EP4336043A2 - Scrollmaschine und kälteanlage - Google Patents

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EP4336043A2
EP4336043A2 EP23181521.8A EP23181521A EP4336043A2 EP 4336043 A2 EP4336043 A2 EP 4336043A2 EP 23181521 A EP23181521 A EP 23181521A EP 4336043 A2 EP4336043 A2 EP 4336043A2
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EP
European Patent Office
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unit
spiral
scroll machine
bearing
machine
Prior art date
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EP23181521.8A
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English (en)
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EP4336043A3 (de
EP4336043B1 (de
Inventor
Markus Hauser
Christian Scharer
Thomas Varga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
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Bitzer Kuehlmaschinenbau GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP4336043A3 publication Critical patent/EP4336043A3/de
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    • F04C2240/603—Shafts with internal channels for fluid distribution, e.g. hollow shaft

Definitions

  • the present invention relates to a scroll machine, in particular a scroll compressor for a medium, in particular a refrigerant, and a refrigeration system with such a scroll machine.
  • Scroll machines are fluid energy machines and are known from the prior art in various designs. Scroll machines are, for example, scroll compressors, scroll compressors or spiral compressors or scroll expanders.
  • Known scroll machines typically have two interacting spiral units, each with at least one spiral rib forming at least one spiral channel.
  • the spiral ribs of the spiral units engage or mesh with one another to form pressure chambers, with the spiral ribs sealingly resting against a spiral channel bottom of the other spiral unit.
  • Both the respective spiral channel and the spiral rib forming the spiral channel are designed in the form of a circular involute, with the two spiral units being movable relative to one another.
  • a common scroll machine design includes a stationary scroll unit and a movable scroll unit, with the movable first scroll unit being moved along an orbital path relative to a second scroll unit.
  • a medium for example a refrigerant
  • a medium is compressed or compressed in a compressor by a relative movement of the two spiral units.
  • the medium shifted in pressure chambers along the spiral channels from an outer end region to an inner end region, with the medium in the respective pressure chamber experiencing a volume change.
  • the medium in particular refrigerant, is expanded by a relative movement of the two spiral units.
  • the medium is displaced in pressure chambers along the spiral channels from an inner end region to an outer end region, with the medium experiencing an increase in volume in the respective pressure chamber.
  • Such a generic scroll machine which can be used in a refrigeration system with a refrigerant circuit.
  • refrigeration systems can be used in a variety of ways, such as cooling a secondary fluid such as air or cooling components or equipment.
  • the cooling or heating load of refrigeration systems can vary greatly with environmental conditions, occupancy levels, and other load requirements.
  • the scroll machine according to the invention with the features of patent claim 1 for a medium, in particular a refrigerant, has a machine housing with a longitudinal axis, an inlet and an outlet for the medium.
  • a drive unit, a drive shaft, a first spiral unit and a second spiral unit are arranged along the longitudinal axis.
  • the drive shaft is supported on the machine housing by a first bearing unit and a second bearing unit, the axis of rotation of the drive shaft preferably determining the position and orientation of the longitudinal axis.
  • the first bearing unit and the second bearing unit are preferably arranged in opposite end sections of the drive shaft.
  • the second bearing unit is arranged in the end section adjacent to the first spiral unit and the first bearing unit is arranged in the opposite end section.
  • the first spiral unit has a first spiral channel formed by a first spiral rib and extending from an inner end region to an outer end region.
  • the second spiral unit has a second spiral channel formed by a second spiral rib, which extends from an inner end region to an outer end region.
  • the inlet of the scroll machine is in fluid communication with the outer end portions of the first scroll unit and the second scroll unit, the outer end portions being referred to as the suction portion in the context of this invention.
  • the outlet is in fluid communication with the inner end portions, thereby directing the medium through the inlet and through the machine housing along multiple flow paths to the outer end portions and from the inner end portions to the outlet.
  • the first spiral unit can be moved by the drive unit along an orbital path relative to the second spiral unit by means of the drive shaft and the first spiral unit and the second spiral unit engage with one another to form pressure chambers, the spiral ribs sealingly resting on a spiral channel bottom of the other spiral unit.
  • the drive shaft has a hollow shaft section, one of the flow paths being guided through the hollow shaft section.
  • the hollow shaft section is preferably arranged coaxially to the axis of rotation of the drive shaft and can partially or completely penetrate the drive shaft.
  • the present invention is based on the idea of using the drive shaft at the same time as a line for the medium, which on the one hand saves space and has low pressure losses Guidance of the medium within the machine housing can be realized and, on the other hand, cooling of the drive shaft and in particular the components of the scroll machine connected to the drive shaft, such as the bearings of the drive shaft, can take place.
  • the proposed solution makes it possible to provide a particularly compact scroll machine with integrated cooling and efficient lubrication of the bearings.
  • the medium is preferably a refrigerant, the refrigerant comprising a lubricant which can be carried by the refrigerant.
  • the hollow shaft section is formed by a blind hole.
  • the blind hole preferably extends from an end face of the drive shaft in the first end section in the direction of the second end section.
  • the drive shaft can have at least one radial bore which opens into the hollow shaft section and connects the hollow shaft section to an outer lateral surface of the drive shaft.
  • the medium can be guided along a flow path through the at least one radial bore.
  • the at least one radial bore makes it possible to direct the medium specifically along the longitudinal axis from the drive shaft to individual components, whereby these components can be cooled and/or also lubricated by the lubricating medium carried with the medium.
  • a rotor of the drive unit can be arranged between the first bearing unit and the second bearing unit, the drive shaft between the first bearing unit and the rotor and/or the drive shaft between the second bearing unit and the rotor having at least one radial bore.
  • At least one radial bore is preferably arranged both between the first bearing unit and the rotor and between the second bearing unit and the rotor.
  • the at least one radial bore between the first bearing unit and the rotor and/or between the second bearing unit and the rotor can contribute to improved cooling of the rotor of the drive unit, with the drive shaft preferably having a plurality of radial bores over the circumference, which according to an even further preferred development are arranged circumferentially symmetrically.
  • the drive unit or a preferably electric drive around the drive unit has at least one axial opening and/or at least one axial groove, and that the at least one axial opening and/or the at least an axial groove specifies a flow path for the medium.
  • the drive unit preferably has a plurality of axial openings and/or a plurality of axial grooves over the circumference, which are preferably arranged circumferentially symmetrically.
  • the at least one axial opening and/or the at least one axial groove connect or connect opposite end faces of the drive unit or the drive and extensive cooling of the rotor and/or the stator of the drive can be realized.
  • the at least one axial opening can be formed, for example, by a motor gap and/or the at least one axial groove can be formed by a channel-shaped free space between the stator and the housing are formed.
  • the at least one axial groove and/or axial opening can be formed in the housing and/or the drive unit.
  • the first bearing unit comprises a secondary bearing body, wherein the secondary bearing body is preferably a rolling bearing that is not sealed by seals, through which the other of the flow paths is preferably guided.
  • the inlet in the machine housing can be arranged directly in front of the free end of the drive shaft, with the inlet being arranged in the longitudinal axis approximately coaxially with the drive shaft.
  • the medium coming from the inlet is branched into two flow paths connected in parallel, with the medium flowing through the first bearing unit on the one hand and the hollow shaft section of the drive shaft on the other.
  • the secondary bearing body of the first bearing unit can be cooled and, on the other hand, the lubricant carried with the medium can lubricate the secondary bearing body.
  • the second storage unit and the first spiral unit enclose a space, with at least one of the flow paths being guided into the space through the second storage unit.
  • the second bearing unit may include a main bearing body and a main bearing housing. At least one of the flow paths can be guided through the main bearing housing and/or through the main bearing body. In other words, the flow paths into the space through the second bearing unit can be guided exclusively through the main bearing housing or the main bearing body or connected in parallel through the main bearing housing and the main bearing body.
  • At least one flow path is preferably guided through the main bearing body in order, on the one hand, to cool the main bearing body and, on the other hand, to lubricate the main bearing body using the lubricant carried with the medium.
  • the main bearing body can be a non-sealed rolling bearing.
  • the second bearing unit separates the machine housing into a drive section and a suction region, the drive being arranged in the drive section and the outer end regions of the first spiral unit and the second spiral unit being arranged in the suction region.
  • the inlet opens into an inlet section, with the first bearing unit being arranged between the inlet section and the drive section.
  • the medium is guided along the flow paths from the inlet section through the drive section and through the second bearing unit to the suction region or the outer end regions of the first spiral unit and the second spiral unit.
  • the drive shaft projects into the space through the second bearing unit, with a balancing mass firmly connected to the drive shaft and/or on the drive shaft in the space an eccentric drive is arranged for the first spiral unit.
  • An eccentric drive preferably comprises an eccentric section designed as a driver on the drive shaft, which is coupled to the first spiral unit via an eccentric bearing body. Both the balancing mass and the eccentric drive can move in the space together with the drive shaft, whereby the medium present in the space is "stirred” or “spinned through” and the lubricant carried with the medium can be separated to a considerable extent.
  • the second bearing unit can be pot-shaped or bell-shaped, with the main bearing body and an axial bearing for the first spiral unit being provided in the longitudinal axis on opposite sides of the second bearing unit.
  • the main bearing body is preferably arranged in the area of a vertex of the bell-shaped second bearing unit and the axial bearing on the opposite end face.
  • At least two flow paths connected in parallel lead from the inlet into the room, one flow path being guided through the main bearing body and the other of the flow paths being guided through at least one inlet opening designed as an opening in the main bearing housing.
  • the two flow paths connected in parallel allow a pressure loss to be reduced while ensuring sufficient lubrication and/or cooling of the main bearing body.
  • the main bearing housing preferably has a plurality of inlet openings, which are further preferably arranged symmetrically distributed over the circumference.
  • the inlet openings are preferably arranged in a lateral surface of the main bearing housing and, even more preferably, in the longitudinal axis approximately centrally between the opposite sides of the second bearing unit.
  • a further development of the present invention provides that the space has at least one outlet opening, and that the outlet opening defines a flow path that connects the space with the outer end regions of the first spiral unit and the second spiral unit or the suction region.
  • the at least one outlet opening comprises a first bore section and a second bore section, and that the first bore section and the second bore section are arranged in an L or T shape.
  • the first bore section and the second bore section are each formed along a straight line which intersects at a common intersection.
  • the first bore section is oriented in a radial direction with respect to the longitudinal axis and the second bore section is oriented in an axial direction.
  • the first bore section is preferably designed as a through bore and connects an outer lateral surface of the main bearing housing to the space.
  • the second bore section can be formed, for example, by a blind hole.
  • At least one of the two bore sections can be formed in the main bearing housing by a primary or forming process.
  • an outlet opening can preferably be arranged in such a way that lubricant can drain out of the room through the outlet opening.
  • an outlet opening is arranged in an underside of the second storage unit. Separated lubricant can accumulate in the area of the underside and can be carried away by the flow through the outlet opening or flow away.
  • the at least one outlet opening can be formed by an axial recess which runs from radially outside to radially inside and interrupts the axial bearing surface.
  • the at least one axial recess is passed over when the first spiral unit moves along the orbital path, whereby continuous lubrication and cooling of the axial bearing can take place.
  • the transition between the surface of the axial bearing and the at least one radially oriented axial recess can be provided with transition radii.
  • an axial bearing element is arranged between the second bearing unit and the first spiral unit, which is preferably arranged on the axial recesses which run from radially outside to radially inside and interrupt the axial bearing surface.
  • the axial bearing element can preferably be an axial bearing plate.
  • the at least one outlet opening is formed by a line in the second storage unit, the line preferably comprising a first bore section and a second bore section, which are arranged in an L-shape.
  • the first bore section is preferably arranged in a radially oriented manner and the second bore section is arranged axially oriented.
  • the first bore section and the second bore section can preferably be incorporated into the second bearing unit or the main bearing housing, with the first bore section preferably completely penetrating the second bearing unit, while the second bore section can be designed as a blind hole.
  • the first bore section consequently extends from the space to an outer lateral surface of the second bearing unit or the main bearing housing and is preferably closed there by the machine housing or a machine housing section.
