EP4285028A1 - Scroll compressor with direct return of oil from an oil separator into a compression portion - Google Patents

Scroll compressor with direct return of oil from an oil separator into a compression portion

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Publication number
EP4285028A1
EP4285028A1 EP22701957.7A EP22701957A EP4285028A1 EP 4285028 A1 EP4285028 A1 EP 4285028A1 EP 22701957 A EP22701957 A EP 22701957A EP 4285028 A1 EP4285028 A1 EP 4285028A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
stationary
fluid
compressor
direct
Prior art date
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Pending
Application number
EP22701957.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Manuel Wagner
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.)
Sanden International Europe GmbH
Original Assignee
Sanden International Europe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanden International Europe GmbH filed Critical Sanden International Europe GmbH
Publication of EP4285028A1 publication Critical patent/EP4285028A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
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    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C29/12Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Definitions

  • the invention relates to a scroll compressor for compressing a fluid with a compression section, which has an inlet of the compression section for sucking the fluid into the compression section, an outlet of the compression section for discharging the compressed fluid from the compression section, a stationary disk with a stationary scroll, and an orbiting disk with an orbiting spiral.
  • Scroll compressors are used, for example, as compressors in air conditioning systems, in particular in air conditioning systems for motor vehicles. They are also used as heat pumps. Compared to other types of compressors, they are characterized by particularly smooth, low-vibration and quiet operation.
  • the compression section forms the core of the scroll compressor.
  • the fluid in particular a gas or gas mixture—is compressed.
  • the orbiting spiral and the stationary spiral are nested in one another in such a way that they form compression chambers for the fluid between them.
  • each compression space with the fluid enclosed therein moves from an outer region of the stationary volute to the center thereof. The space available for the fluid becomes increasingly smaller and the fluid is compressed.
  • a maximum pressure of the fluid is reached at the outlet of the compression section.
  • the fluid enters the compression section at an intake pressure and is discharged from it at a significantly higher discharge pressure.
  • the fluid which is increasingly compressed between the orbiting disk and the stationary disk, pushes the orbiting disk and the stationary disk apart.
  • a lifting force therefore acts on the orbiting disc.
  • the strength of the lift-off force depends in particular on the suction pressure, the discharge pressure and the geometry of the compression section.
  • a change in exhaust pressure has a more significant impact on clamp pressure than a change in intake pressure.
  • the compression spaces formed by the interlocking of the stationary disk and the orbiting disk and shifted towards the center must be sealed sufficiently tightly. So that the orbiting disk is pressed firmly and sealingly onto the stationary disk and no fluid escapes from the compression section, the orbiting disk is subjected to a contact pressure on its rear side opposite the stationary disk.
  • a contact pressure chamber is provided on the back of the orbiting disc. The contact pressure presses the orbiting disk with a contact force in the direction of the stationary disk.
  • Oil is fed into the compression chamber to lubricate the orbiting disc.
  • an oil supply line can be formed from the contact pressure chamber through the orbiting disk. Oil from the contact pressure chamber can flow through the oil supply line between the stationary sheave and the orbiting sheave.
  • the fluid discharged from the scroll compressor should contain as little oil as possible. An excessive amount of oil in the vented fluid can affect the efficiency of downstream components to which the vented fluid proceeds. For example, the efficiency of a refrigerant circuit can deteriorate as more oil is added.
  • the scroll compressor is the only component in a refrigerant circuit that requires oil to lubricate mechanically stressed parts within the refrigerant circuit itself.
  • a refrigeration circuit can be operated in different operating states.
  • the efficiency of the refrigeration circuit is largely dependent on its operating status. For example, an excessive amount of oil can wet surfaces within heat exchangers with oil. This reduces a heat transfer coefficient in the respective heat exchanger. Consequently, the efficiencies of the evaporator and condenser decrease.
  • the refrigerant circuit must be operated overall with a higher pressure ratio in order to provide the required cooling capacity. An excessive amount of oil thus reduces the overall efficiency and increases the stress on the mechanical components within the scroll compressor due to the increased pressure ratio.
  • the compressed fluid is passed through an oil separator.
  • the oil separator at least partially separates the oil from the compressed fluid.
  • the separated oil is fed back into the contact pressure chamber via a (second) oil return.
  • the oil in the contact pressure chamber is subject to the contact pressure.
  • An orifice of the oil supply line is arranged in a central area of a compressor channel of the orbiting disk, which is formed by the orbiting scroll on the orbiting disk. Due to this positioning and a continuous mass flow of a mixture of oil and refrigerant, which comes from a high-pressure side, a contact pressure at a medium pressure level is established in the contact pressure chamber.
  • the contact pressure presses the orbiting disk with a contact force in the direction of the stationary disk.
  • the positioning in the middle area is largely responsible for the desired and sufficiently large contact pressure.
  • the contact pressure is variable and dependent on the operating pressures. This ensures a seal between the stationary disk and the orbiting disk at all operating points and keeps friction as low as possible.
  • the object of the present invention is to provide a scroll compressor that enables more efficient operation and has higher reliability.
  • the scroll compressor for compressing a fluid includes: having a compression section
  • the scroll compressor has a direct oil return for directly returning oil from the oil separator to the compression section, the direct oil return having at least one orifice.
  • Direct oil return continuously returns oil from the oil separator to the compression section during operation. This reduces friction in the compression section. Thus, the direct oil return allows for more efficient operation of the scroll compressor. In addition, the wear in the compression section is reduced. This increases the reliability and lifespan of the scroll compressor.
  • the oil separator is (at least essentially) subjected to the outlet pressure.
  • the invention makes use of a difference between the pressure in the oil separator and the pressure of the fluid at the orifice opening in order to directly and purposefully return the oil from the oil separator to the compression section.
  • a key advantage is that the oil flow is driven by the direct oil return from a pressure ratio of discharge pressure to suction pressure.
  • the amount of oil returned depends essentially on this pressure ratio. For example, this amount is at an intake pressure of 3 bar and an outlet pressure of 15 bar a speed of 600 rpm same as with an inlet pressure of 3 bar, an outlet pressure of 15 bar but a speed of 8500 rpm.
  • the amount of oil returned by direct oil return is (at least substantially) independent of scroll compressor speed and (at least substantially) independent of the exact discharge pressure. Even at low speeds, the direct oil return returns a sufficient amount of oil to the compression section.
  • the direct oil return and is therefore suitable for lubricating the compression section in a wide variety of load conditions of the scroll compressor. In particular, it improves lubrication at low speeds.
  • the direct oil return works independently of the contact pressure. Even if the contact pressure falls, the direct oil return will continue to return oil to the compression section as long as the discharge pressure remains sufficiently high.
  • the oil is held better in the scroll compressor.
  • the inlet area no longer has to be supplied with oil that flows out of a contact pressure chamber into the compression section or is routed through an external part of a refrigerant circuit to the inlet of the compression unit.
  • the external part of the refrigerant circuit means those areas of the refrigerant circuit that are outside of the scroll compressor.
  • the fluid behind the oil separator contains less oil. Less oil is routed through the external part of the refrigerant circuit. Typically, a higher proportion of oil in the fluid in an external part of the refrigerant circuit results in poorer thermodynamic properties of the refrigerant-oil mixture.
  • the proposed direct oil return reduces an oil circulation rate (English Oil Circulation Ratio, abbreviated OCR) of the refrigerant circuit clear.
  • OCR International Oil Circulation Ratio
  • the outlet of the compression unit is arranged at least essentially in a center of the stationary disk.
  • the outlet of the compression unit can be located exactly in the center of the stationary disk.
  • the stationary volute forms a volute compressor channel (stationary disk) that extends from an outer end of the stationary volute to an inner end of the stationary volute.
  • the inner end of the stationary scroll is at a center of the stationary scroll. It is located at an outlet opening of the stationary disc.
  • the outlet of the compression section includes this outlet port. In particular, this outlet opening can form the outlet of the compression section.
  • the stationary scroll can be arranged on a stationary base of the stationary sheave.
  • the stationary scroll may be formed of a wall extending away from the stationary base parallel to a central axis of the stationary disk from the stationary base. An end face of the stationary spiral facing away from the stationary base area along this central axis is preferably flat and parallel to the stationary base area.
  • the outlet port may comprise a hole in the stationary base.
  • the outlet opening can be designed as a hole in the stationary base.
  • the orbiting scroll forms a helical compressor channel of the orbiting disk, which extends from an outer end of the orbiting scroll to an inner end of the orbiting scroll.
  • compressor duct without further supplementation always refers only to the compressor duct of the stationary disk, unless explicitly stated otherwise and unless something else is absolutely necessary from the context.
  • the orbiting spiral can be arranged on an orbiting base of the orbiting disc.
  • the orbiting scroll may be formed of a wall extending away from the orbiting base parallel to a central axis of the orbiting disc from the orbiting base.
  • An end face of the orbiting spiral facing away from the orbiting base area along this central axis (of the orbiting disc) is preferably flat and parallel to the orbiting base area.
  • the orbiting base may be parallel to the stationary base.
  • the stationary spiral and the orbiting spiral can each have exactly one spiral arm.
  • the scroll compressor includes an orbiting mechanism for orbiting the orbiting disk relative to the stationary disk. During orbiting, the orbiting disk is displaced eccentrically relative to the stationary disk along an at least essentially circular path.
  • the central axis of the orbiting disk is preferably moved in a circle around the central axis of the stationary disk.
  • the central axis of the stationary disc can be perpendicular to the stationary base. It can extend through a center of the stationary disc and/or a center of the stationary scroll. In particular, the center of the stationary spiral can form the center of the stationary disc and vice versa.
  • At least one compression space is formed between the orbiting scroll and the stationary scroll.
  • the aspirated fluid is trapped in the compression space, compressed in the compression space, moved toward the outlet port of the stationary disk, and finally pushed into this outlet port.
  • An intake region of the compressor duct is composed of all regions of the compressor duct that are at least temporarily in direct fluid communication with the inlet of the compression section when the orbiting disk orbits relative to the stationary disk along the compression direction.
  • An outlet area of the compressor channel is made up of all areas of the compressor channel that are at least temporarily in direct fluid communication with the outlet of the compression section when the orbiting disk orbits relative to the stationary disk along the compression direction.
  • a middle region of the compressor duct is made up of all regions of the compressor duct that cannot be in direct fluid communication with either the inlet of the compression section or the outlet of the compression section.
  • a position angle of 0° is assigned to the inner end of the stationary spiral.
  • the position angle increases continuously along the extension of the stationary scroll up to the outer end of the stationary scroll.
  • a helix angle of the stationary scroll is given by its outer end. The spiral angle thus corresponds to the largest position angle of the stationary spiral.
  • the first turn of the stationary volute begins with the inner end of the stationary volute at a position angle of 0° and ends at a position angle of 360°.
  • the second and outermost wrap begins at a position angle of 360° and ends at a helix angle of 720° with the outer end of the stationary scroll.
  • Position angles in the compressor channel are defined accordingly.
  • An outer end of the volute compressor duct is defined by a compressor duct inlet opening formed between the outer end of the stationary volute and an inner beginning of the outermost turn of the stationary volute.
  • an outer side of a region of a respective spiral is a side of this region of the spiral which faces away from the center of the spiral in the radial direction. Accordingly, an inner side of that portion of the scroll is a side of that portion of the scroll that faces the center of the scroll in the radial direction.
  • the compression section can form compression spaces guided on the inside and compression spaces guided on the outside.
  • An internally guided compression space is formed and guided along the outside of the stationary scroll.
  • An externally guided compression space is formed and guided along the outside of the stationary scroll.
  • the definition of the compressor channel is independent of the definition of the compression space.
  • the compression space does not have to be located completely in the compressor channel of the stationary disk at all times.
  • the compression space may be formed by having the outer end of the orbiting scroll contact an outside of the outermost turn of the stationary scroll. This seal closes and seals off a compression chamber that is routed on the inside.
  • the newly formed compression chamber, which is routed on the inside can still be (partially) outside of the compressor channel of the stationary disk.
  • a compression space guided on the outside is closed by an outside of the orbiting scroll coming into contact with the outer end of the stationary scroll.
  • the newly formed compression chamber, which is routed on the outside is already completely within the compression channel. It is guided on an outside of the compressor duct.
  • the outside of the compressor channel is formed by the inside of the stationary scroll.
  • suction pressure at the inlet of the compression section there is a suction pressure at the inlet of the compression section and a discharge pressure at the outlet of the compression section.
  • the intake pressure during operation is preferably in the range from 1 bar to 7 bar.
  • the outlet pressure during operation is in the range from 8 bar to 32 bar.
  • Exact suction pressure and discharge pressure may differ depending on the fluid used and the exact operating condition.
  • the suction pressure and the discharge pressure can be determined by a system which is connected to the scroll compressor and through which the fluid compressed in the scroll compressor flows.
  • a system can be, for example, a heat exchanger of an air conditioning system.
  • a maximum discharge pressure of the scroll compressor results from the geometry of the compression section and the respective suction pressure.
  • dead volume of the stationary disk's exhaust port can affect the maximum exhaust pressure.
  • the maximum outlet pressure results from the compression of the fluid that can be achieved in the compression section due to the geometry on the basis of the known fluid equations, for example the equation for ideal gases or the van der Waals equation.
  • the (actual) outlet pressure is usually lower than the maximum outlet pressure.
  • the inlet of the compression section may include multiple sections.
  • the inlet can have a first inlet partial area, through which the compression chambers guided radially on the inside are supplied with fluid, and a second inlet partial area, through which compression chambers guided radially on the outside are supplied with fluid.
  • the partial areas can be spatially separated from one another, for example in a radially outer area of the compression section on two opposite sides.
  • the direct oil return serves for the immediate, direct return of oil from the oil separator directly into the compression section.
  • the direct oil return extends from the oil separator directly to the compression section.
  • oil is pushed into the direct oil return by the pressure from the oil separator. This oil flows through the direct oil return along a flow direction of the oil, and exits from the orifice of the direct oil return into the compression section. The oil thus returned serves to lubricate the compression section.
  • the orifice (of the direct oil return) is arranged in an inlet area of the compression section, which during operation is at least partially in direct fluid connection with the inlet of the compression section. This ensures particularly good lubrication in the radially outer areas of the orbiting scroll and the stationary scroll.
  • the orbiting spiral may temporarily sweep over and cover the orifice opening during operation. At this point, the orifice is then not in direct fluid communication with the inlet. It is also possible that during a complete rotation of the orbiting disk, the orifice opening is in direct fluid connection with the inlet in a first period of time, is swept over by the orbiting spiral in a second period of time, is in communication with a compression chamber in a third period of time and in a fourth Period of time is again swept by the orbiting spiral.
  • the compression chamber (or any of the plurality of compression chambers) does not sweep over the orifice at any time.
  • the orbiting spiral particularly preferably sweeps over the orifice opening exactly once during a complete revolution of the orbiting spiral.
  • the orifice of the direct oil return is preferably arranged in the stationary disk. This reduces the complexity and simplifies the production of the direct oil return.
  • the mouth opening can be arranged completely in the stationary base.
  • the orifice opening can be arranged entirely or partially in the inside or the outside of the stationary spiral. Such variants are more difficult to manufacture. In return, the lubrication on the inside or the outside of the stationary spiral can be improved even further.
  • the orifice of the direct oil return is arranged in the intake area of the compressor channel (the stationary scroll), which during operation is at least temporarily in direct fluid connection with the inlet of the compression section, and/or arranged outside of the compressor channel.
  • the orifice When the orifice is located at the outer end of the compressor duct, a first portion of the orifice may be located within the compressor duct and a second portion of the orifice may be located outside of the compressor duct.
  • the orifice of the direct oil return is preferably arranged at a position angle in a range of y - 30° and y + 30°, where y is a position angle of the outer end of the compression duct.
  • the orifice opening can also be arranged at a radial distance RM,I from the center of the stationary disk, where RM,I lies in a range between (Ri(y) - BK) and Ri(y), where Ri(y) a radial is the inside of the stationary volute at the outer end of the compressor duct (that is, at the outer end of the stationary volute), and BK is a width of the compressor duct in the radial direction at the outer end of the compressor duct.
  • the orifice is thus located near the outer end (upstream end) of the compression duct.
  • the mouth opening is then rale swept over at least once by the face of the Orbitierspi during a revolution.
  • RM.I can be in a range between (RI(Y) - BK/2) and RI(Y).
  • An orifice designed in this way contributes particularly well to lubrication in the area of compression chambers that are guided on the outside.
  • the orifice opening can also be arranged at a radial distance RM,2 from the center of the stationary disk, where RM,2 lies in a range from RA(0 - 360°) to RA(0 - 360°) + BK, where RA(0 - 360°) is a radial distance of the outside of the stationary scroll at position angle 0 - 360°.
  • the orifice opening is thus arranged outside of the stationary volute and at a position opposite to the outer end of the compressor duct in relation to the center of the stationary volute.
  • RM,2 can be in a range between RA(0 - 360°) and RA(0 - 360°) + BK/2.
  • An orifice opening designed in this way contributes particularly well to lubrication in the area of the compression spaces guided on the inside.
  • a plurality of orifice openings are formed, with at least one of the plurality of orifice openings being formed in accordance with one of the embodiments according to the penultimate aspect and at least one of the plurality of orifices is formed according to one of the embodiments according to the last aspect described.
  • the benefits apply accordingly.
  • the direct oil return includes a first flow control valve.
  • the first flow control valve is preferably arranged between a first oil inlet of the direct oil return and the orifice (seen along the flow direction of the oil in the direct oil return).
  • the first flow control valve can also be arranged directly on the first oil inlet or on the orifice.
  • the first flow control valve can in particular be formed by the first oil inlet and/or the second orifice itself. The first flow control valve reduces the mass flow of the oil (possibly with fluid dissolved in it), which is returned through the direct oil return.
  • the first flow control valve is particularly preferably designed as a throttle valve.
  • a throttle valve is preferably to be understood as an element which generates a pressure difference between the valve inlet and outlet. It can particularly preferably be an uncontrolled throttle valve. It can be, for example, an orifice or nozzle. This allows a simple, inexpensive and reliable implementation.
  • the first flow control valve is set up to reduce the mass flow of the oil (along with any fluid that may be dissolved therein) from the oil separator.
  • a pressure in the direct oil return downstream of the first flow control valve for example an intermediate pressure described below and/or an orifice pressure described below
  • the direct oil return comprises the first flow control valve and an outgassing chamber located between the first flow control valve and the orifice of the direct oil return (viewed along the intended flow direction of the oil in the direct oil return).
  • the outgassing chamber is arranged downstream of the first flow control valve and upstream of the orifice.
  • the direct oil return continuously removes oil from the oil separator and stores excess oil in the degassing chamber.
  • the degassing chamber is located in the scroll compressor. The efficiency of the separation process is maximized by the continuous drawing off of the oil from the oil separator, for example at or near a bottom of the oil separator, and the active intermediate storage of the oil. The amount of oil leaving the compressor and entering an external refrigerant circuit is reduced to a minimum.
  • the oil separator is (at least essentially) subjected to the outlet pressure.
  • the first flow control valve reduces the mass flow of the oil (along with any fluid dissolved therein) from the oil separator. This helps the intermediate pressure in the outgassing chamber settle to a lower value than the outlet pressure. This also reduces the solubility of the fluid in the oil.
  • the oil Downstream of the first flow control valve, the oil may be supersaturated with fluid. In the degassing chamber, the supersaturated portion of the fluid in the oil can separate (at least partially) from the oil in a controlled manner.
  • a first fluid connection leads direct oil return to the outgassing chamber.
  • the first flow control valve can be arranged in this first fluid connection.
  • a second fluid connection leads from the outgassing chamber to the direct oil return to the orifice.
  • the scroll compressor is preferably set up such that (in operation) an intermediate pressure in the outgas chamber is in a range from 0.2 bar to 6 bar above the suction pressure (of the compression section or the scroll compressor), extremely preferably in a range of 0.3 bar up to 5 bar above the suction pressure.
  • the exact intermediate pressure can be influenced, for example, by the first throttle valve and/or by a fluid feedback, which is described further below. This ensures that enough oil comes out of the orifice of the direct oil return. In addition, it is ensured that no fluid flows through the direct oil return counter to the flow direction of the oil in the direct oil return. Too high a pressure drop between the intermediate pressure and the suction pressure could result in too much oil flowing from the degassing chamber into the compression section.
  • the scroll compressor is preferably set up such that the intermediate pressure in the outgassing chamber is at least 106% of the intake pressure during operation.
  • absolute values of the intake pressure can be different for different operating states and the absolute values of the intermediate pressure can be different for different operating states.
  • the relationship between the intermediate pressure and the intake pressure can also be different for different operating states.
  • the ratio should be at least 1.06 for all (proper) operating states.
  • the outgassing chamber particularly preferably has a volume in the range from 30 cm 3 to 150 cm 3 , very preferably in the range from 50 cm 3 to 90 cm 3 .
  • the oil stays in the degassing chamber long enough for at least a significant portion of the supersaturated portion of the fluid to evaporate.
  • the intermediate chamber is so compact that it requires little space and can be easily integrated.
  • the direct oil return comprises a second flow control valve, which is arranged after the outgassing chamber (seen along the flow direction of the oil in the direct oil return).
  • the second flow control valve in the second fluid connection i.e. flow downstream of the degassing chamber and upstream of the direct oil return orifice.
  • the second flow control valve can be designed as a throttle valve.
  • the throttle valve can be an orifice or a nozzle, for example. It is possible that the second flow valve is formed integrally with the orifice and/or an oil inlet of the second fluid connection at the outgassing chamber.
  • the second flow control valve serves to limit a mass flow of the oil from the outgassing chamber. As a result, the discharge pressure of the oil at the discharge opening can be influenced in a simple and reliable manner.
  • the direct oil return (relative to the direction of flow of the oil in the direct oil return) preferably branches downstream of the outgassing chamber.
  • the direct oil return (relative to the direction of flow of the oil in the direct oil return) preferably branches downstream of the outgassing chamber.
  • only one intake chamber is necessary for the multiple orifices. This simplifies the design and manufacture of the scroll compressor and reduces its costs. It is also possible that several second fluid connections lead directly from the outgassing chamber.
  • the direct oil return (or the second fluid connection) branches off downstream of the second flow control valve. So only a common second flow control valve is necessary for the multiple orifice of the same direct oil return. This further reduces construction and manufacturing costs.
  • the same muzzle pressure is then present at the multiple muzzle openings (at least essentially).
  • different second flow control valves can be provided for different ones of the plurality of orifices.
  • the muzzle pressure can thus be set differently for different muzzle openings.
  • the scroll compressor has a fluid recirculation of fluid from the outgassing chamber into the compression section. In this way, the fluid that was separated from the oil in the outlet chamber can be returned to the fluid circuit.
  • the orifice of the fluid return is particularly preferably arranged in the compressor channel of the stationary disk.
  • the mouth opening can be formed, for example, as a hole in the stationary base. At least a portion of the fluid return can be formed in the stationary disk. This reduces complexity and manufacturing costs.
  • the orifice opening of the fluid return is very preferably arranged in the central area of the compressor channel (the stationary disk). This ensures that no fluid can flow out of the orifice of the fluid return upstream of the inlet of the compression section. At the same time, it is ensured that the orifice opening of the fluid return does not come into direct fluid connection with the outlet opening of the stationary spiral. This ensures high efficiency and effectiveness of the scroll compressor.
  • the fluid return can have a check valve.
  • the check valve prevents fluid from flowing into the outgas chamber from a compression space spanning the orifice of the fluid return.
  • the fluid return can have a flow control valve. This makes it easier to purposefully set the intermediate pressure in the outgassing chamber higher than an average value of the pressure of the fluid (in the compression channel) at the orifice of the fluid return.
  • fluid can flow (at least substantially) freely between the outgassing chamber and the orifice of the second fluid connection. That is, the second fluid return has neither a check valve nor a flow control valve. Then the intermediate pressure in the suction chamber is particularly directly influenced by the mean value over time of the fluid at the orifice of the fluid return.
  • the orifice opening of the fluid return is very preferably arranged at a position in the compressor duct at which a time average of the pressure of the fluid in the compressor duct during operation is in a range from 104% to 170% of the intake pressure, in a development in a range of 105% to 150%.
  • the intermediate pressure in the degassing chamber is precisely the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return.
  • the intermediate pressure during operation is above the time-average pressure of the fluid at the orifice of the fluid return.
  • This pressure differential causes fluid to flow from the outgassing chamber through the fluid return into the compression section.
  • the pressure differential is maintained by feeding new oil from the oil separator into the degassing chamber along with the fluid dissolved therein.
  • the intermediate pressure is decisively influenced by the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return.
  • the relationship between the mean time value of the fluid at the fluid return orifice and the suction pressure essentially depends on the geometry of the compression section and the exact position of the fluid return orifice in the compressor channel. It also remains essentially constant for different operating states, given the position of the mouth opening. On the other hand, the ratio can be specifically controlled by shifting the position of the orifice.
  • the described Embodiment therefore represents a particularly simple, reliable and suitable for a wide variety of operating conditions approach to the targeted influencing of the intermediate pressure.
  • the absolute values of the intake pressure can be different for different operating states and the absolute values of this mean value over time can be different for different operating states.
  • the relationship between the intake pressure and this mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return can also be different for different operating states.
  • the ratio should be in the specified range for all (proper) operating states.
  • the setting of the ratio described ensures an advantageous intermediate pressure in the outgassing chamber, for example according to one of the advantageous embodiments described elsewhere.
  • the intermediate pressure is high enough that enough oil flows from the degassing chamber to the (at least one) orifice of the direct oil return, exits there and enters the compression section.
  • the intermediate pressure is low enough that not excessive oil flows out of the degassing chamber and that in the degassing chamber at least a substantial portion of the fluid dissolved in the oil fed into the degassing chamber separates from the oil.
  • the ratio of the time average of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the orifice to the intake pressure can be determined, for example, using a calculation and/or measurement of the pressure of the fluid in the compressor channel averaged over one revolution at the position of the orifice for a given intake pressure take place. The determination can also be made based on the measurement and/or calculation of a compression ratio of the fluid in the compressor channel at the outlet opening of the fluid return, averaged over one revolution. Time ranges (or ranges of orbital angles) in which the orifice of the fluid return is closed by the orbiting spiral can be disregarded for the calculation of the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return.
  • the absolute values of the intake pressure can be different for different operating conditions. Absolute values of this mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return can be different for different operating states. The relationship between the intake pressure and this mean value over time can also be different for different operating states. However, the mean value over time for all (proper) operating states should be in the stated range of 104% to 170%, in the further development of 105% to 150%, of the intake pressure in the respective operating state.
  • the orifice opening of the fluid opening is very preferably arranged outside the outlet area of the compressor channel. This ensures that the outlet opening of the fluid return is never acted upon by the fluid at the outlet pressure.
  • the orifice is arranged in the compressor channel in such a way that there is never a direct fluid connection with a compression chamber of the last stage. Otherwise, an undesirably high intermediate pressure could occur in the outgassing chamber.
  • the orifice of the fluid return is most preferably located at a position angle ⁇ in the compression duct, where ⁇ is in a range from y - 300° to y and where y is the position angle of the outer end of the compression duct.
  • the fluid return orifice is located at a position angle ⁇ 1 in the compressor duct, where ⁇ 1 is in a range from y-300° to y-180°.
  • the orifice opening can be arranged in such a way that it is only swept over by compression spaces guided on the outside and is closed exactly once per revolution by the orbiting spiral.
  • the sum of a distance of the orifice from the outside of the compressor duct at this position angle and a width of the orifice in the radial direction may be smaller than a width of the spiral arm of the orbiting scroll in the radial direction at the corresponding position angle of the orbiting scroll.
  • the fluid return orifice is most preferably located at a position angle ⁇ 2 in the compression duct, where ⁇ 2 is in a range from y - 120° to y.
  • the orifice opening can be arranged in such a way that it is only swept over by compression spaces guided on the inside and is closed exactly once per revolution by the orbiting spiral.
  • the sum of a distance of the orifice from the inside of the compressor duct at this position angle and a width of the orifice in the radial direction may be smaller than a width of the spiral arm of the orbiting scroll in the radial direction at the corresponding position angle of the orbiting scroll.
  • the orifice of the fluid return is positioned such that it is in direct fluid communication with the inlet of the compression section (the suction pressure) for a maximum of 130° of 360° of the orbital angle of the orbiting disk per revolution.
  • the orifice opening of the fluid return per revolution is particularly preferably closed by the orbiting spiral for a maximum of 130° of 360° of the revolution angle of the orbiting disc. This results in the time-averaged pressure of the fluid at the fluid return orifice and the intermediate pressure sufficiently high enough for good pumping of oil from the degassing chamber into the compression section.
  • the scroll compressor is particularly preferably set up such that during operation the intermediate pressure is at least 0.1 bar above the mean value over time of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the orifice of the fluid return. Due to the pressure difference, fluid that has become free in the outgassing chamber flows back through the fluid return into the compression section.
  • the scroll compressor is most preferably set up so that the intermediate pressure during operation is less than 2 bar above the mean value over time of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the orifice of the fluid return. If the intermediate pressure is very high, less of the fluid dissolved in the oil will switch back to the gas phase in the degassing chamber. In addition, excessive intermediate pressure can result in excessive oil flow from the degassing chamber to the direct oil return orifice. It has already been explained above that the intermediate pressure and a difference between the intermediate pressure and the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return can be influenced simply and specifically by precisely positioning this orifice.
  • the intermediate pressure during operation can be in a range from 0.2 bar to 1.5 bar above the mean value over time of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the position of the orifice of the fluid return.
  • An inlet of the fluid return in the outgassing chamber above the oil inlet of the second fluid connection of the direct oil return is highly preferred arranged.
  • only separated fluid flows into the fluid return; accordingly, liquid oil flows into the second fluid connection of the direct oil return.
  • "Above" in this context means that the inlet of the fluid return opens in front of (i.e.
  • the oil inlet of the second fluid connection of the direct oil return into the degassing chamber as seen along a direction of a gravitational force when the scroll compressor is in a desired direction relative to a direction of a gravitational force
  • the inlet of the fluid return can be arranged at an upper end of the degassing chamber and/or the inlet of the second fluid connection of the direct oil return can be arranged at a lower end of the degassing chamber.
  • the desired operating position can be defined, for example, in that the central axis of the stationary scroll is at least substantially perpendicular to the direction of the gravitational force.
  • the scroll compressor has a discharge pressure chamber, the oil separator being in direct fluid communication with the outlet of the compression section via the discharge pressure chamber.
  • the discharge pressure chamber is in direct fluid communication with the compression section.
  • the oil separator is in direct fluid communication with the outlet pressure chamber and thus in direct fluid communication via the outlet pressure chamber with the outlet of the compression section.
  • the discharge pressure chamber serves as a cushioning chamber for the discharged fluid. It smoothes the outlet pressure.
  • the outgassing chamber is formed outside of the outlet pressure chamber in the radial direction and encloses the outlet pressure chamber.
  • the outgassing chamber has an essentially hollow-cylindrical basic shape, with the outlet pressure chamber being arranged coaxially in the center of the outgassing chamber. This allows a very compact structure.
  • the scroll compressor preferably comprises a contact pressure chamber, which is subjected to a contact pressure during compression operation, with the orbiting disk being pressed against the stationary disk by the contact pressure during operation.
  • the contact pressure chamber is located outside of the direct oil return.
  • the contact pressure chamber is not part of the direct oil return.
  • the oil returned by the direct oil return is not routed through an interior space of the contact pressure chamber, which is subjected to the contact pressure during operation. In a functional sense, the direct oil return "bypasses" the interior of the contact pressure chamber.
  • the direct oil return is spatially separated from the contact pressure chamber. It is separate from the contact pressure chamber.
  • the outgassing chamber is optionally designed in addition to the contact pressure chamber, that is to say separately.
  • the contact pressure chamber seen parallel to the central axis, can be arranged on a side of the orbiting disk that faces away from the orbiting disk.
  • the outgassing chamber on the other hand, can be arranged, viewed parallel to the central axis, on a side of the stationary disk that faces away from the orbiting disk.
  • the scroll compressor particularly preferably includes a second oil return for returning oil from the oil separator to the contact pressure chamber.
  • the second oil return can be used to apply pressure to the contact pressure chamber.
  • a rear side of the orbiting disk, which faces away from the stationary disk, can form part of a boundary of the contact pressure chamber.
  • the second oil return preferably leads from the oil separator directly to the contact pressure chamber. This keeps complexity low and makes the scroll compressor simple and inexpensive to produce.
  • the second oil return has a flow control valve.
  • the flow control valve influences the effect of the second oil return. In particular, it affects the amount of oil that flows through the second oil return into the contact pressure chamber. In this way, the flow control valve helps to coordinate and set the correct contact pressure in the contact pressure chamber.
  • the flow control valve of the second oil return is particularly preferably designed as a throttle valve. This makes it much easier to adjust the contact pressure with the second oil return (and if necessary the reference return connection, see below). This increases the efficiency of the scroll compressor compared to designs without a throttle valve in the second oil return.
  • the second oil return is at least partially separate from the direct oil return (first oil return).
  • the second oil return and the direct oil return can have a common starting area.
  • the direct oil return branches off from the second oil return, the branch being located in front of the contact pressure chamber as viewed along the second oil return (seen in the flow direction of the oil).
  • the branching is particularly preferably located along the second oil return (in Flow direction of the oil seen) in front of the flow control valve of the second oil return.
  • the initial common area begins with a common oil inlet that opens into the oil separator.
  • the direct oil return has a first oil inlet opening into the oil separator and the second oil return has a second oil inlet opening into the oil separator.
  • the second oil inlet is different from the first oil inlet.
  • the second oil inlet is formed separately from the first oil inlet.
  • the second oil inlet can be formed at a spatial distance from the first oil inlet.
  • the second oil return has priority over the direct oil return in the event of a lack of oil. If a quantity of the liquid oil in the oil separator falls below a predetermined value, an oil flow through the direct oil return is reduced in relation to an oil flow through the second oil return and/or the oil flow through the direct oil return is stopped completely.
  • the contact pressure chamber continues to be supplied with oil. Temporary lack of lubrication can be temporarily compensated by the oil in the degassing chamber.
  • the orbiting disk is thus further lubricated at least from its rear side.
  • parts of the orbiting mechanism that are located in the contact pressure chamber continue to be lubricated.
  • the contact pressure in the contact pressure chamber can be maintained more easily. In this way, the scroll compressor at least remains functional.
