WO2020120659A1 - Displacement machine according to the spiral principle, in particular a scroll compressor for a vehicle climate control system - Google Patents

Displacement machine according to the spiral principle, in particular a scroll compressor for a vehicle climate control system Download PDF

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WO2020120659A1
WO2020120659A1 PCT/EP2019/084837 EP2019084837W WO2020120659A1 WO 2020120659 A1 WO2020120659 A1 WO 2020120659A1 EP 2019084837 W EP2019084837 W EP 2019084837W WO 2020120659 A1 WO2020120659 A1 WO 2020120659A1
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scroll
channel
compressor
pressure chamber
pressure
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PCT/EP2019/084837
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Dennis RYMA
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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    • 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
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    • F04C18/0253Details concerning the base
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    • F04C29/0021Systems for the equilibration of forces acting on the pump

Definitions

  • Displacement machine based on the spiral principle, in particular scroll compressors for a vehicle air conditioning system
  • the invention is in the field of positive displacement machines according to the spiral principle and relates to a scroll compressor, in particular an electric motor, as a refrigerant compressor for a vehicle air conditioning system, according to the preamble of claim 1.
  • a scroll compressor in particular an electric motor
  • Such a displacement machine and in particular such a scroll compressor is known from DE 10 2017 1 10 913 B3.
  • Air conditioning systems are regularly installed in motor vehicles, which air condition the vehicle interior with the aid of a system which forms a refrigerant circuit.
  • Such systems basically have a circuit in which a refrigerant is carried.
  • the refrigerant for example carbon dioxide (CO2) or R-134a (1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane) or R-744 (carbon dioxide), is heated on an evaporator and compressed by means of a (refrigerant) compressor or compressor, the refrigerant then releases the absorbed heat again via a heat exchanger before it is again conducted to the evaporator via a throttle.
  • CO2 carbon dioxide
  • R-134a 1, 1, 2-tetrafluoroethane
  • R-744 carbon dioxide
  • Scroll technology is often used as a refrigerant compressor to compress a refrigerant-oil mixture.
  • the resulting gas-oil mixture is separated, with the separated gas being introduced into the air conditioning circuit, while the separated oil can optionally be introduced within the scroll compressor as a suitably electromotive driven refrigerant compressor for lubricating moving parts.
  • the structure and operation of such a scroll compressor for the refrigerant or the cold medium-oil mixture of a motor vehicle air conditioning system is described in DE 10 2012 104 045 A1 and in “A Scroll Compressor for Air Conditioners”, Tojo et al. , Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conference, 1984.
  • the essential components of the scroll compressor are a fixed scroll and a movable orbiting scroll.
  • the scrolls are basically constructed in the same way and each have a base plate and a spiral-shaped wall that extends from the base plate in the axial direction (wrap). In the assembled state, the spiral walls of the two scrolls lie one inside the other and form a plurality of compression chambers between the scroll walls touching in sections.
  • the sucked-in gas-oil mixture passes through an inlet to a first, radially outer compressor chamber and from there via further compressor chambers to the radially innermost compressor chamber and from there via a central outlet, for example in the form of a bore, and ge - If necessary, two adjacent auxiliary valves in the form of bores in the base plate of the fixed scroll in an outlet or flap pressure chamber.
  • the chamber volume in the compressor chambers becomes smaller from the radially outside to the radially inside, and the pressure of the increasingly compressing medium increases.
  • the pressure in the compression chambers increases from radially outside to radially inside.
  • the central gas-oil outlet (and, if applicable, each of the secondary valves or bores) is through on the back of the base plate of the fixed scroll Spring valve closed.
  • the spring valve opens as a result of the pressure difference between the compression chambers and the flap pressure chamber. If necessary, the compressed gas-oil mixture flows into the high-pressure chamber of the scroll compressor (on the back of the fixed scroll) after the spring valve has been triggered, in order to be separated into oil and gas there. Then, when the pressure in the compression chambers opposite the high pressure chamber has dropped accordingly, the spring valve closes automatically.
  • the scrolls are pressed apart, so that a gap and thus leakages can occur between the compressor chambers.
  • the orbiting scroll is pressed against the fixed scroll, possibly in addition to an oil film between the friction surfaces of the two scrolls.
  • the corresponding axial force is generated by providing a pressure chamber (back pressure chamber) in the base plate rear of the orbiting scroll in which a specific pressure is generated.
  • a medium-pressure channel Passage, opening, backpressure port
  • the movable scroll is self-adjusting (automatically) pressed against the fixed scroll, so that there is sufficient tightness (axial tightness).
  • the medium pressure channel can be arranged in the fixed scroll and can be guided around the movable scroll to the counter or medium pressure chamber.
  • the pressure in the back pressure chamber rises to, for example, about 6 bar to about 9 bar at a pressure ratio of, for example, 3 bar (low pressure) to 25 bar (high pressure) .
  • the medium-pressure duct is positioned at approximately 405 °, starting from the beginning of the scroll spiral (spiral wall) of the movable (orbiting) scroll.
  • Figure 5 shows the course of the relative compressor chamber volume as a function of Rotation angle (roll or wave angle theta, Q) of the orbiting scroll.
  • the course shown is divided into the suction process, which corresponds to the low pressure area, the compression process and the exhaust process.
  • the opening range of the port based on the relative volume between 55% and 100% or 95% from FIG. 12, there is an angular range from 0 ° to 335 ° (with 100% opening start volume) or 0 ° to 300 ° ( at 95% opening start volume) in which the port should be positioned.
  • a scroll compressor with a housing in which a fixed scroll with a base plate and spiral formed thereon and a movable scroll rotating around a circumferential axis with a base plate and spiral formed thereon are arranged.
  • a delivery chamber flap pressure chamber
  • An arranged in the housing inter mediate wall with a shaft bearing delimits a suction or inlet chamber and forms a back pressure chamber (backpressure chamber) with the base plate of the movable scroll, which communicates via a delivery channel in the movable scroll with the compressor chamber between the scrolls.
  • the dispensing chamber and the back pressure chamber are connected via a secondary delivery channel which extends essentially axially through an outer wall of the fixed scroll.
  • the secondary delivery channel in the discharge chamber supplies oil or coolant gas separated by means of an oil separator to the counter-pressure chamber in order to restore the pressure in the counter-pressure chamber in a short time after a pressure drop.
  • the invention is based, a particularly suitable, in particular special electromotive driven or drivable scroll compressor, the task To specify cold medium compressors for a vehicle air conditioning system.
  • the most flexible and effective possible adjustment of the pressure in the back pressure chamber (backpressure chamber) to working points of the scroll compressor for a vehicle air conditioning system, preferably in cooling and heat pump mode, is to be achieved by a suitable pressure channel system.
  • Leakages should also be reduced as much as possible and friction losses between the fixed scroll and the orbiting scroll should be avoided or at least kept to a minimum.
  • the scroll compressor In a housing with a high-pressure chamber and with compression chambers and with a counter-pressure chamber, the scroll compressor has a fixed scroll and a movable, i.e. H. in the driven state - i.e. in operation (compressor operation) - orbiting (oscillating) scroll.
  • the scrolls or scroll parts each have a base plate and a spiral wall, the compression chambers being formed between the interlocking spiral walls of the two scrolls (scroll parts).
  • the base plate of the fixed scroll limits the high pressure chamber and the base plate of the movable scroll limits the counter pressure chamber.
  • the back pressure chamber is connected to at least one of the compressor chambers via a pressure line running at least partially in the fixed scroll.
  • the pressure line is connected to at least one of the compression chambers via a first channel and also to the high pressure chamber via a second channel.
  • a static pressure also acting in the counter-pressure chamber arises in the pressure line, via which the counter-pressure chamber communicates fluidically with the high-pressure chamber and with the at least one compressor chamber.
  • the scroll compressor is provided and set up in particular for refrigerants in a vehicle air conditioning system.
  • at least one of the channels is arranged in the base plate of the fixed scroll.
  • the first channel connected to the compressor chamber and the second channel connected to the high pressure chamber are arranged in the base plate of the fixed scroll.
  • the second channel is arranged in a filter (filter insert) which is inserted in the high-pressure chamber in a bore opening which is introduced into the base plate on its high-pressure chamber plate side and there by a positioning and holding collar for the filter insert is surrounded.
  • the pressure line expediently has at least a first line section which is arranged in the base plate of the fixed scroll and a second line section which is connected to the first line section and is arranged in a boundary wall of the fixed scroll.
  • the boundary wall can be part of the fixed scroll or the housing.
  • the first line section can be introduced radially into the base plate and the second line section can run axially or obliquely in the boundary wall of the fixed scroll in the form of a bore, the bores within the base plate forming the pressure line flow into one another or merge into one another.
  • two obliquely extending, first line sections are provided starting from the bore opening in the base plate of the fixed scroll.
  • One of these first line sections runs to the second line section in the boundary wall and opens into it.
  • the other of these first line sections runs to the first channel, i. H. within the base plate of the fixed scroll in the direction of the (selected) position of the first channel.
  • the back pressure chamber is delimited by a partition from a low pressure chamber.
  • this intermediate wall which suitably serves as a bearing plate for a shaft driving the movable scroll, a counter-pressure Chamber leading (third) line section of the pressure line arranged.
  • This line section can in turn be designed in a simple manner as a radial bore in the intermediate wall.
  • this line section of the pressure line is designed as a groove in the intermediate wall in connection with a plate covering this (wear plate).
  • the cross-sectional area of the pressure line is at least a factor of two (2) larger than the cross-sectional area of the first duct connected to the compression chamber and the second duct connected to the high-pressure chamber.
  • the cross-sectional area of the first channel connected to the compressor chamber is advantageously again larger than the cross-sectional area of the second channel connected to the high-pressure chamber.
  • the ratio between the cross-sectional area of the first duct connected to the compression chamber and the cross-sectional area of the second duct connected to the high pressure chamber is between 3 (three) and 5 (five), preferably 4 (four).
  • the cross-sectional areas of the two channels should expediently be as small as possible.
  • the cross-sectional area of the first duct connected to the compressor chamber is expediently between 0.03 mm 2 and 1.5 mm 2 , preferably 0.2 mm 2 .
  • the cross-sectional area of the second channel connected to the high-pressure chamber is advantageously between 0.008 mm 2 and 0.2 mm 2 , preferably 0.05 mm 2 .
  • the diameter of the first channel should be between 0.2 mm and 1 mm, preferably 0.5 mm, and that of the second channel between 0.1 mm and 0.5 mm, preferably 0.25 mm .
  • the first and / or the second channel are designed as a drilling which opens into the pressure line. Due to the small wall thickness (wall thickness) of the base plate of the fixed scroll in the region of the two channels, the respective bore or channel thus acts as a baffle or throttle.
  • This fluidic control and an effective adaptive adaptation of the pressure in the back pressure chamber to different operating points of the scroll compressor (in cooling or heat pump mode) is supported or can be further improved by the fact that the first channel connected to the compressor chamber - starting from a relative chamber volume of about 100% in the radially outermost compressor chamber and a rotation or shaft angle of 0 ° - at a rotation or shaft angle of (63.5 ⁇ 5.5) ° is fully open and up to a rotation or shaft angle of (343.5 ⁇ 5.5) ° remains open. This corresponds to a relative change in volume of the insulator chamber volume from (91, 15 ⁇ 0.75) ° to (23.0 ⁇ 0.3) °.
  • the radial distances between the two channels to a central outlet arranged in the fixed base plate and leading into the high-pressure chamber are suitably of different sizes, so that the operating channels are deliberately not arranged directly (axially) opposite one another.
  • the radial distance of the second channel leading into the high-pressure chamber can be greater or smaller than the radial distance of the first channel connected to the compression chamber from the central outlet.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that through the two flow-regulating channels in connection with the pressure line in the fixed scroll, an effective and self-adjusting adjustment of the pressure in the counter-pressure chamber to the respective operating point of the scroll compressor without additional flow-regulating components
  • Flow restriction such as valves, nozzles, throttles or other channels, holes or orifices.
  • the adaptive control of the pressure in the back pressure chamber is also reliably carried out by the two channels and the pressure line in the fixed scroll at a pressure ratio between suction pressure (low pressure) and high pressure of 5 (at a suction pressure of 3 bar and a high pressure of 15 bar) a setting as at a pressure ratio of about 8 (at a suction pressure of 3 bar and a high pressure of 25 bar) or 10 (at a suction pressure of 1.5 bar and a high pressure of 15 bar) for the refrigerant R-134A (operating point when operating as a heat pump).
  • this two-channel pressure line system in the fixed scroll enables high process stability for series production.
  • the two channels in the fixed scroll are subject to virtually the same conditions in the course of a scroll coating, for example a color coating, so that tolerances which can lead to fluctuations in the counterpressure or backpressure level cancel each other out (cut out).
  • the scroll compressor can be operated with high efficiency due to the adaptive adjustment of the pressure in the back pressure chamber at operating points in the cooling and in the heat pump mode, because leaks in particular are reduced and friction losses between the scroll parts can be kept to a minimum.
  • the axial force which is due to the adaptive adaptation is not, or always only by a small amount, greater than the sum of the axial forces in the compressor chambers, which typically have different pressures during compressor operation.
  • the particularly effective flow control and adaptive adjustment of the pressure in the back pressure chamber to different operating points of the scroll compressor is advantageously determined or influenced by the specified cross-sectional relationships of the pressure line and the two channels and their positioning in relation to the compressor chamber (s).
  • the positioning is suitably chosen such that in particular the first channel opens at a relative volume of the compression chamber (compression chamber volume) of approx. 90% and remains open in the course of a relative pressure change up to a relative volume of the compression chamber of approx. 23%, before the respective channel is covered or overlapped by its spiral wall during the orbiting movement of the orbiting scroll and is connected (overlapping) to a compression chamber located radially further out.
  • the first channel connecting the compressor chamber to the pressure line should be positioned in the fixed scroll at an angle (spiral angle cp) of 350 ° to 390 °, in particular 370 °, this angle cp starting from both The beginning and the end of the spiral wall (scroll spiral) of the fixed scroll can be measured.
  • the two axially spaced-apart channels can be arranged at different radial and / or azimuth positions.
  • FIG. 1 is a perspective side view of a scroll compressor with an electromotive drive module and with a compressor module
  • Fig. 3 is a sectional view of the scroll compressor with a stationary and a movable scroll in a compressor and with a pressure line leading to the back pressure chamber, each with a connecting channel (first channel and second channel) into the compression chambers formed between the scrolls, on the one hand, and into the high pressure chamber,
  • FIG. 4 is a block diagram of the pressure feedback from the high pressure chamber and from the scroll-side compression chambers into the back pressure chamber and with an oil return into a suction or engine-side low pressure chamber,
  • FIG. 5 is a perspective view of the fixed scroll with egg nem at a predetermined position within the scroll wall (scroll spiral) (angular position) in the base plate arranged channel (Boh tion) to the pressure line,
  • Fig. 6 in a plan view of the fixed scroll with two drawn
  • FIG. 7 shows a perspective view of the fixed scroll with a view of the high pressure chamber side plate surface (plate side), its base plate and the receiving opening arranged therein for a filter insert with the (second) Connecting channel to the high pressure chamber,
  • Fig. 8 shows the fixed scroll of FIG. 7 in a plan view
  • FIG. 9 shows a section IX-IX from FIG. 8 with line sections of the pressure line starting from the receiving opening for the filter insert to the first connecting channel and to a line section in a (radially outer) boundary wall of the fixed scroll.
  • the cold medium compressor 1 shown in FIG. 1 is installed in a refrigerant circuit (not shown in more detail) of an air conditioning system of a motor vehicle.
  • the electromotive refrigerant compressor 1 has an electrical (electromotive) drive module 2 and a compressor module coupled to it in the form of a scroll compressor 3.
  • the scroll compressor 3 is connected to the drive module 2 in terms of drive technology via a mechanical interface 4 formed between the drive module 2 and the scroll compressor 3.
  • the mechanical interface 4 serves as a drive-side end shield and forms an intermediate wall 5 (FIGS. 2 and 3).
  • the scroll compressor 3 is connected (joined, screwed) to the drive module 2 by means of flange connections 6 distributed around the circumference and extending in the axial direction A of the refrigerant compressor 1.
  • a partial housing area of a drive housing 7 of the refrigerant compressor 1 is designed as a motor housing 7a for receiving an electric motor 13 (FIG. 2) and, on the one hand, through an integrated intermediate wall 7b (FIG. 2) to an electronics housing 7d provided with a housing cover 7c with an electric motor 13 driving motor electronics (electronics) 8 and on the other hand closed by the mechanical interface 4 with the bearing plate and the intermediate wall 5.
