Accordingly, it is then possible that
Anlaufverhalten des Scrollverdichters in geeigneter Weise zu steuern. To control the startup behavior of the scroll compressor in a suitable manner.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die It is further preferred that the control unit is designed to:
Anpresskraft in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem momentanen Drehwinkel und/oder dem Druck in der Verdichtereinheit und/oder der Contact force depending on the speed and / or the current angle of rotation and / or the pressure in the compressor unit and / or the
Temperatur des zu verdichtenden Fluids im Hochdruckbereich zu steuern. Damit kann Je nach Betriebszustand während eines Arbeitsspiels im Ablauf einer Control the temperature of the fluid to be compressed in the high pressure range. Depending on the operating state during a work cycle, this can be done in the course of a
Umdrehung des Rotorspiralenelements die Axial kraft gesteuert werden. Dabei lässt sich beispielsweise bei Detektion eines vorzeitig abfallenden Hochdrucks in der Verdichtereinheit die Axialkraft unmittelbar an die veränderten Rotation of the rotor spiral element, the axial force can be controlled. When a prematurely falling high pressure is detected in the compressor unit, for example, the axial force can be directly applied to the changed one
Betriebsbedingungen anpassen und dynamisch während des Ablaufs einer Adjust operating conditions and dynamically while running a
Umdrehung des Rotorspiralenelements optimieren. Optimize the rotation of the rotor spiral element.
So kann der Verschleiß der Verdichtereinheit reduziert und die Lebensdauer der Verdichtereinheit erhöht werden, die Effizienz des Scrollverdichters weiter verbessert werden und die Anregung von Schwingungen und Vibrationen durch eine periodische axiale Bewegung des Rotorspiralenelements während des Thus, the wear of the compressor unit can be reduced and the service life of the compressor unit can be increased, the efficiency of the scroll compressor can be further improved and the excitation of oscillations and vibrations by a periodic axial movement of the rotor spiral element during the
Verdichtungsprozesses unterdrückt werden. Insbesondere bei Einsatz der Compression process can be suppressed. Especially when using the
Erfindung für einen Scrollverdichter für Pkws kann auf herkömmliche Maßnahmen zur Vibrationsreduzierung wie entsprechende mechanische Entkopplungen, Lagerungen, Dämpfungselemente, die Integration zusätzlicher Massen oder dergleichen dann verzichtet werden. Invention for a scroll compressor for cars can then be dispensed with conventional measures for reducing vibrations such as corresponding mechanical decouplings, bearings, damping elements, the integration of additional masses or the like.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Further advantageous embodiments of the invention result from the
Unteransprüchen. Dependent claims.
Nachfolgend wird die Erfindung auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Figuren näher erläutert werden. Merkmale der Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden. Hierbei zeigen; In the following, the invention is also described with regard to further features and advantages on the basis of various exemplary embodiments, which are explained in more detail with reference to the figures. Features of the exemplary embodiments can be combined with one another. Show here;
Fig. 1 einen Schnitt eines Scrollverdichters gemäß einem ersten Fig. 1 shows a section of a scroll compressor according to a first
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 1 mit veränderter FIG. 2 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a modified one
Druckkanalführung;  Pressure channel management;
Fig. 3 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 2 mit einer 3 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 2 with a
modifizierten Ausführung des Aktorelements;  modified version of the actuator element;
Fig. 4 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 3 mit einem FIG. 4 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 3 with a
Sensorelement;  Sensor element;
Fig. 5 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 1 mit einem 5 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a
Sensorelement;  Sensor element;
Fig. 6 eine weitere Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 1 mit einer weiteren Alternative für ein Sensorelement; 6 shows a further modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a further alternative for a sensor element;
Fig. 7 eine weitere Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 1 mit einer weiteren Alternative für ein Sensorelement; FIG. 7 shows a further modification of the scroll compressor according to FIG. 1 with a further alternative for a sensor element;
Fig. 8 einen Schnitt eines Scrollverdichters gemäß einem zweiten Fig. 8 shows a section of a scroll compressor according to a second
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Embodiment of the present invention;
Fig. 9 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 8; FIG. 9 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 8;
Fig. 10 einen Schnitt eines Scrollverdichters gemäß einer weiteren Fig. 10 shows a section of a scroll compressor according to another
Ausführungsform der Erfindung mit einem alternativen Aktor;  Embodiment of the invention with an alternative actuator;
Fig. 11 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 8 mit einem 11 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 8 with a
Sensorelement;  Sensor element;
Fig. 12 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 11 mit einem FIG. 12 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 11 with a
Ölrückführungs-Aktorelement; Fig. 13 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig . 12 mit einem Füllstandsensor; Oil recirculation actuator element; 13 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 12 with a level sensor;
Fig. 14 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 13 mit einem FIG. 14 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 13 with a
Drehzahlsensor;  Speed sensor;
Fig. 15 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 14 mit einem 15 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 14 with a
Hochdrucksensor;  High pressure sensor;
Fig. 16 eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 15 mit einem 16 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 15 with a
Temperatursensor.  Temperature sensor.
Fig, 1 zeigt einen Schnitt eines Scrollverdichters gemäß einem ersten 1 shows a section of a scroll compressor according to a first
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Scrollverdichter weist ein Gehäuse 50 mit einer im wesentlichen zylindrischen Form auf. Die Zylinderachse Z des Gehäuses 50 ist mit einer strichpunktierten Linie dargestellt. Die Richtung parallel zur Zylinderachse Z des Gehäuses 50 wird im Folgenden als axiale Richtung bezeichnet. Embodiment of the present invention. The scroll compressor has a housing 50 with a substantially cylindrical shape. The cylinder axis Z of the housing 50 is shown with a dash-dotted line. The direction parallel to the cylinder axis Z of the housing 50 is referred to below as the axial direction.
Nahe dem einen axialen Ende weist das Gehäuse 50 an der Mantelfläche einen Fluideinlass 51 auf, durch den zu verdichtendes Fluid in den Scrollverdichter einleitbar ist. Das Fluid wird über den Fluideinlass 51 in einen Ansaugbereich 30 eingeleitet. An den Ansaugbereich 30 schließt sich in axialer Richtung eine Verdichtereinheit 20 an, in die Fluid aus dem Ansaugbereich 30 bei Betrieb des Scrollverdichters angesaugt und dort verdichtet wird. An die Verdichtereinheit 20 schließt sich wiederum in axialer Richtung ein Hochdruckbereich 40 an, in den das in der Verdichtereinheit 20 verdichtete Fluid gefördert wird und aus dem es durch einen Fluidauslass 52 im Gehäuse 50 des Scrollverdichters ausströmt. Im Folgenden werden die Funktionseinheiten des Scrollverdichters im Einzelnen beschrieben. Near the one axial end, the housing 50 has a fluid inlet 51 on the lateral surface, through which fluid to be compressed can be introduced into the scroll compressor. The fluid is introduced into a suction region 30 via the fluid inlet 51. A compressor unit 20 adjoins the suction area 30 in the axial direction, into which fluid is sucked in from the suction area 30 when the scroll compressor is in operation and compressed there. A high-pressure region 40 connects to the compressor unit 20 in the axial direction, into which the fluid compressed in the compressor unit 20 is conveyed and from which it flows out through a fluid outlet 52 in the housing 50 of the scroll compressor. The functional units of the scroll compressor are described in detail below.
In dem Ansaugbereich 30 ist eine Antriebswelle 23 angeordnet, die mittels zweier Lager 24a, 24b drehbeweglich gelagert ist. Die Antriebswelle 23 ist drehfest mit einem Rotor 24 eines elektrischen Motors verbunden, der von einem Stator 25 des elektrischen Motors umgeben ist. Die Antriebswelle 23 kann mittels des elektrischen Motors rotierend angetrieben werden. Die für die Steuerung des elektrischen Motors benötigte Elektronik ist in einem Elektronikgehäuse 70 untergebracht, das angrenzend zum Gehäuse 50 des Scrollverdichters angeordnet ist. A drive shaft 23 is arranged in the suction area 30 and is rotatably supported by means of two bearings 24a, 24b. The drive shaft 23 is rotatably connected to a rotor 24 of an electric motor, which is surrounded by a stator 25 of the electric motor. The drive shaft 23 can by means of electric motor are driven in rotation. The electronics required for controlling the electric motor are accommodated in an electronics housing 70 which is arranged adjacent to the housing 50 of the scroll compressor.
Der Ansaugbereich 30 ist über eine Verdichterzuleitung 27 mit der The suction area 30 is connected via a compressor feed line 27 to the
Verdichtereinheit 20 verbunden. Die Verdichtereinheit wird im Wesentlichen durch zwei Spiralenelemente gebildet, nämlich ein im Gehäuse unbeweglich gelagertes Statorspiralenelement 21 und ein relativ zu dem Statorspiralenelement 21 beweglich gelagertes Rotorspiralenelement 22. Beide Spiralenelemente weisen eine Bodenplatte 21a, 22a auf, die sich jeweils senkrecht zur Zylinderachse Z des Scrollverdichters erstreckt. Compressor unit 20 connected. The compressor unit is essentially formed by two spiral elements, namely a stator spiral element 21 mounted immovably in the housing and a rotor spiral element 22 movably mounted relative to the stator spiral element 21. Both spiral elements have a base plate 21a, 22a, each of which extends perpendicular to the cylinder axis Z of the scroll compressor ,
Von den Bodenplatten 21a, 22a der Spiralenelemente erstreckt sich jeweils parallel zur Zylinderachse Z eine Spiralwand 21b, 22b. Die Spiralenelemente sind in der Verdichtereinheit 20 so angeordnet, dass die Spiralwände 21b, 22b ineinandergreifen. Die Spiralwände jedes Spiralelements erstrecken sich bis zur Bodenplatte des gegenüberliegenden Spiralenelements. An den Enden der Spiralwände 21b, 22b, die mit den gegenüberliegenden Bodenplatten 22a, 21a in Kontakt sind, sind Dichtelemente angeordnet, die in Fig. 1 als schwarze Quadrate dargestellt sind. Die Dichtelemente dienen einer gegenseitigen Abdichtung der Spiralenelemente in axialer Richtung. A spiral wall 21b, 22b extends from the base plates 21a, 22a of the spiral elements in each case parallel to the cylinder axis Z. The spiral elements are arranged in the compressor unit 20 such that the spiral walls 21b, 22b interlock. The spiral walls of each spiral element extend to the bottom plate of the opposite spiral element. At the ends of the spiral walls 21b, 22b, which are in contact with the opposite base plates 22a, 21a, sealing elements are arranged, which are shown in FIG. 1 as black squares. The sealing elements serve to mutually seal the spiral elements in the axial direction.