  • Some lubrication of the compression section can, for example by oil trickling from the applied pressure chamber past the orbiting disk into the compression section, by oil flowing from the applied pressure chamber into the compression section through a reference connection described below, and/or by oil entrained by the aspirated fluid .
  • the first oil inlet is located above the second oil inlet.
  • “Above” in this context means that when the scroll compressor is positioned in the desired operating position relative to the direction of the gravitational force, the first oil inlet opens before (i.e. above) the second oil inlet in the oil separator as seen along the direction of the gravitational force.
  • the first oil inlet in the oil separator opens above the second oil inlet.
  • the second oil inlet can be arranged at a lower end of an oil reservoir in the oil separator. If an oil level within the oil separator falls from a normal level, with such an arrangement initially only the first oil inlet will dry out.
  • the scroll compressor can have a valve mechanism by which an oil flow through the direct oil return is automatically reduced or stopped when the quantity of liquid oil in the oil separator falls below the predetermined value.
  • the valve mechanism may include one or more valves. If the second oil return and the direct oil return have a common starting area, a diverter valve can be formed, for example, at the junction of the direct oil return from the second oil return.
  • the valve mechanism can have a level sensor that detects when the amount of liquid oil in the oil separator falls below the predetermined value.
  • the direct oil return is very preferably configured completely separately from the second oil return. This means that the direct oil return does not open directly into the second oil return at any point (or vice versa).
  • both do not have a common starting area.
  • the second oil return and the direct oil return are not directly fluidly connected.
  • this does not preclude the first oil inlet of the direct oil return and the second oil inlet of the second oil return from being directly (but indirectly) in fluid communication with one another via the interior of the heat exchanger.
  • the scroll compressor has a reference port located in the compression section and a reference connection that establishes fluid communication between the applied pressure chamber and the reference port.
  • the reference connection can be designed to influence the contact pressure using a reference pressure present at the reference opening during operation.
  • the reference opening may be formed in the orbiting base in the compression channel of the orbiting disk or in the stationary base in the compression channel of the stationary disk.
  • the reference opening is formed in the orbiting base in the compression channel of the orbiting disc and the reference connection extends through the orbiting disc.
  • the reference connection can thus be implemented very simply and inexpensively.
  • the contact pressure is directly influenced by the reference pressure.
  • the reference pressure depends on the given position of the reference opening in the compressor channel in turn, depends heavily on the intake pressure and possibly also on the outlet pressure. In this respect, a difference between the contact pressure and the intake pressure adapts itself to an operating state of the scroll compressor. A complex, external, vulnerable and expensive control of the contact pressure is not required for this. In particular, no actively variably adjustable pressure control valve is required for setting and controlling the contact pressure.
  • a pressure equilibrium is established in the contact pressure chamber.
  • the automatic setting of different, respectively desired contact pressures for different operating states of the scroll compressor is achieved through the targeted design and coordination of the reference return connection and the reference opening, in particular the exact positioning of the reference opening in the corresponding compressor channel. Accordingly, the contact pressure with which the orbiting disk is pressed onto the stationary disk by the contact pressure is adjusted for different operating states to the lifting force acting on the orbiting disk in the respective operating state. This improves the efficiency and reliability of the scroll compressor.
  • the reference connection may include a flow control valve.
  • the flow control valve can be designed as an uncontrolled throttle valve. This allows the contact pressure to be additionally influenced.
  • the flow control valve can also help to ensure that the pressure differences during one revolution of the orbiting disk do not act undamped in the contact pressure chamber.
  • Oil from the contact pressure chamber between the stationary disk and the orbiting disk is very preferably routed through a reference connection.
  • the scroll compressor has an “indirect oil return” in addition to the direct oil return, which returns oil from the oil separator indirectly and only indirectly via the interior of the contact pressure chamber into the compression section.
  • the indirect oil return includes the second oil return and the reference connection. Such an indirect oil return is of course not a direct oil return within the meaning of this disclosure.
  • the scroll compressor has two compression chambers, with the reference opening being arranged in the compressor channel (the stationary disk or the orbiting disk) in such a way that the reference opening is in compression mode during one revolution of the orbiting disk for a first part of the time required for the revolution is in direct fluid communication with a final stage compression chamber for a portion of the time and with a penultimate stage compression chamber for a further portion of the time required for the circulation.
  • the first part and the further part together do not have to result in the entire time required for the circulation. Rather, there may be other parts.
  • This targeted positioning of the reference opening ensures that a high-pressure area of the scroll compressor also has an influence on the contact pressure and that the contact pressure in compression mode always remains high enough in every operating state, so that the contact pressure on the orbiting disc is sufficiently greater than the lifting force. As a result, the orbiting disk is pressed sealingly onto the stationary disk in compression mode in any operating state.
  • the compression chamber of the last stage is characterized in that the fluid contained in it is at least partially guided into the outlet opening during compression operation while the orbiting disk rotates.
  • the compression chamber of the penultimate stage is characterized in that the fluid located in it is at least partially guided into the outlet opening during the compression operation within the next rotation of the orbiting disk.
  • the scroll compressor may include a suction pressure chamber in fluid communication with the inlet of the compression section.
  • the suction pressure chamber can be in direct fluid communication with the inlet of the compression section. During operation, the suction pressure chamber is acted upon by the suction pressure.
  • the scroll compressor may include a suction port.
  • the suction port may be in fluid communication with the inlet of the compression section via the suction pressure chamber.
  • the scroll compressor may have a discharge port.
  • the outlet port may be in fluid communication with the oil separator.
  • an oil separator outlet port for the fluid in the oil separator which is in direct fluid communication with the outlet port, is located above the first oil inlet of the direct oil return (and optionally the second oil inlet of the second oil return).
  • "Above” in this context means that the oil separator outlet opening in the oil separator is located in front of (i.e. above) the first oil inlet when viewed along the direction of the gravitational force when the scroll compressor is positioned in the desired operating position relative to the direction of the gravitational force.
  • the outlet of the compression section includes a non-return device.
  • the check unit prevents compressed fluid from flowing back (against the desired direction of flow) through the outlet of the compression section. Otherwise, fluid from the outlet pressure chamber could flow back through the outlet of the compression section when the outlet pressure in the outlet pressure chamber is higher than a pressure at the center of the stationary scroll.
  • the check device can (functionally and/or spatially considered) form a (downstream) end of the compression section.
  • the oil separator is in fluid communication with the outlet of the compression section even when the check is closed. If the outlet pressure chamber is formed between the outlet of the compression section and the oil separator, the outlet pressure chamber within the meaning of this application is also in direct fluid communication with the outlet of the compression section when the non-return device is closed.
  • the outlet pressure chamber, the contact pressure chamber, the orbiting disk, the stationary disk, the return connection and the reference return connection are particularly preferably arranged in the suction pressure chamber.
  • the suction connection and the outlet connection can be arranged on the suction pressure chamber, with the outlet connection being in fluid connection with the oil separator in a pressure-tight manner.
  • the stationary spiral has at least 1.25 turns. This corresponds to a spiral angle of the stationary spiral of at least 450°. This ensures sufficient maximum compression of the scroll compressor for common applications.
  • the stationary spiral preferably has a maximum of 2.5 turns. This corresponds to a spiral angle of the stationary spiral of a maximum of 900°. This keeps the scroll compressor compact, light and cheap to produce.
  • the stationary scroll has two turns, with the reference opening (to the contact pressure chamber) in the compressor duct being arranged at a position angle from the inner end of the stationary scroll which is at least 315° and at most 435°, most preferably at least 345° and at most 405° .
  • This arrangement has proven to be particularly practical.
  • the second return connection has a plurality of orifice openings and/or a plurality of second return connections each having at least one orifice opening are provided
  • the individual orifice openings can be designed independently of one another according to any of the aforementioned embodiments and modifications. The benefits apply accordingly. It is therefore possible, for example, that all orifices are designed in the same way, that a first subset of all orifices is designed according to a first embodiment and a second part of all orifices is designed according to a second embodiment, or that all orifices are designed differently.
  • the scroll compressor preferably has an electric motor for driving the orbiting disk.
  • the integration of the electric motor in the scroll compressor made possible a particularly precise and efficient operation of the scroll compressor.
  • the operation of the electric motor can be fine-tuned to the specific scroll compressor.
  • the drive of the scroll compressor is then not dependent on an operating state of other, external units.
  • the electric motor is very preferably arranged inside the suction chamber.
  • the scroll compressor is an electric scroll compressor with an integrated inverter.
  • the scroll compressor can also have a power transmission device for driving the orbiting disk by an external drive unit.
  • the external drive unit can be an internal combustion engine, for example.
  • the power transmission device may include a clutch (such as a magnetic clutch).
  • the scroll compressor can also be used in a heat pump system, for example. This is of particular interest for the air conditioning of electric vehicles and/or full hybrid vehicles.
  • the invention also relates to an air conditioning system with a scroll compressor according to the invention.
  • it can be an air conditioning system for a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a first embodiment of a scroll compressor according to the invention
  • FIG. 2 shows a compression section, an oil separator and a direct oil return for direct return of oil from the oil separator into the compression section of the scroll compressor from FIG. 1 ;
  • FIG 3 shows a cross section of the compression section from FIG orbiting disk of the compression section only one orbiting spiral is visible;
  • FIG. 4 is a plan view of a modification of the scroll compressor stationary disk of FIG. 3, showing in detail a preferred arrangement of the direct oil return orifices;
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a compression section, a discharge pressure chamber, an oil separator, and a direct oil return for directly returning oil from the oil separator to the compression section according to a second embodiment of a scroll compressor according to the present invention
  • FIG. 6 is a cross section taken along line A in Fig. 5; and FIG. 7 shows the top view of the stationary disk from FIG. 3 FIG. 7 for explaining advantageous positions for orifice openings for fluid return.
  • a first embodiment of a scroll compressor 1 according to the invention for compressing a fluid is shown schematically in a longitudinal section.
  • the fluid is, for example, a refrigerant or a refrigerant mixture of a refrigerant circuit.
  • the scroll compressor 1 comprises a compression section 10 with an inlet 11, a stationary disk 20, an orbiting disk 30 and an outlet 12.
  • An outlet pressure chamber 40 is directly connected to the outlet 12.
  • the outlet 12 comprises a non-return device 13 which prevents compressed refrigerant from flowing back from the outlet pressure chamber 40 into the compression section 10 .
  • the non-return device 13 is shown here as a non-return valve and forms a downstream end of the compression section 10.
  • An oil separator 45 directly adjoins the outlet pressure chamber 40 as viewed along a flow direction of the refrigerant (in operation).
  • the oil separator 45 is therefore in direct fluid connection with the outlet pressure chamber 40 and - via the outlet pressure chamber 40 - in direct fluid connection with the outlet 12 of the compression section 10.
  • the scroll compressor 1 comprises a housing 90 with a suction port 91 and a discharge port 92.
  • the suction port 91 is in direct fluid communication with the inlet 11 of the compression section 10 via a suction pressure chamber 93.
  • refrigerant is sucked in from an external refrigerant circuit via the suction port 91.
  • the outlet port 92 is in direct fluid communication with an oil separator outlet port 46 of the oil separator 45. During operation, compressed refrigerant is expelled through the outlet port 92 into the external refrigerant circuit.
  • suction pressure is present in the suction pressure chamber 93 and the inlet 11 of the compression section.
  • the intake pressure can be in the range from 0.7 bar to 9 bar, for example.
  • the outlet pressure can be in the range of 6 bar to 32 bar, for example.
  • the intake pressure and the outlet pressure depend, among other things, on the refrigerant used and on an operating state of the external refrigerant circuit.
  • the suction pressure chamber 93 is only shown schematically in FIG.
  • the intake pressure chamber 93 preferably encloses at least the contact pressure chamber 80 like a jacket. That is, the suction pressure chamber 93 extends along a circumferential direction (relative to the central axis) completely around the contact pressure chamber 80 .
  • the intake pressure chamber 93 can enclose at least part of the compression section 10 in the manner of a jacket. That is, the suction pressure chamber 93 extends along the circumferential direction (with respect to the central axis) completely around the aforesaid part of the compression portion 10 . Said part of the compression section 10 can face the contact pressure chamber 80, in particular when viewed along the central axis.
  • the intake pressure chamber 93 can be configured, for example, at least essentially in the shape of a cylinder jacket around the contact pressure chamber 80 and/or at least part of the compression section 10 on the side of the contact pressure chamber 80 .
  • the stationary disk 20 faces the outlet pressure chamber 40 while the orbiting disk 30 faces a contact pressure chamber 80 .
  • a cut surface for Fig. 3 is between the orbiting disk 30 and the stationary disk 20 in Figs. 1 and 2, respectively, and extends parallel to a stationary base 22 of the stationary disk 20.
  • a stationary scroll 21 with 2.25 turns is arranged on the stationary base 22 .
  • an outer end 25 of the stationary scroll 21 is arranged at a helix angle of 810° from an inner end 24 of the stationary scroll 21 .
  • FIG. 4 is a simplified representation of a plan view of the stationary disk 20.
  • the orbiting scroll 31 is shown in FIG. 4 as having a two-turn modification.
  • the outer end 25 of the stationary scroll 21 is arranged at a helix angle of 720° from the inner end 24 of the stationary scroll 21 .
  • the structure and the function of the stationary disk 20 in FIG. 3 and FIG. 4 are the same and the same reference numbers are used for the same elements.
  • FIG. 3 only one orbiting spiral 31 can be seen from the orbiting disk 30 due to the cross section, which is arranged on an orbiting base 32 (not shown in FIG. 3, but see FIG. 5) of the orbiting disk 30.
  • the orbiting spiral 31 has (like the embodiment of the stationary spiral 21 in FIG. 3) 2.25 turns.
  • the stationary disk 20 and the orbiting disk 30 are nested within one another. In (compression) operation, the orbiting disk 30 is pressed onto the stationary disk 20 by a contact pressure in the contact pressure chamber 80 (see FIG. 1 ).
  • an end face of the orbiting spiral 31 facing away from the orbiting base 32 bears sealingly against the stationary base 22 and, on the other hand, an end face of the stationary spiral 21 facing away from the stationary base 22 bears sealingly on the orbiting base 32 .
  • the stationary base 22, the stationary spiral 21, the orbiting base 32 and the orbiting spiral 31 thereby delimit a plurality of compression chambers 14a, 14b, 14c.
  • a vector diagram is shown on the left-hand side of FIG. 3 that represents an orbital angle 103 of the orbiting disk 30 (and thus of the orbiting spiral 31 ) and its direction of orbit or a direction of compression 100 .
  • the orbiting disc 30 begins a new revolution when its revolution position 103 in the pointer diagram is just at a revolution angle 101 of 0°.
  • An outside of the orbiting scroll 31 then just touches the outer end 25 of the stationary scroll 21 and thereby closes off the compression chamber of the penultimate stage 14b that is guided on the outside.
  • an outer end 34 of the orbiting scroll 31 touches an outside of an outermost turn of the stationary scroll 21 and closes while the internally guided compression space penultimate stage 14a from.
  • FIG. 3 A vector diagram is shown on the left-hand side of FIG. 3 that represents an orbital angle 103 of the orbiting disk 30 (and thus of the orbiting spiral 31 ) and its direction of orbit or a direction of compression 100 .
  • the orbiting disc 30 begins a new revolution when its revolution
  • the orbiting disk 30 has already moved further along the compression direction 100, starting from the rotation angle 101 of 0°, to the rotation position 103 of 45°. Starting from Fig. 3, the orbiting disk 30 continues to orbit along the compression direction 100 around a center of the stationary scroll 21.
  • the orbiting disk 30 When the orbiting disk 30 orbits a further 270°, starting from FIG. 3 , along the compression direction 100 relative to the stationary disk 20 , it reaches an orbital position of 0° and its current orbit ends.
  • the outlet opening 28 is arranged in a center of the stationary disk 20 or the stationary scroll 21 .
  • the scroll compressor 1 has a direct oil return 50 for returning oil from the oil separator 45 to the compression section 10 .
  • the direct oil return 50 extends from a first oil inlet 51 in the oil separator 54 to two orifices 59a, 59b in the stationary base 22 of the stationary sheave 20.
  • the direct oil return 50 injects oil from the oil separator 45 from the orifices 59a, 59b directly between the stationary disk 20 and the orbiting disk 30.
  • the direct oil return 50 includes, seen along the flow direction of the oil, the first oil inlet 51, a first fluid connection 52 with a first throttle valve 53, an exhaust chamber 54, a second fluid connection 56 with a second throttle valve 57 and a junction 58 and also two orifices 59a, 59b.
  • the outlet pressure prevails in the interior of the oil separator 45 .
  • the refrigerant rises while liquid oil collects in a lower half of the oil separator 45 . In this way, the refrigerant and the oil are separated from each other. Due to the high outlet pressure, there is an increased solubility for the refrigerant in the liquid oil and the liquid oil contains a proportion of dissolved refrigerant.
  • the first oil inlet 51 is arranged in a lower half of an inner space of the oil separator 45 , while the oil separator outlet port is arranged at an upper end of the inner space of the oil separator 45 .
  • the outlet pressure forces liquid oil out of the oil separator 45 through the first oil inlet 51 into the first fluid connection 52 .
  • the first throttle valve 53 can be designed as an uncontrolled throttle valve.
  • the first throttle valve 53 can be configured as an orifice or nozzle.
  • the first throttle valve 53 reduces the mass flow of the oil.
  • the oil then flows further into the outgassing chamber 54.
  • an intermediate pressure in the outgassing chamber 54 can be influenced. Due to the pressure drop, the solubility for the refrigerant in the oil decreases.
  • the oil can be supersaturated with refrigerant. A supersaturated portion of the refrigerant can evaporate in the outgassing chamber 54 .
  • Liquid oil collects in a lower portion of the outgassing chamber 54 and refrigerant collects in an upper portion of the outgassing chamber 54 .
  • the outgassing chamber 54 acts, so to speak, as an additional oil separator of the direct oil return 50 and a fluid return 70.
  • An oil inlet 55 of the second fluid connection 56 of the direct oil return 50 is arranged in the lower area of the outgassing chamber 54 , for example in a bottom area of the outgassing chamber 54 .
  • the intermediate pressure prevailing in the outgassing chamber 54 forces liquid oil out of the outgassing chamber 54 through the oil inlet 55 into the second fluid connection 56 .
  • the second fluid connection 56 has a second throttle valve 57 which limits a mass flow of the oil emerging from the outgassing chamber. Incidentally, this also makes it possible to prevent an undesirably large drop in the intermediate pressure in the outgassing chamber 54 .
  • the second throttle valve 57 can also be designed as an unregulated throttle valve, for example as an orifice or nozzle.
  • the second fluid connection 56 branches into two arms at a junction 58 . Both arms lead at least partially through the stationary disk 20. They each end in one of the orifice openings 59a, 59b, which are arranged in the stationary base 22.
  • Each of the orifice openings 59a, 59b is arranged in an inlet region of the compression section 10 which, during operation, is at least partially in direct fluid connection with the inlet 11 of the compression section 10.
  • oil escaping from the orifices 59a, 59b is entrained by the refrigerant sucked in and then enclosed together with the refrigerant in newly formed compression chambers.
  • the orifice openings 59a, 59b are each positioned in the inlet area of the compression section 10, the radially outer engagement areas of the stationary scroll 21 and the orbiting scroll 31 are also excellently lubricated.
  • all orifice openings 59a, 59b are each swept over at least once by the orbiting spiral 31 during each revolution of the orbiting disk 30 . This ensures good distribution of the supplied oil.
  • the oil emerging from the orifices 59a, 59b is smeared by the orbiting spiral 31. It can be seen from FIG. 4, for example, that the orifice opening 59a is swept over by an outer end 34 of the orbiting spiral 31 in each revolution.
  • the refrigerant is transported to the center of the stationary scroll 21, thereby reducing the volumes of the compression spaces 14a, 14b, 14c is compressed until it has reached the outlet pressure. It is then conveyed through the outlet 12, which in this example comprises an outlet opening 28 in the center of the stationary disk 20 and the non-return device 13, and the outlet pressure chamber 40 into the oil separator 45.
  • Oil is also transported together with the refrigerant and finally gets back into the oil separator 45. There it is separated from the refrigerant and is available for a new cycle of direct oil return 50.
  • the refrigerant freed from the oil, compressed and under the discharge pressure is discharged out of the scroll compressor 1 through the oil separator discharge port 46 and the discharge port 92 .
  • a position angle of 0° is defined by the inner end 24 of the stationary scroll 21 . It should be noted that a terminal bead 24a of the inner end 24 is irrelevant in determining the position angle of 0°. Since the stationary scroll 21 in FIG. 4 has two turns, its outer end 25 is arranged at a position angle or a helix angle of 720°. Correspondingly, an inlet opening of a compressor duct 26, which extends between the outer end 25 and a start of an outer turn of the stationary scroll 21 at a position angle of 360°, lies at the position angle 720°.
  • Fig. 4 shows a preferred first area AM,I for the arrangement of orifices of the direct oil return 50.
  • y is a position angle of the outer end 25 of the stationary scroll 21 . Accordingly, y is also a position angle of an outer end of the compressor channel 26.
  • the inside of the stationary scroll 21 has a distance Ri(y) in a radial direction from the center of the stationary scroll 21.
  • the first area AM,I extends in the circumferential direction from a position angle Y - 30° to a position angle of y + 30° and in the radial direction from Ri(y) - BK/2 to RI(Y)-
  • the first area AM,I is arranged at the inlet opening of the compressor duct 26, specifically on a radially outer half of the compressor duct 26 in this position angle range or its imaginary continuation.
  • the mouth opening 59a is closed by the orbiting spiral 31 only once per revolution. In the embodiment shown, it does not come into direct contact with compression chambers 14b guided on the inside.
  • the orifice 59a ensures, in a particularly advantageous manner, the lubrication of the compression chambers on the outside. In FIG. 3, the compression chamber 14a is guided on the outside.
  • Fig. 4 also shows a preferred second area AM,2 for the arrangement of orifices of the direct oil return 50.
  • the orifice 59b is positioned in the second area AM,2.
  • the second area AM, 2 extends in the circumferential direction from a position angle Q ⁇ 30° to a position angle of Q+30° and in the radial direction from RA(9-360°) to RA(9-360°) + BK/2 .
  • a second area AM, 2 therefore lies outside of the compressor channel 26 of the stationary disk 20 , more precisely on a side opposite the inlet opening of the compressor channel 26 .
  • opening 59b ensures the lubrication of compression chambers guided on the inside.
  • the compression chamber 14b is guided on the inside.
  • the scroll compressor 1 also includes a fluid return 70 for returning refrigerant from the outgassing chamber 54 into the compression unit.
  • a fluid inlet 71 of the fluid return 70 is arranged in an upper area of the outgassing chamber 54 . In this way, no liquid oil flows from the outgassing chamber 54 into the fluid return line 70.
  • the fluid return 70 extends through the stationary disk 20.
  • An orifice 72a of the fluid return 70 is disposed in the compressor passage 26 of the stationary disk 20 (see Figs. 3 and 5).
  • the orifice opening 72a is arranged in an inlet area of the compressor channel 26, but is sometimes also swept over by closed compression chambers.
  • the compression chamber 14b of the penultimate stage just sweeps over the orifice 72a. Consequently, a time average of the pressure of the refrigerant in the compression passage 26 at the orifice 72a is higher than the suction pressure.
  • the intermediate pressure in the outgassing chamber 54 during normal operation is above the mean value over time of the pressure of the refrigerant in the compressor channel 26 at the position of the orifice opening 72a, specifically - depending on the exact operating state - in the range from 0.2 bar to 1 .5 bars.
  • the pressure difference to the outlet pressure forces liquid oil out of the outgassing chamber into the second fluid connection 56 and out of the orifices 59a, 59b of the direct oil return 50.
  • the intermediate pressure in the outgassing chamber 54 is particularly influenced by:
  • the driving force is the outlet pressure in the oil separator 45.
  • the intermediate pressure (or a time average of the intermediate pressure in an unchanged operating state) is in the range from 0.3 bar to 5 bar above the intake pressure during operation.
  • the intermediate pressure during operation is a minimum of 0.3 bar above the intake pressure, ie 1.3 bar in absolute terms, and a maximum of 1.9 bar, ie 1.9 bar in absolute terms.
  • the intermediate pressure during operation is a maximum of 4.2 bar above the intake pressure, i.e. 11.2 bar.
  • the intermediate pressure then remains well below the outlet pressure, which in this case is 32 bar.
  • the intermediate pressure is in the range from 0.6 bar to 3.5 bar above the intake pressure.
  • the exact intermediate pressure depends on the exact operating condition, for example also on the outlet pressure.
  • the exact pressure ratios can also depend on the refrigerant used. In other words, the intermediate pressure during operation is in a range of 1.3 bar (minimum intermediate pressure) and 11.2 bar (maximum intermediate pressure).
  • Fig. 7 shows two particularly preferred areas AM, 3 and AM, 4 for the arrangement of orifices 72a, 72b of the fluid return 70 in the compressor channel 26.
  • the orifice 72a is also located on the outside of the compression duct 26 at this position angle. As a result, in this embodiment, the orifice opening 72a is only swept over by compression chambers 14b guided on the outside. The mouth opening 72a is at no time in direct fluid communication with one of the compression chambers 14a guided on the inside. More specifically, in this embodiment, the orifice 72a of the fluid return 70 is closed by the orbiting scroll 31 in the orbit angle range of 0° to 20°. When the rotation angle has reached 20°, the compression chamber 14b guided on the outside begins to sweep over the orifice opening 72a. In a range of the angle of rotation from 20° to 270°, the orifice opening 72a and the compression space 14a guided on the outside are in fluid connection.
  • the orifice opening 72a of the fluid return 70 is in direct fluid connection with the compression chamber 14b guided on the outside, for example over its entire surface.
  • the orbiting spiral 31 closes the orifice opening 72a again.
  • An intake pressure of 3 bar is assumed for the following example.
  • the pressure of the refrigerant in this compression chamber 14b is then, for example, 3.08 bar at the rotation angle of 20°. Up to the rotation angle of 270°, the pressure of the refrigerant in this compression chamber 14b increases continuously in this example to 4.76 bar.
  • the mean value over time of the pressure of the refrigerant in the compressor channel 26 at the outlet opening 72a is 3.76 bar, which means it is 0.76 bar above the suction pressure of 3 bar. This is a non-limiting example of a specific operating state.
  • the mean value over time of the pressure of the refrigerant in the compressor channel 26 is at the position of the orifice opening 72a of the fluid return 70, for example
  • the time average of the pressure of the refrigerant in the compressor passage 26 is at the position of the orifice 72a of the fluid return 70 depending on the operating state, for example in the range from 138% to 142% of the respective intake pressure.
  • the time average of the pressure of the refrigerant in the compressor passage 26 is at the position of the orifice 72a of the fluid return 70 depending on the operating state, for example in the range from 107% to 109% of the respective intake pressure.
  • the orifice 72b is also located on the inside of the compression duct 26 at this position angle ⁇ 2.
  • this orifice opening 72b is only swept over by compression chambers 14a guided on the inside.
  • the mouth opening 72b is therefore at no time in direct fluid communication with one of the compression chambers 14b guided on the outside.
  • This orifice 72b can be formed as an alternative or in addition to the other orifice 72a of the fluid return 70 shown in FIG.
  • the position angle of the inboard compression chambers 14b is offset from the position angle of the outboard compression chambers 14a by +180°. Since the position angle of the orifice opening 72b is also offset by +180° with respect to that of the orifice opening 72a, the pressure conditions at the orifice opening 72b develop similarly to those at the orifice opening 72a during a revolution.
  • an orifice of the fluid return 70 can be arranged, for example, at a position angle in the range of ⁇ max,i to ⁇ min,2.
  • Such an orifice opening can be arranged in a central region of the compressor channel 26 at this position angle, so that it is completely closed twice in each revolution by the orbiting scroll 31 and alternately enters fluid communication with compression chambers 14a guided on the inside and with compression chambers 14b guided on the outside.
  • the average pressure of the refrigerant at this orifice lies between the average pressure of the refrigerant in the compression chambers 14b guided on the outside on the outside of the compressor channel 26 at this position angle and the average pressure of the refrigerant on the inside.
  • the scroll compressor 1 also has a second oil return 82 .
  • the second oil return 82 returns oil from the oil separator 45 to the contact pressure chamber 80 . It includes a second oil inlet 81 in the oil separator 45 and a throttle valve 83 which is arranged between the second oil inlet and the contact pressure chamber 80 in the second oil return 82 .
  • the outlet pressure prevailing in the oil separator 45 forces oil through the second oil inlet 81 into the second oil return 82 .
  • the pressure of the oil is reduced by the throttle valve 83.
  • the pressure drop in the throttle valve 83 influences the contact pressure.
  • the oil in the contact pressure chamber 80 contributes to lubricating the orbiting disk 30 .
  • a small portion of the oil can creep past the orbiting disk 30 into the interior of the compression section 10 .
  • the scroll compressor 1 shown in Fig. 1 also includes a reference connection 84 between an interior of the contact pressure chamber 80 to a reference opening 86.
  • the reference opening 86 is arranged in the orbiting base 32 of the orbiting disk 30, namely in a compressor channel of the orbiting disk 30.
  • the reference connection 84 influences the contact pressure in the contact pressure chamber 80 as a function of the operating state of the scroll compressor 1.
  • the reference connection 84 leads from the contact pressure chamber 80 through the orbiting disk 30 to the reference opening 86 in the orbiting base 32.
  • the reference opening 86 of the reference connection 84 is positioned further inwards than the orifice openings 59a, 59b of the direct oil return 50, viewed in the radial direction .
  • the reference connection 84 can contribute little or not to the lubrication of the radially outer areas of the stationary scroll 21 and the orbiting scroll 31 .
  • the reference opening 86 is not arranged in the inlet area of the compressor channel of the orbiting disk 30 . During operation of the scroll compressor 1, there is therefore no direct fluid connection between the inlet 11 of the compression section 10 and the reference opening 86.
  • the reference connection 84 includes a throttle valve 85.
  • the throttle valve 85 helps regulate the contact pressure.
  • the second oil inlet 81 of the second oil return 82 is arranged in a bottom area of the oil separator 45 . In particular, it is arranged below the first oil inlet 51 of the direct oil return 50 . In operation, if an oil level in the oil separator 45 drops to a level below the first oil inlet 51, the first oil inlet 51 will run dry and no longer be supplied with oil. However, the second oil inlet 81 is still supplied with oil. The oil supply of the second oil return thus enjoys priority over the oil supply of the direct oil return 50. This ensures that the contact pressure is maintained even if there is a lack of oil.
  • the scroll compressor 1 further includes an electric motor and an inverter for the electric motor (not shown).
  • the scroll compressor 1 can be integrated into a refrigerant circuit of a vehicle.
  • the scroll compressor 1 can be installed in an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of a compression section 10, a discharge pressure chamber 40, an oil separator 45 and a direct oil return 50 for directly returning oil from the oil separator 45 to the compression section 10 according to a second embodiment of a scroll compressor according to the invention.
  • the remaining elements of this scroll compressor are not shown.
  • the scroll compressor and its components correspond to the design and functioning of the scroll compressor 1 from FIG. 1 .
  • the same reference numbers are used for the same elements.
  • Fig. 6 shows a cross section on line A in Fig. 5.
  • the outgassing chamber 54 is formed outside of the outlet pressure chamber 40 in the radial direction (perpendicular to the central axis of the stationary disk 20 ) and encloses the outlet pressure chamber 40 .
  • the outgassing chamber 54 has an (at least essentially) hollow-cylindrical basic shape.
  • the outlet pressure chamber 40 has an (at least substantially) cylindrical basic shape.
  • the outlet pressure chamber 40 and the outgassing chamber 54 are arranged coaxially.
  • a hollow-cylindrical casing wall 41 of the outlet pressure chamber 40 separates the outlet pressure chamber 40 and the outgassing chamber 45 from one another. In this way, the otherwise unused space around the casing wall 41 is used in an advantageous manner.
  • the outlet pressure chamber 40 is in direct fluid communication with the oil separator 45 via an opening 42. Similar to FIG. 1, a non-return device can optionally be formed at the outlet 11 of the compression unit 10 (not shown).

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Abstract

Scroll compressor (1), comprising: – a compression portion (10) having an inlet (11) for drawing a fluid into the compression portion (10), an outlet (12) for expelling the compressed fluid, a stationary plate (20) having a stationary spiral (21) and an orbiting plate (30) having an orbiting spiral (31), wherein the orbiting plate (30) can be made to orbit relative to the stationary plate (20), – an oil separator (45) for separating oil from the compressed fluid and a direct oil return line (50) for direct return of oil from the oil separator (45) to the compression portion (10), wherein the direct oil return line (50) has at least one discharge opening (59a, 59b). The direct oil return line (50) also comprises an outgassing chamber (54) arranged between the first flow valve (53) and the discharge opening (59a, 59b), and a fluid return line (70) for returning fluid from the outgassing chamber (54) into the compression portion (10).

Description

Spiralverdichter mit direkter Ölrückführung von einem Ölabscheider in einen Kompressionsabschnitt Scroll compressors with direct oil return from an oil separator to a compression section
Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter zur Kompression eines Fluids mit einem Kompressionsabschnitt, welcher einen Einlass des Kompressionsabschnitt zur Ansaugung des Fluids in den Kompressionsabschnitt, einen Auslass des Kompressionsabschnitt zum Ausstößen des komprimierten Fluids aus dem Kompressionsabschnitt, eine Stationärscheibe mit einer Stationärspirale, und eine Or- bitierscheibe mit einer Orbitierspirale aufweist. The invention relates to a scroll compressor for compressing a fluid with a compression section, which has an inlet of the compression section for sucking the fluid into the compression section, an outlet of the compression section for discharging the compressed fluid from the compression section, a stationary disk with a stationary scroll, and an orbiting disk with an orbiting spiral.
Spiralverdichter finden beispielsweise Anwendung als Kompressoren in Klimaanlagen, insbesondere in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge. Des Weiteren werden sie als Wärmepumpen eingesetzt. Sie zeichnen sich gegenüber anderen Arten von Verdichtern durch einen besonders gleichförmigen, vibrationsarmen und ruhigen Lauf aus. Scroll compressors are used, for example, as compressors in air conditioning systems, in particular in air conditioning systems for motor vehicles. They are also used as heat pumps. Compared to other types of compressors, they are characterized by particularly smooth, low-vibration and quiet operation.