  • the drive housing 7 has in the area of the electronics housing
  • the drive housing 7 has a refrigerant inlet or refrigerant inlet 10 for connection to the refrigerant circuit and a refrigerant outlet 11.
  • the outlet 11 is formed on the bottom of a compressor housing 12 of the scroll compressor 3. In the connected state, the inlet 10 forms the low pressure or suction side (suction gas side) and the outlet 11 forms the high pressure or pump side (pump side) of the refrigerant compressor 1.
  • Fig. 2 shows schematically the electromotive refrigerant compressor 1 in a sectional view along an axis of rotation 14 of the electric motor 13, which here is a brushless DC motor (BLDC) and has a cylindrical rotor 15. This is given around the circumference by means of a hollow cylindrical stator 16.
  • the rotor 15 comprises a number of permanent magnets and is rotatably supported about the axis of rotation 14 by means of a shaft 17.
  • the stator 16 has a number of electrical coils which are energized by means of the electronics 8, which in turn are connected, for example, to a bus system and the vehicle electrical system.
  • the electronics 8 is arranged in the electronics housing 7d of the drive housing 7, which is separated from the stator 16 and the rotor 15 by means of the intermediate wall 5.
  • the housing cover 7c which is detachably fastened to the electronics housing 7d by means of screws, closes an access opening of the electronics housing 7b.
  • the motor electronics 8 has circuit boards 18, 19 which are arranged one above the other in the axial direction A.
  • a bridge circuit of the printed circuit board 18, which is closest to the intermediate wall 7b, is in contact with the electrical coils of the stator 16 via current supply lines 19, which are led through the intermediate wall 7b.
  • the bridge circuit is fed by means of the vehicle electrical system and controlled by means of a control circuit of the other printed circuit board 19, which is connected to the bus system in terms of signal technology.
  • the scroll compressor 3 has a movable scroll (scroll part) 21 arranged in the compressor housing 12. This is coupled via an eccentric shaft journal 17a with, for example, two joining pins, of which only one joining journal 17b is visible, to the shaft 17 of the electric motor 13, which is guided into the mechanical interface 4 with the A-side end shield.
  • the eccentric shaft journal 17a is mounted in a roller or ball bearing 22a held in the movable scroll 21.
  • Another roller or ball bearing 22b supporting the shaft 17 is arranged in the mechanical interface 4 serving as the A-side bearing plate and there in the intermediate wall 5.
  • the movable scroll (scroll part) 21 is driven orbiting during operation of the scroll compressor 3.
  • the scroll compressor 3 also has a rigid scroll (scroll part) 23 fastened in the compressor housing 12.
  • the two scrolls (scroll parts) 21, 23 engage with one another with their worm or spiral scroll walls (scroll spirals) 21 a, 23 a, which project axially from a respective base plate 21 b, 23 b.
  • Scroll walls or scroll spirals 21 a, 23 a and the base plates 21 b, 23 b form compression chambers 24, the volume of which is changed during operation of the electric motor 13.
  • a counterpressure chamber (backpressure chamber) 25 is located in the intermediate wall 5 between the A-side bearing plate and the movable scroll 21. This is in the compressor housing 12 of the base plate 21 b of the movable scroll 21 and / or - referred to simply as the housing below limited by an intermediate plate (wear plate) 5a (FIG. 3) in the form of a steel plate, which has good sliding properties for the orbiting scroll 21.
  • the back pressure chamber 25 extends in some areas into the base plate 21 b of the movable scroll 21.
  • the refrigerant is introduced through the inlet 10 into the drive housing 7 and there into the motor housing 7a.
  • This area of the drive housing 7 forms the suction or low-pressure side 26.
  • the intermediate wall 7b By means of the intermediate wall 7b, penetration of the refrigerant into the electronics housing 7d is prevented.
  • the refrigerant is mixed with oil present in the refrigerant circuit and is drawn along the rotor 15 and the stator 16 through an opening (or several openings, FIG. 3) 27 in the intermediate wall 5 to the scroll compressor 3.
  • the scroll compressor 3 By means of the scroll compressor 3, the mixture of refrigerant and oil is compressed, the oil serving to lubricate the two scrolls 21, 23, so that friction is reduced and consequently efficiency is increased.
  • the oil also serves as a seal in order to avoid an uncontrolled escape of the refrigerant located between the two scrolls (scroll parts) 21, 23.
  • the compressed mixture of refrigerant and oil is fed into a high-pressure chamber via a central outlet 28 in the base plate 23b of the fixed scroll 23 29 passed within the compressor housing 12.
  • an oil separator (cyclone separator) 30 In the high-pressure chamber 29 there is an oil separator (cyclone separator) 30. Inside the oil separator 30, the mixture of refrigerant and oil is set into a rotational movement, the heavier oil due to the increased inertia and increased mass to the walls of the oil separator 30 passed and collected in a lower region of the oil separator 30, while the refrigerant is discharged upwards or laterally through the outlet 11.
  • the high-pressure chamber 29 is delimited within the housing 12 by means of the base plate 23b of the fixed scroll 23.
  • the central outlet 28 in the high pressure or outlet chamber 29, which is located in the radially innermost chamber region 24 'of the compression chambers 24, is introduced into the base plate 23b of the fixed scroll 23 as a bore.
  • the central outlet 28 is closed with a spring valve (finger spring valve) 33 as long as the pressure in the compression chambers 24 is lower than the pressure in the high-pressure chamber 29. If the pressure of the compressed refrigerant-oil mixture in the Compressor chambers 24, in particular in the central chamber area 24 ', greater than the pressure in the high-pressure chamber 29, the spring valve 33 opens quasi automatically.
  • a stop element 34 which is fixed in the high-pressure chamber 29 on the fixed scroll 23, for example on its base plate 23b, limits the stroke of the spring valve 33.
  • the spring valve 33 closes the Outlet 28 again automatically due to its spring preload. In this way, the compressed refrigerant-oil mixture - depending on the speed of the shaft 17 or depending on the operating point of the scroll compressor 3 - passes continuously (through normal) or intermittently or pulsatingly through the central outlet 28 from the compressor chamber 24 into the high-pressure chamber 29 .
  • a pressure line 35 is provided in the fixed scroll 23, via which the compression chambers 24 and the high-pressure chamber 29 communicate with the counter-pressure chamber 25 in terms of flow.
  • the pressure line 35 stands over a NEN first channel 36 with the Ver between the scroll walls 21 a, 23a formed compression chambers and via a second channel 37 with the high pressure chamber 29 in a region in connection, which in operation essentially contains the refrigerant tel and only a small amount of oil.
  • Fig. 4 shows schematically in a block diagram the fluidic or pressure-carrying connection of the back pressure chamber 25 via the pressure line 35 and the two channels 36, 37, which act as orifices or throttles, on the one hand with the high pressure chamber 29 and on the other hand with the compressor chambers 24.
  • the first channel introduced into the base plate 23b of the fixed scroll 23, for example as a bore, is provided with the reference symbol 36, as is its orifice or throttle symbol.
  • an oil return 38 shown as a broken (dashed) line, including throttle element 39, from the high-pressure chamber 29 in the region of the oil separator 30 into the low-pressure chamber
  • suction chamber 26 This is fluidically connected via the suction gas opening 27 with the compressor chambers 24 of the scroll compressor 3, as illustrated by the broken arrow line 40.
  • the pressure line 35 is formed from a first line section 35a, which is suitably made as a radial bore in the base plate 23b of the fixed scroll 23, and from a second line section 35b, which is suitably as an axial bore in a Pot-shaped boundary wall 23c of the fixed scroll 23 is arranged.
  • the second line section 35 b can also be introduced into the (axial) housing wall of the compressor housing 12.
  • the bores or line sections 35a, 35b open into one another within the base plate 23b or merge into one another.
  • the inlet opening of the radial bore of the first line section 35a is closed on the circumference of the boundary wall 23c in a manner not shown in detail.
  • the back pressure chamber 25 is delimited by the intermediate wall 5 from the suction or low pressure chamber 26.
  • a third line section 35c of the pressure line 35 leading to the back pressure chamber 25 is arranged in the intermediate wall 5, which supports the bearings 22a and 22b for the shaft journal 17a and the shaft 17 as a bearing shield.
  • This line section 35c can be designed analogously as a radially running bore in the intermediate wall 5.
  • the third line section 35c into the intermediate wall (interface) 5 can be designed as a groove which is open towards the orbiting scroll 21 and closed by the intermediate plate (commodity plate) 5a.
  • the cross-sectional area of the pressure line 35 is many times, for example ten times, smaller than the cross-sectional area of the central outlet 28. However, the cross-sectional area of the pressure line 35 is many times larger than the cross-sectional area of the two channels 36 and 37. In addition, the cross-sectional area is of the first duct 36 connected to the compression chambers 24 is larger than the cross-sectional area of the second duct 37 connected to the high pressure chamber 29.
  • the diameter of the central outlet 28 is between 5 mm and 10 mm.
  • the diameter of the pressure line 35 is between 1 mm and 10 mm.
  • the diameter of the first channel 36 is, for example, 0.5 mm, and the diameter of the second channel 37 is, for example, 0.25 mm, in each case with a circular bore or channel cross section.
  • the first channel 36 and the second channel 37 are designed as bores and (fluidically) act as an orifice or throttle. With this channel system formed from the pressure line 35 and the two channels 36, 37, a particularly effective fluidic regulation of the (static) pressure in the back pressure chamber 25 is achieved.
  • the radial distance of the first channel 36 connected to the compressor chambers 24 to the central outlet 28 arranged in the base plate 23b of the fixed scroll 23 and leading into the high pressure chamber 29 is greater in the exemplary embodiment than the radial distance of the second channel 37 connected to the high pressure chamber 29 to the central Outlet 28.
  • the second channel 37 can also be arranged closer to the central outlet 28 than the first channel 36. It is essential that the two channels 36 and 37 are not arranged directly axially opposite one another. Due to the static pressure prevailing in operation within the counterpressure chamber 25, the movable scroll 21 is pressurized and, as illustrated by the force arrows labeled FG, is pressed along the rotation axis 14 against the fixed scroll 23. This force (counterforce)
  • FIGS. 5 and 6 show in a perspective representation or in a plan view the fixed scroll 23 with the first channel 36, which is arranged in the base plate 23b at an angle position PKI predetermined within the scroll wall (scroll spiral) 23a and there to the pressure line 35 , d. H. leads to the first line section 35a thereof running within the base plate 23b.
  • Figures 7 and 8 show in a perspective view or in a plan view of the fixed scroll 23 with a view of the plate side of the base plate 23b located in the high pressure chamber 29.
  • a filter (filter insert) 42 is received, which has a filter shaft 42a and a diaphragm or throttle head 42b, in which the second channel 37, for example as a central bore, is provided .
  • the opening 41 is for receiving, positioning and / or stabilizing the aperture or Drosselkop fes 42b of the filter (filter insert) 42 from a wall 43 ben like a collar.
  • FIG. 9 shows a sectional illustration of the fixed scroll 23 along the lines IX-IX in FIG. 8.
  • the first line section 35a of the pressure line 35 is formed by two sections ai, a2 in the form of obliquely running bores which are formed by the Receiving opening 41 are introduced into the base plate 23b.
  • the first section ai runs in the direction of the center or the central region of the base plate 23b.
  • the second section a2 runs to the second line section 35b of the pressure line 35 in the boundary wall 35c of the fixed scroll 23 and opens there into the second line section 35b of the pressure line 35.
  • the first channel 36 opens into the first section ai of the first line section 35a of the pressure line 35 Establishment of the (pressure and / or fluidic) connection of the compression chambers 24 to the pressure line 35 and via this to the back pressure chamber 25, not shown in FIG. 9.
  • the two flow-regulating channels 36, 37 and their connection to the pressure line 35 leading into the counter-pressure chamber 25 in the fixed scroll 23 enable a particularly effective, self-adjusting adjustment of the pressure in the counter-pressure chamber 25 in practically all working areas or points of the scroll compressor 3 reached.
  • the adaptive control of the pressure in the back pressure chamber 25 by means of the two channels 36, 37 and the pressure line 35 in the fixed scroll 23 at a suction pressure (low pressure) of 3 bar and a high pressure of 15 bar is just as reliable and self-adjusting as in a suction pressure of 3 bar and a high pressure of 25 bar or a suction pressure of 1.5 bar and a high pressure of 15 bar (operating point in heat pump operation).
  • the scroll compressor 3 and thus the refrigerant compressor 1 can therefore be operated with high efficiency at operating points in the cooling and in the heat pump mode of a vehicle air conditioning system.
  • the flow control and adaptive adjustment of the pressure in the back pressure chamber 25, even at different operating points of the scroll compressor 3, can be achieved by the cross-sectional relationships of the pressure line 35 and the two channels 36, 37 and their positioning in relation to the compressor chamber (s). 24 can be influenced.
  • the position PKI, PK2 of the first channel 36 is selected such that it opens at a relative volume of the compressor chamber 24 of approximately 90% and remains open up to a relative chamber volume of approximately 25%.
  • the scroll compressor 3 which is provided and set up especially for refrigerants in a vehicle air-conditioning system, has a fixed scroll 23 and a movable scrolling device in the compressor mode in a compressor housing 12 with a high-pressure chamber 27 and with compressor chambers 24 and with a back pressure chamber (backpressure chamber) 25 (oscillating, rolling) scroll 21.
  • the scrolls 21, 23, which each have a base plate 21 a, 23a and a scroll or spiral wall 21 a, which is integral therewith (formed on them), have between their intermeshing scroll or spiral walls 21 a and 23a the compression chamber (s) 24.
  • the base plate 23b of the fixed scroll 23 delimits the high-pressure chamber 27, and the base plate 21b of the movable scroll 21 delimits the counter-pressure chamber 25.
  • the back pressure chamber 25 is connected to at least one of the compressor chambers 24 via a pressure line 35 running at least partially in the fixed scroll 23 and a first channel 36 and to the high pressure chamber 27 via a second channel 37. This arises or prevails due to operational conditions in the pressure line 35, via which the counter-pressure chamber 25 communicates fluidically with the high-pressure chamber 27 and with the at least one of the compressor chambers 24, a pressure acting also in the counter-pressure chamber 25.

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Abstract

The invention relates to a scroll compressor (3) for refrigerant of a vehicle climate control system, comprising: a housing (12) having a high-pressure chamber (29) and having compressor chambers (24), and having a counter-pressure chamber (25); a stationary scroll (23), the base plate (23b) of which delimits the high-pressure chamber (29); and a movable scroll (21), the spiral wall (21a) of which engages in the spiral wall (23b) of the stationary scroll (23) and forms, together therewith, the compressor chambers (24), wherein the base plate (21b) of the movable scroll (21) delimits the counter-pressure chamber (25), and wherein a pressure line (35) connected to the compressor chambers (24) and to the high-pressure chamber (29) extends, at least in part, in the stationary scroll (23) and is connected via a first channel (36) to at least one of the compressor chambers (24) and via a second channel (37) to the high-pressure chamber (29).

Description

Beschreibung description
Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere Scrollverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage Displacement machine based on the spiral principle, in particular scroll compressors for a vehicle air conditioning system
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verdrängermaschinen nach dem Spiral prinzip und betrifft einen, insbesondere elektromotorischen, Scrollverdichter als Kältemittelkompressor für eine Fahrzeugklimaanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Eine derartige Verdrängermaschiene und insbesondere ein solcher Scrollverdichter ist aus der DE 10 2017 1 10 913 B3 bekannt. The invention is in the field of positive displacement machines according to the spiral principle and relates to a scroll compressor, in particular an electric motor, as a refrigerant compressor for a vehicle air conditioning system, according to the preamble of claim 1. Such a displacement machine and in particular such a scroll compressor is known from DE 10 2017 1 10 913 B3.
Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise Kohlenstoffdioxid (CO2) oder R-134a (1 , 1 , 1 ,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdamp fer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompres sors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird. Air conditioning systems are regularly installed in motor vehicles, which air condition the vehicle interior with the aid of a system which forms a refrigerant circuit. Such systems basically have a circuit in which a refrigerant is carried. The refrigerant, for example carbon dioxide (CO2) or R-134a (1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane) or R-744 (carbon dioxide), is heated on an evaporator and compressed by means of a (refrigerant) compressor or compressor, the refrigerant then releases the absorbed heat again via a heat exchanger before it is again conducted to the evaporator via a throttle.
