WO2020201477A1 - Scrollverdichter für eine fahrzeugklimaanlage - Google Patents

Scrollverdichter für eine fahrzeugklimaanlage Download PDF

Info

Publication number
WO2020201477A1
WO2020201477A1 PCT/EP2020/059497 EP2020059497W WO2020201477A1 WO 2020201477 A1 WO2020201477 A1 WO 2020201477A1 EP 2020059497 W EP2020059497 W EP 2020059497W WO 2020201477 A1 WO2020201477 A1 WO 2020201477A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scroll
wall
spiral
compressor
contour
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/059497
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis RYMA
Björn FAGERLI
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg filed Critical Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Publication of WO2020201477A1 publication Critical patent/WO2020201477A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-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
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/12—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Definitions

  • the invention is in the field of positive displacement machines based on 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 1 913 B3 known.
  • air conditioning systems are regularly installed, which air-condition the vehicle interior with the aid of a system that forms a refrigerant circuit.
  • Such systems basically have a circuit in which a refrigerant is guided.
  • the refrigerant for example carbon dioxide (CO 2 )
  • CO 2 carbon dioxide
  • the refrigerant is heated in an evaporator and compressed by means of a (refrigerant) compressor, the refrigerant then releasing the absorbed heat via a heat exchanger before returning to the evaporator via a throttle to be led.
  • Scroll technology is often used as a refrigerant compressor to compress a refrigerant / oil mixture.
  • the resulting gas-oil mixture is separated, the separated gas being introduced into the air-conditioning circuit, while the separated oil can optionally be supplied to the scroll compressor as a refrigerant compressor driven by an electric motor for the lubrication of moving parts .
  • Such a scroll compressor for the refrigerant or the refrigerant-oil mixture of a motor vehicle air conditioning system is described, for example, in DE 10 2012 104 045 A1.
  • Essential components of such scroll compressors are two scroll parts that can be moved relative to one another
  • the scroll parts are here generally as a fixed, fixed scroll (fixed scroll, displacement scroll) and as a movable, orbiting scroll (Counter scroll, rotor scroll) carried out.
  • the two scrolls are basically constructed in the same way and each have a base plate (base body, scroll disk) and a spiral-shaped (worm-shaped) wall (spiral wall, scroll wall) that extends axially from the base plate.
  • the spiral walls of the two scrolls are nested within one another and form several compression chambers between the scroll walls that touch in sections.
  • the two scroll partners are described by spiral equations and designed based on them.
  • the design usually begins with the calculation of a spiral wall (for example that of the fixed scroll), which is then mirrored or rotated by 180 ° to generate the spiral wall of the orbiting scroll.
  • a spiral wall for example that of the fixed scroll
  • the contour of the two scrolls is created with a symmetrical scroll geometry, which also causes a symmetrical compression.
  • the spiral beginnings of the spiral walls are generally each facing an inlet of a boundary wall of the free-standing scroll.
  • An asymmetrical design of the scrolls is usually avoided because of the resulting asymmetrical compression.
  • An orbiting movement is to be understood here and below in particular as an eccentric, circular movement path in which the movable scroll itself does not rotate about its own axis.
  • the scrolls are always at a minimal distance from one another, with each orbiting movement between the spiral walls forming the essentially sickle-shaped compression chambers, the volume of which is increasingly reduced (compressed) in the course of the movement.
  • the sucked gas-oil mixture reaches a first, radially outer compressor chamber via at least one inlet and from there via further compression chambers to the radially innermost compressor chamber and from there via a central outlet, for example in In the form of a bore, and optionally two adjacent secondary valves in the form also from bores in the base plate of the fixed scroll into an outlet or high pressure chamber.
  • the chamber volume in the compression chambers becomes smaller from radially outside to radially inward, and the pressure of the increasingly compressing medium increases.
  • the pressure in the compressor chambers thus rises from radially outside to radially inside.
  • the increasing pressure causes radial, tangential and axial fluid forces to act on the scrolls.
  • These forces generate (rotational) torques during compressor operation, which act in particular on the movably mounted, orbiting scroll.
  • a torque that tilts the movable scroll tilt moment
  • an axial tilt or a tilting or rolling movement of the movable scroll is brought about.
  • Such tilting or rolling movements lead to undesired gap areas and leakages between the scrolls, which has a negative impact on the compressor operation. Furthermore, the tilting can lead to bumps between the edges of the scrolls. These impacts, also known as “curb load”, cause increased wear of the scroll parts, which disadvantageously reduces the service life of the scroll compressor. Furthermore, the impacts also lead to undesirable noise generation from the scroll compressor.
  • the orbiting scroll is usually supported axially on the spiral wall of the stationary scroll by means of its base plate.
  • a comparatively large angular range of the spiral wall of the movable scroll is implemented, which does not sit in the spiral wall of the stationary scroll or is enclosed by it.
  • tilting and rolling movements of the movable scroll cannot generally be completely avoided.
  • the invention is based on the object of specifying a particularly suitable scroll compressor, in particular driven or drivable by an electric motor, as a refrigerant compressor for a vehicle air conditioning system.
  • a particularly suitable scroll compressor in particular driven or drivable by an electric motor
  • the rolling or tilting movements of the movable scroll should be reduced during compressor operation.
  • Leakages should also be reduced as far as possible and jolts between the stationary scroll and the orbiting scroll avoided or at least kept to a minimum.
  • this object is achieved by the features of claim 1.
  • Advantageous configurations and developments are the subject of the subclaims.
  • the scroll compressor according to the invention is suitable and set up for conveying and compressing a fluid, in particular a refrigerant of a vehicle air conditioning system.
  • the scroll compressor is designed in particular as an electric or electromotive refrigerant compressor.
  • the scroll compressor has a stationary scroll (fixed scroll, displacement scroll) with a base plate and with a spiral wall formed thereon and projecting axially upward from the base plate.
  • the stationary scroll also has an axial delimiting wall which is arranged on the circumference of the base plate tangentially or azimuthally, that is to say on the circumference.
  • the scroll compressor also has a movable scroll (counter-scroll, rotor scroll) as a counterpart to the fixed scroll.
  • the movable scroll is provided with a base plate with an axially protruding spiral wall which engages in the spiral wall of the stationary scroll, so that a number of compression chambers are formed between the spiral walls.
  • the spiral walls each have a spiral or helical spiral course with a radially outer spiral beginning and with a radially inner spiral end.
  • the spiral walls of the scrolls are particularly sym- designed metrically to one another, this means that the spiral wall of the stationary scroll is designed or designed to be point-symmetrical to the spiral wall of the movable scroll.
  • Two inlets spaced from one another in the circumferential direction are introduced into the delimitation wall as passage or inlet openings, for example in the form of bores. These are each arranged in a suitable manner in the area of a spiral beginning.
  • the inlets are thus arranged offset from one another on the boundary wall by an angular range greater than 90 ° and less than 180 °, for example between 140 ° and 160 °.
  • the boundary wall has a radially upwardly projecting inner wall contour (support contour) in the form of an insertion ridge on which the base plate of the movable scroll is axially supported.
  • the inner wall contour thus protrudes radially inward, starting from the boundary wall.
  • the inner wall contour runs in the tangential or circumferential direction from one inlet to the other inlet. A particularly suitable scroll compressor is thereby realized.
  • the inner wall contour provides an enlarged inlet area of the stationary scroll, which provides early axial support for the base plate of the movable or orbiting scroll. This reduces curb loads that occur during compressor operation. Furthermore, a particularly smooth-running and noise-reduced scroll compressor is thus implemented.
  • the orbiting scroll is supported both by the spiral wall of the stationary scroll and by the inner wall contour.
  • a support surface is realized on the entire circumference of the base plate of the movable scroll, which ensures a reduced surface pressure and a reduced wear of the scrolls and thus of the scroll compressor.
  • a symmetrical compression of the pumped fluid is made possible.
  • Axial means a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation (axial direction) of the scroll compressor, i.e. perpendicular to the base plates
  • radial means a direction perpendicular (transverse) to the axis of rotation (radial direction) of the scroll compressor.
  • Azimuthal or “tangential” is understood to mean in particular a direction along the circumference of the scroll compressor or the boundary wall (circumferential direction, azimuthal direction, tangential direction), that is to say a direction perpendicular to the axial direction and to the radial direction.
  • the inner wall contour is arranged in particular in that angular or circumferential area of the boundary wall which faces that angular area of the spiral wall of the movable scroll that is not seated in the spiral wall of the stationary scroll or is enclosed by it.