Der Kompressionsabschnitt bildet den Kem des Spiralverdichters (in englischer Sprache: scroll compressor). Indem die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe orbitiert, wird das Fluid - insbesondere ein Gas bzw. Gasgemisch - verdichtet. Dazu sind die Orbitierspirale und die Stationärspirale derart ineinander verschachtelt angeordnet, dass sie zwischen sich Kompressionsräume für das Fluid bilden. Bezogen auf die Stationärspirale bewegt sich jeder Kompressionsraum mit dem darin eingeschlossenen Fluid von einem äußeren Bereich der Stationärspirale bis zu deren Zentrum. Dabei wird der für das Fluid zur Verfügung stehende Raum zunehmend geringer und das Fluid wird verdichtet. The compression section forms the core of the scroll compressor. As the orbiting disk orbits relative to the stationary disk, the fluid—in particular a gas or gas mixture—is compressed. For this purpose, the orbiting spiral and the stationary spiral are nested in one another in such a way that they form compression chambers for the fluid between them. In relation to the stationary volute, each compression space with the fluid enclosed therein moves from an outer region of the stationary volute to the center thereof. The space available for the fluid becomes increasingly smaller and the fluid is compressed.
Im Betrieb wird ein Maximaldruck des Fluids an dem Auslass des Kompressionsabschnitts erreicht. Das Fluid gelangt mit einem Ansaugdruck in den Kompressionsabschnitt und wird mit einem deutlichen höheren Auslassdruck aus ihm ausgestoßen. Das Fluid, das zwischen der Orbitierscheibe und der Stationärscheibe zunehmend komprimiert wird, drückt die Orbitierscheibe und die Stationärscheibe auseinander. Auf die Orbitierscheibe wirkt deshalb eine Abhebekraft. Die Stärke der Abhebekraft hängt insbesondere von dem Ansaugdruck, dem Auslassdruck und der Geometrie des Kompressionsabschnitts zusammen. Typischerweise hat eine Veränderung des Auslassdrucks einen deutlicheren Einfluss auf den Anpressdruck als eine Änderung des Ansaugdrucks. In operation, a maximum pressure of the fluid is reached at the outlet of the compression section. The fluid enters the compression section at an intake pressure and is discharged from it at a significantly higher discharge pressure. The fluid, which is increasingly compressed between the orbiting disk and the stationary disk, pushes the orbiting disk and the stationary disk apart. A lifting force therefore acts on the orbiting disc. The strength of the lift-off force depends in particular on the suction pressure, the discharge pressure and the geometry of the compression section. Typically, a change in exhaust pressure has a more significant impact on clamp pressure than a change in intake pressure.
Um eine hohe Kompression zu erreichen, müssen die durch das Ineinandergreifen der Stationärscheibe und der Orbitierscheibe gebildeten und zum Zentrum verschobenen Kompressionsräume ausreichend dicht abgeschlossen sein. Damit die Orbitierscheibe fest und dichtend auf die Stationärscheibe gedrückt wird und kein Fluid aus dem Kompressionsabschnitt austritt, wird die Orbitierscheibe mit einem auf ihrer der Stationärscheibe gegenüberliegenden Rückseite mit einem Anpressdruck beaufschlagt. Dazu ist auf der Rückseite der Orbitierscheibe eine Anpressdruckkammer vorgesehen. Der Anpressdruck drückt die Orbitierscheibe mit einer Anpresskraft in Richtung der Stationärscheibe. In order to achieve a high level of compression, the compression spaces formed by the interlocking of the stationary disk and the orbiting disk and shifted towards the center must be sealed sufficiently tightly. So that the orbiting disk is pressed firmly and sealingly onto the stationary disk and no fluid escapes from the compression section, the orbiting disk is subjected to a contact pressure on its rear side opposite the stationary disk. For this purpose, a contact pressure chamber is provided on the back of the orbiting disc. The contact pressure presses the orbiting disk with a contact force in the direction of the stationary disk.
Das Eingreifen der Orbitierspirale in die Stationärscheibe und das Eingreifen der Stationärspirale in die Orbitierscheibe sorgen im Betrieb für Reibung. Elektrisch angetriebene Spiralverdichter arbeiten typischerweise in einem Drehzahlbereich von 500 bis 12000 min-1. Eine hohe Reibung macht sich dabei durch eine verschlechterte Effizienz bemerkbar. The engagement of the orbiting scroll with the stationary disk and the engagement of the stationary scroll with the orbiting disk create friction during operation. Electrically driven scroll compressors typically work in a speed range of 500 to 12000 rpm. A high level of friction is noticeable in the form of reduced efficiency.
In die Anpressdruckkammer wird Öl geführt, um die Orbitierscheibe zu schmieren. Ferner kann eine Ölzuleitung von der Anpressdruckkammer durch die Orbitierscheibe ausgebildet sein. Durch die Ölzuleitung kann Öl aus der Anpressdruck- kammer zwischen die Stationärscheibe und die Orbitierscheibe strömen. In dem von dem Spiralverdichter ausgelassenen Fluids sollte möglichst wenig Öl enthalten sein. Eine übermäßige Menge von Öl in dem ausgelassenen Fluid kann die Effizienz von stromabwärtigen Komponenten, zu welchen das ausgelassene Fluid weiterströmt, führen. Beispielsweise kann sich die Effizienz eines Kältemittelkreislaufs mit zunehmender Beimischung von Öl verschlechtern. Oil is fed into the compression chamber to lubricate the orbiting disc. Furthermore, an oil supply line can be formed from the contact pressure chamber through the orbiting disk. Oil from the contact pressure chamber can flow through the oil supply line between the stationary sheave and the orbiting sheave. The fluid discharged from the scroll compressor should contain as little oil as possible. An excessive amount of oil in the vented fluid can affect the efficiency of downstream components to which the vented fluid proceeds. For example, the efficiency of a refrigerant circuit can deteriorate as more oil is added.
Typischerweise ist in einem Kältemittelkreislauf der Spiralverdichter die einzige Komponente, welche innerhalb des Kältemittelkreislaufs selbst Öl für die Schmierung mechanisch beanspruchter Teile benötigt. In der Regel kann ein Kältekreislauf in unterschiedlichen Betriebszuständen betrieben werden. Die Effizienz des Kältekreislaufes ist maßgeblich von dessen Betriebszustand abhängig. Durch eine übermäßige Menge von Öl können beispielsweise Flächen innerhalb von Wärmetauschern mit Öl benetzt werden. Dadurch verringert sich ein Wärmeübergangskoeffizient im jeweiligen Wärmetauscher. Folglich sinken die Effizienzen von Verdampfer und Kondensator. In der Folge muss der Kältemittelkreislauf insgesamt mit einem höheren Druckverhältnisses betrieben werden, um eine geforderte Kälteleistung zu erbringen. Eine übermäßige Menge von Öl reduziert somit die Gesamteffizienz und erhöht die Beanspruchung der mechanischen Komponenten innerhalb des Spiralverdichter aufgrund des erhöhten Druckverhältnisses. Typically, the scroll compressor is the only component in a refrigerant circuit that requires oil to lubricate mechanically stressed parts within the refrigerant circuit itself. As a rule, a refrigeration circuit can be operated in different operating states. The efficiency of the refrigeration circuit is largely dependent on its operating status. For example, an excessive amount of oil can wet surfaces within heat exchangers with oil. This reduces a heat transfer coefficient in the respective heat exchanger. Consequently, the efficiencies of the evaporator and condenser decrease. As a result, the refrigerant circuit must be operated overall with a higher pressure ratio in order to provide the required cooling capacity. An excessive amount of oil thus reduces the overall efficiency and increases the stress on the mechanical components within the scroll compressor due to the increased pressure ratio.
Deshalb wird das komprimierte Fluid nach dem Kompressionsabschnitt durch einen Ölabscheider geleitet. Der Ölabscheider trennt das Öl zumindest teilweise von dem komprimierten Fluid. Das abgeschiedene Öl wird über eine (zweite) Ölrückführung in die Anpressdruckkammer zurückgeleitet. Therefore, after the compression section, the compressed fluid is passed through an oil separator. The oil separator at least partially separates the oil from the compressed fluid. The separated oil is fed back into the contact pressure chamber via a (second) oil return.
Während des Betriebs des Spiralverdichters unterliegt das Öl in der Anpress- druckkammer dem Anpressdruck. Eine Mündungsöffnung der Ölzuleitung wird in einem mittleren Bereich eines Verdichterkanals der Orbitierscheibe, welcher durch die Orbitierspirale auf der Orbitierscheibe ausgebildet wird, angeordnet. Aufgrund dieser Positionierung und einem kontinuierlichen Massenstrom eines Gemischs aus Öl und Kältemittel, das von einer Hochdruckseite kommt, stellt sich in der Anpressdruckkammer ein Anpressdruck auf einem mittleren Druckniveau ein. Der Anpressdruck drückt die Orbitierscheibe mit einer Anpresskraft in Richtung der Stationärscheibe. Die Positionierung im mittleren Bereich ist maßgeblich dafür verantwortlich, dass sich ein gewünschter und ausreichend großer Anpressdruck einstellt. Der Anpressdruck ist variabel und abhängig von den Betriebsdrücken. Dadurch wird eine Abdichtung zwischen Stationärscheibe und der Orbitierscheibe in allen Betriebspunkten sichergestellt und die Reibung möglichst gering gehalten. During operation of the scroll compressor, the oil in the contact pressure chamber is subject to the contact pressure. An orifice of the oil supply line is arranged in a central area of a compressor channel of the orbiting disk, which is formed by the orbiting scroll on the orbiting disk. Due to this positioning and a continuous mass flow of a mixture of oil and refrigerant, which comes from a high-pressure side, a contact pressure at a medium pressure level is established in the contact pressure chamber. The contact pressure presses the orbiting disk with a contact force in the direction of the stationary disk. The positioning in the middle area is largely responsible for the desired and sufficiently large contact pressure. The contact pressure is variable and dependent on the operating pressures. This ensures a seal between the stationary disk and the orbiting disk at all operating points and keeps friction as low as possible.
Aufgrund dieser Positionierung der Mündungsöffnung der Ölzuleitung werden die radial äußeren Bereiche zwischen der Stationärscheibe und der Orbitierscheibe jedoch nicht optimal mit Öl versorgt. Daraus resultieren eine erhöhte Reibung, eine Beeinträchtigung der Effizienz und unter Umständen auch für eine geringere Lebensdauer des Spiralverdichters. Due to this positioning of the orifice of the oil supply line, however, the radially outer areas between the stationary disk and the orbiting disk are not optimally supplied with oil. This results in increased friction, reduced efficiency and, under certain circumstances, a shorter service life for the scroll compressor.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Spiralverdichter zu schaffen, der einen effizienteren Betrieb ermöglicht und eine höhere Zuverlässigkeit aufweist. The object of the present invention is to provide a scroll compressor that enables more efficient operation and has higher reliability.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen Spiralverdichter zur Kompression eines Fluids. The above object is achieved by a scroll compressor for compressing a fluid.
Der Spiralverdichter zur Kompression eines Fluids umfasst: einen Kompressionsabschnitt aufweisend The scroll compressor for compressing a fluid includes: having a compression section
• einen Einlass des Kompressionsabschnitts zur Ansaugung des Fluids in den Kompressionsabschnitt, • an inlet of the compression section for sucking the fluid into the compression section,
• einen Auslass des Kompressionsabschnitts zum Ausstößen des komprimierten Fluids aus dem Kompressionsabschnitt, • eine Stationärscheibe mit einer Stationärspirale, und • an outlet of the compression section for expelling the compressed fluid from the compression section, • a stationary disc with a stationary spiral, and
• eine Orbitierscheibe mit einer Orbitierspirale, wobei die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe entlang einer Kompressionsrichtung orbitier- bar ist, um das Fluid von dem Einlass des Kompressionsabschnitt zu dem Auslass des Kompressionsabschnitts zu befördern und dabei zu komprimieren; und einen Ölabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem komprimierten Fluid; wobei der Spiralverdichter eine direkte Ölrückführung zur direkten Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider in den Kompressionsabschnitt aufweist, wobei die direkte Ölrückführung zumindest eine Mündungsöffnung aufweist. • an orbiting disk with an orbiting spiral, the orbiting disk being orbitable relative to the stationary disk along a compression direction in order to transport the fluid from the inlet of the compression section to the outlet of the compression section and thereby to compress it; and an oil separator for separating oil from the compressed fluid; wherein the scroll compressor has a direct oil return for directly returning oil from the oil separator to the compression section, the direct oil return having at least one orifice.
Die direkte Ölrückführung führt im Betrieb kontinuierlich Öl aus dem Ölabscheider in den Kompressionsabschnitt zurück. Das verringert die Reibung in dem Kompressionsabschnitt. So ermöglicht die direkte Ölrückführung einen effizienteren Betrieb des Spiralverdichters. Zudem wird der Verschleiß in dem Kompressionsabschnitt verringert. Das erhöht die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Spiralverdichters. Direct oil return continuously returns oil from the oil separator to the compression section during operation. This reduces friction in the compression section. Thus, the direct oil return allows for more efficient operation of the scroll compressor. In addition, the wear in the compression section is reduced. This increases the reliability and lifespan of the scroll compressor.
Im Betrieb ist der Ölabscheider (zumindest im Wesentlichen) mit dem Auslassdruck beaufschlagt. Die Erfindung macht sich eine Differenz zwischen dem Druck in dem Ölabscheider und dem Druck des Fluids an der Mündungsöffnung zunutze, um das Öl aus dem Ölabscheider direkt und gezielt in den Kompressionsabschnitt zurückzuführen. Ein entscheidender Vorteil besteht darin, dass die Ölströmung durch die direkte Ölrückführung von einem Druckverhältnis des Auslassdrucks zu dem Ansaugdruck getrieben wird. Die Menge des zurückgeführten Öls hängt wesentlich von diesem Druckverhältnis ab. Beispielsweise ist diese Menge bei einem Ansaugdruck von 3 bar und einem Auslassdruck von 15 bar bei einer Drehzahl von 600 min-1 gleich wie bei einem Ansaugdruck von 3 bar, einem Auslassdruck von 15 bar aber einer Drehzahl von 8500 min-1. In operation, the oil separator is (at least essentially) subjected to the outlet pressure. The invention makes use of a difference between the pressure in the oil separator and the pressure of the fluid at the orifice opening in order to directly and purposefully return the oil from the oil separator to the compression section. A key advantage is that the oil flow is driven by the direct oil return from a pressure ratio of discharge pressure to suction pressure. The amount of oil returned depends essentially on this pressure ratio. For example, this amount is at an intake pressure of 3 bar and an outlet pressure of 15 bar a speed of 600 rpm same as with an inlet pressure of 3 bar, an outlet pressure of 15 bar but a speed of 8500 rpm.
Die Menge des durch die direkte Ölrückführung zurückgeführten Öls ist (zumindest im Wesentlichen) unabhängig von der Drehzahl des Spiralverdichters und (zumindest im Wesentlichen) unabhängig vom genauen Auslassruck. Auch bei niedrigen Drehzahlen führt die direkte Ölrückführung eine ausreichende Menge von Öl in den Kompressionsabschnitt zurück. Die direkte Ölrückführung und ist damit für die Schmierung des Kompressionsabschnitts in unterschiedlichsten Lastzustände des Spiralverdichters geeignet. Insbesondere verbessert sie die Schmierung bei niedrigen Drehzahlen. The amount of oil returned by direct oil return is (at least substantially) independent of scroll compressor speed and (at least substantially) independent of the exact discharge pressure. Even at low speeds, the direct oil return returns a sufficient amount of oil to the compression section. The direct oil return and is therefore suitable for lubricating the compression section in a wide variety of load conditions of the scroll compressor. In particular, it improves lubrication at low speeds.
Weiterhin funktioniert die direkte Ölrückführung unabhängig vom Anpressdruck. Selbst wenn der Anpressdruck fällt, führt die direkte Ölrückführung weiter Öl zu dem Kompressionsabschnitt zurück, solange der Auslassdruck ausreichend groß bleibt. Furthermore, the direct oil return works independently of the contact pressure. Even if the contact pressure falls, the direct oil return will continue to return oil to the compression section as long as the discharge pressure remains sufficiently high.
Zudem wird das Öl besser in dem Spiralverdichter gehalten. Der Einlassbereich muss nicht mehr durch Öl versorgt werden, dass aus einer Anpressdruckkammer vorbei in den Kompressionsabschnitt knecht oder durch einen externen Teil eines Kältemittelkreislaufs hindurch zum Einlass der Kompressionseinheit geführt wird. Als externer Teil des Kältemittelkreislaufs werden diejenigen Bereiche des Kältemittelkreislaufs verstanden, die sich außerhalb des Spiralverdichters befinden. Das Fluid hinter dem Ölabscheider enthält weniger Öl. Es wird weniger Öl durch den externen Teil des Kältemittelkreislaufs geführt. Typischerweise sorgt einen höheren Anteil von Öl in dem Fluid in einem externen Teil des Kältemittelkreislaufs für schlechtere thermodynamische Eigenschaften des Kältemittel-Öl-Ge- mischs. Die vorgeschlagene direkte Ölrückführung verringert eine Ölzirkulationsrate (englisch Oil Circulation Ratio, abgekürzt OCR) des Kältemittelkreislaufs deutlich. Die direkte Ölzuführung bringt das Öl punktgenau in einen Einlassbereich der Kompressionseinheit. Dadurch verbessert sich die Effizienz des Kältemittelkreislaufs. In addition, the oil is held better in the scroll compressor. The inlet area no longer has to be supplied with oil that flows out of a contact pressure chamber into the compression section or is routed through an external part of a refrigerant circuit to the inlet of the compression unit. The external part of the refrigerant circuit means those areas of the refrigerant circuit that are outside of the scroll compressor. The fluid behind the oil separator contains less oil. Less oil is routed through the external part of the refrigerant circuit. Typically, a higher proportion of oil in the fluid in an external part of the refrigerant circuit results in poorer thermodynamic properties of the refrigerant-oil mixture. The proposed direct oil return reduces an oil circulation rate (English Oil Circulation Ratio, abbreviated OCR) of the refrigerant circuit clear. The direct oil supply brings the oil precisely into an inlet area of the compression unit. This improves the efficiency of the refrigerant circuit.
Insbesondere bei niedrigen Drehzahlen besteht bei herkömmlichen Spiralverdich- tern aufgrund des geringen Massenstroms des Kältemittels durch den externen Teil des Kältemittelkreislaufs ein erhöhtes Risiko, dass Öl ungewollt im externen Teil des Kältemittelkreislaufs verbleibt. Particularly at low speeds, there is an increased risk with conventional spiral compressors due to the low mass flow of the refrigerant through the external part of the refrigerant circuit that oil will unintentionally remain in the external part of the refrigerant circuit.
Umgekehrt erhöht sich der Anteil des Öls, dass im Betrieb innerhalb des Spiralverdichters und insbesondere innerhalb des Kompressionsabschnitts zur Schmierung zur Verfügung steht. Die aktive, direkte Ölrückführung verringert die für den Betrieb des Spiralverdichters notwendige Gesamtmenge an Öl. Das senkt die Kosten und verringert das Gewicht des Kältemittelkreislaufs. Als Folge davon steigt beispielsweise die Effizienz eines Fahrzeugs, in welches der Spiralverdichter aufgenommen ist. Conversely, the proportion of oil that is available for lubrication within the scroll compressor and in particular within the compression section during operation increases. The active, direct oil return reduces the total amount of oil required for the operation of the scroll compressor. This lowers costs and reduces the weight of the refrigerant circuit. As a result, for example, the efficiency of a vehicle incorporating the scroll compressor increases.
Der Auslass der Kompressionseinheit ist zumindest im Wesentlichen in einem Zentrum der Stationärscheibe angeordnet. Insbesondere kann Auslass der Kompressionseinheit genau in dem Zentrum der Stationärscheibe angeordnet sein. The outlet of the compression unit is arranged at least essentially in a center of the stationary disk. In particular, the outlet of the compression unit can be located exactly in the center of the stationary disk.
Die Stationärspirale bildet einen spiralförmigen Verdichterkanal (der Stationärscheibe) aus, der sich von einem äußeren Ende der Stationärspirale bis zu einem inneren Ende der Stationärspirale erstreckt. Das innere Ende der Stationärspirale liegt an einem Zentrum der Stationärspirale. Es liegt an einer Auslassöffnung der Stationärscheibe. Der Auslass des Kompressionsabschnitts umfasst diese Auslassöffnung. Insbesondere kann diese Auslassöffnung den Auslass des Kompressionsabschnitts ausbilden. Die Stationärspirale kann auf einer Stationärgrundfläche der Stationärscheibe angeordnet sein. Die Stationärspirale kann aus einer Wand gebildet sein, die sich parallel zu einer Mittelachse der Stationärscheibe von der Stationärgrundfläche aus von der Stationärgrundfläche weg erstreckt. Bevorzugt ist eine entlang dieser Mittelachse von der Stationärgrundfläche abgewandte Stirnfläche der Stationärspirale flach und parallel zu der Stationärgrundfläche ausgebildet. The stationary volute forms a volute compressor channel (stationary disk) that extends from an outer end of the stationary volute to an inner end of the stationary volute. The inner end of the stationary scroll is at a center of the stationary scroll. It is located at an outlet opening of the stationary disc. The outlet of the compression section includes this outlet port. In particular, this outlet opening can form the outlet of the compression section. The stationary scroll can be arranged on a stationary base of the stationary sheave. The stationary scroll may be formed of a wall extending away from the stationary base parallel to a central axis of the stationary disk from the stationary base. An end face of the stationary spiral facing away from the stationary base area along this central axis is preferably flat and parallel to the stationary base area.
Die Auslassöffnung kann ein Loch in der Stationärgrundfläche umfassen. Insbesondere kann die Auslassöffnung als Loch in der Stationärgrundfläche ausgebildet sein. The outlet port may comprise a hole in the stationary base. In particular, the outlet opening can be designed as a hole in the stationary base.
Analog bildet die Orbitierspirale bildet einen spiralförmigen Verdichterkanal der Orbitierscheibe aus, der sich von einem äußeren Ende der Orbitierspirale bis zu einem inneren Ende der Orbitierspirale erstreckt. Der Begriff „Verdichterkanal“ ohne weitere Ergänzung bezieht sich in dieser Offenbarung und in den Ansprüchen immer nur auf den Verdichterkanal der Stationärscheibe, sofern nichts anderes explizit angegeben ist und sofern sich nicht aus dem Zusammenhang zwingend etwas anderes ergibt. Similarly, the orbiting scroll forms a helical compressor channel of the orbiting disk, which extends from an outer end of the orbiting scroll to an inner end of the orbiting scroll. In this disclosure and in the claims, the term “compressor duct” without further supplementation always refers only to the compressor duct of the stationary disk, unless explicitly stated otherwise and unless something else is absolutely necessary from the context.
Die Orbitierspirale kann auf einer Orbitiergrundfläche der Orbitierscheibe angeordnet sein. Die Orbitierspirale kann aus einer Wand gebildet sein, die sich parallel zu einer Mittelachse der Orbitierscheibe von der Orbitiergrundfläche aus von der Orbitiergrundfläche weg erstreckt. Bevorzugt ist eine entlang dieser Mittelachse (der Orbitierscheibe) von der Orbitiergrundfläche abgewandte Stirnfläche der Orbitierspirale flach und parallel zu der Orbitiergrundfläche ausgebildet. Die Orbitiergrundfläche kann parallel zu der Stationärgrundfläche sein. The orbiting spiral can be arranged on an orbiting base of the orbiting disc. The orbiting scroll may be formed of a wall extending away from the orbiting base parallel to a central axis of the orbiting disc from the orbiting base. An end face of the orbiting spiral facing away from the orbiting base area along this central axis (of the orbiting disc) is preferably flat and parallel to the orbiting base area. The orbiting base may be parallel to the stationary base.
Die Stationärspirale und die Orbitierspirale können jeweils genau einen Spiralarm aufweisen. Der Spiralverdichter weist einen Orbitiermechanismus zum Orbitieren der Orbi- tierscheibe relativ zu der Stationärscheibe auf. Beim Orbitieren wird die Orbitier- scheibe relativ zu der Stationärscheibe entlang einer zumindest im Wesentlichen kreisförmigen Bahn exzentrisch verschoben. Bevorzugt wird dabei die Mittelachse der Orbitierscheibe kreisförmig um die Mittelachse der Stationärscheibe bewegt. Die Mittelachse der Stationärscheibe kann senkrecht auf der Stationärgrundfläche stehen. Sie kann sich durch ein Zentrum der Stationärscheibe und/oder ein Zentrum der Stationärspirale erstrecken. Insbesondere können kann das Zentrum der Stationärspirale das Zentrum der Stationärscheibe bilden und umgekehrt. The stationary spiral and the orbiting spiral can each have exactly one spiral arm. The scroll compressor includes an orbiting mechanism for orbiting the orbiting disk relative to the stationary disk. During orbiting, the orbiting disk is displaced eccentrically relative to the stationary disk along an at least essentially circular path. The central axis of the orbiting disk is preferably moved in a circle around the central axis of the stationary disk. The central axis of the stationary disc can be perpendicular to the stationary base. It can extend through a center of the stationary disc and/or a center of the stationary scroll. In particular, the center of the stationary spiral can form the center of the stationary disc and vice versa.
Im Betrieb (Kompressorbetrieb) wird zwischen der Orbitierspirale und der Stationärspirale mindestens ein Kompressionsraum ausgebildet. Das angesaugte Fluid wird in dem Kompressionsraum eingeschlossen, in dem Kompressionsraum komprimiert, in Richtung der Auslassöffnung der Stationärscheibe bewegt und schließlich in diese Auslassöffnung gedrückt. During operation (compressor operation), at least one compression space is formed between the orbiting scroll and the stationary scroll. The aspirated fluid is trapped in the compression space, compressed in the compression space, moved toward the outlet port of the stationary disk, and finally pushed into this outlet port.
Ein Ansaugbereich des Verdichterkanals setzt sich aus allen Bereichen des Verdichterkanals zusammen, die zumindest zeitweise in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts stehen, wenn die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe entlang der Kompressionsrichtung orbi- tiert. Ein Auslassbereich des Verdichterkanals setzt sich zusammen aus allen Bereichen des Verdichterkanals, die zumindest zeitweise in unmittelbarer Fluidverbindung dem Auslass des Kompressionsabschnitts stehen, wenn die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe entlang der Kompressionsrichtung orbi- tiert. Ein Mittelbereich des Verdichterkanals setzt sich aus allen Bereichen des Verdichterkanals, die weder mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts noch mit dem Auslass des Kompressionsabschnitts in unmittelbarer Fluidverbindung stehen können. Diese Definitionen gelten sowohl für den Verdichterkanal der Stationärscheibe als auch für den Verdichterkanal der Orbitierscheibe. Im Sinne dieser Anmeldung bezeichnet eine innerste Windung oder erste Windung einer jeweiligen Spirale einen Bereich dieser Spirale, welcher sich von ihrem inneren Ende bis zu dem Punkt erstreckt, an dem sie ihr Zentrum einmal umschlungen hat. An intake region of the compressor duct is composed of all regions of the compressor duct that are at least temporarily in direct fluid communication with the inlet of the compression section when the orbiting disk orbits relative to the stationary disk along the compression direction. An outlet area of the compressor channel is made up of all areas of the compressor channel that are at least temporarily in direct fluid communication with the outlet of the compression section when the orbiting disk orbits relative to the stationary disk along the compression direction. A middle region of the compressor duct is made up of all regions of the compressor duct that cannot be in direct fluid communication with either the inlet of the compression section or the outlet of the compression section. These definitions apply to both the compressor channel of the stationary disk and the compressor channel of the orbiting disk. For purposes of this application, an innermost convolution or first convolution of a particular coil means a portion of that coil extending from its inner end to the point where it has once wrapped around its center.
Dem inneren Ende der Stationärspirale ist ein Positionswinkel von 0° zugeordnet. Der Positionswinkel nimmt bis zum äußeren Ende der Stationärspirale entlang der Erstreckung der Stationärspirale kontinuierlich zu. Ein Spiralwinkel der Stationärspirale ist durch ihr äußeres Ende gegeben. Der Spiralwinkel entspricht also dem größten Positionswinkel der Stationärspirale. A position angle of 0° is assigned to the inner end of the stationary spiral. The position angle increases continuously along the extension of the stationary scroll up to the outer end of the stationary scroll. A helix angle of the stationary scroll is given by its outer end. The spiral angle thus corresponds to the largest position angle of the stationary spiral.
Dies wird beispielhaft für eine Stationärspirale mit zwei Windungen erläutert: Die erste Windung der Stationärspirale beginnt mit dem inneren Ende der Stationärspirale bei einem Positionswinkel von 0° und endet bei einem Positionswinkel von 360°. Die zweite und äußerste Windung beginnt bei einem Positionswinkel von 360° und endet bei Spiralwinkel von 720° mit dem äußeren Ende der Stationärspirale. This is explained as an example for a stationary volute with two turns: The first turn of the stationary volute begins with the inner end of the stationary volute at a position angle of 0° and ends at a position angle of 360°. The second and outermost wrap begins at a position angle of 360° and ends at a helix angle of 720° with the outer end of the stationary scroll.
Entsprechend werden Positionswinkel in dem Verdichterkanal definiert. Ein äußeres Ende des spiralförmigen Verdichterkanals ist durch eine Einlassöffnung des Verdichterkanals festgelegt, welche zwischen dem äußeren Ende der Stationärspirale und einem inneren Anfang der äußersten Windung der Stationärspirale gebildet ist. Position angles in the compressor channel are defined accordingly. An outer end of the volute compressor duct is defined by a compressor duct inlet opening formed between the outer end of the stationary volute and an inner beginning of the outermost turn of the stationary volute.
Im Sinne dieser Anmeldung ist eine Außenseite eines Bereichs einer jeweiligen Spirale eine dem Zentrum der Spirale in der radialen Richtung abgewandte Seite dieses Bereichs der Spirale. Entsprechend ist eine Innenseite dieses Bereichs der Spirale eine dem Zentrum der Spirale in der radialen Richtung zugewandte Seite dieses Bereichs der Spirale. Der Kompressionsabschnitt kann innenseitig geführte Kompressionsräume und außenseitig geführte Kompressionsräume ausbilden. Ein innenseitig geführter Kompressionsraum wird an der Außenseite des Stationärspirale gebildet und entlanggeführt. Ein außenseitig geführter Kompressionsraum wird an der Außenseite der Stationärspirale gebildet und entlanggeführt. For the purpose of this application, an outer side of a region of a respective spiral is a side of this region of the spiral which faces away from the center of the spiral in the radial direction. Accordingly, an inner side of that portion of the scroll is a side of that portion of the scroll that faces the center of the scroll in the radial direction. The compression section can form compression spaces guided on the inside and compression spaces guided on the outside. An internally guided compression space is formed and guided along the outside of the stationary scroll. An externally guided compression space is formed and guided along the outside of the stationary scroll.
An dieser Stelle sei betont, dass die Definitionen bezüglich des Verdichterkanals unabhängig von der Definition des Kompressionsraums ist. Insbesondere braucht sich der Kompressionsraum nicht zu jeder Zeit vollständig in dem Verdichterkanal der Stationärscheibe zu befinden. Beispielsweise kann der Kompressionsraum dadurch gebildet werden, dass das äußere Ende der Orbitierspirale mit einer Außenseite der äußersten Windung der Stationärspirale in Kontakt tritt. Durch diese Abdichtung wird ein innenseitig geführter Kompressionsraum geschlossen und abgedichtet. Der neu gebildete, innenseitig geführte Kompressionsraum kann zu diesem Zeitpunkt noch (teilweise) außerhalb des Verdichterkanals der Stationärscheibe liegen. Ein außenseitig geführter Kompressionsraum wird dagegen geschlossen, indem eine Außenseite der Orbitierspirale mit dem äußeren Ende der Stationärspirale in Kontakt tritt. Der neu gebildete, außenseitig geführte Kompressionsraum liegt zu diesem Zeitpunkt schon vollständig innerhalb des Verdichterkanals. Er wird an einer Außenseite des Verdichterkanals geführt. Mit anderen Worten wird die Außenseite des Verdichterkanals durch die Innenseite der Stationärspirale gebildet. At this point it should be emphasized that the definition of the compressor channel is independent of the definition of the compression space. In particular, the compression space does not have to be located completely in the compressor channel of the stationary disk at all times. For example, the compression space may be formed by having the outer end of the orbiting scroll contact an outside of the outermost turn of the stationary scroll. This seal closes and seals off a compression chamber that is routed on the inside. At this point in time, the newly formed compression chamber, which is routed on the inside, can still be (partially) outside of the compressor channel of the stationary disk. On the other hand, a compression space guided on the outside is closed by an outside of the orbiting scroll coming into contact with the outer end of the stationary scroll. At this point in time, the newly formed compression chamber, which is routed on the outside, is already completely within the compression channel. It is guided on an outside of the compressor duct. In other words, the outside of the compressor channel is formed by the inside of the stationary scroll.
Im Betrieb liegt an dem Einlass des Kompressionsabschnitts ein Ansaugdruck an und an dem Auslass des Kompressionsabschnitts herrscht ein Auslassdruck. Bevorzugt liegt der Ansaugdruck im Betrieb im Bereich von 1 bar bis 7 bar. Alternativ oder zusätzlich liegt der Auslassdruck im Betrieb im Bereich von 8 bar bis 32 bar. Der genaue Ansaugdruck und der genaue Auslassdruck können sich abhängig vom verwendeten Fluid und vom genauen Betriebszustand unterscheiden. Der Ansaugdruck und der Auslassdruck können im Betrieb durch ein an den Spiralverdichter angeschlossenes System bestimmt sein, welches von dem im Spiralverdichter komprimierten Fluid durchströmt wird. Bei einem solchen System kann es sich beispielsweise um einen Wärmetauscher einer Klimaanlage handeln. In operation, there is a suction pressure at the inlet of the compression section and a discharge pressure at the outlet of the compression section. The intake pressure during operation is preferably in the range from 1 bar to 7 bar. Alternatively or additionally, the outlet pressure during operation is in the range from 8 bar to 32 bar. Exact suction pressure and discharge pressure may differ depending on the fluid used and the exact operating condition. During operation, the suction pressure and the discharge pressure can be determined by a system which is connected to the scroll compressor and through which the fluid compressed in the scroll compressor flows. Such a system can be, for example, a heat exchanger of an air conditioning system.