  • the second bore section intersects the first bore section and opens into the outer end regions of the first spiral unit and the second spiral unit or in the suction region of the two spiral units.
  • the at least one outlet opening is arranged offset in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis to the at least one inlet opening in the space. Due to the offset arrangement of the inlet openings to the outlet opening, the residence time of the medium in the space can be extended, whereby a separation rate of the lubricant carried in the medium in the space can be increased.
  • a preferred development of the present invention provides that the at least one outlet opening on the side of the second bearing unit facing the first spiral unit is arranged partially or completely within a surface which is traversed by the first spiral unit during a complete movement along the orbital path.
  • the at least one outlet opening is thus opened during a movement along the orbital path of the first spiral unit at least once partially or completely, whereby the axial bearing arranged between the second bearing unit and the first spiral unit can be lubricated.
  • the first spiral unit has a recess on the side facing the at least one outlet opening, which is arranged within a surface which passes over the at least one outlet opening during a complete movement of the first spiral unit along the orbital path.
  • the recess prevents the first spiral unit from coming into direct contact with the at least one outlet opening, whereby damage to the outlet opening and/or to a surface of the axial bearing of the first spiral unit can be avoided.
  • a further development of the present invention provides that at least one ring-pin coupling is provided, which prevents the first spiral unit from rotating completely about the longitudinal axis.
  • a ring-pin coupling comprises at least one ring-pin coupling pair, preferably several ring-pin coupling pairs, each with a pin that engages in an abutment. The pin can make a movement corresponding to the orbital path in the annular abutment.
  • one of the flow paths is guided through the ring-pin coupling, with even more preferably the respective abutment being formed in the second bearing unit and either completely breaking through the second bearing unit or having a connecting bore which breaks through the second bearing unit, so that the flow path from the Entry coming can be guided through the abutment.
  • the lubricant entrained by the refrigerant can settle in the ring-pin coupling for lubrication.
  • the at least one connecting hole can lead a flow path coming from the inlet through the second bearing unit to the suction area.
  • the connecting hole does not necessarily have to be guided through a ring-pin coupling pair or through the abutment thereof as described above, but can also be guided beyond the ring-pin coupling pair through the second bearing unit.
  • the at least one ring-pin coupling pair is arranged in such a way that lubricant can drain from the drive section through the ring-pin coupling in the direction of the suction area.
  • a ring-pin coupling is arranged in the area of an underside of the second bearing unit.
  • the second spiral unit is stationary.
  • the second spiral unit should therefore preferably not make any relative movement compared to the first spiral unit and the machine housing when the scroll machine is operating as intended.
  • a high-pressure chamber can be arranged in the housing.
  • the inner end regions of the first spiral unit and the second spiral unit are connected to the high-pressure chamber via a passage, and from the high-pressure chamber the medium can leave the machine housing through the outlet.
  • the high-pressure chamber can be connected to an outlet via a pressure port.
  • the pressure port can be arranged offset from the passage in a plane transverse to the longitudinal axis and can more preferably be arranged in the pressure chamber along the longitudinal axis on the side opposite the passage. The offset arrangement between the passage and the pressure port is intended to ensure that pressure pulsations are reduced and that the medium coming from the passage cannot flow out of the scroll machine directly through the pressure port.
  • a return flow region may be provided in the high pressure chamber that enforces an S-shaped flow path from the passage to the outlet.
  • the return flow area promotes dampening of pulsations and reduces pressure fluctuations in the medium discharged through the outlet.
  • an intermediate floor can be provided between the high-pressure chamber and the second spiral unit, the intermediate floor enclosing the high-pressure chamber together with the machine housing.
  • the intermediate floor absorbs a large part of the pressure load of the high-pressure chamber, which means that the second spiral unit is exposed to lower loads.
  • the return flow area is formed by a recess formed in the intermediate floor on the side facing the high-pressure chamber and the pressure port, the pressure port protruding into the high-pressure chamber oriented towards the recess.
  • the pressure port is in a contact area with the intermediate floor Formation of the flow area is in effective contact, and that the contact area is arranged on an imaginary connecting line in a plane perpendicular to the longitudinal axis between the pressure port and the passage.
  • a check valve can be provided, which is arranged between the high-pressure chamber and the outlet.
  • the check valve can be arranged both in the outlet and in the pressure port, with the check valve particularly preferably being inserted into the pressure port in the form of a socket. This results in a particularly compact and simple design.
  • Another aspect of the present invention relates to a refrigeration system with a scroll machine described above.
  • Figure 1 shows a preferred embodiment of a refrigeration system 1 with a scroll machine 2.
  • the refrigeration system 1 comprises the scroll machine 2 designed as a scroll compressor, a condenser 3, an expansion element 4 and an evaporator 5.
  • a medium preferably a refrigerant, flows through the refrigeration system 1 along the Direction marked by arrows first from an outlet 12 of the scroll machine 2 in the order to the condenser 3, the expansion element 4, the evaporator 5 and finally back through an inlet 11 into the scroll machine 2.
  • FIG 2 is a simplified sectional view of the scroll machine 2 according to Figure 1 refer to.
  • the scroll machine 2 has a machine housing 10, referred to as a whole, which is oriented along a longitudinal axis X.
  • the machine housing 10 can have several housing parts, in which In the present exemplary embodiment, the machine housing 10 has a first housing part 10 ⁇ and a second housing part 10".
  • a drive unit 400 In the machine housing 10 are along the longitudinal axis X Figure 2 From right to left the inlet 11, a drive unit 400, a drive shaft 420, a first spiral unit 100, a second spiral unit 200, an intermediate floor 50, a high pressure chamber 30 and the outlet 12 are arranged.
  • the first spiral unit 100 is coupled to the drive unit 400 via an eccentric drive 150 and the drive shaft 420.
  • the drive unit 400 preferably comprises an electric drive with a rotor 410 and a stator 415, the rotor 410 being firmly coupled to the drive shaft 420.
  • the drive shaft 420 is aligned in the longitudinal axis X and the axis of rotation of the drive shaft 420 defines the longitudinal axis
  • the drive shaft 420 is supported on the machine housing 10 by a first bearing unit 450 and in the second end section by a second bearing unit 300.
  • the rotor 410 of the drive unit 400 is arranged between the first storage unit 450 and the second storage unit 300.
  • the drive shaft 420 has a hollow shaft section 424, which is oriented in the longitudinal axis X.
  • the hollow shaft section 424 can be designed as a blind hole and extends from a free end face of the drive shaft 420 in the first end section in the direction of the second end section.
  • the drive shaft 420 also includes a plurality of radial bores 428, which break through the drive shaft 420 and connect the hollow shaft section 424 to an outer surface of the drive shaft 420.
  • the drive shaft 420 can each have at least one radial bore 428 between the first bearing unit 450 and the rotor 410 and/or between the second bearing unit 300 and the rotor 410.
  • the drive shaft 420 has two radial bores 428 between the first bearing unit 450 and the rotor 410 and between the second bearing unit 300 and the rotor 410, which are arranged circumferentially symmetrically to the drive shaft 420.
  • the first bearing unit 450 includes a bearing holder 452 and a secondary bearing body 455.
  • the bearing holder 452 can be formed by the machine housing 10.
  • the secondary bearing body 455 can be designed as a rolling bearing, which is preferably not sealed.
  • the first storage unit 450 divides an interior of the machine housing 10 into an inlet section and a drive section, with the inlet 11 opening into the inlet section.
  • the inlet 11 is preferably arranged on an end face of the machine housing 10, with the inlet 11 even more preferably being arranged in alignment with the drive shaft 420 - preferably directly - in front of the free end face of the drive shaft 420.
  • the second bearing unit 300 includes a main bearing housing 302 and a main bearing body 305.
  • the main bearing body 305 can be designed as a rolling bearing, preferably not sealed.
  • the second storage unit 300 further separates the interior of the machine housing 10 into the drive section and a suction area 320.
  • the second bearing unit 300 has a first side and a second side, with the first side facing the drive unit 400 and the second side facing the first spiral unit 100.
  • the main bearing body 305 is arranged on the first side and forms an end face on the second side Thrust bearing 190 for the first spiral unit 100.
  • the second bearing unit 300 or the main bearing housing 302 can be bell-shaped or cup-shaped and enclose a space 380 together with the first spiral unit 100.
  • the space 380 has a plurality of inlet openings 370, which are formed in the second bearing unit 300 or in the main bearing housing 302.
  • the inlet openings 370 break through the main bearing housing 302 and open into the space 380.
  • the second bearing unit 300 can have four inlet openings 370, which are as in Figure 5 is shown, can be arranged circumferentially symmetrically on a lateral surface, preferably approximately centrally between the first side and the second side.
  • the space 380 can have a plurality of outlet openings 390, which are preferably formed in the second bearing unit 300 or the main bearing housing 302.
  • Figure 3 shows an enlarged detailed view according to Figure 2 from which it can be seen that the outlet opening 390 can be formed from a first bore section 392 and a second bore section 394 in the main bearing housing 302.
  • the first bore section 392 is essentially radially oriented and extends from the space 380. For manufacturing reasons, it may be advantageous if the first bore section 392 completely penetrates the main bearing housing 302.
  • the second bore section 394 is essentially axially oriented and connects the second side of the second bearing unit 300 or the main bearing housing 302 with the first bore section 392.
  • the second storage unit 300 can have four outlet openings 390, which are preferably arranged circumferentially symmetrical. Furthermore, the outlet openings 390 can be opposite the inlet openings 370 - as in Figure 5 indicated - be arranged offset in the circumferential direction.
  • the drive shaft 420 protrudes into the space 380 through the second bearing unit 300 or through the main bearing body 305.
  • the space 380 there is a balancing mass 430 arranged on the drive shaft 420.
  • the eccentric drive 150 is arranged, which includes an eccentric shaft section 152 and an eccentric bearing body 155 arranged on the eccentric shaft section 152.
  • the eccentric shaft section 152 can be formed by the drive shaft 420.
  • the first spiral unit 100 has a first side 101 and a second side 102 opposite the first side 101 in the longitudinal axis X. On the first side 101, the first spiral unit 100 is mounted on the second bearing unit 300 by means of the axial bearing 190.
  • the eccentric drive 150 is coupled to the first spiral unit 100 on the first side 101 and a first spiral rib 110 is arranged on the second side 102, which projects along the longitudinal axis X and forms a first spiral channel 120.
  • a ring-pin coupling 350 which has several ring-pin coupling pairs 351 (see Figures 4 or 5 ).
  • the ring-pin coupling pairs form the ring-pin coupling 350, which prevents complete rotation of the first spiral unit 100 about the longitudinal axis X.
  • the ring-pin coupling 350 couples the first spiral unit 100 with the second bearing unit 300 and includes a pin 356 and an abutment that can be formed by a recess 352 and a sleeve 354 arranged in the recess 352.
  • the pin 356 can make a movement corresponding to the orbital path in the abutment.
  • the abutment can be formed in the second bearing unit 300 and the pins 356 protrude from the first side 101 of the first spiral unit 100 and engage in the abutment of the second bearing unit 300.
  • a ring-pin coupling pair 351 can have a connecting hole 360, which breaks through the second bearing unit 300 or the main bearing housing 302.
  • first spiral rib 110 on the second side 102 of the first spiral unit 100 forms the spiral channel 120 with a spiral channel bottom.
  • the spiral rib 110 also has a first spiral rib tip, which can either have a seal or can be designed as a flat tip.
  • the first spiral channel 120 can have an inner end region 125 and/or an outer end region 126.
  • the first spiral rib 110 is involute-shaped and extends from the inner end region 125 to the outer end region 126.
  • the inner end region 125 lies radially inward with respect to the longitudinal axis X and the outer end region 126 lies radially outside with respect to the longitudinal axis X.
  • the at least one spiral channel 120 is U-shaped and is delimited in the radial directions by the spiral rib 110 or a spiral wall of the spiral rib 110 and the spiral channel bottom.
  • the second spiral unit 200 can be designed to be stationary and has a first side 201 and a second side 202 opposite the first side 201 in the longitudinal axis X. On the first side 201, a second spiral rib 210 protrudes along the longitudinal axis X, the second spiral rib 210 forming a second spiral channel 220.