  • a maximum counter-support lever arm is formed by the inner wall contour, which reliably and reliably supports any tilting or rolling movements of the movable scroll.
  • the inner wall contour runs from the inlet at the spiral start of the spiral wall of the stationary scroll and azimuthally counter to the spiral direction, ie circumferentially to the other inlet in the area of the spiral start of the spiral wall of the movable scroll.
  • the inner wall contour tapers approximately in the shape of a sickle radially in the direction of the boundary wall or its inner wall. This means that the inner wall contour, tapering to a point, hugs the inner wall of the boundary wall in an azimuthal manner, that is to say is in alignment with the inner wall or merges into it.
  • This realizes a reliable axial support for the movable scroll, in which the supporting surfaces of the stationary scroll are maximized.
  • the angular range in which the movable scroll is moved with little axial support is thus reduced as completely as possible.
  • the inner wall contour suitably has a radial width which corresponds approximately to the radial distance between the spiral wall of the stationary scroll and the inner wall of the boundary wall. This reduces turbulence and eddies in the fluid flowing in through the inlet.
  • the inner wall contour has a support surface for the base plate of the movable scroll, which is aligned with a corresponding support surface of the spiral wall of the stationary scroll.
  • the inner wall contour and the spiral wall have the same axial height in relation to the base plate of the stationary scroll. This ensures particularly reliable and uniform support for the movable scroll.
  • the base plate of the movable scroll is axially supported in an angular range of at least 315 ° by means of the bearing surfaces of the stationary scroll, that is, by means of the spiral wall and by means of the inner wall contour.
  • the angular range here runs from the spiral section of the spiral wall of the stationary scroll, which is arranged radially in alignment with the beginning of the spiral of the spiral wall of the movable scroll, to the end of the inner wall contour.
  • the inner wall contour is in one piece, that is to say in one piece or monolithically, with the spiral wall of the scroll.
  • the inner wall contour is thus essentially designed as a contour extension of the spiral wall.
  • the azimuthal and radial course of the inner wall contour deviates from an extended spiral course of the spiral wall of the stationary scroll.
  • the inner wall contour is therefore not a simple extension of the (ideal) spiral course of the spiral wall of the stationary scroll. This makes it possible for the symmetry of the spiral walls to one another, and thus the symmetrical compression of the scroll compressor, to be essentially not influenced.
  • a radial distance i.e. the clear width between the inner wall contour and the spiral wall of the stationary scroll
  • pitch ie the support distance between the support surfaces of the inner wall contour and the outer spiral course of the spiral wall, essentially constant.
  • the distance between the inner wall contour and the spiral wall is roughly unchanged over the azimuthal course of the inner wall contour. This ensures constant and even axial support for the movable scroll.
  • An additional or alternative aspect of the invention provides a sickle-shaped gap area which is formed between the inner end wall contour and the outer spiral side of the spiral course of the spiral wall of the movable scroll.
  • the gap area is preferably not designed as a compression chamber, which means that the refrigerant is not compressed in this gap area. This ensures that the refrigerant is not compressed prematurely in the gap area, so that the symmetrical compression of the scrolls is not influenced by the inner wall contour.
  • the refrigerant is at least partially (pre-) compressed in the gap area during compressor operation.
  • the sickle-shaped gap area is at least partially tapered or reduced in such a way that an intentional, premature and thus asymmetrical compression takes place in the scroll compressor.
  • asymmetrical compression it is possible, for example, to increase the intake volume in the installation space.
  • the force and torque curve of the scroll compressor is influenced, which enables the acoustics to be changed or adapted in the compressor operation.
  • FIG. 1 is a sectional view of a detail of a scroll compressor according to the prior art
  • FIG. 3 shows a top view of the stationary scroll with an inserted movable scroll according to the prior art
  • FIG. 4 shows a perspective side view of a scroll compressor according to the invention with an electric motor drive module and with a compressor module
  • FIG. 6 shows a perspective representation of a stationary scroll of the scroll compressor according to the invention
  • FIG. 8 shows a top view of the stationary scroll with an inserted movable scroll.
  • FIG. 1 An ordinary scroll compressor 2 is described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the scroll compressor 2 is shown in FIG. 1 in a sectional illustration.
  • the scroll compressor 2 has a movable scroll 6 arranged in a (compressor) housing 4. This is coupled via an eccentric shaft journal 8 with, for example, two joining pins, of which only one joining pin 10 is visible, to the shaft of an electric motor, which is not shown in detail.
  • the eccentric shaft journal 8 is mounted in a roller or ball bearing 12 held in the movable scroll 6.
  • the movable scroll 6 is driven orbiting in the (compressor) operation of the scroll compressor 2.
  • the scroll compressor 2 also has a stationary scroll 14 that is rigidly fastened in the housing 4.
  • the two scrolls 6, 14 mesh with their worm-like or spiral-shaped spiral walls (scroll spirals) 6a, 14a, which protrude axially from a respective base plate 6b, 14b.
  • the fixed scroll 14 has furthermore a peripheral wall 14c closed on the periphery.
  • Compression chambers 16 are formed between the scrolls 6, 14, that is to say between their spiral walls 6a, 14a and the base plates 6b, 14b, the volume of which is changed when the scroll compressor 2 is operated.
  • the gas-oil mixture is increasingly compressed by the change in volume of the compressor chambers 16, as a result of which radial, azimuthal (tangential) and axial fluid forces act on the scroll parts 6, 14.
  • the radial forces are shown as horizontal arrows and the axial forces are shown as vertical arrows, the azimuthal forces acting approximately perpendicular to the plane of the drawing.
  • the individual forces in the compression chambers 16 result in a radial force FR and an axial force FA as well as a tangential force not shown in detail. Through these forces, (rotational) torques are generated during compressor operation, which act in particular on the movably mounted, orbiting scroll 6.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the stationary scroll 14 of the scroll compressor 2, FIG. 3 showing the stationary scroll 14 with the inserted spiral wall 6 a of the movable scroll 6.
  • Two inlets 18a, 18b are made in the delimitation wall 14c as inlet openings for the gas-oil mixture, a central outlet 20 being arranged as an outlet opening approximately in the middle in the base plate 14b.
  • the inlets 18a, 18 are arranged at a respective spiral beginning of the spiral walls 6a, 14a.
  • FIG. 3 the beginning of the spiral of the spiral wall 14a with the angular line f 1 and the beginning of the spiral of the spiral wall 6a with the angular line f 2 are shown.
  • a radial chamber closure 22 is usually provided between the delimitation wall 14c and the spiral outer side of the spiral course of the spiral wall 14a, which extends from the inlet 18a along the spiral direction to the inlet 18b.
  • the stationary scroll 14 has essentially no axial support for the base plate 6b of the movable scroll 6 in an angular range w between the inlets 18a and 18b.
  • FIGS. 4 to 8 An exemplary embodiment of a scroll compressor according to the invention is explained in greater detail below with reference to FIGS. 4 to 8, in which an improved support of the movable scroll is implemented while avoiding the disadvantages mentioned above.
  • FIG. 4 shows a scroll compressor 24 which is installed, for example, as a refrigerant compressor in a refrigerant circuit, not shown in detail, of an air conditioning system of a motor vehicle.
  • the electromotive scroll compressor 24 has an electrical (electromotive) drive module 26 and a compressor module 28 coupled to it.
  • the compressor module 28 is connected in terms of drive technology to the drive module 26 via a mechanical interface 30 formed between the drive module 26 and the compressor module 28.
  • the mechanical interface 30 serves as a drive-side end shield and forms an intermediate wall 32 (FIG. 5).
  • the compressor module 28 is connected (joined, screwed) to the drive module 26 by means of flange connections 36 distributed around the circumference and extending in an axial direction 34 of the scroll compressor 24.
  • a housing section of a drive housing 38 of the scroll compressor 2 is designed as a motor housing 38a for receiving a not shown in detail and on the one hand through an integrated housing partition wall (not shown) to an electronics housing 38c provided with a housing cover 38b with the controlling motor electronics (electronics) 40 and on the other hand through the mechanical interface 30 with the bearing plate and the partition 32 are closed.
  • the drive housing 38 has a connection section 42 with motor connections 42a and 42b, which are routed to the electronics 40, for making electrical contact between the electronics 40 and an on-board network of the motor vehicle.
  • the drive housing 38 has a refrigerant inlet or refrigerant inlet 44 for connection to the refrigerant circuit and a refrigerant outlet 46.
  • the outlet 46 is molded onto the bottom of a compressor housing 48 of the compressor module 28. In the connected state, the inlet 44 forms the low-pressure or suction side (suction gas side) and the outlet 46 the high-pressure or pump side (pump side) of the scroll compressor 24.
  • the compressor module 28 of the scroll compressor 24 has a movable scroll (scroll part) 50 arranged in the compressor housing 48.
  • This is coupled via an eccentric shaft journal 52a with, for example, two joining pins, of which only one joining pin 52b is visible, to the shaft 54 of the electric motor, which is guided into the mechanical interface 30 with the A-side end shield.