Das Rotorspiralenelement 22 ist gegenüber dem Statorspiralenelement 21 senkrecht zur Zylinderachse Z versetzt angeordnet. Das Rotorspiralenelement 22 ist mittels eines Lagers 24c drehbar auf der Antriebswelle 23 gelagert, wobei das Rotorspiralenelement 22 exzentrisch bezüglich der Antriebswelle 23 angeordnet ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist. The rotor spiral element 22 is offset from the stator spiral element 21 perpendicular to the cylinder axis Z. The rotor spiral element 22 is rotatably mounted on the drive shaft 23 by means of a bearing 24c, the rotor spiral element 22 being arranged eccentrically with respect to the drive shaft 23, as shown in FIG. 1.
Durch die bezüglich der Antriebswelle 23 exzentrische und auf dem Lager 24c drehbare Lagerung des Rotorspiralenelements 22 wird eine Rotation der By the eccentric with respect to the drive shaft 23 and rotatable on the bearing 24c bearing of the rotor spiral element 22, a rotation of the
Antriebswelle 23 in eine orbitierende Bewegung des Rotorspiralenelements 22 gegenüber dem feststehenden Statorspiralenelement 21 übersetzt. Bei dieser orbitierenden Bewegung rollt die Spiralwand 22b auf der Spiralwand 21b ab. Drive shaft 23 translated into an orbiting movement of the rotor spiral element 22 with respect to the fixed stator spiral element 21. During this orbiting movement, the spiral wall 22b rolls on the spiral wall 21b.
Zwischen den Spiralwänden 21b, 22b entstehen dabei sichelförmige Taschen, die bei der orbitierenden Bewegung des Rotorspiralenelements 22 in Richtung des Zentrums der Spiralen wandern, wobei sich deren Volumen verringert. Dadurch wird das über die Verdichterzuleitung 27 radial von außen in die Verdichtereinheit 20 eingebrachte Fluid bei der orbitierenden Bewegung des Rotorspiralenelements 22 verdichtet. Sickle-shaped pockets are formed between the spiral walls 21b, 22b, which migrate in the direction of the center of the spirals during the orbiting movement of the rotor spiral element 22, the volume of which decreases. Thereby the fluid introduced into the compressor unit 20 radially from the outside via the compressor feed line 27 is compressed during the orbiting movement of the rotor spiral element 22.
Die Verdichtereinheit 20 weist auf der dem Hochdruckbereich 40 zugewandten Seite nahe der Zylinderachse Z ein Heißgasventil 26 auf, durch das verdichtetes Fluid aus der Verdichtereinheit 20 in eine Hochdruckkammer 41 in dem The compressor unit 20 has a hot gas valve 26 on the side facing the high pressure region 40 near the cylinder axis Z, through which compressed fluid flows from the compressor unit 20 into a high pressure chamber 41 in the
Hochdruckbereich 40 ausgeschoben wird. Das Heißgasventil 26 ist ein High pressure area 40 is pushed out. The hot gas valve 26 is a
Rückschlagventil, das die Strömung von verdichtetem Fluid aus der Check valve that blocks the flow of compressed fluid from the
Verdichtereinheit 20 in die Hochdruckkammer 41 ermöglicht und eine Compressor unit 20 in the high pressure chamber 41 allows and a
Rückströmung von verdichtetem Fluid aus der Hochdruckkammer 41 zurück in die Verdichtereinheit 20 verhindert. Backflow of compressed fluid from the high pressure chamber 41 back into the compressor unit 20 is prevented.
Das verdichtete Fluid strömt aus der Hochdruckkammer 41 über einen The compressed fluid flows out of the high pressure chamber 41 via a
Überströmkanal 43 in eine Ölabscheidungskammer 42. Zur Schmierung des elektrischen Motors im Ansaugbereich 30 und zur radialen Abdichtung der Overflow channel 43 in an oil separation chamber 42. For lubricating the electric motor in the suction area 30 and for radially sealing the
Spiralenelemente in der Verdichtereinheit 20 befindet sich in dem Ansaugbereich 30 flüssiges Öl, das in Kontakt mit den Komponenten des elektrischen Motors ist und im Betrieb des Scrollverdichters über den Massenstrom des gasförmigen Fluids in dem Ansaugbereich 30 beim Ansaugen in die Verdichtereinheit 20 mitgerissen wird. Das in den Hochdruckbereich 40 ausgetragene Öl wird in der Ölabscheidungskammer 42 abgeschieden, indem der Überströmkanal 43 so ausgebildet ist, dass das passierende Gemisch aus Öl und Fluid im Wesentlichen tangential in die Ölabscheidungskammer 42 eintritt, die zylindrisch ausgebildet ist. Die Kombination aus tangentialem Überströmkanal 43 und zylindrischer Ölabscheidungskammer 42 wirkt als Zentrifugalabscheider. Spiral elements in the compressor unit 20 contain liquid oil in the suction area 30, which is in contact with the components of the electric motor and is entrained during the operation of the scroll compressor via the mass flow of the gaseous fluid in the suction area 30 when sucking into the compressor unit 20. The oil discharged into the high-pressure region 40 is separated in the oil separation chamber 42 in that the overflow channel 43 is formed in such a way that the passing mixture of oil and fluid substantially tangentially enters the oil separation chamber 42, which is cylindrical. The combination of tangential overflow channel 43 and cylindrical oil separation chamber 42 acts as a centrifugal separator.
Durch die tangentiale Einströmung in den zylinderförmigen Raum wird in dem Bereich an der Wand der Ölabscheidungskammer 42 ein Wirbel ausgebildet. Unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft wird das Öl an der Wand abgeschieden, von wo es zum Boden der Ölabscheidungskammer 42 fließt. Das Fluid umströmt zunächst ein Tauchrohr 44, das von oben bis unter die Höhe des Überströmkanals 43 in die Ölabscheidungskammer 42 ragt, und steigt nach Abscheidung des Öls in dem Tauchrohr 44 zu dem Fluidauslass 52 des Gehäuses 50 auf. Die Strömung des Fluids in der Ölabscheidungskammer 42 ist in Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutet. Das abgeschiedene Öl kann über eine Ölrückführung 60 am Boden der Due to the tangential inflow into the cylindrical space, a vortex is formed in the area on the wall of the oil separation chamber 42. Under the influence of the centrifugal force, the oil is deposited on the wall, from where it flows to the bottom of the oil separation chamber 42. The fluid first flows around an immersion tube 44, which projects into the oil separation chamber 42 from above to below the height of the overflow channel 43, and rises to the fluid outlet 52 of the housing 50 after the oil has been separated off in the immersion tube 44. The flow of the fluid in the oil separation chamber 42 is indicated by an arrow in FIG. 1. The separated oil can via an oil return 60 at the bottom of the
Ölabscheidungskammer 42 zurück in den Ansaugbereich 30 geleitet werden. Oil separation chamber 42 are directed back into the suction area 30.
Um die für den Verdichtungsprozess erforderliche Abdichtung in axialer Richtung zu erreichen, muss das beweglich gelagerte Rotorspiralenelement 22 in axialer Richtung mit einer Anpresskraft beaufschlagt werden, um das In order to achieve the sealing required for the compression process in the axial direction, the movably mounted rotor spiral element 22 must be subjected to a pressing force in the axial direction in order to
Rotorspiralenelement 22 gegen das Statorspiralenelement 21 zu pressen. Zu diesem Zweck ist auf der dem Statorspiralenelement 21 abgewandten Seite des Rotorspiralenelements 22 eine Gegendruckkammer 10 angeordnet. Die To press the rotor spiral element 22 against the stator spiral element 21. For this purpose, a counter pressure chamber 10 is arranged on the side of the rotor spiral element 22 facing away from the stator spiral element 21. The
Gegendruckkammer 10 wird an einer Seite von der Bodenplatte 22a des Back pressure chamber 10 is on one side of the bottom plate 22a of the
Rotorspiralenelements 22 begrenzt. Wird die Gegendruckkammer 10 mit einem Druck beaufschlagt, bewirkt dieser eine Anpresskraft auf das Rotor spiral element 22 limited. If the back pressure chamber 10 is pressurized, this causes a pressing force on the
Rotorspiralenelement 22, mit der das Rotorspiralenelement 22 gegen das Rotor spiral element 22, with which the rotor spiral element 22 against the
Statorspiralenelement 21 gepresst wird. Stator spiral element 21 is pressed.
Die Gegendruckkammer 10 steht in Fluidverbindung mit einer Mischkammer 105. Die Mischkammer steht 105 steht in Fluidverbindung mit dem Ansaugbereich 30 und dem Hochdruckbereich 40. Die Fluidverbindung mit dem Ansaugbereich 30 ist durch einen Saugdruckkanal 103 hergestellt. Die Fluidverbindung zu dem The back pressure chamber 10 is in fluid communication with a mixing chamber 105. The mixing chamber 105 is in fluid communication with the suction area 30 and the high pressure area 40. The fluid connection with the suction area 30 is established through a suction pressure channel 103. The fluid connection to the
Hochdruckbereich 40 ist durch einen Hochdruckkanal 104 hergestellt. Der High-pressure area 40 is produced by a high-pressure channel 104. The
Saugdruckkanal 103 und der Hochdruckkanal 104 sind als Bohrungen in dem Gehäuse 50 ausgebildet. The suction pressure channel 103 and the high pressure channel 104 are designed as bores in the housing 50.
Durch den Saugdruckkanal 103 strömt Fluid mit einem in dem Ansaugbereich 30 herrschenden Saugdruck in die Mischkammer 105. Über den Hochdruckkanal 104 strömt verdichtetes Fluid auf Hochdruckniveau in die Mischkammer 105. In der Mischkammer 105 entsteht somit ein Gegendruck, der sich aus den Anteilen von Saug- und Hochdruck ergibt. Dieses Druckniveau stellt sich auch in der Fluid flows into the mixing chamber 105 through the suction pressure channel 103 with a suction pressure prevailing in the suction region 30. Compressed fluid flows into the mixing chamber 105 at high pressure level via the high pressure channel 104. A counterpressure thus arises in the mixing chamber 105, which is derived from the proportions of suction and high pressure results. This pressure level also arises in the
Gegendruckkammer 10 ein. Back pressure chamber 10 a.