Ein maximaler Auslassdruck des Spiralverdichters ergibt sich aus der Geometrie des Kompressionsabschnitts und dem jeweiligen Ansaugdruck. Darüber hinaus kann ein Totvolumen der Auslassöffnung der Stationärscheibe (Auslassbohrung) den maximalen Auslassdruck beeinflussen. Je höher der Ansaugdruck ist, desto höher ist der maximale Auslassdruck. Bei gegebenem Ansaugdruck ergibt sich der maximale Auslassdruck aus der in dem Kompressionsabschnitt geometriebedingt erreichbaren Kompression des Fluids anhand der bekannten Fluidgleichungen, beispielsweise der Gleichung für ideale Gase oder der Van-der-Waals-Glei- chung. Der (tatsächliche) Auslassdruck liegt in der Regel niedriger als der maximale Auslassdruck. A maximum discharge pressure of the scroll compressor results from the geometry of the compression section and the respective suction pressure. In addition, dead volume of the stationary disk's exhaust port (exhaust bore) can affect the maximum exhaust pressure. The higher the suction pressure, the higher the maximum discharge pressure. For a given intake pressure, the maximum outlet pressure results from the compression of the fluid that can be achieved in the compression section due to the geometry on the basis of the known fluid equations, for example the equation for ideal gases or the van der Waals equation. The (actual) outlet pressure is usually lower than the maximum outlet pressure.
Der Einlass des Kompressionsabschnitts kann mehrere Teilbereiche umfassen. Insbesondere kann der Einlass einen ersten Einlass-Teilbereich, durch welchen die radial innenseitig geführte Kompressionsräume mit Fluid versorgt werden, und einen zweiten Einlass-Teilbereich, durch welchen radial außenseitig geführte Kompressionsräume mit Fluid versorgt werden, aufweisen. Die Teilbereiche können räumlich voneinander getrennt sein, beispielsweise in einem radial äußeren Bereich des Kompressionsabschnitts an zwei gegenüberliegenden Seiten. The inlet of the compression section may include multiple sections. In particular, the inlet can have a first inlet partial area, through which the compression chambers guided radially on the inside are supplied with fluid, and a second inlet partial area, through which compression chambers guided radially on the outside are supplied with fluid. The partial areas can be spatially separated from one another, for example in a radially outer area of the compression section on two opposite sides.
Die direkte Ölrückführung dient zur unmittelbaren, direkten Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider direkt in den Kompressionsabschnitt. Die direkte Ölrückführung erstreckt sich von dem Ölabscheider unmittelbar zu dem Kompressionsabschnitt. Im Betrieb wird Öl von dem Druck aus dem Ölabscheider in die direkte Ölrückführung gedrückt. Dieses Öl fließt entlang einer Strömungsrichtung des Öls durch die direkte Ölrückführung hindurch und tritt aus der Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung in den Kompressionsabschnitt aus. Das derart zurückgeführte Öl dient zur Schmierung des Kompressionsabschnitts. The direct oil return serves for the immediate, direct return of oil from the oil separator directly into the compression section. The direct oil return extends from the oil separator directly to the compression section. During operation, oil is pushed into the direct oil return by the pressure from the oil separator. This oil flows through the direct oil return along a flow direction of the oil, and exits from the orifice of the direct oil return into the compression section. The oil thus returned serves to lubricate the compression section.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Mündungsöffnung (der direkten Ölrückführung) in einem Einlassbereich des Kompressionsabschnitt angeordnet, welcher im Betrieb zumindest zweitweise in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts steht. Das stellt eine besonders gute Schmierung auch in den radial äußeren Bereichen der Orbitierspi- rale und der Stationärspirale sicher. In a preferred embodiment of the invention, the orifice (of the direct oil return) is arranged in an inlet area of the compression section, which during operation is at least partially in direct fluid connection with the inlet of the compression section. This ensures particularly good lubrication in the radially outer areas of the orbiting scroll and the stationary scroll.
In Abhängigkeit von der genauen Positionierung der Mündungsöffnung ist es beispielsweise möglich, dass die Mündungsöffnung im Betrieb zeitweilig von der Or- bitierspirale überstrichen und verdeckt wird. Zu diesem Zeitpunkt steht die Mündungsöffnung dann nicht in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass. Es ist auch möglich, dass die Mündungsöffnung während eines vollständigen Umlaufs der Orbitierscheibe in einem ersten Zeitabschnitt in direkter Fluidverbindung mit dem Einlass steht, in einem zweiten Zeitabschnitt von der Orbitierspirale überstrichen wird, in einem dritten Zeitabschnitt mit einem Kompressionsraum in Verbindung steht und in einem vierten Zeitabschnitt wieder von der Orbitierspirale überstrichen wird. Depending on the precise positioning of the orifice opening, it is possible, for example, for the orbiting spiral to temporarily sweep over and cover the orifice opening during operation. At this point, the orifice is then not in direct fluid communication with the inlet. It is also possible that during a complete rotation of the orbiting disk, the orifice opening is in direct fluid connection with the inlet in a first period of time, is swept over by the orbiting spiral in a second period of time, is in communication with a compression chamber in a third period of time and in a fourth Period of time is again swept by the orbiting spiral.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Mündungsöffnung zu keinem Zeitpunkt von dem Kompressionsraum (bzw. irgendeinem der mehreren Kompressionsräume) überstrichen. Alternativ oder zusätzlich wird die Mündungsöffnung während eines kompletten Umlaufs der Orbitierspirale besonders bevorzugt genau einmal von der Orbitier- spirale überstrichen. In a particularly preferred embodiment, the compression chamber (or any of the plurality of compression chambers) does not sweep over the orifice at any time. Alternatively or additionally, the orbiting spiral particularly preferably sweeps over the orifice opening exactly once during a complete revolution of the orbiting spiral.
Die Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung ist bevorzugt in der Stationärscheibe angeordnet. Das senkt die Komplexität und vereinfacht die Herstellung der direkten Ölrückführung. Insbesondere kann die Mündungsöffnung vollständig in der Stationärgrundfläche angeordnet sein. Alternativ kann die Mündungsöffnung ganz oder teilweise in der Innenseite oder der Außenseite der Stationärspirale angeordnet sein. Solche Varianten sind schwieriger zu fertigen. Dafür kann dadurch die Schmierung an der Innenseite bzw. der Außenseite der Stationärspirale noch weiter verbessert werden. The orifice of the direct oil return is preferably arranged in the stationary disk. This reduces the complexity and simplifies the production of the direct oil return. In particular, the mouth opening can be arranged completely in the stationary base. Alternatively, the orifice opening can be arranged entirely or partially in the inside or the outside of the stationary spiral. Such variants are more difficult to manufacture. In return, the lubrication on the inside or the outside of the stationary spiral can be improved even further.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die die Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung in dem Ansaugbereich des Verdichterkanals (der Stationärspirale) angeordnet, welcher im Betrieb zumindest zweitweise in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts steht, und/oder außerhalb des Verdichterkanals angeordnet. Wenn die Mündungsöffnung an dem äußeren Ende des Verdichterkanals angeordnet ist, kann ein erster Teilbereich der Mündungsöffnung in dem Verdichterkanal angeordnet sein und ein zweiter Teilbereich der Mündungsöffnung kann außerhalb des Verdichterkanals angeordnet sein. In a particularly preferred embodiment, the orifice of the direct oil return is arranged in the intake area of the compressor channel (the stationary scroll), which during operation is at least temporarily in direct fluid connection with the inlet of the compression section, and/or arranged outside of the compressor channel. When the orifice is located at the outer end of the compressor duct, a first portion of the orifice may be located within the compressor duct and a second portion of the orifice may be located outside of the compressor duct.
Gemäß einem anderen Aspekt ist die Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung bevorzugt an einem Positionswinkel in einem Bereich von y - 30° und y + 30° angeordnet, wobei y ein Positionswinkel des äußeren Endes des Verdichterkanals ist. Die Mündungsöffnung kann in diesem Fall zudem in einem radialen Abstand RM,I von dem Zentrum der Stationärscheibe angeordnet sein, wobei RM,I in einem Bereich zwischen (Ri(y) - BK) und Ri(y) liegt, wobei Ri(y) ein radialer Ab- stand der Innenseite des Stationärspirale an dem äußeren Ende des Verdichterkanals (also an dem äußeren Ende der Stationärspirale) ist und BK eine Breite des Verdichterkanals in der radialen Richtung an dem äußeren Ende des Verdichterkanals ist. In diesem Fall ist die Mündungsöffnung also nahe dem äußeren Ende (stromaufwärtigen Ende) des Verdichterkanals angeordnet. Die Mündungsöffnung wird dann während eines Umlaufs mindestens einmal von der Stirnfläche der Orbitierspi rale überstrichen. Dadurch wird das aus der Mündungsöffnung austretende Öl besonders gut verteilt. Insbesondere kann RM.I in einem Bereich zwischen (RI(Y) - BK/2) und RI(Y) liegen. Eine derart ausgeführte Mündungsöffnung trägt besonders gut zur Schmierung im Bereich außenseitig geführter Kompressionsräume bei. According to another aspect, the orifice of the direct oil return is preferably arranged at a position angle in a range of y - 30° and y + 30°, where y is a position angle of the outer end of the compression duct. In this case, the orifice opening can also be arranged at a radial distance RM,I from the center of the stationary disk, where RM,I lies in a range between (Ri(y) - BK) and Ri(y), where Ri(y) a radial is the inside of the stationary volute at the outer end of the compressor duct (that is, at the outer end of the stationary volute), and BK is a width of the compressor duct in the radial direction at the outer end of the compressor duct. In this case, the orifice is thus located near the outer end (upstream end) of the compression duct. The mouth opening is then rale swept over at least once by the face of the Orbitierspi during a revolution. As a result, the oil escaping from the orifice is distributed particularly well. In particular, RM.I can be in a range between (RI(Y) - BK/2) and RI(Y). An orifice designed in this way contributes particularly well to lubrication in the area of compression chambers that are guided on the outside.
Alternativ ist die Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung bevorzugt außerhalb der Stationärspirale und an einem Positionswinkel angeordnet, der im Bereich von 0 - 30° bis 0 + 30° liegt; wobei 0 = y + 180°. Die Mündungsöffnung kann in diesem Fall zudem in einem radialen Abstand RM,2 von dem Zentrum der Stationärscheibe angeordnet sein, wobei RM,2 in einem Bereich von RA(0 - 360°) bis RA(0 - 360°) + BK liegt, wobei RA(0 - 360°) ein radialer Abstand der Außenseite der Stationärspirale am Positionswinkel 0 - 360° ist. In dieser Ausführungsform ist die Mündungsöffnung also außerhalb der Stationärspirale und bezogen auf das Zentrum der Stationärspirale an einer dem äußeren Ende des Verdichterkanals entgegengesetzten Position angeordnet. Dadurch wird das aus der Mündungsöffnung austretende Öl besonders gut verteilt. Insbesondere kann RM,2 in einem Bereich zwischen RA(0 - 360°) und RA(0 - 360°) + BK/2 liegen. Eine derart ausgeführte Mündungsöffnung trägt besonders gut zur Schmierung im Bereich der innenseitig geführten Kompressionsräume bei. Alternatively, the orifice of the direct oil return is preferably located outside the stationary scroll and at a position angle ranging from 0 - 30° to 0 + 30°; where 0 = y + 180°. In this case, the orifice opening can also be arranged at a radial distance RM,2 from the center of the stationary disk, where RM,2 lies in a range from RA(0 - 360°) to RA(0 - 360°) + BK, where RA(0 - 360°) is a radial distance of the outside of the stationary scroll at position angle 0 - 360°. In this embodiment, the orifice opening is thus arranged outside of the stationary volute and at a position opposite to the outer end of the compressor duct in relation to the center of the stationary volute. As a result, the oil escaping from the orifice is distributed particularly well. In particular, RM,2 can be in a range between RA(0 - 360°) and RA(0 - 360°) + BK/2. An orifice opening designed in this way contributes particularly well to lubrication in the area of the compression spaces guided on the inside.
Besonders bevorzugt sind mehrere Mündungsöffnungen ausgebildet, wobei mindestens eine der mehreren Mündungsöffnungen entsprechend einer der Ausführungsformen gemäß dem vorletzten Aspekt ausgebildet ist und mindestens eine der mehreren Mündungsöffnungen entsprechend einer der Ausführungsformen gemäß dem zuletzt beschriebenen Aspekt ausgebildet ist. Die Vorteile gelten jeweils entsprechend. Particularly preferably, a plurality of orifice openings are formed, with at least one of the plurality of orifice openings being formed in accordance with one of the embodiments according to the penultimate aspect and at least one of the plurality of orifices is formed according to one of the embodiments according to the last aspect described. The benefits apply accordingly.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die direkte Ölrückführung ein erstes Stromventil. Das erste Stromventil ist (entlang der Strömungsrichtung des Öls in der direkten Ölrückführung gesehen) bevorzugt zwischen einem ersten Öleinlass der direkten Ölrückführung und der Mündungsöffnung angeordnet. Das erste Stromventil kann im Allgemeinen aber auch direkt an dem ersten Öleinlass oder an der Mündungsöffnung angeordnet sein. Das erste Stromventil kann insbesondere durch den ersten Öleinlass und/oder die zweite Mündungsöffnung selbst ausgebildet sein. Das erste Stromventil verringert den Massenstrom des Öls (gegebenenfalls mit darin gelöstem Fluid), welches durch die direkte Ölrückführung zurückgeführt wird. In an advantageous embodiment of the invention, the direct oil return includes a first flow control valve. The first flow control valve is preferably arranged between a first oil inlet of the direct oil return and the orifice (seen along the flow direction of the oil in the direct oil return). In general, however, the first flow control valve can also be arranged directly on the first oil inlet or on the orifice. The first flow control valve can in particular be formed by the first oil inlet and/or the second orifice itself. The first flow control valve reduces the mass flow of the oil (possibly with fluid dissolved in it), which is returned through the direct oil return.
Besonders bevorzugt ist das erste Stromventil als Drosselventil ausgeführt. The first flow control valve is particularly preferably designed as a throttle valve.
In dieser Anmeldung ist unter einem Drosselventil bevorzugt ein Element zu verstehen, welches eine Druckdifferenz zwischen Ventileingang und -ausgang erzeugt. Besonders bevorzugt kann es sich um ein ungeregeltes Drosselventil handeln. Es kann sich beispielsweise um eine Blende (englisch orifice) bzw. Düse (englisch nozzle) handeln. Das erlaubt eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Implementierung. In this application, a throttle valve is preferably to be understood as an element which generates a pressure difference between the valve inlet and outlet. It can particularly preferably be an uncontrolled throttle valve. It can be, for example, an orifice or nozzle. This allows a simple, inexpensive and reliable implementation.
Das erste Stromventil ist dazu eingerichtet, den Massenstrom des Öls (mitsamt dem gegebenenfalls darin gelösten Fluid) aus dem Ölabscheider zu reduzieren. Auf diese Weise kann ein Druck in der direkten Ölrückführung stromabwärts des ersten Stromventils (beispielsweise ein weiter unten beschriebene Zwischendruck und/oder ein weiter unten beschriebener Mündungsdruck) in einfacher Weise beeinflusst werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die direkte Ölrückführung das erste Stromventil und eine Ausgaskammer, die (entlang der vorgesehen Strömungsrichtung des Öls in der direkten Ölrückführung gesehen) zwischen dem ersten Stromventil und der Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Ausgaskammer stromabwärts des ersten Stromventils und stromaufwärts der Mündungsöffnung angeordnet. The first flow control valve is set up to reduce the mass flow of the oil (along with any fluid that may be dissolved therein) from the oil separator. In this way, a pressure in the direct oil return downstream of the first flow control valve (for example an intermediate pressure described below and/or an orifice pressure described below) can be influenced in a simple manner. In a particularly preferred embodiment, the direct oil return comprises the first flow control valve and an outgassing chamber located between the first flow control valve and the orifice of the direct oil return (viewed along the intended flow direction of the oil in the direct oil return). In other words, the outgassing chamber is arranged downstream of the first flow control valve and upstream of the orifice.
Die direkte Ölrückführung entnimmt im Betrieb kontinuierlich Öl aus dem Ölabscheider und speichert überschüssiges Öl in der Ausgaskammer. Die Ausgaskammer befindet sich in dem Spiralverdichter. Durch das kontinuierliche Abziehen des Öls aus dem Ölabscheider, beispielsweise am oder nahe an einem Boden des Ölabscheiders, und die aktive Zwischenspeicherung des Öls wird die Effizienz des Abscheideprozesses maximiert. Die Menge an Öl, welches den Verdichter verlässt und in einen externen Kältemittelkreislauf gelangt, wird auf ein Minimum reduziert. During operation, the direct oil return continuously removes oil from the oil separator and stores excess oil in the degassing chamber. The degassing chamber is located in the scroll compressor. The efficiency of the separation process is maximized by the continuous drawing off of the oil from the oil separator, for example at or near a bottom of the oil separator, and the active intermediate storage of the oil. The amount of oil leaving the compressor and entering an external refrigerant circuit is reduced to a minimum.
Wie zuvor erwähnt wurde, besteht insbesondere bei niedrigen Drehzahlen aufgrund des geringen Massenstroms des Kältemittels ein erhöhtes Risiko, dass Öl, welches vom Spiralverdichter in den externen Teil des Kältemittelkreislaufs ausgestoßen wurde, ungewollt im externen Teil des Kältemittelkreislaufs verbleibt. Selbst in einem solchen Fall stellt das Öl aus der Ausgaskammer die Ölversorgung des Spiralverdichters weiter sicher, bis sich das System wieder im Gleichgewicht befindet. Ändert ich dann ein Betriebspunkt zu einem Hochlastpunkt, wird das zuvor im externen Teil des Kältemittelkreislaufs gefangene Öl durch den hohen Massestrom des Kältemittels wieder zurück in den Spiralverdichter mitgeführt und wieder im Spiralverdichter gesammelt und zwischengespeichert. Dadurch justiert sich das System selbst: Es nimmt bzw. gibt Öl je nach Bedarf auf oder ab. Im Betrieb ist der Ölabscheider (zumindest im Wesentlichen) mit dem Auslassdruck beaufschlagt. Dadurch besteht eine hohe Löslichkeit für das Fluid in dem flüssigen Öl in dem Ölabscheider. Das erste Stromventil verringert den Massestrom des Öls (mitsamt dem gegebenenfalls darin gelösten Fluid) aus dem Ölabscheider. Das hilft dabei, dass sich der Zwischendruck in der Ausgaskammer auf einen niedrigeren Wert einstellt als der Auslassdruck. Damit sinkt auch die Löslichkeit für das Fluid in dem Öl. Stromabwärts des ersten Stromventils kann das Öl mit Fluid übersättigt sein. In der Ausgaskammer kann sich der Übersättigungsanteil des in dem Öl befindlichen Fluids (zumindest teilweise) kontrolliert von dem Öl separieren. Das vermindert die Gefahr von unkontrollierter, starker Bildung von Blasen des Fluids in dem Öl stromabwärts der Ausgaskammer. Wenn der Übersättigungsanteil des Fluids komplett von dem Öl separiert ist, befindet sich maximal gerade so viel Fluid in dem Öl, wie unter den gegebenen Bedingungen im Gleichgewicht in dem Öl lösbar ist (Sättigungsanteil des Fluids in dem Öl). As previously mentioned, there is an increased risk, particularly at low speeds, due to the low mass flow of the refrigerant, that oil which has been expelled from the scroll compressor into the external part of the refrigerant circuit will unintentionally remain in the external part of the refrigerant circuit. Even in such a case, the oil from the degassing chamber continues to supply oil to the scroll compressor until the system is again in equilibrium. If I then change an operating point to a high-load point, the oil previously trapped in the external part of the refrigerant circuit is carried back into the scroll compressor by the high mass flow of the refrigerant and is collected and temporarily stored in the scroll compressor again. As a result, the system adjusts itself: It takes up or releases oil as required. In operation, the oil separator is (at least essentially) subjected to the outlet pressure. As a result, there is a high solubility for the fluid in the liquid oil in the oil separator. The first flow control valve reduces the mass flow of the oil (along with any fluid dissolved therein) from the oil separator. This helps the intermediate pressure in the outgassing chamber settle to a lower value than the outlet pressure. This also reduces the solubility of the fluid in the oil. Downstream of the first flow control valve, the oil may be supersaturated with fluid. In the degassing chamber, the supersaturated portion of the fluid in the oil can separate (at least partially) from the oil in a controlled manner. This reduces the risk of uncontrolled, strong formation of bubbles of the fluid in the oil downstream of the degassing chamber. If the supersaturated part of the fluid is completely separated from the oil, there is at most just as much fluid in the oil as can be dissolved in the oil under the given conditions in equilibrium (saturation part of the fluid in the oil).
Von dem Ölabscheider führt eine erste Fluidverbindung der direkten Ölrückführung zu der Ausgaskammer. Das erste Stromventil kann in dieser ersten Fluidverbindung angeordnet sein. Von der Ausgaskammer führt eine zweite Fluidverbindung der direkten Ölrückführung zu der Mündungsöffnung. From the oil separator, a first fluid connection leads direct oil return to the outgassing chamber. The first flow control valve can be arranged in this first fluid connection. A second fluid connection leads from the outgassing chamber to the direct oil return to the orifice.
Bevorzugt ist der Spiralverdichter dazu eingerichtet, dass (im Betrieb) ein Zwischendruck in der Ausgaskammer in einem Bereich von 0,2 bar bis 6 bar über dem Ansaugdruck (des Kompressionsabschnitts bzw. des Spiralverdichters) liegt, außerordentlich bevorzugt in einem Bereich von 0,3 bar bis 5 bar über dem An- saugdruck. Der genaue Zwischendruck kann beispielsweise durch das erste Drosselventil und/oder durch eine Fluidrückführung, die weiter unten beschrieben wird, beeinflusst sein. Dadurch ist sichergestellt, dass genug Öl aus der Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung austritt. Außerdem ist sichergestellt, dass kein Fluid entgegen der Stromrichtung des Öls in der direkten Ölrückführung durch die direkte Ölrückführung strömt. Ein zu hohes Druckgefälle zwischen dem Zwischendruck und dem Ansaugdruck könnte dazu führen, dass zu viel Öl aus der Ausgaskammer in den Kompressionsabschnitt strömt. The scroll compressor is preferably set up such that (in operation) an intermediate pressure in the outgas chamber is in a range from 0.2 bar to 6 bar above the suction pressure (of the compression section or the scroll compressor), extremely preferably in a range of 0.3 bar up to 5 bar above the suction pressure. The exact intermediate pressure can be influenced, for example, by the first throttle valve and/or by a fluid feedback, which is described further below. This ensures that enough oil comes out of the orifice of the direct oil return. In addition, it is ensured that no fluid flows through the direct oil return counter to the flow direction of the oil in the direct oil return. Too high a pressure drop between the intermediate pressure and the suction pressure could result in too much oil flowing from the degassing chamber into the compression section.
Alternativ oder zusätzlich ist der Spiralverdichter bevorzugt dazu eingerichtet, dass der Zwischendruck in der Ausgaskammer im Betrieb mindestens 106 % des Ansaugdrucks beträgt. Alternatively or additionally, the scroll compressor is preferably set up such that the intermediate pressure in the outgassing chamber is at least 106% of the intake pressure during operation.
Dabei können Absolutwerte des Ansaugdrucks für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein und die Absolutwerte des Zwischendrucks können für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein. Auch das Verhältnis zwischen Zwischendruck und Ansaugdruck kann für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein. Das Verhältnis soll jedoch für alle (ordnungsgemäßen) Betriebszustände jeweils mindestens 1 ,06 betragen. In this case, absolute values of the intake pressure can be different for different operating states and the absolute values of the intermediate pressure can be different for different operating states. The relationship between the intermediate pressure and the intake pressure can also be different for different operating states. However, the ratio should be at least 1.06 for all (proper) operating states.
Besonders bevorzugt hat die Ausgaskammer ein Volumen im Bereich von 30 cm3 bis 150 cm3, überaus bevorzugt im Bereich von 50 cm3 bis 90 cm3. Das Öl verweilt dadurch im Mittel zeitlich lange genug in der Ausgaskammer, dass währenddessen zumindest ein erheblicher Anteil des Übersättigungsanteils des Fluids verdampft. Andererseits ist die Zwischenkammer so kompakt, dass sie wenig Platz erfordert und mit einfach integriert werden kann. The outgassing chamber particularly preferably has a volume in the range from 30 cm 3 to 150 cm 3 , very preferably in the range from 50 cm 3 to 90 cm 3 . On average, the oil stays in the degassing chamber long enough for at least a significant portion of the supersaturated portion of the fluid to evaporate. On the other hand, the intermediate chamber is so compact that it requires little space and can be easily integrated.
In einer überaus bevorzugten Weiterbildung umfasst die direkte Ölrückführung ein zweites Stromventil, welches (entlang der Strömungsrichtung des Öls in der direkten Ölrückführung gesehen) nach der Ausgaskammer angeordnet ist. Insbesondere kann das zweite Stromventil in der zweiten Fluidverbindung, also ström- abwärts der Ausgaskammer und stromaufwärts der Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung angeordnet sein. Insbesondere kann das zweite Stromventil als Drosselventil ausgebildet sein. Wie zuvor bereits definiert wurde, kann es sich bei dem Drosselventil beispielsweise um eine Blende oder Düse handeln. Es ist möglich, dass das zweite Strömungsventil integral mit der Mündungsöffnung und/oder einem Öleinlass der zweiten Fluidverbindung an der Ausgaskammer gebildet ist. Das zweite Stromventil dient zur Begrenzung eines Massenstrom des Öls aus der Ausgaskammer. Dadurch lässt sich der Mündungsdruck des Öls an der Mündungsöffnung auf einfache und zuverlässige Weise beeinflussen. In an extremely preferred development, the direct oil return comprises a second flow control valve, which is arranged after the outgassing chamber (seen along the flow direction of the oil in the direct oil return). In particular, the second flow control valve in the second fluid connection, i.e. flow downstream of the degassing chamber and upstream of the direct oil return orifice. In particular, the second flow control valve can be designed as a throttle valve. As already defined above, the throttle valve can be an orifice or a nozzle, for example. It is possible that the second flow valve is formed integrally with the orifice and/or an oil inlet of the second fluid connection at the outgassing chamber. The second flow control valve serves to limit a mass flow of the oil from the outgassing chamber. As a result, the discharge pressure of the oil at the discharge opening can be influenced in a simple and reliable manner.
Wenn die direkte Ölrückführung mehrere Mündungsöffnungen aufweist, verzweigt sich die direkte Ölrückführung (bezogen auf die Strömungsrichtung des Öls in der direkten Ölrückführung) bevorzugt stromabwärts der Ausgaskammer. So ist nur eine Ansaugkammer für die mehreren Mündungsöffnungen notwendig. Das vereinfacht Aufbau und Herstellung des Spiralverdichters und reduziert dessen Kosten. Es ist auch möglich, dass mehrere zweite Fluidverbindungen direkt von der Ausgaskammer abgehen. If the direct oil return has a plurality of orifices, the direct oil return (relative to the direction of flow of the oil in the direct oil return) preferably branches downstream of the outgassing chamber. Thus, only one intake chamber is necessary for the multiple orifices. This simplifies the design and manufacture of the scroll compressor and reduces its costs. It is also possible that several second fluid connections lead directly from the outgassing chamber.
Es ist überaus vorteilhaft, wenn sich die direkte Ölrückführung (bzw. die zweite Fluidverbindung) stromabwärts des zweiten Stromventils verzweigt. So ist für die mehreren Mündungsöffnung der gleichen direkten Ölrückführung nur ein gemeinsames zweites Stromventil notwendig. Das verringert Aufbau und Herstellungskosten noch weiter. Außerdem liegt dann an den mehreren Mündungsöffnungen (zumindest im Wesentlichen) der gleiche Mündungsdruck an. It is extremely advantageous if the direct oil return (or the second fluid connection) branches off downstream of the second flow control valve. So only a common second flow control valve is necessary for the multiple orifice of the same direct oil return. This further reduces construction and manufacturing costs. In addition, the same muzzle pressure is then present at the multiple muzzle openings (at least essentially).
Alternativ können für verschiedene der mehreren Mündungsöffnungen verschiedene zweite Stromventile vorgesehen sein. Damit kann der Mündungsdruck für verschiedene Mündungsöffnungen unterschiedlich eingestellt sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Spiralverdichter eine Fluidrückführung von Fluid aus der Ausgaskammer in den Kompressionsabschnitt auf. Auf diese Weise kann das Fluid, dass in der Ausgangskammer von dem Öl separiert wurde, in den Fluidkreislauf zurückgeführt werden. Alternatively, different second flow control valves can be provided for different ones of the plurality of orifices. The muzzle pressure can thus be set differently for different muzzle openings. In a particularly preferred embodiment, the scroll compressor has a fluid recirculation of fluid from the outgassing chamber into the compression section. In this way, the fluid that was separated from the oil in the outlet chamber can be returned to the fluid circuit.
Überaus bevorzugt ist die Mündungsöffnung der Fluidrückführung im Verdichterkanal der Stationärscheibe angeordnet. Die Mündungsöffnung kann beispielsweise als Loch in der Stationärgrundfläche ausgebildet sein. Zumindest ein Teilbereich der Fluidrückführung kann in der Stationärscheibe ausgebildet sein. Das senkt die Komplexität und die Herstellungskosten. The orifice of the fluid return is particularly preferably arranged in the compressor channel of the stationary disk. The mouth opening can be formed, for example, as a hole in the stationary base. At least a portion of the fluid return can be formed in the stationary disk. This reduces complexity and manufacturing costs.
Überaus bevorzugt ist die Mündungsöffnung der Fluidrückführung in dem Mittelbereich des Verdichterkanals (der Stationärscheibe) angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass kein Fluid aus der Mündungsöffnung der Fluidrückführung stromaufwärts aus dem Einlass des Kompressionsabschnitts ausströmen kann. Zugleich ist sichergestellt, die Mündungsöffnung der Fluidrückführung nicht in direkte Fluidverbindung mit der Auslassöffnung der Stationärspirale kommt. Das stellt eine hohe Effizienz und Effektivität des Spiralverdichters sicher. The orifice opening of the fluid return is very preferably arranged in the central area of the compressor channel (the stationary disk). This ensures that no fluid can flow out of the orifice of the fluid return upstream of the inlet of the compression section. At the same time, it is ensured that the orifice opening of the fluid return does not come into direct fluid connection with the outlet opening of the stationary spiral. This ensures high efficiency and effectiveness of the scroll compressor.
Die Fluidrückführung kann ein Rückschlagventil aufweisen. Das Rückschlagventil verhindert, dass Fluid aus einem Kompressionsraum, der die Mündungsöffnung der Fluidrückführung überstreicht, in die Ausgaskammer strömt. Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidrückführung ein Stromventil aufweisen. Das erleichtert es, den Zwischendruck in der Ausgaskammer gezielt höher einzustellen als ein Mittelwert des Drucks des Fluids (in dem Verdichterkanal) an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung. The fluid return can have a check valve. The check valve prevents fluid from flowing into the outgas chamber from a compression space spanning the orifice of the fluid return. Alternatively or additionally, the fluid return can have a flow control valve. This makes it easier to purposefully set the intermediate pressure in the outgassing chamber higher than an average value of the pressure of the fluid (in the compression channel) at the orifice of the fluid return.
In einer anderen Ausführungsform kann Fluid (zumindest im Wesentlichen) ungehindert zwischen der Ausgaskammer und der Mündungsöffnung der zweiten Fluidverbindung strömen. Das heißt, die zweite Fluidrückführung weist weder ein Rückschlagventil noch ein Stromventil auf. Dann wird der Zwischendruck in der Ansaugkammer besonders direkt durch den zeitlichen Mittelwert des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung beeinflusst. In another embodiment, fluid can flow (at least substantially) freely between the outgassing chamber and the orifice of the second fluid connection. That is, the second fluid return has neither a check valve nor a flow control valve. Then the intermediate pressure in the suction chamber is particularly directly influenced by the mean value over time of the fluid at the orifice of the fluid return.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Mündungsöffnung der Fluidrückführung überaus bevorzugt an einer Position in dem Verdichterkanal angeordnet, an welcher ein zeitlicher Mittelwert des Drucks des Fluids in dem Verdichterkanal im Betrieb in einem Bereich von 104 % bis 170 % des Ansaugdrucks liegt, in einer Weiterbildung in einem Bereich von 105 % bis 150 %. According to a further aspect, the orifice opening of the fluid return is very preferably arranged at a position in the compressor duct at which a time average of the pressure of the fluid in the compressor duct during operation is in a range from 104% to 170% of the intake pressure, in a development in a range of 105% to 150%.
Lässt man in einer idealisierten Betrachtung die Massenströme des zurückgeführten Öls und Fluids außen vor, stellt sich als Zwischendruck in der Ausgaskammer genau der zeitliche Mittelwert des Drucks des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung ein. Tatsächlich liegt der Zwischendruck im Betrieb aufgrund der Massenströme des zurückgeführten Öls und Fluids über dem zeitlichen Mittelwert des Drucks des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung. Dieser Druckunterschied sorgt dafür, dass Fluid aus der Ausgaskammer durch die Fluidrückführung in den Kompressionsabschnitt strömt. Der Druckunterschied wird durch die Zuführung neuen Öls aus dem Ölabscheider in die Ausgaskammer mitsamt dem darin gelösten Fluid aufrechterhalten. Der Zwischendruck wird jedoch entscheidend durch den zeitlichen Mittelwert des Drucks des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung beeinflusst. If, in an idealized view, the mass flows of the returned oil and fluid are left out, the intermediate pressure in the degassing chamber is precisely the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return. In fact, due to the mass flows of the returned oil and fluid, the intermediate pressure during operation is above the time-average pressure of the fluid at the orifice of the fluid return. This pressure differential causes fluid to flow from the outgassing chamber through the fluid return into the compression section. The pressure differential is maintained by feeding new oil from the oil separator into the degassing chamber along with the fluid dissolved therein. However, the intermediate pressure is decisively influenced by the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return.