  • the eccentric shaft journal 52a is mounted in a roller or ball bearing 56a held in the movable scroll 50.
  • Another roller or ball bearing 56b supporting the shaft 54 is arranged in the mechanical interface 30 serving as the A-side end shield and there in the partition 32.
  • the movable scroll (scroll part) 50 is driven orbiting during operation of the scroll compressor 2.
  • the scroll compressor 2 also has a stationary scroll (scroll part) 58 that is rigidly fixed in the compressor housing 48, that is to say fixed to the housing.
  • the two scrolls (Scroll parts) 50, 58 interlock with their worm-like or spiral-shaped spiral walls (scroll walls, scroll spirals) 50a, 58a, which protrude axially from a respective base plate 50b, 58b.
  • compression chambers 60 are formed, the volume of which is changed when the electric motor is operated.
  • a backpressure chamber 62 is located in the partition 5 between the A-side end shield and the movable scroll 21.
  • the refrigerant is introduced through the inlet 44 into the drive housing 38 and there into the motor housing 38a.
  • This area of the drive housing 38 forms the suction or low-pressure side. Penetration of the refrigerant into the electronics housing 38c is prevented by means of the integrated housing partition.
  • the refrigerant is mixed with oil present in the refrigerant circuit and is sucked along the rotor and the stator of the electric motor through an opening (or several openings) 64 in the partition 32 to the compressor module 28.
  • the mixture of refrigerant and oil is compressed by means of the compressor module 28, with the oil serving to lubricate the two scrolls 50, 58, so that friction is reduced and consequently efficiency is increased.
  • the oil also serves as a seal to prevent uncontrolled escape of the one between the two scrolls (scroll parts)
  • the compressed mixture of refrigerant and oil is conducted via a central outlet 66 in the base plate 58b of the stationary scroll 58 into a high-pressure chamber 68 within the compressor housing 48.
  • An oil separator (cyclone separator) is located in the high-pressure chamber 68, for example. Inside the oil separator, the mixture of refrigerant and oil is set in a rotary motion, the heavier oil being guided to the walls of the oil separator due to the increased inertia and increased mass and being collected in a lower area of the oil separator during the Refrigerant is discharged upwards or to the side through the outlet 46. As can be seen comparatively clearly in FIG.
  • the high pressure chamber 68 is delimited within the compressor housing 48 by means of the base plate 58b of the stationary scroll 58.
  • the central outlet 66 into the high pressure or outlet chamber 68 which is located in the radially innermost chamber region 60 'of the compressor chambers 60, is made in the base plate 58b of the stationary scroll 58 as a bore.
  • the central outlet 66 is closed with a spring valve (finger spring valve) 70 as long as the pressure in the compression chambers 60 is lower than the pressure in the high-pressure chamber 68. If the pressure of the compressed cold material-oil mixture in the Compression chambers 60, in particular in the central chamber region 60 ', greater than the pressure in the high-pressure chamber 68, the spring valve 70 opens quasi automatically.
  • a stop element 72 which is fastened in the high-pressure chamber 68 to the stationary scroll 58, for example to its base plate 58b, limits the stroke of the spring valve 70.
  • the spring valve 70 closes the outlet 66 again automatically due to its resetting, elastic spring preload. In this way, the compressed refrigerant-oil mixture - depending on the speed of the shaft 54 or depending on the operating point of the scroll compressor 2 - passes continuously (continuously) or intermittently or pulsating via the central outlet 66 from the compressor chamber 60 into the High pressure chamber 68.
  • the movable scroll 50 Due to the static pressure prevailing within the back pressure chamber 62 during operation, the movable scroll 50 is pressurized and is pressed along the axis of rotation or axial direction 34 against the stationary scroll 58. This force (counterforce) counteracts the axial force illustrated by the vertical force arrows, which in turn acts on the movable scroll 50 as a result of the pressure prevailing in the compression chambers 60. Together with the pressure transmitted (passed on) from the high pressure chamber 68 via a pressure line (not shown) to the counterpressure chamber 62, an equilibrium of forces and thus the desired sealing effect between the two scrolls 50, 58 is established. Reliable support of the scroll 50 against tilting moments caused by the radial forces (horizontal force arrows in FIG. 5) is described below with reference to FIGS. 6 to 8.
  • “Axial” here and below denotes a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation (axial direction A) of the scroll compressor 2, that is perpendicular to the base plates 50b, 58b, and “radial” denotes a direction perpendicular (transverse) to Axis of rotation (radial direction R) of the scroll compressor 2 understood.
  • “Azimuthal” is understood here and in the following to mean, in particular, a direction along the circumference of the scroll compressor 2 (circumferential direction, azimuthal direction, tangential direction T), that is to say a direction perpendicular to the axial direction A and to the radial direction R.
  • the spiral direction S runs from a radially outer spiral beginning to a radially inner spiral end of the spiral wall 50a, and is oriented essentially in the opposite direction to the tangential direction T.
  • FIG. 6 and FIG. 7 show, in a perspective representation and in a top view, the stationary scroll 58 with the base plate 58b and with the scroll spiral (scroll wall) 58a and with a boundary wall 58c on the outer circumference.
  • Two radially and tangentially directed inlets 74a, 74b are introduced into the boundary wall 58c as inlet openings for the gas-oil mixture.
  • the inlets 74a, 74b are arranged at a respective spiral beginning of the spiral walls 50a, 58a.
  • a radial chamber closure 58d is provided, which extends from the inlet 74a along the spiral direction S to the inlet 74b.
  • the scroll 58 of the scroll compressor 24 has an additional inner wall contour (support contour) 58e, which protrudes radially from the boundary wall 58c.
  • the inner wall contour 58e starting from the inlet 74a, has an azimuthal course counter to the spiral direction S to the inlet 74b.
  • the inner wall contour 58e is arranged in particular in that azimuthal angular or circumferential area of the delimiting wall 58c which faces the angular area of the spiral wall 50a which is not or is not seated in the spiral wall 58a is surrounded by this.
  • the inner wall contour 58e is thus arranged approximately diametrically opposite the chamber closure 58d.
  • the inner wall contour 58e starting from the inlet 74a, has a radial taper counter to the spiral direction S, that is, along the circumferential or tangential direction T.
  • the inner wall contour 58e tapers radially approximately in a sickle shape in the direction of the delimiting wall 58c during the azimuthal course.
  • the inner wall contour 58e is made in one piece, that is to say in one piece or monolithically, with the spiral wall 58a and the chamber lock 58d.
  • the inner wall contour 58e is thus designed essentially as an azimuthal or tangential contour extension of the spiral wall 58a and / or of the chamber closure 58d.
  • the inner wall contour 58e has a support surface 76 for the base plate 50b of the movable scroll 50, which is aligned with a corresponding support surface 78 of the spiral wall 58a of the stationary scroll 58.
  • the inner wall contour 58e and the spiral wall 58a thus have the same axial fleas in relation to the base plate 58b, the bearing surfaces 76, 78 therefore merge into one another in the area of the spiral beginning f 1 '.
  • the bearing surfaces 76 and 78 of an upper side 80 of the chamber lock 58d project axially upwards.
  • the chamber closure 58d is drawn in axially with respect to the spiral wall 58a and the inner wall contour 58e. This advantageously reduces the friction between the scrolls 50, 58.
  • the azimuthal and radial course of the inner wall contour 58e deviates from an elongated (ideal) spiral course of the spiral wall 58a.
  • the inner wall contour 58e is therefore not a simple extension of the spiral course of the spiral wall 58a.
  • the inner wall contour 58e In the area of the inlet 74a, ie in the area of the spiral start f 1 ', the inner wall contour 58e has a radial width which is approximately the radial distance between the spiral wall 58a and the boundary wall 58c, ie the radial width of the chamber closure 58d in this area corresponds.
  • the inner wall contour 58e here tapers in a sickle shape towards the inlet 74b, the inner wall contour 58e fitting azimuthally against the boundary wall 58c in front of the inlet 74b, that is to say merges into it in one piece.
  • the radial tapering along the azimuthally running inner wall contour 58e is designed in such a way that a radial distance 82 between the inner wall contour 58e and the outside of the spiral wall 58a, that is to say the support distance, is essentially constant. In other words, the distance between the inner wall contour 58e and the spiral wall 58a is approximately unchanged over the azimuthal course of the inner wall contour 58e. This ensures constant and uniform axial support for the scroll 50.
  • the stationary scroll 58 in this exemplary embodiment has a significantly smaller angular range w ′ in which there is a reduced axial support for the base plate 50 b of the movable scroll 50.
  • the unsupported area is preferably dimensioned to 0 ° ⁇ w ' ⁇ 45 °.
  • the scroll 50 is axially supported in an angular range 360 °> w “> 315 ° by means of the bearing surfaces 76, 78.
  • the tapering of the inner wall contour 58e which deviates from the spiral course of the spiral wall 58a, forms a sickle-shaped gap area 84 between the inner wall contour 58e and the spiral outer side of the spiral wall 50a (FIG. 8).
  • the tapering or the gap area 84 exposed as a result is preferably dimensioned in such a way that the refrigerant is not compressed in this chamber area.
  • the gap area 84 is designed and dimensioned in such a way that the refrigerant is at least partially (pre-) compressed in the gap area 84 during compressor operation.
  • the claimed invention is not restricted 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. List of reference symbols