Um den Gegendruck in der Mischkammer 105, und damit den Gegendruck in der Gegendruckkammer 10 einstellen zu können, sind die Querschnitte des In order to be able to set the back pressure in the mixing chamber 105, and thus the back pressure in the back pressure chamber 10, the cross sections of the
Saugdruckkanals 103 und des Hochdruckkanals 104 veränderlich. Dies wird dadurch erreicht, dass in dem Saugdruckkanal 103 ein erstes Aktorelement 101 und in dem Hochdruckkanal 104 ein zweites Aktorelement 102 angeordnet ist. In Abhängigkeit der Querschnitte der beiden Druckkanäle 103 und 104, die mittels der Aktorelemente 101 und 102 eingestellt werden, kann der Gegendruck in der Gegendruckkammer 10, und somit die Anpresskraft für das Rotorspiralenelement 22 eingestellt werden. Suction pressure channel 103 and the high pressure channel 104 variable. This is achieved in that a first actuator element 101 is arranged in the suction pressure channel 103 and a second actuator element 102 is arranged in the high pressure channel 104. Depending on the cross sections of the two pressure channels 103 and 104, which are set by means of the actuator elements 101 and 102, the back pressure in the Back pressure chamber 10, and thus the contact pressure for the rotor spiral element 22 can be adjusted.
Die Aktorelemente 101 und 102 sind in Fig. 1 jeweils mit einem Schrittmotor verbunden dargestellt. Der Schrittmotor der Aktorelemente 101 und 102 erzeugt eine Drehbewegung, die auf ein in den Druckkanälen angeordnetes Aktorelement übertragen wird, der durch seine Bewegung den Querschnitt des jeweiligen Druckkanals ändert. Konkrete mögliche Ausführungsformen für Aktorelemente sind beispielsweise Blenden, Nadelventile, Kugelhähne oder Drosselklappen. Statt eines motorbetriebenen Aktorelements können auch andere Vorrichtungen verwendet werden, die eine kontrollierte Querschnittsänderung der Druckkanäle erlauben. The actuator elements 101 and 102 are each shown in FIG. 1 connected to a stepper motor. The stepper motor of the actuator elements 101 and 102 generates a rotary movement which is transmitted to an actuator element which is arranged in the pressure channels and which changes the cross section of the respective pressure channel due to its movement. Specific possible embodiments for actuator elements are, for example, orifices, needle valves, ball valves or throttle valves. Instead of a motor-operated actuator element, other devices can be used that allow a controlled change in cross-section of the pressure channels.
Fig. 2 zeigt eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 1. In dem in Fig. 2 gezeigten modifizierten Ausführungsbeispiel entfällt die Mischkammer 105. Der Hochdruckkanal 104 und der Ansaugkanal 103 sind über eine Bohrung direkt mit der Gegendruckkammer 10 verbunden. FIG. 2 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 1. In the modified exemplary embodiment shown in FIG. 2, the mixing chamber 105 is omitted. The high-pressure duct 104 and the intake duct 103 are connected directly to the counter-pressure chamber 10 via a bore.
Fig. 3 zeigt ein weiter modifiziertes Ausführungsbeispiel des Scrollverdichters gemäß Fig. 1 und 2. Die Aktorelemente 101 und 102 sind durch ein Aktorelement ersetzt, das durch ein Mischventil 101a gebildet ist. Die zwei Eingänge des Mischventils 101a sind jeweils mit dem Hochdruckkanal 104 und dem 3 shows a further modified exemplary embodiment of the scroll compressor according to FIGS. 1 and 2. The actuator elements 101 and 102 are replaced by an actuator element which is formed by a mixing valve 101a. The two inputs of the mixing valve 101a are each with the high pressure channel 104 and the
Saugdruckkanal 103 verbunden. In Abhängigkeit der Ventilstellung des Suction pressure channel 103 connected. Depending on the valve position of the
Mischventils 101a entsteht am Ventilausgang, der mit der Gegendruckkammer 10 verbunden ist, ein Mitteldruck aus den anteiligen Zuströmen von Saug- und Hochdruck. Das Mischventil 101a ist wiederum mit einem Motor verbunden, über den die Ventilstellung einstellbar ist. Mixing valve 101a generates a medium pressure from the proportional inflows of suction and high pressure at the valve outlet, which is connected to the back pressure chamber 10. The mixing valve 101a is in turn connected to a motor via which the valve position can be adjusted.
Durch das Vorsehen der Aktorelemente 101 und 102 bzw. 101a kann die By providing the actuator elements 101 and 102 or 101a, the
Anpresskraft des Rotorspiralenelements 22 je nach verwendetem Fluid oder in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand des Scrollverdichters variiert werden. Um eine genauere Einstellung der Anpresskraft zu erlauben, kann der in Fig. 1 bis 3 gezeigte Scrollverdichter dahingehend erweitert werden, dass eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Anpresskraft in den Scrollverdichter integriert wird. In den Fig. 4 bis 7 sind entsprechend modifizierte Ausführungsbeispiele gezeigt. Fig. 4 zeigt ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 modifiziertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scrollverdichters, bei dem ein Sensorelement in Gestalt eines Drucksensors 110 vorgesehen ist. Der Contact force of the rotor spiral element 22 can be varied depending on the fluid used or depending on the current operating state of the scroll compressor. In order to allow a more precise setting of the contact pressure, the scroll compressor shown in FIGS. 1 to 3 can be expanded in such a way that a measuring device for determining the contact pressure is integrated in the scroll compressor. 4 to 7 correspondingly modified exemplary embodiments are shown. FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a scroll compressor according to the invention, modified from the exemplary embodiment of FIG. 3, in which a sensor element in the form of a pressure sensor 110 is provided. The
Drucksensor 110 ist in der Gegendruckkammer 10 angeordnet und dazu ausgebildet, den in der Gegendruckkammer 10 herrschenden Gegendruck zu messen. Wird der so ermittelte Wert des Gegendrucks mit der Größe der Fläche der Bodenplatte 22a des Rotorspiralenelements 22 multipliziert, die in direktem Kontakt mit der Gegendruckkammer 10 ist, also einer effektiven Fläche der Bodenplatte 22a, auf die der von dem Drucksensor 110 ermittelte Gegendruck wirkt, ergibt sich die An presskraft, die auf das Rotorspiralenelement 22 wirkt. Pressure sensor 110 is arranged in the back pressure chamber 10 and is designed to measure the back pressure prevailing in the back pressure chamber 10. The value of the back pressure determined in this way is multiplied by the size of the area of the base plate 22a of the rotor spiral element 22 which is in direct contact with the back pressure chamber 10, that is to say an effective area of the base plate 22a on which the back pressure determined by the pressure sensor 110 acts to the pressing force that acts on the rotor spiral element 22.
Fig. 5 zeigt eine Modifikation des Ausführungsbeispiels von Fig. 1. Hier ist das Sensorelement durch einen Kraftsensor 111 gebildet, welcher an dem dem Fig. 5 shows a modification of the embodiment of Fig. 1. Here, the sensor element is formed by a force sensor 111, which on the
Rotorspiralenelement 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 23 angeordnet ist. Der Kraftsensor 111 ist durch ein axiales Gleitlager 112 von der Antriebswelle 23 bzw. deren Drehbewegung entkoppelt. Da der Kraftsensor 111 nahe dem axialen Ende des Gehäuses 50 angeordnet ist, an dem sich das Elektronikgehäuse 70 befindet, ist die für den Betrieb des Kraftsensors 111 erforderliche Rotor spiral element 22 facing away from the end of the drive shaft 23 is arranged. The force sensor 111 is decoupled from the drive shaft 23 or its rotational movement by an axial sliding bearing 112. Since the force sensor 111 is arranged near the axial end of the housing 50 on which the electronics housing 70 is located, this is necessary for the operation of the force sensor 111
Kraftsensorelektronik lila in dem Elektronikgehäuse 70 untergebracht. Force sensor electronics purple housed in the electronics housing 70.
Der Kraftsensor 111 ist so angeordnet, dass er eine Kraft misst, die in The force sensor 111 is arranged to measure a force that is in
unmittelbarem Zusammenhang mit der Anpresskraft steht. Der Kraftsensor 111 kann durch ein piezoelektrisches Element gebildet sein, bei dem eine is directly related to the contact pressure. The force sensor 111 can be formed by a piezoelectric element, in which one
Krafteinwirkung und damit verbundene Deformation des piezoelektrischen Force and associated deformation of the piezoelectric
Elements zum Auftreten einer elektrischen Spannung führt, deren Betrag proportional zum Betrag der Deformation ist. Unter Verwendung einer Element leads to the occurrence of an electrical voltage, the amount of which is proportional to the amount of deformation. Using a
entsprechenden Kennlinie, die vorab bestimmbar und in der Kraftsensorelektronik lila hinterleg bar ist, kann die auf den Kraftsensor 111 wirkende Kraft ermittelt werden, aus der wiederum bei geeigneter Kalibrierung des Systems auf die An presskraft geschlossen werden kann. Diese Modifikation kann Corresponding characteristic curve, which can be determined in advance and can be stored in purple in the force sensor electronics, the force acting on the force sensor 111 can be determined, from which the contact pressure can in turn be inferred with a suitable calibration of the system. This modification can
selbstverständlich auch auf das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 oder 3 of course also to the embodiment of FIG. 2 or 3
angewendet werden. be applied.
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen weitere mögliche Ausführungen für einen Kraftsensor als Modifikation des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1. Diese Modifikationen sind auch auf die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 oder 3 anwendbar. In diesen modifizierten Ausführungsbeispielen ist der Kraftsensor 111 durch einen Dehnungsmessstreifen gebildet, der an der Bodenplatte 21a des Statorspiralenelements 21 auf der dem Rotorspiralenelement 22 zugewandten Seite angebracht ist, siehe Fig. 6, oder auf an der Bodenplatte 21a des Statorspiralenelements 21 auf der dem 6 and FIG. 7 show further possible designs for a force sensor as a modification of the exemplary embodiment from FIG. 1. These modifications can also be applied to the exemplary embodiments of FIGS. 2 or 3. In these modified embodiments, the force sensor 111 is a strain gauge formed, which is attached to the bottom plate 21a of the stator spiral element 21 on the side facing the rotor spiral element 22, see FIG. 6, or on the bottom plate 21a of the stator spiral element 21 on the
Rotorspiralenelement 22 abgewandten Seite, siehe Fig. 7. Dehnungsmessstreifen ändern ihren Widerstand bei Verformung. Mit entsprechender Kalibrierung kann mittels dieser Sensoranordnung also direkt die Anpresskraft ermittelt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, piezoelektrische Elemente als Kraftsensoren an den in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigten Positionen zu verwenden. Rotary spiral element 22 side facing away, see Fig. 7. Strain gauges change their resistance when deformed. With appropriate calibration, the contact pressure can be determined directly using this sensor arrangement. In principle, it is also possible to use piezoelectric elements as force sensors at the positions shown in FIGS. 6 and 7.
