WO2019092024A1 - Scroll compressor with an optimized closing pressure - Google Patents

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WO2019092024A1
WO2019092024A1 PCT/EP2018/080482 EP2018080482W WO2019092024A1 WO 2019092024 A1 WO2019092024 A1 WO 2019092024A1 EP 2018080482 W EP2018080482 W EP 2018080482W WO 2019092024 A1 WO2019092024 A1 WO 2019092024A1
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WO
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stationary
pressure
spiral
contact pressure
compression
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PCT/EP2018/080482
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Inventor
Manuel Wagner
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SANDEN International Europe Ltd.
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Publication date
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • 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
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    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid

Definitions

  • the invention relates to a scroll compressor for the compression of a fluid.
  • Scroll compressors typically include a stationary disk with a stationary scroll and an orbital disk with an orbital scroll.
  • a fluid - in particular a gas - is compressed by the scroll compressor.
  • the Orbitierspirale and the stationary spiral are arranged interleaved in such a way that they form compression spaces for the gas between them.
  • each compression space with the gas trapped therein moves from an outer area of the stationary spiral to the center thereof.
  • the space available for the gas becomes increasingly smaller and the gas is compressed.
  • the Orbitierusion with the Orbitierspirale and the stationary disk with the stationary spiral together form a compressor unit.
  • the gas enters the compressor unit at a suction pressure and is led out of it at a significantly higher outlet pressure.
  • Scroll compressors are used, for example, as compressors in air conditioning systems, in particular in air conditioning systems for motor vehicles. Furthermore, they are used as heat pumps. They are distinguished from other types of compressor by a particularly uniform, low-vibration and quiet running.
  • the gas in the compressor unit which is increasingly compressed within the scroll compressor, forces apart the orbital disk and the stationary disk. Therefore, a lift-off force acts on the orbital disk.
  • the strength of this lifting force depends in particular on the suction pressure, the Outlet pressure and the geometry of the compressor unit together. The strength of the lifting force depends on the outlet and suction pressure, with the variance outweighing the suction pressure. So that the Orbitierusion is pressed firmly and sealingly on the stationary disc and no gas escapes from the compressor unit, the Orbitierusion is acted upon with a pressure on its side of the stationary disc opposite side with a contact pressure.
  • the contact pressure presses the orbital disk with a contact force in the direction of the stationary disk.
  • the contact force counteracts the lifting force and must be greater than the latter. Otherwise, the orbital disk would be pushed away from the stationary disk by the lifting force.
  • a common method for adjusting the contact pressure is to pressurize a contact pressure chamber and to limit the pressure upward by a pressure control valve with respect to the suction pressure.
  • the pressure control valve opens a fluid communication between the pressure application chamber and a suction pressure range when the pressure exceeds the suction pressure plus a desired difference (for example, about 0.3 MPa).
  • the pressurization of the pressure chamber at the same time ensures that the contact pressure does not fall below this setpoint. Since the repulsive force counteracting the contact pressure decreases nonlinearly with a smaller suction pressure, in most operating states a higher contact pressure and thus a higher contact pressure act on the orbital disk than would be necessary. This leads to increased friction of the moving Orbitierusion. Electrically driven scroll compressors typically operate in a speed range of 500 to 12000 rpm -1. High friction is noticeable by a reduced efficiency.
  • Document DE 10 2013 020 762 A2 discloses a scrolling machine with a controllable by means of a control device and controllable lifting device by which an eccentric of the scrolling machine can be acted upon by a contact force opposite pressing force or with the contact pressure can be reduced.
  • the lifting device is designed as a 2/3-way valve. By opening the valve, the pressure in the back pressure chamber is equalized to a pressure in a low pressure space. Through targeted control of the valve, the frictional force between the eccentric disc and a stator disc can be minimized.
  • this solution is complicated and expensive, since the control or controllable 2/3-way valve and the additional control device are required. In addition, energy is lost unused by the pressure equalization when opening the valve.
  • an orbital disk is pressed by a contact pressure against a stationary disk, wherein the contact pressure between an intake pressure and an outlet pressure is. Due to a difference between the outlet pressure and the contact pressure, oil flows from an oil reservoir into a longitudinal bore in a drive shaft. Part of the oil is fed from the drive shaft for lubrication in a first bearing of the drive shaft. This part of the oil then flows into a contact pressure chamber. Another part of the oil passes from the drive shaft into an orbital storage chamber.
  • the Orbitierlagerhunt serves, among other things, Press the orbital disc against the stationary disc by the outlet pressure.
  • the contact pressure can also serve to press the orbital disk with the contact pressure against the stationary disc.
  • the oil that flows through the first bearing in the contact pressure chamber is still almost below the outlet pressure and thus acts on the contact pressure chamber with pressure. It lubricates an Oldham ring and then flows through a compression chamber passage into a compression chamber and through a suction passage into a suction area of the scroll compressor. As a result, the contact pressure is maintained at a medium pressure.
  • a contact pressure valve in the compression chamber passage opens when the contact pressure is greater than a pressure in the compression chamber.
  • this device is complicated and expensive, since the compression chamber passage with the contact pressure, the intake area passage and next to the suction pressure chamber and the Orbitierlagersch are necessary.
  • the actual contact force of the orbital disk is influenced by many different factors and can not be adjusted specifically for different operating states.
  • the object of the present invention is to provide a simple structure, easier to produce and economic scroll compressor, which operates efficiently in various operating conditions.
  • a stationary disk having a stationary scroll
  • the stationary scroll is disposed on a stationary base of the stationary disk and forms a spiral compressor passage extending from an outer end of the stationary scroll to a compressed fluid outlet port at an inner end of the stationary scroll
  • an orbital disk having an orbital spiral, the orbital spiral being disposed on an orbital ground surface of the orbiting disk, the orbital disk being orbitable relative to the stationary disk along a compression direction,
  • the orbital spiral and the stationary spiral are arranged interlaced in such a way that at least one compression space is bounded by the stationary base surface and the stationary spiral as well as the orbital base surface and the orbital spiral,
  • the compression space shifts from an intake area of the compressor passage to an outlet area of the compressor passage, thereby decreasing its volume, when the orbit disk is orbiting relative to the stationary disk along the compression direction;
  • a reference connection which forms a fluid connection between the contact pressure chamber and the reference opening for influencing the contact pressure by means of a reference pressure applied to the reference opening in the compression mode.
  • the suction pressure and the outlet pressure are determined in the compression mode usually by a connected to the scroll compressor system, which is traversed by the compressed fluid in the scroll compressor.
  • Such a system may, for example, be a heat exchanger of an air conditioning system.
  • the compressed te fluid are discharged from the scroll compressor, for example, through the outlet connection and the outlet port.
  • the outlet port At the outlet port is the outlet pressure, at the suction port of the suction pressure.
  • the outlet pressure chamber, the contact pressure chamber, the orbital disk, the stationary disk, the return connection and the reference connection are preferably arranged in the suction pressure chamber. As a result, all these components are securely enclosed by the suction pressure chamber.
  • the suction port and the outlet port may in this case be arranged on the suction pressure chamber, wherein the outlet port is pressure-tight in fluid communication with the outlet pressure chamber.
  • a maximum outlet pressure of the scroll compressor results from the geometry of the compressor unit (the stationary and Orbitierusion nested one inside the other) and the respective intake pressure.
  • the maximum outlet pressure results from the compression of the fluid which can be achieved in terms of geometry in the compressor unit 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 scroll compressor no longer compresses the fluid, but pushes it out of the compressor unit through the outlet opening into the outlet pressure chamber.
  • a check device such as a check valve or a check valve
  • the contact pressure is influenced directly by the reference pressure.
  • the reference pressure again depends strongly on the suction pressure and possibly also on the outlet pressure given the position of the reference opening in the compressor channel.
  • a difference between the contact pressure and the intake pressure adapts itself to an operating state of the scroll compressor.
  • a complex, external, prone and expensive control of the contact pressure is not required.
  • no actively variably adjustable pressure control valve for adjusting and regulating the contact pressure is needed. Due to the interaction of the return connection and the reference connection, a pressure equilibrium is established in the contact pressure chamber.
  • the contact pressure is greater than the reference pressure
  • fluid and / or oil flows from the contact pressure chamber through the reference connection and the reference opening in the compressor unit, more precisely in the compression space, when it is just in fluid communication with the reference opening. This reduces the contact pressure.
  • fluid and / or oil is led out of the outlet chamber or the oil filter into the contact pressure chamber via the return connection. This feedback increases the contact pressure, unless the pressure loss caused by the reference connection is greater or equal.
  • the return connection serves for the subsequent delivery of fluid and / or oil into the contact pressure chamber, while the reference connection with the reference opening effects the adjustment or regulation of the contact pressure.
  • the oil and / or fluid flowing into the compressor unit via the reference connection must be further compressed, but only from the level of the contact pressure until the high pressure is reached.
  • the oil also contributes to their lubrication where appropriate. This improves the durability of the scroll compressor.
  • the reference pressure depends on how much the fluid in the compressor unit is compressed when the compression chamber reaches and sweeps over the reference port. Changing the position of the reference opening in the compressor channel generally changes the reference pressure applied to the reference opening in the compression mode and, consequently, the resulting contact pressure. In other words, can be determined by the positioning of the reference opening of the adjusting contact pressure.
  • the automatic adjustment of different, respectively desired contact pressures for different operating states of the scroll compressor is achieved. Accordingly, the contact pressure with which the orbital disk is pressed by the contact pressure on the stationary disk is adjusted for different operating states to the lifting force acting on the orbital disk in the respective operating state.
  • a comparatively low contact pressure acts when the contact pressure and / or the outlet pressure are low. This improves the efficiency of the scroll compressor when the scroll compressor is operating in such a condition.
  • the startup and rotation of the scroll compressor is greatly facilitated by the dependent on the operating state contact pressure.
  • the pressing force acting on the orbital disk is preferably at least 10 percent greater in every operating state than the lifting force acting on the orbital disk, particularly preferably at least 15 percent. In this way, the orbital disk is securely pressed against the stationary disk and no fluid can escape from the compressor unit.
  • the contact force acting on the orbital disk in each operating state is preferably at most 30 percent greater than the lift-off force acting on the orbital disk, particularly preferably at most 20 percent greater. This avoids unnecessarily high friction due to excessive contact pressure. This allows energy-efficient operation of the scroll compressor in all operating conditions.
  • the contact pressure with which the orbital disk is pressed onto the stationary disk by the contact pressure depends on an effective area of the orbital disk on which the contact pressure in the direction of the orbital disk can act.
  • the lift-off force is related to the suction pressure, the discharge pressure and the geometry of the compressor unit. Therefore, the design and tuning of the return connection and the reference connection and the reference opening, in particular their exact positioning in the compressor channel, which is required for a desired ratio of contact pressure and lifting force, for different embodiments of the scroll compressor differ.
  • the orbiting disc orbits relative to the stationary disc, it means that the orbiting disc is eccentrically displaced relative to the stationary disc in a circular path.
  • the orbital disk orbits on a circular path around a stationary central axis of the stationary disk, the stationary central axis being perpendicular to the stationary base surface and extending through a center of the stationary scroll.
  • the stationary spiral may be formed of a wall which extends parallel to the stationary central axis away from the stationary base surface from the stationary base surface.
  • an end surface of the stationary spiral remote from the stationary base surface along the stationary central axis is flat and parallel to the stationary base surface.
  • the stationary spiral and the Orbitierspirale each have a spiral arm.
  • the intake area of the compressor passage is composed of all areas of the compressor passage that at least temporarily are in direct fluid communication with a fluid inlet when the orbital disk is orbiting relative to the stationary disk along the compression direction.
  • the fluid inlet - for example in the form of the suction port - serves to supply the fluid to be compressed to the scroll compressor.
  • the discharge area of the compressor duct comprises all areas of the compressor duct that at least temporarily are in direct fluid communication with the outlet opening for the fluid when the orbiting disk is orbiting relative to the stationary disk along the direction of compression.
  • the central area of the compressor duct comprises all areas of the compressor duct which can not be in direct fluid communication with either the inlet area or the outlet area.
  • the reference opening is arranged in the middle area and / or in the outlet area of the compressor channel.
  • the reference port is not located in the inlet area of the compressor passage.
  • an innermost turn or first turn of a spiral means an area of this spiral that extends from its inner end to the point where it once wrapped around its center.
  • the inner end of the stationary spiral is assigned a position angle of 0 °.
  • the position angle increases continuously to the outer end of the stationary spiral along the extension of the stationary spiral.
  • a spiral angle of the stationary spiral 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 spiral begins with the inner end of the stationary spiral at a position angle of 0 ° and ends at a position angle of 360 °.
  • the second and outermost winding begins at a position angle of 360 ° and ends at spiral angle of 720 ° with the outer end of the stationary spiral.
  • position angles are defined in the compressor channel.
  • An outer end of the spiral compressor passage is defined by an inlet port of the compressor passage formed between the outer end of the stationary scroll and a start of the outermost turn of the stationary scroll.
  • an outer side of a region of a spiral is the side of this region of the spiral which faces away from the center of the spiral in a radial direction.
  • an inner side of the region of the spiral is the side of this region of the spiral which faces the center of the spiral in the radial direction.
  • the high outlet pressure is used to pressurize the contact pressure chamber.
  • the contact pressure presses the Orbitierusion against the stationary disc, so that these two discs are securely sealing each other and in particular the compression chamber is securely sealed.
  • a rear side of the orbital disk, which faces away from the orbital base, may form part of a boundary of the contact pressure chamber.
  • the return connection preferably leads from the contact pressure chamber (or a component in the contact pressure chamber) directly to the contact pressure chamber. This ensures a simple construction and that the spiral compressor is easier to produce.
  • the reference pressure varies during operation of the scroll compressor, even in a continuous compression mode. As soon as a new compression chamber reaches the reference opening, the reference pressure drops to the current pressure in this compression chamber.
  • the pressure of the fluid in the compression space and hence the reference pressure increase continuously. borrowed.
  • the reference pressure is maximum.
  • the reference opening is covered by the Orbitierspirale and covered, so closed.
  • a new compression chamber reaches the reference port, and reference pressure decreases.
  • it can be covered and covered once or twice by the orbital spiral during one revolution of the orbital disk.
  • mean reference pressure results from the integral of the reference pressure over the orbital period which the orbiting spiral requires for a full turn divided by this orbital period.
  • mean pressures other than time average over one revolution are defined, in particular an average pressure difference between the contact pressure and the suction pressure.
  • the scroll compressor has two compression spaces, wherein the reference opening is arranged in the compressor passage during compression of the orbital disk for a first part of the circulation time with a last stage compression space and for another part of the time required for the circulation is directly in fluid communication with a compression chamber of penultimate stage.
  • the first part and the other part together do not have to give the total time required for the circulation. Rather, there may be other parts.
  • This targeted positioning of the reference opening in the compressor channel ensures that even a high-pressure region of the scroll compressor has an influence on the contact pressure and the contact pressure in the compression mode always remains high enough in each operating state, so that the contact pressure on the orbital disk is sufficiently greater than that lifting force.
  • the Orbitierusion is thereby pressed in compression mode in each operating state sealingly on the stationary disc.
  • the compression chamber last stage is characterized by the fact that the fluid in it is still performed at least partially in the discharge opening in compression operation within this orbit of the Orbitierrange.
  • the compression chamber penultimate stage is characterized by the fact that the fluid in it is in compression operation within the next orbit of the Orbitierusion at least partially out into the outlet.
  • the compression chamber penultimate stage and the compression chambers penultimate stage follows or follow in the compressor channel opposite to the direction of compression of the compression chamber last stage or the compression chambers last stage.
  • the orbital disc orbits exactly once (ie, 360 °) relative to the stationary disc.
  • One end of the circulation is defined by the operating point in which the fluid (in particular refrigerant) is ejected last into the outlet opening. This is the moment when a compression cycle is completed. This operating point also defines an end of the last stage. A beginning of this last step is a full rotation of the orbital disk around the stationary disk beforehand, ie 360 ° before, defined.
  • the first and penultimate stage begins when an amount of the fluid to be compressed has just been trapped in the compression space. It ends after a first full round (360 °) of the orbital disk around the stationary disk. At the same time, the second and final stage begins for the fluid currently being carried in this compression space. The final stage ends with the second complete revolution (720 °) of the orbital disk when the fluid has been completely directed into the exhaust port.
  • the stationary spiral has a spiral angle of more than 360 °, wherein the reference opening is arranged in the compressor passage at a positional angle from the inner end of the stationary scroll, the at least
  • This positioning of the reference opening has proven to be particularly advantageous for achieving the stated advantages of the invention.
  • a sufficiently large influence of the high-pressure region near the outlet opening is ensured, so that the contact pressure can not become too low.
  • the reference pressure in this area is still low enough that no unnecessarily large contact force acts on the orbital disk. This benefits the efficiency of the scroll compressor.
  • the smaller the position angle in which the reference opening is arranged the higher the mean reference pressure in the compression mode. Because the smaller the position angle of the reference opening, the closer the reference opening is located at the outlet opening. Accordingly, the fluid in the compression space is more compressed when the compression space reaches the reference opening.
  • the average reference pressure generally also depends on other factors, in particular the suction pressure and the outlet pressure.
  • the average reference pressure at the same position angle of the reference opening may also depend on whether the reference opening is arranged in the radial direction further inside or further out in the compressor duct.
  • 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 °. So the scroll compressor remains compact, easy and cheap to produce.
  • the stationary spiral has two turns, wherein the reference opening in the compressor duct is arranged at a positional angle from the inner end of the stationary spiral which is at least 315 ° and at most 435 °, more preferably at least 345 ° and at most 405 °. This arrangement has proven to be particularly practical.
  • an average pressure difference between the contact pressure and a suction pressure increases with increasing suction pressure, if the outlet pressure remains at least substantially constant.
  • the contact pressure and / or the outlet pressure increase, the lift-off force also increases on the orbital disk.
  • the scroll compressor has a flow valve provided in the return connection.
  • the flow control valve influences the effect of the return connection. This makes it easier to tune and adjust the contact pressure.
  • the flow control valve is designed as a throttle valve.
  • a throttle valve means an element which generates a pressure difference between the valve inlet and outlet (and does not throttle the mass flow).
  • the vote of the contact pressure by the return connection and the reference connection is much easier. This increases the efficiency of the scroll compressor compared to versions without a throttle valve.
  • a damping element is provided in the reference connection between the reference opening and the contact pressure chamber.
  • the damping element damps the fluctuations of the reference pressure in addition.
  • the contact pressure is kept more stable and can be adjusted more precisely. This further improves the efficiency of the scroll compressor. Since the damping element takes over at least a substantial part of the damping of the reference pressure, other parts of the reference connection can be designed with a small cross-section. As a result, unnecessarily large mass flows of fluid through the reference connection are avoided.
  • the reference compound may, for example, have a cross-sectional area that lies in one of the regions, which are proposed below for the opening area of the reference opening.
  • the damping element is designed as a damping chamber.
  • a damping chamber can be produced particularly easily, quickly and inexpensively. Due to the additional volume of the damping chamber between the reference port and the Anpressdruckhunt the amplitude of the reference pressure is attenuated as described above.
  • the damping chamber has a volume of 5 cm 3 to 6 cm 3 . This size has proved to be particularly advantageous.
  • the damping chamber is then large enough to dampen the fluctuations of the reference pressure sufficiently strong to achieve the aforementioned advantages. On the other hand, it is still so compact that it requires little space and can be provided with little effort in the reference compound.
  • the reference opening in the stationary base area has an opening area between 0.5 mm 2 and 8.05 mm 2 , preferably between 1, 13 mm 2 and 3.15 mm 2 .
  • the reference opening must on the one hand be large enough to allow the desired influence of the contact pressure by the reference pressure by a sufficiently fast and strong fluid exchange between the contact pressure chamber and the reference opening overstMaildem compression space.
  • the reference opening may be maximally so large that it is completely closed by the orbital spiral when the orbital spiral sweeps over the reference opening. Otherwise, two consecutive compression spaces could fluidly communicate with each other via the reference port, which could result in undesirable pressure equalization between these two compression spaces.
  • the reference opening and the reference connection should have the smallest possible cross section.
  • the reference opening in the stationary base is formed as a round hole with a diameter between 0.4 mm and 1.6 mm, preferably between 0.6 mm and 1.0 mm.
  • a hole can be produced with little effort, quickly and easily reproducible through a hole.
  • the scroll compressor has an oil separator in the outlet pressure chamber and an oil reservoir, wherein the return connection leads from the oil reservoir to the contact pressure chamber.