Abstract

Die Anmeldung betrifft einen Scrollverdichter (24) für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, aufweisend einen feststehenden Scroll (58) mit einer Basisplatte (58b) und mit einer Spiralwand (58a) und sowie mit einer umlaufenden Begrenzungswand (58c), und einen beweglichen Scroll (50) mit einer Basisplatte (50b) und mit einer Spiralwand (50a), welche in die Spiralwand (58a) des feststehenden Scrolls (58) eingreift und mit dieser Verdichterkammern (60) bildet, wobei in die Begrenzungswand (58c) im Bereich der Spiralanfänge ( < p1 ', < P2 ') der Spiralwände (50a, 58a) zwei in Tangentialrichtung (T) zueinander beabstandete Einlässe (74a, 74b) eingebracht sind, wobei die Begrenzungswand (58c) eine radiale Innenwandkontur (58e) zur axialen Abstützung der Basisplatte (50b) des beweglichen Scrolls (50) aufweist, welche in Tangentialrichtung (T) zwischen den Einlässen (74a, 74b) verläuft.

Description

Beschreibung
Scrollverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage
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 Verdrängermaschine und insbesondere ein solcher Scrollverdichter ist beispielsweise aus der DE 10 2017 110 913 B3 bekannt.
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), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärme- tauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.
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 Kältemittel-Öl-Gemisch einer Kraftfahrzeugklimaanlage ist bei- spielsweise in der DE 10 2012 104 045 A1 beschrieben. Wesentliche Bestandteile solcher Scrollverdichter sind zwei relativ zueinander bewegbare Scrollteile
(Scrolls). Die Scrollteile sind hierbei in der Regel als ein feststehender, fixierter Scroll (Fixscroll, Verdrängerscroll) und als ein beweglicher, orbitierender Scroll (Gegenscroll, Rotorscroll) ausgeführt. Die beiden Scrolls sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine Basisplatte (Grundkörper, Scroll- scheibe) und eine spiralförmige (schneckenförmige), ausgehend von der Basis- platte sich in Axialrichtung erstreckende Wandung (Spiralwand, Scrollwand) auf.
Im zusammengesetzten Zustand liegen die Spiralwände der beiden Scrolls ver- schachtelt ineinander und bilden zwischen den sich abschnittsweise berührenden Scroll-Wandungen mehrere Verdichterkammern.
Typischerweise werden die beiden Scroll-Partner durch Spiralgleichungen be- schrieben und darauf basierend ausgelegt. Die Auslegung beginnt hierbei in der Regel mit der Berechnung einer Spiralwand (beispielsweise die des fixierten Scrolls), wobei diese anschließend zur Generierung der Spiralwand des orbitie- renden Scrolls punktgespiegelt bzw. um 180° gedreht wird. Dadurch ist die Kontur der beiden Scrolls mit einer symmetrischen Scrollgeometrie erzeugt, wodurch auch eine symmetrisch verlaufende Verdichtung bewirkt wird. Die Spiralanfänge der Spiralwände sind hierbei in der Regel jeweils einem Einlass einer Begren- zungswand des freistehenden Scrolls zugewandt. Eine unsymmetrische Ausle- gung der Scrolls wird in der Regel wegen der resultierenden unsymmetrischen Verdichtung vermieden.
Unter einer orbitierenden Bewegung ist hier und im Folgenden insbesondere eine exzentrische, kreisförmige Bewegungsbahn zu verstehen, bei welcher der beweg- liche Scroll selbst nicht um die eigene Achse rotiert. Somit weisen die Scrolls stets einen minimalen Abstand voneinander auf, wobei bei jeder orbitierenden Bewe- gung zwischen den Spiralwänden die im Wesentlichen sichelförmige Verdichter- kammern gebildet werden, deren Volumen im Zuge der Bewegung zunehmend reduziert (verdichtet) wird.
Wenn der bewegliche Scroll orbitiert, gelangt das angesaugte Gas-Öl-Gemisch somit über mindestens einen Einlass zu einer ersten, radial äußeren Verdichter- kammer und von dort über weitere Verdichterkammern zur radial innersten Ver- dichterkammer sowie von dort über einen zentralen Auslass, beispielsweise in Form einer Bohrung, und gegebenenfalls zwei benachbarte Nebenventile in Form ebenfalls von Bohrungen in der Basisplatte des feststehenden Scrolls in eine Aus- lass- oder Hochdruckkammer.
Das Kammervolumen in den Verdichterkammern wird von radial außen nach radi- al innen kleiner, und der Druck des zunehmend verdichtenden Mediums wird grö- ßer. Während des Betriebs des Scrollverdichters steigt somit der Druck in den Verdichterkammern von radial außen nach radial innen an. Durch den zunehmen- den Druck wirken radiale, tangentiale und axiale Fluidkräfte auf die Scrolls. Durch diese Kräfte werden im Verdichterbetrieb (Dreh-)Momente erzeugt, welche insbe- sondere auf den beweglich gelagerten, orbitierenden Scroll einwirken. Insbeson- dere wird hierbei ein den beweglichen Scroll verkippendes Drehmoment (Kipp- moment) erzeugt, wodurch eine axiale Verkippung bzw. eine Kipp- oder Wankbe- wegung des beweglichen Scrolls bewirkt wird. Derartige Kipp- oder Wankbewegung führen zu ungewünschten Spaltbereichen und Leckagen zwischen den Scrolls, wodurch der Verdichterbetrieb nachteilig be- einflusst wird. Des Weiteren kann es durch die Verkippungen zu Stößen zwischen Kanten der Scrolls kommen. Diese auch als„Bordsteinbelastung“ bezeichneten Stöße bewirken einen erhöhten Verschleiß der Scrollteile, wodurch die Lebens- dauer des Scrollverdichters nachteilig reduziert wird. Des Weiteren kommt es durch die Stöße auch zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung des Scroll- verdichters.
Zur Reduzierung der Kipp- oder Wankbewegungen ist der orbitierende Scroll ge- wöhnlicherweise mittels seiner Basisplatte axial an der Spiralwand des festste- henden Scrolls abgestützt. Nachteiligerweise ist jedoch aufgrund der symmetri- schen Ausführung der Spiralwände ein vergleichsweise großer Winkelbereich der Spiralwand des beweglichen Scrolls realisiert, welcher nicht in der Spiralwand des feststehenden Scrolls einsitzt oder von dieser eingefasst ist. Dadurch ist ein ent- sprechend großer Winkelbereich gegeben, in welchem der bewegliche Scroll, ins- besondere dessen Basisplatte, nicht an der Spiralwand des feststehenden Scrolls axial abgestützt ist. Dadurch können Kipp- und Wankbewegungen des bewegli- chen Scrolls in der Regel nicht vollständig vermieden werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten, insbe- sondere elektromotorisch angetriebenen oder antreibbaren, Scrollverdichter als Kältemittelverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage anzugeben. Insbesondere sol- len Wank- oder Kippbewegungen des beweglichen Scrolls im Verdichterbetrieb reduziert werden. Auch sollen Leckagen möglichst weitgehend reduziert und Stö- ße 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.
Der erfindungsgemäße Scrollverdichter ist für die Förderung und Verdichtung ei- nes Fluids, insbesondere eines Kältemittels einer Fahrzeugklimaanlage geeignet und eingerichtet. Der Scrollverdichter ist hierbei insbesondere als ein elektrischer oder elektromotorischer Kältemittelverdichter ausgeführt.
Der Scrollverdichter weist einen feststehenden Scroll (Fixscroll, Verdrängerscroll) mit einer Basisplatte und mit einer daran angeformten und der Basisplatte axial emporstehende Spiralwand auf. Der feststehende Scroll weist weiterhin eine axia- le Begrenzungswand auf, welche am Umfang der Basisplatte tangential oder azi- mutal umlaufend, also umfangsseitig angeordnet ist. Der Scrollverdichter weist weiterhin einen beweglichen Scroll (Gegenscroll, Rotor- scroll) als Gegenstück zum feststehenden Scroll auf. Der bewegliche Scroll ist mit einer Basisplatte mit einer axial emporstehenden Spiralwand versehen, welche in die Spiralwand des feststehenden Scrolls eingreift, so dass zwischen den Spiral- wänden eine Anzahl von Verdichterkammer gebildet ist.
Die Spiralwände weisen jeweils einen spiral- oder schneckenförmigen Spiralver- lauf mit einem radial außenseitigen Spiralanfang und mit einem radial innenseiti- gen Spiralende auf. Die Spiralwände der Scrolls sind hierbei insbesondere sym- metrisch zueinander ausgeführt, dies bedeutet, dass die Spiralwand des festste- henden Scrolls punktsymmetrisch zu der Spiralwand des beweglichen Scrolls ausgeführt oder ausgelegt ist.
In die Begrenzungswand sind zwei in Umfangsrichtung zueinander beabstandete Einlässe als Durchgangs- oder Eingangsöffnungen, beispielsweise in Form von Bohrungen, eingebracht. Diese sind geeigneter Weise jeweils im Bereich eines Spiralanfangs angeordnet. Die Einlässe sind somit um einen Winkelbereich größer als 90° und kleiner als 180°, beispielsweise zwischen 140° und 160°, zueinander versetzt an der Begrenzungswand angeordnet. Die Begrenzungswand weist eine radial emporstehende Innenwandkontur (Abstützkontur) in Form einer Einführram- pe auf, an welcher die Basisplatte des beweglichen Scrolls axial abgestützt ist. Die Innenwandkontur ragt also ausgehend von der Begrenzungswand radial nach in- nen. Die Innenwandkontur verläuft hierbei in Tangential- oder Umfangsrichtung von einem Einlass zum anderen Einlass. Dadurch ist ein besonders geeigneter Scrollverdichter realisiert.
Durch die Innenwandkontur ist ein vergrößerter Einlaufbereich des feststehenden Scrolls realisiert, welcher eine frühzeitige axiale Abstützung der Basisplatte des beweglichen oder orbitierenden Scrolls bereitstellt. Dadurch werden auftretende Bordsteinbelastungen im Verdichterbetrieb reduziert. Des Weiteren ist somit ein besonders laufruhiger und geräuschreduzierter Scrollverdichter realisiert.