Mit den in Fig. 4 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen lässt sich die With the embodiments shown in FIGS. 4 to 7, the
An presskraft, mit der das Rotorspiralenelement 22 an das Statorspiralenelement 21 gepresst wird, ermitteln. Die in Echtzeit ermittelte An presskraft kann nun als Steuergröße in einem Steuerkreis verwendet werden, um die Aktorelemente derart zu steuern, dass die Anpresskraft auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, um in jedem beliebigen Betriebspunkt bzw. Lastpunkt des Scrollverdichters den optimalen Anpressdruck durch den über die Aktorelemente steuerbaren Gegendruck anzupassen. Der hierzu benötigte Steuerkreis ist in den Fig. 4 bis 7 nicht dargestellt. Er kann in dem Elektronikgehäuse 70 vorhanden sein, oder in einem eigenen Steuergerät untergebracht sein. Alternativ kann der Steuerkreis auch in einer vorhandenen Fahrzeugintelligenz vorhanden sein, falls der Determine the pressing force with which the rotor spiral element 22 is pressed against the stator spiral element 21. The pressing force determined in real time can now be used as a control variable in a control circuit in order to control the actuator elements in such a way that the pressing force is set to a predetermined value in order to achieve the optimum contact pressure at any operating point or load point of the scroll compressor Adjust actuator elements controllable back pressure. The control circuit required for this is not shown in FIGS. 4 to 7. It can be present in the electronics housing 70 or can be accommodated in a separate control device. Alternatively, the control circuit can also be present in an existing vehicle intelligence, if the
Scrollverdichter in einem Pkw eingesetzt wird . Scroll compressor is used in a car.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt eines Scrollverdichters gemäß einem zweiten Fig. 8 shows a section of a scroll compressor according to a second
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 8 unterscheidet sich von den in Fig. 1 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen in der konstruktiven Lösung zur Erzeugung der Anpresskraft. Gleiche Embodiment of the present invention. The exemplary embodiment in FIG. 8 differs from the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 7 in the constructive solution for generating the contact pressure. Same
Komponenten werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und im Folgenden nicht näher beschrieben. Die Beschreibung konzentriert sich stattdessen auf die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Components are identified by the same reference symbols and are not described in more detail below. Instead, the description focuses on the differences from the first embodiment and its
Modifikationen. Modifications.
Die Antriebswelle in 23 in Fig. 8 dient wie in den vorangegangenen The drive shaft in 23 in Fig. 8 serves as in the previous ones
Ausführungsbeispielen der Erzeugung der orbitierenden Bewegung des Embodiments of generating the orbiting movement of the
Rotorspiralenelements 22. Die Antriebswelle 23 gemäß dem vorliegenden Rotor spiral element 22. The drive shaft 23 according to the present
Ausführungsbeispiel ist in dem Scrollverdichter in axialer Richtung beweglich gelagert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Lager 24a, 24b als Loslager ausgeführt sind. Die Verdichterzuleitung 27, die den Ansaugbereich 30 fluidtechnisch mit der Verdichtereinheit 20 verbindet, ist weiterhin vorgesehen. Die Saugdruck- und Hochdruckkanäle sind hingegen nicht vorhanden. Die Erzeugung der Anpresskraft erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel dadurch, dass ein Aktor 120 vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, eine Embodiment is mounted in the scroll compressor movable in the axial direction. This can be achieved, for example, in that the bearings 24a, 24b are designed as floating bearings. The compressor feed line 27, the Suction area 30 fluidly connects to the compressor unit 20 is also provided. The suction pressure and high pressure channels, however, are not available. In this exemplary embodiment, the contact pressure is generated in that an actuator 120 is provided which is designed to generate a
Anpresskraft auf die Antriebswelle 23 in axialer Richtung auszuüben, um das Rotorspiralenelement 22 gegen das Statorspiralenelement 21 zu pressen. To exert pressure force on the drive shaft 23 in the axial direction in order to press the rotor spiral element 22 against the stator spiral element 21.
In Fig. 8 ist der Aktor 120 dem der Verdichtereinheit 20 abgewandten axialen Ende des Antriebswelle 23 angeordnet. Der Aktor 120 ist von der 8, the actuator 120 is arranged on the axial end of the drive shaft 23 facing away from the compressor unit 20. The actuator 120 is of the
Rotationsbewegung der Antriebswelle 23 durch ein Gleitlager 112 oder eine vergleichbare Maßnahme entkoppelt. Eine Aktorelektronik 112a, die für die Ansteuerung des Aktors 120 benötigt wird, ist im Elektronikgehäuse 70 Rotational movement of the drive shaft 23 is decoupled by a slide bearing 112 or a comparable measure. Actuator electronics 112a, which is required for actuating the actuator 120, are in the electronics housing 70
angeordnet. arranged.
Durch die Integration des Aktors 120 entlang der Drehachse der Antriebswelle 23 ist es möglich, ein Ansteuersignal für den Aktor 120 in mechanische Bewegung umzuwandeln. Die Bewegung des Aktors 120 überträgt sich auf die Antriebswelle 23. Somit kann über die mechanische Bewegung des Aktors 120 die Anpresskraft zwischen dem Rotorspiralenelement 22 und dem Statorspiralenelement 21 erzeugt werden . The integration of the actuator 120 along the axis of rotation of the drive shaft 23 makes it possible to convert a control signal for the actuator 120 into mechanical movement. The movement of the actuator 120 is transmitted to the drive shaft 23. The contact pressure between the rotor spiral element 22 and the stator spiral element 21 can thus be generated via the mechanical movement of the actuator 120.
Generell sind für den Aktor 120 Ausführungen möglich, die direkt eine In general, 120 versions are possible for the actuator that directly
Aktorbewegung auf die Antriebswelle 23 übertragen. In diesem Fall kann der Aktor 120 beispielsweise durch einen Schrittmotor mit Stößel gebildet sein. Transfer actuator movement to the drive shaft 23. In this case, the actuator 120 can be formed, for example, by a stepper motor with a plunger.
Alternativ ist es möglich, den Aktor 120 über Hebel oder über ein Getriebe an die Antriebswelle 23 zu koppeln, insbesondere auch mit einer Über- oder Alternatively, it is possible to couple the actuator 120 to the drive shaft 23 via a lever or a gear, in particular also with an over or
Untersetzung. Reduction.
Ein Vorteil der Anpresskrafterzeugung durch einen auf die Antriebswelle 23 einwirkenden Aktor 120 besteht darin, dass keine Rückführung von bereits verdichtetem Fluid aus dem Hochdruckbereich 40 zurück in den An advantage of the generation of contact pressure by an actuator 120 acting on the drive shaft 23 is that no return of already compressed fluid from the high pressure region 40 back into the
Verdichtungsprozess stattfindet. Somit kann der Leckstrom des zu verdichteten Fluids deutlich verringert werden, was den volumetrischen Wirkungsgrad des Scrollverdichters steigert. Compression process takes place. The leakage current of the fluid to be compressed can thus be significantly reduced, which increases the volumetric efficiency of the scroll compressor.
Fig. 9 zeigt eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 8. Hier ist an dem axialen Ende der Antriebswelle 23, an der der Aktor 120 angeordnet ist, ein Anschlag 113 vorgesehen, der die Bewegung der Antriebswelle 23 in axialer Richtung beschränkt, unabhängig von einer minimalen Aktorbewegung. Diverse Aktoren verhalten sich bei minimalem Ansteuergrad nicht linear zum ihrem eigentlichen Arbeitsbereich. Dadurch, dass der Aktor 120 zuerst also einen gewissen Hub bzw. eine gewisse Bewegung durchführen muss, bevor dieser die Antriebswelle 23 berührt, kommt er in seinen linearen Wirkbereich, was eine präzise und reproduzierbare Regelung ermöglicht. Um bei diesem Vorgang eine Beschädigung des Scrollverdichters zu verhindern, ist der Anschlag 113 für die Antriebswelle vorgesehen. Fig. 9 illustriert zudem eine Kopplung des Aktors 120 an die Antriebswelle 23 über ein Getriebe 122. FIG. 9 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 8. Here is an at the axial end of the drive shaft 23 on which the actuator 120 is arranged Stop 113 is provided, which limits the movement of the drive shaft 23 in the axial direction, regardless of a minimal actuator movement. Various actuators do not behave linearly with their actual working area with a minimal degree of control. Because the actuator 120 must first carry out a certain stroke or a certain movement before it touches the drive shaft 23, it comes into its linear effective range, which enables precise and reproducible control. In order to prevent damage to the scroll compressor during this process, the stop 113 is provided for the drive shaft. 9 also illustrates a coupling of the actuator 120 to the drive shaft 23 via a gear 122.