Als Kältemittelverdichter wird häufig die Scroll-Technologie eingesetzt, um ein Käl- temittel-ÖI-Gemisch zu verdichten. Das dabei entstehende Gas-Öl-Gemisch wird getrennt, wobei das abgetrennte Gas in den Klimakreislauf eingebracht wird, wäh rend das abgetrennte Öl gegebenenfalls innerhalb des Scrollverdichters als ge eigneterweise elektromotorisch angetriebenen Kältemittelverdichter zur Schmie rung von bewegten Teile an diese herangeführt werden kann. Der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Scrollverdichters für das Käl temittels bzw. das Kaltem ittel-ÖI-Gemisch einer Kraftfahrzeugklimaanlage ist bei spielsweise in der DE 10 2012 104 045 A1 und in„A Scroll Compressor for Air Conditioners“, Tojo et al. , Purdue e-Pubs (Purdue University), International Com- pressor Engineering Conferenz, 1984, beschrieben. Eine Modellrechnung eines selbsteinstellenden Back-Preasure- oder Gegendruck-Mechanismus bei einem Scrollverdichter (Scrollkompressor) ist in„Computer Modeling of Scroll Compres sor with Seif Adjusting Back-Pressure Mechanism“, Tojo et al., Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conferenz, 1986, be- schrieben. Scroll technology is often used as a refrigerant compressor to compress a refrigerant-oil mixture. The resulting gas-oil mixture is separated, with the separated gas being introduced into the air conditioning circuit, while the separated oil can optionally be introduced within the scroll compressor as a suitably electromotive driven refrigerant compressor for lubricating moving parts. The structure and operation of such a scroll compressor for the refrigerant or the cold medium-oil mixture of a motor vehicle air conditioning system is described in DE 10 2012 104 045 A1 and in “A Scroll Compressor for Air Conditioners”, Tojo et al. , Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conference, 1984. A model calculation of a self-adjusting back preasure or counterpressure mechanism in a scroll compressor (scroll compressor) is in “Computer Modeling of Scroll Compressors with Seif Adjusting Back-Pressure Mechanism”, Tojo et al., Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conference, 1986.
Wesentliche Bestandteile des Scrollverdichters sind ein feststehender Scroll (fixed scroll) und ein beweglicher, orbitierender Scroll (movable, orbiting scroll). Die bei den Scrolls (Scrollteile) sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut und weisen je- weils eine Basisplatte (base plate) und eine spiralförmige, ausgehend von der Ba sisplatte sich in Axialrichtung erstreckende Wandung (wrap) auf. Im zusammen gesetzten Zustand liegen die Spiralwände der beiden Scrolls ineinander und bil den zwischen den sich abschnittsweise berührenden Scroll-Wandungen mehrere Verdichterkammern. The essential components of the scroll compressor are a fixed scroll and a movable orbiting scroll. The scrolls are basically constructed in the same way and each have a base plate and a spiral-shaped wall that extends from the base plate in the axial direction (wrap). In the assembled state, the spiral walls of the two scrolls lie one inside the other and form a plurality of compression chambers between the scroll walls touching in sections.
Wenn der bewegliche Scroll orbitiert, gelangt das angesaugte Gas-Öl-Gemisch über einen Einlass zu einer ersten, radial äußeren Verdichterkammer und von dort über weitere Verdichterkammern zur radial innersten Verdichterkammer sowie von dort über einen zentralen Auslass, beispielsweise in Form einer Bohrung, und ge- gebenenfalls zwei benachbarte Nebenventile in Form ebenfalls von Bohrungen in der Basisplatte des feststehenden Scrolls in eine Auslass- oder Flochdruckkam- mer. Das Kammervolumen in den Verdichterkammern wird von radial außen nach radial innen kleiner, und der Druck des zunehmend verdichtenden Mediums wird größer. Während des Betriebs des Scrollverdichters steigt somit der Druck in den Verdichterkammern von radial außen nach radial innen an. When the movable scroll orbits, the sucked-in gas-oil mixture passes through an inlet to a first, radially outer compressor chamber and from there via further compressor chambers to the radially innermost compressor chamber and from there via a central outlet, for example in the form of a bore, and ge - If necessary, two adjacent auxiliary valves in the form of bores in the base plate of the fixed scroll in an outlet or flap pressure chamber. The chamber volume in the compressor chambers becomes smaller from the radially outside to the radially inside, and the pressure of the increasingly compressing medium increases. During operation of the scroll compressor, the pressure in the compression chambers increases from radially outside to radially inside.
Der zentrale Gas-Öl-Auslass (und gegebenenfalls jedes der Nebenventile bzw. - bohrungen) ist auf der Basisplattenrückseite des feststehenden Scrolls durch ein Federventil verschlossen. Das Federventil öffnet in Folge der Druckdifferenz zwi schen den Verdichterkammern und der Flochdruckkammer. Gegebenenfalls strömt das verdichtete Gas-Öl-Gemisch nach Auslösen des Federventils in die Hoch druckkammer des Scrollverdichters (auf der Rückseite des feststehenden Scrolls), um dort in Öl und Gas getrennt zu werden. Anschließend, wenn der Druck in den der Hochdruckkammer gegenüberliegenden Verdichterkammern entsprechend abgesunken ist, schließt das Federventil automatisch. The central gas-oil outlet (and, if applicable, each of the secondary valves or bores) is through on the back of the base plate of the fixed scroll Spring valve closed. The spring valve opens as a result of the pressure difference between the compression chambers and the flap pressure chamber. If necessary, the compressed gas-oil mixture flows into the high-pressure chamber of the scroll compressor (on the back of the fixed scroll) after the spring valve has been triggered, in order to be separated into oil and gas there. Then, when the pressure in the compression chambers opposite the high pressure chamber has dropped accordingly, the spring valve closes automatically.
Während des Betriebs des Scrollverdichters werden aufgrund des in den Ver- dichterkammern erzeugten Drucks und der dadurch bedingten Axialkraft die bei den Scrolls auseinander gedrückt, so dass ein Spalt und somit Leckagen zwi schen den Verdichterkammern entstehen können. Um dies möglichst zu vermei den, wird - gegebenenfalls zusätzlich zu einem Ölfilm zwischen den Reibflächen der beiden Scrolls - der orbitierende Scroll gegen den feststehenden Scroll ge- drückt. Die entsprechende Axialkraft (Gegenkraft) wird erzeugt, indem auf der Ba sisplattenrückseite des orbitierenden Scrolls ein Druckraum (Gegendruckkammer, back pressure chamber) vorgesehen ist, in der ein spezifischer Druck erzeugt wird. Dies kann gemäß der bereits genannten DE 10 2012 104 045 A1 dadurch erfol gen, dass in der Basisplatte des orbitierenden Scrolls an einer bestimmten Positi on ein Mitteldruckkanal (Durchgang, Öffnung, Backpressure-Port) eingebracht ist, der zumindest eine der von den Scrolls gebildeten Verdichterkammern mit der Gegendruckkammer (Back-Pressure-Kammer) verbindet, so dass Kältemittelgas aus dem Verdichtungsprozess zwischen den Scroll-Spiralen direkt in die Gegen- bzw. Mitteldruckkammer gelangt. Aufgrund des Mitteldruckkanals im beweglichen Scroll in Verbindung mit der Gegendruckkammer (back pressure chamber) wird somit der bewegliche Scroll selbst einstellend (automatisch) gegen den festste henden Scroll gedrückt, sodass eine ausreichende Dichtigkeit (axiale Dichtigkeit) gegeben ist. Alternativ kann der Mitteldruckkanal im feststehenden Scroll ange ordnet und um den beweglichen Scroll herum zur Gegen- bzw. Mitteldruckkammer geführt werden. In Abhängigkeit von der Positionierung des Mitteldruckkanals (back pressure port) steigt bei dem bekannten Scrollverdichter der Druck in der Gegendruckkammer bei einem Druckverhältnis von beispielsweise 3 bar (Niederdruck) zu 25 bar (Hochdruck) auf beispielsweise ca. 6 bar bis ca. 9 bar an. Bei dem bekannten Käl- temittelscrollverdichter für eine Kraftfahrzeugklimaanlage ist der Mitteldruckkanal, ausgehend vom Anfang der Scrollspirale (Spiralwand) des beweglichen (orbitie- renden) Scrolls bei etwa 405° positioniert. During operation of the scroll compressor, due to the pressure generated in the compressor chambers and the axial force resulting therefrom, the scrolls are pressed apart, so that a gap and thus leakages can occur between the compressor chambers. To avoid this as far as possible, the orbiting scroll is pressed against the fixed scroll, possibly in addition to an oil film between the friction surfaces of the two scrolls. The corresponding axial force (counterforce) is generated by providing a pressure chamber (back pressure chamber) in the base plate rear of the orbiting scroll in which a specific pressure is generated. According to DE 10 2012 104 045 A1 already mentioned, this can be achieved by introducing a medium-pressure channel (passage, opening, backpressure port) in the base plate of the orbiting scroll at a specific position, which channel forms at least one of the scrolls Compressor chambers with the back pressure chamber (back pressure chamber) connects, so that refrigerant gas from the compression process between the scroll spirals goes directly into the counter or medium pressure chamber. Due to the medium pressure channel in the movable scroll in connection with the back pressure chamber, the movable scroll is self-adjusting (automatically) pressed against the fixed scroll, so that there is sufficient tightness (axial tightness). Alternatively, the medium pressure channel can be arranged in the fixed scroll and can be guided around the movable scroll to the counter or medium pressure chamber. Depending on the positioning of the medium pressure channel (back pressure port), in the known scroll compressor the pressure in the back pressure chamber rises to, for example, about 6 bar to about 9 bar at a pressure ratio of, for example, 3 bar (low pressure) to 25 bar (high pressure) . In the known refrigerant scroll compressor for a motor vehicle air conditioning system, the medium-pressure duct is positioned at approximately 405 °, starting from the beginning of the scroll spiral (spiral wall) of the movable (orbiting) scroll.
In“Comuter Modeling of Scroll Compressor with Seif Adjusting Back-Pressure Mechanism“, Tojo et al. , Purdue e-Pubs (Purdue University), International Com pressor Engineering Conferenz, 1986, ist eine Modellrechnung des selbsteinstel- lenden Back-Preasure-Mechanismus bei einem Scrollverdichter beschrieben. Im Ergebnis der Untersuchung wird in Figur 12 ein Bereich des relativen Verdichter kammervolumens angegeben, in dem der Back-Pressure-Port (bei unterschiedli- chen Port-Durchmessern) offen (fluidverbunden) sein soll. Dieser Bereich befindet sich zwischen 55% und ca. 100% des (relativen) Kammervolumens. In “Computer Modeling of Scroll Compressor with Seif Adjusting Back-Pressure Mechanism”, Tojo et al. , Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conference, 1986, describes a model calculation of the self-adjusting back preasure mechanism for a scroll compressor. As a result of the investigation, an area of the relative compressor chamber volume is specified in FIG. 12, in which the back pressure port (with different port diameters) should be open (fluid-connected). This range is between 55% and approx. 100% of the (relative) chamber volume.
In“A Scroll Compressor for Air Conditioners“, Tojo et al., Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conferenz, 1984, ist in Figur 11 das praktisch gleiche p-v-Diagramm gezeigt, wobei dort der Bereich des relativen Verdichterkammervolumens, in dem der Back-Pressure-Port offen sein soll, zwi schen 55% und ca. 95% liegt. In “A Scroll Compressor for Air Conditioners”, Tojo et al., Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conference, 1984, the practically identical pv diagram is shown in FIG. 11, with the range of the relative compression chamber volume there , in which the back pressure port should be open, is between 55% and approx. 95%.
In beiden p-v-Diagrammen ist in dem betrachten Volumenbereich ein (relativer) Druckabfall bzw. Druckanstieg um den Faktor 2 (von 2.0 auf 1.0 bzw. von 1.0 auf 2.0) erkennbar. Der Öffnungs-Startwert des back pressure ports liegt somit bei ca. 100% bzw. bei ca. 95% des relativen Verdichterkammervolumens. In both p-v diagrams, a (relative) pressure drop or pressure increase by a factor of 2 (from 2.0 to 1.0 or from 1.0 to 2.0) can be seen in the volume range under consideration. The opening start value of the back pressure port is therefore approx. 100% or approx. 95% of the relative compressor chamber volume.
In“Comuter Modeling of Scroll Compressor with Seif Adjusting Back-Pressure Mechanism“, Tojo et al., Purdue e-Pubs (Purdue University), International Com pressor Engineering Conferenz, 1986, zeigt Figur 5 den Verlauf des relativen Ver dichterkammervolumens in Abhängigkeit vom Rotationswinkel (Roll- oder Wellen winkel Theta, Q) des orbitierenden Scrolls. Der gezeigte Verlauf ist unterteilt in den Ansaugprozess, welcher dem Niederdruckbereich entspricht, den Kompressi onsprozess und den Auslassprozess. Bei dem auf das relative Volumen bezoge nen Öffnungsbereich des Ports zwischen 55% und 100% bzw. 95% aus Figur 12 ergibt sich ein Winkelbereich von 0° bis 335° (bei 100% Öffnungs-Startvolumen) bzw. 0° bis 300° (bei 95% Öffnungs-Startvolumen), in welchem der Port positio niert sein soll. In “Computer Modeling of Scroll Compressor with Seif Adjusting Back-Pressure Mechanism”, Tojo et al., Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conference, 1986, Figure 5 shows the course of the relative compressor chamber volume as a function of Rotation angle (roll or wave angle theta, Q) of the orbiting scroll. The course shown is divided into the suction process, which corresponds to the low pressure area, the compression process and the exhaust process. With the opening range of the port based on the relative volume between 55% and 100% or 95% from FIG. 12, there is an angular range from 0 ° to 335 ° (with 100% opening start volume) or 0 ° to 300 ° ( at 95% opening start volume) in which the port should be positioned.
In“Dynamics of Compliance Mechanisms in Scroll Compressors, Part I: Axial Compliance”, Nieter et al. , Purdue e-Pubs (Purdue University), International Com- pressor Engineering Conferenz, 1990, ist die Winkelposition des back pressure ports (Figuren 7 und 8) diskutiert. Aus Figur 3 und Seite 309, vorletzter Absatz, vorletzer Satz, ergibt sich ein Winkelbereich von 360°, innerhalb dessen der Ge gen- oder Mitteldruckkanal (Back-Pressure-Port) positioniert sein sollte. Aus der EP 2 369 182 B1 ist ein Spiralkompressor mit einem Gehäuse bekannt, in dem ein feststehender Scroll mit einer Basisplatte und daran angeformter Spirale und ein um eine Umlaufachse umlaufender beweglicher Scroll mit ebenfalls einer Basisplatte und daran angeformter Spirale angeordnet sind. Zwischen der Basis platte des feststehenden Scrolls und einem Gehäuseabschnitt ist eine Abgabe- kammer (Flochdruckkammer) gebildet. Eine im Gehäuse angeordnete Lagerzwi schenwand mit einem Wellenlager begrenzt eine Saug- oder Zulaufkammer und bildet mit der Basisplatte des beweglichen Scrolls einen Gegendruckkammer (Backpressure-Kammer), die über einen Lieferkanal im beweglichen Scroll mit der Verdichterkammer zwischen den Scrolls kommuniziert. Die Abgabekammer und die Gegendruckkammer stehen über einen Sekundärlieferkanal in Verbindung, der sich im Wesentlichen axial durch eine Außenwand des feststehenden Scroll er streckt. Der Sekundärlieferkanal liefert in der Abgabekammer mittels eines Ölse parator abgetrenntes Öl oder Kühlmittelgas in die Gegendruckkammer, um den Druck in der Gegendruckkammer nach einem Druckabfall in kurzer Zeit wieder- herzustellen. In “Dynamics of Compliance Mechanisms in Scroll Compressors, Part I: Axial Compliance”, Nieter et al. , Purdue e-Pubs (Purdue University), International Compressor Engineering Conference, 1990, the angular position of the back pressure port (Figures 7 and 8) is discussed. From Figure 3 and page 309, penultimate paragraph, penultimate sentence, there is an angular range of 360 °, within which the counter or medium pressure channel (back pressure port) should be positioned. From EP 2 369 182 B1 a scroll compressor with a housing is known, in which a fixed scroll with a base plate and spiral formed thereon and a movable scroll rotating around a circumferential axis with a base plate and spiral formed thereon are arranged. A delivery chamber (flap pressure chamber) is formed between the base plate of the fixed scroll and a housing section. An arranged in the housing inter mediate wall with a shaft bearing delimits a suction or inlet chamber and forms a back pressure chamber (backpressure chamber) with the base plate of the movable scroll, which communicates via a delivery channel in the movable scroll with the compressor chamber between the scrolls. The dispensing chamber and the back pressure chamber are connected via a secondary delivery channel which extends essentially axially through an outer wall of the fixed scroll. The secondary delivery channel in the discharge chamber supplies oil or coolant gas separated by means of an oil separator to the counter-pressure chamber in order to restore the pressure in the counter-pressure chamber in a short time after a pressure drop.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten, insbe sondere elektromotorisch angetriebenen oder antreibbaren, Scrollverdichter als Kaltem ittelverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage anzugeben. Insbesondere soll durch ein geeignetes Druckkanalsystem eine möglichst flexible und effektive An passung des Drucks in der Gegendruckkammer (Backpressure-Kammer) an Ar beitspunkte des Scrollverdichters für eine Fahrzeugklimaanlage, vorzugsweise im Kühlungs- und Wärmepumpenmodus, erzielt werden. Auch sollen Leckagen mög lichst weitgehend reduziert und Reibungsverluste zwischen dem feststehenden Scroll und dem orbitierenden Scroll vermieden oder zumindest möglichst minimal gehalten werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter ansprüche. The invention is based, a particularly suitable, in particular special electromotive driven or drivable scroll compressor, the task To specify cold medium compressors for a vehicle air conditioning system. In particular, the most flexible and effective possible adjustment of the pressure in the back pressure chamber (backpressure chamber) to working points of the scroll compressor for a vehicle air conditioning system, preferably in cooling and heat pump mode, is to be achieved by a suitable pressure channel system. Leakages should also be reduced as much as possible and friction losses between the fixed scroll and the orbiting scroll should be avoided or at least kept to a minimum. This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous refinements and developments are the subject of the sub-claims.