Der orbitierende Scroll ist sowohl von der Spiralwand des feststehenden Scrolls als auch durch die Innenwandkontur abgestützt. Somit ist im Wesentlichen eine Abstützfläche am gesamten Umfang der Basisplatte des beweglichen Scrolls rea- lisiert, wodurch eine verringerte Flächenpressung und ein verringerter Verschleiß der Scrolls und somit des Scrollverdichters gewährleistet ist. Des Weiteren ist eine symmetrische Verdichtung des geförderten Fluids ermöglicht.
Unter„axial“ wird hierbei eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse (Axialrich- tung) des Scrollverdichters, also senkrecht zu den Basisplatten, und unter„radial“ eine Richtung senkrecht (quer) zur Drehachse (Radialrichtung) des Scrollverdich- ters verstanden. Unter„azimutal“ oder„tangential“ wird insbesondere eine Rich- tung entlang des Umfangs des Scrollverdichters bzw. der Begrenzungswand (Um- fangsrichtung, Azimutalrichtung, Tangentialrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden.
Die Innenwandkontur ist insbesondere in demjenigen Winkel- oder Umfangsbe- reich der Begrenzungswand angeordnet, welcher demjenigen Winkelbereich der Spiralwand des beweglichen Scrolls zugewandt ist, der nicht in der Spiralwand des feststehenden Scrolls einsitzt oder von dieser eingefasst ist. Dadurch ist ein maximaler Gegenstütz-Hebelarm durch die Innenwandkontur gebildet, welcher auftretende Kipp- oder Wankbewegungen des beweglichen Scrolls zuverlässig und betriebssicher abstützt.
In einer vorteilhaften Ausführung verläuft die Innenwandkontur von dem Einlass am Spiralanfang der Spiralwand des feststehenden Scrolls und entgegen der Spi- ralrichtung azimutal also umfangsseitig zum anderen Einlass im Bereich des Spi- ralanfangs der Spiralwand des beweglichen Scrolls. Im Zuge des azimutalen Ver- laufs verjüngt sich die Innenwandkontur etwa sichelförmig radial in Richtung der Begrenzungswand bzw. deren Innenwandung. Dies bedeutet, dass sich die In- nenwandkontur spitz zulaufend azimutal an die Innenwandung der Begrenzungs- wand anschmiegt, also mit der Innenwandung fluchtet oder in diese übergeht. Dadurch ist eine zuverlässige axiale Abstützung für den beweglichen Scroll reali- siert, bei welcher die abstützenden Flächen des feststehenden Scroll maximiert sind. Somit wird der Winkelbereich, in welchem der bewegliche Scroll mit geringer axialer Abstützung bewegt wird, möglichst vollständig reduziert.
Die Innenwandkontur weist im Bereich des Einlasses am Spiralanfang des fest- stehenden Scrolls geeigneterweise eine radiale Breite auf, welche etwa dem ra- dialen Abstand der Spiralwand des feststehenden Scrolls zur Innenwandung der Begrenzungswand entspricht. Dadurch werden Turbulenzen und Verwirbelungen des durch den Einlass einströmenden Fluids reduziert. In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Innenwandkontur eine Auflageflä- che für die Basisplatte des beweglichen Scrolls auf, welche mit einer entspre- chenden Auflagefläche der Spiralwand des feststehenden Scrolls fluchtet. Mit an- deren Worten weisen die Innenwandkontur und die Spiralwand bezogen auf die Basisplatte des feststehenden Scrolls die gleiche axiale Höhe auf. Dadurch wird eine besonders zuverlässige und gleichmäßige Abstützung des beweglichen Scrolls sichergestellt.
In einer denkbaren Ausgestaltung ist die Basisplatte des beweglichen Scrolls mit- tels der Auflageflächen des feststehenden Scrolls, also mittels der Spiralwand und mittels der Innenwandkontur, in einem Winkelbereich von mindestens 315° axial abgestützt. Der Winkelbereich verläuft hierbei ausgehend von dem Spiralabschnitt der Spiralwand des feststehenden Scrolls der radial fluchtend mit dem Spiralan- fang der Spiralwand des beweglichen Scrolls angeordnet ist bis zum Ende der Innenwandkontur. Somit ist eine zuverlässige und besonders großflächige Abstüt- zung des orbitierenden Scrolls gewährleistet. Dadurch wird die Flächenpressung und in Folge der Verschleiß zwischen den Scrolls weiter reduziert, was der Le- bensdauer des Scrollverdichters weiter zuträglich ist.
In einer konstruktiv besonders vorteilhaften Ausbildung des feststehenden Scrolls fluchtet die Innenwandkontur einstückig, also einteilig oder monolithisch, mit der Spiralwand des Scrolls. Die Innenwandkontur ist somit im Wesentlichen als eine Konturverlängerung der Spiralwand ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführung weicht der azimutale und radiale Verlauf der In- nenwandkontur von einem verlängerten Spiralverlauf der Spiralwand des festste- henden Scrolls ab. Die Innenwandkontur ist also keine einfache Verlängerung des (idealen) Spiralverlaufs der Spiralwand des feststehenden Scrolls. Dadurch ist es möglich, dass die Symmetrie der Spiralwände zueinander, und somit die symmet- rische Verdichtung des Scrollverdichters, im Wesentlichen nicht beeinflusst wird.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist ein radialer Abstand, also die lichte Weite zwischen der Innenwandkontur und der Spiralwand des feststehenden Scrolls, welche im Englischen auch als„Pitch“ bezeichnet ist, also der Abstützungsab- stand zwischen den Auflageflächen der Innenwandkontur und dem äußeren Spi- ralverlauf der Spiralwand, im Wesentlichen konstant. Mit anderen Worten ist der Abstand zwischen der Innenwandkontur und der Spiralwand über den azimutalen Verlauf der Innenwandkontur hinweg etwa unverändert. Dadurch wird eine kon- stante und gleichmäßige axiale Abstützung für den beweglichen Scroll gewährleis- tet.
Ein zusätzlicher oder alternativer Aspekt der Erfindung sieht einen sichelförmigen Spaltbereich vor, welcher zwischen der Innendwandkontur und der Spiralaußen- seite des Spiralverlaufs der Spiralwand des beweglichen Scrolls gebildet ist.
In einer möglichen Ausführungsform ist der Spaltbereich hierbei vorzugsweise nicht als eine Verdichterkammer ausgebildet, dies bedeutet, dass das Kältemittel in diesem Spaltbereich nicht verdichtet wird. Dadurch wird sichergestellt das Käl- temittel im Spaltbereich nicht frühzeitig verdichtet wird, wodurch die symmetrische Verdichtung der Scrolls nicht durch die Innenwandkontur beeinflusst ist.
In einer alternativen Ausführung wird das Kältemittel im Verdichterbetrieb im Spaltbereich zumindest teilweise (vor-)verdichtet. Dies bedeutet, dass der sichel- förmige Spaltbereich zumindest abschnittsweise derart verjüngt oder verringert ist, dass eine absichtliche frühzeitige, und somit unsymmetrische Verdichtung im Scrollverdichter erfolgt. Mittels einer derartigen unsymmetrischen Verdichtung ist es beispielsweise mög- lich, das Ansaugvolumen im Bauraum zu erhöhen. Des Weiteren ist somit eine Beeinflussung des Kräfte- und Momentverlaufs des Scrollverdichters realisiert, welche eine Änderung oder Anpassung der Akustik im Verdichterbetrieb ermög- licht.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 in Schnittdarstellung ausschnittsweise einen Scrollverdichter gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen feststehenden Scroll gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3 in Draufsicht den feststehenden Scroll mit einem eingesetzten bewegba- ren Scroll gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 4 in perspektivischer Seitenansicht einen erfindungsgemäßen Scrollverdich- ter mit einem elektromotorischen Antriebsmodul und mit einem Verdich- termodul,
Fig. 5 in Schnittdarstellung das Verdichtermodul des Scrollverdichters,
Fig. 6 in perspektivischer Darstellung einen feststehenden Scroll des erfin- dungsgemäßen Scrollverdichters,
Fig. 7 in Draufsicht den feststehenden Scroll, und
Fig. 8 in Draufsicht den feststehenden Scroll mit einem eingesetzten bewegli- chen Scroll.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den glei- chen Bezugszeichen versehen. Anhand der Figuren 1 bis 3 ist nachfolgend ein gewöhnlicher Scrollverdichter 2 beschrieben. Der Scrollverdichter 2 ist in der Fig. 1 in einer Schnittdarstellung ge- zeigt. Der Scrollverdichter 2 weist einen in einem (Verdichter-)Gehäuse 4 ange- ordneten beweglichen Scroll 6 auf. Dieser ist über einen exzentrischen Wellenzap- fen 8 mit beispielsweise zwei Fügestiften, von denen nur ein Fügestift 10 sichtbar ist, an die nicht näher dargestellte Welle eines Elektromotors gekoppelt. Der ex- zentrische Wellenzapfen 8 ist in einem im beweglichen Scroll 6 gehaltenen Wälz- oder Kugellager 12 gelagert. Der bewegliche Scroll 6 ist im (Verdichter-)Betrieb des Scrollverdichters 2 orbitierend angetrieben. Der Scrollverdichter 2 weist zudem einen starr im Gehäuse 4 befestigten festste- henden Scroll 14 auf. Die beiden Scrolls 6, 14 greifen mit deren Schnecken- oder spiralförmigen Spiralwänden (Scrollspiralen) 6a, 14a ineinander, die von einer je- weiligen Basisplatte 6b, 14b axial emporragen. Der feststehende Scroll 14 weist weiterhin eine umfangsseitig geschlossene Begrenzungswand 14c auf. Zwischen den Scrolls 6, 14, dies bedeutet zwischen deren Spiralwänden 6a, 14a und den Basisplatten 6b, 14b sind Verdichterkammern 16 gebildet, deren Volumen bei Be- trieb des Scrollverdichters 2 verändert wird.