Fig. 10 zeigt einen Scrollverdichter mit einer alternativen Auslegung des Aktors 120. Neben Aktoren im üblichen Sinne ist für die Aufbringung der An presskraft auch die Erzeugung einer axialen Kraft auf die Antriebswelle 23 mit einem Fig. 10 shows a scroll compressor with an alternative design of the actuator 120. In addition to actuators in the usual sense for the application of the pressing force is also the generation of an axial force on the drive shaft 23 with a
Magnetfeld möglich. Die Antriebswelle 23 wirkt dabei als Anker in einer Spule 130. Die Elektronik der Spule 130 kann bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum im Elektronikgehäuse 70 untergebracht werden. Über die Bestromung der Spule 130 kann die entsprechende Auslenkung der Antriebswelle 23 angeregt werden, welche wiederum die die Anpresskraft zwischen dem Rotorspiralenelement 22 und dem Statorspiralenelement 21 erzeugt. Zur Montage und zum Einstellen eines Abstandes der als Rotor fungierenden Antriebswelle 23 zur Spule 130 können Distanzelemente 131 vorgesehen sein. Magnetic field possible. The drive shaft 23 acts as an armature in a coil 130. The electronics of the coil 130 can in turn be accommodated in the electronics housing 70 in this embodiment. The corresponding deflection of the drive shaft 23 can be excited via the energization of the coil 130, which in turn generates the contact pressure between the rotor spiral element 22 and the stator spiral element 21. Spacers 131 can be provided for mounting and for adjusting a distance between the drive shaft 23, which acts as a rotor, and the coil 130.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen gemäß den Fig. 1 bis 7 ist es bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Anpresskraft durch den auf die Antriebswelle 23 wirkenden Aktor 120 erzeugt wird, sinnvoll, den tatsächlichen Wert der momentanen Anpresskraft zu ermitteln. Dies ist beispielhaft in Fig. 11 illustriert, die eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 8 zeigt. Ein Kraftsensor 121 ist zwischen dem Aktor 120 und der As in the first exemplary embodiment and its modifications according to FIGS. 1 to 7, it makes sense in the second exemplary embodiment, in which the contact pressure is generated by the actuator 120 acting on the drive shaft 23, to determine the actual value of the current contact pressure. This is illustrated by way of example in FIG. 11, which shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 8. A force sensor 121 is between the actuator 120 and the
Antriebswelle 23 angeordnet und misst die auf die Antriebswelle 23 von dem Aktor 120 aufgebrachte Kraft. Für den Kraftsensor 121 benötigte Drive shaft 23 arranged and measures the force applied to the drive shaft 23 by the actuator 120. Required for the force sensor 121
Kraftsensorelektronik 121a kann wiederum im Elektronikgehäuse 70 angeordnet werden. Force sensor electronics 121a can in turn be arranged in electronics housing 70.
Die von dem Kraftsensor 121 ermittelte Anpresskraft kann analog dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen wieder in einem Steuerkreis verwendet werden, um die Anpresskraft abhängig von aktuellen Betriebsbedingungen und -zuständen des Scrollverdichters optimal einzustellen. Hierzu können auch die in Fig. 6 und 7 gezeigten Positionen und Ausführungen des Kraftsensors verwendet werden. The contact pressure determined by the force sensor 121 can be used in a control circuit analogously to the first exemplary embodiment and its modifications, in order to make the contact pressure dependent on the current one Optimally set operating conditions and conditions of the scroll compressor. The positions and designs of the force sensor shown in FIGS. 6 and 7 can also be used for this purpose.
Fig. 12 zeigt eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 11. Hier ist in der Ölrückführung 60 ein Ölrückführungs-Aktorelement 61 vorgesehen. Durch den Einsatz Ölrückführungs-Aktorelement 61 in der Ölrückführung 60 lässt sich, analog den Aktorelementen in den Druckkanälen des ersten Ausführungsbeispiels, der Querschnitt der Ölrückführung 60 variieren und damit die Rückführung des Öls aktiv und unabhängig von einem Lastpunkt gestalten. FIG. 12 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 11. Here, an oil return actuator element 61 is provided in the oil return 60. By using the oil return actuator element 61 in the oil return 60, analogously to the actuator elements in the pressure channels of the first exemplary embodiment, the cross section of the oil return 60 can be varied and the return of the oil can thus be configured actively and independently of a load point.
Als Ölrückführungs-Aktorelement 61 können grundsätzlich die gleichen Basically, the same can be used as the oil return actuator element 61
Aktorelemente verwendet werden, die auch in für die Aktorelemente 101, 102 des ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden. Alternativ ist auch der Einsatz eines Magnetventils möglich, welches zwar nur die geöffnete oder die Actuator elements are used which are also used in actuator elements 101, 102 of the first exemplary embodiment. Alternatively, the use of a solenoid valve is also possible, which is only the open or the
geschlossene Position einnehmen kann, mit dem jedoch über die Taktfrequenz der Öffnungs- und Schließbefehle die Ölmenge reguliert werden kann. can assume a closed position, but with which the oil quantity can be regulated via the clock frequency of the opening and closing commands.
Um die Ölrückführung genauer steuern zu können, kann auch für das In order to be able to control the oil return more precisely, can also for the
Ölrückführungs-Aktorelement 61 eine entsprechende Steuerung vorgesehen sein. Dazu muss die im Hochdruckbereich 40 befindliche Ölmenge oder eine dazu proportionale Messgröße verfügbar sein. Fig. 13 zeigt eine entsprechende A corresponding control can be provided in the oil return actuator element 61. For this purpose, the amount of oil in the high-pressure area 40 or a measurement variable proportional to it must be available. 13 shows a corresponding one
Modifikation des Ausführungsbeispiels aus Fig. 12. Zur Bestimmung der Ölmenge in dem Hochdruckbereich ist am unteren Ende der Ölabscheidungskammer 42 ein Füllstandsensor 62 angeordnet, mit dem die Menge des in der Modification of the exemplary embodiment from FIG. 12. To determine the amount of oil in the high-pressure region, a fill level sensor 62 is arranged at the lower end of the oil separation chamber 42, with which the amount of oil in the
Ölabscheidungskammer 42 abgeschiedenen Öls bestimmt werden kann. Anhand dieser Messwerte kann die Ölrückführung durch Steuerung des Ölrückführungs- Aktorelements 61 reguliert werden. Somit kann eine optimale zirkulierende Ölmenge eingestellt werden, welche wiederum zu einer Effizienzsteigerung beitragen kann . Oil separation chamber 42 separated oil can be determined. On the basis of these measured values, the oil return can be regulated by controlling the oil return actuator element 61. This means that an optimal amount of circulating oil can be set, which in turn can contribute to an increase in efficiency.
Prinzipiell entsteht auch über die Ölrückführung 60 ein interner Fluid- Leckagestrom. Über das Schließen der Ölrückführung 60 mittels des In principle, an internal fluid leakage flow also occurs via the oil return 60. By closing the oil return 60 by means of the
Ölrückführungs-Aktorelements 61 kann dieser vermieden werden. Voraussetzung ist nur, dass über die Saugseite aus dem Verdichtungskreislauf eine ausreichende Menge an Öl zurückkommt, dass es eine Schmierung und Abdichtung innerhalb der Verdichtereinheit 20 sichergestellt ist. Fig. 14 zeigt eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 13. Zusätzlich zu der in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Sensorik ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Drehzahlsensor 123 vorgesehen, der die Drehzahl der Antriebswelle 23 misst. Der Drehzahlsensor 123 kann an dem axialen Ende der Antriebswelle 23 angeordnet sein, an dem sich auch der Aktor 120 befindet. Alternativ, wie in Fig. 14 gezeigt, kann der Drehzahlsensor 123 auch an dem der Verdichtereinheit 20 zugewandten Ende des Ansaugbereichs 30 vorgesehen sein. Hier kann der Drehzahlsensor 123 entweder auf die Mantelfläche der Oil return actuator element 61 can be avoided. The only requirement is that a sufficient amount of oil returns from the compression circuit via the suction side, so that lubrication and sealing within the compressor unit 20 is ensured. FIG. 14 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 13. In addition to the sensor system described in the previous exemplary embodiments, a speed sensor 123 is provided in this exemplary embodiment, which measures the speed of the drive shaft 23. The speed sensor 123 can be arranged on the axial end of the drive shaft 23, on which the actuator 120 is also located. Alternatively, as shown in FIG. 14, the speed sensor 123 can also be provided on the end of the suction region 30 facing the compressor unit 20. Here, the speed sensor 123 can either on the outer surface of the
Antriebswelle 23 ausgerichtet sein oder alternativ axial auf die Deckfläche des Rotors 24. Als Drehzahlsensor 123 kann beispielsweise ein Inkrementalgeber mit optischer oder magnetischer Wirkungsweise verwendet werden. Drive shaft 23 may be aligned or alternatively axially on the top surface of the rotor 24. An incremental encoder with optical or magnetic mode of action can be used as the speed sensor 123, for example.
Für den Betrieb des Drehzahlsensor 123 benötigte Drehzahlsensorelektronik 123a kann wiederum, wie in Fig. 14 gezeigt, im Elektronikgehäuse 70 untergebracht sein. Speed sensor electronics 123a required for the operation of the speed sensor 123 can in turn, as shown in FIG. 14, be accommodated in the electronics housing 70.
Mit dem Drehzahlsensor 123 lässt sich die momentane Drehzahl der Antriebswelle 23, und damit auch eine Drehungleichförmigkeit der Antriebswelle 23, welche lastbedingt durch den Verdichtungsprozess entstehen kann, erfassen. Die With the speed sensor 123, the instantaneous speed of the drive shaft 23, and thus also a rotational nonuniformity of the drive shaft 23, which may arise due to the compression process, can be detected. The
Kenntnis, mit welcher Funktion die Drehungleichförmigkeit dem Knowledge of the function with which the rotational nonuniformity
Verdichtungsprozess folgt, oder wann ein Maximum bzw. ein Minimum der Drehungleichförmigkeit vorliegt, lässt Maßnahmen zu, diese unregelmäßigen Drehbewegungen aktiv zu beeinflussen bzw. zu kompensieren. Dazu kann die ermittelte Drehzahl in der Steuerung der Anpresskraft entsprechend Compression process follows, or when there is a maximum or a minimum of rotational nonuniformity, allows measures to actively influence or compensate for these irregular rotational movements. For this purpose, the determined speed in the control of the contact pressure can be adjusted accordingly
berücksichtigt werden. Beispielweise kann eine sinkende Drehzahl durch eine Verringerung der An presskraft kompensiert werden und umgekehrt. be taken into account. For example, a falling speed can be compensated for by reducing the pressing force and vice versa.
Ein Vorteil der Steuerung der Anpresskraft unter Berücksichtigung der Drehzahl bzw. Drehungleichförmigkeit besteht darin, dass bei einer Reduzierung der Dreh- Ungleichförmigkeit der Erzeugung von Schwingungen in dem Scrollverdichter vorgebeugt werden kann. Bei Verwendung des Scrollverdichters in einem Pkw kann der Eintrag von Schwingungen in das Fahrzeug dadurch vermindert oder reduziert werden. An advantage of controlling the contact pressure taking into account the rotational speed or rotational non-uniformity is that the generation of vibrations in the scroll compressor can be prevented by reducing the rotational non-uniformity. When using the scroll compressor in a car, the entry of vibrations into the vehicle can be reduced or reduced.