  • the second spiral rib 210 also has a second spiral rib tip, which can either have a seal or can be designed as a flat tip. Furthermore, the second spiral channel 220 can have an inner end region 225 and/or an outer end region 226.
  • the second spiral rib 210 is adapted to the first spiral rib 110 and is also involute-shaped and extends from the inner end region 225 to an outer end region 226.
  • the inner end region 225 lies radially inward with respect to the longitudinal axis X and the outer end region 226 with respect to the Longitudinal axis X radially outside.
  • the at least one second spiral channel 220 is U-shaped and is delimited in the radial directions by the second spiral rib 210 or a spiral wall of the second spiral rib 210 and the second spiral channel bottom.
  • first spiral rib 110 of the first spiral unit 100 and the second spiral rib 210 of the second spiral unit 200 engage with one another or mesh.
  • the first spiral unit 100 can be moved by the drive unit 400 along an orbital path (not shown) relative to the second spiral unit 200.
  • a ring-pin coupling 350 prevents the first spiral unit 100 from rotating about the longitudinal axis X during movement along the orbital path.
  • the first spiral rib 110 engages in the second spiral channel 220 and the second spiral rib 210 engages in the first spiral channel 120.
  • the second spiral rib tip of the second spiral rib 210 cooperates in a sealing manner with the spiral channel bottom of the first spiral unit 100 and the first spiral rib tip of the first spiral rib 110 interacts with the spiral channel base of the second spiral unit 200.
  • first spiral unit 100 moves along the orbital path between the first Spiral unit 100 and the second spiral unit 200 (not shown) include pressure chambers through which medium is displaced from the outer end regions 126, 226 to the inner end regions 125, 225.
  • the outer end regions 126, 226 together form the suction region 320, from which the medium can be sucked into the spiral channels 120, 220 in order to then transport it in closed pressure chambers (not shown) from the outer end region 126, 226 to the inner end region 125, 225 to relocate, whereby the pressure chambers experience a continuous volume reduction.
  • the medium is guided in the machine housing 10 along several flow paths from the inlet 11 to the outer end regions 126, 226, the medium being used along these flow paths to cool the components in the machine housing 10 and/or to lubricate them using entrained lubricant.
  • the flow paths are indicated by arrow lines, with only some of the arrow lines being marked with the reference symbol “S” for better understanding.
  • the medium enters the inlet section through the inlet 11 in the machine housing 10. The medium then flows from the inlet section into the drive section.
  • the medium branches out and flows along two parallel flow paths in the direction of the drive section, one of the flow paths being guided through the first bearing unit 550 and the other flow path being guided through the drive shaft 420 or through the hollow shaft section 424 of the drive shaft 420.
  • the medium can flow from the hollow shaft section 424 into the drive section through the radial bore 428 of the drive shaft 420.
  • the drive shaft 420 can have one or more radial bores 428 both between the first bearing unit 450 and the rotor 410 and between the rotor 410 and the second bearing unit 300, whereby the flow path guided through the hollow shaft section 424 branches out several times and is used for cooling and/or Lubrication, for example, of the rotor 410, the first bearing unit 300 and/or the second bearing unit 450 is used.
  • the drive unit 400 has or has at least one axial opening 414 and / or at least one axial groove 418, each of which leads a flow path through the drive unit 400.
  • the respective axial opening 414 and the respective axial groove 418 connect the two opposite end faces of the drive device 400, whereby the drive unit 400 is "flushed" with the medium.
  • a very effective cooling of the drive unit 400 can be achieved by this measure.
  • the at least one axial opening 414 can be formed by a running gap between the rotor 410 and the stator 415.
  • the medium then flows from the drive section along several flow paths through the second storage unit 300 into the suction area 320.
  • the medium can be guided via the space 380 to the suction area 320 and on the other hand via the connecting bore 360 in the ring-pin coupling 350 or in the at least one ring-pin coupling pair 351.
  • the medium can be guided into the space 380 along two flow paths connected in parallel, one of the flow paths leading through the inlet openings 370 and the other of the flow paths through the main bearing body 305. In this way, the main bearing body 305 can both be cooled, as well as by the lubricant carried with the medium.
  • the medium flows around the balancing mass 430 and the eccentric drive 150 of the first spiral unit 100, whereby these components can be both cooled and lubricated.
  • the medium can have space 380 - as shown in the enlarged view Figures 3 and 5 can be removed - exit through the outlet openings 390, which connect the space 380 with the suction area 320 or the outer end areas 126, 226 of the first spiral unit 100 and the second spiral unit 200.
  • the outlet openings 390 open into the suction area 320 on the second side of the second bearing unit 300 facing the first spiral unit 100, the respective outlet opening 390 preferably opening within an area which is completely or partially covered by the first spiral unit 100 during a complete movement along the orbital path is run over.
  • the first spiral unit 100 has a recess 290 on the side facing the at least one outlet opening 390, which is arranged within a surface which passes over the at least one outlet opening 390 during a complete movement along the orbital path.
  • the respective outlet opening 390 and the first spiral unit 100 therefore do not come into contact.
  • a flow path can be guided from the drive section and the suction region 320 through the ring-pin coupling 350 and the ring-pin coupling pairs 351, respectively.
  • the respective ring-pin coupling pair 351 can have a connecting bore 360 (see FIG. 5), which leads a further flow path from the inlet 11 to the suction area 320.
  • the connecting bores 360 break through the second bearing unit 300 and connect the first side of the second bearing unit 300 with the recess 352 of the first spiral unit 100.
  • a reduction in the pressure drop of the medium can be achieved through the connecting bores 360 in the ring-pin coupling pairs 351.
  • At least one connecting hole 360 can be provided, which connects the second bearing unit 300 between two ring-pin coupling pairs 351 breaks through and leads a flow path from the inlet 11 to the suction area 320.
  • the outlet openings 390 can be formed by a plurality of radially oriented axial recesses which are arranged on the second side of the second bearing unit 300.
  • the axial recesses can extend over the second side of the second bearing unit 300 and thus also over the axial bearing 190 formed between the second bearing unit 300 and the first spiral unit 100.
  • the lubricant carried in the medium can contribute to the lubrication of the axial bearing 190 when the first spiral unit 100 travels over the recessed areas.
  • this development can include an axial bearing element that can be arranged in the form of a plate between the second bearing unit 300 and the first spiral unit 100.
  • the axial bearing element is preferably an axial bearing plate.
  • the high-pressure chamber 30 and the intermediate floor 50 are arranged on the second side 202 of the second spiral unit 200, the intermediate floor 50 being arranged along the longitudinal axis X between the high-pressure chamber 30 and the second spiral unit 200.
  • the intermediate floor 50 decouples the second spiral unit 200 from the pressure forces in the high-pressure chamber 30 and is supported relative to the machine housing 10.
  • the high-pressure chamber 30 is connected to the second spiral channel 220 via a passage 260, the passage 260 comprises an outlet opening which is arranged in the region of the inner end regions 125, 225.
  • the outlet opening also called “discharge port”
  • the passage 260 extends along the longitudinal axis X through an opening through the intermediate floor 50 to the high-pressure chamber 30.
  • the high pressure chamber 30 is in turn connected to the outlet 12 and the medium can leave the scroll machine 2 through the outlet 12.
  • the high-pressure chamber 30 is surrounded or enclosed by the machine housing 10 and the intermediate floor 50 and has the outlet 12 through which the medium can leave the scroll machine.
  • the machine housing 10 or the second housing part 10" can be pot-shaped with a recess, the intermediate base 50 being able to close the high-pressure chamber 30 in the machine housing 10 or the second housing section 10" in the manner of a cover or plug.
  • the shapes of the recess of the second housing section 10" and the intermediate floor 50 are adapted to one another, with both the recess and the intermediate floor 50 preferably having a circular cylindrical shape and being able to be designed to fit one another precisely.
  • sealants can be provided there.
  • the intermediate floor 50 has a first side and a second side, the first side facing the second spiral unit 200, and the second side facing the high-pressure chamber 30.
  • the intermediate floor 50 includes the opening through which the passage 260 is guided.
  • the intermediate floor 50 has an annular projection which protrudes on the first side of the intermediate floor 50 in the longitudinal axis X from the first side of the intermediate floor 50 in the direction of the second spiral unit 200.
  • an axial lock in the form of a locking ring fastened in the machine housing 10 can be arranged, through which the position of the intermediate floor 50 in the longitudinal axis X is determined.
  • the axial securing supports the intermediate floor 50 on the side facing the second spiral unit 200 on the machine housing 10, whereby the pressure forces from the high-pressure chamber 30 are essentially decoupled from the second spiral unit 200 and are coupled into the machine housing 10.
  • the second spiral unit 200 can telescope around the annular projection of the intermediate floor 50 and for this purpose has a first annular projection and a second annular projection on the second side 202, the first annular projection interacting with an inner lateral surface of the annular projection and the second annular projection with an outer lateral surface of the annular projection of the intermediate base 50.
  • the annular projection of the intermediate floor 50 as well as the annular projections surrounding the annular projection of the intermediate floor 50 on the second side 202 of the second spiral unit 200 do not necessarily have to be provided, but represent a preferred development that can be used in particular when the scroll machine 1 has an injection or an eco-port.
  • the annular projections of the intermediate floor 50 and the annular projections of the second spiral unit 200 can form a radial bearing for the second spiral unit 200.
  • the medium can - as shown by the arrow lines in Figure 2 is shown - from the high pressure chamber 30 via a pressure port 40 to the outlet 12, the pressure port 40 preferably being arranged in such a way that the medium cannot flow directly from the passage 260 into the pressure port 40.
  • the pressure port 40 projects from the side of the machine housing 10 facing the intermediate floor 50 in the direction of the intermediate floor 50 and, according to FIG. 7, is arranged offset from the passage 260 in a plane perpendicular to the longitudinal axis X.
  • a return flow area 45 can be provided, which forces an S-shaped flow path S from the passage 260 through the pressure port 40 to the outlet 12, which in Figure 2 indicated by an arrow line.
  • the return flow area 45 can have a preferably annular recess 59 (see Figure 6 ), which together with the pressure port defines the S-shaped flow path.
  • the pressure port 40 is connected to the intermediate floor 50 according to Figure 6 in one Contact area 46 in effective contact, the contact area 46 being arranged on an imaginary connecting line in a plane perpendicular to the longitudinal axis X between the pressure port 40 and the passage 260.
  • Check valve 48 shown may be arranged, which preferably comprises a bushing 49 which can be inserted into the pressure port 40.

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Abstract

Scrollmaschine (2), insbesondere Spiralverdichter, für ein Medium, insbesondere ein Kältemittel, aufweisend ein Maschinengehäuse (10) mit einer Längsachse (X) und einem Einlass und einem Auslass für das Medium, wobei in dem Maschinengehäuse (10) entlang der Längsachse (X), eine Antriebseinheit (400) mit einer Antriebswelle (420), die durch eine erste Lagereinheit (450) und eine zweite Lagereinheit (300) an dem Maschinengehäuse (10) gelagert ist, eine erste Spiraleinheit (100) mit einem Spiralkanal (120) mit einem inneren (125) und einem äußeren Endbereich (126),eine zweite Spiraleinheit (200) mit einem Spiralkanal (220) vorgesehen ist, und wobei die erste (100) und die zweite Spiraleinheit (200) ineinandergreifen, wobei die erste Spiraleinheit (100) entlang einer Orbitalbahn relativ zu der zweiten Spiraleinheit (200) bewegt werden kann, wobei der Einlass (11) mit den äußeren Endbereichen (126, 226) in Fluidkommunikation steht und der Auslass (12) mit den inneren Endbereichen (125, 225) in Fluidkommunikation steht, und wobei das Medium in dem Maschinengehäuse (10) entlang mehrerer Strömungspfade von dem Einlass (11) zu den äußeren Endbereichen (126, 226) strömen kann, und dass die Antriebswelle (420) einen Hohlwellenabschnitt (424) aufweist, durch den einer der Strömungspfade geführt ist.Kälteanlage mit einer solchen Scrollmaschine.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scrollmaschine, insbesondere einen Spiralverdichter für ein Medium, insbesondere ein Kältemittel, sowie eine Kälteanlage mit einer solchen Scrollmaschine.