Der Scrollverdichter weist in einem Gehäuse mit einer Hochdruckkammer und mit Verdichterkammern sowie mit einer Gegendruckkammer einen feststehenden Scroll und einen beweglich, d. h. im angetriebenen Zustand - also im Betreib (Verdichterbetrieb) - orbitierenden (oszillierenden) Scroll auf. Die Scrolls oder Scrollteile weisen jeweils eine Basisplatte und eine Spiralwand auf, wobei zwi schen den ineinandergreifenden Spiralwänden der beiden Scrolls (Scrollteile) die Verdichterkammern gebildet sind. Die Basisplatte des feststehenden Scrolls be grenzt die Hochdruckkammer, und die Basisplatte des beweglichen Scrolls be grenzt die Gegendruckkammer. In a housing with a high-pressure chamber and with compression chambers and with a counter-pressure chamber, the scroll compressor has a fixed scroll and a movable, i.e. H. in the driven state - i.e. in operation (compressor operation) - orbiting (oscillating) scroll. The scrolls or scroll parts each have a base plate and a spiral wall, the compression chambers being formed between the interlocking spiral walls of the two scrolls (scroll parts). The base plate of the fixed scroll limits the high pressure chamber and the base plate of the movable scroll limits the counter pressure chamber.
Die Gegendruckkammer steht über eine zumindest teilweise im feststehenden Scroll verlaufende Druckleitung mit zumindest einer der Verdichterkammern in Verbindung. Die Druckleitung steht über einen ersten Kanal mit zumindest einer der Verdichterkammern und zudem über einen zweiten Kanal mit der Hochdruck kammer in Verbindung. Auf diese Weise entsteht in der Druckleitung, über welche die Gegendruckkammer strömungstechnisch mit der Hochdruckkammer und mit der zumindest einen Verdichterkammer kommuniziert, ein auch in der Gegen druckkammer wirkender statischer Druck. Der Scrollverdichter ist insbesondere für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage vorgesehene und eingerichtete. Geeigneterweise ist zumindest einer der Kanäle in der Basisplatte des feststehen den Scrolls angeordnet. Vorzugsweise sind der mit der Verdichterkammer verbun dene erste Kanal und der mit der Hochdruckkammer verbundene zweite Kanal in der Basisplatte des feststehenden Scrolls angeordnet. In einer vorteilhaften Aus- gestaltung ist der zweite Kanal in einem Filter (Filter-Einsatz) angeordnet, der in der Hochdruckkammer in eine Bohrungsöffnung eingesetzt ist, die in die Basisplat te auf deren Hochdruckkammer-Plattenseite eingebracht und dort von einem Posi tionier- und Haltekragen für den Filter-Einsatz umgeben ist. Die Druckleitung weist zweckmäßigerweise mindestens einen ersten Leitungsab schnitt, der in der Basisplatte des feststehenden Scrolls angeordnet ist, und einen mit dem ersten Leitungsabschnitt verbundenen zweiten Leitungsabschnitt auf, der in einer Begrenzungswand des feststehenden Scrolls angeordnet ist. Die Begren zungswand kann Bestandteil des feststehenden Scrolls oder des Gehäuses sein. The back pressure chamber is connected to at least one of the compressor chambers via a pressure line running at least partially in the fixed scroll. The pressure line is connected to at least one of the compression chambers via a first channel and also to the high pressure chamber via a second channel. In this way, a static pressure also acting in the counter-pressure chamber arises in the pressure line, via which the counter-pressure chamber communicates fluidically with the high-pressure chamber and with the at least one compressor chamber. The scroll compressor is provided and set up in particular for refrigerants in a vehicle air conditioning system. Suitably at least one of the channels is arranged in the base plate of the fixed scroll. Preferably, the first channel connected to the compressor chamber and the second channel connected to the high pressure chamber are arranged in the base plate of the fixed scroll. In an advantageous embodiment, the second channel is arranged in a filter (filter insert) which is inserted in the high-pressure chamber in a bore opening which is introduced into the base plate on its high-pressure chamber plate side and there by a positioning and holding collar for the filter insert is surrounded. The pressure line expediently has at least a first line section which is arranged in the base plate of the fixed scroll and a second line section which is connected to the first line section and is arranged in a boundary wall of the fixed scroll. The boundary wall can be part of the fixed scroll or the housing.
Gemäß einer ersten Alternative ist in einfacher Weise der erste Leitungsabschnitt radial in die Basisplatte und der zweiten Leitungsabschnitt axial oder schräg ver laufend in die Begrenzungswand des feststehenden Scrolls in Form jeweils einer Bohrung eingebracht werden, wobei die Bohrungen innerhalb der Basisplatte un- ter Bildung der Druckleitung ineinander münden bzw. ineinander übergehen. According to a first alternative, the first line section can be introduced radially into the base plate and the second line section can run axially or obliquely in the boundary wall of the fixed scroll in the form of a bore, the bores within the base plate forming the pressure line flow into one another or merge into one another.
Gemäß einer zweiten Alternative, bei der der zweite Kanal in einem Filter (Filter- Einsatz) angeordnet bzw. von diesem gebildet ist, sind ausgehend von der Boh rungsöffnung in der Basisplatte des feststehenden Scrolls zwei schräg verlaufen- de, erste Leitungsabschnitte vorgesehen. Eine dieser ersten Leitungsabschnitte verläuft zum zweiten Leitungsabschnitt in der Begrenzungswand und mündet in diese ein. Der andere dieser ersten Leitungsabschnitte verläuft zum ersten Kanal, d. h. innerhalb der Basisplatte des feststehenden Scrolls in Richtung der (gewähl ten) Position des ersten Kanals. According to a second alternative, in which the second channel is arranged in or formed by a filter (filter insert), two obliquely extending, first line sections are provided starting from the bore opening in the base plate of the fixed scroll. One of these first line sections runs to the second line section in the boundary wall and opens into it. The other of these first line sections runs to the first channel, i. H. within the base plate of the fixed scroll in the direction of the (selected) position of the first channel.
Die Gegendruckkammer ist mittels einer Zwischenwand von einer Niederdruck kammer abgegrenzt. In diese Zwischenwand, die geeigneterweise als Lagerschild für eine den beweglichen Scroll antreibende Welle dient, ist ein zur Gegendruck- kammer führender (dritter) Leitungsabschnitt der Druckleitung angeordnet. Dieser Leitungsabschnitt kann wiederum in einfacher Weise als radiale Bohrung in der Zwischenwand ausgeführt sein. Alternativ ist dieser Leitungsabschnitt der Druck leitung als Nut in der Zwischenwand in Verbindung mit einer diese überdeckenden Platte (Wear-Plate) ausgeführt. The back pressure chamber is delimited by a partition from a low pressure chamber. In this intermediate wall, which suitably serves as a bearing plate for a shaft driving the movable scroll, a counter-pressure Chamber leading (third) line section of the pressure line arranged. This line section can in turn be designed in a simple manner as a radial bore in the intermediate wall. Alternatively, this line section of the pressure line is designed as a groove in the intermediate wall in connection with a plate covering this (wear plate).
Die Querschnittsfläche der Druckleitung ist um mindestens den Faktor zwei (2) größer als die Querschnittsfläche des mit der Verdichterkammer verbundenen ers ten Kanals und des mit der Hochdruckkammer verbundenen zweiten Kanals. Die Querschnittsfläche des mit der Verdichterkammer verbundenen ersten Kanals ist vorteilhafterweise wiederum größer als die Querschnittsfläche des mit der Hoch druckkammer verbundenen zweiten Kanals. The cross-sectional area of the pressure line is at least a factor of two (2) larger than the cross-sectional area of the first duct connected to the compression chamber and the second duct connected to the high-pressure chamber. The cross-sectional area of the first channel connected to the compressor chamber is advantageously again larger than the cross-sectional area of the second channel connected to the high-pressure chamber.
Geeigneterweise ist das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche des mit der Verdichterkammer verbundenen ersten Kanals und der Querschnittsfläche des mit der Hochdruckkammer verbundenen zweiten Kanals zwischen 3 (drei) und 5 (fünf), vorzugsweise 4 (vier). Zweckmäßigerweise sollten die Querschnittsflächen der beiden Kanäle möglichst klein sein. Suitably the ratio between the cross-sectional area of the first duct connected to the compression chamber and the cross-sectional area of the second duct connected to the high pressure chamber is between 3 (three) and 5 (five), preferably 4 (four). The cross-sectional areas of the two channels should expediently be as small as possible.
Die Querschnittsfläche des mit der Verdichterkammer verbundenen ersten Kanals beträgt zweckmäßigerweise zwischen 0,03 mm2 und 1 ,5 mm2, vorzugsweise 0,2 mm2. Die Querschnittsfläche des mit der Hochdruckkammer verbundenen zweiten Kanals beträgt zweckmäßigerweise zwischen 0,008 mm2 und 0,2 mm2, vorzugs weise 0,05 mm2. Bezogen auf einen kreisrunden Kanalquerschnitt sollte der Durchmesser des ersten Kanals zwischen 0,2 mm und 1 mm, vorzugsweise 0,5 mm, und derjenige des zweiten Kanals zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, vorzugs weise 0,25 mm, betragen. The cross-sectional area of the first duct connected to the compressor chamber is expediently between 0.03 mm 2 and 1.5 mm 2 , preferably 0.2 mm 2 . The cross-sectional area of the second channel connected to the high-pressure chamber is advantageously between 0.008 mm 2 and 0.2 mm 2 , preferably 0.05 mm 2 . Based on a circular channel cross section, the diameter of the first channel should be between 0.2 mm and 1 mm, preferably 0.5 mm, and that of the second channel between 0.1 mm and 0.5 mm, preferably 0.25 mm .
In vorteilhafter Ausgestaltung sind der erste und/oder der zweite Kanal als Boh rung ausgeführt, welche in die Druckleitung mündet. Aufgrund der geringen Wanddicke (Wandstärke) der Basisplatte des feststehenden Scrolls im Bereich der beiden Kanäle wirkt die jeweilige Bohrung bzw. der jeweilige Kanal somit als Blen de oder Drossel. Diese strömungstechnische Regelung und eine effektive adaptive Anpassung des Drucks in der Gegendruckkammer an unterschiedliche Arbeitspunkte des Scroll- verdichters (im Kühlungs- oder Wärmepumpen-Modus) wird dadurch unterstützt oder kann dadurch weiter verbessert werden, dass der mit der Verdichterkammer verbundene erste Kanal - ausgehend von einem relativen Kammervolumen von etwa 100% in der radial äußersten Verdichterkammer und einem Rotations- oder Wellenwinkel von 0° - bei einem Rotations- oder Wellenwinkel von (63,5 ± 5,5)° vollständig geöffnet ist und bis zu einem Rotations- oder Wellenwinkel von (343,5 ± 5,5)° geöffnet bleibt. Dies entspricht einer relativen Volumenänderung des Ver- dicherkammervolumens von (91 ,15 ± 0,75)° auf (23,0 ± 0,3)°. In an advantageous embodiment, the first and / or the second channel are designed as a drilling which opens into the pressure line. Due to the small wall thickness (wall thickness) of the base plate of the fixed scroll in the region of the two channels, the respective bore or channel thus acts as a baffle or throttle. This fluidic control and an effective adaptive adaptation of the pressure in the back pressure chamber to different operating points of the scroll compressor (in cooling or heat pump mode) is supported or can be further improved by the fact that the first channel connected to the compressor chamber - starting from a relative chamber volume of about 100% in the radially outermost compressor chamber and a rotation or shaft angle of 0 ° - at a rotation or shaft angle of (63.5 ± 5.5) ° is fully open and up to a rotation or shaft angle of (343.5 ± 5.5) ° remains open. This corresponds to a relative change in volume of the insulator chamber volume from (91, 15 ± 0.75) ° to (23.0 ± 0.3) °.
Die radialen Abstände der beiden Kanäle zu einem in der feststehenden Basisplat te angeordneten und in die Hochdruckkammer führenden zentralen Auslass sind geeigneterweise unterschiedlich groß, so dass die bedien Känale bewusst nicht einander direkt (axial) gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei kann der radiale Abstand des in die Hochdruckkammer führenden zweiten Kanals größer oder klei ner sein als der radiale Abstand des mit der Verdichterkammer verbundenen ers ten Kanals zum zentralen Auslass. The radial distances between the two channels to a central outlet arranged in the fixed base plate and leading into the high-pressure chamber are suitably of different sizes, so that the operating channels are deliberately not arranged directly (axially) opposite one another. The radial distance of the second channel leading into the high-pressure chamber can be greater or smaller than the radial distance of the first channel connected to the compression chamber from the central outlet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die beiden strömungsregelnden Kanäle in deren Verbindung mit der Druckleitung in dem feststehenden Scroll eine effektive und selbst einstellende Anpassung des Drucks in der Gegendruckkammer an den jeweiligen Arbeitspunkt des Scroll- Verdichters ohne zusätzliche strömungsregelnde Bauteile zur Strömungsdrosse lung, wie beispielsweise Ventile, Düsen, Drosseln oder weitere Känale, Bohrungen oder Blenden erfolgt. The advantages achieved by the invention are, in particular, that through the two flow-regulating channels in connection with the pressure line in the fixed scroll, an effective and self-adjusting adjustment of the pressure in the counter-pressure chamber to the respective operating point of the scroll compressor without additional flow-regulating components Flow restriction, such as valves, nozzles, throttles or other channels, holes or orifices.
Die adaptive Regelung des Drucks in der Gegendruckkammer erfolgt mittels der beiden Kanäle und der Druckleitung im feststehenden Scroll bei einem Druckver hältnis zwischen Saugdruck (Niederdruck) und Hochdruck von 5 (bei einem Saug druck von 3 bar und einem Hochdruck von 15 bar) ebenso zuverlässig selbst ein stellend, wie bei einem Druckverhältnis von etwa 8 (bei einem Saugdruck von 3 bar und einem Hochdruck von 25 bar) oder 10 (bei einem Saugdruck von 1 ,5 bar und einem Hochdruck von 15 bar) für das Kältemittel R-134A (Arbeitspunkt beim Betrieb als Wärmepumpe). Zudem kann mittels dieses Zwei-Kanal-Druckleitungs-Systems im feststehenden Scroll eine hohe Prozessstabilität für Serienfertigungen erreicht werden. So unter liegen die beiden Kanäle in dem feststehenden Scroll im Zuge einer Scroll-Be- schichtung, beispielsweise einer Farbbeschichtung, quasi gleichen Bedingungen, so dass sich Toleranzen, die zu Schwankungen im Gegendruck- bzw. Backpres- sure-Niveau führen können, gegenseitig aufheben (herauskürzen). The adaptive control of the pressure in the back pressure chamber is also reliably carried out by the two channels and the pressure line in the fixed scroll at a pressure ratio between suction pressure (low pressure) and high pressure of 5 (at a suction pressure of 3 bar and a high pressure of 15 bar) a setting as at a pressure ratio of about 8 (at a suction pressure of 3 bar and a high pressure of 25 bar) or 10 (at a suction pressure of 1.5 bar and a high pressure of 15 bar) for the refrigerant R-134A (operating point when operating as a heat pump). In addition, this two-channel pressure line system in the fixed scroll enables high process stability for series production. For example, the two channels in the fixed scroll are subject to virtually the same conditions in the course of a scroll coating, for example a color coating, so that tolerances which can lead to fluctuations in the counterpressure or backpressure level cancel each other out (cut out).