Um den Betriebszustand des Scrollverdichters noch gründlicher zu optimieren, kann die Drehzahl der Antriebswelle 23 auch dadurch variiert werden, dass die Bestromung des die Antriebswelle 23 antreibenden Motors, also die Bestromung des Stators 25 gesteuert wird, insbesondere in Abhängigkeit von der durch den Drehzahlsensor 123 ermittelten Drehzahl bzw. Drehungleichförmigkeit. Sinkende Drehzahlen können durch eine Erhöhung des Antriebsstroms für den Stator 25 kompensiert werden und umgekehrt. Die Steuerung des elektrischen Motors mit dem Stator 25 kann auch in Kombination mit der Steuerung der An presskraft erfolgen. In order to optimize the operating state of the scroll compressor even more thoroughly, the speed of the drive shaft 23 can also be varied in that the energization of the motor driving the drive shaft 23, ie the energization of the stator 25 is controlled, in particular as a function of the speed or rotational irregularity determined by the speed sensor 123. Falling speeds can be compensated for by increasing the drive current for the stator 25 and vice versa. The control of the electric motor with the stator 25 can also be done in combination with the control of the pressing force.
Fig. 15 zeigt eine Modifikation des Scrollverdichters gemäß Fig. 14. Zusätzlich zu dem Drehzahlsensor 123 ist ein Hochdrucksensor 124 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, den in der Verdichtereinheit 20 herrschenden Druck zu messen. Der Hochdrucksensor 124 ist unmittelbar neben dem Heißgasventil 26 FIG. 15 shows a modification of the scroll compressor according to FIG. 14. In addition to the speed sensor 123, a high-pressure sensor 124 is provided, which is designed to measure the pressure prevailing in the compressor unit 20. The high pressure sensor 124 is immediately adjacent to the hot gas valve 26
angeordnet, um den Druck des maximal verdichteten Fluids in der arranged to the pressure of the maximum compressed fluid in the
Verdichtereinheit 20 zu messen. Compressor unit 20 to measure.
Die Kombination des Hochdrucksensors 124 mit dem Drehzahlsensor 123 und/oder dem Kraftsensor 121, und die Möglichkeit der Steuerung der The combination of the high pressure sensor 124 with the speed sensor 123 and / or the force sensor 121, and the possibility of controlling the
Anpresskraft und/oder der Drehzahl der Antriebswelle 23 ermöglicht eine Vielzahl an Steuerungsszenarien, mit denen bezüglich verschiedener Aspekte der Betrieb des Scrollverdichters optimiert werden kann. The pressing force and / or the speed of the drive shaft 23 enable a large number of control scenarios with which the operation of the scroll compressor can be optimized with regard to various aspects.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise eine verbesserte Kompensation der Drehungleichförmigkeit möglich. Wird die According to the present exemplary embodiment, improved compensation for the rotational irregularity is possible, for example. Will the
Drehungleichförmigkeit durch die Erfassung des Drehzahlsensors 123 festgestellt, kann dem Phänomen in der Weise entgegengewirkt werden, dass das Drehfeld, welches die Antriebswelle 23 in Rotation versetzt, geschwächt wird, sobald beispielsweise die Verdichtung erfolgt ist und die Drehmomentlast an der Rotational non-uniformity detected by the detection of the speed sensor 123, the phenomenon can be counteracted in such a way that the rotating field, which sets the drive shaft 23 in rotation, is weakened as soon as, for example, the compression has taken place and the torque load on the
Antriebswelle 23 kurzzeitig bis zum nächsten Druckmaximum abnimmt. Dies wird durch eine entsprechende Steuerung des Antriebsstroms für den Stator 25 bewerkstelligt. Drive shaft 23 decreases briefly until the next pressure maximum. This is accomplished by appropriate control of the drive current for the stator 25.
Der Hochdrucksensor 124 ist, bezogen auf die Strömungsrichtung des zu verdichtenden Fluids, vor dem Heißgasventil 26 angeordnet und liefert ein Drucksignal. Dieses Drucksignal kann genutzt werden, um nach dem Öffnen des Heißgasventils 26 dem sprunghaften Anstieg der Antriebswellen-Drehzahl infolge gleichbleibender elektrischer Antriebsleistung bei reduziertem mechanischem Widerstand in der Verdichtereinheit 20 gegenzusteuern. Damit können aktiv Drehstöße reduziert werden, die bei nicht gesteuertem Betrieb des Scrollverdichters auftreten. Die dazu verwendete Steuerung kann insbesondere als selbstlernender Regler mit kombinierter Feedback/Feed Forward-Regeiung ausgeführt sein. The high-pressure sensor 124 is arranged in front of the hot gas valve 26 in relation to the direction of flow of the fluid to be compressed and supplies a pressure signal. This pressure signal can be used to counter the sudden increase in the drive shaft speed after opening the hot gas valve 26 due to constant electrical drive power with reduced mechanical resistance in the compressor unit 20. This can actively reduce rotary shocks that occur when the Scroll compressor occur. The control used for this purpose can in particular be designed as a self-learning controller with combined feedback / feed forward control.
Der Zusammenhang, wie sich das Drehfeld in Abhängigkeit zu dem The relationship between how the rotating field depends on the
Kompressionsprozess zu entwickeln hat, kann ebenfalls mittels eines Compression process can also be developed using a
entsprechenden Steuerkreises kontrolliert werden, der in einem eigenen corresponding control circuit, which is controlled in its own
Steuergerät oder in einer vorhandenen Fahrzeugintelligenz vorhanden sein kann. Control unit or can be present in an existing vehicle intelligence.
Der Drehzahlsensor 123 lässt sich darüber hinaus für weitergehende The speed sensor 123 can also be used for more extensive
Steuerungsprozesse in dem Scrollverdichter nutzen. Beispielsweise kann die Bestromung des die Antriebswelle 23 antreibenden elektrischen Motors unterbrochen werden, wenn die Drehzahl einen voreingestellten Grenzwert überschreitet. Ebenso kann eine Abschaltung des Scrollverdichters eingestellt werden, wenn der Hochdrucksensor 124 einen Druckwert in der Verdichtereinheit 20 misst, der oberhalb eines voreingestellten Hochdruckgrenzwertes liegt. Damit können Beschädigungen des Scrollverdichters wirksam unterdrückt werden. Use control processes in the scroll compressor. For example, the energization of the electric motor driving the drive shaft 23 can be interrupted if the rotational speed exceeds a preset limit value. A shutdown of the scroll compressor can also be set if the high-pressure sensor 124 measures a pressure value in the compressor unit 20 that lies above a preset high-pressure limit value. Damage to the scroll compressor can thus be effectively suppressed.
Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen kann zudem die In connection with the foregoing, the
Anpresskraft in Abhängigkeit des Drehwinkels gesteuert werden. Als Contact pressure can be controlled depending on the angle of rotation. As
Eingangsgröße der Steuerung kann zudem der von dem Hochdrucksensor 124 ermittelte Druckwert vor dem Heißgasventil 26 genutzt werden. Je nach Input variable of the control can also be used the pressure value determined by the high pressure sensor 124 upstream of the hot gas valve 26. Depending on
Druckverlauf während eines Arbeitsspiels im Ablauf einer Umdrehung des Pressure curve during a working cycle in the course of one revolution of the
Rotorspiralenelements 22 kann die An presskraft gesteuert bzw. nachgeregelt werden. Anhand eines vorzeitig abfallenden Hochdrucks lässt sich eine innere Leckage infolge zu niedriger Anpresskraft detektieren und schon beim nächsten Arbeitsspiel vermeiden. Rotor spiral element 22, the pressing force can be controlled or readjusted. With the help of a prematurely falling high pressure, an internal leak due to insufficient contact pressure can be detected and avoided at the next cycle.
Weiterhin gibt es Betriebsbedingungen, bei denen der Scrollverdichter hoher ungewollter Last ausgesetzt ist. Hierzu gehört beispielsweise das Szenario, dass sich das Fluid kondensiert und im Scrollverdichter sammelt, wenn beispielsweise der Scrollverdichter einer kalten Umgebungstemperatur ausgesetzt wird. Der Scrollverdichter steht in diesem Fall voll von flüssigem Fluid. Wird der There are also operating conditions in which the scroll compressor is exposed to high unwanted loads. This includes, for example, the scenario that the fluid condenses and collects in the scroll compressor if, for example, the scroll compressor is exposed to a cold ambient temperature. In this case, the scroll compressor is full of liquid fluid. Will the
Scrollverdichter unter diesen Bedingungen gestartet, indem der Stator 25 bestromt wird, kann es passieren, dass der Scrollverdichter das flüssige Fluid nicht verdrängen kann und daher nicht anläuft. In dieser Situation kann mit dem Scrollverdichter gemäß der vorliegenden If the scroll compressor is started under these conditions by energizing the stator 25, it may happen that the scroll compressor cannot displace the liquid fluid and therefore does not start. In this situation, the scroll compressor according to the present
Ausführungsform mittels des Aktors 120 das Rotorspiralenelement 22 gezielt in Richtung des Ansaugbereichs 30 bewegt werden und so eine gewollte interne Leckage in der Verdichtereinheit 20 erzeugt werden. Dies ermöglicht einen Start des Scrollverdichters. Sobald der Scrollverdichter angelaufen ist, kann das Rotorspiralenelement 22 mittels des Aktors 120 wieder in dichten axialen Eingriff mit dem Statorspiralenelement 21 gebracht werden und der Verdichtungsbetrieb wieder aufgenommen werden. Die Wiederaufbringung der Anpresskraft kann dabei zeit- oder druckgesteuert erfolgen.  Embodiment by means of the actuator 120, the rotor spiral element 22 can be moved in a targeted manner in the direction of the suction region 30 and thus a desired internal leakage is generated in the compressor unit 20. This enables the scroll compressor to start. As soon as the scroll compressor has started up, the rotor spiral element 22 can be brought into tight axial engagement with the stator spiral element 21 again by means of the actuator 120 and the compression operation can be started again. The application of the contact pressure can be time or pressure controlled.