  • Scrollmaschinen sind Fluidenergiemaschinen und sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorbekannt. Scrollmaschinen sind beispielsweise Scrollkompressoren, Scrollverdichter bzw. Spiralverdichter oder Scrollexpander.
  • Bekannte Scrollmaschinen weisen typischerweise zwei zusammenwirkende Spiraleinheiten mit jeweils mindestens einer mindestens einen Spiralkanal bildenden Spiralrippe auf. Die Spiralrippen der Spiraleinheiten greifen bzw. verkämmen zur Bildung von Druckkammern ineinander wobei die Spiralrippen an einem Spiralkanalboden der jeweils anderen Spiraleinheit dichtend anliegen.
  • Sowohl der jeweilige Spiralkanal als auch die den Spiralkanal bildende Spiralrippe sind in Form einer Kreisevolvente ausgebildet, wobei die zwei Spiraleinheiten relativ zueinander beweglich sind. Eine verbreitete Bauweise von Scrollmaschinen weist eine stationäre Spiraleinheit und eine bewegliche Spiraleinheit auf, wobei die bewegliche erste Spiraleinheit entlang einer Orbitalbahn relativ zu einer zweiten Spiraleinheit bewegt wird.
  • Nach dem Verdrängungsprinzip wird in einem Kompressor oder in einem Verdichter ein Medium, zum Beispiel ein Kältemittel, durch eine Relativbewegung der zwei Spiraleinheiten verdichtet bzw. komprimiert. Bei dieser Relativbewegung wird das Medium in Druckkammern entlang der Spiralkanäle von einem äußeren Endbereich zu einem inneren Endbereich verlagert, wobei das Medium in der jeweiligen Druckkammer eine Volumenveränderung erfährt.
  • In einem Expander wird das Medium, insbesondere Kältemittel, durch eine Relativbewegung der zwei Spiraleinheiten expandiert. Bei dieser Relativbewegung wird das Medium in Druckkammern entlang der Spiralkanäle von einem inneren Endbereich zu einem äußeren Endbereich verlagert, wobei das Medium in der jeweiligen Druckkammer eine Volumenvergrößerung erfährt.
  • Aus WO 2018 019 372 A1 ist beispielsweise eine solche gattungsgemäße Scrollmaschine bekannt, die in einer Kälteanlage mit einem Kältemittelkreislauf zur Anwendung kommen kann. Solche Kälteanlagen können vielseitig zur Anwendung kommen, wie beispielsweise zum Kühlen eines sekundären Fluids wie Luft oder zum Kühlen von Komponenten oder Gerätschaften. Die Kühl- oder Heizlast von Kälteanlagen kann stark mit den Umgebungsbedingungen, dem Belegungsniveau, und anderen Lastanforderungen variieren.
  • In der Vergangenheit haben sich oben beschriebene Scrollmaschinen und Kälteanlagen bewährt, jedoch hat sich gezeigt, dass die Komponenten der Scrollmaschine einerseits eine kontinuierliche Kühlung als auch eine Schmierung erfordern, um die geforderte Lebensdauer zu erreichen.
  • Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Scrollmaschine, sowie eine Kälteanlage der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile in zweckmäßiger Weise beseitigt. Es soll eine Scrollmaschine sowie eine Kälteanlage bereitgestellt werden, welche auf einfache Weise effektiv gekühlt und ebenso geschmiert wird.
  • Diese Aufgaben werden durch eine Scrollmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, 6, 19 und einer Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Scrollmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 für ein Medium, insbesondere ein Kältemittel, weist ein Maschinengehäuse mit einer Längsachse, einen Einlass und einen Auslass für das Medium auf. Darüber hinaus sind bei der erfindungsgemäßen Scrollmaschine entlang der Längsachse eine Antriebseinheit, eine Antriebswelle, eine erste Spiraleinheit und eine zweite Spiraleinheit angeordnet. Die Antriebswelle wird durch eine erste Lagereinheit und eine zweite Lagereinheit an dem Maschinengehäuse abgestützt, wobei die Rotationsachse der Antriebswelle bevorzugt die Lage und Orientierung der Längsachse vorgibt. Die erste Lagereinheit und die zweite Lagereinheit sind bevorzugt in gegenüberliegenden Endabschnitten der Antriebswelle angeordnet.
  • Die zweite Lagereinheit ist in dem zu der ersten Spiraleinheit benachbarten Endabschnitt angeordnet und die erste Lagereinheit ist in dem gegenüberliegenden Endabschnitt angeordnet.
  • Die erste Spiraleinheit weist einen durch eine erste Spiralrippe gebildeten ersten Spiralkanal auf, der sich von einem inneren Endbereich bis zu einem äußeren Endbereich erstreckt.
  • Die zweite Spiraleinheit weist einen durch eine zweite Spiralrippe gebildeten zweiten Spiralkanal auf, der sich von einem inneren Endbereich bis zu einem äußeren Endbereich erstreckt.
  • Der Einlass der Scrollmaschine steht mit den äußeren Endbereichen der ersten Spiraleinheit und der zweiten Spiraleinheit in Fluidkommunikation, wobei die äußeren Endbereiche im Zusammenhang mit dieser Erfindung als Ansaugbereich bezeichnet werden. Der Auslass steht mit den inneren Endbereichen in Fluidkommunikation, wodurch das Medium durch den Einlass und durch das Maschinengehäuse entlang mehrerer Strömungspfade zu den äußeren Endbereichen geführt wird und von den inneren Endbereichen zu dem Auslass.
  • Die erste Spiraleinheit kann mittels der Antriebswelle durch die Antriebseinheit entlang einer Orbitalbahn relativ zu der zweiten Spiraleinheit bewegt werden und die erste Spiraleinheit und die zweite Spiraleinheit greifen zur Bildung von Druckkammern ineinander, wobei die Spiralrippen an einem Spiralkanalboden der jeweils anderen Spiraleinheit dichtend anliegen.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Antriebswelle einen Hohlwellenabschnitt auf, wobei einer der Strömungspfade durch den Hohlwellenabschnitt geführt wird. Der Hohlwellenabschnitt ist bevorzugt koaxial zu der Rotationsachse der Antriebswelle angeordnet und kann die Antriebswelle teilweise oder vollständig durchdringen.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, die Antriebswelle gleichzeitig als eine Leitung für das Medium zu verwenden, wodurch einerseits eine platzsparende und druckverlustarme Führung des Mediums innerhalb des Maschinengehäuses realisiert werden kann und andererseits eine Kühlung der Antriebswelle und insbesondere der mit der Antriebswelle verbundenen Komponenten der Scrollmaschine, wie z.B. die Lager der Antriebswelle, erfolgen kann. Durch die vorgeschlagene Lösung kann eine besonders kompakte Scrollmaschine mit integrierter Kühlung und effizienter Schmierung der Lager zur Verfügung gestellt werden.
  • Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass das Medium bevorzugt ein Kältemittel ist, wobei das Kältemittel ein Schmiermittel umfasst, welches durch das Kältemittel mitgeführt werden kann.
  • Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Hohlwellenabschnitt durch eine Sacklochbohrung gebildet wird. Die Sacklochbohrung erstreckt sich vorzugsweise von einer Stirnseite der Antriebwelle in dem ersten Endabschnitt in Richtung des zweiten Endabschnitts.
  • Ferner kann weiterbildungsgemäß die Antriebswelle mindestens eine Radialbohrung aufweisen, die in dem Hohlwellenabschnitt mündet und den Hohlwellenabschnitt mit einer äußeren Mantelfläche der Antriebswelle verbindet. Das Medium kann infolge dessen entlang eines Strömungspfades durch die mindestens eine Radialbohrung geführt werden. Die mindestens eine Radialbohrung ermöglicht es, das Medium gezielt entlang der Längsachse aus der Antriebswelle zu einzelnen Komponenten auszuleiten, wodurch eine Kühlung dieser Komponenten und/oder auch eine Schmierung dieser Komponenten durch das mit dem Medium mitgeführte Schmiermedium erfolgen kann.
  • Weiterbildungsgemäß kann zwischen der ersten Lagereinheit und der zweiten Lagereinheit ein Rotor der Antriebseinheit angeordnet sein, wobei die Antriebswelle zwischen der ersten Lagereinheit und dem Rotor und/oder die Antriebswelle zwischen der zweiten Lagereinheit und dem Rotor die mindestens eine Radialbohrung aufweist. Bevorzugt ist sowohl zwischen der ersten Lagereinheit und dem Rotor als auch zwischen der zweiten Lagereinheit und dem Rotor jeweils mindestens eine Radialbohrung angeordnet. Die mindestens eine Radialbohrung zwischen der ersten Lagereinheit und dem Rotor und/oder zwischen der zweiten Lagereinheit und dem Rotor kann zur verbesserten Kühlung des Rotors der Antriebseinheit beitragen, wobei bevorzugt die Antriebswelle über den Umfang jeweils mehrere Radialbohrungen aufweist, die gemäß einer noch weiter bevorzugten Weiterbildung umfangssymmetrisch angeordnet sind.
  • Darüber hinaus hat es sich nach Maßgabe einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn die Antriebseinheit bzw. ein bevorzugt elektrischer Antrieb um die Antriebseinheit mindestens eine Axialdurchbrechung und/oder mindestens eine Axialnut aufweist, und dass die mindestens eine Axialdurchbrechung und/oder die mindestens eine Axialnut einen Strömungspfad für das Medium vorgibt. Bevorzugt weist die Antriebseinheit über den Umfang mehrere Axialdurchbrechungen und/oder mehrere Axialnuten auf, die bevorzugt umfangssymmetrisch angeordnet sind. Die mindestens eine Axialdurchbrechung und/oder die mindestens eine Axialnut verbinden bzw. verbindet gegenüberliegende Stirnseiten der Antriebseinheit bzw. des Antriebs und es kann eine umfangreiche Kühlung des Rotors und/oder des Stators des Antriebs realisiert werden. Die mindestens eine Axialdurchbrechung kann beispielsweise durch einen Motorspalt gebildet werden und/oder die mindestens eine Axialnut kann durch einen kanalförmigen Freiraum zwischen dem Stator und dem Gehäuse gebildet werden. Die mindestens eine Axialnut und/oder Axialdurchbrechung kann im Gehäuse und/oder der Antriebseinheit ausgebildet sein.
  • Weiterbildungsgemäß hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem Einlass und der ersten Lagereinheit ein Strömungspfad in zwei parallel geschaltete Strömungspfade verzweigt wird, wobei einer der Strömungspfade durch den Hohlwellenabschnitt geführt ist und der andere der Strömungspfade durch die erste Lagereinheit. Die erste Lagereinheit umfasst einen Nebenlagerkörper, wobei der Nebenlagerkörper bevorzugt ein nicht durch Dichtungen abgedichtetes Wälzlager ist, durch den der andere der Strömungspfade bevorzugt geführt wird.
  • Weiterhin kann der Einlass in dem Maschinengehäuse unmittelbar vor dem freien Ende der Antriebswelle angeordnet sein, wobei noch weiter bevorzugt der Einlass in der Längsachse näherungsweise koaxial zu der Antriebswelle angeordnet ist. Das von dem Einlass kommende Medium wird in zwei parallel geschaltete Strömungspfade verzweigt, wobei einerseits die erste Lagereinheit mit dem Medium durchströmt wird und andererseits der Hohlwellenabschnitt der Antriebswelle. Dadurch kann insbesondere der Nebenlagerkörper der ersten Lagereinheit gekühlt werden und andererseits kann das mit dem Medium mitgeführte Schmiermittel den Nebenlagerkörper schmieren.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform oder einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umschließen die zweite Lagereinheit und die erste Spiraleinheit einen Raum, wobei mindestens einer der Strömungspfade durch die zweite Lagereinheit in den Raum geführt ist.
  • Die zweite Lagereinheit kann einen Hauptlagerkörper und ein Hauptlagergehäuse umfassen. Mindestens einer der Strömungspfade kann durch das Hauptlagergehäuse und/oder durch den Hauptlagerkörper geführt werden. Mit anderen Worten können die Strömungspfade in den Raum durch die zweite Lagereinheit ausschließlich durch das Hauptlagergehäuse oder den Hauptlagerkörper geführt werden oder parallelgeschaltet durch das Hauptlagergehäuse und den Hauptlagerkörper.