Das Verhältnis zwischen dem zeitlichen Mittelwert des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung und dem Ansaugdruck hängt im Wesentlichen von der Geometrie des Kompressionsabschnitts und der genauen Position der Mündungsöffnung der Fluidrückführung in dem Verdichterkanal ab. Auch für unterschiedliche Betriebszustände bleibt es - bei gegebener Position der Mündungsöffnung - im Wesentlichen konstant. Andererseits lässt sich das Verhältnis durch Verschieben der Position der Mündungsöffnung gezielt steuern. Die beschrieben Ausführungsform stellt daher einen besonders einfachen, zuverlässigen und für verschiedenste Betriebszustände geeigneten Ansatz zur gezielten Beeinflussung des Zwischendrucks dar. The relationship between the mean time value of the fluid at the fluid return orifice and the suction pressure essentially depends on the geometry of the compression section and the exact position of the fluid return orifice in the compressor channel. It also remains essentially constant for different operating states, given the position of the mouth opening. On the other hand, the ratio can be specifically controlled by shifting the position of the orifice. The described Embodiment therefore represents a particularly simple, reliable and suitable for a wide variety of operating conditions approach to the targeted influencing of the intermediate pressure.
Dabei können die Absolutwerte des Ansaugdrucks für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein und die Absolutwerte dieses zeitlichen Mittelwerts können für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein. Auch das Verhältnis zwischen dem Ansaugdruck und diesem zeitlichen Mittelwert des Drucks des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung kann für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein. Das Verhältnis soll jedoch für alle (ordnungsgemäßen) Betriebszustände in dem genannten Bereich liegen. The absolute values of the intake pressure can be different for different operating states and the absolute values of this mean value over time can be different for different operating states. The relationship between the intake pressure and this mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return can also be different for different operating states. However, the ratio should be in the specified range for all (proper) operating states.
Die beschriebene Einstellung des Verhältnisses sorgt für einen vorteilhaften Zwischendruck in der Ausgaskammer, beispielsweise gemäß einer der an anderer Stelle beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen. Der Zwischendruck ist hoch genug, dass genüg Öl von der Ausgaskammer zu der (mindestens einen) Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung strömt, dort austritt und in den Kompressionsabschnitt gelangt. Andererseits ist der Zwischendruck gering genug, dass nicht übermäßig viel Öl aus der Ausgaskammer hinausströmt und dass sich in der Ausgaskammer zumindest ein wesentlicher Anteil des Fluids, das in dem in die Ausgaskammer zugeführten Öl gelöst ist, von dem Öl separiert. The setting of the ratio described ensures an advantageous intermediate pressure in the outgassing chamber, for example according to one of the advantageous embodiments described elsewhere. The intermediate pressure is high enough that enough oil flows from the degassing chamber to the (at least one) orifice of the direct oil return, exits there and enters the compression section. On the other hand, the intermediate pressure is low enough that not excessive oil flows out of the degassing chamber and that in the degassing chamber at least a substantial portion of the fluid dissolved in the oil fed into the degassing chamber separates from the oil.
Die Ermittlung des Verhältnisses des zeitlichen Mittelwerts des Drucks des Fluids (in dem Verdichterkanal) an der Mündungsöffnung zu dem Ansaugdruck kann beispielsweise anhand einer Berechnung und/oder Messung des über einen Umlauf gemittelten Drucks des Fluids in dem Verdichterkanal an der Position der Mündungsöffnung bei gegebenem Ansaugdruck erfolgen. Die Ermittlung kann auch anhand der Messung und/oder Berechnung eines über einen Umlauf gemittelten Kompressionsverhältnisses des Fluids in dem Verdichterkanal an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung erfolgen. Zeitbereiche (bzw. Bereiche von Umlaufwinkeln), in denen die Mündungsöffnung der Fluidrückführung von der Orbitierspirale verschlossen ist, können für die Berechnung des zeitlichen Mittelwerts des Drucks des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung unberücksichtigt bleiben. The ratio of the time average of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the orifice to the intake pressure can be determined, for example, using a calculation and/or measurement of the pressure of the fluid in the compressor channel averaged over one revolution at the position of the orifice for a given intake pressure take place. The determination can also be made based on the measurement and/or calculation of a compression ratio of the fluid in the compressor channel at the outlet opening of the fluid return, averaged over one revolution. Time ranges (or ranges of orbital angles) in which the orifice of the fluid return is closed by the orbiting spiral can be disregarded for the calculation of the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return.
Die Absolutwerte des Ansaugdrucks können für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein. Absolutwerte dieses zeitlichen Mittelwerts des Drucks des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung können für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein. Auch das Verhältnis zwischen dem Ansaugdruck und diesem zeitlichen Mittelwert kann für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedlich sein. Der zeitliche Mittelwert soll jedoch für alle (ordnungsgemäßen) Betriebszustände jeweils in dem genannten Bereich von 104 % bis 170 %, in der Weiterbildung von 105 % bis 150 % des Ansaugdrucks in dem jeweiligen Betriebszustand liegen. The absolute values of the intake pressure can be different for different operating conditions. Absolute values of this mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return can be different for different operating states. The relationship between the intake pressure and this mean value over time can also be different for different operating states. However, the mean value over time for all (proper) operating states should be in the stated range of 104% to 170%, in the further development of 105% to 150%, of the intake pressure in the respective operating state.
Überaus bevorzugt ist die Mündungsöffnung der Fluidöffnung außerhalb des Auslassbereichs des Verdichterkanals angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass die Mündungsöffnung der Fluidrückführung zu keinem Zeitpunkt von dem Fluid mit dem Auslassdruck beaufschlagt wird. In einer Weiterbildung ist die Mündungsöffnung derart in dem Verdichterkanal angeordnet, dass zu keinem Zeitpunkt in direkter Fluidverbindung mit einem Kompressionsraum letzter Stufe steht. Andernfalls könnte sich ein unerwünscht hoher Zwischendruck in der Ausgaskammer einstellen. The orifice opening of the fluid opening is very preferably arranged outside the outlet area of the compressor channel. This ensures that the outlet opening of the fluid return is never acted upon by the fluid at the outlet pressure. In a development, the orifice is arranged in the compressor channel in such a way that there is never a direct fluid connection with a compression chamber of the last stage. Otherwise, an undesirably high intermediate pressure could occur in the outgassing chamber.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Mündungsöffnung der Fluidrückführung überaus bevorzugt an einem Positionswinkel £ in dem Verdichterkanal angeordnet, wobei £ in einem Bereich von y - 300° bis y ist und wobei y der Positionswinkel des äußeren Endes des Verdichterkanals ist. Außerordentlich bevorzugt ist die Mündungsöffnung der Fluidrückführung an einem Positionswinkel £1 in dem Verdichterkanal angeordnet, wobei £1 in einem Bereich von y - 300° bis y - 180° ist. Die Mündungsöffnung kann derart angeordnet sein, dass sie nur von außenseitig geführten Kompressionsräumen überstrichen wird und genau einmal pro Umlauf von der Orbitierspirale verschlossen wird. Beispielsweise kann in diesem Fall die Summe eines Abstands der Mündungsöffnung von der Außenseite des Verdichterkanals an diesem Positionswinkel und einer Breite der Mündungsöffnung in der radialen Richtung kleiner sein als eine Breite des Spiralarms der Orbitierspirale in der radialen Richtung an dem entsprechenden Positionswinkel der Orbitierspirale. In a further aspect, the orifice of the fluid return is most preferably located at a position angle θ in the compression duct, where θ is in a range from y - 300° to y and where y is the position angle of the outer end of the compression duct. Most preferably, the fluid return orifice is located at a position angle θ1 in the compressor duct, where θ1 is in a range from y-300° to y-180°. The orifice opening can be arranged in such a way that it is only swept over by compression spaces guided on the outside and is closed exactly once per revolution by the orbiting spiral. For example, in this case, the sum of a distance of the orifice from the outside of the compressor duct at this position angle and a width of the orifice in the radial direction may be smaller than a width of the spiral arm of the orbiting scroll in the radial direction at the corresponding position angle of the orbiting scroll.
Alternativ ist die Mündungsöffnung der Fluidrückführung außerordentlich bevorzugt an einem Positionswinkel £2 in dem Verdichterkanal angeordnet, wobei £2 in einem Bereich von y - 120° bis y ist. Die Mündungsöffnung kann derart angeordnet sein, dass sie nur von innenseitig geführten Kompressionsräumen überstrichen wird und genau einmal pro Umlauf von der Orbitierspirale verschlossen wird. Beispielsweise kann in diesem Fall die Summe eines Abstands der Mündungsöffnung von der Innenseite des Verdichterkanals an diesem Positionswinkel und einer Breite der Mündungsöffnung in der radialen Richtung kleiner sein als eine Breite des Spiralarms der Orbitierspirale in der radialen Richtung an dem entsprechenden Positionswinkel der Orbitierspirale. Alternatively, the fluid return orifice is most preferably located at a position angle θ2 in the compression duct, where θ2 is in a range from y - 120° to y. The orifice opening can be arranged in such a way that it is only swept over by compression spaces guided on the inside and is closed exactly once per revolution by the orbiting spiral. For example, in this case, the sum of a distance of the orifice from the inside of the compressor duct at this position angle and a width of the orifice in the radial direction may be smaller than a width of the spiral arm of the orbiting scroll in the radial direction at the corresponding position angle of the orbiting scroll.
Besonders bevorzugt ist die Mündungsöffnung der Fluidrückführung derart positioniert, dass sie pro Umlauf maximal für insgesamt 130° von 360° des Umlaufwinkels der Orbitierscheibe in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts (dem Ansaugdruck) steht. Alternativ oder zusätzlich wird die Mündungsöffnung der Fluidrückführung pro Umlauf besonders bevorzugt maximal für insgesamt 130° von 360° des Umlaufwinkels der Orbitierscheibe von der Orbitierspirale verschlossen. Dadurch werden der zeitlich gemittelte Druck des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung und der Zwischendruck ausreichend hoch genug für eine gute Förderung von Öl aus der Ausgaskammer in den Kompressionsabschnitt. Particularly preferably, the orifice of the fluid return is positioned such that it is in direct fluid communication with the inlet of the compression section (the suction pressure) for a maximum of 130° of 360° of the orbital angle of the orbiting disk per revolution. Alternatively or additionally, the orifice opening of the fluid return per revolution is particularly preferably closed by the orbiting spiral for a maximum of 130° of 360° of the revolution angle of the orbiting disc. This results in the time-averaged pressure of the fluid at the fluid return orifice and the intermediate pressure sufficiently high enough for good pumping of oil from the degassing chamber into the compression section.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Spiralverdichter überaus bevorzugt dazu eingerichtet, dass im Betrieb der Zwischendruck mindestens 0,1 bar über dem zeitlichen Mittelwert des Drucks des Fluids (in dem Verdichterkanal) an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung liegt. Aufgrund des Druckunterschieds strömt in der Ausgaskammerfrei gewordenes Fluid durch die Fluidrückführung zurück in den Kompressionsabschnitt. According to a further aspect, the scroll compressor is particularly preferably set up such that during operation the intermediate pressure is at least 0.1 bar above the mean value over time of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the orifice of the fluid return. Due to the pressure difference, fluid that has become free in the outgassing chamber flows back through the fluid return into the compression section.
Alternativ oder zusätzlich ist der Spiralverdichter überaus bevorzugt dazu eingerichtet, dass der Zwischendruck im Betrieb weniger als 2 bar über dem zeitlichen Mittelwert des Drucks des Fluids (in dem Verdichterkanal) an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung liegt. Wenn der Zwischendruck sehr hoch ist, wird weniger von dem in dem Öl gelösten Fluid in der Ausgaskammer zurück in die Gasphase wechseln. Zudem kann ein zu hoher Zwischendruck einen übermäßigen Ölfluss von der Ausgaskammer zu der Mündungsöffnung der direkten Ölrückführung zur Folge haben. Es wurde bereits zuvor erläutert, dass sich der Zwischendruck und eine Differenz zwischen dem Zwischendruck und dem zeitlichen Mittelwert des Drucks des Fluids an der Mündungsöffnung der Fluidrückführung einfach und gezielt durch die genaue Positionierung dieser Mündungsöffnung beeinflussen lassen. Alternatively or additionally, the scroll compressor is most preferably set up so that the intermediate pressure during operation is less than 2 bar above the mean value over time of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the orifice of the fluid return. If the intermediate pressure is very high, less of the fluid dissolved in the oil will switch back to the gas phase in the degassing chamber. In addition, excessive intermediate pressure can result in excessive oil flow from the degassing chamber to the direct oil return orifice. It has already been explained above that the intermediate pressure and a difference between the intermediate pressure and the mean value over time of the pressure of the fluid at the orifice of the fluid return can be influenced simply and specifically by precisely positioning this orifice.
Beispielsweise kann der Zwischendruck im Betrieb in einem Bereich von 0,2 bar bis 1 ,5 bar über zeitlichen Mittelwert des Drucks des Fluids (in dem Verdichterkanal) an der Position der Mündungsöffnung der Fluidrückführung liegen. For example, the intermediate pressure during operation can be in a range from 0.2 bar to 1.5 bar above the mean value over time of the pressure of the fluid (in the compressor channel) at the position of the orifice of the fluid return.
Überaus bevorzugt ist ein Einlass der Fluidrückführung in der Ausgaskammer oberhalb des Öleinlasses der zweiten Fluidverbindung der direkten Ölrückführung angeordnet. Somit strömt nur separiertes Fluid in die Fluidrückführung; entsprechend strömt flüssiges Öl in die zweite Fluidverbindung der direkten Ölrückführung. "Oberhalb“ bedeute in diesem Zusammenhang, dass sich der Einlass der Fluidrückführung entlang einer Richtung einer Gravitationskraft gesehen vor (also über) dem Öleinlass der zweiten Fluidverbindung der direkten Ölrückführung in die Ausgaskammer öffnet, wenn der Spiralverdichter relativ zu einer Richtung einer Gravitationskraft in einer gewünschten Betriebsposition positioniert ist. Insbesondere kann der Einlass der Fluidrückführung an einem oberen Ende der Ausgaskammer angeordnet sein und/oder der Einlass der zweiten Fluidverbindung der direkten Ölrückführung kann an einem unteren Ende der Ausgaskammer angeordnet sein. An inlet of the fluid return in the outgassing chamber above the oil inlet of the second fluid connection of the direct oil return is highly preferred arranged. Thus, only separated fluid flows into the fluid return; accordingly, liquid oil flows into the second fluid connection of the direct oil return. "Above" in this context means that the inlet of the fluid return opens in front of (i.e. above) the oil inlet of the second fluid connection of the direct oil return into the degassing chamber as seen along a direction of a gravitational force when the scroll compressor is in a desired direction relative to a direction of a gravitational force In particular, the inlet of the fluid return can be arranged at an upper end of the degassing chamber and/or the inlet of the second fluid connection of the direct oil return can be arranged at a lower end of the degassing chamber.
Die gewünschte Betriebsposition kann beispielsweise dadurch definiert sein, dass die Mittelachse der Stationärspirale zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Gravitationskraft ist. The desired operating position can be defined, for example, in that the central axis of the stationary scroll is at least substantially perpendicular to the direction of the gravitational force.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Spiralverdichter eine Auslassdruckkammer auf, wobei der Ölabscheider über die Auslassdruckkammer in direkter Fluidverbindung mit dem Auslass des Kompressionsabschnitts steht. Die Auslassdruckkammer steht in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Kompressionsabschnitt. Der Ölabscheider steht in direkter Fluidverbindung mit der Auslassdruckkammer und folglich über die Auslassdruckkammer in direkter Fluidverbindung mit dem Auslass des Kompressionsabschnitts. Die Auslassdruckkammer dient als Dämpfungskammer für das ausgelassene Fluid. Sie glättet den Auslassdruck. In a preferred embodiment, the scroll compressor has a discharge pressure chamber, the oil separator being in direct fluid communication with the outlet of the compression section via the discharge pressure chamber. The discharge pressure chamber is in direct fluid communication with the compression section. The oil separator is in direct fluid communication with the outlet pressure chamber and thus in direct fluid communication via the outlet pressure chamber with the outlet of the compression section. The discharge pressure chamber serves as a cushioning chamber for the discharged fluid. It smoothes the outlet pressure.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Ausgaskammer in radialer Richtung außerhalb der Auslassdruckkammer ausgebildet und umschließt die Auslassdruckkammer. Die Ausgaskammer hat eine im Wesentlichen hohlzylindrische Grundform, wobei die Auslassdruckkammer koaxial im Zentrum der Ausgaskammer angeordnet ist. Das erlaubt einen sehr kompakten Aufbau. In a particularly preferred development, the outgassing chamber is formed outside of the outlet pressure chamber in the radial direction and encloses the outlet pressure chamber. The outgassing chamber has an essentially hollow-cylindrical basic shape, with the outlet pressure chamber being arranged coaxially in the center of the outgassing chamber. This allows a very compact structure.
Bevorzugt umfasst der Spiralverdichter eine Anpressdruckkammer, die im Kompressionsbetrieb mit einem Anpressdruck beaufschlagt ist, wobei die Orbitier- scheibe im Betrieb durch den Anpressdruck gegen die Stationärscheibe gedrückt wird. The scroll compressor preferably comprises a contact pressure chamber, which is subjected to a contact pressure during compression operation, with the orbiting disk being pressed against the stationary disk by the contact pressure during operation.
Die Anpressdruckkammer ist außerhalb der direkten Ölrückführung angeordnet. Die Anpressdruckkammer ist kein Bestandteil der direkten Ölrückführung. Das durch die direkte Ölrückführung rückgeführte Öl wird nicht durch einen Innenraum der Anpressdruckkammer geleitet, welcher im Betrieb mit dem Anpressdruck beaufschlagt ist. Die direkte Ölrückführung „umgeht“ im funktionalen Sinne den Innenraum der Anpressdruckkammer. The contact pressure chamber is located outside of the direct oil return. The contact pressure chamber is not part of the direct oil return. The oil returned by the direct oil return is not routed through an interior space of the contact pressure chamber, which is subjected to the contact pressure during operation. In a functional sense, the direct oil return "bypasses" the interior of the contact pressure chamber.
Die direkte Ölrückführung ist räumlich getrennt von der Anpressdruckkammer ausgebildet. Sie ist separat von der Anpressdruckkammer. The direct oil return is spatially separated from the contact pressure chamber. It is separate from the contact pressure chamber.
Insbesondere ist die Ausgaskammer gegebenenfalls zusätzlich zu der Anpress- druckkammer ausgebildet, also separat. Beispielsweise kann die Anpressdruck- kammer parallel zur Mittelachse gesehen auf einer Seite der Orbitierscheibe angeordnet sein, welche der Orbitierscheibe abgewandt ist. Die Ausgaskammer kann dagegen parallel zur Mittelachse gesehen auf einer Seite der Stationärscheibe angeordnet sein, die der Orbitierscheibe abgewandt ist. In particular, the outgassing chamber is optionally designed in addition to the contact pressure chamber, that is to say separately. For example, the contact pressure chamber, seen parallel to the central axis, can be arranged on a side of the orbiting disk that faces away from the orbiting disk. The outgassing chamber, on the other hand, can be arranged, viewed parallel to the central axis, on a side of the stationary disk that faces away from the orbiting disk.
Besonders bevorzugt umfasst der Spiralverdichter eine zweite Ölrückführung zur Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider in die Anpressdruckkammer. Mit der zweiten Ölrückführung wird der Anpressdruckkammer Öl zugeführt. Die zweite Ölrückführung kann dazu genutzt werden, die Anpressdruckkammer mit Druck zu beaufschlagen. Eine Rückseite der Orbitierscheibe, die der Stationärscheibe abgewandt ist, kann einen Teil einer Begrenzung der Anpressdruckkam- mer bilden. Bevorzugt führt die zweite Ölrückführung von dem Ölabscheider direkt zu der Anpressdruckkammer. Das sorgt für eine geringe Komplexität und dafür, dass der Spiralverdichter einfach und kostengünstig zu produzieren ist. The scroll compressor particularly preferably includes a second oil return for returning oil from the oil separator to the contact pressure chamber. With the second oil return, oil is supplied to the contact pressure chamber. The second oil return can be used to apply pressure to the contact pressure chamber. A rear side of the orbiting disk, which faces away from the stationary disk, can form part of a boundary of the contact pressure chamber. The second oil return preferably leads from the oil separator directly to the contact pressure chamber. This keeps complexity low and makes the scroll compressor simple and inexpensive to produce.
In einer überaus vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die zweite Ölrückführung ein Stromventil auf. Das Stromventil beeinflusst die Wirkung der zweiten Ölrückführung. Insbesondere beeinflusst es die Menge des Öls, dass durch die zweite Ölrückführung in die Anpressdruckkammer strömt. Dadurch hilft das Stromventil bei der Abstimmung und Einstellung des korrekten Anpressdrucks in der Anpressdruckkammer. In an extremely advantageous embodiment of the invention, the second oil return has a flow control valve. The flow control valve influences the effect of the second oil return. In particular, it affects the amount of oil that flows through the second oil return into the contact pressure chamber. In this way, the flow control valve helps to coordinate and set the correct contact pressure in the contact pressure chamber.
Besonders bevorzugt ist das Stromventil der zweiten Ölrückführung als Drosselventil ausgeführt. So wird die Abstimmung des Anpressdrucks durch die zweite Ölrückführung (und gegebenenfalls die Referenz-Rückführverbindung, siehe unten) wesentlich erleichtert. Das steigert die Effizienz des Spiralverdichters gegenüber Ausführungen ohne Drosselventil in der zweiten Ölrückführung. The flow control valve of the second oil return is particularly preferably designed as a throttle valve. This makes it much easier to adjust the contact pressure with the second oil return (and if necessary the reference return connection, see below). This increases the efficiency of the scroll compressor compared to designs without a throttle valve in the second oil return.
Die zweite Ölrückführung ist zumindest teilweise separat von der direkten Ölrückführung (erste Ölrückführung) ausgebildet. Die zweite Ölrückführung und die direkte Ölrückführung können einen gemeinsamen Anfangsbereich aufweisen. In diesem Fall zweigt die direkte Ölrückführung von der zweiten Ölrückführung ab, wobei die Abzweigung entlang der zweiten Ölrückführung betrachtet (in Strömungsrichtung des Öls gesehen) vor der Anpressdruckkammer liegt. Besonders bevorzugt liegt die Abzweigung entlang der zweiten Ölrückführung betrachtet (in Strömungsrichtung des Öls gesehen) vor dem Stromventil der zweiten Ölrückführung. Der gemeinsame Anfangsbereich beginnt mit einem gemeinsamen Öleinlass, der sich in den Ölabscheider öffnet. The second oil return is at least partially separate from the direct oil return (first oil return). The second oil return and the direct oil return can have a common starting area. In this case, the direct oil return branches off from the second oil return, the branch being located in front of the contact pressure chamber as viewed along the second oil return (seen in the flow direction of the oil). The branching is particularly preferably located along the second oil return (in Flow direction of the oil seen) in front of the flow control valve of the second oil return. The initial common area begins with a common oil inlet that opens into the oil separator.
In einer überaus bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die direkte Ölrückführung einen ersten Öleinlass auf, der sich in den Ölabscheider öffnet, und die zweite Ölrückführung weist einen zweiten Öleinlass auf, der sich in den Ölabscheider öffnet. Der zweite Öleinlass ist von dem ersten Öleinlass verschieden. Der zweite Öleinlass ist separat von dem ersten Öleinlass ausgebildet. Insbesondere kann der zweite Öleinlass räumlich beabstandet von dem ersten Öleinlass ausgebildet sein. In a highly preferred embodiment of the invention, the direct oil return has a first oil inlet opening into the oil separator and the second oil return has a second oil inlet opening into the oil separator. The second oil inlet is different from the first oil inlet. The second oil inlet is formed separately from the first oil inlet. In particular, the second oil inlet can be formed at a spatial distance from the first oil inlet.
In einer Weiterbildung genießt die zweite Ölrückführung bei Ölmangel Priorität vor der direkten Ölrückführung. Wenn eine Menge des flüssigen Öls in dem Ölabscheider einen vorgegebenen Wert unterschreitet, wird ein Ölfluss durch die direkte Ölrückführung im Verhältnis zu einem Ölfluss durch die zweite Ölrückführung verringert und/oder der Ölfluss durch die direkte Ölrückführung wird vollständig gestoppt. In a development, the second oil return has priority over the direct oil return in the event of a lack of oil. If a quantity of the liquid oil in the oil separator falls below a predetermined value, an oil flow through the direct oil return is reduced in relation to an oil flow through the second oil return and/or the oil flow through the direct oil return is stopped completely.
In diesem Zustand wird weniger oder kein Öl mehr durch die direkte Ölrückführung in den Kompressionsabschnitt eingebracht. Folglich erhöht sich die Reibung in dem Kompressionsabschnitt und die Effizienz verschlechtert sich. Die Anpress- druckkammer wird aber weiterhin mit Öl versorgt. Zeitlich begrenzte Mangelschmierungen können durch das in der Ausgaskammer befindliche Öl übergangsweise kompensiert werden. Damit wird die Orbitierscheibe zumindest von ihrer Rückseite aus weiter geschmiert. Außerdem werden gegebenenfalls Teile des Orbitiermechanismus, die sich in der Anpressdruckkammer befinden, weiter geschmiert. Zudem kann der Anpressdruck in der Anpressdruckkammer leichter aufrechterhalten werden. So bleibt der Spiralverdichter zumindest funktionsfähig. Eine gewisse Schmierung des Kompressionsabschnitts kann beispielsweise durch Öl, welches aus der Anpressdruckkammer an der Orbitierscheibe vorbei in den Kompressionsabschnitt knecht, durch Öl, welches durch eine weiter unten beschriebene Referenzverbindung aus der Anpressdruckkammer in den Kompressionsabschnitt strömt, und/oder durch Öl, dass von dem angesaugten Fluid mitgeführt wird, aufrechterhalten werden. In this state, less or no oil is introduced into the compression section by the direct oil return. As a result, friction in the compression section increases and efficiency deteriorates. However, the contact pressure chamber continues to be supplied with oil. Temporary lack of lubrication can be temporarily compensated by the oil in the degassing chamber. The orbiting disk is thus further lubricated at least from its rear side. In addition, if necessary, parts of the orbiting mechanism that are located in the contact pressure chamber continue to be lubricated. In addition, the contact pressure in the contact pressure chamber can be maintained more easily. In this way, the scroll compressor at least remains functional. Some lubrication of the compression section can, for example by oil trickling from the applied pressure chamber past the orbiting disk into the compression section, by oil flowing from the applied pressure chamber into the compression section through a reference connection described below, and/or by oil entrained by the aspirated fluid .
In einer außerordentlich bevorzugten Ausführungsform ist der erste Öleinlass oberhalb des zweite Öleinlasses angeordnet. „Oberhalb“ bedeute in diesem Zusammenhang, dass sich der erste Öleinlass entlang der Richtung der Gravitationskraft gesehen vor (also über) dem zweiten Öleinlass in den Ölabscheider öffnet, wenn der Spiralverdichter relativ zu der Richtung der Gravitationskraft in der gewünschten Betriebsposition positioniert ist. Mit anderen Worten öffnet sich der erste Öleinlass im Ölabscheider oberhalb des zweiten Öleinlasses. Insbesondere kann der zweite Öleinlass an einem unteren Ende eines Ölreservoirs in dem Ölabscheider angeordnet sein. Wenn ein Ölstand innerhalb des Ölabscheiders ausgehend von einem Normalstand absinkt, fällt bei einer solchen Anordnung zunächst nur der erste Öleinlass trocken. In an extremely preferred embodiment, the first oil inlet is located above the second oil inlet. "Above" in this context means that when the scroll compressor is positioned in the desired operating position relative to the direction of the gravitational force, the first oil inlet opens before (i.e. above) the second oil inlet in the oil separator as seen along the direction of the gravitational force. In other words, the first oil inlet in the oil separator opens above the second oil inlet. In particular, the second oil inlet can be arranged at a lower end of an oil reservoir in the oil separator. If an oil level within the oil separator falls from a normal level, with such an arrangement initially only the first oil inlet will dry out.
Alternativ oder zusätzlich kann der Spiralverdichter einen Ventilmechanismus aufweisen, durch den ein Öldurchflusses durch die direkte Ölrückführung automatisch verringert oder gestoppt wird, wenn die Menge des flüssigen Öls in dem Ölabscheider den vorgegebenen Wert unterschreitet. Der Ventilmechanismus kann ein oder mehrere Ventile aufweisen. Wenn die zweite Ölrückführung und die direkte Ölrückführung einen gemeinsamen Anfangsbereich aufweisen, kann beispielsweise an der Abzweigung der direkten Ölrückführung von der zweiten Ölrückführung ein Abzweigventil ausgebildet sein. Der Ventilmechanismus kann einen Füllstandsensor aufweisen, der detektiert, wenn die Menge des flüssigen Öls in dem Ölabscheider den vorgegebenen Wert unterschreitet. Alternativ oder zusätzlich ist die direkte Ölrückführung überaus bevorzugt vollständig separat von der zweiten Ölrückführung ausgebildet. Das bedeutet, dass sich die direkte Ölrückführung an keiner Stelle unmittelbar in die zweite Ölrückführung öffnet (umgekehrt ebenso nicht). Insbesondere weisen beide in diesem Fall keinen gemeinsamen Anfangsbereich auf. Die zweite Ölrückführung und die direkte Ölrückführung stehen in diesem Sinne nicht in unmittelbarer Fluidverbindung. Das schließt freilich nicht aus, dass der erste Öleinlass der direkten Ölrückführung und der zweite Öleinlass der zweiten Ölrückführung über den Innenraum des Wärmetauschers miteinander direkt (aber mittelbar) in Fluidverbindung stehen. Alternatively or additionally, the scroll compressor can have a valve mechanism by which an oil flow through the direct oil return is automatically reduced or stopped when the quantity of liquid oil in the oil separator falls below the predetermined value. The valve mechanism may include one or more valves. If the second oil return and the direct oil return have a common starting area, a diverter valve can be formed, for example, at the junction of the direct oil return from the second oil return. The valve mechanism can have a level sensor that detects when the amount of liquid oil in the oil separator falls below the predetermined value. Alternatively or additionally, the direct oil return is very preferably configured completely separately from the second oil return. This means that the direct oil return does not open directly into the second oil return at any point (or vice versa). In particular, in this case both do not have a common starting area. In this sense, the second oil return and the direct oil return are not directly fluidly connected. Of course, this does not preclude the first oil inlet of the direct oil return and the second oil inlet of the second oil return from being directly (but indirectly) in fluid communication with one another via the interior of the heat exchanger.
Besonders bevorzugt weist der Spiralverdichter eine Referenzöffnung, die in dem Kompressionsabschnitt angeordnet ist, und eine Referenzverbindung auf, die eine Fluidverbindung zwischen der Anpressdruckkammer und der Referenzöffnung ausbildet. Die Referenzverbindung kann zur Beeinflussung des Anpressdrucks anhand eines im Betrieb an der Referenzöffnung anliegenden Referenzdrucks ausgebildet sein. More preferably, the scroll compressor has a reference port located in the compression section and a reference connection that establishes fluid communication between the applied pressure chamber and the reference port. The reference connection can be designed to influence the contact pressure using a reference pressure present at the reference opening during operation.
Die Referenzöffnung kann in der Orbitiergrundfläche in dem Verdichterkanal der Orbitierscheibe oder in der Stationärgrundfläche in dem Verdichterkanal der Stationärscheibe ausgebildet sein. The reference opening may be formed in the orbiting base in the compression channel of the orbiting disk or in the stationary base in the compression channel of the stationary disk.
Überaus bevorzugt ist die Referenzöffnung in der Orbitiergrundfläche in dem Verdichterkanal der Orbitierscheibe ausgebildet und die Referenzverbindung erstreckt sich durch die Orbitierscheibe. So lässt sich die Referenzverbindung sehr einfach und kostengünstig implementieren. Most preferably, the reference opening is formed in the orbiting base in the compression channel of the orbiting disc and the reference connection extends through the orbiting disc. The reference connection can thus be implemented very simply and inexpensively.
Der Anpressdruck wird direkt durch den Referenzdruck beeinflusst. Der Referenzdruck hängt bei gegebener Position der Referenzöffnung in dem Verdichterkanal wiederum stark von dem Ansaugdruck und unter Umständen auch von dem Auslassdruck ab. Insofern passt sich eine Differenz zwischen dem Anpressdruck und dem Ansaugdruck von selbst einem Betriebszustand des Spiralverdichters an. Eine aufwendige, externe, anfällige und teure Regelung des Anpressdrucks ist dafür nicht erforderlich. Insbesondere wird kein aktiv variabel einstellbares Druckkontrollventil für die Einstellung und Regelung des Anpressdrucks benötigt. Durch das Zusammenwirken der Referenz-Rückführverbindung und der Referenzöffnung stellt sich ein Druckgleichgewicht in der Anpressdruckkammer ein. Durch die gezielte Gestaltung und Abstimmung der Referenz-Rückführverbindung und der Referenzöffnung, insbesondere die genaue Positionierung der Referenzöffnung in dem entsprechenden Verdichterkanal, wird die selbsttätige Einstellung verschiedener, jeweils gewünschter Anpressdrücke für verschiedene Betriebszustände des Spiralverdichters erreicht. Entsprechend wird die Anpresskraft, mit der die Orbitierscheibe durch den Anpressdruck auf die Stationärscheibe gedrückt wird, für verschiedene Betriebszustände an die in dem jeweiligen Betriebszustand auf die Orbitierscheibe wirkende Abhebekraft abgestimmt. Das verbessert die Effizienz und die Zuverlässigkeit des Spiralverdichters. The contact pressure is directly influenced by the reference pressure. The reference pressure depends on the given position of the reference opening in the compressor channel in turn, depends heavily on the intake pressure and possibly also on the outlet pressure. In this respect, a difference between the contact pressure and the intake pressure adapts itself to an operating state of the scroll compressor. A complex, external, vulnerable and expensive control of the contact pressure is not required for this. In particular, no actively variably adjustable pressure control valve is required for setting and controlling the contact pressure. Through the interaction of the reference return connection and the reference opening, a pressure equilibrium is established in the contact pressure chamber. The automatic setting of different, respectively desired contact pressures for different operating states of the scroll compressor is achieved through the targeted design and coordination of the reference return connection and the reference opening, in particular the exact positioning of the reference opening in the corresponding compressor channel. Accordingly, the contact pressure with which the orbiting disk is pressed onto the stationary disk by the contact pressure is adjusted for different operating states to the lifting force acting on the orbiting disk in the respective operating state. This improves the efficiency and reliability of the scroll compressor.