Des Weiteren kann der Scrollverdichter aufgrund der adaptiven Anpassung des Drucks in der Gegendruckkammer bei Arbeitspunkten im Kühlungs- und im Wär mepumpenmodus mit hoher Effizienz betrieben werden, weil insbesondere Lecka gen reduziert und Reibungsverluste zwischen den Scrollteilen auf ein Minimum gehalten werden können. So ist die in Folge des selbst einstellenden Drucks in der Gegendruckkammer wirksame Axialkraft aufgrund der adaptiven Anpassung nicht oder stets lediglich um einen geringen Betrag größer als die Summe der Axialkräf te in den Verdichterkammern, in denen im Verdichterbetrieb typischerweise unter- schiedliche Drücke herrschen. Furthermore, the scroll compressor can be operated with high efficiency due to the adaptive adjustment of the pressure in the back pressure chamber at operating points in the cooling and in the heat pump mode, because leaks in particular are reduced and friction losses between the scroll parts can be kept to a minimum. As a result of the self-adjusting pressure in the counter-pressure chamber, the axial force which is due to the adaptive adaptation is not, or always only by a small amount, greater than the sum of the axial forces in the compressor chambers, which typically have different pressures during compressor operation.
Die besonders effektive strömungstechnische Regelung und adaptive Anpassung des Drucks in der Gegendruckkammer an unterschiedliche Arbeitspunkte des Scrollverdichters wird vorteilhaft bestimmt bzw. beeinflusst durch die angegebe- nen Querschnittsverhältnisse der Druckleitung und der beiden Kanäle sowie deren Positionierung in Bezug auf die Verdichterkammer(n). So ist die Positionierung geeigneterweise derart gewählt, dass insbesondere der erste Kanal bei einem re lativen Volumen der Verdichterkammer (Verdichterkammervolumen) von ca. 90% öffnet und im Zuge einer relativen Druckänderung bis zu einem relativen Volumen der Verdichterkammer von ca. 23% geöffnet bleibt, bevor der jeweilige Kanal wäh rend der orbitierenden Bewegung des orbitierenden Scrolls von dessen Spiral wand abgedeckt bzw. Übergriffen wird und mit einer radial weiter außen liegenden Verdichterkammer in Verbindung (Überdeckung) steht. Wenn der orbitierende Scroll vom Kompressionsvorgang des Kaltem ittel-Gas- Gemisches in den Verdichterkammern bis zum Ausstoßprozess des verdichteten Kaltem ittel-Gas-Gemisches in die Hochdruckkammer des Scrollverdichters typi- scherweise 2,5 Umdrehungen - und somit zwischen 0% und 100% relativem Ver dichterkammervolumen - einen Winkelbereich von 900° durchläuft, sollte der die Verdichterkammer mit der Druckleitung verbindende erste Kanal im feststehenden Scroll bei einem Winkel (Spiralwinkel cp) von 350° bis 390°, insbesondere 370°, positioniert sein, wobei dieser Winkel cp ausgehend sowohl vom Anfang als auch vom Ende der Spiralwand (Scrollspirale) des feststehenden Scrolls gemessen (angelegt) sein kann. The particularly effective flow control and adaptive adjustment of the pressure in the back pressure chamber to different operating points of the scroll compressor is advantageously determined or influenced by the specified cross-sectional relationships of the pressure line and the two channels and their positioning in relation to the compressor chamber (s). The positioning is suitably chosen such that in particular the first channel opens at a relative volume of the compression chamber (compression chamber volume) of approx. 90% and remains open in the course of a relative pressure change up to a relative volume of the compression chamber of approx. 23%, before the respective channel is covered or overlapped by its spiral wall during the orbiting movement of the orbiting scroll and is connected (overlapping) to a compression chamber located radially further out. If the orbiting scroll typically takes 2.5 revolutions from the compression process of the cold medium-gas mixture in the compression chambers to the discharge process of the compressed cold medium-gas mixture into the high-pressure chamber of the scroll compressor - and thus between 0% and 100% relative ver seal chamber volume - passes through an angular range of 900 °, the first channel connecting the compressor chamber to the pressure line should be positioned in the fixed scroll at an angle (spiral angle cp) of 350 ° to 390 °, in particular 370 °, this angle cp starting from both The beginning and the end of the spiral wall (scroll spiral) of the fixed scroll can be measured.
Die Position des zweiten Kanals, der die Druckleitung mit der Hochdruckkammer innerhalb des Gehäuses des Scrollverdichters verbindet, ergibt sich praktisch zwangsläufig entlang derselben Radius- oder Winkellinie, wenn die Druckleitung bzw. deren erster Leitungsabschnitt geradlinig ist. Bei der Variante mit schräg ver laufenden ersten Leitungsabschnitten können die beiden axial beabstandeten Ka näle an zueinander unterschiedlichen Radial- und/oder Azimutalposionen anger ordnet sein. The position of the second channel, which connects the pressure line to the high-pressure chamber within the housing of the scroll compressor, inevitably results along the same radius or angular line if the pressure line or its first line section is rectilinear. In the variant with obliquely running first line sections, the two axially spaced-apart channels can be arranged at different radial and / or azimuth positions.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. In it show:
Fig. 1 in einer perspektivischen Seitenansicht einen Scrollverdichter mit einem elektromotorischen Antriebsmodul und mit einem Verdichtermodul, 1 is a perspective side view of a scroll compressor with an electromotive drive module and with a compressor module,
Fig. 2 in einer Schnittdarstellung schematisch vereinfacht den elektromoto risch angetrieben Scrollverdichter mit einer Hochdruckkammer und mit einer Gegendruckkamer (Back-Pressure-Kammer) sowie mit in diese führendem Druckleitungs- bzw. Kanalsystem, 2 schematically simplified in a sectional view the electromotively driven scroll compressor with a high pressure chamber and with a back pressure chamber (back-pressure chamber) and with the pressure line or channel system leading into it,
Fig. 3 in einer Schnittdarstellung den Scrollverdichter mit in einem Verdichter gehäuse einem feststehenden und einem beweglichen Scroll sowie mit einer zur Gegendruckkammer führenden Druckleitung mit jeweils einem Verbindungskanal (erster Kanal und zweiter Kanal) in die zwischen den Scrolls gebildeten Verdichterkammern einerseits und in die Hochdruck kammer andererseits, Fig. 3 is a sectional view of the scroll compressor with a stationary and a movable scroll in a compressor and with a pressure line leading to the back pressure chamber, each with a connecting channel (first channel and second channel) into the compression chambers formed between the scrolls, on the one hand, and into the high pressure chamber,
Fig. 4 in einem Blockschaltbild die Druckrückführung aus der Hochdruckkam mer und aus den scrollseitigen Verdichterkammern in die Gegendruck kammer sowie mit einer Ölrückführung in eine saug- bzw. motorseitige Niederdruckkammer, 4 is a block diagram of the pressure feedback from the high pressure chamber and from the scroll-side compression chambers into the back pressure chamber and with an oil return into a suction or engine-side low pressure chamber,
Fig. 5 in einer perspektivischen Darstellung den feststehenden Scroll mit ei nem an einer innerhalb der Scrollwand (Scrollspirale) vorbestimmten Position (Winkel-Position) in der Basisplatte angeordneten Kanal (Boh rung) zur Druckleitung, 5 is a perspective view of the fixed scroll with egg nem at a predetermined position within the scroll wall (scroll spiral) (angular position) in the base plate arranged channel (Boh tion) to the pressure line,
Fig. 6 in einer Draufsicht den feststehenden Scroll mit zwei eingezeichneten Fig. 6 in a plan view of the fixed scroll with two drawn
Winkelpositionen (Spiralwinkel) des zu einer Verdichterkammer führen den ersten Verbindungskanals in der Basisplatte, Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung den feststehenden Scroll mit Blick auf die hochdruckkammerseitige Plattenfläche (Plattenseite) dessen Basisplatte und darin angeordneter Aufnahmeöffnung für einen Filter einsatz mit dem (zweiten) Verbindungskanal zur Hochdruckkammer, Angular positions (spiral angle) of the to a compressor chamber lead the first connection channel in the base plate, Fig. 7 shows a perspective view of the fixed scroll with a view of the high pressure chamber side plate surface (plate side), its base plate and the receiving opening arranged therein for a filter insert with the (second) Connecting channel to the high pressure chamber,
Fig. 8 den feststehenden Scroll gemäß Fig. 7 in einer Draufsicht, und Fig. 8 shows the fixed scroll of FIG. 7 in a plan view, and
Fig. 9 einen Schnitt IX-IX aus Fig. 8 mit von der Aufnahmeöffnung für den Fil tereinsatz ausgehenden Leitungsabschnitten der Druckleitung zum ers ten Verbindungskanal und zu einem Leitungsabschnitt in einer (radial äußeren) Begrenzungswand des feststehenden Scrolls. 9 shows a section IX-IX from FIG. 8 with line sections of the pressure line starting from the receiving opening for the filter insert to the first connecting channel and to a line section in a (radially outer) boundary wall of the fixed scroll.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den glei chen Bezugszeichen versehen. Der in Fig. 1 dargestellte Kaltem ittelverdichter 1 ist in einem nicht näher dargestell ten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut. Der elekt romotorische Kältemittelverdichter 1 weist ein elektrisches (elektromotorisches) Antriebsmodul 2 sowie ein mit diesem gekoppeltes Verdichtermodul in Form eines Scrollverdichter 3 auf. Über eine zwischen dem Antriebsmodul 2 und dem Scroll- verdichter 3 gebildete mechanische Schnittstelle 4 ist der Scrollverdichter 3 an triebstechnisch an das Antriebsmodul 2 angebunden. Die mechanische Schnitt stelle 4 dient als antriebsseitiges Lagerschild und bildet eine Zwischenwand 5 (Fi- guren 2 und 3). Der Scrollverdichter 3 ist mittels umfangsseitig verteilten, sich in Axialrichtung A des Kältemittelverdichters 1 erstreckenden Flanschverbindungen 6 mit dem Antriebsmodul 2 verbunden (gefügt, verschraubt). Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures. The cold medium compressor 1 shown in FIG. 1 is installed in a refrigerant circuit (not shown in more detail) of an air conditioning system of a motor vehicle. The electromotive refrigerant compressor 1 has an electrical (electromotive) drive module 2 and a compressor module coupled to it in the form of a scroll compressor 3. The scroll compressor 3 is connected to the drive module 2 in terms of drive technology via a mechanical interface 4 formed between the drive module 2 and the scroll compressor 3. The mechanical interface 4 serves as a drive-side end shield and forms an intermediate wall 5 (FIGS. 2 and 3). The scroll compressor 3 is connected (joined, screwed) to the drive module 2 by means of flange connections 6 distributed around the circumference and extending in the axial direction A of the refrigerant compressor 1.
Ein Gehäuseteilbereich eines Antriebsgehäuses 7 des Kältemittelverdichters 1 ist als ein Motorgehäuse 7a zur Aufnahme eines Elektromotors 13 (Fig. 2) ausgebil det und einerseits durch eine integrierte Gehäusezwischenwand 7b (Fig. 2) zu einem mit einem Gehäusedeckel 7c versehenen Elektronikgehäuse 7d mit einer den Elektromotor 13 ansteuernden Motorelektronik (Elektronik) 8 und andererseits durch die mechanische Schnittstelle 4 mit dem Lagerschild und der Zwischenwand 5 verschlossen. Das Antriebsgehäuse 7 weist im Bereich des ElektronikgehäusesA partial housing area of a drive housing 7 of the refrigerant compressor 1 is designed as a motor housing 7a for receiving an electric motor 13 (FIG. 2) and, on the one hand, through an integrated intermediate wall 7b (FIG. 2) to an electronics housing 7d provided with a housing cover 7c with an electric motor 13 driving motor electronics (electronics) 8 and on the other hand closed by the mechanical interface 4 with the bearing plate and the intermediate wall 5. The drive housing 7 has in the area of the electronics housing
7b einen Anschlussabschnitt 9 mit zur Elektronik 8 geführten Motoranschlüssen 9a und 9b zur elektrischen Kontaktierung der Elektronik 8 an ein Bordnetz des Kraft fahrzeugs auf. Das Antriebsgehäuse 7 weist einen Kältemittel-Einlass oder Kältemittel-Zulauf 10 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf und einen Kältemittel-Auslass 11 auf. Der Auslass 11 ist an dem Boden eines Verdichtergehäuses 12 des Scrollver dichter 3 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 10 die Nie derdruck- oder Saugseite (Sauggasseite) und der Auslass 11 die Hochdruck- oder Pumpseite (Pumpenseite) des Kältemittelverdichters 1. 7b has a connection section 9 with motor connections 9a and 9b leading to the electronics 8 for electrical contacting of the electronics 8 with an on-board electrical system of the motor vehicle. The drive housing 7 has a refrigerant inlet or refrigerant inlet 10 for connection to the refrigerant circuit and a refrigerant outlet 11. The outlet 11 is formed on the bottom of a compressor housing 12 of the scroll compressor 3. In the connected state, the inlet 10 forms the low pressure or suction side (suction gas side) and the outlet 11 forms the high pressure or pump side (pump side) of the refrigerant compressor 1.
Fig. 2 zeigt schematisch den elektromotorischen Kältem ittelverdichter 1 in einer Schnittdarstellung entlang einer Rotationsachse 14 des Elektromotors 13, der hier ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ist und einen zylindrischen Rotor 15 aufweist. Dieser ist umfangsseitig mittels eines hohlzylindrischen Stators 16 um geben. Der Rotor 15 umfasst eine Anzahl an Permanentmagneten und ist mittels einer Welle 17 drehbar um die Rotationsachse 14 gelagert. Der Stator 16 weist eine Anzahl von elektrischen Spulen auf, die mittels der Elektronik 8 bestromt sind, welche wiederum die beispielsweise mit einem Bus-Systems und dem Bord netz des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Fig. 2 shows schematically the electromotive refrigerant compressor 1 in a sectional view along an axis of rotation 14 of the electric motor 13, which here is a brushless DC motor (BLDC) and has a cylindrical rotor 15. This is given around the circumference by means of a hollow cylindrical stator 16. The rotor 15 comprises a number of permanent magnets and is rotatably supported about the axis of rotation 14 by means of a shaft 17. The stator 16 has a number of electrical coils which are energized by means of the electronics 8, which in turn are connected, for example, to a bus system and the vehicle electrical system.
Die Elektronik 8 ist im Elektronikgehäuse 7d des Antriebsgehäuses 7 angeordnet, das von dem Stator 16 und dem Rotor 15 mittels der Zwischenwand 5 getrennt ist. Der Gehäusedeckel 7c, der mittels Schrauben am Elektronikgehäuse 7d lösbar befestigt ist, verschließt eine Zugangsöffnung des Elektronikgehäuses 7b. Die Mo torelektronik 8 weist Leiterplatten 18, 19 auf, die in Axialrichtung A übereinander angeordnet sind. Eine Brückenschaltung der Leiterplatte 18, welche der Gehäuse zwischenwand 7b nächstgelegen ist, ist über Bestromungsleitungen 19, welche durch die Gehäusezwischenwand 7b geführt sind, mit den elektrischen Spulen des Stators 16 kontaktiert. Die Brückenschaltung wird mittels des Bordnetzes gespeist und mittels einer Ansteuerschaltung der anderen Leiterplatte 19 gesteuert, die signaltechnisch mit dem Bus-System verbunden ist. The electronics 8 is arranged in the electronics housing 7d of the drive housing 7, which is separated from the stator 16 and the rotor 15 by means of the intermediate wall 5. The housing cover 7c, which is detachably fastened to the electronics housing 7d by means of screws, closes an access opening of the electronics housing 7b. The motor electronics 8 has circuit boards 18, 19 which are arranged one above the other in the axial direction A. A bridge circuit of the printed circuit board 18, which is closest to the intermediate wall 7b, is in contact with the electrical coils of the stator 16 via current supply lines 19, which are led through the intermediate wall 7b. The bridge circuit is fed by means of the vehicle electrical system and controlled by means of a control circuit of the other printed circuit board 19, which is connected to the bus system in terms of signal technology.