  • Bevorzugt wird allerdings mindestens ein Strömungspfad durch den Hauptlagerkörper geführt, um einerseits den Hauptlagerkörper zu kühlen und andererseits den Hauptlagerkörper durch das mit dem Medium mitgeführte Schmiermittel zu schmieren. Der Hauptlagerkörper kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein nicht abgedichtetes Wälzlager sein.
  • Die zweite Lagereinheit trennt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung das Maschinengehäuse in einen Antriebsabschnitt und einen Ansaugbereich, wobei in dem Antriebsabschnitt der Antrieb angeordnet ist und in dem Ansaugbereich die äußeren Endbereiche der ersten Spiraleinheit und der zweiten Spiraleinheit. Der Einlass mündet in einen Einlassabschnitt, wobei zwischen dem Einlassabschnitt und dem Antriebsabschnitt die erste Lagereinheit angeordnet ist. Das Medium wird entlang der Strömungspfade von dem Einlassabschnitt durch den Antriebsabschnitt und durch die zweite Lagereinheit zu dem Ansaugbereich bzw. den äußeren Endbereichen der ersten Spiraleinheit und der zweiten Spiraleinheit geleitet.
  • In den Raum ragt gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung die Antriebswelle durch die zweite Lagereinheit hindurch hinein, wobei auf der Antriebswelle in dem Raum eine fest mit der Antriebswelle verbundene Ausgleichsmasse und/oder ein Exzenterantrieb für die erste Spiraleinheit angeordnet sind bzw. ist. Ein Exzenterantrieb umfasst bevorzugt einen an der Antriebswelle als Mitnehmer ausgebildeten Exzenterabschnitt, der über einen Exzenterlagerkörper mit der ersten Spiraleinheit gekoppelt ist. Sowohl die Ausgleichsmasse als auch der Exzenterantrieb können sich zusammen mit der Antriebswelle in dem Raum bewegen, wodurch das in dem Raum vorhandene Medium "durchgerührt" bzw. "durchgeschleudert" wird und das mit dem Medium mitgeführte Schmiermittel in erheblichen Umfang abgeschieden werden kann.
  • Die zweite Lagereinheit kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung topf- oder glockenförmig ausgebildet sein, wobei in der Längsachse auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Lagereinheit der Hauptlagerkörper und ein Axiallager für die erste Spiraleinheit vorgesehen sind. Der Hauptlagerkörper ist bevorzugt im Bereich eines Scheitelpunktes der glockenförmigen zweiten Lagereinheit angeordnet und das Axiallager auf der gegenüberliegenden Stirnseite.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung führen mindestens zwei parallelgeschaltete Strömungspfade von dem Einlass kommend in den Raum, wobei ein Strömungspfad durch den Hauptlagerkörper geführt ist und der andere der Strömungspfade durch mindestens eine als Durchbrechung in dem Hauptlagergehäuse ausgebildete Eintrittsöffnung geführt wird. Durch die zwei parallel geschalteten Strömungspfade kann bei gleichzeitiger Sicherstellung einer ausreichenden Schmierung und/oder Kühlung des Hauptlagerkörpers ein Druckverlust reduziert werden.
  • Bevorzugt weist das Hauptlagergehäuse mehrere Eintrittsöffnungen auf, die weiter bevorzugt über den Umfang symmetrisch verteilt angeordnet sind. Bevorzugt sind die Eintrittsöffnungen in einer Mantelfläche des Hauptlagergehäuses angeordnet und dort noch weiter bevorzugt in der Längsachse näherungsweise mittig zwischen den gegenüberliegenden Seiten der zweiten Lagereinheit.
  • Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Raum mindestens eine Austrittsöffnung aufweist, und dass die Austrittsöffnung einen Strömungspfad vorgibt, der den Raum mit den äußeren Endbereichen der ersten Spiraleinheit und der zweiten Spiraleinheit bzw. dem Ansaugbereich verbindet.
  • Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Austrittsöffnung einen ersten Bohrungsabschnitt und einen zweiten Bohrungsabschnitt umfasst, und dass der erste Bohrungsabschnitt und der zweite Bohrungsabschnitt L- oder T-förmig angeordnet sind. Bevorzugt sind der erste Bohrungsabschnitt und der zweite Bohrungsabschnitt jeweils entlang einer Geraden ausgebildet, die sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt kreuzen. Noch weiter bevorzugt ist der erste Bohrungsabschnitt in Bezug auf die Längsachse in einer Radialrichtung orientiert und der zweite Bohrungsabschnitt in einer Axialrichtung orientiert. Der erste Bohrungsabschnitt ist vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet und verbindet eine äußere Mantelfläche des Hauptlagergehäuses mit dem Raum. Der zweite Bohrungsabschnitt kann beispielsweise durch eine Sacklochbohrung ausgebildet werden. Alternativ kann mindestens einer der beiden Bohrungsabschnitte durch ein ur- oder umformendes Verfahren in dem Hauptlagergehäuse ausgebildet sein. Bevorzugt kann eine Austrittsöffnung bei der bestimmungsgemä-βen Verwendung der Scrollmaschine derart angeordnet sein, dass Schmiermittel aus dem Raum durch die Austrittsöffnung ablaufen kann. Hierzu ist insbesondere eine Austrittsöffnung in einer Unterseite der zweiten Lagereinheit angeordnet. Abgeschiedenes Schmiermittel kann sich im Bereich der Unterseite ansammeln und kann dort von der Strömung durch die Austrittsöffnung mitgerissen werden bzw. abfließen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die mindestens eine Austrittsöffnung durch eine axiale Aussparung gebildet werden, welche von radial außen nach radial innen verläuft und die axiale Lagerfläche unterbricht. Die mindestens eine axiale Aussparung wird bei einer Bewegung der ersten Spiraleinheit entlang der Orbitalbahn überfahren, wodurch eine kontinuierliche Schmierung sowie eine Kühlung des Axiallagers erfolgen kann. Der Übergang zwischen der Fläche des Axiallagers und der mindestens einen radial orientierten axialen Aussparung kann mit Übergangsradien versehen sein.
  • Eine Weiterbildung sieht vor, dass zwischen der zweiten Lagereinheit und der ersten Spiraleinheit ein Axiallagerelement angeordnet ist, welches bevorzugt auf den axiale Aussparungen welche von radial außen nach radial innen verlaufen und die axiale Lagerfläche unterbrechen angeordnet ist. Das Axiallagerelement kann vorzugsweise ein Axiallagerblech sein.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die mindestens eine Austrittsöffnung durch eine Leitung in der zweiten Lagereinheit gebildet wird, wobei die Leitung vorzugsweise einen ersten Bohrungsabschnitt und einen zweiten Bohrungsabschnitt umfasst, die L-förmig angeordnet sind. Bevorzugt ist der erste Bohrungsabschnitt radial orientiert angeordnet und der zweite Bohrungsabschnitt axial orientiert angeordnet. Der erste Bohrungsabschnitt und der zweite Bohrungsabschnitt können bevorzugt in die zweite Lagereinheit bzw. das Hauptlagergehäuse eingearbeitet werden, wobei bevorzugt der erste Bohrungsabschnitt die zweite Lagereinheit vollständig durchdringt, währenddessen der zweite Bohrungsabschnitt als Sacklochbohrung ausgebildet sein kann. Der erste Bohrungsabschnitt erstreckt sich folglich von dem Raum bis zu einer äußeren Mantelfläche der zweiten Lagereinheit bzw. des Hauptlagergehäuses und wird dort bevorzugt durch das Maschinengehäuse bzw. einen Maschinengehäuseabschnitt verschlossen. Der zweite Bohrungsabschnitt schneidet den ersten Bohrungsabschnitt und mündet in den äußeren Endbereichen der ersten Spiraleinheit und der zweiten Spiraleinheit bzw. im Ansaugbereich der beiden Spiraleinheiten.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Austrittsöffnung in Bezug auf die Längsachse zu der mindestens einen Eintrittsöffnung in dem Raum in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Durch die versetzte Anordnung der Eintrittsöffnungen zu der Austrittsöffnung kann die Verweildauer des Mediums in dem Raum verlängert werden, wodurch eine Abscheiderate des in dem Medium mitgeführten Schmiermittels in dem Raum gesteigert werden kann.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die mindestens eine Austrittsöffnung auf der der ersten Spiraleinheit zugewandten Seite der zweiten Lagereinheit teilweise oder vollständig innerhalb einer Fläche angeordnet ist, die von der ersten Spiraleinheit bei einer vollständigen Bewegung entlang der Orbitalbahn überfahren wird. Die mindestens eine Austrittsöffnung wird somit bei einer Bewegung entlang der Orbitalbahn der ersten Spiraleinheit mindestens einmal teilweise oder vollständig überfahren, wodurch das zwischen der zweiten Lagereinheit und der ersten Spiraleinheit angeordnete Axiallager geschmiert werden kann.
  • Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Spiraleinheit auf der der mindestens einen Austrittsöffnung zugewandten Seite einen Rücksprung vorweist, der innerhalb einer Fläche angeordnet ist, die die mindestens eine Austrittsöffnung bei einer vollständigen Bewegung der ersten Spiraleinheit entlang der Orbitalbahn überfährt. Durch den Rücksprung wird vermieden, dass die erste Spiraleinheit in direkten Kontakt mit der mindestens einen Austrittsöffnung kommt, wodurch Beschädigungen an der Austrittsöffnung und/oder an einer Fläche des Axiallagers der ersten Spiraleinheit vermieden werden können.
  • Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Ring-Pin-Kupplung vorgesehen ist, die eine vollständige Drehung der ersten Spiraleinheit um die Längsachse verhindert. Eine solche Ring-Pin-Kupplung umfasst mindestens ein Ring-Pin-Kupplungspaar, vorzugsweise mehrere Ring-Pin-Kupplungspaare, mit jeweils einem Pin, der in jeweils ein Widerlager greift. Der Pin kann in dem ringförmigen Widerlager eine der Orbitalbahn entsprechende Bewegung vornehmen.
  • Bevorzugt wird einer der Strömungspfade durch die Ring-Pin-Kupplung geführt, wobei noch weiter bevorzugt das jeweilige Widerlager in der zweiten Lagereinheit ausgebildet ist und entweder die zweite Lagereinheit vollständig durchbricht oder eine Verbindungsbohrung aufweist, die die zweite Lagereinheit durchbricht, damit der Strömungspfad von dem Einlass kommend durch das Widerlager geführt werden kann. Das von dem Kältemittel mitgerissene Schmiermittel kann sich in der Ring-Pin-Kupplung zur Schmierung absetzen.
  • Die mindestens eine Verbindungsbohrung kann einen Strömungspfad von dem Einlass kommend durch die zweite Lagereinheit zu dem Ansaugbereich führen. Die Verbindungsbohrung muss dabei nicht zwangsweise wie zuvor beschrieben durch ein Ring-Pin-Kupplungspaar bzw. durch das Widerlager dessen geführt werden, sondern kann auch jenseits des Ring-Pin-Kupplungspaar durch die zweite Lagereinheit geführt werden.
  • Das mindestens eine Ring-Pin-Kupplungspaar ist bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Scrollmaschine derart angeordnet, dass Schmiermittel aus dem Antriebsabschnitt durch die Ring-Pin-Kupplung in Richtung des Ansaugbereichs ablaufen kann. Hierzu ist insbesondere eine Ring-Pin-Kupplung im Bereich einer Unterseite der zweiten Lagereinheit angeordnet.
  • Nach Maßgabe einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die zweite Spiraleinheit stationär. Die zweite Spiraleinheit soll somit bevorzugter Weise gegenüber der ersten Spiraleinheit und dem Maschinengehäuse beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Scrollmaschine keine Relativbewegung vornehmen.
  • Weiterbildungsgemäß oder gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem Gehäuse eine Hochdruckkammer angeordnet sein. Die inneren Endbereiche der ersten Spiraleinheit und der zweiten Spiraleinheit sind mit der Hochdruckkammer über einen Durchlass verbunden und von der Hochdruckkammer kann das Medium durch den Auslass das Maschinengehäuse verlassen.