Im Betrieb wird das Gas-Öl-Gemisch durch die Volumenänderung der Verdichter- kammern 16 zunehmend komprimiert, wodurch radiale, azimutale (tangentiale) und axiale Fluidkräfte auf die Scrollteile 6, 14 wirken. In der Fig. 1 sind die radialen Kräfte als horizontale Pfeile und die axialen Kräfte als vertikale Pfeile dargestellt, wobei die azimutalen Kräfte etwa senkrecht zur Zeichenebene wirken. Die einzel- nen Kräfte in den Verdichterkammern 16 resultieren in einer Radialkraft FR und einer Axialkraft FA sowie einer nicht näher gezeigten Tangentialkraft. Durch diese Kräfte werden im Verdichterbetrieb (Dreh-)Momente erzeugt, welche insbesonde- re auf den beweglich gelagerten, orbitierenden Scroll 6 einwirken. Insbesondere wird hierbei ein den beweglichen Scroll 6 verkippendes Drehmoment (Kippmo- ment) MD erzeugt, wodurch eine axiale Verkippung oder Wankbewegung des be- weglichen Scrolls 6 bewirkt wird. Diese Verkippung wird durch Abstützung der Ba- sisplatte 6b an der Spiralwand 14a teilweise verhindert. Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den feststehenden Scroll 14 des Scrollverdichters 2, wobei Fig. 3 den feststehenden Scroll 14 mit der eingesetzten Spiralwand 6a des beweglichen Scrolls 6 zeigt. In die Begrenzungswand 14c sind zwei Einlässe 18a, 18b als Eingangsöffnungen für das Gas-Öl-Gemisch einge- bracht, wobei ein zentraler Auslass 20 als Ausgangsöffnung etwa mittig in der Ba- sisplatte 14b angeordnet ist. Wie insbesondere in der Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Einlässe 18a, 18 an einem jeweiligen Spiralanfang der Spiralwände 6a, 14a ange- ordnet. In der Fig. 3 sind der Spiralanfang der Spiralwand 14a mit der Winkellinie f1 und der Spiralanfang der Spiralwand 6a mit der Winkellinie f2 eingezeichnet. Zwischen der Begrenzungswand 14c und der Spiralaußenseite des Spiralverlaufs der Spiralwand 14a ist gewöhnlicherweise ein radialer Kammerverschluss 22 vor- gesehen, welcher sich von dem Einlass 18a entlang der Spiralrichtung zu dem Einlass 18b erstreckt. Wie insbesondere in der Draufsicht der Fig. 3 erkenntlich ist, weist der feststehende Scroll 14 in einem Winkelbereich w zwischen den Einläs- sen 18a und 18b im Wesentlichen keine axiale Abstützung für die Basisplatte 6b des beweglichen Scrolls 6 auf. Aufgrund des typischerweise recht großen nicht abgestützten Winkelbereich w liegt ein vergleichsweise großes Axialspiel für den beweglichen Scroll 6 in diesem Bereich vor. Durch die fehlende oder reduzierte axiale Abstützung kommt es somit häufig zu Verkippungen oder Wankbewegungen des beweglichen Scrolls 6. Dies führt zu ungewünschten Leckagen und Spaltbereichen zwischen den Scrolls, wodurch der Verdichterbetrieb nachteilig beeinflusst wird. Des Weiteren kann es durch die Verkippungen zu Stößen zwischen Kanten der Scrolls 6, 14 kommen. Diese auch als„Bordsteinbelastung“ bezeichneten Stöße bewirken einen erhöhten Verschleiß der Scrollteile, wodurch die Lebensdauer des Scrollverdichters nachtei- lig reduziert wird. Des Weiteren kommt es durch die Stöße auch zu einer uner- wünschten Geräuschentwicklung des Scrollverdichters.
Anhand der Figuren 4 bis 8 ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel eines erfin- dungsgemäßen Scrollverdichters näher erläutert, bei welchem unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile eine verbesserte Abstützung des bewegli- chen Scrolls realisiert ist.
Die Fig. 4 zeigt einen Scrollverdichter 24, welcher beispielsweise als Kältemittel- verdichter in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanla- ge eines Kraftfahrzeugs verbaut ist. Der elektromotorische Scrollverdichter 24 weist ein elektrisches (elektromotorisches) Antriebsmodul 26 und ein mit diesem gekoppeltes Verdichtermodul 28 auf. Über eine zwischen dem Antriebsmodul 26 und dem Verdichtermodul 28 gebildete mechanische Schnittstelle 30 ist das Ver- dichtermodul 28 antriebstechnisch an das Antriebsmodul 26 angebunden. Die me- chanische Schnittstelle 30 dient als ein antriebsseitiges Lagerschild und bildet eine Zwischenwand 32 (Fig. 5). Das Verdichtermodul 28 ist mittels umfangsseitig ver- teilten, sich in eine Axialrichtung 34 des Scrollverdichters 24 erstreckenden Flanschverbindungen 36 mit dem Antriebsmodul 26 verbunden (gefügt, ge- schraubt). Ein Gehäuseteilbereich eines Antriebsgehäuses 38 des Scrollverdichters 2 ist als ein Motorgehäuse 38a zur Aufnahme eines nicht näher gezeigten ausgebildet und einerseits durch eine nicht gezeigte, integrierte Gehäusezwischenwand zu einem mit einem Gehäusedeckel 38b versehenen Elektronikgehäuse 38c mit einer den ansteuernden Motorelektronik (Elektronik) 40 und andererseits durch die mecha- nische Schnittstelle 30 mit dem Lagerschild und der Zwischenwand 32 verschlos- sen. Das Antriebsgehäuse 38 weist im Bereich des Elektronikgehäuses 38c einen Anschlussabschnitt 42 mit zur Elektronik 40 geführten Motoranschlüssen 42a und 42b zur elektrischen Kontaktierung der Elektronik 40 an ein Bordnetz des Kraft- fahrzeugs auf.
Das Antriebsgehäuse 38 weist einen Kältemittel-Einlass oder Kältemittel-Zulauf 44 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf und einen Kältemittel-Auslass 46 auf. Der Auslass 46 ist an dem Boden eines Verdichtergehäuses 48 des Verdichter- moduls 28 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 44 die Nie- derdruck- oder Saugseite (Sauggasseite) und der Auslass 46 die Hochdruck- oder Pumpseite (Pumpenseite) des Scrollverdichters 24.
Wie in Verbindung mit Fig. 5 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist das Verdichtermodul 28 des Scrollverdichters 24 einen im Verdichtergehäuse 48 an- geordneten beweglichen Scroll (Scrollteil) 50 auf. Dieser ist über einen exzentri- schen Wellenzapfen 52a mit beispielsweise zwei Fügestiften, von denen nur ein Fügestift 52b sichtbar ist, an die Welle 54 des Elektromotors gekoppelt, die in die mechanischen Schnittstelle 30 mit A-seitigem Lagerschild geführt ist. Der exzent- rische Wellenzapfen 52a ist in einem im beweglichen Scroll 50 gehaltenen Wälz- oder Kugellager 56a gelagert. Ein weiteres, die Welle 54 lagerndes Wälz- oder Kugellager 56b ist in der als A-seitiges Lagerschild dienenden mechanischen Schnittstelle 30 und dort in der Zwischenwand 32 angeordnet. Der bewegliche Scroll (Scrollteil) 50 ist im Betrieb des Scrollverdichters 2 orbitierend angetrieben.
Der Scrollverdichter 2 weist zudem einen starr, also gehäusefest im Verdichterge- häuse 48 befestigten feststehenden Scroll (Scrollteil) 58 auf. Die beiden Scrolls (Scrollteile) 50, 58 greifen mit deren Schnecken- oder spiralförmigen Spiralwänden (Scrollwänden, Scrollspiralen) 50a, 58a ineinander, die von einer jeweiligen Basis- platte 50b, 58b axial emporragen. Zwischen den Scrolls 50, 58, d. h. zwischen deren Scrollwänden bzw. Scrollspiralen 50a, 58a und den Basisplatten 50b, 58b sind Verdichterkammern 60 gebildet, deren Volumen bei Betrieb des Elektromo- tors verändert wird.
Zwischen dem A-seitigen Lagerschild und dem beweglicher Scroll 21 befindet sich in der Zwischenwand 5 eine Gegendruckkammer (Backpressure-Kammer) 62. Beim Betrieb wird das Kältemittel durch den Zulauf 44 in das Antriebsgehäuse 38 und dort in das Motorgehäuse 38a eingeleitet. Dieser Bereich des Antriebsgehäu- ses 38 bildet die Saug- oder Niederdruckseite. Mittels der integrierten Gehäuse- zwischenwand wird ein Eindringen des Kältemittels in das Elektronikgehäuse 38c verhindert. Innerhalb des Antriebsgehäuses 38 wird das Kältemittel mit in dem Kältemittelkreislauf vorhandenem Öl vermischt und entlang des Rotors und des Stators des Elektromotors durch eine Öffnung (oder mehrere Öffnungen) 64 in der Zwischenwand 32 zum Verdichtermodul 28 gesaugt. Mittels des Verdichtermo- duls 28 wird das Gemisch aus Kältemittel und Öl verdichtet, wobei das Öl der Schmierung der beiden Scrolls 50, 58 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)
50, 58 befindlichen Kältemittel zu vermeiden.
Das verdichtete Gemisch aus Kältemittel und Öl wird über einen zentralen Auslass 66 in der Basisplatte 58b des feststehenden Scrolls 58 in eine Hochdruckkammer 68 innerhalb des Verdichtergehäuses 48 geleitet. In der Hochdruckkammer 68 befindet sich beispielsweise ein Ölabscheider (Zyklonabscheider). Innerhalb des Ölabscheiders wird das Gemisch aus Kältemittel und Öl in eine Rotationsbewe- gung versetzt, wobei das schwerere Öl aufgrund der erhöhten Trägheit und erhöh- ten Masse zu den Wänden des Ölabscheiders geleitet und in einem unteren Be- reich des Ölabscheiders gesammelt wird, während das Kältemittel nach oben oder seitlich durch den Auslass 46 abgeführt wird. Wie in Fig. 5 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, ist die Hochdruckkammer 68 innerhalb des Verdichtergehäuses 48 mittels der Basisplatte 58b des feststehen- den Scrolls 58 begrenzt. Der zentrale Auslass 66 in die Hochdruck- oder Auslass- kammer 68, der sich in der radial innersten Kammerbereich 60' der Verdichter- kammern 60 befindet, ist in die Basisplatte 58b des feststehenden Scrolls 58 als Bohrung eingebracht. Innerhalb der Hochdruckkammer 68 ist der zentrale Auslass 66 mit einem Federventil (Fingerfeder-Ventil) 70 verschlossen, solange der Druck in den Verdichterkammern 60 geringer ist als der Druck in der Hochdruckkammer 68. Wird der Druck des verdichteten Kaltem ittel-ÖI-Gemisches in den Verdichter- kammern 60, insbesondere im der zentralen Kammerbereich 60‘, größer als der Druck in der Hochdruckkammer 68, so öffnet das Federventil 70 quasi automa- tisch.
Ein Anschlagelement 72, das in der Hochdruckkammer 68 am feststehenden Scroll 58, beispielsweise an dessen Basisplatte 58b, befestigt ist, begrenzt den Hub des Federventils 70. Wenn der Druck auf unterhalb des Drucks in der Hoch- druckkammer 68 abgesunken ist, verschließt das Federventil 70 den Auslass 66 erneut selbsttätig aufgrund dessen rückstellenden, elastischen Federvorspannung. Auf diese Weise gelangt das verdichtete Kältem ittel-ÖI-Gemisches - je nach Drehzahl der Welle 54 bzw. in Abhängigkeit vom Arbeitspunkt des Scrollverdich- ters 2 - kontinuierliche (durchgängig) oder stoßweise oder pulsierend über den zentralen Auslass 66 aus den Verdichterkammer 60 in die Hochdruckkammer 68.