  • the oil lubricates and protects the orbital disk and the stationary disk which move relative to each other during compression operation. However, part of the oil passes through the outlet port into the outlet pressure chamber. With the oil separator ensures that the oil is separated and collected in the oil reservoir. Thus, no oil passes out of the scroll compressor into a system connected to it, for example a heat exchanger. The oil would wet the heat exchanger from the inside and worsen the heat transfer.
  • At least a portion of the separated oil can then be recycled via the return connection via the oil separator.
  • the oil or part of the oil can continue through the reference connection and the reference opening in the Compressor unit are introduced. So it is used again for lubrication and protection of the compressor unit.
  • the oil return improves the efficiency and reliability of the scroll compressor.
  • the reference connection between the contact pressure chamber and the reference opening is always permeable in both directions.
  • the reference opening and the contact pressure chamber are always in unimpeded fluid connection via the reference connection.
  • the contact pressure is set by the reference opening and the reference connection depending on the operating state, without further mechanical components such as flaps or valves for controlling a fluid flow in the reference connection are necessary.
  • the proposed system is therefore particularly inexpensive and reliable.
  • no valve is provided in the reference connection.
  • the reference compound can be produced particularly easily and inexpensively.
  • the absence of a valve makes for a lighter scroll compressor.
  • such a scroll compressor is more reliable because the valve would be a potential source of error.
  • a pressure control valve is provided in the reference connection, which closes the fluid connection between the contact pressure chamber and the reference opening when the reference pressure is at least 0.2 bar greater than the contact pressure, preferably at least 0 , 8 bar. Due to the pressure control valve, pressure equalization and fluid flow through the reference junction will not occur when the reference pressure has reached or exceeds the appropriate magnitude.
  • the pressure control valve prevents the contact pressure from becoming too great when the reference pressure is very high. Too large contact pressure is disadvantageous because the friction increases.
  • the pressure control valve prevents in particular that pressure peaks of the reference pressure lead to damage to an axial sealing surface of the orbital disk. In addition, it opens up additional possibilities for regulating contact pressure.
  • the reference opening can be positioned closer to the outlet opening in the compressor channel, that is to say be arranged at a smaller position angle, without the contact pressure becoming undesirably large.
  • the damping element is particularly preferably arranged between the reference opening and the pressure control valve.
  • the pressure control valve is exposed to less strong pressure fluctuations. This allows the use of a finer, responsive pressure control valve and more accurate adjustment of the pressure differential between the contact pressure and the mean reference pressure.
  • the number of opening and closing operations of the pressure control valve is reduced during operation damping of the reference pressure, in particular of extremes of the reference pressure. As a result, the life expectancy of the Druckkontrollven- tils higher and the reliability of the scroll compressor increases.
  • the scroll compressor preferably has an electric motor for driving the orbital disk.
  • the integration of the electric motor into the scroll compressor enables a particularly precise and efficient operation of the scroll compressor.
  • the operation of the electric motor can be accurate to the specific scroll compressor be matched.
  • the drive of the scroll compressor is then not dependent on an operating state of other external units.
  • the electric motor is disposed within the suction chamber.
  • the scroll compressor can also have a power transmission device for driving the orbital disk by means of an external drive unit.
  • the external drive unit may be, for example, an internal combustion engine.
  • the power transmission device may include a clutch (such as a magnetic clutch).
  • the scroll compressor can for example also be used in a heat pump system.
  • This is of particular interest for the air conditioning of electric vehicles and / or full hybrid vehicles.
  • the invention further relates to an air conditioning system with a scroll compressor according to the invention.
  • it may be an air conditioning system for a motor vehicle.
  • the air-conditioning system has a refrigerant, which is compressed by the scroll compressor in the compression mode, wherein the refrigerant is sucked into the scroll compressor with a suction pressure p s and leaves the scroll compressor with an outlet pressure pd, and wherein the reference opening in such the compressor passage is arranged to adjust the following conditions in the compression operation of the scroll compressor:
  • a second quotient Q2 defined by the contact pressure pb.max when the outlet pressure pd.max corresponds to a condensation pressure p c , max of the refrigerant at a temperature of 72.6 ° C divided by a contact pressure Pb.min when an outlet pressure pd .min corresponds to a condensation pressure p c , min of the refrigerant at a temperature of 34.4 ° C, is in a range of 1, 1 to 1, 4 (that is:
  • a product of the first quotient Q1 with the second quotient Q2 is within a range of 2.6 to 5.6 for an operating range of the scroll compressor (that is, 2.6 ⁇ Q1 ⁇ Q 2 ⁇ 5.6, if p v , min (-26.4 ° C) ⁇ p s ⁇ p v , max (15.7 ° C) and on the other hand p c , min (34.4 ° C) ⁇ p d
  • the suction pressure p s and the outlet pressure pd are essentially determined by a temperature-dependent evaporation pressure p v and a temperature-dependent condensation pressure p c of the refrigerant.
  • the temperatures of the refrigerant at a suction port of the scroll compressor and at an outlet port of the scroll compressor in turn depend on a temperature of the region to be cooled and a temperature of an environment to which heat is to be discharged.
  • fluorine-based refrigerants can also be used, for example R1234yF.
  • fluorine-based refrigerants the relevant pressures typically range from 0.1 to 3 MPa. It is also possible to use other refrigerants, for example R744 (CO2, pressures typically in the range of 2.0 to 13.0 MPa) or butane.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a spiral compressor according to the invention in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a spiral compressor according to the invention, which has a damping chamber in a reference connection compared with the first embodiment from FIG. 1, in a longitudinal section;
  • FIG. 3A shows a cross section through a compressor unit of a spiral compressor according to the invention with a stationary spiral with 2.25 winch fertilize after an orbital disc has completed a circulation around the stationary disc to one-eighth;
  • Fig. 3B is the cross section of Fig. 3B, after the Orbitiermount the
  • Circulation around the stationary disk has been completed to a quarter
  • FIG. 4A shows a plan view of an embodiment of a stationary disk of a spiral compressor according to the invention in the direction of the stationary spiral and a stationary base surface of the stationary spiral, wherein the stationary spiral has two windings;
  • Fig. 4B is the plan view of Fig. 4A with a highlighted representation of in
  • a stationary disk 1, an orbital disk 11, an outlet pressure chamber 30, a contact pressure chamber 40 and an electric motor 70 are arranged within a suction pressure chamber 60.
  • the electric motor 70 has a rotor 71 and a stator 72 and is connected to an inverter 80 provided outside the suction pressure chamber 60.
  • a suction port 61 and an outlet port 62 are provided, via which the scroll compressor can be connected to an external air conditioning system, for example a heat exchanger of a vehicle air conditioning system.
  • the outlet port 62 is pressure-tightly in fluid communication with the outlet pressure chamber 30 via an outlet connection 63.
  • the stationary disk 1 and the Orbitiersay 1 1 are arranged interleaved in such a way that they form a compressor unit. It is the Stationary disc 1 of the outlet pressure can 30 faces, while the Orbi- animal disk 1 1 of Ansaugdruckkannnner 40 faces.
  • the compressor unit is in fluid communication via an outlet opening 7 with the outlet pressure chamber 30.
  • a check valve 8 prevents refrigerant from the discharge pressure chamber 30 from flowing back into the compressor unit.
  • an oil separator 31 and an oil reservoir 32 are provided in the outlet pressure chamber.
  • a return connection 33 leads from the oil reservoir 32 directly to the contact pressure chamber 40. Through the return connection 33, a fluid connection is made from the discharge pressure chamber 30 to the contact pressure chamber 40.
  • a throttle valve 34 in the return link 33 provides a pressure difference between an outlet pressure in the outlet chamber 30 and a pressure applied to the pressure-applying chamber 40.
  • the contact pressure chamber 40 is at the same time connected via a reference connection 51 to a reference opening in a stationary base surface (not shown in FIG. 1) of the stationary disk 1.
  • an outlet pressure applied to the outlet port 62 prevails in the outlet pressure chamber 30, and in the suction pressure chamber 60, a suction pressure applied to the suction port 61 and lower than the outlet pressure.
  • the refrigerant passes under the suction pressure into the suction pressure chamber 60 and is sucked by the compressor unit.
  • compression chambers (not shown in Fig. 1), which are formed in the compressor unit between the stationary disk 1 and the Orbitiersay 1 1, the refrigerant is compressed until it has reached outlet pressure. Subsequently, it is conveyed through the check valve 8 and the outlet port 7 into the discharge pressure chamber 30.
  • the oil separator 31 separates oil carried in the refrigerant. The separated oil is collected in the oil reservoir 32. The refrigerant freed from the oil and under the discharge pressure is led out of the discharge pressure chamber 30 through the outlet connection 63 and the outlet port 62 from the scroll compressor.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a scroll compressor according to the invention.
  • the second embodiment corresponds to the first embodiment with the only difference that, in addition to the first embodiment, a damping chamber 52 is provided in the reference connection 51.
  • a volume of the damping chamber 52 is 5 cm 3 to 6 cm 3 .
  • This additional volume in the reference compound 51 attenuates fluctuations in the reference pressure at a reference port (not shown in FIG. 2). Accordingly, the contact pressure is kept more stable and the Orbitierusion 1 1 is pressed uniformly against the stationary disk 1.
  • FIG. 3A shows a cross section through a compressor unit of a spiral compressor according to the invention, for example the scroll compressor from FIG. 1 or FIG. 2. Accordingly, the same reference numerals are used for the same features.
  • a sectional area for FIG. 3A lies between the orbital disk 11 and the stationary disk 1 in FIG.
  • FIG. 1 extends parallel to a stationary base area 3 of the stationary disk 1.
  • a stationary spiral 2 is arranged with 2.25 turns. Accordingly, an outer end 5 of the stationary spiral 2 is arranged at a spiral angle of 810 ° from an inner end 4 of the stationary spiral 2.
  • Orbitierefficiency 1 1 is due to the cross section in Fig. 3A, only an Orbitierspirale 12 can be seen, which is arranged on a Orbitiergrund Structure (not shown) of the Orbitiersay 1 1.
  • the Orbitierspirale 12 has (like the stationary spiral 2) 2.25 turns on.
  • the stationary disk 1 and the Orbitiersay 1 1 are arranged nested.
  • the Orbitierefficiency 1 1 is pressed by the contact pressure in the contact pressure chamber 40 (see Fig. 1 and Fig. 2) on the stationary disk 1.
  • an end of the orbital spiral 12 facing away from the orbital ground surface seals against the stationary base surface 3 and, on the other hand, an end of the stationary spiral 2 facing away from the stationary base surface 3 seals against the orbit base.
  • the stationary base 3, the stationary spiral 2, the Orbitiergrin materials and Orbitierspirale 12 thereby limit several compression spaces.
  • FIG. 3A are in this way in a compressor duct 6, which is formed between the turns of the stationary spiral 2, just a compression space last stage 20a, 20a ', 20a "and two Compression spaces penultimate stage 20b, 20b 'limited, wherein the compression space last stage 20a, 20a', 20a 'from a first sub-area 20a, a second sub-area 20a' and a third 3A, which are in fluid communication with each other in Fig. 3A through narrow gaps (not visible) between the stationary scroll 2 and the orbiting scroll 12.
  • Fig. 3A On the right side of Fig.
  • FIG. 3A there is shown a phasor diagram representing a recirculation angle 103 of the orbital disk 1 1 (and thus the Orbitierspirale 12) and their direction of rotation or compression direction 100.
  • the Orbitiersay 1 1 begins a new round when its circulating position 103 in the vector diagram is just at a orbital angle of 0 ° 101. Then touches the Orbi- spiral spiral 12th At the same time, an outer end 15 of the orbiting scroll 12 contacts an outer side of an outermost turn of the stationary scroll 12, thereby closing the compression space of the penultimate step 20b ' has the orbital disc starting from the orbital angle 101 of 0 ° entla ng the circulation direction 100 already moved to the circulation position 103 of 45 °.
  • a reference opening 50 in the stationary base 3 is arranged at a positional angle of 360 ° to the inner end 4 of the stationary spiral 2. It is just swept over in Fig. 3A by the sub-area 20a "of the last-stage compression space 20a, 20a ', 20a" and is in fluid communication with the entire last-stage compression space 20a, 20a', 20a. "Referring to Fig. 3A, the orbital disk orbits further along the direction of rotation 100 about a center of the stationary spiral 2.
  • the Orbitiersay 1 1 has ended the circulation to a quarter. Its circulation position 103 is now at a rotation angle 102 of 90 °.
  • the two compression spaces of the penultimate stage 20b, 20b 'from FIG. 3A are propagated along the compression direction 100 in the compressor duct 6 further in the direction of the center of the stationary scroll 2. They have each reduced their volume and the enclosed refrigerant in them was compressed accordingly. Also, the volume of the last-stage compression space 20a, 20a ', 20a "has become smaller.
  • the sub-area 20a of the last-stage compression space 20a, 20a', 20a" of Fig. 3A has largely collapsed and the outlet opening 7 in the stationary base 3 is straight an inner end 14 of Orbitierspirale 12 hidden.
  • the reference opening 50 is still swept over by the subregion 20a 'in FIG. 3B.
  • the merged sub-regions 20a 'and 20a "form the new sub-region 20a' for the following new cycle
  • the second-to-last compression chamber 20b of Figures 3A and 3B becomes the new sub-region 20a ', the second-to-last compression chamber 20b' will oppose to the new sub-hole 20a "and the orbital disk 1 1 starts the new round.
  • the refrigerant located in the last-stage compression chambers 20b, 20b 'in FIG. 3A does not (yet) enter into fluid communication with the outlet port 7 until the beginning of the new cycle, but only during this new cycle.
  • the new subregions 20a, 20a ', 20a "are not yet in fluid communication, but as soon as the orbital disk 11 continues to orbit, the new subregions 20a, 20a', 20a" are narrow Column in fluid communication with each other and together form the new compression space last stage 20a, 20a ', 20a "for the new circulation
  • the circulation position 103 of 45 ° is reached, the state shown in Fig. 3A again.
  • the reference opening 50 is swept over and closed by the Orbitierspirale 12 during a revolution of the Orbitiersay 1 1 to a first part of the time required for the circulation (hereinafter also "orbital period"). Then, in a second part of the circulation time, it is in fluid communication with the sub-region 20a "and consequently with the entire first-stage compression chamber 20a, 20a ', 20" (see Figs. 3A and 3B). Subsequently, during a third part of the circulation time, it is again swept over by the orbital spiral 12 and closed. Thereafter, in a fourth part of the circulation time, it is in fluid communication with the compression space of the penultimate stage 20b '. Finally, during a fifth part of the orbital period until the end of this cycle, it is again covered and closed by the orbital spiral 12.
  • the reference opening 50 is covered and closed only once by the Orbitierspirale 12 during the circulation time. For example, if it is at the same positional angle as in FIGS. 3A and 3B, but on the inside in the compressor duct 6, it will be obscured only once by the orbiting scroll 12 and will not be in fluid communication with the penultimate stage compression chamber 20b the other compression space penultimate stage 20b '.
  • FIGS. 4A and 4B show a plan view of a further embodiment of a stationary disk 1 of a spiral compressor according to the invention, for example for the embodiments shown in FIGS. 2 and 2A, with a stationary spiral 2 with two windings.
  • the same reference numerals are retained for the same features, even if the stationary disk 1 of FIGS. 4A and 4B differs in detail from the stationary disk 1 of FIGS. 3A and 3B.
  • a position angle 58 of 0 ° is determined by the inner end 4 of the stationary spiral 2. It should be noted that a impartwulst 4A 'of the inner end 4 for determining the position angle of 0 ° is irrelevant.
  • the stationary spiral 2 Since the stationary spiral 2 has two turns in FIG. 4A, its outer end 5 is arranged at a position angle or a spiral angle 9 of 720 °. Accordingly, there is an inlet opening of a compressor channel 6, which is located between the outer end 5 and a beginning of an outer turn the stationary spiral 2 extends at a position angle of 360 °, at the spiral angle 720 °.
  • the reference opening 50 should be arranged in the hatched area 55.
  • the region 55 extends in the compressor duct 6 between a minimum position angle 56 for the reference opening 50 and a maximum position angle 57 for the reference opening 50.
  • the minimum position angle 56 is calculated from the formula 315 ° / (0.5 ⁇ Spiral angle / 360 °) ° 1 and the maximum position angle 57 from the formula 435 ° / (0.5 ⁇ Spiral angle / 360 0 ) 0 2 .
  • the minimum position angle 56 is therefore 315 ° and the maximum position angle 57 is therefore 435 °.
  • the reference opening 50 is exemplarily provided in a position angle 54 of 375 ° in the region 55 in FIGS. 4A and 4B.
  • the compression work stored therein is used to increase the pressure in the compression space 20a, 20a ', 20b, 20b', which is in fluid communication with the reference port 50, and is not wasted.
  • Table 1 shows an example of an air conditioning system with a scroll compressor according to the invention according to FIG. 2 and a refrigerant R134a, how the contact pressure pb (in MPa) in dependence on the suction pressure p s and the outlet pressure pd adjusts.
  • the following Table 2 exemplifies the total force F (in N) for the air conditioning system, to which Table 1 refers.
  • the friction between the Orbitiersay 1 1 and the stationary disk 1 in the compression mode depends (at least approximately) linearly from the total force F. From Table 2, it can be seen that the total force F with the present invention tends to increase with increasing discharge pressure p s at a given discharge pressure p d. In particular, there is generally only a small total force F at low intake pressure p s. Correspondingly, the friction between the orbital disk 1 1 and the stationary disk 1 is low at a low intake pressure p s and the orbital disk 1 1 can be moved in a particularly effortless manner. This also facilitates turning on, turning on and turning up the orbital disk 1 1. At the same time, the invention ensures low friction at low suction pressure p s and low outlet pressure pd.
  • the total force F remains significantly greater than 0 over an entire operating range.
  • the lifting force and thus the contact force required to overcome it increase sharply with increasing suction pressure p s when the outlet pressure pd does not drop, and increase with increasing outlet pressure pd when the suction pressure p s does not sink.
  • the total force F at high outlet pressure pd and / or at high Suction pressure p s total greater than in the case when both the outlet pressure pd and the suction pressure p s are low.
  • the present invention provides a simple and inexpensive, but effective adjustment of the contact pressure as a function of the operating state of the scroll compressor. It ensures a reliable, safe and efficient operation of the scroll compressor in different operating conditions.

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Abstract

Scroll compressor having a fixed disc (1) and a fixed scroll (2) on a fixed base surface (3) of the fixed disc (1), which fixed scroll (2) configures a spiral compressor channel (6) which extends from an outer end (5) of the fixed scroll (2) as far as an outlet opening (7) at an inner end (4) of the fixed scroll (2). An orbiting disc (11) with an orbiting scroll (12) can orbit along a compression direction (100) relative to the fixed disc (1). At least one compression chamber (20a, 20a', 20a'', 20b, 20b') is delimited between the discs. Furthermore, an outlet pressure chamber (30) in a fluidic connection with the outlet opening (7) and a closing pressure chamber (40) are provided, which closing pressure chamber (40) is loaded with a closing pressure during compression operation, wherein the orbiting disc (11) is pressed against the fixed disc (1) by way of the closing pressure. The scroll compressor has a return connection (33) which configures a fluidic connection from the outlet pressure chamber (30) to the closing pressure chamber (40), a reference opening (50) which is arranged in the fixed base surface (3) within the compressor channel (6), and a reference connection (51) which configures a fluidic connection between the closing pressure chamber (40) and the reference opening (50) for influencing the closing pressure on the basis of a reference pressure which prevails at the reference opening (50) during compression operation.

Description

Spiralverdichter mit optimiertem Anpressdruck  Spiral compressor with optimized contact pressure
Die Erfindung betrifft einen Spiralverdichter zur Kompression eines Fluids. Spiralverdichter (in englischer Sprache: scroll compressor) weisen typischerweise eine Stationarscheibe mit einer Stationärspirale und eine Orbitierscheibe mit einer Orbitierspirale auf. Indem die Orbitierscheibe relativ zu der Stationarscheibe orbitiert, wird durch den Spiralverdichter ein Fluid - insbesondere ein Gas - verdichtet. Dazu sind die Orbitierspirale und die Stationärspirale derart ineinander verschachtelt angeordnet, dass sie zwischen sich Kompressionsräume für das Gas bilden. Bezogen auf die Stationärspirale bewegt sich jeder Kompressionsraum mit dem darin eingeschlossenen Gas von einem äußeren Bereich der Stationärspirale bis zu deren Zentrum. Dabei wird der für das Gas zur Verfügung stehende Raum zunehmend geringer und das Gas wird verdich- tet. Die Orbitierscheibe mit der Orbitierspirale und die Stationärscheibe mit der Stationärspirale bilden gemeinsam eine Verdichtereinheit. The invention relates to a scroll compressor for the compression of a fluid. Scroll compressors typically include a stationary disk with a stationary scroll and an orbital disk with an orbital scroll. By orbiting the Orbitierscheibe relative to the stationary disc, a fluid - in particular a gas - is compressed by the scroll compressor. For this purpose, the Orbitierspirale and the stationary spiral are arranged interleaved in such a way that they form compression spaces for the gas between them. With respect to the stationary spiral, each compression space with the gas trapped therein moves from an outer area of the stationary spiral to the center thereof. At the same time, the space available for the gas becomes increasingly smaller and the gas is compressed. The Orbitierscheibe with the Orbitierspirale and the stationary disk with the stationary spiral together form a compressor unit.