Mit den vorstehenden Maßnahmen kann einerseits ein Anlaufen des With the above measures, start of the
Scrollverdichters auch bei einem unvorteilhaften Aggregatszustand des Fluids sichergestellt werden, zudem die maximale Stromaufnahme des Scrollverdichters gesenkt werden, und die Belastung für die Materialien reduziert und damit die Lebensdauer des Scrollverdichters erhöht werden. Scroll compressor can be ensured even when the fluid is in an unfavorable state of aggregation, the maximum current consumption of the scroll compressor is also reduced, and the load on the materials is reduced and the service life of the scroll compressor is increased.
Fig. 16 zeigt eine Modifikation des Scrollverdichters aus Fig. 15. Es ist zusätzlich ein Temperatursensor 125 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Fluids in dem Hochdruckbereich zu messen. Vorzugsweise ist der FIG. 16 shows a modification of the scroll compressor from FIG. 15. In addition, a temperature sensor 125 is provided, which is designed to measure a temperature of the fluid in the high-pressure region. Preferably, the
Temperatursensor 125 in unmittelbarer Umgebung des Ausgangs des Temperature sensor 125 in the immediate vicinity of the output of the
Heißgasventils 26 angebracht. Hot gas valve 26 attached.
Bei Verwendung des Temperatursensors 125 kann unter Berücksichtigung entsprechender Stoffdaten, die auf einem Steuergerät hinterlegt sind, der Aggregatszustand des Fluids in dem Hochdruckbereich 40 bestimmt werden. Auf diese Weise kann bestimmt werden, wann flüssiges Fluid in der Verdichtereinheit 20 bzw. dem daran angrenzenden Hochdruckbereich 40 vorliegt. Entsprechend kann die Steuerung des unter Bezugnahme auf Fig. 15 beschriebenen When using the temperature sensor 125, the aggregate state of the fluid in the high-pressure region 40 can be determined, taking into account corresponding material data that are stored on a control unit. In this way, it can be determined when liquid fluid is present in the compressor unit 20 or the high pressure region 40 adjoining it. Accordingly, the control of that described with reference to FIG. 15 can be performed
Anlaufverhaltens des Scrollverdichters noch zuverlässiger gesteuert werden. Startup behavior of the scroll compressor can be controlled even more reliably.
Der Temperatursensor 125 lässt sich natürlich auch als weitere The temperature sensor 125 can of course also be used as another
Sicherheitseinrichtung heranziehen. Bei Kenntnis der maximalen Temperatur des zu verdichtenden Fluids, die unmittelbar nach dem Ausgang der Verdichtereinheit 20 auftritt, kann eine Abschaltung des Scrollverdichters bei Erreichen einer voreingestellten Maximaltemperatur vorgesehen sein. Außerdem kann durch die Möglichkeit, die Antriebswelle 23 axial in Richtung des Elektronikgehäuses zu schieben und somit eine gezielte Leckage in axialer Richtung in der Verdichtereinheit 20 herbeizuführen, dem heißen Fluid in der Verdichtereinheit 20 durch die axiale Leckage schlagartig eine große Menge an kaltem Sauggas zugeführt werden. Damit kann ein Schaden, der zum Use safety device. If the maximum temperature of the fluid to be compressed, which occurs immediately after the outlet of the compressor unit 20, is known, the scroll compressor can be switched off when a preset maximum temperature is reached. In addition, the possibility of pushing the drive shaft 23 axially in the direction of the electronics housing and thus causing a targeted leakage in the axial direction in the compressor unit 20 can suddenly supply a large amount of cold suction gas to the hot fluid in the compressor unit 20 due to the axial leakage , This can cause damage to the
Komplettausfall des Scrollverdichters führen kann, vermieden werden. Complete failure of the scroll compressor can be avoided.
Die oben beschriebenen Steuerungsmaßnahmen können miteinander in geeigneter Weise kombiniert werden, um die Steuerung des Scrollverdichters optimal an gegebene Bedingungen anzupassen. Da die Wirkungsweise der Scrollverdichter für die Anwendungen im Automobilbereich und in der stationären Technik prinzipiell gleich sind, könnten alle hier beschriebenen Merkmale sowohl in einem Scrollverdichter für Pkws angewendet werden, als auch auf die stationäre Technik übertragen werden. The control measures described above can be combined with one another in a suitable manner in order to optimally adapt the control of the scroll compressor to given conditions. Since the principle of operation of the scroll compressors for applications in the automotive sector and in stationary technology is basically the same, all of the features described here could be used both in a scroll compressor for cars and also applied to stationary technology.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind hinsichtlich der beschriebenen Merkmale untereinander kombinierbar. Insbesondere können die Modifikationen des Scrollverdichters gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die in den Fig. 9 bis 16 gezeigt sind, auch auf den Scrollverdichter gemäß dem ersten The exemplary embodiments described above can be combined with one another with regard to the features described. In particular, the modifications of the scroll compressor according to the second exemplary embodiment, which are shown in FIGS. 9 to 16, can also be applied to the scroll compressor according to the first
Ausführungsbeispiel angewendet werden. Embodiment can be applied.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Gegendruckkammer 10 back pressure chamber
20 Verdichtereinheit 20 compressor unit
21 Statorspiralenelement 21 stator spiral element
22 Rotorspiralenelement22 rotor spiral element
21a, 22a Bodenplatte 21a, 22a base plate
21b, 22b Spiralwand  21b, 22b spiral wall
23 Antriebswelle  23 drive shaft
23a-c Lager  23a-c bearings
24 Rotor  24 rotor
25 Stator 25 stator
6 Heißgasventil  6 hot gas valve
27 Verdichterzuleitung 0 Ansaugbereich 0 Hochdruckbereich 27 Compressor supply line 0 Intake area 0 High pressure area
1 Hochdruckkammer 1 high pressure chamber
2 Ölabscheidungskammer 3 Überströmkanal 2 oil separation chamber 3 overflow channel
4 Tauchrohr 0 Gehäuse 4 immersion tube 0 housing
1 Fluideinlass 1 fluid inlet
2 Fluidauslass 0 Ölrückführung 2 fluid outlet 0 oil return
1 Ölrückführungs-Aktorelement 2 Füllstandsensor 0 Elektronikgehäuse  1 oil return actuator element 2 level sensor 0 electronics housing
101 erstes Aktorelement 101 first actuator element
101a Mischventil  101a mixing valve
102 zweites Aktorelement 103 Saugdruckkanal 102 second actuator element 103 suction pressure channel
104 Hochdruckkanal  104 high pressure duct
105 Mischkammer  105 mixing chamber
110 Drucksensor  110 pressure sensor
111 Kraftsensor  111 force sensor
l i la Kraftsensorelektronikl i la force sensor electronics
112 Gleitlager 112 plain bearings
113 Anschlag  113 stop
120 Aktor 120 actuator
120a Aktorelektronik  120a actuator electronics
121 Kraftsensor  121 force sensor
121a Kraftsensorelektronik 121a force sensor electronics
122 Getriebe 122 gearbox
123 Drehzahlsensor  123 speed sensor
123a Drehzahlsensorelektronik 123a speed sensor electronics
124 Hochdrucksensor124 high pressure sensor
125 Temperatursensor125 temperature sensor
130 Spule 130 spool
Z Zylinderachse Z cylinder axis

Claims

Ansprüche Expectations
1. Scrollverdichter, aufweisend: 1. Scroll compressor, comprising:
- eine Verdichtereinheit (20) mit einem feststehenden - A compressor unit (20) with a fixed
Statorspiralenelement (21) und einem rotierbaren, relativ zum  Stator spiral element (21) and a rotatable, relative to
Statorspiralenelement (21) axial beweglich gelagerten  Stator spiral element (21) axially movably mounted
Rotorspiralenelement (22), wobei die Verdichtereinheit (20) dazu ausgebildet ist, ein zu verdichtendes Fluid aus einem Ansaugbereich (30) anzusaugen, zu verdichten und in einen Hochdruckbereich (40) zu fördern;  Rotor spiral element (22), wherein the compressor unit (20) is designed to draw in a fluid to be compressed from a suction region (30), to compress it and to convey it to a high pressure region (40);
- eine Gegendruckkammer (10), die an einer dem Statorspiralenelement (21) abgewandten Seite des Rotorspiralenelements (22) angeordnet ist und mit einem Gegendruck beaufschlagbar ist, um eine Anpresskraft in axialer Richtung auf das Rotorspiralenelement (22) auszuüben und das - A counter pressure chamber (10) which is arranged on a side of the rotor spiral element (22) facing away from the stator spiral element (21) and can be acted upon with a counter pressure in order to exert a pressing force in the axial direction on the rotor spiral element (22) and that
Rotorspiralenelement (22) gegen das Statorspiralenelement (21) zu pressen; wobei zwischen der Gegendruckkammer (10) und dem Ansaugbereich (30) eine Fluidverbindung besteht, und wobei zwischen der Gegendruckkammer (10) und dem Hochdruckbereich (40) eine Fluidverbindung besteht; - einen Saugdruckkanal (103), der in der Fluidverbindung zwischen der Gegendruckkammer (10) und dem Ansaugbereich (30) angeordnet ist; To press the rotor spiral element (22) against the stator spiral element (21); wherein there is a fluid connection between the back pressure chamber (10) and the suction area (30), and wherein there is a fluid connection between the back pressure chamber (10) and the high pressure area (40); - A suction pressure channel (103) which is arranged in the fluid connection between the back pressure chamber (10) and the suction area (30);
- einen Hochdruckkanal (104), der in der Fluidverbindung zwischen der Gegendruckkammer (10) und dem Hochdruckbereich (40) angeordnet ist; wobei in dem Hochdruckkanal (104) und dem Saugdruckkanal (103) mindestens ein Aktorelement (101, 102, 101a) angeordnet ist, mittels dessen der Querschnitt des Hochdruckkanals (102) und des - A high pressure channel (104) which is arranged in the fluid connection between the back pressure chamber (10) and the high pressure area (40); wherein in the high pressure channel (104) and the suction pressure channel (103) at least one actuator element (101, 102, 101a) is arranged, by means of which the cross section of the high pressure channel (102) and the
Saugdruckkanals (103) veränderbar ist.  Suction pressure channel (103) is changeable.
2. Scrollverdichter nach Anspruch 1, wobei das Aktorelement (102) des 2. Scroll compressor according to claim 1, wherein the actuator element (102) of the
Hochdruckkanals (104) und/oder das Aktorelement (101) des  High-pressure channel (104) and / or the actuator element (101) of the
Saugdruckkanals (103) durch einen Aktor mit einer Blendengeometrie, ein Nadelventil, einen Kugelhahn, eine Drosselklappe oder einen  Suction pressure channel (103) through an actuator with an orifice geometry, a needle valve, a ball valve, a throttle valve or
Formgedächtnisdraht gebildet ist.  Shape memory wire is formed.