Aufgrund des bei Betrieb vorherrschenden statischen Drucks innerhalb der Ge- gendruckkammer 62 ist der bewegliche Scroll 50 druckbeaufschlagt und wird ent- lang der Rotationsachse oder Axialrichtung 34 gegen den feststehenden Scroll 58 gepresst. Diese Kraft (Gegenkraft) wirkt der durch die vertikalen Kraftpfeile veran- schaulichten Axialkraft entgegen, welche in Folge des in den Verdichterkammern 60 herrschenden Drucks wiederum auf den beweglichen Scroll 50 wirkt. Zusam- men mit dem aus der Hochdruckkammer 68 über eine nicht gezeigte Druckleitung an die Gegendruckkammer 62 übertragenen (weitergegebenen) Druck stellt sich ein Kräftegleichgewicht und damit die gewünschte Dichtwirkung zwischen den beiden Scrolls 50, 58 ein. Eine zuverlässige Abstützung des Scrolls 50 gegenüber durch die radialen Kräfte (horizontale Kraftpfeile in Fig. 5) bewirkten (Ver-)Kippmomenten ist nachfolgend anhand der Figuren 6 bis 8 beschrieben.
Unter„axial“ wird hier und im Folgenden eine Richtung parallel (koaxial) zur Dreh- achse (Axialrichtung A) des Scrollverdichters 2, also senkrecht zu den Basisplat- ten 50b, 58b, und unter„radial“ eine Richtung senkrecht (quer) zur Drehachse (Radialrichtung R) des Scrollverdichters 2 verstanden. Unter„azimutal“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Scroll- verdichters 2 (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung, Tangentialrichtung T), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung A und zur Radialrichtung R, verstanden. Die Spiralrichtung S verläuft von einem radial außenseitigen Spiralanfang zu einem radial innenseitigen Spiralende der Spiralwand 50a, und ist im Wesentlichen ge- gensinnig zur Tangentialrichtung T orientiert.
Die Fig. 6 und die Fig. 7 zeigen in einer perspektivischen Darstellung bzw. in einer Draufsicht den feststehenden Scroll 58 mit der Basisplatte 58b und mit der Scroll- spirale (Scrollwand) 58a sowie mit einer außenumfangsseitigen Begrenzungs- wand 58c. In die Begrenzungswand 58c sind zwei radial und tangential gerichtete Einlässe 74a, 74b als Eingangsöffnungen für das Gas-Öl-Gemisch eingebracht. Wie insbesondere in der Fig. 8 ersichtlich ist, sind die Einlässe 74a, 74b an einem jeweiligen Spiralanfang der Spiralwände 50a, 58a angeordnet. In der Fig. 7 und in der Fig. 8 sind der Spiralanfang der Spiralwand 50a mit der Winkellinie f1‘ und der Spiralanfang der Spiralwand 6a mit der Winkellinie f2‘ eingezeichnet. Die Einlässe 74a und 74b sind etwa um 150° zueinander versetzt an der Begrenzungswand 58c angeordnet.
Zwischen der Begrenzungswand 58c und der Spiralaußenseite des Spiralverlaufs der Spiralwand 58a ist ein radialer Kammerverschluss 58d vorgesehen, welcher sich von dem Einlass 74a entlang der Spiralrichtung S zu dem Einlass 74b er- streckt. Im Gegensatz zu dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten feststehenden Scroll 14 gemäß dem Stand der Technik weist der Scroll 58 des Scrollverdichters 24 eine zusätzliche Innenwandkontur (Abstützkontur) 58e auf, welche der Begrenzungs- wand 58c radial emporsteht. Die Innenwandkontur 58e weist ausgehend vom Ein- lass 74a einen azimutalen Verlauf entgegen der Spiralrichtung S zum Einlass 74b auf.
Wie insbesondere in der Fig. 8 ersichtlich ist, ist die Innenwandkontur 58e insbe- sondere in demjenigen azimutalen Winkel- oder Umfangsbereich der Begren- zungswand 58c angeordnet, welcher dem Winkelbereich der Spiralwand 50a zu- gewandt ist, welcher nicht in der Spiralwand 58a einsitzt oder von dieser einge- fasst ist. Die Innenwandkontur 58e ist somit etwa diametral gegenüberliegend zu dem Kammerverschluss 58d angeordnet. Die Innenwandkontur 58e weist ausgehend vom Einlass 74a entgegen der Spiral- richtung S, also entlang der Umfangs- oder Tangentialrichtung T, eine radiale Ver- jüngung auf. Mit anderen Worten verjüngt sich die Innenwandkontur 58e während des azimutalen Verlaufs radial etwa sichelförmig in Richtung der Begrenzungs- wand 58c.
Die Innenwandkontur 58e ist einstückig, also einteilig oder monolithisch, mit der Spiralwand 58a und des Kammerverschlusses 58d ausgeführt. Die Innenwand- kontur 58e ist somit im Wesentlichen als eine azimutale oder tangentiale Kontur- verlängerung der Spiralwand 58a und/oder des Kammerverschlusses 58d ausge- bildet.
Die Innenwandkontur 58e weist eine Auflagefläche 76 für die Basisplatte 50b des beweglichen Scrolls 50 auf, welche mit einer entsprechenden Auflagefläche 78 der Spiralwand 58a des feststehenden Scrolls 58 fluchtet. Die Innenwandkontur 58e und die Spiralwand 58a weisen somit bezogen auf die Basisplatte 58b die gleiche axiale Flöhe auf, die Auflageflächen 76, 78 gehen im Bereich des Spiralanfangs f1‘ also ineinander über. Wie insbesondere in der perspektivischen Darstellung der Fig. 6 erkenntlich ist, stehen die Auflageflächen 76 und 78 einer Oberseite 80 des Kammerverschlusses 58d axial empor. Mit anderen Worten ist der Kammerverschluss 58d gegenüber der Spiralwand 58a und der Innenwandkontur 58e axial eingezogen. Dadurch wird die Reibung zwischen den Scrolls 50, 58 vorteilhaft reduziert.
Der azimutale und radiale Verlauf der Innenwandkontur 58e weicht von einem ver- längerten (idealen) Spiralverlauf der Spiralwand 58a ab. Die Innenwandkontur 58e ist also keine einfache Verlängerung des Spiralverlaufs der Spiralwand 58a. Im Bereich des Einlasses 74a, also im Bereich des Spiralanfangs f1‘ weist die In- nenwandkontur 58e eine radiale Breite auf, welche etwa dem radialen Abstand der Spiralwand 58a zur Begrenzungswand 58c, also der radialen Breite des Kam- merverschlusses 58d, in diesem Bereich entspricht. Die Innenwandkontur 58e ver- läuft hierbei sichelförmig verjüngend zum Einlass 74b, wobei die Innenwandkontur 58e sich vor dem Einlass 74b azimutal an die Begrenzungswand 58c anschmiegt, also einstückig in diese übergeht.
Die radiale Verjüngung entlang der azimutal verlaufenden Innenwandkontur 58e ist hierbei derart ausgestaltet, dass ein radialer Abstand 82 zwischen der Innen- wandkontur 58e und der Außenseite der Spiralwand 58a, also der Abstützungsab- stand, im Wesentlichen konstant ist. Mit anderen Worten ist der Abstand zwischen der Innenwandkontur 58e und der Spiralwand 58a über den azimutalen Verlauf der Innenwandkontur 58e hinweg etwa unverändert. Dadurch wird eine konstante und gleichmäßige axiale Abstützung für den Scroll 50 gewährleistet.
Somit ist ausgehend vom mit dem Spiralanfang f2‘ fluchtenden Spiralabschnitt der Spiralwand 58a entgegen der Spiralrichtung S, also bezogen auf die Darstellun- gen der Figuren 7 und 8 entgegen dem Uhrzeigersinn, bis zum Ende der Innen- wandkontur 58e, welche mit der Winkellinie f3‘ eingezeichnet ist, eine nahezu vollständig azimutal oder umfangsseitig geschlossene axiale Abstützung für den Scroll 50 realisiert. Im Gegensatz zu dem Scroll 14 gemäß dem Stand der Technik weist der festste- hende Scroll 58 in diesem Ausführungsbeispiel einen deutlich geringeren Winkel- bereich w' auf, in welchen eine verringerte axiale Abstützung für die Basisplat- te 50b des beweglichen Scrolls 50 vorliegt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der nicht abgestützte Bereich vorzugsweise auf 0° < w' < 45° dimensioniert. Mit anderen Worten ist der Scroll 50 in einem Winkelbereich 360° > w“ > 315° axial mittels der Auflageflächen 76, 78 abgestützt.
Durch die vom Spiralverlauf der Spiralwand 58a abweichende Verjüngung der In- nenwandkontur 58e ist ein sichelförmiger Spaltbereich 84 zwischen der Innend- wandkontur 58e und der Spiralaußenseite der Spiralwand 50a gebildet (Fig. 8).
Die Verjüngung beziehungsweise der dadurch freigestellte Spaltbereich 84 ist hierbei vorzugsweise derart dimensioniert, dass das Kältemittel in diesem Kam- merbereich nicht verdichtet wird.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Spaltbereich 84 derart ausgebil- det und dimensioniert, dass das Kältemittel im Verdichterbetrieb im Spaltbe- reich 84 zumindest teilweise (vor-)verdichtet wird. 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. Bezugszeichenliste
2 Scrollverdichter 48 Verdichtergehäuse
4 Gehäuse 50 Scroll
6 Scroll 50a Spiralwand
6a Spiralwand 50b Basisplatte
6b Basisplatte 52a Wellenzapfen
8 Wellenzapfen 52b Fügestift
10 Fügestift 54 Welle
12 Wälz-/Kugellager 56a, 56b Wälz-/Kugellager
14 Scroll 58 Scroll
14a Spiralwand 58a Spiralwand
14b Basisplatte 58b Basisplatte
14c Begrenzungswand 58c Begrenzungswand 16 Verdichterkammer 58d Kammerverschluss
18a, 18b Einlass 58e Innenwandkontur
20 Auslass 60 Verdichterkammer
22 Kammerverschluss 60' Kammerbereich
24 Scrollverdichter 62 Gegendruckkammer 26 Antriebsmodul 64 Öffnung
28 Verdichtermodul 66 Auslass
30 Schnittstelle 68 Hochdruckkammer
32 Zwischenwand 70 Federventil
36 Flanschverbindung 72 Anschlagelement 38 Antriebsgehäuse 74a, 74b Einlass
38a Motorgehäuse 76, 78 Auflagefläche
38b Gehäusedeckel FA Axialkraft
38c Elektronikgehäuse FR Radialkraft
40 Motorelektronik MD Kippmoment 42 Anschlussabschnitt A Axialrichtung
42a, 42b Motoranschluss R Radialrichtung
44 Kältemittel-Einlass T Tangentialrichtung
46 Kältemittel-Auslass S Spiralrichtung w, w', w“ Winkelbereich f1', f2', f3' Winkellinie f1 , f2 Winkellinie