  • Die Hochdruckkammer kann über einen Druckstutzen mit einem Auslass verbunden sein. Der Druckstutzen kann in einer Ebene quer zur Längsachse versetzt zu dem Durchlass angeordnet sein und kann weiter bevorzugt in der Druckkammer entlang der Längsachse auf der dem Durchlass gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Durch die versetzte Anordnung zwischen dem Durchlass und den Druckstutzen soll sichergestellt werden, dass Druckpulsationen gemindert werden, und dass das aus dem Durchlass kommende Medium nicht unmittelbar durch den Druckstutzen aus der Scrollmaschine ausströmen kann.
  • In der Hochdruckkammer kann ein Rückströmungsbereich vorgesehen sein, der einen S-förmigen Strömungspfad von dem Durchlass zum Auslass erzwingt. Der Rückströmungsbereich fördert die Dämpfung von Pulsationen und reduziert Druckschwankungen in dem durch den Auslass ausgegebenen Medium.
  • Zwischen der Hochdruckkammer und der zweiten Spiraleinheit kann weiterbildungsgemäß ein Zwischenboden vorgesehen sein, wobei der Zwischenboden zusammen mit dem Maschinengehäuse die Hochdruckkammer einschließt. Der Zwischenboden nimmt einen großen Teil der Druckbelastung der Hochdruckkammer auf, wodurch die zweite Spiraleinheit geringeren Belastungen ausgesetzt ist.
  • Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Rückströmungsbereich durch eine in dem Zwischenboden auf der der Hochdruckkammer zugewandten Seite ausgebildete Ausnehmung und den Druckstutzen gebildet ist, wobei der Druckstutzen zu der Ausnehmung orientiert in die Hochdruckkammer ragt.
  • Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Druckstutzen mit dem Zwischenboden in einem Kontaktbereich zur Bildung des Strömungsbereichs in Wirkkontakt steht, und dass der Kontaktbereich auf einer gedachten Verbindungslinie in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse zwischen dem Druckstutzen und dem Durchlass angeordnet ist.
  • Weiterbildungsgemäß kann ein Rückschlagventil vorgesehen werden, das zwischen der Hochdruckkammer und dem Auslass angeordnet ist. Das Rückschlagventil kann sowohl in dem Auslass als auch in dem Druckstutzen angeordnet sein, wobei besonders bevorzugt das Rückschlagventil in Form einer Buchse in den Druckstutzen eingesetzt ist. Dadurch wird eine besonders kompakte und einfache Bauweise realisiert.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit einer zuvor beschriebenen Scrollmaschine.
  • Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine stark vereinfachte und schematische Darstellung einer Kälteanlage mit einer erfindungsgemäßen Scrollmaschine,
    Figur 2
    eine vergrößerte, vereinfachte Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Scrollmaschine gemäß Figur 1,
    Figur 3
    eine vergrößerte Detaildarstellung der Scrollmaschine gemäß Figur 2,
    Figur 4
    eine vergrößerte, vereinfachte Schnittdarstellung der Scrollmaschine gemäß Figur 1,
    Figur 5
    eine Schnittdarstellung der Scrollmaschine gemäß der Schnittlinie B - B in Figur 4, und
    Figur 6
    eine Schnittdarstellung der Scrollmaschine gemäß der Schnittlinie A - A in Figur 2.
  • Gleiche oder funktional gleiche Teile oder Merkmale werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Darüber hinaus sind in den Figuren nicht alle gleichen oder funktional gleichen Teile oder Merkmale mit einer Bezugsziffer versehen.
  • Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Kälteanlage 1 mit einer Scrollmaschine 2. Die Kälteanlage 1 umfasst die als Scrollkompressor ausgebildete Scrollmaschine 2, einen Verflüssiger 3, ein Expansionsorgan 4 und einen Verdampfer 5. Ein Medium, vorzugsweise ein Kältemittel, strömt durch die Kälteanlage 1 entlang der mit Pfeilen gekennzeichneten Richtung zunächst von einem Auslass 12 der Scrollmaschine 2 in der Reihenfolge zum Verflüssiger 3, dem Expansionsorgan 4, dem Verdampfer 5 und abschließend zurück durch einen Einlass 11 in die Scrollmaschine 2.
  • Anhand der Figuren 2 bis 5 wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsformen der in Figur 1 gezeigten Scrollmaschine 2 beschrieben.
  • Figur 2 ist eine vereinfachte Schnittdarstellung der Scrollmaschine 2 gemäß Figur 1 zu entnehmen. Die Scrollmaschine 2 weist ein als Ganzes bezeichnetes Maschinengehäuse 10 auf, das entlang einer Längsachse X orientiert ist. Das Maschinengehäuse 10 kann mehrere Gehäuseteile aufweisen, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Maschinengehäuse 10 ein erstes Gehäuseteil 10` und ein zweites Gehäuseteil 10" aufweist.
  • In dem Maschinengehäuse 10 sind entlang der Längsachse X gemäß Figur 2 von rechts nach links der Einlass 11, eine Antriebseinheit 400, eine Antriebswelle 420, eine erste Spiraleinheit 100, eine zweite Spiraleinheit 200, ein Zwischenboden 50, eine Hochdruckkammer 30 und der Auslass 12 angeordnet.
  • Die erste Spiraleinheit 100 ist über einen Exzenterantrieb 150 und der Antriebswelle 420 mit der Antriebseinheit 400 gekoppelt.
  • Die Antriebseinheit 400 umfasst bevorzugt einen elektrischen Antrieb mit einem Rotor 410 und einem Stator 415, wobei der Rotor 410 fest mit der Antriebswelle 420 gekoppelt ist.
  • Die Antriebswelle 420 ist in der Längsachse X ausgerichtet und die Rotationsachse der Antriebswelle 420 definiert in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Längsachse X. Die Antriebswelle 420 weist in der Längsachse X auf gegenüberliegenden Seiten einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt auf.
  • Im dem ersten Endabschnitt wird die Antriebswelle 420 durch eine erste Lagereinheit 450 und im dem zweiten Endabschnitt durch eine zweite Lagereinheit 300 an dem Maschinengehäuse 10 abgestützt. Zwischen der ersten Lagereinheit 450 und der zweiten Lagereinheit 300 ist der Rotor 410 der Antriebseinheit 400 angeordnet.
  • Die Antriebswelle 420 weist einen Hohlwellenabschnitt 424 auf, der in der Längsachse X orientiert ist. Der Hohlwellenabschnitt 424 kann als Sacklochbohrung ausgebildet sein und erstreckt sich von einer freien Stirnseite der Antriebwelle 420 in dem ersten Endabschnitt in Richtung des zweiten Endabschnitts.
  • Die Antriebswelle 420 umfasst darüber hinaus mehrere Radialbohrungen 428, die die Antriebswelle 420 durchbrechen und den Hohlwellenabschnitt 424 mit einer äußeren Mantelfläche der Antriebswelle 420 verbinden.
  • Gemäß Figur 2 kann die Antriebswelle 420 zwischen der ersten Lagereinheit 450 und dem Rotor 410 und/oder zwischen der zweiten Lagereinheit 300 und dem Rotor 410 jeweils mindestens eine Radialbohrung 428 aufweisen. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebswelle 420 zwischen der ersten Lagereinheit 450 und dem Rotor 410 und zwischen der zweiten Lagereinheit 300 und dem Rotor 410 jeweils zwei Radialbohrungen 428 auf, die umfangssymmetrisch zu der Antriebswelle 420 angeordnet sind.
  • Die erste Lagereinheit 450 umfasst eine Lageraufnahme 452 und einen Nebenlagerkörper 455. Die Lageraufnahme 452 kann durch das Maschinengehäuse 10 gebildet werden. Der Nebenlagerkörper 455 kann als Wälzlager ausgebildet sein, welches bevorzugt nicht gedichtet ist.
  • Die erste Lagereinheit 450 unterteilt ein Inneres des Maschinengehäuses 10 in einen Einlassabschnitt und einen Antriebsabschnitt, wobei der Einlass 11 in den Einlassabschnitt mündet.
  • Der Einlass 11 ist bevorzugt auf einer Stirnseite des Maschinengehäuses 10 angeordnet, wobei noch weiter bevorzugt der Einlass 11 in einer Flucht mit der Antriebswelle 420 - bevorzugt unmittelbar - vor der freien Stirnseite der Antriebswelle 420 angeordnet ist.
  • Die zweite Lagereinheit 300 umfasst ein Hauptlagergehäuse 302 und einen Hauptlagerkörper 305. Der Hauptlagerkörper 305 kann als, bevorzugt nicht abgedichtetes, Wälzlager ausgebildet sein. Die zweite Lagereinheit 300 trennt das Innere des Maschinengehäuses 10 ferner in den Antriebsabschnitt und einen Ansaugbereich 320.
  • Die zweite Lagereinheit 300 weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei die erste Seite der Antriebseinheit 400 zugewandt ist und die zweite Seite der ersten Spiraleinheit 100. Auf der ersten Seite ist der Hauptlagerkörper 305 angeordnet und eine Stirnfläche auf der zweiten Seite bildet ein Axiallager 190 für die erste Spiraleinheit 100.
  • Die zweite Lagereinheit 300 bzw. das Hauptlagergehäuse 302 kann glocken- oder topfförmig ausgebildet sein und einen Raum 380 zusammen mit der ersten Spiraleinheit 100 umschließen.
  • Der Raum 380 weist mehrere Eintrittsöffnungen 370 auf, die in der zweiten Lagereinheit 300 bzw. in dem Hauptlagergehäuse 302 ausgebildet sind. Die Eintrittsöffnungen 370 durchbrechen das Hauptlagergehäuse 302 und münden in dem Raum 380. Beispielsweise kann die zweite Lagereinheit 300 vier Eintrittsöffnungen 370 aufweisen, die wie in Figur 5 gezeigt ist, umfangssymmetrisch auf einer Mantelfläche, bevorzugt näherungsweise mittig zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite, angeordnet sein können.
  • Weiterhin kann der Raum 380 mehrere Austrittsöffnungen 390 aufweisen, die bevorzugt in der zweiten Lagereinheit 300 bzw. dem Hauptlagergehäuse 302 ausgebildet sind. Figur 3 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung gemäß Figur 2 woraus ersichtlich ist, dass die Austrittsöffnung 390 aus einem ersten Bohrungsabschnitt 392 und einem zweiten Bohrungsabschnitt 394 in dem Hauptlagergehäuse 302 gebildet werden können.
  • Der erste Bohrungsabschnitt 392 ist im Wesentlichen radial orientiert und erstreckt sich ausgehend von dem Raum 380. Aus fertigungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, wenn der erste Bohrungsabschnitt 392 das Hauptlagergehäuse 302 vollständig durchdringt.
  • Der zweite Bohrungsabschnitt 394 ist im Wesentlichen axial orientiert und verbindet die zweite Seite der zweiten Lagereinheit 300 bzw. des Hauptlagergehäuses 302 mit dem ersten Bohrungsabschnitt 392.
  • Die zweite Lagereinheit 300 kann vier Austrittsöffnungen 390 aufweisen, die bevorzugt umfangssymmetrisch angeordnet sind. Ferner können die Austrittsöffnungen 390 gegenüber den Eintrittsöffnungen 370 - wie in Figur 5 angedeutet - in der Umfangsrichtung versetzt angeordnet sein.
  • Weiter unter Bezugnahme auf die Figur 2 ist ersichtlich, dass die Antriebswelle 420 in den Raum 380 durch die zweite Lagereinheit 300 bzw. durch den Hauptlagerkörper 305 ragt. In dem Raum 380 befindet sich eine auf der Antriebswelle 420 angeordnete Ausgleichsmasse 430.
  • Ferner kann der Figur 2 entnommen werden, dass in dem Raum 380 der Exzenterantrieb 150 angeordnet ist, der einen Exzenterwellenabschnitt 152 und einen auf dem Exzenterwellenabschnitt 152 angeordneten Exzenterlagerkörper 155 umfasst. Der Exzenterwellenabschnitt 152 kann durch die Antriebswelle 420 gebildet sein.