Wie in Verbindung mit Fig. 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist der Scrollverdichter 3 einen im Verdichtergehäuse 12 angeordneten beweglichen Scroll (Scrollteil) 21 auf. Dieser ist über einen exzentrischen Wellenzapfen 17a mit beispielsweise zwei Fügestiften, von denen nur ein Fügezapfen 17b sichtbar ist, an die Welle 17 des Elektromotors 13 gekoppelt, die in die mechanischen Schnitt stelle 4 mit A-seitigem Lagerschild geführt ist. Der exzentrische Wellenzapfen 17a ist in einem im beweglichen Scroll 21 gehaltenen Wälz- oder Kugellager 22a gela gert. Ein weiteres, die Welle 17 lagerndes Wälz- oder Kugellager 22b ist in der als A-seitiges Lagerschild dienenden mechanischen Schnittstelle 4 und dort in der Zwischenwand 5 angeordnet. Der bewegliche Scroll (Scrollteil) 21 ist im Betrieb des Scrollverdichters 3 orbitierend angetrieben. Der Scrollverdichter 3 weist zudem einen starr im Verdichtergehäuse 12 befestig ten feststehenden Scroll (Scrollteil) 23 auf. Die beiden Scrolls (Scrollteile) 21 , 23 greifen mit deren Schnecken- oder spiralförmigen Scrollwänden (Scrollspiralen) 21 a, 23a ineinander, die von einer jeweiligen Basisplatte 21 b, 23b axial emporra- gen. Zwischen den Scrolls 21 , 23, d. h. zwischen deren Scrollwänden bzw. Scroll spiralen 21 a, 23a und den Basisplatten 21 b, 23b sind Verdichterkammern 24 ge bildet, deren Volumen bei Betrieb des Elektromotors 13 verändert wird. As can be seen comparatively clearly in connection with FIG. 3, the scroll compressor 3 has a movable scroll (scroll part) 21 arranged in the compressor housing 12. This is coupled via an eccentric shaft journal 17a with, for example, two joining pins, of which only one joining journal 17b is visible, to the shaft 17 of the electric motor 13, which is guided into the mechanical interface 4 with the A-side end shield. The eccentric shaft journal 17a is mounted in a roller or ball bearing 22a held in the movable scroll 21. Another roller or ball bearing 22b supporting the shaft 17 is arranged in the mechanical interface 4 serving as the A-side bearing plate and there in the intermediate wall 5. The movable scroll (scroll part) 21 is driven orbiting during operation of the scroll compressor 3. The scroll compressor 3 also has a rigid scroll (scroll part) 23 fastened in the compressor housing 12. The two scrolls (scroll parts) 21, 23 engage with one another with their worm or spiral scroll walls (scroll spirals) 21 a, 23 a, which project axially from a respective base plate 21 b, 23 b. Between the scrolls 21, 23, ie between them Scroll walls or scroll spirals 21 a, 23 a and the base plates 21 b, 23 b form compression chambers 24, the volume of which is changed during operation of the electric motor 13.
Zwischen dem A-seitigen Lagerschild und dem beweglicher Scroll 21 befindet sich in der Zwischenwand 5 eine Gegendruckkammer (Backpressure-Kammer) 25. Diese ist im - nachfolgend einfach als Gehäuse bezeichneten - Verdichtergehäuse 12 von der Basisplatte 21 b des beweglichen Scrolls 21 und/oder von einer Zwi schenplatte (Wear-Plate) 5a (Fig. 3) in Form einer Stahlplatte begrenzt, welche als gute Gleiteigenschaften für den orbitierenden Scroll 21 aufweist. Die Gegendruck- kammer 25 erstreckt sich bereichsweise in die Basisplatte 21 b des beweglichen Scrolls 21 hinein. A counterpressure chamber (backpressure chamber) 25 is located in the intermediate wall 5 between the A-side bearing plate and the movable scroll 21. This is in the compressor housing 12 of the base plate 21 b of the movable scroll 21 and / or - referred to simply as the housing below limited by an intermediate plate (wear plate) 5a (FIG. 3) in the form of a steel plate, which has good sliding properties for the orbiting scroll 21. The back pressure chamber 25 extends in some areas into the base plate 21 b of the movable scroll 21.
Beim Betrieb wird das Kältemittel durch den Zulauf 10 in das Antriebsgehäuse 7 und dort in das Motorgehäuse 7a eingeleitet. Dieser Bereich des Antriebsgehäu- ses 7 bildet die Saug- oder Niederdruckseite 26. Mittels der Gehäusezwischen wand 7b wird ein Eindringen des Kältemittels in das Elektronikgehäuse 7d verhin dert. Innerhalb des Antriebsgehäuses 7 wird das Kältemittel mit in dem Kältemit telkreislauf vorhandenem Öl vermischt und entlang des Rotors 15 und des Stators 16 durch eine Öffnung (oder mehrere Öffnungen, Fig. 3) 27 in der Zwischenwand 5 zum Scrollverdichter 3 gesaugt. Mittels des Scrollverdichters 3 wird das Ge misch aus Kältemittel und Öl verdichtet, wobei das Öl der Schmierung der beiden Scrolls 21 , 23 dient, sodass eine Reibung verringert und folglich ein Wirkungsgrad erhöht ist. Auch dient das Öl der Abdichtung, um ein unkontrolliertes Entweichen von dem zwischen den beiden Scrolls (Scrollteilen) 21 , 23 befindlichen Kältemittel zu vermeiden. During operation, the refrigerant is introduced through the inlet 10 into the drive housing 7 and there into the motor housing 7a. This area of the drive housing 7 forms the suction or low-pressure side 26. By means of the intermediate wall 7b, penetration of the refrigerant into the electronics housing 7d is prevented. Within the drive housing 7, the refrigerant is mixed with oil present in the refrigerant circuit and is drawn along the rotor 15 and the stator 16 through an opening (or several openings, FIG. 3) 27 in the intermediate wall 5 to the scroll compressor 3. By means of the scroll compressor 3, the mixture of refrigerant and oil is compressed, the oil serving to lubricate the two scrolls 21, 23, so that friction is reduced and consequently efficiency is increased. The oil also serves as a seal in order to avoid an uncontrolled escape of the refrigerant located between the two scrolls (scroll parts) 21, 23.
Das verdichtete Gemisch aus Kältemittel und Öl wird über einen zentralen Auslass 28 in der Basisplatte 23b des feststehenden Scrolls 23 in eine Hochdruckkammer 29 innerhalb des Verdichtergehäuses 12 geleitet. In der Hochdruckkammer 29 befindet sich ein Ölabscheider (Zyklonabscheider) 30. Innerhalb des Ölabschei ders 30 wird das Gemisch aus Kältemittel und Öl in eine Rotationsbewegung ver setzt, wobei das schwerere Öl aufgrund der erhöhten Trägheit und erhöhten Mas- se zu den Wänden des Ölabscheiders 30 geleitet und in einem unteren Bereich des Ölabscheiders 30 gesammelt wird, während das Kältemittel nach oben oder seitlich durch den Auslass 11 abgeführt wird. The compressed mixture of refrigerant and oil is fed into a high-pressure chamber via a central outlet 28 in the base plate 23b of the fixed scroll 23 29 passed within the compressor housing 12. In the high-pressure chamber 29 there is an oil separator (cyclone separator) 30. Inside the oil separator 30, the mixture of refrigerant and oil is set into a rotational movement, the heavier oil due to the increased inertia and increased mass to the walls of the oil separator 30 passed and collected in a lower region of the oil separator 30, while the refrigerant is discharged upwards or laterally through the outlet 11.
Wie in Fig. 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist die Hochdruckkammer 29 innerhalb des Gehäuses 12 mittels der Basisplatte 23b des feststehenden Scrolls 23 begrenzt. Der zentrale Auslass 28 in die Hochdruck- oder Auslasskammer 29, der sich in der radial innersten Kammerbereich 24' der Verdichterkammern 24 be findet, ist in die Basisplatte 23b des feststehenden Scrolls 23 als Bohrung einge bracht. Innerhalb der Hochdruckkammer 29 ist der zentrale Auslass 28 mit einem Federventil (Fingerfeder-Ventil) 33 verschlossen, solange der Druck in den Ver dichterkammern 24 geringer ist als der Druck in der Hochdruckkammer 29. Wird der Druck des verdichteten Kältemittel-Öl-Gemisches in den Verdichterkammern 24, insbesondere im der zentralen Kammerbereich 24‘, größer als der Druck in der Hochdruckkammer 29, so öffnet das Federventil 33 quasi automatisch. As can be seen comparatively clearly in FIG. 3, the high-pressure chamber 29 is delimited within the housing 12 by means of the base plate 23b of the fixed scroll 23. The central outlet 28 in the high pressure or outlet chamber 29, which is located in the radially innermost chamber region 24 'of the compression chambers 24, is introduced into the base plate 23b of the fixed scroll 23 as a bore. Within the high-pressure chamber 29, the central outlet 28 is closed with a spring valve (finger spring valve) 33 as long as the pressure in the compression chambers 24 is lower than the pressure in the high-pressure chamber 29. If the pressure of the compressed refrigerant-oil mixture in the Compressor chambers 24, in particular in the central chamber area 24 ', greater than the pressure in the high-pressure chamber 29, the spring valve 33 opens quasi automatically.
Ein Anschlagelement 34, das in der Hochdruckkammer 29 am feststehenden Scroll 23, beispielsweise an dessen Basisplatte 23b, befestigt ist, begrenzt den Hub des Federventils 33. Wenn der Druck auf unterhalb des Drucks in der Hoch druckkammer 29 abgesunken ist, verschließt das Federventil 33 den Auslass 28 erneut selbsttätig aufgrund dessen Federvorspannung. Auf diese Weise gelangt das verdichtete Kältemittel-Öl-Gemisches - je nach Drehzahl der Welle 17 bzw. in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt des Scrollverdichters 3 - kontinuierliche (durch gängig) oder stoßweise oder pulsierend über den zentralen Auslass 28 aus den Verdichterkammer 24 in die Hochdruckkammer 29. A stop element 34, which is fixed in the high-pressure chamber 29 on the fixed scroll 23, for example on its base plate 23b, limits the stroke of the spring valve 33. When the pressure has dropped to below the pressure in the high-pressure chamber 29, the spring valve 33 closes the Outlet 28 again automatically due to its spring preload. In this way, the compressed refrigerant-oil mixture - depending on the speed of the shaft 17 or depending on the operating point of the scroll compressor 3 - passes continuously (through normal) or intermittently or pulsatingly through the central outlet 28 from the compressor chamber 24 into the high-pressure chamber 29 .
Im feststehenden Scroll 23 ist eine Druckleitung 35 vorgesehen, über welche die Verdichterkammern 24 und die Hochdruckkammer 29 strömungstechnisch mit der Gegendruckkammer 25 kommunizieren. Hierzu steht die Druckleitung 35 über ei- nen ersten Kanal 36 mit den zwischen den Scrollwänden 21 a, 23a gebildeten Ver dichterkammern 24 und über einen zweiten Kanal 37 mit der Hochdruckkammer 29 in einem Bereich in Verbindung, der bei Betrieb im Wesentlichen das Kältemit tel und nur eine geringe Menge Öl aufweist. A pressure line 35 is provided in the fixed scroll 23, via which the compression chambers 24 and the high-pressure chamber 29 communicate with the counter-pressure chamber 25 in terms of flow. For this purpose, the pressure line 35 stands over a NEN first channel 36 with the Ver between the scroll walls 21 a, 23a formed compression chambers and via a second channel 37 with the high pressure chamber 29 in a region in connection, which in operation essentially contains the refrigerant tel and only a small amount of oil.
Fig. 4 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild die strömungstechnische bzw. druckführende Verbindung der Gegendruckkammer 25 über die Druckleitung 35 und die beiden Kanäle 36, 37, die als Blenden bzw. als Drosseln wirksam sind, einerseits mit der Hochdruckkammer 29 und andererseits mit den Verdichter- kammern 24. Der in die Basisplatte 23b des feststehenden Scrolls 23, beispiels weise als Bohrung, eingebrachte erste Kanal ist ebenso wie dessen Blenden- oder Drosselsymbol mit dem Bezugszeichen 36 versehen. Fig. 4 shows schematically in a block diagram the fluidic or pressure-carrying connection of the back pressure chamber 25 via the pressure line 35 and the two channels 36, 37, which act as orifices or throttles, on the one hand with the high pressure chamber 29 and on the other hand with the compressor chambers 24. The first channel introduced into the base plate 23b of the fixed scroll 23, for example as a bore, is provided with the reference symbol 36, as is its orifice or throttle symbol.
Ebenfalls in Fig. 4 veranschaulicht ist eine als unterbrochene (strichlinierte) Linie dargestellte Ölrückführung 38, inklusive Drosselorgan 39, aus der Hochdruck kammer 29 im Bereiche des Ölabscheiders 30 in die Niederdruckkammer Also shown in FIG. 4 is an oil return 38, shown as a broken (dashed) line, including throttle element 39, from the high-pressure chamber 29 in the region of the oil separator 30 into the low-pressure chamber
(Saugaskammer) 26. Diese steht über die Sauggasöffnung 27 mit den Verdichter kammern 24 des Scrollverdichters 3 strömungstechnisch in Verbindung, wie durch die unterbrochene Pfeillinie 40 veranschaulicht. (Suction chamber) 26. This is fluidically connected via the suction gas opening 27 with the compressor chambers 24 of the scroll compressor 3, as illustrated by the broken arrow line 40.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist die Druckleitung 35 aus einem ersten Leitungsabschnitt 35a, der in die Basisplatte 23b des feststehenden Scrolls 23 geeigneterweise als radial verlaufende Bohrung eingebracht ist, und aus einem zweiten Leitungsabschnitt 35b gebildet, der geeigneterweise als axial verlaufende Bohrung in eine topfförmige Begrenzungswand 23c des feststehenden Scrolls 23 angeordnet ist. Auch kann der zweiten Leitungsabschnitt 35b in die (axiale) Ge häusewand des Verdichtergehäuses 12 eingebracht sein. Die Bohrungen bzw. Leitungsabschnitte 35a, 35b münden innerhalb der Basisplatte 23b ineinander bzw. gehen ineinander über. Die Eintrittsöffnung der radialen Bohrung des ersten Leitungsabschnitts 35a ist am Umfang der Begrenzungswand 23c in nicht näher dargestellter Art und Weise verschlossen. Die Gegendruckkammer 25 ist mittels der Zwischenwand 5 von der Saug- oder Niederdruckkammer 26 abgegrenzt. In die Zwischenwand 5, welche als Lager schild die Lager 22a und 22b für den Wellenzapfen 17a und die Welle 17 auf nimmt, ist ein zur Gegendruckkammer 25 führender dritter Leitungsabschnitt 35c der Druckleitung 35 angeordnet. Dieser Leitungsabschnitt 35c kann analog als radial verlaufende Bohrung in der Zwischenwand 5 ausgeführt sein. Alternativ kann der dritte Leitungsabschnitt 35c in die Zwischenwand (Schnittstelle) 5 als zum orbitierenden Scroll 21 hin offene und durch die Zwischenplatte (Ware-Plate) 5a verschlossene Nut ausgeführt sein. In the embodiment according to FIG. 3, the pressure line 35 is formed from a first line section 35a, which is suitably made as a radial bore in the base plate 23b of the fixed scroll 23, and from a second line section 35b, which is suitably as an axial bore in a Pot-shaped boundary wall 23c of the fixed scroll 23 is arranged. The second line section 35 b can also be introduced into the (axial) housing wall of the compressor housing 12. The bores or line sections 35a, 35b open into one another within the base plate 23b or merge into one another. The inlet opening of the radial bore of the first line section 35a is closed on the circumference of the boundary wall 23c in a manner not shown in detail. The back pressure chamber 25 is delimited by the intermediate wall 5 from the suction or low pressure chamber 26. In the intermediate wall 5, which supports the bearings 22a and 22b for the shaft journal 17a and the shaft 17 as a bearing shield, a third line section 35c of the pressure line 35 leading to the back pressure chamber 25 is arranged. This line section 35c can be designed analogously as a radially running bore in the intermediate wall 5. Alternatively, the third line section 35c into the intermediate wall (interface) 5 can be designed as a groove which is open towards the orbiting scroll 21 and closed by the intermediate plate (commodity plate) 5a.