Die Referenzverbindung kann ein Stromventil umfassen. Insbesondere kann das Stromventil als ungeregeltes Drosselventil ausgebildet sein. Damit lässt sich der Anpressdruck zusätzlich beeinflussen. Stromventil kann auch helfen, dass die Druckunterschiede während eines Umlaufs der Orbitierscheibe nicht ungedämpft in auf Anpressdruckkammer wirken. The reference connection may include a flow control valve. In particular, the flow control valve can be designed as an uncontrolled throttle valve. This allows the contact pressure to be additionally influenced. The flow control valve can also help to ensure that the pressure differences during one revolution of the orbiting disk do not act undamped in the contact pressure chamber.
Überaus bevorzugt wird durch Referenzverbindung Öl aus der Anpressdruckkam- mer zwischen die Stationärscheibe und die Orbitierscheibe geführt. In diesem Fall weist der Spiralverdichter zusätzlich zu der direkten Ölrückführung also eine „indirekte Ölrückführung“ auf, welche Öl aus dem Ölabscheider indirekt und lediglich mittelbar über den Innenraum der Anpressdruckkammer in den Kompressionsabschnitt zurückführt. Die indirekte Ölrückführung umfasst die zweite Ölrückführung und die Referenzverbindung. Eine solche indirekte Ölrückführung ist selbstverständlich keine direkte Ölrückführung im Sinne dieser Offenbarung. Oil from the contact pressure chamber between the stationary disk and the orbiting disk is very preferably routed through a reference connection. In this case, the scroll compressor has an “indirect oil return” in addition to the direct oil return, which returns oil from the oil separator indirectly and only indirectly via the interior of the contact pressure chamber into the compression section. The indirect oil return includes the second oil return and the reference connection. Such an indirect oil return is of course not a direct oil return within the meaning of this disclosure.
In einer überaus bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Spiralverdichter zwei Kompressionsräume auf, wobei die Referenzöffnung derart in dem Verdichterkanal (der Stationärscheibe oder der Orbitierscheibe) angeordnet ist, dass die Referenzöffnung im Kompressionsbetrieb während eines Umlaufs der Orbitierscheibe für einen ersten Teil der für den Umlauf benötigten Zeit mit einem Kompressionsraum letzter Stufe und für einen weiteren Teil der für den Umlauf benötigten Zeit mit einem Kompressionsraum vorletzter Stufe unmittelbar in Fluidverbindung steht. Dabei müssen der erste Teil und der weitere Teil zusammen nicht die gesamte für den Umlauf benötigte Zeit ergeben. Vielmehr kann es noch andere Teile geben. In an extremely preferred embodiment of the invention, the scroll compressor has two compression chambers, with the reference opening being arranged in the compressor channel (the stationary disk or the orbiting disk) in such a way that the reference opening is in compression mode during one revolution of the orbiting disk for a first part of the time required for the revolution is in direct fluid communication with a final stage compression chamber for a portion of the time and with a penultimate stage compression chamber for a further portion of the time required for the circulation. In this case, the first part and the further part together do not have to result in the entire time required for the circulation. Rather, there may be other parts.
Durch diese gezielte Positionierung der Referenzöffnung ist sichergestellt, dass auch ein Hochdruckbereich des Spiralverdichters einen Einfluss auf den Anpressdruck hat und der Anpressdruck im Kompressionsbetrieb in jedem Betriebszustand stets hoch genug eingestellt bleibt, so dass die Anpresskraft auf die Orbitierscheibe ausreichend größer ist als die Abhebekraft. Die Orbitierscheibe wird dadurch im Kompressionsbetrieb in jedem Betriebszustand dichtend auf die Stationärscheibe gedrückt. This targeted positioning of the reference opening ensures that a high-pressure area of the scroll compressor also has an influence on the contact pressure and that the contact pressure in compression mode always remains high enough in every operating state, so that the contact pressure on the orbiting disc is sufficiently greater than the lifting force. As a result, the orbiting disk is pressed sealingly onto the stationary disk in compression mode in any operating state.
Der Kompressionsraum letzter Stufe zeichnet sich dadurch aus, dass das in ihm befindliche Fluid im Kompressionsbetrieb noch innerhalb dieses Umlaufs der Orbitierscheibe zumindest teilweise in die Auslassöffnung geführt wird. Der Kompressionsraum vorletzter Stufe zeichnet sich dadurch aus, dass das in ihm befindliche Fluid im Kompressionsbetrieb innerhalb des nächsten Umlaufs der Orbitierscheibe zumindest teilweise in die Auslassöffnung geführt werden wird. Für weitere Erläuterungen, Details und Ausführungsmöglichkeiten bezüglich der Referenz-Rückführverbindung und der Referenzöffnung, speziell für eine Referenzöffnung in dem Verdichterkanal der Stationärscheibe, wird auf die Offenlegungsschriften DE 10 2017 125 968 A1 und WO 2019/092024 A1 verwiesen. Die darin enthaltenen Offenbarungen gelten - soweit adäquat - entsprechend für eine Referenzöffnung in dem Verdichterkanal der Orbitierscheibe. The compression chamber of the last stage is characterized in that the fluid contained in it is at least partially guided into the outlet opening during compression operation while the orbiting disk rotates. The compression chamber of the penultimate stage is characterized in that the fluid located in it is at least partially guided into the outlet opening during the compression operation within the next rotation of the orbiting disk. For further explanations, details and design options regarding the reference return connection and the reference opening, especially for a reference opening in the compressor channel of the stationary disk, reference is made to the published patent applications DE 10 2017 125 968 A1 and WO 2019/092024 A1. The disclosures contained therein apply - insofar as adequate - accordingly to a reference opening in the compressor channel of the orbiting disk.
Der Spiralverdichter kann eine Ansaugdruckkammer aufweisen, die in Fluidverbindung mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts steht. Insbesondere kann die Ansaugdruckkammer in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts stehen. Die Ansaugdruckkammer ist im Betrieb mit dem Ansaugdruck beaufschlagt sein. The scroll compressor may include a suction pressure chamber in fluid communication with the inlet of the compression section. In particular, the suction pressure chamber can be in direct fluid communication with the inlet of the compression section. During operation, the suction pressure chamber is acted upon by the suction pressure.
Der Spiralverdichter kann einen Ansauganschluss aufweisen. Der Ansauganschluss kann über die Ansaugdruckkammer in Fluidverbindung mit dem Einlass des Kompressionsabschnitts stehen. The scroll compressor may include a suction port. The suction port may be in fluid communication with the inlet of the compression section via the suction pressure chamber.
Der Spiralverdichter kann einen Auslassanschluss aufweisen. Der Auslassanschluss kann in Fluidverbindung mit dem Ölabscheider stehen. Vorzugsweise ist eine Ölabscheider-Auslassöffnung für das Fluid in dem Ölabscheider, welche in direkter Fluidverbindung mit dem Auslassanschluss steht, oberhalb des ersten Öleinlasses der direkten Ölrückführung (und gegebenenfalls des zweiten Öleinlasses der zweiten Ölrückführung) angeordnet sein. "Oberhalb“ bedeute in diesem Zusammenhang, dass die Ölabscheider-Auslassöffnung in dem Ölabscheider entlang der Richtung der Gravitationskraft gesehen vor (also über) dem ersten Öleinlass angeordnet ist, wenn der Spiralverdichter relativ zu der Richtung der Gravitationskraft in der gewünschten Betriebsposition positioniert ist. In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Auslass des Kompressionsabschnitts eine Rückschlageinrichtung. Sie kann beispielsweise eine Rückschlagklappe und/oder ein Rückschlagventil umfassen. Die Rückschlageinheit verhindert, dass komprimiertes Fluid (entgegen der gewünschten Stromrichtung) durch den Auslass des Kompressionsabschnitts zurückströmt. Ansonsten könnte Fluid aus der Auslassdruckkammer durch den Auslass des Kompressionsabschnitts zurückströmen, wenn der Auslassdruck in der Auslassdruckkammer höher ist als ein Druck im Zentrum der Stationärspirale. The scroll compressor may have a discharge port. The outlet port may be in fluid communication with the oil separator. Preferably, an oil separator outlet port for the fluid in the oil separator, which is in direct fluid communication with the outlet port, is located above the first oil inlet of the direct oil return (and optionally the second oil inlet of the second oil return). "Above" in this context means that the oil separator outlet opening in the oil separator is located in front of (i.e. above) the first oil inlet when viewed along the direction of the gravitational force when the scroll compressor is positioned in the desired operating position relative to the direction of the gravitational force. In a development of the invention, the outlet of the compression section includes a non-return device. It can include, for example, a non-return flap and/or a non-return valve. The check unit prevents compressed fluid from flowing back (against the desired direction of flow) through the outlet of the compression section. Otherwise, fluid from the outlet pressure chamber could flow back through the outlet of the compression section when the outlet pressure in the outlet pressure chamber is higher than a pressure at the center of the stationary scroll.
Die Rückschlageinrichtung kann (funktional und/oder räumlich betrachtet) ein (stromabwärtiges) Ende des Kompressionsabschnitts bilden. The check device can (functionally and/or spatially considered) form a (downstream) end of the compression section.
Da die Rückschlageinrichtung Teil des Auslasses des Kompressionsabschnitts ist, steht der Ölabscheider auch dann in Fluidverbindung mit dem Auslass des Kompressionsabschnitts, wenn die Rückschlageinrichtung verschlossen ist. Wenn die Auslassdruckkammer zwischen dem Auslass des Kompressionsabschnitts und dem Ölabscheider ausgebildet ist, steht entsprechend die Auslassdruckammer im Sinne dieser Anmeldung auch dann in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Auslass des Kompressionsabschnitts, wenn die Rückschlageinrichtung geschlossen ist. Because the check is part of the outlet of the compression section, the oil separator is in fluid communication with the outlet of the compression section even when the check is closed. If the outlet pressure chamber is formed between the outlet of the compression section and the oil separator, the outlet pressure chamber within the meaning of this application is also in direct fluid communication with the outlet of the compression section when the non-return device is closed.
Besonders bevorzugt sind die Auslassdruckkammer, die Anpressdruckkammer, die Orbitierscheibe, die Stationärscheibe, die Rückführverbindung und die Refe- renz-Rückführverbindung in der Ansaugdruckkammer angeordnet. Dadurch sind alle diese Komponenten sicher durch die Ansaugdruckkammer umschlossen. Der Ansauganschluss und der Auslassanschluss können in diesem Fall an der An- saugdruckkammer angeordnet sein, wobei der Auslassanschluss druckdicht in Fluidverbindung mit dem Ölabscheider steht. In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Stationärspirale mindestens 1 ,25 Windungen auf. Dies entspricht einem Spiralwinkel der Stationärspirale von mindestens 450°. Dadurch ist eine ausreichende maximale Kompression des Spiralverdichters für übliche Anwendungen gewährleistet. The outlet pressure chamber, the contact pressure chamber, the orbiting disk, the stationary disk, the return connection and the reference return connection are particularly preferably arranged in the suction pressure chamber. As a result, all of these components are securely enclosed by the suction pressure chamber. In this case, the suction connection and the outlet connection can be arranged on the suction pressure chamber, with the outlet connection being in fluid connection with the oil separator in a pressure-tight manner. In a development of the invention, the stationary spiral has at least 1.25 turns. This corresponds to a spiral angle of the stationary spiral of at least 450°. This ensures sufficient maximum compression of the scroll compressor for common applications.
Alternativ und/oder zusätzlich weist die Stationärspirale bevorzugt maximal 2,5 Windungen auf. Dies entspricht einem Spiralwinkel der Stationärspirale von maximal 900°. So bleibt der Spiralverdichter kompakt, leicht und günstig zu produzieren. Alternatively and/or additionally, the stationary spiral preferably has a maximum of 2.5 turns. This corresponds to a spiral angle of the stationary spiral of a maximum of 900°. This keeps the scroll compressor compact, light and cheap to produce.
Besonders bevorzugt weist die Stationärspirale zwei Windungen auf, wobei die Referenzöffnung (zur Anpressdruckkammer) in dem Verdichterkanal in einem Positionswinkel von dem inneren Ende der Stationärspirale angeordnet ist, der mindestens 315° und maximal 435° beträgt, überaus bevorzugt mindestens 345° und maximal 405°. Diese Anordnung hat sich als besonders praktikabel erwiesen. More preferably, the stationary scroll has two turns, with the reference opening (to the contact pressure chamber) in the compressor duct being arranged at a position angle from the inner end of the stationary scroll which is at least 315° and at most 435°, most preferably at least 345° and at most 405° . This arrangement has proven to be particularly practical.
Wenn die zweite Rückführverbindung mehrere Mündungsöffnungen aufweist und/oder mehrere zweite Rückführverbindungen mit jeweils mindestens einer Mündungsöffnung vorgesehen sind, können die einzelnen Mündungsöffnungen unabhängig voneinander jeweils gemäß einer beliebigen der vorgenannten Ausführungsformen und Modifikationen ausgeführt sein. Die Vorteile gelten entsprechend. Es ist also beispielsweise möglich, dass alle Mündungsöffnungen gleichartig ausgeführt sind, dass eine erste Teilmenge aller Mündungsöffnungen gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildet und ein zweiter Teil aller Mündungsöffnungen gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgeführt ist, oder, dass alle Mündungsöffnungen unterschiedlich ausgeführt sind. If the second return connection has a plurality of orifice openings and/or a plurality of second return connections each having at least one orifice opening are provided, the individual orifice openings can be designed independently of one another according to any of the aforementioned embodiments and modifications. The benefits apply accordingly. It is therefore possible, for example, that all orifices are designed in the same way, that a first subset of all orifices is designed according to a first embodiment and a second part of all orifices is designed according to a second embodiment, or that all orifices are designed differently.
Bevorzugt weist der Spiralverdichter einen Elektromotor zum Antrieb des Orbitier- scheibe an. Die Integration des Elektromotors in den Spiralverdichter ermöglicht einen besonders präzisen und effizienten Betrieb des Spiralverdichters. Der Betrieb des Elektromotors kann genau auf den spezifischen Spiralverdichter abgestimmt werden. Insbesondere ist der Antrieb des Spiralverdichters dann nicht abhängig von einem Betriebszustand anderer, externer Aggregate. Überaus bevorzugt ist der Elektromotor innerhalb der Ansaugkammer angeordnet. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der Spiralverdichter ein elektrischer Spiralverdichter mit integriertem Inverter. The scroll compressor preferably has an electric motor for driving the orbiting disk. The integration of the electric motor in the scroll compressor made possible a particularly precise and efficient operation of the scroll compressor. The operation of the electric motor can be fine-tuned to the specific scroll compressor. In particular, the drive of the scroll compressor is then not dependent on an operating state of other, external units. The electric motor is very preferably arranged inside the suction chamber. In a particularly preferred development, the scroll compressor is an electric scroll compressor with an integrated inverter.
Alternativ und/oder zusätzlich kann der Spiralverdichter auch eine Kraftübertra- gungsvorrichtung zum Antrieb der Orbitierscheibe durch ein externes Antriebsaggregat aufweisen. Bei dem externen Antriebsaggregat kann es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor handeln. Die Kraftübertragungsvorrichtung kann eine Kupplung (wie eine Magnetkupplung) aufweisen. Alternatively and/or additionally, the scroll compressor can also have a power transmission device for driving the orbiting disk by an external drive unit. The external drive unit can be an internal combustion engine, for example. The power transmission device may include a clutch (such as a magnetic clutch).
Optional kann der Spiralverdichter beispielsweise auch in einem Wärmepumpen- System eingesetzt werden. Dies ist insbesondere von Interesse für die Klimatisierung von Elektrofahrzeugen und/oder von Vollhybrid-Fahrzeugen. Optionally, the scroll compressor can also be used in a heat pump system, for example. This is of particular interest for the air conditioning of electric vehicles and/or full hybrid vehicles.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine klimatechnische Anlage mit einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter. Insbesondere kann es sich um eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug handeln. The invention also relates to an air conditioning system with a scroll compressor according to the invention. In particular, it can be an air conditioning system for a motor vehicle.
Die beschriebenen Ausführungsmöglichkeit und Vorteile für den Spiralverdichter gelten entsprechend für das System. The design options and advantages described for the scroll compressor apply accordingly to the system.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen. Es zeigen schematisch: The invention is explained below using exemplary embodiments and with reference to the figures. All of the features described and/or illustrated form the subject matter of the invention, either alone or in any combination, even independently of their summary in the claims or their back-references. They show schematically:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters; 1 shows a longitudinal section of a first embodiment of a scroll compressor according to the invention;
Fig. 2 einen Kompressionsabschnitt, einen Ölabscheider und eine direkte Ölrückführung zur direkten Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider in den Kompressionsabschnitt des Spiralverdichters aus Fig. 1 ; FIG. 2 shows a compression section, an oil separator and a direct oil return for direct return of oil from the oil separator into the compression section of the scroll compressor from FIG. 1 ;
Fig. 3 einen Querschnitt des Kompressionsabschnitts aus Fig. 1 mit zwei Mündungsöffnungen der direkten Ölrückführung und einer Mündungsöffnung einer Fluidrückführung zur Rückführung von Kältemittel aus einer Ausgaskammer der direkten Ölrückführung, wobei alle diese Mündungsöffnungen in einer Stationärscheibe einer Stationärspirale des Kompressionsabschnitts angeordnet sind und wobei von einer Orbitierscheibe des Kompressionsabschnitts nur eine Orbitier- spirale sichtbar ist; 3 shows a cross section of the compression section from FIG orbiting disk of the compression section only one orbiting spiral is visible;
Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Modifikation der Stationärscheibe des Spiralverdichters aus Fig. 3 zur genauen Erklärung einer bevorzugten Anordnung der Mündungsöffnungen der direkten Ölrückführung; FIG. 4 is a plan view of a modification of the scroll compressor stationary disk of FIG. 3, showing in detail a preferred arrangement of the direct oil return orifices; FIG.
Fig. 5 einen Längsschnitt eines Kompressionsabschnitts, einer Auslassdruckkammer, eines Ölabscheiders und einer direkten Ölrückführung zur direkten Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider zu dem Kompressionsabschnitt gemäß einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters; 5 is a longitudinal sectional view of a compression section, a discharge pressure chamber, an oil separator, and a direct oil return for directly returning oil from the oil separator to the compression section according to a second embodiment of a scroll compressor according to the present invention;
Fig. 6 einen Querschnitt an der Schnittlinie A in Fig. 5; und Fig. 7 die Aufsicht auf die Stationärscheibe aus Fig. 3 Fig. 7 zur Erläuterung vorteilhafter Positionen für Mündungsöffnungen der Fluidrückführung. Fig. 6 is a cross section taken along line A in Fig. 5; and FIG. 7 shows the top view of the stationary disk from FIG. 3 FIG. 7 for explaining advantageous positions for orifice openings for fluid return.
In Fig. 1 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Spiralverdichters 1 zur Kompression eines Fluids schematisch in einem Längsschnitt dargestellt. Bei dem Fluid handelt es sich beispielsweise um ein Kältemittel oder ein Kältemittelgemisch eines Kältemittelkreislaufs. In Fig. 1 a first embodiment of a scroll compressor 1 according to the invention for compressing a fluid is shown schematically in a longitudinal section. The fluid is, for example, a refrigerant or a refrigerant mixture of a refrigerant circuit.
Der Spiralverdichter 1 umfasst einen Kompressionsabschnitt 10 mit einem Einlass 11 , einer Stationärscheibe 20, einer Orbitierscheibe 30 und einen Auslass 12. An den Auslass 12 schließt sich unmittelbar eine Auslassdruckkammer 40 an. In dieser Ausführungsform umfasst der Auslass 12 eine Rückschlageinrichtung 13, welche ein Zurückströmen von komprimiertem Kältemittel aus der Auslassdruckkammer 40 in den Kompressionsabschnitt 10 verhindert. Die Rückschlageinrichtung 13 ist hier beispielhaft als Rückschlagklappe abgebildet und bildet ein stromabwärtiges Ende des Kompressionsabschnitts 10. The scroll compressor 1 comprises a compression section 10 with an inlet 11, a stationary disk 20, an orbiting disk 30 and an outlet 12. An outlet pressure chamber 40 is directly connected to the outlet 12. In this embodiment, the outlet 12 comprises a non-return device 13 which prevents compressed refrigerant from flowing back from the outlet pressure chamber 40 into the compression section 10 . The non-return device 13 is shown here as a non-return valve and forms a downstream end of the compression section 10.
Entlang einer Stromrichtung des Kältemittels (im Betrieb) gesehen schließt sich an die Auslassdruckkammer 40 unmittelbar ein Ölabscheider 45 an. Der Ölabscheider 45 steht also in unmittelbarer Fluidverbindung mit der Auslassdruckkammer 40 und - über die Auslassdruckkammer 40 - in direkter Fluidverbindung mit dem Auslass 12 des Kompressionsabschnitts 10. An oil separator 45 directly adjoins the outlet pressure chamber 40 as viewed along a flow direction of the refrigerant (in operation). The oil separator 45 is therefore in direct fluid connection with the outlet pressure chamber 40 and - via the outlet pressure chamber 40 - in direct fluid connection with the outlet 12 of the compression section 10.
Der Spiralverdichter 1 umfasst ein Gehäuse 90 mit einem Ansauganschluss 91 und einem Auslassanschluss 92. Der Ansauganschluss 91 steht über eine Ansaugdruckkammer 93 in direkter Fluidverbindung mit dem Einlass 11 des Kompressionsabschnitts 10. Über den Ansauganschluss 91 wird im Betrieb Kältemittel aus einem externen Kältemittelkreislauf angesaugt. The scroll compressor 1 comprises a housing 90 with a suction port 91 and a discharge port 92. The suction port 91 is in direct fluid communication with the inlet 11 of the compression section 10 via a suction pressure chamber 93. During operation, refrigerant is sucked in from an external refrigerant circuit via the suction port 91.
Der Auslassschluss 92 steht in direkter Fluidverbindung mit einem Ölabscheider- Auslassöffnung 46 des Ölabscheiders 45. Über den Auslassanschluss 92 wird im Betrieb komprimiertes Kältemittel in den externen Kältemittelkreislauf ausgestoßen. The outlet port 92 is in direct fluid communication with an oil separator outlet port 46 of the oil separator 45. During operation, compressed refrigerant is expelled through the outlet port 92 into the external refrigerant circuit.
In der Ansaugdruckkammer 93 und dem Einlass 11 des Kompressionsabschnitts liegt im Betrieb ein Ansaugdruck an. Der Ansaugdruck kann beispielsweise im Bereich von 0,7 bar bis 9 bar liegen. In der Auslassdruckkammer 40, dem Ölabscheider 45 und dem Auslassanschluss 92 herrscht im Betrieb ein Auslassdruck, der größer ist als der Ansaugdruck. Der Auslassdruck kann beispielsweise im Bereich von 6 bar bis 32 bar liegen. Der Ansaugdruck und der Auslassdruck hängen unter anderem von dem verwendeten Kältemittel und von einem Betriebszustand des externen Kältemittelkreislaufs ab. During operation, suction pressure is present in the suction pressure chamber 93 and the inlet 11 of the compression section. The intake pressure can be in the range from 0.7 bar to 9 bar, for example. During operation, there is an outlet pressure in the outlet pressure chamber 40, the oil separator 45 and the outlet connection 92, which pressure is greater than the suction pressure. The outlet pressure can be in the range of 6 bar to 32 bar, for example. The intake pressure and the outlet pressure depend, among other things, on the refrigerant used and on an operating state of the external refrigerant circuit.
Die Ansaugdruckkammer 93 ist in Fig. 1 nur schematisch gezeigt. Bevorzugt umschließt die Ansaugdruckkammer 93 zumindest die Anpressdruckkammer 80 mantelartig. Das heißt, die Ansaugdruckkammer 93 erstreckt sich entlang einer (auf die Mittelachse bezogenen) Umfangsrichtung vollständig um die Anpress- druckkammer 80 herum. Alternativ oder zusätzlich kann die Ansaugdruckkammer 93 zumindest einen Teil des Kompressionsabschnitts 10 mantelartig umschließen. Das heißt, die Ansaugdruckkammer 93 erstreckt sich entlang der (auf die Mittelachse bezogenen) Umfangsrichtung vollständig um den genannten Teil des Kompressionsabschnitts 10 herum. Der besagte Teil des Kompressionsabschnitts 10 kann insbesondere entlang der Mittelachse gesehen der Anpress- druckkammer 80 zugewandt sein. Die Ansaugdruckkammer 93 kann beispielsweise zumindest im Wesentlichen zylindermantelförmig um die Anpressdruckkammer 80 und/oder zumindest einen Teil des Kompressionsabschnitts 10 auf der Seite der Anpressdruckkammer 80 ausgebildet sein. The suction pressure chamber 93 is only shown schematically in FIG. The intake pressure chamber 93 preferably encloses at least the contact pressure chamber 80 like a jacket. That is, the suction pressure chamber 93 extends along a circumferential direction (relative to the central axis) completely around the contact pressure chamber 80 . Alternatively or additionally, the intake pressure chamber 93 can enclose at least part of the compression section 10 in the manner of a jacket. That is, the suction pressure chamber 93 extends along the circumferential direction (with respect to the central axis) completely around the aforesaid part of the compression portion 10 . Said part of the compression section 10 can face the contact pressure chamber 80, in particular when viewed along the central axis. The intake pressure chamber 93 can be configured, for example, at least essentially in the shape of a cylinder jacket around the contact pressure chamber 80 and/or at least part of the compression section 10 on the side of the contact pressure chamber 80 .
Die Stationärscheibe 20 ist der Auslassdruckkammer 40 zugewandt, während die Orbitierscheibe 30 einer Anpressdruckkammer 80 zugewandt ist. The stationary disk 20 faces the outlet pressure chamber 40 while the orbiting disk 30 faces a contact pressure chamber 80 .
Eine Schnittfläche für Fig. 3 liegt zwischen der Orbitierscheibe 30 und der Stationärscheibe 20 in Fig. 1 bzw. Fig. 2 und erstreckt sich parallel zu einer Stationärgrundfläche 22 der Stationärscheibe 20. Auf der Stationärgrundfläche 22 ist eine Stationärspirale 21 mit 2,25 Windungen angeordnet. Entsprechend ist ein äußeres Ende 25 der Stationärspirale 21 in einem Spiralwinkel von 810° von einem inneren Ende 24 der Stationärspirale 21 angeordnet. A cut surface for Fig. 3 is between the orbiting disk 30 and the stationary disk 20 in Figs. 1 and 2, respectively, and extends parallel to a stationary base 22 of the stationary disk 20. On the stationary base 22, a stationary scroll 21 with 2.25 turns is arranged . Correspondingly, an outer end 25 of the stationary scroll 21 is arranged at a helix angle of 810° from an inner end 24 of the stationary scroll 21 .
Fig. 4 ist eine vereinfachte Darstellung einer Aufsicht auf die Stationärscheibe 20. Zur Vereinfachung wird die Orbitierspirale 31 in Fig. 4 in einer Modifikation mit zwei Windungen dargestellt. Entsprechend ist das äußere Ende 25 der Stationärspirale 21 in einem Spiralwinkel von 720° von dem inneren Ende 24 der Stationärspirale 21 angeordnet. Ansonsten sind der Aufbau und die Funktion der Stationärscheibe 20 in Fig. 3 und Fig. 4 gleich und es werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet. FIG. 4 is a simplified representation of a plan view of the stationary disk 20. For the sake of simplicity, the orbiting scroll 31 is shown in FIG. 4 as having a two-turn modification. Correspondingly, the outer end 25 of the stationary scroll 21 is arranged at a helix angle of 720° from the inner end 24 of the stationary scroll 21 . Otherwise, the structure and the function of the stationary disk 20 in FIG. 3 and FIG. 4 are the same and the same reference numbers are used for the same elements.
Zurück zu Fig. 3 ist von der Orbitierscheibe 30 aufgrund des Querschnitts nur eine Orbitierspirale 31 zu sehen, die auf einer Orbitiergrundfläche 32 (in Fig. 3 nicht gezeigt, siehe aber Fig. 5) der Orbitierscheibe 30 angeordnet ist. Die Orbitierspirale 31 weist (wie die Ausführung der Stationärspirale 21 in Fig. 3) 2,25 Windungen auf. Die Stationärscheibe 20 und die Orbitierscheibe 30 sind ineinander verschachtelt angeordnet. Im (Kompressions-)Betrieb wird die Orbitierscheibe 30 durch einen Anpressdruck in der Anpressdruckkammer 80 (siehe Fig. 1 ) auf die Stationärscheibe 20 gedrückt. Dadurch liegen einerseits eine von der Orbitiergrundflä- che 32 abgewandte Stirnfläche der Orbitierspirale 31 dichtend an der Stationärgrundfläche 22 an und andererseits liegt ein von der Stationärgrundfläche 22 abgewandte Stirnfläche der Stationärspirale 21 dichtend an der Orbitiergrundflä- che 32 an. Back to FIG. 3, only one orbiting spiral 31 can be seen from the orbiting disk 30 due to the cross section, which is arranged on an orbiting base 32 (not shown in FIG. 3, but see FIG. 5) of the orbiting disk 30. The orbiting spiral 31 has (like the embodiment of the stationary spiral 21 in FIG. 3) 2.25 turns. The stationary disk 20 and the orbiting disk 30 are nested within one another. In (compression) operation, the orbiting disk 30 is pressed onto the stationary disk 20 by a contact pressure in the contact pressure chamber 80 (see FIG. 1 ). As a result, on the one hand, an end face of the orbiting spiral 31 facing away from the orbiting base 32 bears sealingly against the stationary base 22 and, on the other hand, an end face of the stationary spiral 21 facing away from the stationary base 22 bears sealingly on the orbiting base 32 .
Die Stationärgrundfläche 22, die Stationärspirale 21 , die Orbitiergrundfläche 32 und die Orbitierspirale 31 begrenzen dadurch mehrere Kompressionsräume 14a, 14b, 14c. The stationary base 22, the stationary spiral 21, the orbiting base 32 and the orbiting spiral 31 thereby delimit a plurality of compression chambers 14a, 14b, 14c.
In der in Fig. 3 dargestellten Position der Orbitierscheibe 30 bzw. der Orbitierspirale 31 sind in einem Verdichterkanal 26, der zwischen den Windungen der Stationärspirale 21 ausgebildet ist, ein Kompressionsraum 14c letzter Stufe und zwei Kompressionsräume 14a, 14b vorletzter Stufe begrenzt, wobei der Kompressionsraum 14c letzter Stufe zwei Unterbereiche umfasst, die über schmale Spalte (in Fig. 3 nicht sichtbar) zwischen der Stationärspirale 21 und der Orbitierspirale 31 miteinander in Fluidverbindung stehen. In the position of the orbiting disk 30 or the orbiting scroll 31 shown in FIG 14c of the last stage comprises two subsections which are in fluid communication with one another via narrow gaps (not visible in FIG. 3) between the stationary scroll 21 and the orbiting scroll 31 .
Auf der linken Seite der Fig. 3 ist ein Zeigerdiagramm dargestellt, dass einen Umlaufwinkel 103 der Orbitierscheibe 30 (und somit der Orbitierspirale 31 ) und ihre Umlaufrichtung bzw. eine Kompressionsrichtung 100 darstellt. Die Orbitierscheibe 30 beginnt einen neuen Umlauf, wenn ihre Umlaufposition 103 im Zeigerdiagramm gerade bei einem Umlaufwinkel 101 von 0° liegt. Dann berührt eine Außenseite der Orbitierspirale 31 gerade das äußere Ende 25 der Stationärspirale 21 und schließt dabei den außenseitig geführten Kompressionsraum vorletzter Stufe 14b ab. Gleichzeitig berührt ein äußeres Ende 34 der Orbitierspirale 31 eine Außenseite einer äußersten Windung der Stationärspirale 21 und schließt dabei den innenseitig geführten Kompressionsraum vorletzter Stufe 14a ab. In Fig. 3 hat sich die Orbitierscheibe 30 ausgehend von dem Umlaufwinkel 101 von 0° entlang der Kompressionsrichtung 100 bereits zu der Umlaufposition 103 von 45° weiterbewegt. Ausgehend von Fig. 3 orbitiert die Orbitierscheibe 30 weiter entlang der Kompressionsrichtung 100 um ein Zentrum der Stationärspirale 21. A vector diagram is shown on the left-hand side of FIG. 3 that represents an orbital angle 103 of the orbiting disk 30 (and thus of the orbiting spiral 31 ) and its direction of orbit or a direction of compression 100 . The orbiting disc 30 begins a new revolution when its revolution position 103 in the pointer diagram is just at a revolution angle 101 of 0°. An outside of the orbiting scroll 31 then just touches the outer end 25 of the stationary scroll 21 and thereby closes off the compression chamber of the penultimate stage 14b that is guided on the outside. At the same time, an outer end 34 of the orbiting scroll 31 touches an outside of an outermost turn of the stationary scroll 21 and closes while the internally guided compression space penultimate stage 14a from. In FIG. 3, the orbiting disk 30 has already moved further along the compression direction 100, starting from the rotation angle 101 of 0°, to the rotation position 103 of 45°. Starting from Fig. 3, the orbiting disk 30 continues to orbit along the compression direction 100 around a center of the stationary scroll 21.
Wenn die Orbitierscheibe 30 ausgehend von Fig. 3 um weitere 270° entlang der Kompressionsrichtung 100 relativ zu der Stationärscheibe 20 orbitiert, erreicht sie eine Umlaufposition von 0° und ihr aktueller Umlauf endet. Das Kältemittel, dass in Fig. 3 in dem Kompressionsraum letzter Stufe 14c befunden hatte, ist zu einem großen Anteil in eine Auslassöffnung 28 in der Stationärgrundfläche 22 und damit zum Auslass 12 des Kompressionsabschnitts 10 geführt worden. Die Auslassöffnung 28 ist in einem Zentrum der Stationärscheibe 20 bzw. der Stationärspirale 21 angeordnet. When the orbiting disk 30 orbits a further 270°, starting from FIG. 3 , along the compression direction 100 relative to the stationary disk 20 , it reaches an orbital position of 0° and its current orbit ends. The refrigerant that was in the compression space of the last stage 14c in FIG. The outlet opening 28 is arranged in a center of the stationary disk 20 or the stationary scroll 21 .
Der Spiralverdichter 1 weist eine direkte Ölrückführung 50 zur Rückführung von Öl aus Ölabscheider 45 in den Kompressionsabschnitt 10 auf. The scroll compressor 1 has a direct oil return 50 for returning oil from the oil separator 45 to the compression section 10 .