  • Die erste Spiraleinheit 100 gemäß Figur 2 weist eine erste Seite 101 und eine in der Längsachse X der ersten Seite 101 gegenüberliegende zweite Seite 102 auf. Auf der ersten Seite 101 wird die erste Spiraleinheit 100 mittels des Axiallagers 190 an der zweiten Lagereinheit 300 gelagert. Der Exzenterantrieb 150 ist auf der ersten Seite 101 mit der ersten Spiraleinheit 100 gekoppelt und auf der zweiten Seite 102 ist eine erste Spiralrippe 110 angeordnet, die entlang der Längsachse X absteht und einen ersten Spiralkanal 120 bildet.
  • Ferner ist eine Ring-Pin-Kupplung 350 vorgesehen, die mehrere Ring-Pin-Kupplungspaare 351 (siehe Figuren 4 oder 5) umfasst. Die Ring-Pin-Kupplungspaare bilden die Ring-Pin-Kupplung 350, die eine vollständige Drehung der ersten Spiraleinheit 100 um die Längsachse X verhindert. Die Ring-Pin-Kupplung 350 koppelt die erste Spiraleinheit 100 mit der zweiten Lagereinheit 300 und umfasst einen Pin 356 und ein Widerlager, das durch eine Ausnehmung 352 und eine in der Ausnehmung 352 angeordnete Hülse 354 gebildet werden kann. Der Pin 356 kann in dem Widerlager eine der Orbitalbahn entsprechende Bewegung vornehmen.
  • Das Widerlager kann gemäß der dargestellten Ausführungsform in der zweiten Lagereinheit 300 ausgebildet sein und die Pins 356 stehen von der ersten Seite 101 der ersten Spiraleinheit 100 ab und greifen in die Widerlager der zweiten Lagereinheit 300. Ein Ring-Pin-Kupplungspaar 351 kann eine Verbindungsbohrung 360 aufweisen, die die zweite Lagereinheit 300 bzw. das Hauptlagergehäuse 302 durchbricht.
  • Weiter kann der Figur 2 entnommen werden, dass die erste Spiralrippe 110 auf der zweiten Seite 102 der ersten Spiraleinheit 100 den Spiralkanal 120 mit einem Spiralkanalboden bildet. Stirnseitig weist die Spiralrippe 110 darüber hinaus eine erste Spiralrippenspitze auf, die entweder eine Dichtung aufweisen kann oder als flache Spitze ausgebildet sein kann. Weiterhin kann der erste Spiralkanal 120 einen inneren Endbereich 125 und/oder einen äußeren Endbereich 126 aufweisen.
  • Die erste Spiralrippe 110 ist evolventenförmig ausgebildet und erstreckt sich von dem inneren Endbereich 125 zu dem äußeren Endbereich 126. Der innere Endbereich 125 liegt bezogen auf die Längsachse X radial innen und der äußere Endbereich 126 bezogen auf die Längsachse X radial außen. Der mindestens eine Spiralkanal 120 ist U-förmig und wird in den radialen Richtungen von der Spiralrippe 110 bzw. einer Spiralwand der Spiralrippe 110 und dem Spiralkanalboden begrenzt.
  • Die zweite Spiraleinheit 200 kann stationär ausgebildet sein und weist eine erste Seite 201 und eine der ersten Seite 201 in der Längsachse X gegenüberliegende zweite Seite 202 auf. Auf der ersten Seite 201 steht in der Längsachse X eine zweite Spiralrippe 210 ab, wobei die zweite Spiralrippe 210 einen zweiten Spiralkanal 220 bildet.
  • Stirnseitig weist die zweite Spiralrippe 210 darüber hinaus eine zweite Spiralrippenspitze auf, die entweder eine Dichtung aufweisen kann oder als flache Spitze ausgebildet sein kann. Weiterhin kann der zweite Spiralkanal 220 einen inneren Endbereich 225 und/oder einen äußeren Endbereich 226 aufweisen.
  • Die zweite Spiralrippe 210 ist an die erste Spiralrippe 110 angepasst und ist ebenfalls evolventenförmig ausgebildet und erstreckt sich von dem inneren Endbereich 225 zu einem äußeren Endbereich 226. Der innere Endbereich 225 liegt bezogen auf die Längsachse X radial innen und der äußere Endbereich 226 bezogen auf die Längsachse X radial außen. Der mindestens eine zweite Spiralkanal 220 ist U-förmig ausgebildet und wird in den radialen Richtungen von der zweiten Spiralrippe 210 bzw. einer Spiralwand der zweiten Spiralrippe 210 und dem zweiten Spiralkanalboden begrenzt.
  • Wie in Figur 2 gezeigt ist, greifen die erste Spiralrippe 110 der ersten Spiraleinheit 100 und die zweite Spiralrippe 210 der zweiten Spiraleinheit 200 ineinander bzw. sie verkämmen. Die erste Spiraleinheit 100 kann durch die Antriebseinheit 400 entlang einer (nicht dargestellten) Orbitalbahn relativ zu der zweiten Spiraleinheit 200 bewegt werden. Eine Ring-Pin-Kupplung 350 verhindert, dass die erste Spiraleinheit 100 während der Bewegung entlang der Orbitalbahn eine Drehung um die Längsachse X vornehmen kann.
  • Bei dem Ineinandergreifen oder Verkämmen greift die erste Spiralrippe 110 in den zweiten Spiralkanal 220 und die zweite Spiralrippe 210 in den ersten Spiralkanal 120. Die zweite Spiralrippenspitze der zweiten Spiralrippe 210 wirkt dichtend mit dem Spiralkanalboden der ersten Spiraleinheit 100 zusammen und die erste Spiralrippenspitze der ersten Spiralrippe 110 wirkt mit dem Spiralkanalboden der zweiten Spiraleinheit 200 zusammen.
  • Bei einem Kompressor werden bei einer Bewegung der ersten Spiraleinheit 100 entlang der Orbitalbahn zwischen der ersten Spiraleinheit 100 und der zweiten Spiraleinheit 200 (nicht dargestellte) Druckkammern eingeschlossen, durch die Medium von den äußeren Endbereichen 126, 226 zu den inneren Endbereichen 125, 225 verlagert wird. Die äußeren Endbereiche 126, 226 bilden gemeinsam den Ansaugbereich 320, aus dem das Medium in die Spiralkanäle 120, 220 eingesogen werden kann, um es dann in (nicht dargestellten) geschlossenen Druckkammern von dem äußeren Endbereich 126, 226 zu dem inneren Endbereich 125, 225 zu verlagern, wobei die Druckkammern eine kontinuierliche Volumenverkleinerung erfahren.
  • Bei einem Expander werden bei einer Bewegung der ersten Spiraleinheit 100 entlang der Orbitalbahn zwischen der ersten Spiraleinheit 100 und der zweiten Spiraleinheit 200 (nicht dargestellte) Druckkammern eingeschlossen, die Medium von den inneren Endbereichen 125 zu 225 den äußeren Endbereichen 126, 226 verlagern. Die Druckkammern erfahren bei diesem Vorgang eine kontinuierliche Volumenvergrößerung.
  • Das Medium wird in dem Maschinengehäuse 10 entlang mehrerer Strömungspfade von dem Einlass 11 zu dem äußeren Endbereichen 126, 226 geführt, wobei das Medium entlang dieser Strömungspfade genutzt wird, um die Komponenten in dem Maschinengehäuse 10 zu kühlen und/oder durch mitgeführtes Schmiermittel zu schmieren. In den Figuren 2-5 werden die Strömungspfade durch Pfeillinien angedeutet, wobei zum besseren Verständnis nur einige der Pfeillinien mit dem Bezugszeichen "S" kenntlich gemacht sind.
  • Das Medium tritt durch den Einlass 11 in das Maschinengehäuse 10 in den Einlassabschnitt ein. Von dem Einlassabschnitt strömt das Medium anschließend in den Antriebsabschnitt.
  • In dem Einlassabschnitt verzweigt sich das Medium und strömt entlang zwei parallelgeschalteter Strömungspfade in Richtung des Antriebsabschnitts, wobei einer der Strömungspfade durch die erste Lagereinheit 550 geführt ist und der andere Strömungspfad durch die Antriebswelle 420 bzw. durch den Hohlwellenabschnitt 424 der Antriebswelle 420 geführt wird.
  • Durch die Radialbohrung 428 der Antriebswelle 420 kann das Medium aus dem Hohlwellenabschnitt 424 in den Antriebsabschnitt strömen. Die Antriebswelle 420 kann sowohl zwischen der ersten Lagereinheit 450 und dem Rotor 410 als auch zwischen dem Rotor 410 und der zweiten Lagereinheit 300 jeweils eine oder mehrere Radialbohrungen 428 aufweisen, wodurch der durch den Hohlwellenabschnitt 424 geführte Strömungspfad sich mehrfach verzweigt und zur Kühlung und/oder Schmierung beispielsweise des Rotors 410 , der ersten Lagereinheit 300 und/oder zweiten Lagereinheit 450 verwendet wird.
  • Ferner kann Figur 2 entnommen werden, dass die Antriebseinheit 400 mindestens eine Axialdurchbrechung 414 und/oder mindestens eine Axialnut 418 aufweisen bzw. aufweist, die jeweils einen Strömungspfad durch die Antriebseinheit 400 führen. Die jeweilige Axialdurchbrechung 414 und die jeweilige Axialnut 418 verbinden die zwei gegenüberliegenden Stirnseiten der Antriebseinrichtung 400, wodurch die Antriebseinheit 400 mit dem Medium "durchspült" wird. Eine sehr effektive Kühlung der Antriebseinheit 400 kann durch diese Maßnahme realisiert werden.
  • Die mindestens eine Axialdurchbrechung 414 kann durch einen Laufspalt zwischen dem Rotor 410 und dem Stator 415 gebildet werden.
  • Aus dem Antriebsabschnitt strömt das Medium anschließend entlang mehrerer Strömungspfade durch die zweite Lagereinheit 300 in den Ansaugbereich 320.
  • Einerseits kann das Medium über den Raum 380 zu dem Ansaugbereich 320 geführt werden und andererseits über die Verbindungsbohrung 360 in der Ring-Pin-Kupplung 350 bzw. in dem mindestens einen Ring-Pin-Kupplungspaar 351.
  • Das Medium kann von dem Einlass 11 kommend entlang zwei parallel geschalteter Strömungspfade in den Raum 380 geleitet werden, wobei einer der Strömungspfade durch die Eintrittsöffnungen 370 führt und der andere der Strömungspfade durch den Hauptlagerkörper 305. Auf diese Weise kann der Hauptlagerkörper 305 sowohl gekühlt werden, als auch durch das mit dem Medium mitgeführte Schmiermittel geschmiert werden.
  • In dem Raum 380 umströmt das Medium die Ausgleichsmasse 430 und den Exzenterantrieb 150 der ersten Spiraleinheit 100, wodurch diese Komponenten sowohl gekühlt als auch geschmiert werden können.
  • Das Medium kann den Raum 380 - wie der vergrößerten Darstellung gemäß Figuren 3 und 5 entnommen werden kann - durch die Austrittsöffnungen 390 verlassen, die den Raum 380 mit dem Ansaugbereich 320 bzw. den äußeren Endbereichen 126, 226 der ersten Spiraleinheit 100 und der zweiten Spiraleinheit 200 verbinden. Die Austrittsöffnungen 390 münden in den Ansaugbereich 320 auf der der ersten Spiraleinheit 100 zugewandten zweiten Seite der zweiten Lagereinheit 300, wobei die jeweilige Austrittsöffnung 390 bevorzugt innerhalb einer Fläche mündet, die von der ersten Spiraleinheit 100 bei einer vollständigen Bewegung entlang der Orbitalbahn ganz oder teilweise überfahren wird. Durch die Positionierung der Mündungen der Austrittsöffnungen 390 kann die erste Seite der ersten Spiraleinheit 100 bzw. das Axiallager 190 durch das von dem Medium mitgeführte Schmiermittel geschmiert werden.