Das Gas gelangt mit einem Ansaugdruck in die Verdichtereinheit und wird mit einem deutlichen höheren Auslassdruck aus ihr herausgeführt. The gas enters the compressor unit at a suction pressure and is led out of it at a significantly higher outlet pressure.
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 Kompressorarten 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. Furthermore, they are used as heat pumps. They are distinguished from other types of compressor by a particularly uniform, low-vibration and quiet running.
Das in der Verdichtereinheit befindliche Gas, welches innerhalb des Spiralverdichters zunehmend komprimiert wird, drückt die Orbitierscheibe und die Stationärscheibe auseinander. Auf die Orbitierscheibe wirkt deshalb eine Abhebekraft. Die Stärke dieser Abhebekraft hängt insbesondere von dem Ansaugdruck, dem Auslassdruck und der Geometrie der Verdichtereinheit zusammen. Die Stärke der Abhebekraft hängt vom Auslass- und Ansaugdruck ab, wobei die Varianz vom Ansaugdruck überwiegt. Damit die Orbitierscheibe dennoch fest und dichtend auf die Stationärscheibe gedrückt wird und kein Gas aus der Verdichtereinheit austritt, wird die Orbitierscheibe mit einem auf ihrer der Stationärscheibe gegenüber liegenden Seite mit einem Anpressdruck beaufschlagt. Der Anpressdruck drückt die Orbitierscheibe mit einer Anpresskraft in Richtung der Stationärscheibe. Die Anpresskraft wirkt der Abhebekraft entgegen und muss größer sein als die letztere. Andernfalls würde die Orbitierscheibe durch die Abhebekraft von der Stationärscheibe weggedrückt. The gas in the compressor unit, which is increasingly compressed within the scroll compressor, forces apart the orbital disk and the stationary disk. Therefore, a lift-off force acts on the orbital disk. The strength of this lifting force depends in particular on the suction pressure, the Outlet pressure and the geometry of the compressor unit together. The strength of the lifting force depends on the outlet and suction pressure, with the variance outweighing the suction pressure. So that the Orbitierscheibe is pressed firmly and sealingly on the stationary disc and no gas escapes from the compressor unit, the Orbitierscheibe is acted upon with a pressure on its side of the stationary disc opposite side with a contact pressure. The contact pressure presses the orbital disk with a contact force in the direction of the stationary disk. The contact force counteracts the lifting force and must be greater than the latter. Otherwise, the orbital disk would be pushed away from the stationary disk by the lifting force.
Bei üblichen Spiralverdichtern ist im Kompressionsbetrieb eine Differenz des Anpressdrucks zu dem Ansaugdruck immer gleich, genauer unabhängig von dem Ansaugdruck und dem Auslassdruck. Sie muss so groß sein, dass die auf die Orbitierscheibe wirkende Anpresskraft auch bei maximalem Ansaugdruck und maximalem Auslassdruck ausreicht, um die Orbitierscheibe sicher dichtend an die Stationärscheibe zu drücken. In conventional scroll compressors a difference of the contact pressure to the suction pressure is always the same in the compression mode, more precisely independent of the suction pressure and the outlet pressure. It must be so large that the force acting on the Orbitierscheibe contact pressure is sufficient even at maximum intake pressure and maximum outlet pressure to securely press the orbital disk sealing against the stationary disc.
Eine gängige Methode zum Einstellen des Anpressdrucks ist es, eine Anpressdruckkammer mit Druck zu beaufschlagen und den Druck nach oben durch ein Druckkontrollventil bezüglich des Ansaugdrucks zu begrenzen. Das Druckkontrollventil öffnet eine Fluidverbindung zwischen der Anpressdruckkammer und einem Bereich mit dem Ansaugdruck, wenn der Anpressdruck den Ansaugdruck zuzüglich einer erwünschten Differenz (beispielsweise etwa 0,3 MPa) überschreitet. Die Druckbeaufschlagung der Anpressdruckkammer sorgt gleichzeitig dafür, dass der Anpressdruck nicht unter diesen Sollwert absinkt. Da die der Anpresskraft entgegen wirkende Abhebekraft mit kleinerem Ansaugdruck nichtlinear nachlässt, wirken in den meisten Betriebszuständen ein höherer Anpressdruck und somit eine höhere Anpresskraft auf die Orbitierscheibe, als notwendig wäre. Das führt zu einer erhöhten Reibung der sich bewegenden Orbitierscheibe. 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. A common method for adjusting the contact pressure is to pressurize a contact pressure chamber and to limit the pressure upward by a pressure control valve with respect to the suction pressure. The pressure control valve opens a fluid communication between the pressure application chamber and a suction pressure range when the pressure exceeds the suction pressure plus a desired difference (for example, about 0.3 MPa). The pressurization of the pressure chamber at the same time ensures that the contact pressure does not fall below this setpoint. Since the repulsive force counteracting the contact pressure decreases nonlinearly with a smaller suction pressure, in most operating states a higher contact pressure and thus a higher contact pressure act on the orbital disk than would be necessary. This leads to increased friction of the moving Orbitierscheibe. Electrically driven scroll compressors typically operate in a speed range of 500 to 12000 rpm -1. High friction is noticeable by a reduced efficiency.
Die Druckschrift DE 10 2013 020 762 A2 offenbart eine Scrollmaschine mit einer mittels einer Steuervorrichtung steuerbaren und regelbaren Hubvorrichtung, durch welche eine Exzenterschreibe der Scrollmaschine mit einer der Anpresskraft entgegengesetzten Anpresskraft beaufschlagbar ist oder mit der die Anpresskraft reduzierbar ist. Die Hubvorrichtung ist als ein 2/3-Wege-Ventil ausgebildet. Durch das Öffnen des Ventils wird der Druck in der Gegendruckkammer an einen Druck in einem Niederdruckraum angeglichen. Durch gezielte Steuerung des Ventils kann die Reibungskraft zwischen der Exzenterscheibe und einer Statorscheibe minimiert werden. Allerdings ist diese Lösung aufwendig und teuer, da das Steuer- oder regelbare 2/3-Wege-Ventil und die zusätzliche Steuervorrichtung erforderlich sind. Zudem geht durch den Druckausgleich beim Öffnen des Ventils Energie ungenutzt verloren. Document DE 10 2013 020 762 A2 discloses a scrolling machine with a controllable by means of a control device and controllable lifting device by which an eccentric of the scrolling machine can be acted upon by a contact force opposite pressing force or with the contact pressure can be reduced. The lifting device is designed as a 2/3-way valve. By opening the valve, the pressure in the back pressure chamber is equalized to a pressure in a low pressure space. Through targeted control of the valve, the frictional force between the eccentric disc and a stator disc can be minimized. However, this solution is complicated and expensive, since the control or controllable 2/3-way valve and the additional control device are required. In addition, energy is lost unused by the pressure equalization when opening the valve.
Auch in dem Spiralverdichter der Druckschrift JP 2014-31795 A wird eine Orbitierscheibe durch einen Anpressdruck gegen eine Stationärscheibe gedrückt, wobei der Anpressdruck zwischen einem Ansaugdruck und einem Auslassdruck liegt. Durch eine Differenz zwischen dem Auslassdruck und dem Anpressdruck strömt Öl aus einem Ölreservoir in eine Längsbohrung in einer Antriebswelle. Ein Teil des Öls wird aus der Antriebswelle zu deren Schmierung in ein erstes Lager der Antriebswelle geführt. Dieser Teil des Öls fließt anschließend in eine Anpressdruckkammer. Ein anderer Teil des Öls gelangt aus der Antriebswelle in eine Orbitierlagerkammer. Die Orbitierlagerkammer dient unter anderem dazu, die Orbitierscheibe durch den Auslassdruck gegen die Stationärscheibe zu drücken. Die Anpressdruckkannnner dient auch dazu, die Orbitierscheibe mit dem Anpressdruck gegen die Stationärscheibe zu drücken. Das Öl, das durch das erste Lager in die Anpressdruckkammer fließt, steht noch nahezu unter dem Auslassdruck und beaufschlagt folglich die Anpressdruckkammer mit Druck. Es schmiert einen Oldham-Ring und fließt danach durch einen Kompressionskam- mer-Durchlass in eine Kompressionskammer sowie durch einen Ansaugbereich- Durchlass in einen Ansaugbereich des Spiralverdichters. Dadurch wird der Anpressdruck auf einem mittleren Druck gehalten. Ein Anpressdruckventil in dem Kompressionskammer-Durchlass öffnet sich, wenn der Anpressdruck größer ist als ein Druck in der Kompressionskammer. Auch diese Vorrichtung ist aufwendig und teuer, da der Kompressionskammer-Durchlass mit dem Anpressdruckventil, der Ansaugbereich-Durchlass und neben der Ansaugdruckkammer auch die Orbitierlagerkammer notwendig sind. Zudem wird die tatsäch- liehe Anpresskraft der Orbitierscheibe durch viele verschiedene Faktoren beein- flusst und ist nicht gezielt für verschiedene Betriebszustände einstellbar. Also in the scroll compressor of JP 2014-31795 A, an orbital disk is pressed by a contact pressure against a stationary disk, wherein the contact pressure between an intake pressure and an outlet pressure is. Due to a difference between the outlet pressure and the contact pressure, oil flows from an oil reservoir into a longitudinal bore in a drive shaft. Part of the oil is fed from the drive shaft for lubrication in a first bearing of the drive shaft. This part of the oil then flows into a contact pressure chamber. Another part of the oil passes from the drive shaft into an orbital storage chamber. The Orbitierlagerkammer serves, among other things, Press the orbital disc against the stationary disc by the outlet pressure. The contact pressure can also serve to press the orbital disk with the contact pressure against the stationary disc. The oil that flows through the first bearing in the contact pressure chamber, is still almost below the outlet pressure and thus acts on the contact pressure chamber with pressure. It lubricates an Oldham ring and then flows through a compression chamber passage into a compression chamber and through a suction passage into a suction area of the scroll compressor. As a result, the contact pressure is maintained at a medium pressure. A contact pressure valve in the compression chamber passage opens when the contact pressure is greater than a pressure in the compression chamber. Also, this device is complicated and expensive, since the compression chamber passage with the contact pressure, the intake area passage and next to the suction pressure chamber and the Orbitierlagerkammer are necessary. In addition, the actual contact force of the orbital disk is influenced by many different factors and can not be adjusted specifically for different operating states.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen einfach aufgebauten, einfacher zu produzierenden und wirtschaftlichen Spiralverdichter zu schaf- fen, der in verschiedenen Betriebszuständen effizient arbeitet. The object of the present invention is to provide a simple structure, easier to produce and economic scroll compressor, which operates efficiently in various operating conditions.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen Spiralverdichter zur Kompression eines Fluids mit The above object is achieved by a scroll compressor for compressing a fluid
einer Stationärscheibe mit einer Stationärspirale, wobei die Stationärspi- rale auf einer Stationärgrundfläche der Stationärscheibe angeordnet ist und einen spiralförmigen Verdichterkanal ausbildet, der sich von einem äußeren Ende der Stationärspirale bis zu einer Auslassöffnung für das komprimierte Fluid an einem inneren Ende der Stationärspirale erstreckt;  a stationary disk having a stationary scroll, wherein the stationary scroll is disposed on a stationary base of the stationary disk and forms a spiral compressor passage extending from an outer end of the stationary scroll to a compressed fluid outlet port at an inner end of the stationary scroll;
einer Orbitierscheibe mit einer Orbitierspirale, wobei die Orbitierspirale auf einer Orbitiergrundfläche der Orbitierscheibe angeordnet ist, wobei die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe entlang einer Kompressionsrichtung orbitierbar ist, an orbital disk having an orbital spiral, the orbital spiral being disposed on an orbital ground surface of the orbiting disk, the orbital disk being orbitable relative to the stationary disk along a compression direction,
wobei ferner die Orbitierspirale und die Stationärspirale derart ineinander verschachtelt angeordnet sind, dass von der Stationärgrundfläche und der Sta- tionärspirale sowie der Orbitiergrundfläche und der Orbitierspirale mindestens ein Kompressionsraum begrenzt wird,  furthermore, the orbital spiral and the stationary spiral are arranged interlaced in such a way that at least one compression space is bounded by the stationary base surface and the stationary spiral as well as the orbital base surface and the orbital spiral,
wobei sich der Kompressionsraum von einem Ansaugbereich des Verdichterkanals hin zu einem Auslassbereich des Verdichterkanals verschiebt und dabei sein Volumen verkleinert, wenn die Orbitierscheibe relativ zu der Statio- närscheibe entlang der Kompressionsrichtung orbitiert;  wherein the compression space shifts from an intake area of the compressor passage to an outlet area of the compressor passage, thereby decreasing its volume, when the orbit disk is orbiting relative to the stationary disk along the compression direction;
einer Auslassdruckkammer, die in Fluidverbindung mit der Auslassöff- nung steht;  an outlet pressure chamber in fluid communication with the outlet port;
einer Anpressdruckkammer, die im Kompressionsbetrieb mit einem Anpressdruck beaufschlagt ist, wobei die Orbitierscheibe durch den Anpressdruck gegen die Stationärscheibe gedrückt wird;  a contact pressure chamber, which is acted upon in the compression mode with a contact pressure, wherein the orbital disk is pressed by the contact pressure against the stationary disk;
einer Rückführverbindung, die eine Fluidverbindung von der Auslassdruckkammer zu der Anpressdruckkammer ausbildet;  a return connection forming a fluid connection from the discharge pressure chamber to the pressure application chamber;
einer Referenzöffnung, die in der Stationärgrundfläche innerhalb des Verdichterkanals angeordnet ist; und  a reference opening disposed in the stationary base within the compressor duct; and
einer Referenzverbindung, die eine Fluidverbindung zwischen der Anpressdruckkammer und der Referenzöffnung zur Beeinflussung des Anpressdrucks anhand eines im Kompressionsbetrieb an der Referenzöffnung anliegenden Referenzdrucks ausbildet. Der Ansaugdruck und der Auslassdruck sind im Kompressionsbetrieb in der Regel durch ein an den Spiralverdichter angeschlossenes System bestimmt, welches von dem im Spiralverdichter komprimierten Fluid durchströmt wird. Bei einem solchen System kann es sich beispielsweise um einen Wärmetauscher einer Klimaanlage handeln. Aus der Auslassdruckkammer kann das komprimier- te Fluid aus dem Spiralverdichter abgeführt werden, beispielsweise durch die Auslassverbindung und den Auslassanschluss. a reference connection, which forms a fluid connection between the contact pressure chamber and the reference opening for influencing the contact pressure by means of a reference pressure applied to the reference opening in the compression mode. The suction pressure and the outlet pressure are determined in the compression mode usually by a connected to the scroll compressor system, which is traversed by the compressed fluid in the scroll compressor. Such a system may, for example, be a heat exchanger of an air conditioning system. From the outlet pressure chamber, the compressed te fluid are discharged from the scroll compressor, for example, through the outlet connection and the outlet port.
An dem Auslassanschluss liegt der Auslassdruck an, an dem Ansauganschluss der Ansaugdruck. Bevorzugt sind die Auslassdruckkammer, die Anpressdruckkammer, die Orbitierscheibe, die Stationärscheibe, die Rückführverbindung und die Referenzverbindung 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 Ansaugdruckkammer angeordnet sein, wobei der Auslassanschluss druckdicht in Fluidverbindung mit der Auslassdruckkammer steht. At the outlet port is the outlet pressure, at the suction port of the suction pressure. The outlet pressure chamber, the contact pressure chamber, the orbital disk, the stationary disk, the return connection and the reference connection are preferably arranged in the suction pressure chamber. As a result, all these components are securely enclosed by the suction pressure chamber. The suction port and the outlet port may in this case be arranged on the suction pressure chamber, wherein the outlet port is pressure-tight in fluid communication with the outlet pressure chamber.
Ein maximaler Auslassdruck des Spiralverdichters ergibt sich aus der Geometrie der Verdichtereinheit (die ineinander verschachtelt angeordnete Stationär- und Orbitierscheibe) und dem jeweiligen Ansaugdruck. Je höher der Ansaugdruck ist, desto höher ist der maximale Auslassdruck. Bei gegebenem Ansaugdruck ergibt sich der maximale Auslassdruck aus der in der Verdichtereinheit geometriebedingt erreichbaren Kompression des Fluids anhand der bekannten Fluid- gleichungen, beispielsweise der Gleichung für ideale Gase oder der Van-der- Waals-Gleichung. A maximum outlet pressure of the scroll compressor results from the geometry of the compressor unit (the stationary and Orbitierscheibe nested one inside the other) and the respective intake pressure. The higher the suction pressure, the higher the maximum outlet pressure. For a given suction pressure, the maximum outlet pressure results from the compression of the fluid which can be achieved in terms of geometry in the compressor unit on the basis of the known fluid equations, for example the equation for ideal gases or the van der Waals equation.
Der (tatsächliche) Auslassdruck liegt in der Regel niedriger als der maximale Auslassdruck. Sobald der - beispielsweise von dem angeschlossenen System vorgegebene - Auslassdruck erreicht ist, komprimiert der Spiralverdichter das Fluid nicht weiter, sondern schiebt es aus der Verdichtereinheit durch die Auslassöffnung in die Auslassdruckkammer. An der Auslassöffnung kann eine Rückschlageinrichtung (wie beispielsweise eine Rückschlagklappe oder ein Rückschlagventil) angeordnet sein. Diese verhindert, dass Fluid aus der Auslassdruckkammer durch die Auslassöffnung zurückströmt, falls der Auslassdruck in der Auslassdruckkammer höher ist als der Druck an der Auslassöffnung in der Verdichtereinheit. The (actual) outlet pressure is usually lower than the maximum outlet pressure. As soon as the outlet pressure, which is predetermined, for example, by the connected system, is attained, the scroll compressor no longer compresses the fluid, but pushes it out of the compressor unit through the outlet opening into the outlet pressure chamber. At the outlet opening, a check device (such as a check valve or a check valve) may be arranged. This prevents fluid from the outlet pressure chamber from flowing back through the outlet port if the outlet pressure in the outlet pressure chamber is higher than the pressure at the outlet opening in the compressor unit.