3. Scrollverdichter nach Anspruch 1, wobei das Aktorelement des 3. Scroll compressor according to claim 1, wherein the actuator element of the
Hochdruckkanals (104) und das Aktorelement des Saugdruckkanals (103) durch ein Mischventil (101a) gebildet ist, das mit dem Hochdruckkanal (104), dem Saugdruckkanal (103) und der Gegendruckkammer (10) verbunden ist.  High-pressure channel (104) and the actuator element of the suction pressure channel (103) is formed by a mixing valve (101a) which is connected to the high-pressure channel (104), the suction pressure channel (103) and the back pressure chamber (10).
4. Scrollverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend ein Sensorelement, das dazu ausgebildet ist, eine Messgröße zu messen, aus der die durch den Gegendruck in der Gegendruckkammer (10) erzeugbare Anpresskraft ermittelbar ist. 4. Scroll compressor according to one of the preceding claims, comprising a sensor element which is designed to measure a measurement variable from which the contact pressure which can be generated by the counterpressure in the counterpressure chamber (10) can be determined.
5. Scrollverdichter nach Anspruch 4, wobei das Sensorelement durch einen Drucksensor (110) gebildet ist, der dazu ausgebildet ist, den in der Gegendruckkammer (10) herrschenden Gegendruck zu messen. 5. Scroll compressor according to claim 4, wherein the sensor element is formed by a pressure sensor (110) which is designed to measure the back pressure prevailing in the back pressure chamber (10).
6. Scrollverdichter nach Anspruch 4, wobei das Sensorelement durch einen Kraftsensor (111) gebildet ist, der an einer mit dem Rotorspiralenelement (22) verbundenen Antriebswelle (23), dem Rotorspiralenelement (22) oder dem Statorspiralenelement (21) angebracht ist. 6. Scroll compressor according to claim 4, wherein the sensor element is formed by a force sensor (111) which is attached to a drive shaft (23) connected to the rotor spiral element (22), the rotor spiral element (22) or the stator spiral element (21).
7. Scrollverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4 bis 6, aufweisend eine Steuereinheit, die dazu 7. Scroll compressor according to one of the preceding claims, in particular according to claim 4 to 6, comprising a control unit, which
ausgebiidet ist, das mindestens eine Aktorelement (101, 102, 101a) zu steuern, derart, dass die durch den Gegendruck in der Gegendruckkammer (10) erzeugbare Anpresskraft steuerbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von der mittels des Sensorelements ermittelten Anpresskraft.  is designed to control the at least one actuator element (101, 102, 101a) in such a way that the contact pressure that can be generated by the counter pressure in the counter pressure chamber (10) can be controlled, in particular as a function of the contact force determined by means of the sensor element.
8. Scrollverdichter, aufweisend; 8. Scroll compressor, having;
- eine Verdichtereinheit (20) mit einem feststehenden - A compressor unit (20) with a fixed
Statorspiralenelement (21) und einem rotierbaren, relativ zum  Stator spiral element (21) and a rotatable, relative to
Statorspiralenelement (21) axial beweglich gelagerten  Stator spiral element (21) axially movably mounted
Rotorspiralenelement (22), wobei die Verdichtereinheit (20) dazu ausgebildet ist, ein zu verdichtendes Fluid aus einem Ansaugbereich (30) anzusaugen, zu verdichten und in einen Hochdruckbereich (40) zu fördern;  Rotor spiral element (22), wherein the compressor unit (20) is designed to draw in a fluid to be compressed from a suction region (30), to compress it and to convey it to a high pressure region (40);
- eine Antriebswelle (23), die mit dem Rotorspiralenelement (22) auf einer dem Statorspiralenelement (21) abgewandten Seite gekoppelt ist, um eine Rotationsbewegung auf das Rotorspiralenelement (22) zu übertragen, und die in axialer Richtung beweglich gelagert ist; - A drive shaft (23) which is coupled to the rotor spiral element (22) on a side facing away from the stator spiral element (21) in order to transmit a rotational movement to the rotor spiral element (22) and which is movably mounted in the axial direction;
- einen Aktor (120), der dazu ausgebildet ist, eine Anpresskraft auf die Antriebswelle (23) in axialer Richtung auszuüben, um das - An actuator (120) which is designed to exert a pressing force on the drive shaft (23) in the axial direction in order to
Rotorspiralenelement (22) gegen das Statorspiralenelement (21) zu pressen.  Press the rotor spiral element (22) against the stator spiral element (21).
9. Scrollverdichter nach Anspruch 8, wobei der Aktor (120) durch ein 9. Scroll compressor according to claim 8, wherein the actuator (120) by a
piezoelektrisches Element gebildet ist.  piezoelectric element is formed.
10. Scrollverdichter nach Anspruch 8 oder 9, aufweisend ein Sensorelement, das dazu ausgebildet ist, eine Messgröße zu messen, aus der die durch den Aktor erzeugbare Anpresskraft ermittelbar ist. 10. Scroll compressor according to claim 8 or 9, comprising a sensor element which is designed to measure a measured variable from which the contact pressure force which can be generated by the actuator can be determined.
11. Scrollverdichter nach Anspruch 10, wobei das Sensorelement durch einen Kraftsensor (121) gebildet ist, der an der Antriebswelle (23), dem 11. Scroll compressor according to claim 10, wherein the sensor element is formed by a force sensor (121) on the drive shaft (23)
Statorspiralenelement (21) oder dem Rotorspiralenelement (22)  Stator spiral element (21) or the rotor spiral element (22)
angebracht ist. is appropriate.
12. Scrollverdichter nach einem der Ansprüche 8 bis 11, insbesondere nach Anspruch 10 oder 11, aufweisend eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den Aktor zu steuern, derart, dass die durch den Aktor erzeugbare Anpresskraft steuerbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von der mittels des Sensorelements ermittelten Anpresskraft. 12. Scroll compressor according to one of claims 8 to 11, in particular according to claim 10 or 11, comprising a control unit which is designed to control the actuator, such that the contact force which can be generated by the actuator can be controlled, in particular as a function of the means contact pressure determined by the sensor element.
13. Scrollverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Ölrückführung (60), die eine Fluidverbindung zwischen dem 13. Scroll compressor according to one of the preceding claims, comprising an oil return (60), which is a fluid connection between the
Hochdruckbereich (40) und dem Ansaugbereich (30) bildet, um in dem Hochdruckbereich (40) befindliches Öl in den Ansaugbereich (30) rückzuführen, wobei in der Ölrückführung (60) ein Ölrückführungs- Aktorelement (61) angeordnet ist, mittels dessen der Querschnitt der Ölrückführung (60) veränderbar ist,  High-pressure area (40) and the suction area (30) forms in order to return oil located in the high-pressure area (40) to the suction area (30), wherein an oil return actuator element (61) is arranged in the oil return (60), by means of which the cross section the oil return (60) can be changed,
14. Scrollverdichter nach Anspruch 13, aufweisend einen Füllstandsensor (62), der dazu ausgebildet ist, einen Ölfüllstand in dem Hochdruckbereich (40) zu messen. 14. Scroll compressor according to claim 13, comprising a fill level sensor (62), which is designed to measure an oil fill level in the high pressure region (40).
15. Scrollverdichter nach Anspruch 13 oder 14, insbesondere nach Anspruch 14, aufweisend eine Ölrückführungs-Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das Ölrückführungs-Aktorelement (61) zu steuern, insbesondere in Abhängigkeit von dem mittels des Füllstandsensors ermittelten 15. Scroll compressor according to claim 13 or 14, in particular according to claim 14, comprising an oil return control unit which is designed to control the oil return actuator element (61), in particular as a function of that determined by means of the fill level sensor
Ölfüllstandes.  Oil level.
16. Scrollverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Drehzahlsensor (123), der dazu ausgebildet ist, eine Drehzahl des Rotorspiralenelements (22) zu messen. 16. Scroll compressor according to one of the preceding claims, comprising a speed sensor (123) which is designed to measure a speed of the rotor spiral element (22).
17. Scrollverdichter nach Anspruch 16, aufweisend eine 17. Scroll compressor according to claim 16, comprising one
Drehantriebssteuerung, die dazu ausgebildet ist, einen Rotationsantrieb des Rotorspiralenelements (22) in Abhängigkeit von der mittels des Drehzahlsensors ermittelten Drehzahl zu steuern.  Rotary drive control, which is designed to control a rotary drive of the rotor spiral element (22) as a function of the speed determined by means of the speed sensor.
18. Scrollverdichter nach Anspruch 17, aufweisend einen Hochdrucksensor (124), der dazu ausgebildet ist, einen Druck in der Verdichtereinheit (20) zu messen. 18. Scroll compressor according to claim 17, comprising a high pressure sensor (124), which is designed to measure a pressure in the compressor unit (20).
19. ScroIIverdichter nach Anspruch 18, wobei die Drehantriebsteuerung dazu ausgebildet ist, die Steuerung des Rotationsantrieb in Abhängigkeit von dem Druck in der Verdichtereinheit (20) zu steuern. 19. ScroII compressor according to claim 18, wherein the rotary drive control is designed to control the control of the rotary drive as a function of the pressure in the compressor unit (20).
20. ScroIIverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Temperatursensor (125), der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des zu verdichtenden Fluids im Hochdruckbereich (40), vorzugsweise direkt an einem Ausgang der Verdichtereinheit (20) zu messen. 20. ScroII compressor according to one of the preceding claims, comprising a temperature sensor (125) which is designed to measure a temperature of the fluid to be compressed in the high-pressure region (40), preferably directly at an outlet of the compressor unit (20).
21. ScroIIverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Anpresskraft in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder dem momentanen Drehwinkel und/oder dem Druck in der Verdichtereinheit (20) und/oder der Temperatur des zu 21. ScroIIverdichter according to any one of the preceding claims, wherein the control unit is designed to the contact pressure depending on the speed and / or the instantaneous rotation angle and / or the pressure in the compressor unit (20) and / or the temperature of the
verdichtenden Fluids im Hochdruckbereich (40) zu steuern.  to control compressing fluids in the high pressure region (40).
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