Die Querschnittsfläche der Druckleitung 35 ist um ein Vielfaches, beispielsweise um das zehnfache, kleiner als die Querschnittsfläche des zentralen Auslasses 28. Die Querschnittsfläche der Druckleitung 35 ist jedoch um ein Vielfaches größer als die Querschnittsfläche der beiden Kanäle 36 und 37. Zudem ist die Querschnitts fläche des mit den Verdichterkammern 24 verbundenen ersten Kanals 36 größer als die Querschnittsfläche des mit der Hochdruckkammer 29 verbundenen zweiten Kanals 37. The cross-sectional area of the pressure line 35 is many times, for example ten times, smaller than the cross-sectional area of the central outlet 28. However, the cross-sectional area of the pressure line 35 is many times larger than the cross-sectional area of the two channels 36 and 37. In addition, the cross-sectional area is of the first duct 36 connected to the compression chambers 24 is larger than the cross-sectional area of the second duct 37 connected to the high pressure chamber 29.
Der Durchmesser des zentralen Auslasses 28 beträgt zwischen 5 mm und 10 mm. Der Durchmesser der Druckleitung 35 beträgt zwischen 1 mm und 10 mm. Der Durchmesser des ersten Kanals 36 beträgt beispielsweise 0,5 mm, und der Durch messer des zweiten Kanals 37 beträgt beispielsweise 0,25 mm, jeweils bei kreis förmigem Bohrungs- oder Kanalquerschnitt. The diameter of the central outlet 28 is between 5 mm and 10 mm. The diameter of the pressure line 35 is between 1 mm and 10 mm. The diameter of the first channel 36 is, for example, 0.5 mm, and the diameter of the second channel 37 is, for example, 0.25 mm, in each case with a circular bore or channel cross section.
Der erste Kanal 36 und der zweite Kanal 37 sind als Bohrungen ausgeführt und (strömungstechnisch) als Blende bzw. Drossel wirksam. Mit diesem, aus der Druckleitung 35 und den beiden Kanälen 36, 37 gebildeten Kanalsystem wird eine strömungstechnisch besonders effektive Regelung des (statischen) Drucks in der Gegendruckkammer 25 erreicht. Der radiale Abstand des mit den Verdichter kammern 24 verbundenen ersten Kanals 36 zum in der Basisplatte 23b des fest stehenden Scrolls 23 angeordneten und in die Hochdruckkammer 29 führenden zentralen Auslass 28 ist im Ausführungsbeispiel größer als der radiale Abstand des mit der Hochdruckkammer 29 verbundenen zweiten Kanals 37 zum zentralen Auslass 28. Jedoch kann der zweite Kanal 37 auch näher am zentralen Auslass 28 angeordnet sein als der erste Kanal 36. Wesentlich ist, dass die beiden Kanäle 36 und 37 nicht direkt axial einander gegenüberliegend angeordnet sind. Aufgrund des bei Betrieb vorherrschenden statischen Drucks innerhalb der Ge gendruckkammer 25 ist der bewegliche Scroll 21 druckbeaufschlagt und wird, wie durch die mit FG bezeichneten Kraftpfeile veranschaulicht, entlang der Rotations achse 14 gegen den feststehenden Scroll 23 gepresst. Diese Kraft (Gegenkraft)The first channel 36 and the second channel 37 are designed as bores and (fluidically) act as an orifice or throttle. With this channel system formed from the pressure line 35 and the two channels 36, 37, a particularly effective fluidic regulation of the (static) pressure in the back pressure chamber 25 is achieved. The radial distance of the first channel 36 connected to the compressor chambers 24 to the central outlet 28 arranged in the base plate 23b of the fixed scroll 23 and leading into the high pressure chamber 29 is greater in the exemplary embodiment than the radial distance of the second channel 37 connected to the high pressure chamber 29 to the central Outlet 28. However, the second channel 37 can also be arranged closer to the central outlet 28 than the first channel 36. It is essential that the two channels 36 and 37 are not arranged directly axially opposite one another. Due to the static pressure prevailing in operation within the counterpressure chamber 25, the movable scroll 21 is pressurized and, as illustrated by the force arrows labeled FG, is pressed along the rotation axis 14 against the fixed scroll 23. This force (counterforce)
FG wirkt der durch die Kraftpfeile veranschaulichten Axialkraft Fv entgegen, die in Folge des in den Verdichterkammern 24 herrschenden Drucks wiederum auf den beweglichen Scroll 21 wirkt. Zusammen mit dem aus der Flochdruckkammer 29 über die Druckleitung 35 an die Gegendruckkammer 25 übertragenen (weiterge gebenen) Druck stellt sich ein Kräftegleichgewicht (FG = Fv) und damit die ge wünschte Dichtwirkung zwischen den beiden Scrolls 21 , 23 ein. FG counteracts the axial force Fv illustrated by the force arrows, which in turn acts on the movable scroll 21 as a result of the pressure prevailing in the compression chambers 24. Together with the pressure transferred from the flap pressure chamber 29 via the pressure line 35 to the back pressure chamber 25 (passed on), an equilibrium of forces is established (FG = Fv) and thus the desired sealing effect between the two scrolls 21, 23.
Die Figuren 5 und 6 zeigen in einer perspektivischen Darstellung bzw. in einer Draufsicht den feststehenden Scroll 23 mit dem ersten Kanal 36, der in der Basis platte 23b an einer innerhalb der Scrollwand (Scrollspirale) 23a vorbestimmten Winkelposition PKI angeordnet ist und dort zur Druckleitung 35, d. h. zu deren in- nerhalb der Basisplatte 23b verlaufenden ersten Leitungsabschnitt 35a führt. Die Position PKI des ersten Kanals 36 befindet sich ausgehend von dem in Fig. 6 als Winkellinie f -is eingezeichneten Spiral-Anfang der Spiralwand 23a des feststehen den Scrolls 23 vorzugsweise bei dem Spiralwinkel cpi = 370°. Auch ist eine Positi on PK2 des ersten Kanals 36 ausgehend vom in Fig. 6 als Winkellinie cp2s einge- zeichneten Spiral-Ende der Spiralwand 23a des feststehenden Scrolls 23 bei dem Spiralwinkel y2 = 370 zweckmäßig. Erkennbar ist auch der in den dritten Leitungs abschnitt 35c mündende Kanalaustritt des zweiten Leitungsabschnitts 35b inner halb der, vorzugsweise umlaufend geschlossenen, Begrenzungswand 23c des feststeheden Scrolls 23. FIGS. 5 and 6 show in a perspective representation or in a plan view the fixed scroll 23 with the first channel 36, which is arranged in the base plate 23b at an angle position PKI predetermined within the scroll wall (scroll spiral) 23a and there to the pressure line 35 , d. H. leads to the first line section 35a thereof running within the base plate 23b. The position PKI of the first channel 36 is located starting from the spiral beginning of the spiral wall 23a shown in FIG. 6 as the angular line f -is of the fixed scroll 23 preferably at the spiral angle cpi = 370 °. It is also expedient to position PK2 of the first channel 36 starting from the spiral end of the spiral wall 23a of the fixed scroll 23 shown in FIG. 6 as the angle line cp2s at the spiral angle y2 = 370. The channel outlet of the second line section 35b opening into the third line section 35c can also be seen within the, preferably circumferentially closed, boundary wall 23c of the fixed scroll 23.
Die Figuren 7 und 8 zeigen in einer perspektivischen Darstellung bzw. in einer Draufsicht den feststehenden Scroll 23 mit Blick auf dessen in der Hochdruck kammer 29 befindlichen Plattenseite der Basisplatte 23b. Dort befindet sich eine Aufnahmeöffnung 41 in die Verdichterkammern 24. In diese Aufnahmeöffnung 41 ist eine Filter (Filter-Einsatz) 42 aufgenommen, der einen Filterschaft 42a und ei nen Blenden- oder Drosselkopf 42b aufweist, in welchem der zweite Kanal 37, beispielsweise als zentrale Bohrung, vorgesehen ist. Die Öffnung 41 ist zur Auf- nähme, Positionierung und/oder Lagestabilisierung des Blenden- oder Drosselkop fes 42b des Filters (Filter-Einsatzes) 42 von einer Wandung 43 kragenartig umge ben. Figures 7 and 8 show in a perspective view or in a plan view of the fixed scroll 23 with a view of the plate side of the base plate 23b located in the high pressure chamber 29. There is one Receiving opening 41 in the compression chambers 24. In this receiving opening 41, a filter (filter insert) 42 is received, which has a filter shaft 42a and a diaphragm or throttle head 42b, in which the second channel 37, for example as a central bore, is provided . The opening 41 is for receiving, positioning and / or stabilizing the aperture or Drosselkop fes 42b of the filter (filter insert) 42 from a wall 43 ben like a collar.
Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung des feststehenden Scrolls 23 entlang der Li- nien IX-IX in Fig. 8. Bei dieser Ausführungsform ist der erste Leitungsabschnitt 35a der Druckleitung 35 durch zwei Abschnitte ai, a2 in Form schräg verlaufender Bohrungen gebildet, die von der Aufnahmeöffnung 41 her in die Basisplatte 23b eingebracht sind. Der erste Abschnitt ai verläuft in Richtung des Zentrums bzw. zum mittleren Bereich der Basisplatte 23b. Der zweite Abschnitt a2 verläuft zum zweiten Leitungsabeschnitt 35b der Druckleitung 35 in der Begrenzungswand 35c des feststehenden Scrolls 23 und mündet dort in den zweiten Leitungsabschnitt 35b der Druckleitung 35. In den ersten Abschnitt ai des ersten Leitungsabschnitts 35a der Druckleitung 35 mündet der erste Kanal 36 unter Herstellung der (druck- und/oder strömungstechnischen) Verbindung der Verdichterkammern 24 mit der Druckleitung 35 und über diese mit der in Figur 9 nicht gezeigten Gegendruck kammer 25. FIG. 9 shows a sectional illustration of the fixed scroll 23 along the lines IX-IX in FIG. 8. In this embodiment, the first line section 35a of the pressure line 35 is formed by two sections ai, a2 in the form of obliquely running bores which are formed by the Receiving opening 41 are introduced into the base plate 23b. The first section ai runs in the direction of the center or the central region of the base plate 23b. The second section a2 runs to the second line section 35b of the pressure line 35 in the boundary wall 35c of the fixed scroll 23 and opens there into the second line section 35b of the pressure line 35. The first channel 36 opens into the first section ai of the first line section 35a of the pressure line 35 Establishment of the (pressure and / or fluidic) connection of the compression chambers 24 to the pressure line 35 and via this to the back pressure chamber 25, not shown in FIG. 9.
Durch die beiden strömungsregelnden Kanäle 36, 37 und deren Verbindung zu der in die Gegendruckkammer 25 führenden Druckleitung 35 in dem feststehen- den Scroll 23 wird eine besonders effektive, selbst einstellende Anpassung des Drucks in der Gegendruckkammer 25 in praktisch allen Arbeitsbereichen oder - punkten des Scrollverdichters 3 erreicht. So erfolgt die adaptive Regelung des Drucks in der Gegendruckkammer 25 mittels der beiden Kanäle 36, 37 und der Druckleitung 35 im feststehenden Scroll 23 bei einem Saugdruck (Niederdruck) von 3 bar und einem Hochdruck von 15 bar ebenso zuverlässig und selbst einstel lende, wie bei einem Saugdruck von 3 bar und einem Hochdruck von 25 bar oder einem Saugdruck von 1 ,5 bar und einem Hochdruck von 15 bar (Arbeitspunkt im Wärmepumpenbetrieb). Der Scrollverdichter 3 und somit der Kältemittelverdichter 1 kann daher bei Arbeitspunkten im Kühlungs- und im Wärmepumpenmodus einer Fahrzeugklimaanlage mit hoher Effizienz betrieben werden. The two flow-regulating channels 36, 37 and their connection to the pressure line 35 leading into the counter-pressure chamber 25 in the fixed scroll 23 enable a particularly effective, self-adjusting adjustment of the pressure in the counter-pressure chamber 25 in practically all working areas or points of the scroll compressor 3 reached. So the adaptive control of the pressure in the back pressure chamber 25 by means of the two channels 36, 37 and the pressure line 35 in the fixed scroll 23 at a suction pressure (low pressure) of 3 bar and a high pressure of 15 bar is just as reliable and self-adjusting as in a suction pressure of 3 bar and a high pressure of 25 bar or a suction pressure of 1.5 bar and a high pressure of 15 bar (operating point in heat pump operation). The scroll compressor 3 and thus the refrigerant compressor 1 can therefore be operated with high efficiency at operating points in the cooling and in the heat pump mode of a vehicle air conditioning system.
Die strömungstechnische Regelung und adaptive Anpassung des Drucks in der Gegendruckkammer 25, auch an unterschiedlichen Arbeitspunkte des Scrollver- dichters 3, kann durch die Querschnittsverhältnisse der Druckleitung 35 und der beiden Kanäle 36, 37 sowie deren Positionierung in Bezug auf die Verdichterkam- mer(n) 24 beeinflusst werden. So ist die Position PKI , PK2 des ersten Kanals 36 derart gewählt, dass dieser bei einem relativen Volumen der Verdichterkammer 24 von ca. 90% öffnet und bis zu einem relativen Kammervolumen von ca. 25% ge öffnet bleibt. The flow control and adaptive adjustment of the pressure in the back pressure chamber 25, even at different operating points of the scroll compressor 3, can be achieved by the cross-sectional relationships of the pressure line 35 and the two channels 36, 37 and their positioning in relation to the compressor chamber (s). 24 can be influenced. The position PKI, PK2 of the first channel 36 is selected such that it opens at a relative volume of the compressor chamber 24 of approximately 90% and remains open up to a relative chamber volume of approximately 25%.
Der orbitierenden Scroll 21 durchläuft vom Kompressionsvorgang des Kältemittel- Gas-Gemisches in den Verdichterkammern 24 bis zum Ausstoßprozess des ver- dichteten Kältemittel-Gas-Gemisches über den zentralen Auslass 28 in die Hoch druckkammer 29 des Scrollverdichters 3 typischerweise einen Winkelbereich von 900°. Daher ist der die Verdichterkammern 24 mit der Druckleitung 35 verbinden de erste Kanal 36 im feststehenden Scroll 23 geeigneterweise an der in Fig. 4 veranschaulichten Position PKI , PK2 bei dem entsprechenden Spralwinkel f-1 ,2 = 370° positioniert. The orbiting scroll 21 typically runs through an angular range of 900 ° from the compression process of the refrigerant / gas mixture in the compression chambers 24 to the ejection process of the compressed refrigerant / gas mixture via the central outlet 28 into the high pressure chamber 29 of the scroll compressor 3. Therefore, the first channel 36 connecting the compressor chambers 24 to the pressure line 35 is suitably positioned in the fixed scroll 23 at the position PKI, PK2 illustrated in FIG. 4 at the corresponding helix angle f-1, 2 = 370 °.