Mit der vorliegenden Erfindung wird der Anpressdruck direkt durch den Refe- renzdruck 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 Rückführverbindung und der Referenzverbindung stellt sich ein Druckgleichgewicht in der Anpressdruckkammer ein. Wenn der Anpressdruck größer als der Referenzdruck ist, strömt Fluid und/oder Öl aus der Anpressdruckkammer durch die Referenzverbindung und die Referenzöffnung in die Verdichtereinheit, genauer in den Kompressionsraum, wenn dieser gerade in Fluidverbindung mit der Referenzöffnung steht. Dadurch sinkt der Anpressdruck. Andererseits wird über die Rückführverbindung Fluid und/oder Öl aus der Auslasskammer bzw. dem Ölfilter in die Anpressdruckkammer geführt. Diese Rückführung lässt den Anpressdruck ansteigen, sofern nicht der durch die Referenzverbindung ausgelöste Druckverlust stärker oder gleich ist. Vereinfacht gesagt dient die Rückführverbindung der Nachlieferung von Fluid und/oder Öl in die Anpressdruckkammer, während die Referenzverbindung mit der Referenzöffnung die Einstellung bzw. Regulierung des Anpressdrucks bewirken. Das in dem über die Referenzverbindung in die Verdichtereinheit strömendem Öl und/oder Fluid muss weiter komprimiert werden, jedoch lediglich von dem Niveau des Anpressdrucks bis zum Erreichen des Hochdrucks. Das Öl trägt außerdem gegebenenfalls zu deren Schmierung bei. Dies verbessert die Haltbarkeit des Spiralverdichters. Der Referenzdruck hängt davon ab, wie stark das Fluid in der Verdichtereinheit komprimiert ist, wenn der Kompressionsraum die Referenzöffnung erreicht und überstreicht. Durch eine Änderung der Position der Referenzöffnung in dem Verdichterkanal ändern sich im Allgemeinen der im Kompressionsbetrieb an der Referenzöffnung anliegende Referenzdruck und folglich auch der sich einstellende Anpressdruck. Mit anderen Worten kann durch die Positionierung der Referenzöffnung der sich einstellende Anpressdruck festgelegt werden. With the present invention, the contact pressure is influenced directly by the reference pressure. The reference pressure again depends strongly on the suction pressure and possibly also on the outlet pressure given the position of the reference opening in the compressor channel. 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, prone and expensive control of the contact pressure is not required. In particular, no actively variably adjustable pressure control valve for adjusting and regulating the contact pressure is needed. Due to the interaction of the return connection and the reference connection, a pressure equilibrium is established in the contact pressure chamber. If the contact pressure is greater than the reference pressure, fluid and / or oil flows from the contact pressure chamber through the reference connection and the reference opening in the compressor unit, more precisely in the compression space, when it is just in fluid communication with the reference opening. This reduces the contact pressure. On the other hand, fluid and / or oil is led out of the outlet chamber or the oil filter into the contact pressure chamber via the return connection. This feedback increases the contact pressure, unless the pressure loss caused by the reference connection is greater or equal. Put simply, the return connection serves for the subsequent delivery of fluid and / or oil into the contact pressure chamber, while the reference connection with the reference opening effects the adjustment or regulation of the contact pressure. The oil and / or fluid flowing into the compressor unit via the reference connection must be further compressed, but only from the level of the contact pressure until the high pressure is reached. The oil also contributes to their lubrication where appropriate. This improves the durability of the scroll compressor. The reference pressure depends on how much the fluid in the compressor unit is compressed when the compression chamber reaches and sweeps over the reference port. Changing the position of the reference opening in the compressor channel generally changes the reference pressure applied to the reference opening in the compression mode and, consequently, the resulting contact pressure. In other words, can be determined by the positioning of the reference opening of the adjusting contact pressure.
Durch die gezielte Gestaltung und Abstimmung der Rückführverbindung und der Referenzverbindung sowie der Referenzöffnung, insbesondere die genaue Positionierung der Referenzöffnung in dem 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 Statio- närscheibe gedrückt wird, für verschiedene Betriebszustände an die in dem jeweiligen Betriebszustand auf die Orbitierscheibe wirkende Abhebekraft abgestimmt. Insbesondere wirkt eine vergleichsweise geringe Anpresskraft, wenn der Anpressdruck und/oder der Auslassdruck gering sind. Das verbessert die Effizienz des Spiralverdichters, wenn der Spiralverdichter in einem solchen Betriebs- zustand läuft. Außerdem wird das An- und Hochdrehen des Spiralverdichters durch die von dem Betriebszustand abhängige Anpresskraft wesentlich erleichtert. By the targeted design and coordination of the return connection and the reference connection and the reference opening, in particular the exact positioning of the reference opening in the compressor channel, the automatic adjustment of different, respectively desired contact pressures for different operating states of the scroll compressor is achieved. Accordingly, the contact pressure with which the orbital disk is pressed by the contact pressure on the stationary disk is adjusted for different operating states to the lifting force acting on the orbital disk in the respective operating state. In particular, a comparatively low contact pressure acts when the contact pressure and / or the outlet pressure are low. This improves the efficiency of the scroll compressor when the scroll compressor is operating in such a condition. In addition, the startup and rotation of the scroll compressor is greatly facilitated by the dependent on the operating state contact pressure.
Bevorzugt ist im Kompressionsbetrieb die Anpresskraft, die auf die Orbitier- Scheibe wirkt, in jedem Betriebszustand mindestens 10 Prozent größer als die Abhebekraft, die auf die Orbitierscheibe wirkt, besonders bevorzugt mindestens 15 Prozent. Auf diese Weise wird die Orbitierscheibe sicher an die Stationärscheibe gedrückt und es kann kein Fluid aus der Verdichtereinheit entweichen. Alternativ und/oder zusätzlich ist im Kompressionsbetrieb die Anpresskraft, die auf die Orbitierscheibe wirkt, in jedem Betriebszustand bevorzugt maximal 30 Prozent größer als die Abhebekraft, die auf die Orbitierscheibe wirkt, besonders bevorzugt maximal 20 Prozent größer. Damit wird eine unnötig hohe Reibung durch eine zu hohe Anpresskraft vermieden. Dies ermöglicht einen energieeffizienten Betrieb des Spiralverdichters in allen Betriebszuständen. In the compression mode, the pressing force acting on the orbital disk is preferably at least 10 percent greater in every operating state than the lifting force acting on the orbital disk, particularly preferably at least 15 percent. In this way, the orbital disk is securely pressed against the stationary disk and no fluid can escape from the compressor unit. Alternatively and / or additionally, in the compression mode, the contact force acting on the orbital disk in each operating state is preferably at most 30 percent greater than the lift-off force acting on the orbital disk, particularly preferably at most 20 percent greater. This avoids unnecessarily high friction due to excessive contact pressure. This allows energy-efficient operation of the scroll compressor in all operating conditions.
Die Anpresskraft, mit der die Orbitierscheibe durch den Anpressdruck auf die Stationärscheibe gedrückt wird, hängt von einer effektiven Fläche der Orbitier- Scheibe ab, auf welche der Anpressdruck in Richtung zu der Orbitierscheibe wirken kann. Andererseits hängt die Abhebekraft von dem Ansaugdruck, dem Auslassdruck und der Geometrie der Verdichtereinheit zusammen. Deshalb kann die Gestaltung und Abstimmung der Rückführverbindung und der Referenzverbindung sowie der Referenzöffnung, insbesondere deren genaue Positi- onierung in dem Verdichterkanal, die für ein gewünschtes Verhältnis von Anpresskraft und Abhebekraft erforderlich ist, für verschiedene Ausführungsformen des Spiralverdichters voneinander abweichen. The contact pressure with which the orbital disk is pressed onto the stationary disk by the contact pressure depends on an effective area of the orbital disk on which the contact pressure in the direction of the orbital disk can act. On the other hand, the lift-off force is related to the suction pressure, the discharge pressure and the geometry of the compressor unit. Therefore, the design and tuning of the return connection and the reference connection and the reference opening, in particular their exact positioning in the compressor channel, which is required for a desired ratio of contact pressure and lifting force, for different embodiments of the scroll compressor differ.
Wenn die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe orbitiert, bedeutet dies mit anderen Worten, dass die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe auf einer kreisförmigen Bahn exzentrisch verschoben wird. Bevorzugt orbitiert die Orbitierscheibe auf einer kreisförmigen Bahn um eine Stationärmittelachse der Stationärscheibe, wobei die Stationärmittelachse senkrecht auf der Stationärgrundfläche steht und sich durch ein Zentrum der Stationärspirale erstreckt. In other words, if the orbiting disc orbits relative to the stationary disc, it means that the orbiting disc is eccentrically displaced relative to the stationary disc in a circular path. Preferably, the orbital disk orbits on a circular path around a stationary central axis of the stationary disk, the stationary central axis being perpendicular to the stationary base surface and extending through a center of the stationary scroll.
Die Stationärspirale kann aus einer Wand gebildet sein, die sich parallel zur Stationärmittelachse von der Stationärgrundfläche aus von der Stationärgrundfläche weg erstreckt. Bevorzugt ist eine entlang der Stationärmittelachse von der Stationärgrundfläche abgewandte Endfläche der Stationärspirale flach und parallel zu der Stationärgrundfläche ausgebildet. Die Stationärspirale und die Orbitierspirale weisen jeweils einen Spiralarm auf. The stationary spiral may be formed of a wall which extends parallel to the stationary central axis away from the stationary base surface from the stationary base surface. Preferably, an end surface of the stationary spiral remote from the stationary base surface along the stationary central axis is flat and parallel to the stationary base surface. The stationary spiral and the Orbitierspirale each have a spiral arm.
Der Ansaugbereich des Verdichterkanals setzt sich aus allen Bereichen des Verdichterkanals zusammen, die zumindest zeitweise in unmittelbarer Fluidverbindung mit einem Fluideinlass stehen, wenn die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe entlang der Kompressionsrichtung orbitiert. Der Fluideinlass - beispielsweise in Form des Ansauganschlusses - dient zur Zufuhr des zu komprimierenden Fluids zu dem Spiralverdichter. The intake area of the compressor passage is composed of all areas of the compressor passage that at least temporarily are in direct fluid communication with a fluid inlet when the orbital disk is orbiting relative to the stationary disk along the compression direction. The fluid inlet - for example in the form of the suction port - serves to supply the fluid to be compressed to the scroll compressor.
Im Kompressionsbetrieb wird das Fluid in dem mindestens einen Kompressionsraum komprimiert, in Richtung der Auslassöffnung bewegt und schließlich in die Auslassöffnung gedrückt. Der Auslassbereich des Verdichterkanals umfasst alle Bereiche des Verdichterkanals, die zumindest zeitweise in unmittelbarer Fluidverbindung mit der Auslassöffnung für das Fluid stehen, wenn die Orbitierscheibe relativ zu der Stationärscheibe entlang der Kompressionsrichtung orbitiert. Der Mittelbereich des Verdichterkanals umfasst alle Bereiche des Verdichterkanals, die weder mit dem Einlassbereich noch mit dem Auslassbereich in unmittelbarer Fluidverbindung stehen können. In the compression mode, the fluid in the at least one compression space is compressed, moved in the direction of the outlet opening and finally pushed into the outlet opening. The discharge area of the compressor duct comprises all areas of the compressor duct that at least temporarily are in direct fluid communication with the outlet opening for the fluid when the orbiting disk is orbiting relative to the stationary disk along the direction of compression. The central area of the compressor duct comprises all areas of the compressor duct which can not be in direct fluid communication with either the inlet area or the outlet area.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Referenzöffnung in dem Mittelbereich und/oder in dem Auslassbereich des Verdichterkanals angeordnet. Somit ist die Referenzöffnung nicht in dem Einlassbereich des Verdichterkanals angeordnet. Im Betrieb des Spiralverdichters kommt es dadurch nicht zu einer unmittelbaren Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlass und der Referenzöffnung und es kann kein Fluid aus der Referenzöffnung direkt in den Ansaugbereich und/oder den Fluideinlass strömen. Solch ein unerwünschter Druckverlust würde zu einer Verschlechterung der Effizienz des Spiralverdichters führen. In an advantageous embodiment of the invention, the reference opening is arranged in the middle area and / or in the outlet area of the compressor channel. Thus, the reference port is not located in the inlet area of the compressor passage. During operation of the scroll compressor, this does not result in an immediate fluid connection between the fluid inlet and the reference opening and no fluid can flow from the reference opening directly into the suction area and / or the fluid inlet. Such an unwanted Pressure loss would lead to a deterioration in the efficiency of the scroll compressor.
Im Sinne dieser Anmeldung bezeichnet eine innerste Windung oder erste Win- dung einer Spirale einen Bereich dieser Spirale, welcher sich von ihrem inneren Ende bis zu dem Punkt erstreckt, an dem sie ihr Zentrum einmal umschlungen hat. 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. For the purposes of this application, an innermost turn or first turn of a spiral means an area of this spiral that extends from its inner end to the point where it once wrapped around its center. The inner end of the stationary spiral is assigned a position angle of 0 °. The position angle increases continuously to the outer end of the stationary spiral along the extension of the stationary spiral. A spiral angle of the stationary spiral 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 Stationär- spirale 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. 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 Anfang der äußersten Windung der Stationärspirale gebildet ist. This is illustrated by way of example for a stationary spiral with two turns: The first turn of the stationary spiral begins with the inner end of the stationary spiral at a position angle of 0 ° and ends at a position angle of 360 °. The second and outermost winding begins at a position angle of 360 ° and ends at spiral angle of 720 ° with the outer end of the stationary spiral. Correspondingly, position angles are defined in the compressor channel. An outer end of the spiral compressor passage is defined by an inlet port of the compressor passage formed between the outer end of the stationary scroll and a start of the outermost turn of the stationary scroll.
Im Sinne dieser Anmeldung ist eine Außenseite eines Bereichs einer Spirale die dem Zentrum der Spirale in einer radialen Richtung gesehen abgewandte Seite dieses Bereichs der Spirale. Entsprechend ist eine Innenseite des Bereichs der Spirale die dem Zentrum der Spirale in der radialen Richtung zugewandte Seite dieses Bereichs der Spirale. An dieser Stelle sei betont, dass die Definitionen bezüglich des Verdichterkanals unabhängig von der Definition des Kompressionsraums sind. Insbesondere braucht sich der Kompressionsraum nicht zu jeder Zeit vollständig in dem Ver- dichterkanal zu befinden. Beispielsweise kann der Kompressionsraum dadurch gebildet werden, dass ein äußeres Ende der Orbitierspirale mit einer Außenseite der äußersten Windung der Stationärspirale in Kontakt tritt. Durch diese Abdichtung wird der Kompressionsraum geschlossen und abgedichtet. Wenn der Kompressionsraum dagegen dadurch geschlossen wird, dass eine Außenseite der Orbitierspirale mit dem äußeren Ende der Stationärspirale in Kontakt tritt, dann liegt der Kompressionsraum schon zu diesem Zeitpunkt vollständig innerhalb des Verdichterkanals. For the purposes of this application, an outer side of a region of a spiral is the side of this region of the spiral which faces away from the center of the spiral in a radial direction. Correspondingly, an inner side of the region of the spiral is the side of this region of the spiral which faces the center of the spiral in the radial direction. At this point it should be emphasized that the definitions concerning the compressor channel are independent of the definition of the compression space. In particular, the compression space need not be completely in the compressor channel at all times. For example, the compression space may be formed by contacting an outer end of the orbiting scroll with an outer side of the outermost turn of the stationary scroll. By this seal the compression space is closed and sealed. On the other hand, when the compression space is closed by having an outer side of the orbiting scroll contact the outer end of the stationary scroll, the compression space is already completely within the compressor duct at that time.
Mit der Rückführverbindung wird der hohe Auslassdruck genutzt, um die An- pressdruckkammer mit Druck zu beaufschlagen. Der Anpressdruck drückt die Orbitierscheibe gegen die Stationärscheibe, so dass diese beiden Scheiben sicher abdichtend aneinander liegen und insbesondere der Kompressionsraum sicher abgedichtet ist. Eine Rückseite der Orbitierscheibe, die der Orbitiergrund- fläche abgewandt ist, kann einen Teil einer Begrenzung der Anpressdruckkam- mer bilden. Bevorzugt führt die Rückführverbindung von der Anpressdruckkammer (bzw. einem Bauteil in der Anpressdruckkammer) direkt zu der Anpressdruckkammer. Das sorgt für eine einfache Bauweise und dafür, dass der Spiralverdichter einfacher zu produzieren ist. Der Referenzdruck variiert während des Betriebs des Spiralverdichters, auch bei einem kontinuierlichen Kompressionsbetrieb. Sobald ein neuer Kompressionsraum die Referenzöffnung erreicht, fällt der Referenzdruck auf den aktuellen Druck in diesem Kompressionsraum. Während sich der Kompressionsraum weiter in Richtung der Auslassöffnung bewegt und verkleinert, steigen der Druck des Fluids in dem Kompressionsraum und damit der Referenzdruck kontinuier- lieh an. In dem Moment, wenn der Kompressionsraum gerade noch die Referenzöffnung überdeckt, ist der Referenzdruck maximal. Danach wird die Referenzöffnung von der Orbitierspirale überstrichen und abgedeckt, also verschlossen. Danach erreicht ein neuer Kompressionsraum die Referenzöffnung, und Referenzdruck sinkt ab. Abhängig von der Lage der Referenzöffnung kann diese während eines Umlaufs der Orbitierscheibe einmal oder zweimal von der Orbitierspirale überstrichen und abgedeckt werden. With the return connection, the high outlet pressure is used to pressurize the contact pressure chamber. The contact pressure presses the Orbitierscheibe against the stationary disc, so that these two discs are securely sealing each other and in particular the compression chamber is securely sealed. A rear side of the orbital disk, which faces away from the orbital base, may form part of a boundary of the contact pressure chamber. The return connection preferably leads from the contact pressure chamber (or a component in the contact pressure chamber) directly to the contact pressure chamber. This ensures a simple construction and that the spiral compressor is easier to produce. The reference pressure varies during operation of the scroll compressor, even in a continuous compression mode. As soon as a new compression chamber reaches the reference opening, the reference pressure drops to the current pressure in this compression chamber. As the compression space continues to move and reduce in the direction of the outlet opening, the pressure of the fluid in the compression space and hence the reference pressure increase continuously. borrowed. At the moment when the compression space just barely covers the reference opening, the reference pressure is maximum. Thereafter, the reference opening is covered by the Orbitierspirale and covered, so closed. Thereafter, a new compression chamber reaches the reference port, and reference pressure decreases. Depending on the position of the reference opening, it can be covered and covered once or twice by the orbital spiral during one revolution of the orbital disk.
Durch die Volumina der Referenzverbindung und der Anpressdruckkammer wird der Effekt dieser Fluktuationen jedoch teilweise reduziert und gedämpft. Aufgrund der typischerweise hohen Drehzahl, mit der die Orbitierscheibe orbitiert, sind die Fluktuationen außerdem sehr schnell und es kann im Wesentlichen ein mittlerer Referenzdruck betrachtet werden. Der mittlere Referenzdruck ergibt sich aus dem Integral des Referenzdrucks über die Umlaufzeit, welche die Orbitierspirale für einen vollen Umlauf benötigt, geteilt durch diese Umlaufzeit. Entsprechend sind andere mittlere Drücke als zeitliche Mittelwerte über einen Umlauf definiert, insbesondere eine mittlere Druckdifferenz zwischen dem Anpressdruck und dem Ansaugdruck. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Spiralverdichter zwei Kompressionsräume auf, wobei die Referenzöffnung derart in dem Verdichterkanal 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. Durch diese gezielte Positionierung der Referenzöffnung in dem Verdichterkanal 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. Due to the volumes of the reference connection and the contact pressure chamber, however, the effect of these fluctuations is partially reduced and damped. In addition, due to the typically high speed at which the orbital disk is orbiting, the fluctuations are very fast and essentially a mean reference pressure can be considered. The mean reference pressure results from the integral of the reference pressure over the orbital period which the orbiting spiral requires for a full turn divided by this orbital period. Correspondingly, mean pressures other than time average over one revolution are defined, in particular an average pressure difference between the contact pressure and the suction pressure. In a preferred embodiment of the invention, the scroll compressor has two compression spaces, wherein the reference opening is arranged in the compressor passage during compression of the orbital disk for a first part of the circulation time with a last stage compression space and for another part of the time required for the circulation is directly in fluid communication with a compression chamber of penultimate stage. In this case, the first part and the other part together do not have to give the total time required for the circulation. Rather, there may be other parts. This targeted positioning of the reference opening in the compressor channel ensures that even a high-pressure region of the scroll compressor has an influence on the contact pressure and the contact pressure in the compression mode always remains high enough in each operating state, so that the contact pressure on the orbital disk is sufficiently greater than that lifting force. The Orbitierscheibe is thereby pressed in compression mode in each operating state sealingly on the stationary disc.
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. Es kann mehrere Kompressionsräume letzter Stufe und mehrere Kompressionsräume vorletzter Stufe geben. Der Kompressionsraum vorletzter Stufe bzw. die Kompressionsräume vorletzter Stufe folgt bzw. folgen in dem Verdichterkanal entgegen der Kompressionsrichtung auf den Kompressionsraum letzter Stufe bzw. die Kompressionsräume letzter Stufe. The compression chamber last stage is characterized by the fact that the fluid in it is still performed at least partially in the discharge opening in compression operation within this orbit of the Orbitierscheibe. The compression chamber penultimate stage is characterized by the fact that the fluid in it is in compression operation within the next orbit of the Orbitierscheibe at least partially out into the outlet. There may be several last-stage compression rooms and several second-to-last compression rooms. The compression chamber penultimate stage and the compression chambers penultimate stage follows or follow in the compressor channel opposite to the direction of compression of the compression chamber last stage or the compression chambers last stage.