Genauer erstreckt sich die direkte Ölrückführung 50 von einem ersten Öleinlass 51 in dem Ölabscheider 54 bis zu zwei Mündungsöffnungen 59a, 59b in der Stationärgrundfläche 22 der Stationärscheibe 20. Im Betrieb injiziert die direkte Ölrückführung 50 Öl aus dem Ölabscheider 45 aus den Mündungsöffnungen 59a, 59b direkt zwischen die Stationärscheibe 20 und die Orbitierscheibe 30. More specifically, the direct oil return 50 extends from a first oil inlet 51 in the oil separator 54 to two orifices 59a, 59b in the stationary base 22 of the stationary sheave 20. In operation, the direct oil return 50 injects oil from the oil separator 45 from the orifices 59a, 59b directly between the stationary disk 20 and the orbiting disk 30.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die direkte Ölrückführung 50 entlang der Strömungsrichtung des Öls gesehen den ersten Öleinlass 51 , eine erste Fluidverbindung 52 mit einem ersten Drosselventil 53, eine Ausgaskammer 54, eine zweite Fluidverbindung 56 mit einem zweiten Drosselventil 57 und einer Verzweigung 58 sowie ferner zwei Mündungsöffnungen 59a, 59b. Im Betrieb herrscht im Innenraum des Ölabscheiders 45 der Auslassdruck. In dem Ölabscheider 45 steigt das Kältemittel nach oben, während sich flüssiges Öl in einer unteren Hälfte des Ölabscheiders 45 ansammelt. So werden das Kältemittel und das Öl voneinander getrennt. In dem flüssigen Öl besteht aufgrund des hohen Auslassdruckes eine erhöhte Löslichkeit für das Kältemittel und das flüssige Öl enthält einen Anteil gelösten Kältemittels. In the embodiment shown in Fig. 1, the direct oil return 50 includes, seen along the flow direction of the oil, the first oil inlet 51, a first fluid connection 52 with a first throttle valve 53, an exhaust chamber 54, a second fluid connection 56 with a second throttle valve 57 and a junction 58 and also two orifices 59a, 59b. During operation, the outlet pressure prevails in the interior of the oil separator 45 . In the oil separator 45 , the refrigerant rises while liquid oil collects in a lower half of the oil separator 45 . In this way, the refrigerant and the oil are separated from each other. Due to the high outlet pressure, there is an increased solubility for the refrigerant in the liquid oil and the liquid oil contains a proportion of dissolved refrigerant.
Der erste Öleinlass 51 ist in einer unteren Hälfte eines Innenraums des Ölabscheiders 45 angeordnet, während die Ölabscheider-Auslassöffnung an einem oberen Ende des Innenraums des Ölabscheiders 45 angeordnet ist. Durch den Auslassdruck wird flüssiges Öl aus dem Ölabscheider 45 durch den ersten Öleinlass 51 in die erste Fluidverbindung 52 gedrückt. The first oil inlet 51 is arranged in a lower half of an inner space of the oil separator 45 , while the oil separator outlet port is arranged at an upper end of the inner space of the oil separator 45 . The outlet pressure forces liquid oil out of the oil separator 45 through the first oil inlet 51 into the first fluid connection 52 .
In der ersten Fluidverbindung 52 der direkten Ölrückführung 50 durchströmt dieses Öl das erste Drosselventil 53. Das erste Drosselventil 53 kann als ungeregeltes Drosselventil ausgebildet sein. Beispielsweise kann das erste Drosselventil 53 als eine Blendenöffnung oder Düse ausgeführt sein. Das erste Drosselventil 53 reduziert den Massenstrom des Öls. Danach strömt das Öl weiter in die Ausgaskammer 54. Durch die Beeinflussung des Massenstroms des Öls lässt sich ein Zwischendruck in der Ausgaskammer 54 beeinflussen. Aufgrund des Druckabfalls sinkt die Löslichkeit für das Kältemittel in dem Öl. Das Öl kann nach dem ersten Drosselventil 53 mit Kältemittel übersättigt sein. In der Ausgaskammer 54 kann ein Übersättigungsanteil des Kältemittels verdampfen. In einem unteren Bereich der Ausgaskammer 54 sammelt sich flüssiges Öl und in einem oberen Bereich der Ausgaskammer 54 sammelt sich Kältemittel. Die Ausgaskammer 54 wirkt sozusagen als zusätzlicher Ölabscheider der direkten Ölrückführung 50 und einer Fluidrückführung 70. In dem unteren Bereich der Ausgaskammer 54, beispielsweise an einem Bodenbereich der Ausgaskammer 54, ist ein Öleinlass 55 der zweiten Fluidverbindung 56 der direkten Ölrückführung 50 angeordnet. Durch den in der Ausgaskammer 54 herrschenden Zwischendruck wird flüssiges Öl aus der Ausgaskammer 54 durch den Öleinlass 55 in die zweite Fluidverbindung 56 gedrückt. In the first fluid connection 52 of the direct oil return 50, this oil flows through the first throttle valve 53. The first throttle valve 53 can be designed as an uncontrolled throttle valve. For example, the first throttle valve 53 can be configured as an orifice or nozzle. The first throttle valve 53 reduces the mass flow of the oil. The oil then flows further into the outgassing chamber 54. By influencing the mass flow of the oil, an intermediate pressure in the outgassing chamber 54 can be influenced. Due to the pressure drop, the solubility for the refrigerant in the oil decreases. After the first throttle valve 53, the oil can be supersaturated with refrigerant. A supersaturated portion of the refrigerant can evaporate in the outgassing chamber 54 . Liquid oil collects in a lower portion of the outgassing chamber 54 and refrigerant collects in an upper portion of the outgassing chamber 54 . The outgassing chamber 54 acts, so to speak, as an additional oil separator of the direct oil return 50 and a fluid return 70. An oil inlet 55 of the second fluid connection 56 of the direct oil return 50 is arranged in the lower area of the outgassing chamber 54 , for example in a bottom area of the outgassing chamber 54 . The intermediate pressure prevailing in the outgassing chamber 54 forces liquid oil out of the outgassing chamber 54 through the oil inlet 55 into the second fluid connection 56 .
Die zweite Fluidverbindung 56 weist ein zweites Drosselventil 57 auf, welches einen Massenstrom des aus der Ausgaskammer austretenden Öls begrenzt. Dadurch kann übrigens auch ein unerwünscht starker Abfall des Zwischendrucks in der Ausgaskammer 54 verhindert werden. Auch das zweite Drosselventil 57 kann als ungeregeltes Drosselventil ausgeführt sein, beispielsweise als Blendenöffnung oder Düse. The second fluid connection 56 has a second throttle valve 57 which limits a mass flow of the oil emerging from the outgassing chamber. Incidentally, this also makes it possible to prevent an undesirably large drop in the intermediate pressure in the outgassing chamber 54 . The second throttle valve 57 can also be designed as an unregulated throttle valve, for example as an orifice or nozzle.
Stromabwärts des zweiten Drosselventils 57 verzweigt sich die zweite Fluidverbindung 56 an einer Verzweigung 58 in zwei Arme. Beide Arme führen zumindest teilweise durch die Stationärscheibe 20. Sie enden jeweils in einer der Mündungsöffnungen 59a, 59b, die in der Stationärgrundfläche 22 angeordnet sind. Downstream of the second throttle valve 57 , the second fluid connection 56 branches into two arms at a junction 58 . Both arms lead at least partially through the stationary disk 20. They each end in one of the orifice openings 59a, 59b, which are arranged in the stationary base 22.
Jede der Mündungsöffnungen 59a, 59b ist dabei in einem Einlassbereich des Kompressionsabschnitts 10 angeordnet, welcher im Betrieb zumindest zweitweise in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass 11 des Kompressionsabschnitts 10 steht. Dadurch wird aus den Mündungsöffnungen 59a, 59b austretendes Öl von dem angesaugten Kältemittel mitgerissen und danach zusammen mit dem Kältemittel in jeweils neu gebildeten Kompressionsräumen eingeschlossen. Dadurch, dass die Mündungsöffnungen 59a, 59b jeweils im Einlassbereich des Kompressionsabschnitts 10 positioniert sind, werden auch die radial äußeren Eingriffsbereiche der Stationärspirale 21 und der Orbitierspirale 31 hervorragend geschmiert. Zudem werden alle Mündungsöffnungen 59a, 59b während jedes Umlaufs der Orbitierscheibe 30 jeweils mindestens einmal von der Orbitierspirale 31 über- strichten. Das sorgt für eine gute Verteilung des zugeführten Öls. Das aus den Mündungsöffnungen 59a, 59b austretende Öl wird von der Orbitierspirale 31 verschmiert. Aus Fig. 4 ist zum Beispiel ersichtlich, dass die Mündungsöffnung 59a in jedem Umlauf von einem äußeren Ende 34 der Orbitierspirale 31 überstrichen wird. Each of the orifice openings 59a, 59b is arranged in an inlet region of the compression section 10 which, during operation, is at least partially in direct fluid connection with the inlet 11 of the compression section 10. As a result, oil escaping from the orifices 59a, 59b is entrained by the refrigerant sucked in and then enclosed together with the refrigerant in newly formed compression chambers. Because the orifice openings 59a, 59b are each positioned in the inlet area of the compression section 10, the radially outer engagement areas of the stationary scroll 21 and the orbiting scroll 31 are also excellently lubricated. In addition, all orifice openings 59a, 59b are each swept over at least once by the orbiting spiral 31 during each revolution of the orbiting disk 30 . This ensures good distribution of the supplied oil. The oil emerging from the orifices 59a, 59b is smeared by the orbiting spiral 31. It can be seen from FIG. 4, for example, that the orifice opening 59a is swept over by an outer end 34 of the orbiting spiral 31 in each revolution.
Besonders bevorzugte Positionierungen der Mündungsöffnungen 59a, 59b werden weiter unten mit Bezug auf Fig. 4 noch genauer diskutiert. Particularly preferred positions of the orifice openings 59a, 59b are discussed in more detail below with reference to FIG.
In den Kompressionsräumen 14a, 14b 14c (siehe Fig. 3), die in dem Kompressionsabschnitt 10 zwischen der Stationärscheibe 20 und der Orbitierscheibe 30 gebildet werden, wird das Kältemittel zum Zentrum der Stationärspirale 21 transportiert und dabei durch die Verringerung der Volumina der Kompressionsräume 14a, 14b, 14c verdichtet, bis es denn Auslassdruck erreicht hat. Anschließend wird es durch den Auslass 12, welcher in diesem Beispiel eine Auslassöffnung 28 im Zentrum der Stationärscheibe 20 und die Rückschlageinrichtung 13 umfasst, und die Auslassdruckkammer 40 in den Ölabscheider 45 befördert. In the compression spaces 14a, 14b, 14c (see Fig. 3) formed in the compression section 10 between the stationary disk 20 and the orbiting disk 30, the refrigerant is transported to the center of the stationary scroll 21, thereby reducing the volumes of the compression spaces 14a, 14b, 14c is compressed until it has reached the outlet pressure. It is then conveyed through the outlet 12, which in this example comprises an outlet opening 28 in the center of the stationary disk 20 and the non-return device 13, and the outlet pressure chamber 40 into the oil separator 45.
Zusammen mit dem Kältemittel wird dabei auch Öl transportiert und gelangt schließlich wieder in den Ölabscheider 45. Dort wird es vom Kältemittel abgetrennt und steht für einen neuen Zyklus der direkten Ölrückführung 50 zur Verfügung. Das von dem Öl befreite, komprimierte und unter dem Auslassdruck stehende Kältemittel wird aus der durch die Ölabscheider-Auslassöffnung 46 und den Auslassanschluss 92 aus dem Spiralverdichter 1 herausgeführt. Oil is also transported together with the refrigerant and finally gets back into the oil separator 45. There it is separated from the refrigerant and is available for a new cycle of direct oil return 50. The refrigerant freed from the oil, compressed and under the discharge pressure is discharged out of the scroll compressor 1 through the oil separator discharge port 46 and the discharge port 92 .
Anhand von Fig. 4 wird nun erläutert, wo die Mündungsöffnungen 59a, 59b der direkten Ölrückführung bevorzugt angeordnet sein können. Ein Positionswinkel von 0° wird durch das innere Ende 24 der Stationärspirale 21 festgelegt. Dabei ist zu beachten, dass ein Abschlusswulst 24a des inneren Endes 24 für die Festlegung des Positionswinkels von 0° unbeachtlich ist. Da die Stationärspirale 21 in Fig. 4 zwei Windungen aufweist, ist ihr äußeres Ende 25 in einem Positionswinkel bzw. einem Spiralwinkel von 720° angeordnet. Entsprechend liegt eine Einlassöffnung eines Verdichterkanals 26, welcher sich zwischen dem äußeren Ende 25 und einem Beginn einer äußeren Windung der Stationärspirale 21 bei einem Positionswinkel von 360° erstreckt, bei dem Positionswinkel 720°. It will now be explained with reference to FIG. 4 where the orifice openings 59a, 59b of the direct oil return can preferably be arranged. A position angle of 0° is defined by the inner end 24 of the stationary scroll 21 . It should be noted that a terminal bead 24a of the inner end 24 is irrelevant in determining the position angle of 0°. Since the stationary scroll 21 in FIG. 4 has two turns, its outer end 25 is arranged at a position angle or a helix angle of 720°. Correspondingly, an inlet opening of a compressor duct 26, which extends between the outer end 25 and a start of an outer turn of the stationary scroll 21 at a position angle of 360°, lies at the position angle 720°.
Fig. 4 zeigt einen bevorzugten ersten Bereiche AM,I für die Anordnung von Mündungsöffnungen der direkten Ölrückführung 50. Fig. 4 shows a preferred first area AM,I for the arrangement of orifices of the direct oil return 50.
In Fig. 4 ist y ein Positionswinkel des äußeren Endes 25 der Stationärspirale 21 . Entsprechend ist y zugleich ein Positionswinkel eines äußeren Endes des Verdichterkanals 26. An dem Positionswinkel y hat die Innenseite der Stationärspirale 21 in einer radialen Richtung einen Abstand Ri(y) von dem Zentrum der Stationärspirale 21. Zugleich hat eine Einlassöffnung des Verdichterkanals 26 der Stationärscheibe 20 an dem Positionswinkel in der radialen Richtung eine Breite BK. Die Breite BK ergibt sich hier als BK = Ri(y) - RA(Y - 360°), wobei RA(Y - 360°) ein Abstand der Außenseite der Stationärspirale 21 an einem Positionswinkel ist, der Y - 360° entspricht. In FIG. 4 , y is a position angle of the outer end 25 of the stationary scroll 21 . Accordingly, y is also a position angle of an outer end of the compressor channel 26. At the position angle y, the inside of the stationary scroll 21 has a distance Ri(y) in a radial direction from the center of the stationary scroll 21. At the same time, there is an inlet opening of the compressor channel 26 of the stationary disk 20 at the position angle in the radial direction, a width BK. Here, the width BK is given as BK=Ri(y)-RA(Y-360°), where RA(Y-360°) is a distance from the outside of the stationary scroll 21 at a position angle corresponding to Y-360°.
Der erste Bereich AM,I erstreckt sich in Umfangsrichtung von einem Positionswinkel Y - 30° bis zu einem Positionswinkel von y + 30° und in radialer Richtung von Ri(y) - BK/2 bis RI(Y)- Das bedeutet, dass der erste Bereich AM,I an der Einlassöffnung des Verdichterkanals 26 angeordnet ist, und zwar auf einer radial äußeren Hälfte des Verdichterkanals 26 in diesem Positionswinkelbereich bzw. dessen gedachter Fortsetzung. In Fig. 4 ist die Mündungsöffnung 59a im ersten Bereich AM.I positioniert, und zwar genau beim Positionswinkel y = 720° und nahe an der Außenseite des Verdichterkanals 26, also beispielsweise mit einem radialen Abstand RI(Y) - BK/10 vom Zentrum der Stationärspirale 21 . Die Mündungsöffnung 59a wird nur einmal pro Umlauf von der Orbitierspirale 31 verschlossen. In der gezeigten Ausführungsform tritt sie nicht unmittelbar mit innenseitig geführten Kompressionsräumen 14b in Verbindung. Die Mündungsöffnung 59a stellt in besonders vorteilhafter Weise die Schmierung außenseitig Kompressionsräume sicher. In Fig. 3 ist der Kompressionsraum 14a außenseitig geführt. The first area AM,I extends in the circumferential direction from a position angle Y - 30° to a position angle of y + 30° and in the radial direction from Ri(y) - BK/2 to RI(Y)- This means that the first area AM,I is arranged at the inlet opening of the compressor duct 26, specifically on a radially outer half of the compressor duct 26 in this position angle range or its imaginary continuation. In Fig. 4, the orifice opening 59a is positioned in the first region AM.I, precisely at the position angle y=720° and close to the outside of the compressor channel 26, ie at a radial distance RI(Y) - BK/10 from the center, for example of the stationary spiral 21 . The mouth opening 59a is closed by the orbiting spiral 31 only once per revolution. In the embodiment shown, it does not come into direct contact with compression chambers 14b guided on the inside. The orifice 59a ensures, in a particularly advantageous manner, the lubrication of the compression chambers on the outside. In FIG. 3, the compression chamber 14a is guided on the outside.
Fig. 4 zeigt ferner einen bevorzugten zweiten Bereiche AM, 2 für die Anordnung von Mündungsöffnungen der direkten Ölrückführung 50. In diesem Beispiel ist die Mündungsöffnung 59b im zweiten Bereich AM, 2 positioniert. Fig. 4 also shows a preferred second area AM,2 for the arrangement of orifices of the direct oil return 50. In this example, the orifice 59b is positioned in the second area AM,2.
Der zweite Bereiche AM, 2 erstreck sich radial außerhalb der Stationärspirale 21 rund um einen Positionswinkel 9, wobei Q = y + 180° ist. Der zweite Bereich AM, 2 erstreckt sich in Umfangsrichtung von einem Positionswinkel Q - 30° bis zu einem Positionswinkel von Q + 30° und in radialer Richtung von RA(9 - 360°) bis RA(9 - 360°) + BK/2. Ein zweite Bereich AM, 2 liegt deshalb außerhalb des Verdichterkanals 26 der Stationärscheibe 20, genauer gesagt auf einer der Einlassöffnung des Verdichterkanals 26 entgegengesetzten Seite. Dabei ist RA(9 - 360°) ein radialer Abstand der Außenseite der Stationärspirale 21 am Positionswinkel Q - 360° = y - 180°. The second area AM, 2 extends radially outside of the stationary scroll 21 around a position angle θ, where Q=y+180°. The second area AM, 2 extends in the circumferential direction from a position angle Q−30° to a position angle of Q+30° and in the radial direction from RA(9-360°) to RA(9-360°) + BK/2 . A second area AM, 2 therefore lies outside of the compressor channel 26 of the stationary disk 20 , more precisely on a side opposite the inlet opening of the compressor channel 26 . Here, RA(9 - 360°) is a radial distance of the outside of the stationary scroll 21 at the position angle Q - 360° = y - 180°.
In Fig. 4 ist die Mündungsöffnung 59b im zweiten Bereich AM, 2 positioniert, und zwar genau beim Positionswinkel Q = 900° und nahe an der Außenseite der äußersten Windung der Stationärspirale 21 , also beispielsweise mit einem radialen Abstand RA(9) + BK/10 vom Zentrum der Stationärspirale 21 . Die Mündungsöff- nung 59b stellt in besonders vorteilhafter Weise die Schmierung innenseitig geführter Kompressionsräume sicher. In Fig. 3 ist der Kompressionsraum 14b innenseitig geführt. In Fig. 4, the orifice opening 59b is positioned in the second region AM,2, precisely at the position angle Q=900° and close to the outside of the outermost turn of the stationary scroll 21, ie at a radial distance RA(9)+BK/, for example. 10 from the center of the stationary spiral 21 . the estuary In a particularly advantageous manner, opening 59b ensures the lubrication of compression chambers guided on the inside. In FIG. 3, the compression chamber 14b is guided on the inside.
In Fig. 3 sind die Mündungsöffnungen 59a, 59b der direkten Ölrückführung 50 ebenfalls so positioniert, wie es mit Bezug auf Fig. 4 beschreiben worden ist. In FIG. 3, the orifices 59a, 59b of the direct oil return 50 are also positioned as described with reference to FIG.
Der Spiralverdichter 1 umfasst ferner eine Fluidrückführung 70 zur Rückführung von Kältemittel aus der Ausgaskammer 54 in die Kompressionseinheit. Ein Fluideinlass 71 der Fluidrückführung 70 ist in einem oberen Bereich der Ausgaskammer 54 angeordnet. So strömt kein flüssiges Öl aus der Ausgaskammer 54 in die Fluidrückführung 70. The scroll compressor 1 also includes a fluid return 70 for returning refrigerant from the outgassing chamber 54 into the compression unit. A fluid inlet 71 of the fluid return 70 is arranged in an upper area of the outgassing chamber 54 . In this way, no liquid oil flows from the outgassing chamber 54 into the fluid return line 70.
Die Fluidrückführung 70 erstreckt sich durch die Stationärscheibe 20. Eine Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 ist in dem Verdichterkanal 26 der Stationärscheibe 20 angeordnet (siehe Fig. 3 und Fig. 5). Hier ist die Mündungsöffnung 72a in einem Einlassbereich des Verdichterkanals 26 angeordnet, wird aber zeitweise auch von geschlossenen Kompressionsräumen überstrichen. In Fig. 3 überstreicht gerade der Kompressionsraum 14b vorletzter Stufe die Mündungsöffnung 72a. Folglich ist ein zeitlicher Mittelwert des Drucks des Kältemittels in dem Verdichterkanal 26 an der Mündungsöffnung 72a höher als der Ansaugdruck. In der vorliegenden Ausführungsform liegt der Zwischendruck in der Ausgaskammer 54 im ordnungsgemäßen Betrieb über dem zeitlichen Mittelwert des Drucks des Kältemittels in dem Verdichterkanal 26 an der Position der Mündungsöffnung 72a, und zwar - abhängig vom genauen Betriebszustand - im Bereich von 0,2 bar bis 1 ,5 bar. Die Druckdifferenz zum Auslassdruck drückt flüssiges Öl aus der Ausgaskammer in die zweite Fluidverbindung 56 und aus den Mündungsöffnungen 59a, 59b der direkten Ölrückführung 50. Der Zwischendruck in der Ausgaskammer 54 wird insbesondere beeinflusst durch: The fluid return 70 extends through the stationary disk 20. An orifice 72a of the fluid return 70 is disposed in the compressor passage 26 of the stationary disk 20 (see Figs. 3 and 5). Here, the orifice opening 72a is arranged in an inlet area of the compressor channel 26, but is sometimes also swept over by closed compression chambers. In FIG. 3, the compression chamber 14b of the penultimate stage just sweeps over the orifice 72a. Consequently, a time average of the pressure of the refrigerant in the compression passage 26 at the orifice 72a is higher than the suction pressure. In the present embodiment, the intermediate pressure in the outgassing chamber 54 during normal operation is above the mean value over time of the pressure of the refrigerant in the compressor channel 26 at the position of the orifice opening 72a, specifically - depending on the exact operating state - in the range from 0.2 bar to 1 .5 bars. The pressure difference to the outlet pressure forces liquid oil out of the outgassing chamber into the second fluid connection 56 and out of the orifices 59a, 59b of the direct oil return 50. The intermediate pressure in the outgassing chamber 54 is particularly influenced by:
- Den Auslassdruckdruck und den Massenstrom des Öls mitsamt des mittransportierten Kältemittels, welche durch die erste Fluidverbindung 52 in die Ausgaskammer 54 strömen, - The outlet pressure and the mass flow of the oil, including the entrained refrigerant, which flow through the first fluid connection 52 into the outgassing chamber 54,
- die zeitlichen Mittelwerte der Drücke an den Mündungsöffnungen 59a und 59b und den entsprechenden Massenstrom des Öls, der die Ausgaskammer 54 durch die zweite Fluidverbindung 56 verlässt, und - the time averages of the pressures at the orifices 59a and 59b and the corresponding mass flow of oil leaving the outgassing chamber 54 through the second fluid connection 56, and
- den zeitlichen Mittelwert des Drucks des Kältemittels in dem Verdichterkanal 26 an der Mündungsöffnung 72a und den entsprechenden Massenstrom des Kältemittels, der die Ausgaskammer 54 durch die Fluidrückführung 70 verlässt. - The time average of the pressure of the refrigerant in the compressor channel 26 at the orifice 72a and the corresponding mass flow of the refrigerant that leaves the outgassing chamber 54 through the fluid return 70.
Die treibende Kraft ist der Auslassdruck im Ölabscheider 45. The driving force is the outlet pressure in the oil separator 45.
Der Zwischendruck (bzw. ein zeitlicher Mittelwert des Zwischendrucks bei unverändertem Betriebszustand) liegt bei dieser Ausführungsform im Betrieb im Bereich von 0,3 bar bis 5 bar über dem Ansaugdruck. Bei einem Ansaugdruck von 1 bar liegt der Zwischendruck im Betrieb minimal um 0,3 bar über dem Ansaugdruck, also absolut bei 1 ,3 bar, und maximal um 1 ,9 bar, also absolut bei 1 ,9. Bei einem Ansaugdruck von 7 bar liegt der Zwischendruck im Betrieb maximal um 4,2 bar über dem Ansaugdruck, also bei 11 ,2 bar. Natürlich bleibt der Zwischendruck auch dann deutlich unter dem Auslassdruck, welcher in diesem Fall 32 bar beträgt. Bei einem Ansaugdruck von 5 bar liegt der Zwischendruck im Bereich von 0,6 bar bis 3,5 bar über dem Ansaugdruck. Diese Werte sind Beispiele. Der genaue Zwischendruck hängt vom genauen Betriebszustand ab, beispielsweise auch vom Auslassdruck. Die genauen Druckverhältnisse können auch vom verwendeten Kältemittel abhängen. Mit anderen Worten liegt der Zwischendruck im Betrieb in einem Bereich von 1 ,3 bar (minimaler Zwischendruck) und 11 ,2 bar (maximaler Zwischendruck). In this embodiment, the intermediate pressure (or a time average of the intermediate pressure in an unchanged operating state) is in the range from 0.3 bar to 5 bar above the intake pressure during operation. At an intake pressure of 1 bar, the intermediate pressure during operation is a minimum of 0.3 bar above the intake pressure, ie 1.3 bar in absolute terms, and a maximum of 1.9 bar, ie 1.9 bar in absolute terms. With an intake pressure of 7 bar, the intermediate pressure during operation is a maximum of 4.2 bar above the intake pressure, i.e. 11.2 bar. Of course, the intermediate pressure then remains well below the outlet pressure, which in this case is 32 bar. At an intake pressure of 5 bar, the intermediate pressure is in the range from 0.6 bar to 3.5 bar above the intake pressure. These values are examples. The exact intermediate pressure depends on the exact operating condition, for example also on the outlet pressure. The exact pressure ratios can also depend on the refrigerant used. In other words, the intermediate pressure during operation is in a range of 1.3 bar (minimum intermediate pressure) and 11.2 bar (maximum intermediate pressure).
Anhand von Fig. 7 werden im Folgenden vorteilhafte Positionen für Mündungsöffnungen 72a, 72b der Fluidrückführung 70 erläutert. Advantageous positions for orifice openings 72a, 72b of the fluid return 70 are explained below with reference to FIG.
Im Allgemeinen ist die Mündungsöffnung 72a, 72b der Fluidrückführung 70 in dem Verdichterkanal 26 bevorzugt an einem Positionswinkel (des Verdichterkanals 26) angeordnet, der in einem Bereich von Emin ~ y ~ 300 und Smax = y liegt, wobei Y der Positionswinkel des äußeren Endes des Verdichterkanals ist. In general, the orifice 72a, 72b of the fluid return 70 in the compressor duct 26 is preferably located at a position angle (of the compressor duct 26) that is in a range of Emin ~ y ~ 300 and Smax = y, where Y is the position angle of the outer end of the Compressor channel is.
Fig. 7 zeigt zwei besonders bevorzugte Bereiche AM, 3 und AM, 4 für die Anordnung von Mündungsöffnungen 72a, 72b der Fluidrückführung 70 im Verdichterkanal 26. Fig. 7 shows two particularly preferred areas AM, 3 and AM, 4 for the arrangement of orifices 72a, 72b of the fluid return 70 in the compressor channel 26.
Der eine Bereich AM, 3 für die Anordnung von Mündungsöffnungen 72a ist dadurch definiert, dass eine darin liegende Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 an einem Positionswinkel Ei angeordnet ist, der in einem Bereich von Emin = Y - 300° bis smax,i = Y - 180° ist, wobei die Mündungsöffnung 72a außerdem derart angeordnet ist, dass sie nur von außenseitig geführten Kompressionsräumen 14b überstrichen wird und genau einmal pro Umlauf von der Orbitierspi- rale 31 überstrichen wird. Beispielsweise ist die Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 7 im Verdichterkanal 26 an einem Positionswinkel £i = Y - 248° angeordnet. Die Mündungsöffnung 72a ist außerdem an der Außenseite des Verdichterkanals 26 an diesem Positionswinkel angeordnet. Dadurch wird die Mündungsöffnung 72a in diesen Ausführungsform nur von außenseitig geführten Kompressionsräumen 14b überstrichen. Die Mündungsöffnung 72a hier zu keinem Zeitpunkt in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem der innenseitig geführten Kompressionsräume 14a. Genauer wird die Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 in dieser Ausführungsform im Bereich des Umlaufwinkels von 0° bis 20° von der Orbitierspirale 31 verschlossen. Wenn der Umlaufwinkel 20° erreicht hat, beginnt der außenseitig geführte Kompressionsraum 14b, die Mündungsöffnung 72a zu überstreichen. In einem Bereich des Umlaufwinkels von 20° bis 270° stehen die Mündungsöffnung 72a und der außenseitig geführte Kompressionsraum 14a in Fluidverbindung. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Umlaufwinkel von 90° steht die Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 beispielsweise über ihre volle Fläche in unmittelbarer Fluidverbindung mit der außenseitig geführten Kompressionskammer 14b. In einem Bereich des Umlaufwinkels von 270° bis 360° verschließt die Orbitierspirale 31 die Mündungsöffnung 72a wieder. The one area AM, 3 for the arrangement of orifices 72a is defined in that an orifice 72a of the fluid return 70 located therein is arranged at a position angle Ei, which is in a range from Emin = Y - 300° to s max,i = Y-180°, the orifice opening 72a also being arranged in such a way that it is only swept over by the compression chambers 14b guided on the outside and is swept over by the orbiting spiral 31 exactly once per revolution. For example, the orifice opening 72a of the fluid return 70 in FIGS. 3, 4 and 7 is arranged in the compressor channel 26 at a position angle εi = Y - 248°. The orifice 72a is also located on the outside of the compression duct 26 at this position angle. As a result, in this embodiment, the orifice opening 72a is only swept over by compression chambers 14b guided on the outside. The mouth opening 72a is at no time in direct fluid communication with one of the compression chambers 14a guided on the inside. More specifically, in this embodiment, the orifice 72a of the fluid return 70 is closed by the orbiting scroll 31 in the orbit angle range of 0° to 20°. When the rotation angle has reached 20°, the compression chamber 14b guided on the outside begins to sweep over the orifice opening 72a. In a range of the angle of rotation from 20° to 270°, the orifice opening 72a and the compression space 14a guided on the outside are in fluid connection. With the rotation angle of 90° shown in FIG. 3, the orifice opening 72a of the fluid return 70 is in direct fluid connection with the compression chamber 14b guided on the outside, for example over its entire surface. In a range of the rotation angle from 270° to 360°, the orbiting spiral 31 closes the orifice opening 72a again.
Bei dem Umlaufwinkel von 20° liegt der Druck des Kältemittels in dem außenseitig geführten Kompressionsraum 14b, der gerade in Fluidverbindung mit der Mündungsöffnung 72a tritt, bereits etwas über dem Ansaugdruck. Das liegt daran, dass dieser Kompressionsraum 14b bereits kurz zuvor beim Umlaufwinkel von 0° (Bezugszeichen 101 ) abgeschlossen und bis zum Umlaufwinkel von 20° bereits etwas verkleinert wurde. At the circulation angle of 20°, the pressure of the refrigerant in the compression chamber 14b guided on the outside, which is just entering into fluid connection with the orifice 72a, is already slightly above the suction pressure. This is due to the fact that this compression space 14b was closed shortly before at the rotation angle of 0° (reference number 101) and was already slightly reduced up to the rotation angle of 20°.
Für das folgende Beispiel sei ein Ansaugdruck von 3 bar angenommen. Dann beträgt der Druck des Kältemittels in diesem Kompressionsraum 14b bei dem Umlaufwinkel von 20° zum Beispiel 3,08 bar. Bis zu dem Umlaufwinkel von 270° steigt der Druck des Kältemittels in diesem Kompressionsraum 14b in diesem Beispiel kontinuierlich bis auf 4,76 bar an. Der zeitliche Mittelwert des Drucks des Kältemittels in dem Verdichterkanal 26 an der Mündungsöffnung 72a beträgt dabei 3,76 bar, er liegt also 0,76 bar über dem Ansaugdruck von 3 bar. Es handelt sich dabei um ein nicht-limitierendes Beispiel für einen bestimmten Betriebszustand. So liegt bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der zeitliche Mittelwert des Drucks des Kältemittels in dem Verdichterkanal 26 an der Position der Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 beispielsweise An intake pressure of 3 bar is assumed for the following example. The pressure of the refrigerant in this compression chamber 14b is then, for example, 3.08 bar at the rotation angle of 20°. Up to the rotation angle of 270°, the pressure of the refrigerant in this compression chamber 14b increases continuously in this example to 4.76 bar. The mean value over time of the pressure of the refrigerant in the compressor channel 26 at the outlet opening 72a is 3.76 bar, which means it is 0.76 bar above the suction pressure of 3 bar. This is a non-limiting example of a specific operating state. Thus, in the embodiment according to FIG. 3, the mean value over time of the pressure of the refrigerant in the compressor channel 26 is at the position of the orifice opening 72a of the fluid return 70, for example
• bei einem Ansaugdruck von 1 bar bei 126 % dieses Ansaugdrucks, • at an intake pressure of 1 bar at 126% of this intake pressure,
• bei einem Ansaugdruck von 3 bar bei 125 % dieses Ansaugdrucks, • at an intake pressure of 3 bar at 125% of this intake pressure,
• bei einem Ansaugdruck von 5 bar bei 124 % dieses Ansaugdrucks und • at an intake pressure of 5 bar at 124% of this intake pressure and
• bei einem Ansaugdruck von 7 bar bei 123 % dieses Ansaugdrucks. • at an intake pressure of 7 bar at 123% of this intake pressure.