Zusammenfassend weist der, insbesondere für Kältemittel einer Fahrzeugklimaan lage vorgesehene und eingerichtete, Scrollverdichter 3 in einem Verdichterge häuse 12 mit einer Hochdruckkammer 27 und mit Verdichterkammern 24 sowie mit einer Gegendruckkammer (Backpressure-Kammer) 25 einen feststehenden Scroll 23 und einen beweglich, im Verdichterbetrieb orbitierenden (oszillierenden, eine Rollbewegung durchführenden) Scroll 21 auf. Dabei bilden die Scrolls 21 , 23, die jeweils eine Basisplatte 21 a, 23a und eine mit dieser einteilige (an diese ange formte) Scroll- oder Spiralwand 21 a, aufweisen, zwischen deren ineinandergrei- fenden Scroll- oder Spiralwänden 21 a bzw. 23a die Verdichterkammer(n) 24. Die Basisplatte 23b des feststehenden Scrolls 23 begrenzt die Hochdruckkammer 27, und die Basisplatte 21 b des beweglichen Scrolls 21 begrenzt die Gegendruck kammer 25. Die Gegendruckkammer 25 steht über eine zumindest teilweise im feststehenden Scroll 23 verlaufende Druckleitung 35 und einen ersten Kanal 36 mit zumindest einer der Verdichterkammern 24 und über einen zweiten Kanal 37 mit der Hoch- druckkammer 27 in Verbindung. Dabei entsteht bzw. herrscht betriebsbedingt in der Druckleitung 35, über welche die Gegendruckkammer 25 strömungstechnisch mit der Hochdruckkammer 27 und mit der zumindest einen der Verdichter kammern 24 kommuniziert, ein auch in der Gegendruckkammer 25 wirkender sta tischer Druck. In summary, the scroll compressor 3, which is provided and set up especially for refrigerants in a vehicle air-conditioning system, has a fixed scroll 23 and a movable scrolling device in the compressor mode in a compressor housing 12 with a high-pressure chamber 27 and with compressor chambers 24 and with a back pressure chamber (backpressure chamber) 25 (oscillating, rolling) scroll 21. The scrolls 21, 23, which each have a base plate 21 a, 23a and a scroll or spiral wall 21 a, which is integral therewith (formed on them), have between their intermeshing scroll or spiral walls 21 a and 23a the compression chamber (s) 24. The base plate 23b of the fixed scroll 23 delimits the high-pressure chamber 27, and the base plate 21b of the movable scroll 21 delimits the counter-pressure chamber 25. The back pressure chamber 25 is connected to at least one of the compressor chambers 24 via a pressure line 35 running at least partially in the fixed scroll 23 and a first channel 36 and to the high pressure chamber 27 via a second channel 37. This arises or prevails due to operational conditions in the pressure line 35, via which the counter-pressure chamber 25 communicates fluidically with the high-pressure chamber 27 and with the at least one of the compressor chambers 24, a pressure acting also in the counter-pressure chamber 25.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbe- sondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungs beispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. The claimed invention is not limited to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived therefrom by the person skilled in the art within the scope of the disclosed claims without departing from the subject matter of the claimed invention. In particular, all of the individual features described in connection with the various exemplary embodiments can also be combined in other ways within the scope of the disclosed claims without departing from the subject matter of the claimed invention.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Kältemittelverdichter 1 refrigerant compressor
2 Antriebsmodul 2 drive module
3 Scrollverdichter/Verdichtermodul 3 scroll compressors / compressor module
4 Schnittstelle 4 interface
5 Lagerschild/Zwischenwand 5 end shield / partition
5a Zwischenplatte/Ware-Plate 5a intermediate plate / ware plate
6 Flanschverbindung 6 flange connection
7 Antriebsgehäuse 7 drive housing
7a Motorgehäuse 7a motor housing
7b Gehäusezwischenwand 7b partition wall
7c Gehäusedeckel 7c housing cover
7d Elektronikgehäuse 7d electronics housing
8 Motorelektronik 8 Engine electronics
9 Anschlussabschnitt 9 connection section
9a, b Motoranschluss 9a, b motor connection
10 Einlass/Zulauf 10 inlet / inlet
11 Auslass 11 outlet
12 Verdichtergehäuse 12 compressor housing
13 Elektromotor 13 electric motor
14 Rotorachse 14 rotor axis
15 Rotor 15 rotor
16 Stator 16 stator
17 Welle 17 wave
17a Wellenzapfen 17a shaft journal
17b Fügestift 17b joining pin
18,19 Leiterplatte 18.19 circuit board
20 Bestromungsleitung 20 power supply line
21 beweglicher/orbitierender Scroll/-teil 21 movable / orbiting scroll / part
21 a Scrollwand/-spirale 21 a Scroll wall / spiral
21 b Basisplatte 21 b base plate
22a, b Wälz-/Kugellager 23 feststehender Scroll/-teil22a, b roller / ball bearings 23 fixed scroll / part
23a Scrollwand/-spirale 23a scroll wall / spiral
23b Basisplatte 23b base plate
23c Begrenzungswand 23c boundary wall
24 Verdichterkammer 24 compression chamber
24' Kammerbereich 24 'chamber area
25 Gegendruckkammer 25 back pressure chamber
26 Niederdruck-/Saugseite26 Low pressure / suction side
27 Öffnung 27 opening
28 zentraler Auslass 28 central outlet
29 Hochdruck-/Auslasskammer 29 High pressure / outlet chamber
30 Ölabscheider 30 oil separators
31 Bypasskanal 31 bypass channel
32 Drosselorgan 32 throttle device
33 Federventil 33 spring valve
34 Anschlagelement 34 stop element
35 Druckleitung 35 pressure line
35a erster Leitungsabschnitt 35a first line section
35b zweiter Leitungsabschnitt 35c dritter Leitungsabschnitt35b second line section 35c third line section
36 erster Kanal 36 first channel
37 zweiter Kanal 37 second channel
38 Ölrückführung 38 Oil return
39 Drosselorgan 39 throttle device
40 (unterbrochene) Pfeillinie40 (broken) arrow line
41 Aufnahmeöffnung 41 receiving opening
42 Filter-/Einsatz 42 Filter / insert
42a Filterschaft 42a filter shaft
42b Drossel-/Blendenkopf ai erster Abschnitt 42b throttle / orifice head in the first section
32 zweiter Abschnitt 32 second section
f-i,2 Spiralwinkel f-is Spiral-Anfang cp2s Spiral-Ende A Axialrichtungfi, 2 spiral angles f-is spiral start cp2 s spiral end A axial direction
FG Gegenkraft Fv AxialkraftFG counterforce Fv axial force
PKI ,2 Position von 36 PKI, 2 position of 36

Claims

Ansprüche Expectations
1. Scrollverdichter (3) für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, aufweisend1. Scroll compressor (3) for refrigerants of a vehicle air conditioning system, comprising
- ein Gehäuse (12) mit einer Hochdruckkammer (29) und mit Verdichter- kammern (24) sowie mit einer Gegendruckkammer (25), - a housing (12) with a high-pressure chamber (29) and with compression chambers (24) and with a counter-pressure chamber (25),
- einen feststehenden Scroll (23) mit einer Basisplatte (23b) und mit einer Spiralwand (23a), wobei die Basisplatte (23b) des feststehenden Scrolls (23) die Hochdruckkammer (29) begrenzt, a fixed scroll (23) with a base plate (23b) and with a spiral wall (23a), the base plate (23b) of the fixed scroll (23) delimiting the high-pressure chamber (29),
- einen beweglichen Scroll (21 ) mit einer Basisplatte (21 b) und mit einer Spiralwand (21 a), die in die Spiralwand (23b) des feststehenden Scrolls - A movable scroll (21) with a base plate (21 b) and with a spiral wall (21 a) in the spiral wall (23b) of the fixed scroll
(23) eingreift und mit dieser die Verdichterkammern (24) bildet, wobei die Basisplatte (21 b) des beweglichen Scrolls (21 ) die Gegendruckkammer (25) begrenzt, (23) engages and forms the compression chambers (24) with it, the base plate (21b) of the movable scroll (21) delimiting the counterpressure chamber (25),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Gegendruckkammer (25) über eine Druckleitung (35) mit den Ver dichterkammern (24) und mit der Hochdruckkammer (29) in Verbindung steht, wobei die Druckleitung (35) zumindest teilweise im feststehenden Scroll (23) verläuft und über einen ersten Kanal (36) mit zumindest einer der Verdichterkammern (24) sowie über einen zweiten Kanal (37) mit der Hochdruckkammer (29) verbunden ist. that the back pressure chamber (25) is connected via a pressure line (35) to the compressor chambers (24) and to the high pressure chamber (29), the pressure line (35) running at least partially in the fixed scroll (23) and via a first channel (36) with at least one of the compressor chambers (24) and via a second channel (37) with the high pressure chamber (29).
2. Scrollverdichter (3) nach Anspruch 1 , 2. Scroll compressor (3) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der erste Kanal (36), der mit der zumindest einen der Verdichter- kammern (24) verbunden ist, und/oder der mit der Hochdruckkammer (29) verbundene zweite Kanal (37) in der Basisplatte (23b) des feststehenden Scrolls (23) angeordnet sind bzw. ist. that the first channel (36), which is connected to the at least one of the compressor chambers (24), and / or the second channel (37), which is connected to the high-pressure chamber (29), in the base plate (23b) of the fixed scroll (23 ) are arranged.
3. Scrollverdichter (3) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Scroll compressor (3) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die Druckleitung (35) einen ersten Leitungsabschnitt (35a) aufweist, der in der Basisplatte (23b) des feststehenden Scrolls (23) angeordnet ist, und - dass die Druckleitung (35) einen mit dem ersten Leitungsabschnitt (35a) verbundenen zweiten Leitungsabschnitt (35b) aufweist, der in einer Be grenzungswand (23c) des feststehenden Scrolls (23) oder in einer Ge häusewand des Gehäuses (12) angeordnet ist. - That the pressure line (35) has a first line section (35a) which is arranged in the base plate (23b) of the fixed scroll (23), and - That the pressure line (35) has a first line section (35a) connected to the second line section (35b), which is arranged in a boundary wall (23c) of the fixed scroll (23) or in a housing wall of the housing (12).
4. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Gegendruckkammer (25) von einer Niederdruckkammer (26) mit tels einer Zwischenwand (5) abgegrenzt ist, in welcher ein zur Gegendruck kammer (25) führender, insbesondere als Bohrung oder Nut ausgebildeter, dritter Leitungsabschnitt (35c) der Druckleitung (35) angeordnet ist. that the back pressure chamber (25) is delimited by a low pressure chamber (26) by means of an intermediate wall (5) in which a third line section (35c) of the pressure line (35) leading to the back pressure chamber (25), in particular designed as a bore or groove, is arranged.
5. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Verhältnis der Querschnittsfläche der Druckleitung (35) zur Quer schnittsfläche des mit der Verdichterkammer (24) verbundenen ersten Ka nals (36) zwischen 10 und 100 ist, vorzugsweise zwischen 15 und 70. that the ratio of the cross-sectional area of the pressure line (35) to the cross-sectional area of the first channel (36) connected to the compression chamber (24) is between 10 and 100, preferably between 15 and 70.
6. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Verhältnis der Querschnittsfläche der Druckleitung (35) zur Quer schnittsfläche des mit der Hochkammer (29) verbundenen zweiten Kanals (36) zwischen 50 und 500 ist. that the ratio of the cross-sectional area of the pressure line (35) to the cross-sectional area of the second channel (36) connected to the high chamber (29) is between 50 and 500.
7. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Querschnittsfläche des mit der Verdichterkammer (24) verbunde nen ersten Kanals (36) größer ist als die Querschnittsfläche des mit der Hochdruckkammer (29) verbundenen zweiten Kanals (37). that the cross-sectional area of the first channel (36) connected to the compressor chamber (24) is larger than the cross-sectional area of the second channel (37) connected to the high-pressure chamber (29).
8. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des mit der Verdichterkammer (24) verbunde nen ersten Kanals (36) zwischen 0,01 mm und 1 mm, vorzugsweise 0,25 mm, beträgt. 9. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, characterized, that the cross-sectional area of the first channel (36) connected to the compressor chamber (24) is between 0.01 mm and 1 mm, preferably 0.25 mm. 9. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Querschnittsfläche des mit der Hochdruckkammer (29) verbunde nen zweiten Kanals (37) zwischen 0,01 mm und 2 mm, vorzugsweise 0,5 mm, beträgt. that the cross-sectional area of the second channel (37) connected to the high-pressure chamber (29) is between 0.01 mm and 2 mm, preferably 0.5 mm.
10. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche des mit der Ver dichterkammer (24) verbundenen ersten Kanals (36) und der Querschnitts- fläche des mit der Hochdruckkammer (29) verbundenen zweiten Kanals that the ratio between the cross-sectional area of the first channel (36) connected to the compression chamber (24) and the cross-sectional area of the second channel connected to the high-pressure chamber (29)
(37) zwischen 2 und 10, vorzugsweise 4, beträgt. (37) is between 2 and 10, preferably 4.
11. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 10,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der erste Kanal (36) und/oder der zweite Kanal (37) als Bohrung aus geführt und/oder als Blende oder Drossel wirksam ist bzw. sind. that the first channel (36) and / or the second channel (37) is or are effective as a bore and / or as an orifice or throttle.
12. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , 12. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 11,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der mit der Verdichterkammer (24) verbundene erste Kanal (36) aus gehend vom Anfang und/oder vom Ende der Spiralwand (23a) des festste henden Scrolls (23) bei einem Spiralwinkel (f-1,2) von 350° bis 390°, vor zugsweise 370°, angeordnet ist. 13. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, that the first channel (36) connected to the compression chamber (24) starting from the beginning and / or end of the spiral wall (23a) of the fixed scroll (23) at a spiral angle (f-1,2) of 350 ° to 390 °, preferably 370 °, is arranged. 13. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der radiale Abstand des mit der Verdichterkammer (24) verbundenen ersten Kanals (36) zu einem in der Basisplatte (23b) des feststehenden Scrolls (23) angeordneten und in die Hochdruckkammer (29) führenden zentralen Auslass (28) größer oder kleiner ist als der radiale Abstand des mit der Hochdruckkammer (29) verbundenen zweiten Kanals (37) zum zent ralen Auslass (28). that the radial distance of the first channel (36) connected to the compression chamber (24) to one in the base plate (23b) of the fixed one Scrolls (23) arranged and in the high pressure chamber (29) leading central outlet (28) is larger or smaller than the radial distance of the second channel (37) connected to the high pressure chamber (29) to the central outlet (28).
14. Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 14. Scroll compressor (3) according to one of claims 1 to 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der zweite Kanal (37) in einem Filter (42) angeordnet ist, der in eine Aufnahmeöffnung (41 ) eingesetzt ist, die in der Basisplatte (23b) auf deren der Hochdruckkammer (29) zugewandten Plattenseite eingebracht ist. that the second channel (37) is arranged in a filter (42) which is inserted into a receiving opening (41) which is introduced in the base plate (23b) on its plate side facing the high-pressure chamber (29).
15. Scrollverdichter (3) nach Anspruch 14, 15. Scroll compressor (3) according to claim 14,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ausgehend von der Aufnahmeöffnung (41 ) zwei schräg verlaufende Abschnitte (ai, a2) des oder eines ersten Leitungsabschnitts (35a) der Druckleitung (35) vorgesehen sind, wobei der erste Kanal (36) in einen ers ten Abschnitt (ai) mündet, und wobei der zweite Abschnitt (a2) in den oder in einen zweiten Leitungsabschnitt (35b) der Druckleitung (35) mündet. that starting from the receiving opening (41), two inclined sections (ai, a2) of the or a first line section (35a) of the pressure line (35) are provided, the first channel (36) opening into a first section (ai), and wherein the second section (a2) opens into or into a second line section (35b) of the pressure line (35).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8049523B2 (en) 2007-12-05 2011-11-01 Solaredge Technologies Ltd. Current sensing on a MOSFET
GB2499991A (en) 2012-03-05 2013-09-11 Solaredge Technologies Ltd DC link circuit for photovoltaic array

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09177683A (en) * 1995-12-27 1997-07-11 Daikin Ind Ltd Scroll type fluid machinery
DE19720790A1 (en) * 1997-05-17 1998-12-03 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh compressor
DE19853240A1 (en) * 1998-11-18 2000-05-31 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Compressor has support body guided floating relative to housing to prevent canting and ensure elastically centred position
DE102012104045A1 (en) 2012-05-09 2013-11-14 Halla Visteon Climate Control Corporation 95 Refrigerant Scroll Compressor for Automotive Air Conditioning Systems
EP2369182B1 (en) 2008-12-03 2016-07-13 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Scroll compressor
DE102017110913B3 (en) 2017-05-19 2018-08-23 OET GmbH Displacement machine according to the spiral principle, method for operating a positive displacement machine, vehicle air conditioning and vehicle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5315933B2 (en) * 2008-06-05 2013-10-16 株式会社豊田自動織機 Electric scroll compressor
JP5199951B2 (en) * 2009-06-01 2013-05-15 日立アプライアンス株式会社 Scroll compressor
KR101810461B1 (en) * 2011-03-24 2017-12-19 엘지전자 주식회사 Scroll compressor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09177683A (en) * 1995-12-27 1997-07-11 Daikin Ind Ltd Scroll type fluid machinery
JP3146963B2 (en) * 1995-12-27 2001-03-19 ダイキン工業株式会社 Scroll type fluid machine
DE19720790A1 (en) * 1997-05-17 1998-12-03 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh compressor
DE19853240A1 (en) * 1998-11-18 2000-05-31 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Compressor has support body guided floating relative to housing to prevent canting and ensure elastically centred position
EP2369182B1 (en) 2008-12-03 2016-07-13 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Scroll compressor
DE102012104045A1 (en) 2012-05-09 2013-11-14 Halla Visteon Climate Control Corporation 95 Refrigerant Scroll Compressor for Automotive Air Conditioning Systems
DE102017110913B3 (en) 2017-05-19 2018-08-23 OET GmbH Displacement machine according to the spiral principle, method for operating a positive displacement machine, vehicle air conditioning and vehicle

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NIETER ET AL.: "International Compressor Engineering Conferenz", 1990, PURDUE UNIVERSITY, article "Computer Modeling of Scroll Compressor with Self Adjusting Back-Pressure Mechanism"

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