Innerhalb eines Umlaufs orbitiert die Orbitierscheibe genau einmal vollständig (das heißt um 360°) relativ zu der Stationärscheibe. Ein Ende des Umlaufs ist definiert durch den Betriebspunkt, in welchem das Fluid (insbesondere Kältemittel) zuletzt in die Auslassöffnung ausgeschoben wird. Damit ist gerade ein Ver- dichtungszyklus abgeschlossen. Dieser Betriebspunkt definiert auch ein Ende der letzten Stufe. Ein Beginn dieser letzten Stufe ist einen vollen Umlauf der Orbitierscheibe um die Stationärscheibe vorher, das heißt 360° vorher, definiert. Within one revolution, the orbital disc orbits exactly once (ie, 360 °) relative to the stationary disc. One end of the circulation is defined by the operating point in which the fluid (in particular refrigerant) is ejected last into the outlet opening. This is the moment when a compression cycle is completed. This operating point also defines an end of the last stage. A beginning of this last step is a full rotation of the orbital disk around the stationary disk beforehand, ie 360 ° before, defined.
Dies wird beispielhaft für einen Spiralverdichter erläutert, der das Fluid im Kom- pressionsbetrieb innerhalb von zwei Umläufen (um 720°) komprimiert und in die Auslassöffnung führt: Die erste und vorletzte Stufe beginnt, wenn eine Menge des zu komprimierenden Fluid gerade in dem Kompressionsraum eingeschlossen wurde. Sie endet nach einem ersten vollständigen Umlauf (um 360°) der Orbitierscheibe um die Stationärscheibe. Gleichzeitig beginnt für das momentan in diesem Kompressionsraum geführte Fluid die zweite und letzte Stufe. Die letzte Stufe endet mit dem zweiten vollständigen Umlauf (um 720°) der Orbitierscheibe, wenn das Fluid vollständig in die Auslassöffnung geführt worden ist. This is explained by way of example for a scroll compressor, which compresses the fluid in compression operation within two revolutions (by 720 °) and into which Outlet opening leads: The first and penultimate stage begins when an amount of the fluid to be compressed has just been trapped in the compression space. It ends after a first full round (360 °) of the orbital disk around the stationary disk. At the same time, the second and final stage begins for the fluid currently being carried in this compression space. The final stage ends with the second complete revolution (720 °) of the orbital disk when the fluid has been completely directed into the exhaust port.
Bevorzugt weist die Stationärspirale einen Spiralwinkel von mehr als 360° auf, wobei die Referenzöffnung in dem Verdichterkanal in einem Positionswinkel von dem inneren Ende der Stationärspirale angeordnet ist, der mindestens Preferably, the stationary spiral has a spiral angle of more than 360 °, wherein the reference opening is arranged in the compressor passage at a positional angle from the inner end of the stationary scroll, the at least
315° / (0,5 - Spiralwinkel / 360°)°· 1 315 ° / (0.5 - helix angle / 360 °) ° · 1
und maximal and maximum
435° * (0,5 - Spiralwinkel / 360°)0-2 435 ° * (0.5 - helix angle / 360 °) 0 - 2
beträgt, bevorzugt mindestens is, preferably at least
345° / (0,5 Spiralwinkel / 360°)0-1 345 ° / (0.5 helix angle / 360 °) 0 - 1
und maximal and maximum
405° * (0,5 - Spiralwinkel / 360°)0 2. 405 ° * (0.5 - helix angle / 360 °) 0 2 .
Diese Positionierung der Referenzöffnung hat sich als besonders vorteilhaft zur Erreichung der genannten Vorteile der Erfindung gezeigt. Es ist einerseits ein ausreichend großer Einfluss des Hochdruckbereichs nahe der Auslassöffnung sichergestellt, so dass der Anpressdruck nicht zu niedrig werden kann. Andererseits ist der Referenzdruck in diesem Bereich noch niedrig genug, dass keine unnötig große Anpresskraft auf die Orbitierscheibe wirkt. Dies kommt der Effizient des Spiralverdichters zugute. This positioning of the reference opening has proven to be particularly advantageous for achieving the stated advantages of the invention. On the one hand, a sufficiently large influence of the high-pressure region near the outlet opening is ensured, so that the contact pressure can not become too low. On the other hand, the reference pressure in this area is still low enough that no unnecessarily large contact force acts on the orbital disk. This benefits the efficiency of the scroll compressor.
Grundsätzlich gilt: Je kleiner der Positionswinkel ist, in dem die Referenzöffnung angeordnet ist, desto höher ist der mittlere Referenzdruck im Kompressionsbetrieb. Denn je kleiner der Positionswinkel der Referenzöffnung ist, desto näher liegt die Referenzöffnung an der Auslassöffnung. Entsprechend ist das Fluid in dem Kompressionsraum stärker komprimiert, wenn der Kompressionsraum die Referenzöffnung erreicht. Daneben hängt der mittlere Referenzdruck im Allgemeinen auch von anderen Faktoren ab, insbesondere von dem Ansaugdruck und dem Auslassdruck. Außerdem kann der mittlere Referenzdruck bei gleichem Positionswinkel der Referenzöffnung auch davon abhängen, ob die Referenzöffnung in radialer Richtung weiter innen oder weiter außen in dem Verdichterkanal angeordnet ist. Basically, the smaller the position angle in which the reference opening is arranged, the higher the mean reference pressure in the compression mode. Because the smaller the position angle of the reference opening, the closer the reference opening is located at the outlet opening. Accordingly, the fluid in the compression space is more compressed when the compression space reaches the reference opening. In addition, the average reference pressure generally also depends on other factors, in particular the suction pressure and the outlet pressure. In addition, the average reference pressure at the same position angle of the reference opening may also depend on whether the reference opening is arranged in the radial direction further inside or further out in the compressor duct.
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. 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 °. So the scroll compressor remains compact, easy and cheap to produce.
Besonders bevorzugt weist die Stationärspirale zwei Windungen auf, wobei die Referenzöffnung 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. Particularly preferably, the stationary spiral has two turns, wherein the reference opening in the compressor duct is arranged at a positional angle from the inner end of the stationary spiral which is at least 315 ° and at most 435 °, more preferably at least 345 ° and at most 405 °. This arrangement has proven to be particularly practical.
In einer Weiterbildung der Erfindung nimmt im Kompressionsbetrieb eine mittlere Druckdifferenz zwischen dem Anpressdruck und einem Ansaugdruck mit steigendem Ansaugdruck zu, wenn der Auslassdruck zumindest im Wesentli- chen konstant bleibt. Wenn der Anpressdruck und/oder der Auslassdruck ansteigen, dann wächst auch die Abhebekraft auf die Orbitierscheibe. Um einerseits bei geringem Ansaugdruck eine möglichst geringe Anpresskraft und andererseits bei hohem Ansaugdruck eine ausreichend hohe Anpresskraft sicherzustellen, ist es vorteilhaft, wenn der Anpressdruck mit steigendem Ansaugdruck zunimmt. In a development of the invention, in the compression mode, an average pressure difference between the contact pressure and a suction pressure increases with increasing suction pressure, if the outlet pressure remains at least substantially constant. When the contact pressure and / or the outlet pressure increase, the lift-off force also increases on the orbital disk. On the one hand to ensure a sufficiently high contact pressure with a low suction pressure and on the other hand with a high suction pressure on the other hand, it is advantageous if the contact pressure increases with increasing suction pressure.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Spiralverdichter ein in der Rückführverbindung vorgesehenes Stromventil auf. Das Stromventil beeinflusst die Wirkung der Rückführverbindung. Dadurch erleichtert es die Abstimmung und Einstellung des Anpressdrucks. In a further advantageous embodiment of the invention, the scroll compressor has a flow valve provided in the return connection. The flow control valve influences the effect of the return connection. This makes it easier to tune and adjust the contact pressure.
Besonders bevorzugt ist das Stromventil als Drosselventil ausgeführt. In dieser Anmeldung ist unter einem Drosselventil ein Element zu verstehen, welches eine Druckdifferenz zwischen Ventileingang und -ausgang erzeugt (und nicht den Massestrom drosselt). So wird die Abstimmung des Anpressdrucks durch die Rückführverbindung und die Referenzverbindung wesentlich erleichtert. Das steigert die Effizienz des Spiralverdichters gegenüber Ausführungen ohne Drosselventil. Particularly preferably, the flow control valve is designed as a throttle valve. In this application, a throttle valve means an element which generates a pressure difference between the valve inlet and outlet (and does not throttle the mass flow). Thus, the vote of the contact pressure by the return connection and the reference connection is much easier. This increases the efficiency of the scroll compressor compared to versions without a throttle valve.
Bevorzugt ist in der Referenzverbindung zwischen der Referenzöffnung und der Anpressdruckkammer ein Dämpfungselement vorgesehen. Das Dämpfungselement dämpft die Fluktuationen des Referenzdrucks zusätzlich. Der Anpressdruck wird stabiler gehalten und kann genauer eingestellt werden. Das verbes- sert die Effizienz des Spiralverdichters noch weiter. Da das Dämpfungselement zumindest einen wesentlichen Teil der Dämpfung des Referenzdrucks übernimmt, können andere Teile der Referenzverbindung mit einem kleinen Querschnitt ausgeführt sein. Dadurch werden unnötig große Masseströme von Fluid durch die Referenzverbindung vermieden. Die Referenzverbindung kann bei- spielsweise eine Querschnittsfläche aufweisen, die in einem der Bereiche liegt, der weiter unten für die Öffnungsfläche der Referenzöffnung vorgeschlagen sind. Preferably, a damping element is provided in the reference connection between the reference opening and the contact pressure chamber. The damping element damps the fluctuations of the reference pressure in addition. The contact pressure is kept more stable and can be adjusted more precisely. This further improves the efficiency of the scroll compressor. Since the damping element takes over at least a substantial part of the damping of the reference pressure, other parts of the reference connection can be designed with a small cross-section. As a result, unnecessarily large mass flows of fluid through the reference connection are avoided. The reference compound may, for example, have a cross-sectional area that lies in one of the regions, which are proposed below for the opening area of the reference opening.
Besonders bevorzugt ist das Dämpfungselement als eine Dämpfungskammer ausgeführt. Eine solche Dämpfungskammer lässt sich besonders einfach, schnell und kostengünstig herstellen. Durch das zusätzliche Volumen der Dämpfungskammer zwischen der Referenzöffnung und der Anpressdruckkammer wird die Amplitude des Referenzdrucks wie zuvor beschrieben gedämpft. Überaus bevorzugt hat die Dämpfungskammer ein Volumen von 5 cm3 bis 6 cm3. Diese Größe hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Einerseits ist die Dämpfungskammer dann groß genug, um die Schwankungen des Referenzdrucks ausreichend stark zu dämpfen, um die zuvor genannten Vorteile zu erreichen. Andererseits ist sie noch so kompakt, dass sie wenig Platz erfordert und mit wenig Aufwand in der Referenzverbindung vorgesehen werden kann. Particularly preferably, the damping element is designed as a damping chamber. Such a damping chamber can be produced particularly easily, quickly and inexpensively. Due to the additional volume of the damping chamber between the reference port and the Anpressdruckkammer the amplitude of the reference pressure is attenuated as described above. Most preferably, the damping chamber has a volume of 5 cm 3 to 6 cm 3 . This size has proved to be particularly advantageous. On the one hand, the damping chamber is then large enough to dampen the fluctuations of the reference pressure sufficiently strong to achieve the aforementioned advantages. On the other hand, it is still so compact that it requires little space and can be provided with little effort in the reference compound.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Referenzöffnung in der Stationärgrundfläche eine Öffnungsfläche zwischen 0,5 mm2 und 8,05 mm2 auf, vorzugsweise zwischen 1 ,13 mm2 und 3,15 mm2. Die Referenz- Öffnung muss einerseits groß genug sein, um die erwünschte Beeinflussung des Anpressdrucks durch den Referenzdruck durch einen ausreichend schnellen und starken Fluidaustausch zwischen der Anpressdruckkammer und dem die Referenzöffnung überstreifendem Kompressionsraum zu ermöglichen. Andererseits darf die Referenzöffnung maximal so groß sein, dass sie von der Orbitier- spirale vollständig verschlossen wird, wenn die Orbitierspirale die Referenzöffnung überstreicht. Ansonsten könnten zwei aufeinander folgende Kompressionsräume über die Referenzöffnung miteinander in Fluidverbindung geraten, was zu einem unerwünschten Druckausgleich zwischen diesen zwei Kompressionsräumen führen könnte. Auch abgesehen davon sollten die Referenzöffnung und die Referenzverbindung einen möglichst kleinen Querschnitt aufweisen. Dadurch wird vermieden, dass im Kompressionsbetrieb durch die Fluktuation des Referenzdrucks unnötig viel Fluid in der Referenzverbindung hin- und hergeschoben bzw. komprimiert und wieder entspannt wird. Ein kleiner Querschnitt der Referenzöffnung und/oder der Referenzverbindung sorgt also für eine bessere Effizienz des Spiralverdichters. In a preferred embodiment of the invention, the reference opening in the stationary base area has an opening area between 0.5 mm 2 and 8.05 mm 2 , preferably between 1, 13 mm 2 and 3.15 mm 2 . The reference opening must on the one hand be large enough to allow the desired influence of the contact pressure by the reference pressure by a sufficiently fast and strong fluid exchange between the contact pressure chamber and the reference opening overstreifendem compression space. On the other hand, the reference opening may be maximally so large that it is completely closed by the orbital spiral when the orbital spiral sweeps over the reference opening. Otherwise, two consecutive compression spaces could fluidly communicate with each other via the reference port, which could result in undesirable pressure equalization between these two compression spaces. Apart from that, the reference opening and the reference connection should have the smallest possible cross section. This avoids that in the compression mode by the fluctuation of the reference pressure unnecessarily much fluid in the reference compound is pushed back and forth or compressed and relaxed again. A small cross section of the reference opening and / or the reference connection thus ensures a better efficiency of the scroll compressor.
In einer überaus vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Referenzöffnung in der Stationärgrundfläche als rundes Loch mit einem Durchmesser zwischen 0,4 mm und 1 ,6 mm, vorzugsweise zwischen 0,6 mm und 1 ,0 mm, ausgebildet. Ein solches Loch lässt sich mit wenig Aufwand, schnell und gut reproduzierbar durch eine Bohrung herstellen. Die oben genannten Querschnitte für die Referenzöffnung und die entsprechenden Vorteile werden damit besonders einfach erreicht. In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Spiralverdichter einen Ölabschei- der in der Auslassdruckkammer und ein Ölreservoir auf, wobei die Rückführverbindung von dem Ölreservoir zu der Anpressdruckkammer führt. In a highly advantageous embodiment of the invention, the reference opening in the stationary base is formed as a round hole with a diameter between 0.4 mm and 1.6 mm, preferably between 0.6 mm and 1.0 mm. Such a hole can be produced with little effort, quickly and easily reproducible through a hole. The above-mentioned cross sections for the reference opening and the corresponding advantages are thus achieved particularly easily. In a development of the invention, the scroll compressor has an oil separator in the outlet pressure chamber and an oil reservoir, wherein the return connection leads from the oil reservoir to the contact pressure chamber.
Das Öl dient zur Schmierung und als Schutz für die Orbitierscheibe und die Stationärscheibe, die sich im Kompressionsbetrieb relativ zueinander bewegen. Ein Teil des Öls gelangt jedoch durch die Auslassöffnung in die Auslassdruckkammer. Mit dem Ölabscheider sorgt dafür, dass das Öl abgeschieden wird und sich in dem Ölreservoir sammelt. Somit gelangt kein Öl aus dem Spiralverdichter heraus in ein an ihn angeschlossenes System, beispielsweise einen Wärme- tauscher. Das Öl würde den Wärmetauscher von innen benetzen und den Wärmeübergang verschlechtern. The oil lubricates and protects the orbital disk and the stationary disk which move relative to each other during compression operation. However, part of the oil passes through the outlet port into the outlet pressure chamber. With the oil separator ensures that the oil is separated and collected in the oil reservoir. Thus, no oil passes out of the scroll compressor into a system connected to it, for example a heat exchanger. The oil would wet the heat exchanger from the inside and worsen the heat transfer.
Über den Ölabscheider kann dann zumindest ein Teil des abgeschiedenen Öls über die Rückführverbindung zurückgeführt werden. Das Öl oder ein Teil des Öls kann weiter durch die Referenzverbindung und die Referenzöffnung in die Verdichtereinheit eingeführt werden. Damit wird es wieder zur Schmierung und zum Schutz der Verdichtereinheit genutzt. Die Ölrückführung verbessert so die Effizienz und Zuverlässigkeit des Spiralverdichters. Bevorzugt ist die Referenzverbindung zwischen der Anpressdruckkammer und der Referenzöffnung stets in beide Richtungen durchlässig. Dadurch stehen die Referenzöffnung und die Anpressdruckkammer stets in ungehinderter Fluidver- bindung über die Referenzverbindung. Der Anpressdruck wird durch die Referenzöffnung und der Referenzverbindung abhängig vom Betriebszustand eingestellt, ohne dass weitere mechanische Bauteile wie Klappen oder Ventile zur Regelung eines Fluidstroms in der Referenzverbindung nötig sind. Das vorgeschlagene System ist deshalb besonders kostengünstig und zuverlässig. At least a portion of the separated oil can then be recycled via the return connection via the oil separator. The oil or part of the oil can continue through the reference connection and the reference opening in the Compressor unit are introduced. So it is used again for lubrication and protection of the compressor unit. The oil return improves the efficiency and reliability of the scroll compressor. Preferably, the reference connection between the contact pressure chamber and the reference opening is always permeable in both directions. As a result, the reference opening and the contact pressure chamber are always in unimpeded fluid connection via the reference connection. The contact pressure is set by the reference opening and the reference connection depending on the operating state, without further mechanical components such as flaps or valves for controlling a fluid flow in the reference connection are necessary. The proposed system is therefore particularly inexpensive and reliable.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Referenzverbindung kein Ventil vorgesehen ist. In a particularly preferred embodiment of the invention, no valve is provided in the reference connection.
Mit der vorliegenden Erfindung ist durch die ausgewählte Position der Referen- zöffnung in dem Verdichterkanal kein Ventil in der Referenzverbindung notwendig. So kann die Referenzverbindung besonders einfach und kostengünstig produziert werden. Der Verzicht auf ein Ventil sorgt für einen leichteren Spiralverdichter. Außerdem ist ein solcher Spiralverdichter zuverlässiger, da das Ventil eine mögliche Fehlerquelle darstellen würde. With the present invention, no valve in the reference connection is necessary due to the selected position of the reference orifice in the compressor passage. Thus, the reference compound can be produced particularly easily and inexpensively. The absence of a valve makes for a lighter scroll compressor. In addition, such a scroll compressor is more reliable because the valve would be a potential source of error.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Referenzverbindung ein Druckkontrollventil vorgesehen ist, welches die Fluidverbin- dung zwischen der Anpressdruckkammer und der Referenzöffnung verschließt, wenn der Referenzdruck um mindestens 0,2 bar größer ist als der Anpress- druck, bevorzugt um mindestens 0,8 bar. Aufgrund des Druckkontrollventils finden kein Druckausgleich und Fluidfluss durch die Referenzverbindung statt, wenn der Referenzdruck die entsprechende Größe erreicht hat oder überscheitet. Durch das Druckkontrollventil wird ver- mieden, dass der Anpressdruck zu groß wird, wenn der Referenzdruck sehr hoch ist. Ein zu großer Anpressdruck ist nachteilig, da die Reibung zunimmt. Das Druckkontrollventil verhindert insbesondere, dass Druckspitzen des Referenzdrucks zu Schäden an einer axialen Dichtfläche der Orbitierscheibe führen. Außerdem eröffnet es zusätzliche Möglichkeiten für die Regulierung des An- pressdrucks. Die Referenzöffnung kann in dem Verdichterkanal näher in Richtung der Auslassöffnung positioniert werden, das heißt in einem geringeren Positionswinkel angeordnet werden, ohne dass der Anpressdruck unerwünscht groß wird. Falls in der Referenzverbindung sowohl das Druckkontrollventil als auch das Dämpfungselement vorgesehen sind, ist das Dämpfungselement besonders bevorzugt zwischen der Referenzöffnung und dem Druckkontrollventil angeordnet. Dadurch wird das Druckkontrollventil weniger starken Druckfluktuationen ausgesetzt. Das ermöglicht die Nutzung eines feiner ansprechenden Druckkon- trollventils und einer genaueren Einstellung des Druckunterschieds zwischen dem Anpressdruck und dem mittleren Referenzdruck. Außerdem wird die Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge des Druckkontrollventils während des Betriebs Dämpfung des Referenzdrucks, insbesondere von Extrema des Referenzdrucks, vermindert. Dadurch ist die Lebenserwartung des Druckkontrollven- tils höher und die Zuverlässigkeit des Spiralverdichters steigt. In a further advantageous embodiment of the invention, a pressure control valve is provided in the reference connection, which closes the fluid connection between the contact pressure chamber and the reference opening when the reference pressure is at least 0.2 bar greater than the contact pressure, preferably at least 0 , 8 bar. Due to the pressure control valve, pressure equalization and fluid flow through the reference junction will not occur when the reference pressure has reached or exceeds the appropriate magnitude. The pressure control valve prevents the contact pressure from becoming too great when the reference pressure is very high. Too large contact pressure is disadvantageous because the friction increases. The pressure control valve prevents in particular that pressure peaks of the reference pressure lead to damage to an axial sealing surface of the orbital disk. In addition, it opens up additional possibilities for regulating contact pressure. The reference opening can be positioned closer to the outlet opening in the compressor channel, that is to say be arranged at a smaller position angle, without the contact pressure becoming undesirably large. If both the pressure control valve and the damping element are provided in the reference connection, the damping element is particularly preferably arranged between the reference opening and the pressure control valve. As a result, the pressure control valve is exposed to less strong pressure fluctuations. This allows the use of a finer, responsive pressure control valve and more accurate adjustment of the pressure differential between the contact pressure and the mean reference pressure. In addition, the number of opening and closing operations of the pressure control valve is reduced during operation damping of the reference pressure, in particular of extremes of the reference pressure. As a result, the life expectancy of the Druckkontrollven- tils higher and the reliability of the scroll compressor increases.