Wenn die Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 in einer nicht gezeigten Modifikation der Ausführungsform im Bereich AM, 3 an einen Positionswinkel von Ei = Y - 295° verschoben wird, dann liegt der zeitliche Mittelwert des Drucks des Kältemittels in dem Verdichterkanal 26 an der Position der Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 abhängig vom Betriebszustand beispielsweise im Bereich von 138 % bis 142 % des jeweiligen Ansaugdrucks. If the orifice 72a of the fluid return 70 is shifted to a position angle of Ei = Y - 295° in a modification of the embodiment not shown in the area AM, 3, then the time average of the pressure of the refrigerant in the compressor passage 26 is at the position of the orifice 72a of the fluid return 70 depending on the operating state, for example in the range from 138% to 142% of the respective intake pressure.
Wenn die Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 in einer nicht gezeigten Modifikation der Ausführungsform im Bereich AM, 3 an einen Positionswinkel von Ei = Y - 190° verschoben wird, dann liegt der zeitliche Mittelwert des Drucks des Kältemittels in dem Verdichterkanal 26 an der Position der Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 abhängig vom Betriebszustand beispielsweise im Bereich von 107 % bis 109 % des jeweiligen Ansaugdrucks. If the orifice 72a of the fluid return 70 is shifted to a position angle of Ei = Y - 190° in a modification of the embodiment not shown in the area AM, 3, then the time average of the pressure of the refrigerant in the compressor passage 26 is at the position of the orifice 72a of the fluid return 70 depending on the operating state, for example in the range from 107% to 109% of the respective intake pressure.
Der andere Bereich AM, 4 für die Anordnung von Mündungsöffnungen 72b' ist dadurch definiert, dass eine darin liegende Mündungsöffnung 72b der Fluidrückführung 70 an einem Positionswinkel £2 angeordnet ist, der in einem Bereich von Emin, 2 = Y - 120° bis £max = Y ist, wobei die Mündungsöffnung 72b außerdem derart angeordnet ist, dass sie nur von innenseitig geführten Kompressionsräumen 14a überstrichen wird und genau einmal pro Umlauf von der Orbitierspirale 31 überstrichen wird. In Fig. 7 ist beispielhaft die Position für eine Mündungsöffnung 72b in dem Bereich AM, 4 mit einem Positionswinkel £2 = 7 - 68° eingezeichnet. Die Mündungsöffnung 72b ist außerdem an der Innenseite des Verdichterkanals 26 an diesem Positionswinkel £2 angeordnet. Dadurch wird diese Mündungsöffnung 72b nur von innenseitig geführten Kompressionsräumen 14a überstrichen. Die Mündungsöffnung 72b steht deshalb zu keinem Zeitpunkt in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem der außenseitig geführten Kompressionsräume 14b. Diese Mündungsöffnung 72b kann alternativ oder zusätzlich zu der anderen in Fig. 7 gezeigten Mündungsöffnung 72a der Fluidrückführung 70 ausgebildet sein. The other area AM, 4 for the arrangement of orifices 72b' is defined in that an orifice 72b of the fluid return 70 lying therein is arranged at a position angle θ2, which is in a range from Emin, 2 = Y - 120° to θ m ax=Y, with the orifice opening 72b also being arranged in such a way that it is only swept over by compression chambers 14a guided on the inside and is swept over by the orbiting spiral 31 exactly once per revolution. 7 shows the position for an orifice opening 72b in the area AM, 4 with a position angle θ2=7-68°. The orifice 72b is also located on the inside of the compression duct 26 at this position angle θ2. As a result, this orifice opening 72b is only swept over by compression chambers 14a guided on the inside. The mouth opening 72b is therefore at no time in direct fluid communication with one of the compression chambers 14b guided on the outside. This orifice 72b can be formed as an alternative or in addition to the other orifice 72a of the fluid return 70 shown in FIG.
Beim Abschluss der Kompressionskammern 14a, 14b ist der Positionswinkel der innenseitig geführten Kompressionskammern 14b gegenüber dem Positionswinkel der außenseitig geführten Kompressionskammern 14a um +180° versetzt. Da der Positionswinkel der Mündungsöffnung 72b gegenüber jenem der Mündungsöffnung 72a ebenfalls um +180° versetzt ist, entwickeln sich die Druckverhältnisse an der Mündungsöffnung 72b während eines Umlaufs ähnlich wie diejenigen an der Mündungsöffnung 72a. At the closure of the compression chambers 14a, 14b, the position angle of the inboard compression chambers 14b is offset from the position angle of the outboard compression chambers 14a by +180°. Since the position angle of the orifice opening 72b is also offset by +180° with respect to that of the orifice opening 72a, the pressure conditions at the orifice opening 72b develop similarly to those at the orifice opening 72a during a revolution.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann eine Mündungsöffnung der Fluidrückführung 70 beispielsweise an einem Positionswinkel in dem Bereich von £max,i bis £min,2 angeordnet sein. Eine solche Mündungsöffnung kann in einem mittleren Bereich des Verdichterkanals 26 an diesem Positionswinkel angeordnet sein, sodass sie in jedem Umlauf zweimal vollständig von der Orbitierspirale 31 verschlossen wird und abwechselnd mit innenseitig geführten Kompressionskam- mern 14a und mit außenseitig geführten Kompressionskammern 14b in Fluidverbindung tritt. Dadurch liegt der mittlere Druck des Kältemittels an dieser Mündungsöffnung zwischen dem mittleren Druck des Kältemittels in außenseitig geführten Kompressionskammern 14b an der Außenseite des Verdichterkanals 26 an diesem Positionswinkel und dem mittleren Druck des Kältemittels in innensei- tig geführten Kompressionskammern 14a an der Innenseite des Verdichterkanals 26 diesem Positionswinkel. Wie bereits an anderer Stelle erwähnt können die Zeitbereiche, während denen die Mündungsöffnung vollständig von der Orbi- tierspirale 31 verschlossen sind, für die Berechnung des mittleren Drucks des Kältemittels an der Mündungsöffnung außen vor bleiben. In an embodiment that is not shown, an orifice of the fluid return 70 can be arranged, for example, at a position angle in the range of θmax,i to θmin,2. Such an orifice opening can be arranged in a central region of the compressor channel 26 at this position angle, so that it is completely closed twice in each revolution by the orbiting scroll 31 and alternately enters fluid communication with compression chambers 14a guided on the inside and with compression chambers 14b guided on the outside. As a result, the average pressure of the refrigerant at this orifice lies between the average pressure of the refrigerant in the compression chambers 14b guided on the outside on the outside of the compressor channel 26 at this position angle and the average pressure of the refrigerant on the inside. tig guided compression chambers 14a on the inside of the compressor channel 26 this position angle. As already mentioned elsewhere, the time ranges during which the orifice opening is completely closed by the orbiting spiral 31 can be left out for the calculation of the mean pressure of the refrigerant at the orifice opening.
Der Spiralverdichter 1 weist außerdem eine zweite Ölrückführung 82 auf. Die zweite Ölrückführung 82 führt Öl aus dem Ölabscheider 45 in die Anpressdruck- kammer 80 zurück. Sie umfasst einen zweiten Öleinlass 81 in dem Ölabscheider 45 und ein Drosselventil 83, welches zwischen dem zweiten Öleinlass und der Anpressdruckkammer 80 in der zweiten Ölrückführung 82 angeordnet ist. The scroll compressor 1 also has a second oil return 82 . The second oil return 82 returns oil from the oil separator 45 to the contact pressure chamber 80 . It includes a second oil inlet 81 in the oil separator 45 and a throttle valve 83 which is arranged between the second oil inlet and the contact pressure chamber 80 in the second oil return 82 .
Im Betrieb wird durch den im Ölabscheider 45 herrschenden Auslassdruck Öl durch den zweiten Öleinlass 81 in die zweite Ölrückführung 82 gedrückt. Der Druck des Öls wird durch das Drosselventil 83 reduziert. Der Druckabfall in dem Drosselventil 83 beeinflusst den Anpressdruck. During operation, the outlet pressure prevailing in the oil separator 45 forces oil through the second oil inlet 81 into the second oil return 82 . The pressure of the oil is reduced by the throttle valve 83. The pressure drop in the throttle valve 83 influences the contact pressure.
Das Öl in der Anpressdruckkammer 80 trägt zur Schmierung der Orbitier- scheibe 30 bei. Zudem kann ein kleiner Teil des Öls an der Orbitierscheibe 30 vorbei in das Innere des Kompressionsabschnitts 10 kriechen. The oil in the contact pressure chamber 80 contributes to lubricating the orbiting disk 30 . In addition, a small portion of the oil can creep past the orbiting disk 30 into the interior of the compression section 10 .
Der in Fig. 1 gezeigte Spiralverdichter 1 umfasst außerdem eine Referenzverbindung 84 zwischen einem Innenraum der Anpressdruckkammer 80 zu einer Referenzöffnung 86. Die Referenzöffnung 86 ist in der Orbitiergrundfläche 32 der Orbitierscheibe 30 angeordnet, und zwar in einem Verdichterkanal der Orbitierscheibe 30. Die Referenzverbindung 84 beeinflusst den Anpressdruck in der An- pressdruckkammer 80 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Spiralverdichters 1. Die Referenzverbindung 84 führt von der Anpressdruckkammer 80 durch die Orbitierscheibe 30 zu der Referenzöffnung 86 in der Orbitiergrundfläche 32. Die Referenzöffnung 86 der Referenzverbindung 84 ist in der radialen Richtung gesehen weiter innen positioniert als die Mündungsöffnungen 59a, 59b der direkten Ölrückführung 50. In Fig. 3 ist eine Position der Referenzöffnung 86 der Referenzverbindung 84 in einem Ausslassbereich des Verdichterkanals der Orbitier- scheibe 30 angedeutet. Deshalb kann die Referenzverbindung 84 nicht oder nur wenig zur Schmierung der radial äußeren Bereiche der Stationärspirale 21 und der Orbitierspirale 31 beitragen. Die Referenzöffnung 86 ist nicht in Einlassbereich des Verdichterkanals der Orbitierscheibe 30 angeordnet. Im Betrieb des Spiralverdichters 1 kommt es deshalb nicht zu einer unmittelbaren Fluidverbindung zwischen dem Einlass 11 des Kompressionsabschnitts 10 und der Referenzöffnung 86. The scroll compressor 1 shown in Fig. 1 also includes a reference connection 84 between an interior of the contact pressure chamber 80 to a reference opening 86. The reference opening 86 is arranged in the orbiting base 32 of the orbiting disk 30, namely in a compressor channel of the orbiting disk 30. The reference connection 84 influences the contact pressure in the contact pressure chamber 80 as a function of the operating state of the scroll compressor 1. The reference connection 84 leads from the contact pressure chamber 80 through the orbiting disk 30 to the reference opening 86 in the orbiting base 32. The reference opening 86 of the reference connection 84 is positioned further inwards than the orifice openings 59a, 59b of the direct oil return 50, viewed in the radial direction . Therefore, the reference connection 84 can contribute little or not to the lubrication of the radially outer areas of the stationary scroll 21 and the orbiting scroll 31 . The reference opening 86 is not arranged in the inlet area of the compressor channel of the orbiting disk 30 . During operation of the scroll compressor 1, there is therefore no direct fluid connection between the inlet 11 of the compression section 10 and the reference opening 86.
Optional umfasst die Referenzverbindung 84 ein Drosselventil 85. Das Drosselventil 85 trägt zur Regulierung des Anpressdrucks bei. Optionally, the reference connection 84 includes a throttle valve 85. The throttle valve 85 helps regulate the contact pressure.
Der zweite Öleinlass 81 der zweiten Ölrückführung 82 ist in einem Bodenbereich des Ölabscheiders 45 angeordnet. Insbesondere ist er unterhalb des ersten Öleinlasses 51 der direkten Ölrückführung 50 angeordnet. Wenn im Betrieb ein Ölstand in dem Ölabscheider 45 auf einen Stand unterhalb des ersten Öleinlasses 51 sinkt, fällt der erste Öleinlass 51 trocken und wird nicht mehr mit Öl versorgt. Der zweite Öleinlass 81 wird jedoch weiterhin mit Öl versorgt. Die Ölversorgung der zweiten Ölrückführung genießt dadurch Priorität vor der Ölversorgung der direkten Ölrückführung 50. So ist auch bei Ölmangel sichergestellt, dass der Anpressdruck erhalten bleibt. Eine gewisse Schmierung des Kompressionsabschnitts 10 bleibt erhalten durch das außen an der Orbitierscheibe 30 vorbeikriechende Öl sowie durch Öl, dass von durch den externen Kältemittelkreislauf zurück in den Einlass 11 des Kompressionsabschnitts 10 gelangt. Außerdem kann Öl aus der Anpressdruckkammer 80 durch die Referenzverbindung 84 in den Kompressionsabschnitt 10 gelangen, insbesondere, wenn ein Ölstand in der Anpressdruckkammer sehr hoch ist. Der Spiralverdichter 1 umfasst ferner einen Elektromotor und einen Inverter für den Elektromotor (nicht gezeigt). Der Spiralverdichter 1 ist kann in einen Kältemittelkreislauf eines Fahrzeugs integriert werden. Der Spiralverdichter 1 kann beispielsweise in ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug eingebaut sein. The second oil inlet 81 of the second oil return 82 is arranged in a bottom area of the oil separator 45 . In particular, it is arranged below the first oil inlet 51 of the direct oil return 50 . In operation, if an oil level in the oil separator 45 drops to a level below the first oil inlet 51, the first oil inlet 51 will run dry and no longer be supplied with oil. However, the second oil inlet 81 is still supplied with oil. The oil supply of the second oil return thus enjoys priority over the oil supply of the direct oil return 50. This ensures that the contact pressure is maintained even if there is a lack of oil. A certain lubrication of the compression section 10 is maintained by the oil creeping past the orbiting disk 30 on the outside and by oil that returns to the inlet 11 of the compression section 10 through the external refrigerant circuit. In addition, oil from the compression chamber 80 can enter the compression section 10 through the reference connection 84, particularly when an oil level in the compression chamber is very high. The scroll compressor 1 further includes an electric motor and an inverter for the electric motor (not shown). The scroll compressor 1 can be integrated into a refrigerant circuit of a vehicle. The scroll compressor 1 can be installed in an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt eines Kompressionsabschnitts 10, einer Auslassdruckkammer 40, eines Ölabscheiders 45 und einer direkten Ölrückführung 50 zur direkten Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider 45 in den Kompressionsabschnitt 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters. Die übrigen Elemente dieses Spiralverdichters sind nicht gezeigt. Der Spiralverdichter und seine Bauteile entsprechen dem Aufbau und der Funktionsweise des Spiralverdichters 1 aus Fig. 1 , sofern nichts anderes angegeben ist. Für gleiche Elemente werden dieselben Bezugszeichen verwendet. 5 shows a longitudinal section of a compression section 10, a discharge pressure chamber 40, an oil separator 45 and a direct oil return 50 for directly returning oil from the oil separator 45 to the compression section 10 according to a second embodiment of a scroll compressor according to the invention. The remaining elements of this scroll compressor are not shown. Unless otherwise stated, the scroll compressor and its components correspond to the design and functioning of the scroll compressor 1 from FIG. 1 . The same reference numbers are used for the same elements.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt an der Schnittlinie A in Fig. 5. Fig. 6 shows a cross section on line A in Fig. 5.
In Fig. 5 und Fig. 6 ist gezeigt, dass die Ausgaskammer 54 in radialer Richtung (senkrecht zu der Mittelachse der Stationärscheibe 20) außerhalb der Auslassdruckkammer 40 ausgebildet ist und die Auslassdruckkammer 40 umschließt. Die Ausgaskammer 54 hat eine (zumindest im Wesentlichen) hohlzylindrische Grundform. Die Auslassdruckkammer 40 hat eine (zumindest im Wesentlichen) zylindrische Grundform. Die Auslassdruckkammer 40 und die Ausgaskammer 54 sind koaxial angeordnet. Eine hohlzylindrische Mantelwand 41 der Auslassdruckkammer 40 trennt die Auslassdruckkammer 40 und die Ausgaskammer 45 voneinander ab. Auf diese Weise wird der ansonsten ungenutzte Raum um die Mantelwand 41 in vorteilhafter Weise verwendet. Die Auslassdruckkammer 40 steht über eine Öffnung 42 in direkter Fluidverbindung mit dem Ölabscheider 45. Ähnlich wie in Fig. 1 kann optional eine Rückschlageinrichtung an dem Auslass 11 der Kompressionseinheit 10 ausgebildet sein (nicht gezeigt). It is shown in FIGS. 5 and 6 that the outgassing chamber 54 is formed outside of the outlet pressure chamber 40 in the radial direction (perpendicular to the central axis of the stationary disk 20 ) and encloses the outlet pressure chamber 40 . The outgassing chamber 54 has an (at least essentially) hollow-cylindrical basic shape. The outlet pressure chamber 40 has an (at least substantially) cylindrical basic shape. The outlet pressure chamber 40 and the outgassing chamber 54 are arranged coaxially. A hollow-cylindrical casing wall 41 of the outlet pressure chamber 40 separates the outlet pressure chamber 40 and the outgassing chamber 45 from one another. In this way, the otherwise unused space around the casing wall 41 is used in an advantageous manner. The outlet pressure chamber 40 is in direct fluid communication with the oil separator 45 via an opening 42. Similar to FIG. 1, a non-return device can optionally be formed at the outlet 11 of the compression unit 10 (not shown).
Die beschriebenen Ausführungsformen mit der direkten Ölrückführung 50 erlauben einen besonders effizienten Betrieb und weisen eine hohe Zuverlässigkeit auf. The described embodiments with the direct oil return 50 allow particularly efficient operation and are highly reliable.
Bezugszeichenliste: Reference list:
I Spiralverdichter I scroll compressor
10 Kompressionsabschnitt 10 compression section
I I Einlass (des Kompressionsabschnitts)I I Inlet (of the compression section)
12 Auslass (des Kompressionsabschnitts)12 outlet (of the compression section)
13 Rückschlageinrichtung 13 non-return device
14a, 14b, 14c Kompressionsraum 14a, 14b, 14c compression space
20 Stationärscheibe 20 stationary disc
21 Stationärspirale 21 stationary spiral
22 Stationärgrundfläche 22 stationary floor space
24 inneres Ende (der Stationärspirale)24 inner end (of the stationary spiral)
25 äußeres Ende (der Stationärspirale)25 outer end (of the stationary spiral)
26 Verdichterkanal (der Stationärscheibe)26 compressor channel (of the stationary disk)
28 Auslassöffnung (der Stationärscheibe)28 outlet opening (of the stationary disk)
30 Orbitierscheibe 30 Orbiting Disc
31 Orbitierspirale 31 orbiting spiral
32 Orbitiergrundfläche 32 orbiting footprint
34 äußeres Ende (der Orbitierspirale)34 outer end (of the orbiting spiral)
40 Auslassdruckkammer 40 outlet pressure chamber
41 Mantelwand 41 mantle wall
42 Öffnung 42 opening
45 Ölabscheider 45 oil separator
46 Ölabscheider-Auslassöffnung 46 Oil Separator Outlet Port
50 direkte Ölrückführung 50 direct oil return
51 erster Öleinlass 51 first oil inlet
52 erste Fluidverbindung 52 first fluid connection
53 erstes Stromventil (Drosselventil)53 first flow valve (throttle valve)
54 Ausgaskammer 54 outgassing chamber
55 Öleinlass 55 oil inlet
56 zweite Fluidverbindung 57 zweites Stromventil (Drosselventil) 56 second fluid connection 57 second flow valve (throttle valve)
58 Verzweigung 58 branch
59a, 59b Mündungsöffnung (der direkten Ölrückführung) 59a, 59b orifice (of direct oil return)
70 Fluidrückführung 70 fluid return
71 Fluideinlass 71 fluid inlet
72a, 72b Mündungsöffnung (der Fluidrückführung) 72a, 72b orifice (of the fluid return)
80 Anpressdruckkammer 80 compression chamber
81 zweiter Öleinlass 81 second oil inlet
83 Stromventil (Drosselventil) 83 flow valve (throttle valve)
84 Referenzverbindung 84 reference connection
85 Stromventil (Drosselventil) 85 flow valve (throttle valve)
86 Referenzöffnung 86 reference opening
90 Gehäuse 90 housing
91 Ansauganschluss 91 intake port
92 Auslassanschluss 92 outlet port
93 Ansaugdruckkammer 93 suction pressure chamber
AM, 1, AM, 2, AM, 3, AM, 4 Bereich AM,1,AM,2,AM,3,AM,4 area
El , £2, Emin, Smax Positionswinkel El , £2, Emin, Smax position angle
El ,max, S2,min Positionswinkel El ,max, S2,min position angle
Y Positionswinkel des äußeren Endes des VerdichterkanalsY position angle of the outer end of the compressor duct
9 Positionswinkel 9 position angles
RI(Y) radialer Abstand der Innenseite des Stationärspirale an dem äußeren Ende des Verdichterkanals RI(Y) radial distance of the inside of the stationary scroll at the outer end of the compressor duct
BK Breite des Verdichterkanals in der radialen Richtung an dem äußeren Ende des VerdichterkanalsRA(9 - 360°) radialer Abstand der Außenseite der Stationärspirale am Positionswinkel 9 - 360 BK width of the compressor duct in the radial direction at the outer end of the compressor duct RA(9 - 360°) radial distance of the outside of the stationary scroll at the position angle 9 - 360

Claims

62 Patentansprüche: 62 patent claims:
1 . Spiralverdichter (1 ) zur Kompression eines Fluids, umfassend: einen Kompressionsabschnitt (10) aufweisend 1 . A scroll compressor (1) for compressing a fluid, comprising: having a compression section (10).
• einen Einlass (11 ) des Kompressionsabschnitt (10) zur Ansaugung des Fluids in den Kompressionsabschnitt (10), • an inlet (11) of the compression section (10) for sucking the fluid into the compression section (10),
• einen Auslass (12) des Kompressionsabschnitt (10) zum Ausstößen des komprimierten Fluids aus dem Kompressionsabschnitt (10), • an outlet (12) of the compression section (10) for expelling the compressed fluid from the compression section (10),
• eine Stationärscheibe (20) mit einer Stationärspirale (21 ), und • a stationary disc (20) with a stationary spiral (21), and
• eine Orbitierscheibe (30) mit einer Orbitierspirale (31 ), wobei die Orbitier- scheibe (30) relativ zu der Stationärscheibe (20) entlang einer Kompressionsrichtung (100) orbitierbar ist, um das Fluid von dem Einlass (11 ) des Kompressionsabschnitts (10) zu dem Auslass (12) des Kompressionsabschnitts (10) zu befördern und dabei zu komprimieren; und einen Ölabscheider (45) zum Abscheiden von Öl aus dem komprimierten Fluid; wobei der Spiralverdichter (1 ) zusätzlich eine direkte Ölrückführung (50) zur direkten Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider (45) in den Kompressionsabschnitt (10) aufweist, wobei die direkte Ölrückführung (50) zumindest eine Mündungsöffnung (59a, 59b) aufweist, wobei die direkte Ölrückführung (50) ein erstes Stromventil (53) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Ölrückführung (50) eine Ausgaskammer (54) umfasst, die zwischen dem ersten Stromventil (53) und der Mündungsöffnung (59a, 59b) der direkten Ölrückführung (50) angeordnet ist, und 63 dass der Spiralverdichter (1 ) eine Fluidrückführung (70) zur Rückführung von Fluid aus der der Ausgaskammer (54) in den Kompressionsabschnitt (10) aufweist. • an orbiting disk (30) with an orbiting spiral (31), wherein the orbiting disk (30) can be orbited relative to the stationary disk (20) along a compression direction (100) in order to extract the fluid from the inlet (11) of the compression section (10 ) conveying to the outlet (12) of the compression section (10) and thereby compressing; and an oil separator (45) for separating oil from the compressed fluid; wherein the scroll compressor (1) additionally has a direct oil return (50) for the direct return of oil from the oil separator (45) into the compression section (10), the direct oil return (50) having at least one orifice (59a, 59b), wherein the direct oil return (50) includes a first flow control valve (53), characterized in that the direct oil return (50) includes an outgassing chamber (54) located between the first flow control valve (53) and the orifice (59a, 59b) of the direct oil return (50) is arranged, and 63 that the scroll compressor (1) has a fluid return (70) for returning fluid from the outgassing chamber (54) into the compression section (10).
2. Spiralverdichter (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnung (59a, 59b) der direkten Ölrückführung (50) in der Stationärscheibe (20) angeordnet ist. 2. Scroll compressor (1) according to claim 1, characterized in that the orifice (59a, 59b) of the direct oil return (50) is arranged in the stationary disk (20).
3. Spiralverdichter (1 ) nach Anspruch 2, wobei die Stationärscheibe (20) eine Stationärspirale (21 ) aufweist, die auf einer Stationärgrundfläche (22) der Stationärscheibe (20) angeordnet ist und einen spiralförmigen Verdichterkanal (26) der Stationärscheibe (20) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnung (59a, 59b) der direkten Ölrückführung (50) in einem Ansaugbereich des Verdichterkanals (26) angeordnet ist, welcher im Betrieb zumindest zeitweise in unmittelbarer Fluidverbindung mit dem Einlass (11 ) des Kompressionsabschnitts (10) steht und/oder außerhalb des Verdichterkanals (26) angeordnet ist. 3. Scroll compressor (1) according to claim 2, wherein the stationary disk (20) has a stationary scroll (21) which is arranged on a stationary base surface (22) of the stationary disk (20) and forms a spiral-shaped compressor channel (26) of the stationary disk (20). , characterized in that the orifice (59a, 59b) of the direct oil return (50) is arranged in an intake area of the compressor channel (26), which during operation is at least temporarily in direct fluid communication with the inlet (11) of the compression section (10) and / or outside of the compressor channel (26) is arranged.
4. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stationärscheibe (20) die Stationärspirale (21 ) aufweist, die auf der Stationärgrundfläche (22) der Stationärscheibe (20) angeordnet ist und den spiralförmigen Verdichterkanal (26) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungsöffnung (59a, 59b) der direkten Ölrückführung (50) entweder an einem Positionswinkel in einem Bereich von y - 30° und y + 30° angeordnet ist, wobei y ein Positionswinkel eines äußeren Endes des Verdichterkanals (26) ist, und in einem radialen Abstand RM,I von einem Zentrum der Stationärscheibe (20) angeordnet ist, wobei RM,I in einem Bereich zwischen (Ri(y) - BK) und Ri(y) liegt, wobei Ri(y) ein radialer Abstand einer Innenseite der 64 4. Scroll compressor (1) according to one of the preceding claims, wherein the stationary disk (20) has the stationary scroll (21) which is arranged on the stationary base surface (22) of the stationary disk (20) and forms the spiral-shaped compressor channel (26), characterized in that that the orifice (59a, 59b) of the direct oil return (50) is located either at a position angle in a range of y - 30° and y + 30°, where y is a position angle of an outer end of the compressor duct (26), and is arranged at a radial distance RM,I from a center of the stationary disk (20), where RM,I lies in a range between (Ri(y) - BK) and Ri(y), where Ri(y) is a radial distance one inside of the 64
Stationärspirale (21 ) an einem äußeren Ende des Verdichterkanals (26) ist und BK eine Breite des Verdichterkanals (26) entlang der radialen Richtung an dem äußeren Ende des Verdichterkanals (26) ist, oder außerhalb der Stationärspirale (21 ) und an einem Positionswinkel im Bereich von 9 - 30° bis Q + 30°, und in einem radialen Abstand RM,2 von dem Zentrum der Stationärscheibe (20) angeordnet ist, wobei Q = y + 180° ist und RM,2 in einem Bereich von RA(9 - 360°) bis RA(9 - 360°) + BK liegt, wobei RA(9 - 360°) ein radialer Abstand einer Außenseite der Stationärspirale (21 ) am Positionswinkel 9 - 360° ist. Stationary volute (21) is at an outer end of the compressor duct (26) and BK is a width of the compressor duct (26) along the radial direction at the outer end of the compressor duct (26), or outside the stationary volute (21) and at a position angle im range from 9 - 30° to Q + 30°, and is located at a radial distance RM,2 from the center of the stationary disk (20), where Q = y + 180° and RM,2 in a range from RA(9 - 360°) to RA(9-360°) + BK, where RA(9-360°) is a radial distance of an outside of the stationary scroll (21) at the position angle 9-360°.
5. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Kompressionsbetrieb zwischen der Orbitierspirale (31 ) und der Stationärspirale (21 ) mindestens ein Kompressionsraum°(14a, 14b, 14c) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Mündungsöffnung (59a, 59b) zu keinem Zeitpunkt von irgendeinem Kompressionsraum°(14a, 14b, 14c) überstrichen wird. 5. Scroll compressor (1) according to one of the preceding claims, wherein in the compression mode between the orbiting scroll (31) and the stationary scroll (21) at least one compression chamber ° (14a, 14b, 14c) is formed, characterized in that the at least one orifice ( 59a, 59b) is never swept over by any compression space°(14a, 14b, 14c).
6. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Ölrückführung (50) ein zweites Stromventil (57) umfasst, welches nach der Ausgaskammer (54) angeordnet ist. 6. Scroll compressor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the direct oil return (50) comprises a second flow control valve (57) which is arranged after the outgassing chamber (54).
7. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralverdichter (1 ) dazu eingerichtet ist, dass im Kompressionsbetrieb der Zwischendruck in der Ausgaskammer (54) in einem Bereich von 0,2 bar bis 6 bar über einem Ansaugdruck des Kompressionsabschnitts (10) liegt. 7. Scroll compressor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the scroll compressor (1) is set up so that in compression operation the intermediate pressure in the outgassing chamber (54) is in a range from 0.2 bar to 6 bar above an intake pressure of the compression section (10).
8. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralverdichter (1 ) eine Auslassdruckkammer (40) 65 aufweist, wobei der Ölabscheider (45) über die Auslassdruckkammer (40) in direkter Fluidverbindung mit dem Auslass (12) des Kompressionsabschnitts (10) steht. 8. Scroll compressor (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the scroll compressor (1) has an outlet pressure chamber (40) 65, wherein the oil separator (45) is in direct fluid communication with the outlet (12) of the compression section (10) via the outlet pressure chamber (40).
9. Spiralverdichter (1 ) nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgaskammer (54) in radialer Richtung außerhalb der Auslassdruckkammer (40) ausgebildet ist und die Auslassdruckkammer (40) umschließt. 9. Scroll compressor (1) according to claim 5 and 8, characterized in that the outgassing chamber (54) is formed in the radial direction outside of the outlet pressure chamber (40) and encloses the outlet pressure chamber (40).
10. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralverdichter (1 ) ferner umfasst: eine Anpressdruckkammer (80), die im Kompressionsbetrieb mit einem Anpressdruck beaufschlagt ist, wobei die Orbitierscheibe (30) durch den Anpressdruck gegen die Stationärscheibe (20) gedrückt wird; und eine zweite Ölrückführung (82) zur Rückführung von Öl aus dem Ölabscheider (45) in die Anpressdruckkammer (80). 10. Scroll compressor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the scroll compressor (1) further comprises: a contact pressure chamber (80) which is subjected to a contact pressure in compression operation, the orbiting disc (30) being pressed against the surface by the contact pressure stationary disk (20) is pressed; and a second oil return (82) for returning oil from the oil separator (45) to the contact pressure chamber (80).
11. Spiralverdichter (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ölrückführung (82) bei Ölmangel Priorität vor der direkten Ölrückführung (50) genießt. 11. Scroll compressor (1) according to claim 10, characterized in that the second oil return (82) has priority over the direct oil return (50) in the event of a lack of oil.
12. Spiralverdichter (1 ) nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Ölrückführung (50) einen ersten Öleinlass (51 ) aufweist, der sich in den Ölabscheider (45) öffnet, und dass die zweite Ölrückführung (82) einen zweiten Öleinlass (81 ) aufweist, der sich in den Ölabscheider (45) öffnet, wobei der erste Öleinlass (51 ) oberhalb des zweiten Öleinlasses (81 ) angeordnet ist. 12. Scroll compressor (1) according to claim 10 or 11, characterized in that the direct oil return (50) has a first oil inlet (51) which opens into the oil separator (45) and that the second oil return (82) has a second Oil inlet (81) which opens into the oil separator (45), the first oil inlet (51) being arranged above the second oil inlet (81).
13. Spiralverdichter (1 ) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiralverdichter (1 ) eine Referenzöffnung (86), die in dem Kompressionsabschnitt (10) angeordnet ist, und eine 66 13. Scroll compressor (1) according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the scroll compressor (1) has a reference opening (86) which is arranged in the compression section (10), and one 66
Referenzverbindung (84) aufweist, die eine Fluidverbindung zwischen der An- pressdruckkammer (80) und der Referenzöffnung (86) zur Beeinflussung des An- pressdrucks anhand eines im Betrieb an der Referenzöffnung (86) anliegenden Referenzdrucks ausbildet. Reference connection (84) which forms a fluid connection between the contact pressure chamber (80) and the reference opening (86) for influencing the contact pressure based on a reference pressure applied to the reference opening (86) during operation.
14. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgaskammer (54) ein Volumen im Bereich von 30 cm3 bis 150 cm3 hat. 14. Scroll compressor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the outgassing chamber (54) has a volume in the range from 30 cm 3 to 150 cm 3 .
15. Spiralverdichter (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mündungsöffnung (72a) der Fluidrückführung (70) in einem Mittelbereich des Verdichterkanals (26) der Stationärscheibe (20) angeordnet ist, wobei sich der Mittelbereich des Verdichterkanals (26) aus allen Bereichen des Verdichterkanals (26) zusammensetzt, die weder mit dem Einlass (11 ) des Kompressionsabschnitts (10) noch mit dem Auslass (12) des Kompressionsabschnitts (10) in unmittelbarer Fluidverbindung stehen können. 15. Scroll compressor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an orifice (72a) of the fluid return (70) is arranged in a central region of the compressor channel (26) of the stationary disk (20), the central region of the compressor channel (26 ) composed of all areas of the compressor channel (26) that can be in direct fluid connection neither with the inlet (11) of the compression section (10) nor with the outlet (12) of the compression section (10).
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