Claims

Ansprüche
1. Scrollverdichter (24) für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, aufweisend
- einen feststehenden Scroll (58) mit einer Basisplatte (58b) und mit einer Spiralwand (58a) und sowie mit einer umlaufenden Begrenzungswand
(58c), und
- einen beweglichen Scroll (50) mit einer Basisplatte (50b) und mit einer Spiralwand (50a), welche in die Spiralwand (58a) des feststehenden Scrolls (58) eingreift und mit dieser Verdichterkammern (60) bildet, - wobei in die Begrenzungswand (58c), insbesondere im Bereich der Spi- ralanfänge ( f1', f2') der Spiralwände (50a, 58a), zwei in Tangentialrich- tung (T) zueinander beabstandete Einlässe (74a, 74b) eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet,
dass die Begrenzungswand (58c) eine radiale Innenwandkontur (58e) zur axialen Abstützung der Basisplatte (50b) des beweglichen Scrolls (50) auf- weist, welche in Tangentialrichtung (T) zwischen den Einlässen (74a, 74b) verläuft.
2. Scrollverdichter (24) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenwandkontur (58e) von dem Einlass (74a) am Spiralanfang ( f1') des feststehenden Scrolls (58) und entgegen der Spiralrichtung (S) azi- mutal zum anderen Einlass (74b) verläuft, und sich im Zuge des azimutalen Verlaufs radial zur Begrenzungswand (58c) sichelförmig verjüngt.
3. Scrollverdichter (24) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenwandkontur (58e) eine Auflagefläche (76) für die Basisplatte (50b) des beweglichen Scrolls (50) aufweist, welche mit einer entsprechen- den Auflagefläche (78) der Spiralwand (58a) des feststehenden Scrolls (58) fluchtet.
4. Scrollverdichter (24) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Basisplatte (50b) des beweglichen Scrolls (50) mittels der Auflage- flächen (76, 78) in einen Winkelbereich (w“) von mindestens 315° axial ab- gestützt ist.
5. Scrollverdichter (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenwandkontur (58e) einstückig mit der Spiralwand (58a) des feststehenden Scrolls (58) ausgebildet ist.
6. Scrollverdichter (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der azimutale und radiale Verlauf der Innenwandkontur (58e) von einem verlängerten Spiralverlauf der Spiralwand (58a) des feststehenden Scrolls
(58) abweicht.
7. Scrollverdichter (24) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein radialer Abstand (82) zwischen der Innenwandkontur (58e) und der
Spiralwand (58a) des feststehenden Scrolls (58) konstant ist.
8. Scrollverdichter (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Innenwandkontur (58e) und der Spiralaußenseite des Spi- ralverlaufs der Spiralwand (50a) des beweglichen Scrolls (50) ein sichelför- miger Spaltbereich (84) gebildet ist.
9. Scrollverdichter (24) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kältemittel im Verdichterbetrieb im Spaltbereich (84) verdichtet wird.
PCT/EP2020/059497 2019-04-05 2020-04-03 Scrollverdichter für eine fahrzeugklimaanlage WO2020201477A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019204866.8A DE102019204866A1 (de) 2019-04-05 2019-04-05 Scrollverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage
DE102019204866.8 2019-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020201477A1 true WO2020201477A1 (de) 2020-10-08

Family

ID=70228025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/059497 WO2020201477A1 (de) 2019-04-05 2020-04-03 Scrollverdichter für eine fahrzeugklimaanlage

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019204866A1 (de)
WO (1) WO2020201477A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11365733B2 (en) 2020-02-04 2022-06-21 Hanon Systems Scroll compressor having internal fixed scroll with pillar design
DE102020206692A1 (de) 2020-02-04 2021-08-05 Hanon Systems Spiralverdichter mit innerer fester Spirale mit Säulengestaltung
US11649808B2 (en) 2021-10-20 2023-05-16 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Multi-stable actuator
CN114183352B (zh) * 2021-12-17 2022-11-25 珠海格力电器股份有限公司 一种用于涡旋压缩机的支架组件及包括其的涡旋压缩机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4696628A (en) * 1985-05-16 1987-09-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll-type fluid transferring machine with intake port and second intake passage
DE102012104045A1 (de) 2012-05-09 2013-11-14 Halla Visteon Climate Control Corporation 95 Kältemittelscrollverdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen
DE102017110913B3 (de) 2017-05-19 2018-08-23 OET GmbH Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, Verfahren zum Betreiben einer Verdrängermaschine, Fahrzeugklimaanlage und Fahrzeug
DE102019107752A1 (de) * 2018-03-30 2019-10-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Spiralkompressor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4696628A (en) * 1985-05-16 1987-09-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll-type fluid transferring machine with intake port and second intake passage
DE102012104045A1 (de) 2012-05-09 2013-11-14 Halla Visteon Climate Control Corporation 95 Kältemittelscrollverdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen
DE102017110913B3 (de) 2017-05-19 2018-08-23 OET GmbH Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, Verfahren zum Betreiben einer Verdrängermaschine, Fahrzeugklimaanlage und Fahrzeug
DE102019107752A1 (de) * 2018-03-30 2019-10-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Spiralkompressor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019204866A1 (de) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020201477A1 (de) Scrollverdichter für eine fahrzeugklimaanlage
DE60111601T2 (de) Spiralverdichter
DE102016204756A1 (de) Elektrischer Kältemittelantrieb
DE102019215682A1 (de) Ausgleichsgewicht eines Scrollverdichters
DE4134964C2 (de) Spiralverdichter
DE112018000719T5 (de) Kompressor
WO2020120659A1 (de) Verdrängermaschine nach dem spiralprinzip, insbesondere scrollverdichter für eine fahrzeugklimaanlage
DE112014005129T5 (de) Kompressor und Kälteerzeugungskreiseinrichtung
DE102019208680A1 (de) Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip, insbesondere Scrollverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage
DE102016217358A1 (de) Scrollverdichter
DE102020210453B4 (de) Scrollverdichter eines elektrischen Kältemittelantriebs
DE102008008860B4 (de) Verdichter
EP4359671A1 (de) Scrollmaschine
DE102020211559A1 (de) Scrollverdichter
DE112017001535T5 (de) Spiralverdichter
WO2003081048A1 (de) Exzenterpumpe und verfahren zum betrieb dieser pumpe
DE102020211391A1 (de) Scrollverdichter für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage
DE102014225018A1 (de) Scroll-Kompressor-Mechanismus
DE102019200507A1 (de) Scrollverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage
DE102021207103A1 (de) Scrollmaschine
WO2022058304A1 (de) Scrollverdichter für kältemittel einer fahrzeugklimaanlage
DE112018002824T5 (de) Verdichter
DE102020207525A1 (de) Scrollverdichter einer Fahrzeugklimaanlage
DE112017004471B4 (de) Spiralverdichter
DE112021006767T5 (de) Zweistufen-spiralverdichter

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20717821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20717821

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1