Bevorzugt weist der Spiralverdichter einen Elektromotor zum Antrieb des Orbitierscheibe 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. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Spiralverdichter auch eine Kraftübertragungsvorrichtung 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. The scroll compressor preferably has an electric motor for driving the orbital disk. The integration of the electric motor into the scroll compressor enables a particularly precise and efficient operation of the scroll compressor. The operation of the electric motor can be accurate to the specific scroll compressor be matched. In particular, the drive of the scroll compressor is then not dependent on an operating state of other external units. Most preferably, the electric motor is disposed within the suction chamber. Alternatively and / or additionally, the scroll compressor can also have a power transmission device for driving the orbital disk by means of an external drive unit. The external drive unit may be, for example, an internal combustion engine. 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. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine klimatechnische Anlage mit einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter. Insbesondere kann es sich um eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug handeln. Optionally, the scroll compressor can for example also be used in a heat pump system. This is of particular interest for the air conditioning of electric vehicles and / or full hybrid vehicles. The invention further relates to an air conditioning system with a scroll compressor according to the invention. In particular, it may be an air conditioning system for a motor vehicle.
Die beschriebenen Ausführungsmöglichkeit und Vorteile für den Spiralverdichter gelten entsprechend für das System. The described embodiment and advantages for the scroll compressor apply accordingly to the system.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die klimatechnische Anlage ein Kältemittel auf, das von dem Spiralverdichter im Kompressionsbetrieb verdichtet wird, wobei das Kältemittel mit einem Ansaugdruck ps in den Spiralverdichter angesaugt wird und den Spiralverdichter mit einem Auslassdruck pd verlässt, und wobei die Referenzöffnung derart in dem Verdichterkanal angeordnet ist, dass sich im Kompressionsbetrieb des Spiralverdichters die folgenden Verhältnisse einstellen: In one development of the invention, the air-conditioning system has a refrigerant, which is compressed by the scroll compressor in the compression mode, wherein the refrigerant is sucked into the scroll compressor with a suction pressure p s and leaves the scroll compressor with an outlet pressure pd, and wherein the reference opening in such the compressor passage is arranged to adjust the following conditions in the compression operation of the scroll compressor:
• ein erster Quotient Qi , definiert durch einen Anpressdruck pb.max, wenn der Ansaugdruck ps,max einem Verdampfungsdruck pv,max des Kältemittels bei einer Temperatur von 15,7 °C entspricht, geteilt durch einen Anpressdruck pb.min, wenn ein Ansaugdruck ps,min einem Verdampfungsdruck pv,min des Kältemittels bei einer Temperatur von -26,4 °C entspricht, liegt in einem Bereich von 2,4 bis 4 (das heißt:• a first quotient Qi, defined by a contact pressure pb.max, when the suction pressure p s , max an evaporation pressure p v , max of the refrigerant at a temperature of 15.7 ° C, divided by a contact pressure pb.min, when a suction pressure p s , m in an evaporation pressure p v , min of the refrigerant at a temperature of -26.4 ° C corresponds to lies in one Range from 2.4 to 4 (that is:
2,4 < Ql = Pb,max(Ps,max = Pv,max(15,7 °C)) / Pb,min(pS,min = pv,min(-26,4 °C))2.4 <Ql = Pb, max (Ps, max = Pv, max (15.7 ° C)) / Pb, min (P S, p = min v, min (-26.4 ° C))
* 4); * 4);
• ein zweiter Quotient Q2, definiert durch den Anpressdruck pb.max, wenn der Auslassdruck pd.max einem Kondensationsdruck pc,max des Kältemittels bei einer Temperatur 72,6 °C entspricht, geteilt durch einen Anpressdruck Pb.min, wenn ein Auslassdruck pd.min einem Kondensationsdruck pc,min des Kältemittels bei einer Temperatur von 34,4 °C entspricht, liegt in einem Bereich von 1 ,1 bis 1 ,4 (das heißt:A second quotient Q2 defined by the contact pressure pb.max when the outlet pressure pd.max corresponds to a condensation pressure p c , max of the refrigerant at a temperature of 72.6 ° C divided by a contact pressure Pb.min when an outlet pressure pd .min corresponds to a condensation pressure p c , min of the refrigerant at a temperature of 34.4 ° C, is in a range of 1, 1 to 1, 4 (that is:
1 ,1 < Q2 = Pb,min(Pd,max = Pc,max(72,6 °C)) / Pb,min(Pd,min = Pc,min(34,4 °C))1, 1 <Q 2 = Pb, min (Pd, max = Pc, max (72.6 ° C)) / Pb, min (Pd, min = Pc, min (34.4 ° C))
* 1 ,4): * 1, 4):
• ein Produkt aus dem ersten Quotienten Q1 mit dem zweiten Quotienten Q2 liegt für einen Operationsbereich des Spiralverdichters in einem Bereich von 2,6 bis 5,6 (das heißt: 2,6 < Q1 Q2 < 5,6, wenn pv,min(-26,4 °C) < ps < pv,max(15,7 °C) und andererseits pc,min(34,4 °C) < pd
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A product of the first quotient Q1 with the second quotient Q2 is within a range of 2.6 to 5.6 for an operating range of the scroll compressor (that is, 2.6 <Q1 Q 2 <5.6, if p v , min (-26.4 ° C) <p s <p v , max (15.7 ° C) and on the other hand p c , min (34.4 ° C) <p d
Figure imgf000025_0001
Damit ist eine ausreichende Anpassung des Anpressdrucks in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand der klimatechnischen Anlage sichergestellt. Der Ansaugdruck ps und der Auslassdruck pd werden im Wesentlichen von einem temperaturabhängigen Verdampfungsdruck pv und einem temperaturabhängigen Kondensationsdruck pc des Kältemittels bestimmt. Die Temperaturen des Kältemittels an einem Ansauganschluss des Spiralverdichters und an einem Auslassanschluss des Spiralverdichters hängen wiederum von einer Temperatur des zu kühlenden Bereichs und einer Temperatur einer Umgebung, an welche Wärme abgegeben werden soll, ab. Für eine besonders bevorzugte klimatechnische Anlage mit dem Kühlmittel R134a gelten beispielsweise in Näherung die folgenden Werte: pv,min(-26,4 °C) = 0,1 MPa, pv,max(15,7 °C) = 0,5 MPa, pc,min(34,4 °C) = 1 ,0 MPa und pc ,max (72,6 °C) = 2,5 MPa. For a sufficient adjustment of the contact pressure in dependence on the respective operating condition of the air conditioning system is ensured. The suction pressure p s and the outlet pressure pd are essentially determined by a temperature-dependent evaporation pressure p v and a temperature-dependent condensation pressure p c of the refrigerant. The temperatures of the refrigerant at a suction port of the scroll compressor and at an outlet port of the scroll compressor in turn depend on a temperature of the region to be cooled and a temperature of an environment to which heat is to be discharged. For a particularly preferred air-conditioning system with the coolant R134a, the following values apply, for example, approximately: p v , min (-26.4 ° C.) = 0.1 MPa, p v , max (15.7 ° C.) = 0, 5 MPa, p c , min (34.4 ° C) = 1.0 MPa and p c , max (72.6 ° C) = 2.5 MPa.
Im Allgemeinen können auch andere fluorbasierte Kältemittel eingesetzt werden, beispielsweise R1234yF. Für fluorbasierte Kältemittel liegen die relevanten Druckwerte typischerweise in einem Bereich von 0,1 bis 3 MPa. Auch ein Einsatz andere Kältemittel ist möglich, beispielsweise von R744 (CO2, Druckwerte typischerweise in einem Bereich von 2,0 bis 13,0 MPa) oder von Butan. In general, other fluorine-based refrigerants can also be used, for example R1234yF. For fluorine-based refrigerants, the relevant pressures typically range from 0.1 to 3 MPa. It is also possible to use other refrigerants, for example R744 (CO2, pressures typically in the range of 2.0 to 13.0 MPa) or butane.
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. The invention will be explained below with reference to embodiments and with reference to the figures. All described and / or illustrated features alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their back references.
Es zeigen schematisch: Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiralver- dichters in einem Längsschnitt; 1 shows a first embodiment of a spiral compressor according to the invention in a longitudinal section;
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters, welche gegenüber der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 eine Dämpfungskammer in einer Referenzverbindung aufweist, in einem Längsschnitt; 2 shows a second embodiment of a spiral compressor according to the invention, which has a damping chamber in a reference connection compared with the first embodiment from FIG. 1, in a longitudinal section;
Fig. 3A einen Querschnitt durch eine Verdichtereinheit eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters mit einer Stationärspirale mit 2,25 Win- düngen, nachdem eine Orbitierscheibe einen Umlauf um die Stationärscheibe zu einem Achtel vollendet hat; 3A shows a cross section through a compressor unit of a spiral compressor according to the invention with a stationary spiral with 2.25 winch fertilize after an orbital disc has completed a circulation around the stationary disc to one-eighth;
Fig. 3B den Querschnitt aus Fig. 3B, nachdem die Orbitierscheibe den Fig. 3B is the cross section of Fig. 3B, after the Orbitierscheibe the
Umlauf um die Stationärscheibe zu einem Viertel vollendet hat;  Circulation around the stationary disk has been completed to a quarter;
Fig. 4A eine Aufsicht auf eine Ausführungsform einer Stationärscheibe eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters in Blickrichtung auf die Stationärspirale und eine Stationärgrundfläche der Stationärspirale, wobei die Stationärspirale zwei Windungen aufweist; 4A shows a plan view of an embodiment of a stationary disk of a spiral compressor according to the invention in the direction of the stationary spiral and a stationary base surface of the stationary spiral, wherein the stationary spiral has two windings;
Fig. 4B die Aufsicht aus Fig. 4A mit hervorgehobener Darstellung der in Fig. 4B is the plan view of Fig. 4A with a highlighted representation of in
Fig. 4A gezeigten Winkel.  Fig. 4A angle shown.
Bei einer in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters zur Kompression eines Kältemittels sind eine Stationärscheibe 1 , eine Orbitierscheibe 1 1 , eine Auslassdruckkammer 30, eine Anpressdruckkammer 40 und ein Elektromotor 70 innerhalb einer Ansaugdruckkammer 60 angeordnet. Der Elektromotor 70 weist einen Rotor 71 und einen Stator 72 auf und ist an einen Inverter 80 angeschlossen, der außerhalb der Ansaugdruckkammer 60 vorgesehen ist. 1, a stationary disk 1, an orbital disk 11, an outlet pressure chamber 30, a contact pressure chamber 40 and an electric motor 70 are arranged within a suction pressure chamber 60. The electric motor 70 has a rotor 71 and a stator 72 and is connected to an inverter 80 provided outside the suction pressure chamber 60.
An der Ansaugdruckkammer 60 sind ein Ansauganschluss 61 und ein Auslass- anschluss 62 vorgesehen, über die der Spiralverdichter mit einem externen Klimasystem, beispielsweise einem Wärmetauscher einer Fahrzeugklimaanlage, verbunden werden kann. Der Auslassanschluss 62 steht über eine Auslassverbindung 63 druckdicht in Fluidverbindung mit der Auslassdruckkammer 30. At the suction pressure chamber 60, a suction port 61 and an outlet port 62 are provided, via which the scroll compressor can be connected to an external air conditioning system, for example a heat exchanger of a vehicle air conditioning system. The outlet port 62 is pressure-tightly in fluid communication with the outlet pressure chamber 30 via an outlet connection 63.
Die Stationärscheibe 1 und die Orbitierscheibe 1 1 sind derart ineinander verschachtelt angeordnet, dass sie eine Verdichtereinheit bilden. Dabei ist die Stationärscheibe 1 der Auslassdruckkannnner 30 zugewandt, während die Orbi- tierscheibe 1 1 der Ansaugdruckkannnner 40 zugewandt ist. Die Verdichtereinheit steht über eine Auslassöffnung 7 mit der Auslassdruckkammer 30 in Fluidver- bindung. Eine Rückschlagklappe 8 verhindert, dass Kältemittel aus der Auslass- druckkammer 30 zurück in die Verdichtereinheit strömt. The stationary disk 1 and the Orbitierscheibe 1 1 are arranged interleaved in such a way that they form a compressor unit. It is the Stationary disc 1 of the outlet pressure can 30 faces, while the Orbi- animal disk 1 1 of Ansaugdruckkannnner 40 faces. The compressor unit is in fluid communication via an outlet opening 7 with the outlet pressure chamber 30. A check valve 8 prevents refrigerant from the discharge pressure chamber 30 from flowing back into the compressor unit.
In der Auslassdruckkammer sind ein Ölabscheider 31 und ein Ölreservoir 32 vorgesehen. Eine Rückführverbindung 33 führt von dem Ölreservoir 32 direkt zu der Anpressdruckkammer 40. Durch die Rückführverbindung 33 wird eine Fluid- Verbindung von der Auslassdruckkammer 30 zu der Anpressdruckkammer 40 hergestellt. Ein Drosselventil 34 in der Rückführverbindung 33 sorgt für eine Druckdifferenz zwischen einem Auslassdruck in der Auslasskammer 30 und einem Druck, mit dem die Anpressdruckkammer 40 beaufschlagt wird. Die Anpressdruckkammer 40 steht zugleich über eine Referenzverbindung 51 mit einer Referenzöffnung in einer Stationärgrundfläche (in Fig. 1 nicht gezeigt) der Stationärscheibe 1 in Verbindung. In the outlet pressure chamber, an oil separator 31 and an oil reservoir 32 are provided. A return connection 33 leads from the oil reservoir 32 directly to the contact pressure chamber 40. Through the return connection 33, a fluid connection is made from the discharge pressure chamber 30 to the contact pressure chamber 40. A throttle valve 34 in the return link 33 provides a pressure difference between an outlet pressure in the outlet chamber 30 and a pressure applied to the pressure-applying chamber 40. The contact pressure chamber 40 is at the same time connected via a reference connection 51 to a reference opening in a stationary base surface (not shown in FIG. 1) of the stationary disk 1.
Im Kompressionsbetrieb herrschen in der Auslassdruckkammer 30 ein Auslass- druck, der an dem Auslassanschluss 62 anliegt, und in der Ansaugdruckkammer 60 ein Ansaugdruck, der an dem Ansauganschluss 61 anliegt und geringer ist als der Auslassdruck. In the compression mode, an outlet pressure applied to the outlet port 62 prevails in the outlet pressure chamber 30, and in the suction pressure chamber 60, a suction pressure applied to the suction port 61 and lower than the outlet pressure.
Durch den Ansauganschluss 61 gelangt das Kältemittel unter dem Ansaugdruck in die Ansaugdruckkammer 60 und wird von der Verdichtereinheit angesaugt. In Kompressionsräumen (in Fig. 1 nicht gezeigt), die in der Verdichtereinheit zwischen der Stationärscheibe 1 und der Orbitierscheibe 1 1 gebildet sind, wird das Kältemittel verdichtet, bis es denn Auslassdruck erreicht hat. Anschließend wird es durch die Rückschlagklappe 8 und die Auslassöffnung 7 in die Auslassdruck- kammer 30 befördert. In der Auslassdruckkammer 30 scheidet der Ölabscheider 31 in dem Kältemittel mitgeführtes Öl ab. Das abgeschiedene Öl wird in dem Ölreservoir 32 gesammelt. Das von dem Öl befreite, komprimierte und unter dem Auslassdruck ste- hende Kältemittel wird aus der Auslassdruckkammer 30 durch die Auslassverbindung 63 und den Auslassanschluss 62 aus dem Spiralverdichter herausgeführt. Through the suction port 61, the refrigerant passes under the suction pressure into the suction pressure chamber 60 and is sucked by the compressor unit. In compression chambers (not shown in Fig. 1), which are formed in the compressor unit between the stationary disk 1 and the Orbitierscheibe 1 1, the refrigerant is compressed until it has reached outlet pressure. Subsequently, it is conveyed through the check valve 8 and the outlet port 7 into the discharge pressure chamber 30. In the discharge pressure chamber 30, the oil separator 31 separates oil carried in the refrigerant. The separated oil is collected in the oil reservoir 32. The refrigerant freed from the oil and under the discharge pressure is led out of the discharge pressure chamber 30 through the outlet connection 63 and the outlet port 62 from the scroll compressor.
Das in den Kompressionsräumen eingeschlossene und zunehmend verdichtete Kältemittel bewirkt eine Abhebekraft auf die Orbitierscheibe 1 1 . Ohne eine Gegenkraft würde diese Abhebekraft die Orbitierscheibe 1 1 von der Stationärscheibe 1 wegdrücken. Die beiden Scheiben würden dann nicht mehr gegeneinander abdichten und die Kompressionsräume wären nicht mehr abgedichtet. Das Kältemittel könnte aus der Verdichtereinheit in die Ansaugdruckkammer 60 entweichen. Um das zu verhindern, herrscht in der Anpressdruckkammer 40 im Kompressionsbetrieb ein Anpressdruck, der die Orbitierscheibe 1 1 mit einer Anpresskraft gegen die Stationärscheibe 1 drückt. So wird die Orbitierscheibe 1 1 sicher dichtend an die Stationärscheibe 1 gepresst. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters. Die zweite Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform mit dem einzigen Unterschied, dass zusätzlich zur ersten Ausführungsform eine Dämpfungskammer 52 in der Referenzverbindung 51 vorgesehen ist. Ein Volumen der Dämpfungskammer 52 beträgt 5 cm3 bis 6 cm3. Dieses zusätzliche Volumen in der Referenzverbindung 51 dämpft Fluktuationen des Referenzdrucks an einer Referenzöffnung (in Fig. 2 nicht gezeigt). Entsprechend wird der Anpressdruck stabiler gehalten und die Orbitierscheibe 1 1 wird gleichmäßiger gegen die Stationärscheibe 1 gedrückt. In Fig. 3A ist ein Querschnitt durch eine Verdichtereinheit eines erfindungs- gemäßen Spiralverdichters, beispielsweise des Spiralverdichters aus Fig. 1 oder Fig. 2, dargestellt. Entsprechend werden für gleiche Merkmale jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet. Eine Schnittfläche für Fig. 3A liegt zwischen der Orbitierscheibe 1 1 und der Stationärscheibe 1 in Fig. 1 bzw. Fig. 2 und erstreckt sich parallel zu einer Stationärgrundfläche 3 der Stationärscheibe 1 . Auf der Stationärgrundfläche 3 ist eine Stationärspirale 2 mit 2,25 Windungen angeordnet. Entsprechend ist ein äußeres Ende 5 der Stationärspirale 2 in einem Spiralwinkel von 810° von einem inneren Ende 4 der Stationärspirale 2 angeordnet. The trapped in the compression chambers and increasingly compressed refrigerant causes a lifting force on the Orbitierscheibe 1 1. Without a counterforce this lifting force would push the Orbitierscheibe 1 1 away from the stationary disc 1. The two discs would then no longer seal against each other and the compression chambers would not be sealed. The refrigerant could escape from the compressor unit into the suction pressure chamber 60. To prevent this, there is a contact pressure in the contact pressure chamber 40 in the compression mode, which presses the orbital disk 11 with a contact force against the stationary disk 1. Thus, the Orbitierscheibe 1 1 is pressed tightly sealingly against the stationary disk 1. Fig. 2 shows a second embodiment of a scroll compressor according to the invention. The second embodiment corresponds to the first embodiment with the only difference that, in addition to the first embodiment, a damping chamber 52 is provided in the reference connection 51. A volume of the damping chamber 52 is 5 cm 3 to 6 cm 3 . This additional volume in the reference compound 51 attenuates fluctuations in the reference pressure at a reference port (not shown in FIG. 2). Accordingly, the contact pressure is kept more stable and the Orbitierscheibe 1 1 is pressed uniformly against the stationary disk 1. FIG. 3A shows a cross section through a compressor unit of a spiral compressor according to the invention, for example the scroll compressor from FIG. 1 or FIG. 2. Accordingly, the same reference numerals are used for the same features. A sectional area for FIG. 3A lies between the orbital disk 11 and the stationary disk 1 in FIG. 1 or FIG. 2 and extends parallel to a stationary base area 3 of the stationary disk 1. On the stationary base 3 a stationary spiral 2 is arranged with 2.25 turns. Accordingly, an outer end 5 of the stationary spiral 2 is arranged at a spiral angle of 810 ° from an inner end 4 of the stationary spiral 2.
Von der Orbitierscheibe 1 1 ist aufgrund des Querschnitts in Fig. 3A nur eine Orbitierspirale 12 zu sehen, die auf einer Orbitiergrundfläche (nicht gezeigt) der Orbitierscheibe 1 1 angeordnet ist. Die Orbitierspirale 12 weist (wie die Stationärspirale 2) 2,25 Windungen auf. Of the Orbitierscheibe 1 1 is due to the cross section in Fig. 3A, only an Orbitierspirale 12 can be seen, which is arranged on a Orbitiergrundfläche (not shown) of the Orbitierscheibe 1 1. The Orbitierspirale 12 has (like the stationary spiral 2) 2.25 turns on.
Die Stationärscheibe 1 und die Orbitierscheibe 1 1 sind ineinander verschachtelt angeordnet. Im Kompressionsbetrieb wird die Orbitierscheibe 1 1 durch den Anpressdruck in der Anpressdruckkammer 40 (siehe Fig. 1 und Fig. 2) auf die Stationärscheibe 1 gedrückt. Dadurch liegen einerseits ein von der Orbitier- grundfläche abgewandtes Ende der Orbitierspirale 12 dichtend an der Stationärgrundfläche 3 an und andererseits ein von der Stationärgrundfläche 3 abgewandtes Ende der Stationärspirale 2 dichtend an der Orbitiergrundfläche an. Die Stationärgrundfläche 3, die Stationärspirale 2, die Orbitiergrundfläche und die Orbitierspirale 12 begrenzen dadurch mehrere Kompressionsräume. In der in Fig. 3A dargestellten Position der Orbitierscheibe 1 1 bzw. der Orbitierspirale 12 sind auf diese Weise in einem Verdichterkanal 6, der zwischen den Windungen der Stationärspirale 2 ausgebildet ist, gerade ein Kompressionsraum letzter Stufe 20a, 20a', 20a" und zwei Kompressionsräume vorletzter Stufe 20b, 20b' begrenzt, wobei der Kompressionsraum letzter Stufe 20a, 20a', 20a" aus einem ersten Unterbereich 20a, einem zweiten Unterbereich 20a' und einem dritten Unterbereich 20a" gebildet ist, die in Fig. 3A über schmale Spalte (nicht sichtbar) zwischen der Stationärspirale 2 und der Orbitierspirale 12 miteinander in Fluidverbindung stehen. Auf der rechten Seite der Fig. 3A ist ein Zeigerdiagramm dargestellt, dass einen Umlaufwinkel 103 der Orbitierscheibe 1 1 (und somit der Orbitierspirale 12) und ihre Umlaufrichtung bzw. Kompressionsrichtung 100 darstellt. Die Orbitierscheibe 1 1 beginnt einen neuen Umlauf, wenn ihre Umlaufposition 103 im Zeigerdiagramm gerade bei einem Umlaufwinkel 101 von 0° liegt. Dann berührt die Orbi- tierspirale 12 gerade das äußere Ende 5 der Stationärspirale 2 und schließt dabei den Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b ab. Gleichzeitig berührt ein äußeres Ende 15 der Orbitierspirale 12 eine Außenseite einer äußersten Windung der Stationärspirale 12 und schließt dabei den Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b' ab. In Fig. 3A hat sich die Orbitierscheibe ausgehend von dem Umlaufwinkel 101 von 0° entlang der Umlaufrichtung 100 bereits zu der Umlaufposition 103 von 45° weiterbewegt. The stationary disk 1 and the Orbitierscheibe 1 1 are arranged nested. In compression operation, the Orbitierscheibe 1 1 is pressed by the contact pressure in the contact pressure chamber 40 (see Fig. 1 and Fig. 2) on the stationary disk 1. As a result, on the one hand, an end of the orbital spiral 12 facing away from the orbital ground surface seals against the stationary base surface 3 and, on the other hand, an end of the stationary spiral 2 facing away from the stationary base surface 3 seals against the orbit base. The stationary base 3, the stationary spiral 2, the Orbitiergrundfläche and Orbitierspirale 12 thereby limit several compression spaces. In the position of the Orbitierscheibe 1 1 and the Orbitierspirale 12 shown in Fig. 3A are in this way in a compressor duct 6, which is formed between the turns of the stationary spiral 2, just a compression space last stage 20a, 20a ', 20a "and two Compression spaces penultimate stage 20b, 20b 'limited, wherein the compression space last stage 20a, 20a', 20a 'from a first sub-area 20a, a second sub-area 20a' and a third 3A, which are in fluid communication with each other in Fig. 3A through narrow gaps (not visible) between the stationary scroll 2 and the orbiting scroll 12. On the right side of Fig. 3A, there is shown a phasor diagram representing a recirculation angle 103 of the orbital disk 1 1 (and thus the Orbitierspirale 12) and their direction of rotation or compression direction 100. The Orbitierscheibe 1 1 begins a new round when its circulating position 103 in the vector diagram is just at a orbital angle of 0 ° 101. Then touches the Orbi- spiral spiral 12th At the same time, an outer end 15 of the orbiting scroll 12 contacts an outer side of an outermost turn of the stationary scroll 12, thereby closing the compression space of the penultimate step 20b ' has the orbital disc starting from the orbital angle 101 of 0 ° entla ng the circulation direction 100 already moved to the circulation position 103 of 45 °.
In dem Verdichterkanal 6 ist eine Referenzöffnung 50 in der Stationärgrundfläche 3 in einem Positionswinkel von 360° zu dem inneren Ende 4 der Stationär- spirale 2 angeordnet. Sie wird in Fig. 3A gerade von dem Unterbereich 20a" des Kompressionsraums letzter Stufe 20a, 20a', 20a" überstrichen und steht in Fluidverbindung mit dem gesamten Kompressionsraum letzter Stufe 20a, 20a', 20a". Ausgehend von Fig. 3A orbitiert die Orbitierscheibe weiter entlang der Umlaufrichtung 100 um ein Zentrum der Stationärspirale 2. In the compressor channel 6, a reference opening 50 in the stationary base 3 is arranged at a positional angle of 360 ° to the inner end 4 of the stationary spiral 2. It is just swept over in Fig. 3A by the sub-area 20a "of the last-stage compression space 20a, 20a ', 20a" and is in fluid communication with the entire last-stage compression space 20a, 20a', 20a. "Referring to Fig. 3A, the orbital disk orbits further along the direction of rotation 100 about a center of the stationary spiral 2.
In Fig. 3B ist hat die Orbitierscheibe 1 1 den begonnen Umlauf zu einem Viertel beendet. Ihre Umlaufposition 103 ist nun bei einem Umlaufwinkel 102 von 90°. Die beiden Kompressionsräume vorletzter Stufe 20b, 20b' aus Fig. 3A sind entlang der Kompressionsrichtung 100 in dem Verdichterkanal 6 weiter in Richtung des Zentrums der Stationärspirale 2 propagiert. Dabei haben sie ihr Volumen jeweils verkleinert und das in ihnen eingeschlossene Kältemittel wurde entsprechend komprimiert. Auch das Volumen des Kompressionsraums letzter Stufe 20a, 20a', 20a" ist kleiner geworden. Der Unterbereich 20a des Kompressionsraums letzter Stufe 20a, 20a', 20a" aus Fig. 3A ist weitestgehend kollabiert und die Auslassöffnung 7 in der Stationärgrundfläche 3 ist gerade von einem inneren Ende 14 der Orbitierspirale 12 verdeckt. Die Referenzöffnung 50 wird in Fig. 3B immer noch von dem Unterbereich 20a' überstrichen . In Fig. 3B, the Orbitierscheibe 1 1 has ended the circulation to a quarter. Its circulation position 103 is now at a rotation angle 102 of 90 °. The two compression spaces of the penultimate stage 20b, 20b 'from FIG. 3A are propagated along the compression direction 100 in the compressor duct 6 further in the direction of the center of the stationary scroll 2. They have each reduced their volume and the enclosed refrigerant in them was compressed accordingly. Also, the volume of the last-stage compression space 20a, 20a ', 20a "has become smaller The sub-area 20a of the last-stage compression space 20a, 20a', 20a" of Fig. 3A has largely collapsed and the outlet opening 7 in the stationary base 3 is straight an inner end 14 of Orbitierspirale 12 hidden. The reference opening 50 is still swept over by the subregion 20a 'in FIG. 3B.
Bei einem Umlaufwinkel zwischen 90° und 180° vereinigen sich die Unterbereiche 20a' und 20a". Wenn die Orbitierscheibe 1 1 ausgehend von Fig. 3B um weitere 270° entlang der Kompressionsrichtung 100 relativ zu der Stationärscheibe 1 orbitiert, erreicht sie eine Umlaufposition von 0° und ihr aktueller Umlauf endet. Das Kältemittel, dass zu Beginn des Umlaufs in Fig. 3A in dem Kompressionsraum letzter Stufe 20a, 20a', 20a" befunden hatte, ist zu einem großen Anteil in die Auslass- Öffnung 7 geführt worden. Die vereinigten Unterbereiche 20a' und 20a" bilden den neuen Unterbereich 20a' für den folgenden, neuen Umlauf. Der Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b aus Fig. 3A und Fig. 3B wird zu dem neuen Unterbereich 20a', der Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b' wird dagegen zu dem neuen Unterberiech 20a" und die Orbitierscheibe 1 1 beginnt den neuen Umlauf. At an orbital angle between 90 ° and 180 °, the subregions 20a 'and 20a "unite. When the orbital disk 1 1, starting from Fig. 3B, orbits by another 270 ° along the compression direction 100 relative to the stationary disk 1, it reaches a 0 recirculation position The refrigerant which had been located in the last stage compression chamber 20a, 20a ', 20a "at the beginning of the revolution in Fig. 3A has been led into the outlet port 7 to a large extent. The merged sub-regions 20a 'and 20a "form the new sub-region 20a' for the following new cycle The second-to-last compression chamber 20b of Figures 3A and 3B becomes the new sub-region 20a ', the second-to-last compression chamber 20b' will oppose to the new sub-hole 20a "and the orbital disk 1 1 starts the new round.
Das Kältemittel, dass sich in Fig. 3A in den Kompressionsräumen letzter Stufe 20b, 20b' befunden hatte, tritt bis zum Beginn des neuen Umlaufs (noch) nicht in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung 7, sondern erst im Verlauf dieses neuen Umlaufs. Bei dem Umlaufwinkel 101 von 0° zu Beginn des neuen Umlauf stehen die neuen Unterbereiche 20a, 20a', 20a" noch nicht in Fluidverbindung. Sobald die Orbitierscheibe 1 1 weiter orbitiert, treten die neuen Unterbereiche 20a, 20a', 20a" jedoch durch schmale Spalte in Fluidverbindung miteinander und bilden gemeinsam den neuen Kompressionsraum letzter Stufe 20a, 20a', 20a" für den neuen Umlauf. Wenn in dem neuen Umlauf die Umlaufposition 103 von 45° erreicht ist, liegt wieder der in Fig. 3A gezeigte Zustand vor. The refrigerant located in the last-stage compression chambers 20b, 20b 'in FIG. 3A does not (yet) enter into fluid communication with the outlet port 7 until the beginning of the new cycle, but only during this new cycle. At 0 ° orbital angle 101 at the beginning of the new cycle, the new subregions 20a, 20a ', 20a "are not yet in fluid communication, but as soon as the orbital disk 11 continues to orbit, the new subregions 20a, 20a', 20a" are narrow Column in fluid communication with each other and together form the new compression space last stage 20a, 20a ', 20a "for the new circulation When in the new circulation the circulation position 103 of 45 ° is reached, the state shown in Fig. 3A again.
Die Referenzöffnung 50 wird während eines Umlaufs der Orbitierscheibe 1 1 zu einem ersten Teil der für den Umlauf benötigten Zeit (im Folgenden auch "Umlaufzeit") von der Orbitierspirale 12 überstrichen und verschlossen. Dann steht sie in einem zweiten Teil der Umlaufzeit mit dem Unterbereich 20a" und folglich mit dem gesamten Kompressionsraum erster Stufe 20a, 20a', 20" in Fluidverbindung (siehe Fig. 3A und Fig. 3B). Anschließend wird sie während eines drit- ten Teils der Umlaufzeit wieder von der Orbitierspirale 12 überstrichen und verschlossen. Danach steht sie in einem vierten Teil der Umlaufzeit mit dem Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b' in Fluidverbindung. Schließlich wird sie während eines fünften Teils der Umlaufzeit bis zum Ende dieses Umlaufs wieder von der Orbitierspirale 12 überdeckt und verschlossen. The reference opening 50 is swept over and closed by the Orbitierspirale 12 during a revolution of the Orbitierscheibe 1 1 to a first part of the time required for the circulation (hereinafter also "orbital period"). Then, in a second part of the circulation time, it is in fluid communication with the sub-region 20a "and consequently with the entire first-stage compression chamber 20a, 20a ', 20" (see Figs. 3A and 3B). Subsequently, during a third part of the circulation time, it is again swept over by the orbital spiral 12 and closed. Thereafter, in a fourth part of the circulation time, it is in fluid communication with the compression space of the penultimate stage 20b '. Finally, during a fifth part of the orbital period until the end of this cycle, it is again covered and closed by the orbital spiral 12.
Damit liegt an der Referenzöffnung 50 während des zweiten Teils ein ansteigender Hochdruck an. Das liegt daran, dass das Kältemittel in dem Kompressionsraum letzter Stufe 20a, 20a', 20a" schon zu einem gewissen Grad komprimiert ist, wenn dieser in Fluidverbindung mit der Referenzöffnung 50 tritt. Zu Beginn des vierten Teils, wenn der Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b' in Fluidverbindung mit der Referenzöffnung 50 tritt, sinkt der Referenzdruck bis auf einen Minimalwert ab. Anschließend steigt er während des vierten Teils wieder kontinuierlich an. Während des ersten, dritten und fünften Teils bleibt der Referenzdruck an der Referenzöffnung 50 jeweils etwa unverändert, da die Referen- zöffnung 50 verschlossen ist. Ein mittlerer Referenzdruck ergibt sich als das Intergral des Referenzdrucks über die Umlaufzeit geteilt durch die Umlaufzeit. This is due to the reference port 50 during the second part of a rising high pressure. This is because the refrigerant in the last-stage compression chamber 20a, 20a ', 20a "is already compressed to some extent when it fluidly communicates with the reference port 50. At the beginning of the fourth part, when the second-to-last compression chamber 20b' In fluid communication with the reference port 50, the reference pressure decreases to a minimum value and then continuously increases again during the fourth part 16. During the first, third and fifth portions, the reference pressure at the reference port 50 remains approximately unchanged since the references - zöffnung 50 is closed. A mean reference pressure results as the integral of the reference pressure over the orbital period divided by the orbital period.
Wenn die Referenzöffnung 50 abweichend von der Darstellung in Fig. 3A und Fig. 3B an einer Innenseite oder an einer Außenseite des Verdichterkanals 6 angeordnet wird, wird die Referenzöffnung 50 während der Umlaufzeit nur einmal von der Orbitierspirale 12 abgedeckt und verschlossen. Wenn sie beispielsweise bei dem gleichen Positionswinkel wie in Fig. 3A und 3B, jedoch an der Innenseite in dem Verdichterkanal 6 liegt, wird sie nur einmal von der Orbi- tierspirale 12 verdeckt und tritt nicht in Fluidverbindung mit dem Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b, sondern mit dem anderen Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b'. If the reference opening 50 is arranged on an inner side or on an outer side of the compressor channel 6, deviating from the illustration in FIGS. 3A and 3B, the reference opening 50 is covered and closed only once by the Orbitierspirale 12 during the circulation time. For example, if it is at the same positional angle as in FIGS. 3A and 3B, but on the inside in the compressor duct 6, it will be obscured only once by the orbiting scroll 12 and will not be in fluid communication with the penultimate stage compression chamber 20b the other compression space penultimate stage 20b '.
Anhand von Fig. 4A und 4B wird nun erläutert, in welchem Positionswinkel die Referenzöffnung 50 angeordnet sein soll. Fig. 4A zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Stationärscheibe 1 eines erfindungsgemäßen Spiralverdichters, beispielsweise für die in Fig. 2 und Fig. 2A dargestellten Ausführungsformen, mit einer Stationärspirale 2 mit zwei Windungen. Für gleiche Merkmale werden jeweils die gleichen Bezugszeichen beibehalten, auch wenn sich die Stationärscheibe 1 aus Fig. 4A und Fig. 4B von der Stationärscheibe 1 aus Fig. 3A und 3B im Detail unterscheidet. It will now be explained with reference to FIGS. 4A and 4B in which position angle the reference opening 50 should be arranged. 4A shows a plan view of a further embodiment of a stationary disk 1 of a spiral compressor according to the invention, for example for the embodiments shown in FIGS. 2 and 2A, with a stationary spiral 2 with two windings. The same reference numerals are retained for the same features, even if the stationary disk 1 of FIGS. 4A and 4B differs in detail from the stationary disk 1 of FIGS. 3A and 3B.
Ein Positionswinkel 58 von 0° wird durch das innere Ende 4 der Stationärspirale 2 festgelegt. Dabei ist zu beachten, dass ein Abschlusswulst 4A' des inneren Endes 4 für die Festlegung des Positionswinkels von 0° unbeachtlich ist. A position angle 58 of 0 ° is determined by the inner end 4 of the stationary spiral 2. It should be noted that a Abschlusswulst 4A 'of the inner end 4 for determining the position angle of 0 ° is irrelevant.
Da die Stationärspirale 2 in Fig. 4A zwei Windungen aufweist, ist ihr äußeres Ende 5 in einem Positionswinkel bzw. einem Spiralwinkel 9 von 720° angeordnet. Entsprechend liegt eine Einlassöffnung eines Verdichterkanals 6, welcher sich zwischen dem äußeren Ende 5 und einem Beginn einer äußeren Windung der Stationärspirale 2 bei einem Positionswinkel von 360° erstreckt, bei dem Spiralwinkel 720°. Since the stationary spiral 2 has two turns in FIG. 4A, its outer end 5 is arranged at a position angle or a spiral angle 9 of 720 °. Accordingly, there is an inlet opening of a compressor channel 6, which is located between the outer end 5 and a beginning of an outer turn the stationary spiral 2 extends at a position angle of 360 °, at the spiral angle 720 °.
Abhängig von dem Spiralwinkel 9 soll die Referenzöffnung 50 in dem schraffier- ten Bereich 55 angeordnet sein. Der Bereich 55 erstreckt sich in dem Verdichterkanal 6 zwischen einem minimalen Positionswinkel 56 für die Referenzöffnung 50 bis zu einem maximalen Positionswinkel 57 für die Referenzöffnung 50. Ausgehend von einem beliebigen Spiralwinkel größer oder gleich 450° berechnen sich der minimale Positionswinkel 56 aus der Formel 315° / (0,5 Spiralwinkel / 360°)° 1 und der maximale Positionswinkel 57 aus der Formel 435° / (0,5 Spiralwinkel / 3600)0 2. Im vorliegenden betragen der minimale Positionswinkel 56 also 315° und der maximale Positionswinkel 57 folglich 435°. Die Referenzöffnung 50 ist in Fig. 4A und Fig. 4B beispielhaft in einem Positionswinkel 54 von 375° in dem Bereich 55 vorgesehen. Depending on the spiral angle 9, the reference opening 50 should be arranged in the hatched area 55. The region 55 extends in the compressor duct 6 between a minimum position angle 56 for the reference opening 50 and a maximum position angle 57 for the reference opening 50. Starting from an arbitrary spiral angle greater than or equal to 450 °, the minimum position angle 56 is calculated from the formula 315 ° / (0.5 Spiral angle / 360 °) ° 1 and the maximum position angle 57 from the formula 435 ° / (0.5 Spiral angle / 360 0 ) 0 2 . In the present case, the minimum position angle 56 is therefore 315 ° and the maximum position angle 57 is therefore 435 °. The reference opening 50 is exemplarily provided in a position angle 54 of 375 ° in the region 55 in FIGS. 4A and 4B.
In Fig. 4B sind der minimale Positionswinkel 56, der Positionswinkel 54 der Referenzöffnung 50, der maximale Positionswinkel 57 und der Spiralwinkel 9 noch einmal besonders hervorgehoben. Wenn der Anpressdruck größer ist als der Referenzdruck, strömt Öl und/oder Kältemittel aus der Anpressdruckkammer 40 durch die Referenzverbindung 51 und die Referenzöffnung 50 in die Verdichtereinheit. Dadurch wird der Anpressdruck 40 vermindert. Dabei wird dieses Öl und/oder Kühlmittel, das bereits unter dem Anpressdruck steht, wieder in den Kompressionsvorgang eingeführt und nicht einfach in ein niedrigeres Druckniveau außerhalb der Verdichtereinheit ausgeblasen und entspannt. So wird die darin gespeicherte Kompressionsarbeit zur Erhöhung des Drucks in dem Kompressionsraum 20a, 20a', 20b, 20b', der gerade mit der Referenzöffnung 50 in Fluidverbindung steht, genutzt und nicht verschwendet. Die folgende Tabelle 1 stellt beispielhaft für einen klimatechnische Anlage mit einem erfindungsgemäßen Spiralverdichter nach Fig. 2 und einem Kältemittel R134a dar, wie sich der Anpressdruck pb (in MPa) in Abhängigkeit von dem Ansaugdruck ps und dem Auslassdruck pd einstellt. pd (MPa) In Fig. 4B, the minimum position angle 56, the position angle 54 of the reference opening 50, the maximum position angle 57 and the helix angle 9 are again particularly emphasized. When the contact pressure is greater than the reference pressure, oil and / or refrigerant flows from the contact pressure chamber 40 through the reference connection 51 and the reference opening 50 into the compressor unit. As a result, the contact pressure 40 is reduced. In this case, this oil and / or coolant, which is already under the contact pressure, reintroduced into the compression process and not simply blown into a lower pressure level outside the compressor unit and relaxed. Thus, the compression work stored therein is used to increase the pressure in the compression space 20a, 20a ', 20b, 20b', which is in fluid communication with the reference port 50, and is not wasted. The following Table 1 shows an example of an air conditioning system with a scroll compressor according to the invention according to FIG. 2 and a refrigerant R134a, how the contact pressure pb (in MPa) in dependence on the suction pressure p s and the outlet pressure pd adjusts. p d (MPa)
1 ,0 1 ,5 2,0 2,05  1, 0 1, 5 2.0 2.05
0,5 0,84 0,88 0,91 0,99 0.5 0.84 0.88 0.91 0.99
0,4 0,73 0,77 0,8 0,880.4 0.73 0.77 0.8 0.88
Q_ Q_
Έ 0,3 0,61 0,65 0,69 0,77  0,6 0.3 0.61 0.65 0.69 0.77
w  w
CL 0,2 0,45 0,49 0,52 0,56  CL 0.2 0.45 0.49 0.52 0.56
0,1 0,31 0,29 0,34 0,45  0.1 0.31 0.29 0.34 0.45
Tabelle 1: pt (MPa) in Abhängigkeit von ps (MPa) und pd (MPa) Table 1: pt (MPa) as a function of p s (MPa) and pd (MPa)
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Anpress- druck pb und dem Ansaugdruck ps mit steigendem Ansaugdruck ps zunimmt, sofern der Auslassdruck pd nicht sinkt. Außerdem steigt diese Druckdifferenz tendenziell mit steigendem Auslassdruck pd an, sofern ps nicht sinkt. From Table 1 it can be seen that a pressure difference between the contact pressure PB and the intake pressure p s increases with increasing inlet pressure p s, if the discharge pressure Pd does not decrease. In addition, this pressure difference tends to increase with increasing outlet pressure pd, unless p s decreases.
Eine Gesamtkraft F, mit der die Orbitierscheibe 1 1 gegen die Stationärscheibe 1 gedrückt wird, ergibt sich aus der durch den Anpressdruck pd hervorgerufenen Anpresskraft abzüglich der ihr entgegen gerichteten Abhebekraft. Die folgende Tabelle 2 stellt beispielhaft die Gesamtkraft F (in N) für die klimatechnische Anlage dar, auf weiche sich Tabelle 1 bezieht. pd (MPa) A total force F, with which the orbital disk 1 1 is pressed against the stationary disk 1, results from the contact force pd caused by the contact pressure minus the lifting force directed counter to it. The following Table 2 exemplifies the total force F (in N) for the air conditioning system, to which Table 1 refers. p d (MPa)
1 ,0 1 ,5 2,0 2,05  1, 0 1, 5 2.0 2.05
0,5 1352 1003 955 940 0.5 1352 1003 955 940
0,4 895 778 772 820 O 0.4 895 778 772 820 O
Q_  Q_
Έ 0,3 536 508 575 629  53 0.3 536 508 575 629
w  w
CL 0,2 31 1 329 455 607  CL 0.2 31 1 329 455 607
0,1 372 216 400 713  0.1 372 216 400 713
Tabelle 2: F (N) in Abhängigkeit von ps (MPa) und pd (MPa) Table 2: F (N) as a function of p s (MPa) and pd (MPa)
Die Reibung zwischen der Orbitierscheibe 1 1 und der Stationärscheibe 1 im Kompressionsbetrieb hängt (zumindest in Näherung) linear von der Gesamtkraft F ab. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass die Gesamtkraft F mit der vorliegenden Erfindung bei gegebenem Auslassdruck pd tendenziell mit steigendem Ansaugdruck ps zunimmt. Insbesondere herrscht bei geringen Ansaugdruck ps generell nur eine kleine Gesamtkraft F. Entsprechend ist die Reibung zwischen der Orbitierscheibe 1 1 und der Stationärscheibe 1 bei geringem Ansaugdruck ps gering und die Orbitierscheibe 1 1 kann besonders kraftsparend bewegt werden. Das erleichtert auch das Anschalten, An- und Hochdrehen der Orbitierscheibe 1 1 . Zugleich gewährleistet die Erfindung eine geringe Reibung bei niedrigem Ansaugdruck ps und niedrigem Auslassdruck pd. The friction between the Orbitierscheibe 1 1 and the stationary disk 1 in the compression mode depends (at least approximately) linearly from the total force F. From Table 2, it can be seen that the total force F with the present invention tends to increase with increasing discharge pressure p s at a given discharge pressure p d. In particular, there is generally only a small total force F at low intake pressure p s. Correspondingly, the friction between the orbital disk 1 1 and the stationary disk 1 is low at a low intake pressure p s and the orbital disk 1 1 can be moved in a particularly effortless manner. This also facilitates turning on, turning on and turning up the orbital disk 1 1. At the same time, the invention ensures low friction at low suction pressure p s and low outlet pressure pd.
Die Gesamtkraft F bleibt in einem gesamten Operationsbereich deutlich größer als 0. Die Abhebekraft und somit die zu ihrer Überwindung erforderliche Anpresskraft steigen mit wachsendem Ansaugdruck ps stark an, wenn der Auslassdruck pd nicht sinkt, und werden mit steigendem Auslassdruck pd größer, wenn der Ansaugdruck ps nicht sinkt. Um bei gleichbleibenden prozentualen Schwankungen der Abhebekraft und/oder der Anpresskraft ein sicheres Abdichten der Verdichtereinheit zu gewährleisten, ist deshalb mit der vorliegenden Erfindung die Gesamtkraft F bei hohem Auslassdruck pd und/oder bei hohem Ansaugdruck ps total größer als in dem Fall, wenn sowohl der Auslassdruck pd als auch der Ansaugdruck ps niedrig sind. The total force F remains significantly greater than 0 over an entire operating range. The lifting force and thus the contact force required to overcome it increase sharply with increasing suction pressure p s when the outlet pressure pd does not drop, and increase with increasing outlet pressure pd when the suction pressure p s does not sink. In order to ensure a reliable sealing of the compressor unit with constant percentage fluctuations of the lifting force and / or the contact force, therefore, with the present invention, the total force F at high outlet pressure pd and / or at high Suction pressure p s total greater than in the case when both the outlet pressure pd and the suction pressure p s are low.
Zusammengefasst leistet die vorliegende Erfindung eine einfache und kosten- günstige, aber wirkungsvolle Einstellung des Anpressdrucks in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Spiralverdichters. Sie gewährleistet einen zuverlässigen, sicheren und effizienten Betrieb des Spiralverdichters in verschiedenen Betriebszuständen. In summary, the present invention provides a simple and inexpensive, but effective adjustment of the contact pressure as a function of the operating state of the scroll compressor. It ensures a reliable, safe and efficient operation of the scroll compressor in different operating conditions.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Stationärscheibe 1 stationary disc
2 Stationärspirale  2 stationary spiral
3 Stationärgrundfläche  3 stationary base area
4 inneres Ende  4 inner end
4a Abschlusswulst  4a end bead
5 äußeres Ende  5 outer end
6 Verdichterkanal  6 compressor channel
7 Auslassöffnung  7 outlet opening
8 Rückschlagklappe  8 check valve
9 Spiralwinkel  9 spiral angles
1 1 Orbitierscheibe  1 1 Orbital disk
12 Orbitierspirale  12 Orbital spiral
15 äußeres Ende  15 outer end
20a Unterbereich  20a subarea
20a' Unterbereich  20a 'sub-area
20a" Unterbereich  20a "subarea
20b, 20b' Kompressionsraum vorletzter Stufe 20b, 20b 'compression room penultimate stage
30 Auslassdruckkammer 30 outlet pressure chamber
31 Ölabscheider  31 oil separator
32 Ölreservoir  32 oil reservoir
33 Rückführverbindung  33 feedback connection
34 Drosselventil  34 throttle valve
40 Anpressdruckkammer  40 contact pressure chamber
50 Referenzöffnung  50 reference opening
51 Referenzverbindung  51 reference connection
52 Dämpfungskammer  52 damping chamber
54 Positionswinkel  54 position angle
55 Bereich 56 Minimaler Positionswinkel55 area 56 Minimum position angle
57 Maximaler Positionswinkel57 Maximum position angle
58 Positionswinkel 58 position angle
60 Ansaugdruckkammer 60 intake pressure chamber
61 Ansauganschluss 61 suction connection
62 Auslassanschluss  62 outlet connection
63 Auslassverbindung  63 outlet connection
70 Elektromotor  70 electric motor
71 Rotor  71 rotor
72 Stator  72 stator
80 Inverter  80 inverters
100 Umlaufrichtung  100 revolution direction
101 Umlaufwinkel  101 orbital angle
102 Umlaufwinkel  102 orbital angle
103 Umlaufposition  103 circulation position

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Spiralverdichter zur Kompression eines Fluids mit 1 . Scroll compressor for compressing a fluid with
einer Stationärscheibe (1 ) mit einer Stationärspirale (2), wobei die Statio- närspirale (2) auf einer Stationärgrundfläche (3) der Stationärscheibe (1 ) angeordnet ist und einen spiralförmigen Verdichterkanal (6) ausbildet, der sich von einem äußeren Ende (5) der Stationärspirale (2) bis zu einer Auslassöffnung (7) für das komprimierte Fluid an einem inneren Ende (4) der Stationärspirale (2) erstreckt;  a stationary disk (1) with a stationary spiral (2), wherein the stationary spiral (2) is arranged on a stationary base surface (3) of the stationary disk (1) and forms a spiral compressor channel (6) extending from an outer end (5 ) the stationary scroll (2) extends to a compressed fluid outlet port (7) at an inner end (4) of the stationary scroll (2);
einer Orbitierscheibe (1 1 ) mit einer Orbitierspirale (12), wobei die Orbi- tierspirale (12) auf einer Orbitiergrundfläche der Orbitierscheibe (1 1 ) angeordnet ist,  an orbital disk (11) having an orbital spiral (12), the orbital spiral (12) being arranged on an orbit base surface of the orbital disk (11),
wobei die Orbitierscheibe (1 1 ) relativ zu der Stationärscheibe (1 ) entlang einer Kompressionsrichtung (100) orbitierbar ist,  wherein the orbital disk (1 1) is orbitable relative to the stationary disk (1) along a compression direction (100),
wobei ferner die Orbitierspirale (12) und die Stationärspirale (2) derart ineinander verschachtelt angeordnet sind, dass von der Stationärgrundfläche (3) und der Stationärspirale (2) sowie der Orbitiergrundfläche (12) und der Orbitierspirale mindestens ein Kompressionsraum (20a, 20a', 20a", 20b, 20b') begrenzt wird,  wherein the Orbitierspirale (12) and the stationary spiral (2) are arranged interleaved in such a way that of the stationary base (3) and the stationary spiral (2) and the Orbitiergrundfläche (12) and the Orbitierspirale at least one compression space (20a, 20a ' 20a ", 20b, 20b ') is limited,
wobei sich der Kompressionsraum (20a, 20a', 20a", 20b, 20b') von einem wherein the compression space (20a, 20a ', 20a ", 20b, 20b') of a
Ansaugbereich des Verdichterkanals (6) hin zu einem Auslassbereich des Verdichterkanals (6) verschiebt und dabei sein Volumen verkleinert, wenn die Orbitierscheibe (1 1 ) relativ zu der Stationärscheibe (1 ) entlang der Kompressionsrichtung (100) orbitiert; Suction range of the compressor passage (6) shifts toward an outlet region of the compressor duct (6) and thereby reduces its volume when the Orbitierscheibe (1 1) orbiting relative to the stationary disk (1) along the compression direction (100);
einer Auslassdruckkammer (30), die in Fluidverbindung mit der Auslassöffnung (7) steht;  an outlet pressure chamber (30) in fluid communication with the outlet port (7);
einer Anpressdruckkammer (40), die im Kompressionsbetrieb mit einem Anpressdruck beaufschlagt ist, wobei die Orbitierscheibe (1 1 ) durch den Anpressdruck gegen die Stationärscheibe (1 ) gedrückt wird; einer Rückführverbindung (33), die eine Fluidverbindung von der Aus- lassdruckkammer (30) zu der Anpressdruckkammer (40) ausbildet; a contact pressure chamber (40) which is acted upon in the compression mode with a contact pressure, wherein the Orbitierscheibe (1 1) is pressed by the contact pressure against the stationary disc (1); a return connection (33) which forms a fluid connection from the outlet pressure chamber (30) to the contact pressure chamber (40);
einer Referenzöffnung (50), die in der Stationärgrundfläche (3) innerhalb des Verdichterkanals (6) angeordnet ist; und  a reference opening (50) disposed in the stationary base (3) within the compressor duct (6); and
einer Referenzverbindung (51 ), die eine Fluidverbindung zwischen der a reference connection (51) providing fluid communication between the
Anpressdruckkammer (40) und der Referenzöffnung (50) zur Beeinflussung des Anpressdrucks anhand eines im Kompressionsbetrieb an der Referenzöffnung (50) anliegenden Referenzdrucks ausbildet. Contact pressure chamber (40) and the reference opening (50) for influencing the contact pressure on the basis of a in the compression mode at the reference opening (50) applied reference pressure forms.
2. Spiralverdichter nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch mindestens zwei Kompressionsräume (20a, 20a', 20a", 20b, 20b'), 2. Scroll compressor according to claim 1, characterized by at least two compression spaces (20a, 20a ', 20a ", 20b, 20b'),
wobei die Referenzöffnung (50) derart in dem Verdichterkanal (6) angeordnet ist, dass die Referenzöffnung (50) im Kompressionsbetrieb während eines Umlaufs der Orbitierscheibe (1 1 ) für einen ersten Teil der für den Umlauf benötigten Zeit mit einem Kompressionsraum letzter Stufe (20a, 20a', 20a") und für einen weiteren Teil der für den Umlauf benötigten Zeit mit einem Kompressionsraum vorletzter Stufe (20b, 20b') unmittelbar in Fluidverbindung steht.  wherein the reference opening (50) is arranged in the compressor passage (6) such that the reference opening (50) in the compression mode during a circulation of the orbital disk (1 1) for a first part of the circulation time with a last-stage compression space (20a , 20a ', 20a ") and for a further part of the time required for the circulation with a compression chamber penultimate stage (20b, 20b') is directly in fluid communication.
3. Spiralverdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationärspirale (2) einen Spiralwinkel (9) von mehr als 450° aufweist, 3. scroll compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the stationary spiral (2) has a spiral angle (9) of more than 450 °,
wobei die Referenzöffnung (50) in dem Verdichterkanal (6) in einem Positionswinkel (54) von dem inneren Ende (4) der Stationärspirale (2) angeordnet ist, der mindestens 315° / (0,5 Spiralwinkel / 360°)0'1 und maximal 435° * (0,5 Spiralwinkel / 360°)°<2 beträgt, wherein the reference port (50) is disposed in the compressor passage (6) at a positional angle (54) from the inner end (4) of the stationary scroll (2) which is at least 315 ° / (0.5 ° helix angle / 360 °) 0 '. 1 and a maximum of 435 ° * (0.5 helix angle / 360 °) ° <2 ,
bevorzugt mindestens 345° / (0,5 Spiralwinkel / 360°)° 1 und maximal 405° * (0,5- Spiralwinkel /360°)°<2. preferably at least 345 ° / (0.5 helix angle / 360 °) ° 1 and a maximum of 405 ° * (0.5 helix angle / 360 °) ° <2 .
4. Spiralverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kompressionsbetrieb eine mittlere Druckdifferenz zwischen dem Anpressdruck und einem Ansaugdruck mit steigendem Ansaug- druck zuninnnnt, wenn der Auslassdruck zumindest im Wesentlichen konstant bleibt. 4. scroll compressor according to one of the preceding claims, characterized in that in the compression operation, a mean pressure difference between the contact pressure and a suction pressure with increasing suction pressure begins when the outlet pressure remains at least substantially constant.
5. Spiralverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn- zeichnet durch ein in der Rückführverbindung (51 ) vorgesehenes Stromventil, bevorzugt ein Drosselventil (34). 5. Scroll compressor according to one of the preceding claims, characterized by a in the return connection (51) provided in the flow valve, preferably a throttle valve (34).
6. Spiralverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Referenzverbindung (51 ) zwischen der Referenz- Öffnung (50) und der Anpressdruckkammer (40) ein Dämpfungselement (52) vorgesehen ist. 6. scroll compressor according to one of the preceding claims, characterized in that in the reference compound (51) between the reference opening (50) and the contact pressure chamber (40), a damping element (52) is provided.
7. Spiralverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzöffnung (50) in der Stationärgrundfläche (3) eine Öffnungsfläche zwischen 0,5 mm2 und 8,05 mm2 aufweist, vorzugsweise zwischen 1 ,13 mm2 und 3,15 mm2. 7. scroll compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the reference opening (50) in the stationary base surface (3) has an opening area between 0.5 mm 2 and 8.05 mm 2 , preferably between 1, 13 mm 2 and 3, 15 mm 2 .
8. Spiralverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Ölabscheider (31 ) in der Auslassdruckkammer (30) und ein Ölreservoir (32), wobei die Rückführverbindung (33) von dem Ölreser- voir (32) zu der Anpressdruckkammer (40) führt. 8. Scroll compressor according to one of the preceding claims, characterized by an oil separator (31) in the outlet pressure chamber (30) and an oil reservoir (32), wherein the return connection (33) from the oil reservoir (32) to the contact pressure chamber (40) leads ,
9. Spiralverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Referenzverbindung (51 ) kein Ventil vorgesehen ist. 9. scroll compressor according to one of the preceding claims, characterized in that in the reference connection (51) no valve is provided.
10. Spiralverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Referenzverbindung (51 ) ein Druckkontrollventil vorgesehen ist, welches die Fluidverbindung zwischen der Anpressdruckkammer (40) und der Referenzöffnung (50) verschließt, wenn der Referenzdruck um mindestens 0,2 bar größer ist als der Anpressdruck, bevorzugt um mindestens 0,8 bar. 10. Scroll compressor according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the reference connection (51), a pressure control valve is provided which the fluid connection between the contact pressure chamber (40). and the reference opening (50) closes when the reference pressure is greater by at least 0.2 bar than the contact pressure, preferably by at least 0.8 bar.
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