  • Um Beschädigungen an der jeweiligen Austrittsöffnung 390 und/oder der Axiallagerfläche der ersten Spiraleinheit 100 zu vermeiden, kann - wie in Figur 3 dargestellt ist - die erste Spiraleinheit 100 auf der der mindestens eine Austrittsöffnung 390 zugewandten Seite einen Rücksprung 290 aufweisen, der innerhalb einer Fläche angeordnet ist, die die mindestens eine Austrittsöffnung 390 bei einer vollständigen Bewegung entlang der Orbitalbahn überfährt. Somit kommen die jeweilige Austrittsöffnung 390 und die erste Spiraleinheit 100 nicht in Kontakt.
  • Ein Strömungspfad kann von dem Antriebsabschnitt und dem Ansaugbereich 320 durch die Ring-Pin-Kupplung 350 bzw. die Ring-Pin-Kupplungspaare 351 geführt werden. Das jeweilige Ring-Pin-Kupplungspaar 351 kann eine Verbindungsbohrung 360 (siehe Figur 5) aufweisen, die einen weiteren Strömungspfad von dem Einlass 11 kommend zu dem Ansaugbereich 320 führt. Die Verbindungsbohrungen 360 durchbrechen hierfür die zweite Lagereinheit 300 und verbinden die erste Seite der zweiten Lagereinheit 300 mit der Ausnehmung 352 der ersten Spiraleinheit 100. Durch die Verbindungsbohrungen 360 in den Ring-Pin-Kupplungspaaren 351 kann eine Reduktion des Druckabfalls des Mediums bewerkstelligt werden.
  • Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung, kann mindestens eine Verbindungsbohrung 360 vorgesehen werden, die zwischen zwei Ring-Pin-Kupplungspaaren 351 die zweite Lagereinheit 300 durchbricht und einen Strömungspfad von dem Einlass 11 kommend zu dem Ansaugbereich 320 führt.
  • Gemäß einer nicht dargestellten Weiterbildung können die Austrittsöffnungen 390 durch mehrere radial orientierte axiale Aussparungen gebildet werden, die auf der zweiten Seite der zweiten Lagereinheit 300 angeordnet sind.
  • Die axialen Aussparungen können sich über die zweite Seite der zweiten Lagereinheit 300 und somit auch über das zwischen der zweiten Lagereinheit 300 und der ersten Spiraleinheit 100 ausgebildete Axiallager 190 erstrecken. Das in dem Medium mitgeführte Schmiermittel kann beim Überfahren der ersten Spiraleinheit 100 über die zurückversetzten Bereiche zur Schmierung des Axiallagers 190 beitragen.
  • Ferner kann diese Weiterbildung ein Axiallagerelement umfassen, dass plattenförmig zwischen der zweiten Lagereinheit 300 und der ersten Spiraleinheit 100 angeordnet sein kann. Das Axiallagerelement ist vorzugsweise ein Axiallagerblech.
  • Bei beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind auf der zweiten Seite 202 der zweiten Spiraleinheit 200 die Hochdruckkammer 30 und der Zwischenboden 50 angeordnet, wobei der Zwischenboden 50 entlang der Längsachse X zwischen der Hochdruckkammer 30 und der zweiten Spiraleinheit 200 angeordnet ist. Der Zwischenboden 50 entkoppelt die zweite Spiraleinheit 200 von den Druckkräften in der Hochdruckkammer 30 und ist gegenüber dem Maschinengehäuse 10 abgestützt.
  • Die Hochdruckkammer 30 ist über einen Durchlass 260 mit dem zweiten Spiralkanal 220 verbunden, wobei der Durchlass 260 eine Auslassöffnung umfasst, die im Bereich der inneren Endbereiche 125, 225 angeordnet ist. Die Auslassöffnung, auch "discharge port" genannt, ist bevorzugt in dem inneren Endbereich 225 des zweiten Spiralkanalbodens ausgebildet und der Durchlass 260 erstreckt sich entlang der Längsachse X durch eine Durchbrechung durch den Zwischenboden 50 hindurch bis zur Hochdruckkammer 30.
  • Die Hochdruckkammer 30 ist wiederum mit dem Auslass 12 verbunden und das Medium kann die Scrollmaschine 2 durch den Auslass 12 verlassen.
  • Die Hochdruckkammer 30 wird durch das Maschinengehäuse 10 und den Zwischenboden 50 umwandet bzw. eingehaust und weist den Auslass 12 auf, durch den das Medium die Scrollmaschine verlassen kann. Das Maschinengehäuse 10 bzw. das zweite Gehäuseteil 10" kann zu diesem Zweck topfförmig mit einer Ausnehmung ausgebildet sein, wobei der Zwischenboden 50 nach Art eines Deckels oder Stopfens die Hochdruckkammer 30 in dem Maschinengehäuse 10 bzw. dem zweiten Gehäuseabschnitt 10" verschließen kann. Hierzu sind die Formen der Ausnehmung des zweiten Gehäuseabschnitts 10" und des Zwischenbodens 50 aneinander angepasst, wobei bevorzugt sowohl die Ausnehmung als auch der Zwischenboden 50 eine kreiszylindrische Form aufweisen und zueinander passgenau ausgebildet sein können.
  • Um Leckage zwischen dem Zwischenboden 50 und dem Maschinengehäuse 10 zu vermeiden, können dort Dichtmittel vorgesehen sein.
  • Der Zwischenboden 50 weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf, wobei die erste Seite der zweiten Spiraleinheit 200 zugewandt ist, und die zweite Seite der Hochdruckkammer 30.
  • Der Zwischenboden 50 umfasst die Durchbrechung, durch die der Durchlass 260 geführt ist.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Zwischenboden 50 einen ringförmigen Vorsprung auf, der auf der ersten Seite des Zwischenbodens 50 in der Längsachse X von der ersten Seite des Zwischenbodens 50 in der Richtung der zweiten Spiraleinheit 200 absteht.
  • Auf der ersten Seite des Zwischenbodens 50 kann eine Axialsicherung in Form eines in dem Maschinengehäuse 10 befestigten Sicherungsrings angeordnet sein, durch welche die Position des Zwischenbodens 50 in der Längsachse X bestimmt wird. Die Axialsicherung stützt den Zwischenboden 50 auf der der zweiten Spiraleinheit 200 zugewandten Seite an dem Maschinengehäuse 10 ab, wodurch die Druckkräfte von der Hochdruckkammer 30 von der zweiten Spiraleinheit 200 im Wesentlichen entkoppelt werden und in das Maschinengehäuse 10 eingekoppelt werden.
  • Die zweite Spiraleinheit 200 kann den ringförmigen Vorsprung des Zwischenbodens 50 teleskopartig umgreifen und weist zu diesem Zweck auf der zweiten Seite 202 einen ersten ringförmigen Vorsprung und einen zweiten ringförmigen Vorsprung auf, wobei der erste ringförmige Vorsprung mit einer inneren Mantelfläche des ringförmigen Vorsprungs zusammenwirkt und der zweite ringförmige Vorsprung mit einer äußeren Mantelfläche des ringförmigen Vorsprungs des Zwischenbodens 50.
  • Der ringförmige Vorsprung des Zwischenbodens 50 als auch die den ringförmigen Vorsprung des Zwischenbodens 50 umgreifenden ringförmigen Vorsprünge auf der zweiten Seite 202 der zweiten Spiraleinheit 200 müssen nicht zwangsweise vorgesehen werden, sondern stellen eine bevorzugte Weiterbildung dar, die insbesondere dann zur Anwendung kommen kann, wenn die Scrollmaschine 1 eine Einspritzung bzw. einen Eco-Port aufweist. Die ringförmigen Vorsprünge des Zwischenbodens 50 und die ringförmigen Vorsprünge der zweiten Spiraleinheit 200 können eine Radiallagerung für die zweite Spiraleinheit 200 bilden.
  • Das Medium kann - wie anhand der Pfeillinien in Figur 2 dargestellt ist - aus der Hochdruckkammer 30 über einen Druckstutzen 40 zu dem Auslass 12 gelangen, wobei der Druckstutzen 40 bevorzugt der Art angeordnet ist, dass das Medium nicht unmittelbar aus dem Durchlass 260 kommend in den Druckstutzen 40 strömen kann.
  • Der Druckstutzen 40 ragt von der dem Zwischenboden 50 zugewandten Seite des Maschinengehäuses 10 in Richtung des Zwischenbodens 50 und ist gemäß der Figur 7 in einer Ebene senkrecht zu der Längsachse X versetzt zu dem Durchlass 260 angeordnet.
  • Um in der Hochdruckkammer 30 eine besonders effektive Reduktion von Druckschwankungen zu bewerkstelligen, kann ein Rückströmungsbereich 45 vorgesehen sein, der einen S-förmigen Strömungspfad S von dem Durchlass 260 durch den Druckstutzen 40 zum Auslass 12 erzwingt, der in Figur 2 durch eine Pfeillinie angedeutet dargestellt wird.
  • Der Rückströmungsbereich 45 kann eine, durch eine auf der zweiten Seite des Zwischenbodens 50, die der Hockdruckkammer 30 zugewandt ist, bevorzugt ringförmige Ausnehmung 59 (siehe Figur 6) aufweisen, die zusammen mit dem Druckstutzen den S-förmigen Strömungspfad vorgibt. Der Druckstutzen 40 steht hierzu mit dem Zwischenboden 50 gemäß der Figur 6 in einem Kontaktbereich 46 in Wirkkontakt, wobei der Kontaktbereich 46 auf einer gedachten Verbindungslinie in einer Ebene senkrecht zur der Längsachse X zwischen dem Druckstutzen 40 und dem Durchlass 260 angeordnet ist. Dadurch muss das von dem Durchlass 260 kommende Medium zunächst eine Umlenkung erfahren, um in die Ausnehmung 59 einzuströmen und von dort aus durch den Druckstutzen 40 zu dem Auslass 12 zu gelangen.
  • Zwischen der Hochdruckkammer 30 und dem Auslass 12 kann ein in Figur 2 gezeigtes Rückschlagventil 48 angeordnet sein, welches bevorzugt eine Buchse 49 umfasst, die in den Druckstutzen 40 eingesetzt werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kälteanlage
    2
    Scrollmaschine
    3
    Verflüssiger
    4
    Expansionsorgan
    5
    Verdampfer
    10
    Maschinengehäuse
    11
    Einlass
    12
    Auslass
    30
    Hochdruckkammer
    40
    Druckstutzen
    45
    Rückströmungsbereich
    46
    Kontaktbereich
    49
    Buchse
    50
    Zwischenboden
    100
    erste Spiraleinheit
    101
    erste Seite
    102
    zweite Seite
    110
    erste Spiralrippe
    120
    erster Spiralkanal
    125
    innerer Endbereich
    126
    äußerer Endbereich
    150
    Exzenterantrieb
    152
    Exzenterwellenabschnitt
    155
    Exzenterlagerkörper
    190
    Axiallager
    200
    zweite Spiraleinheit
    201
    erste Seite
    202
    zweite Seite
    210
    zweite Spiralrippe
    225
    innerer Endbereich
    226
    äußerer Endbereich
    220
    zweiter Spiralkanal
    260
    Durchlass
    290
    Rücksprung
    320
    Ansaugbereich
    300
    zweite Lagereinheit
    302
    Hauptlagergehäuse
    305
    Hauptlagerkörper
    350
    Ring-Pin-Kupplung
    351
    Ring-Pin-Kupplungspaar
    352
    Ausnehmung
    354
    Hülse
    356
    Bolzen
    360
    Verbindungsbohrung
    370
    Eintrittsöffnung
    380
    Raum
    390
    Austrittsöffnung
    392
    erster Bohrungsabschnitt
    394
    zweiter Bohrungsabschnitt
    400
    Antriebseinheit
    410
    Rotor
    414
    Axialnut
    415
    Stator
    418
    Axialdurchbrechung
    420
    Antriebswelle
    424
    Hohlwellenabschnitt
    428
    Radialbohrung
    430
    Ausgleichsmasse
    450
    erste Lagereinheit
    452
    Lageraufnahme
    455
    Nebenlagerkörper

Claims (23)

  1. Scrollmaschine (2), insbesondere Spiralverdichter, für ein Medium, insbesondere ein Kältemittel, aufweisend ein Maschinengehäuse (10) mit einer Längsachse (X) und einem Einlass und einem Auslass für das Medium, wobei in dem Maschinengehäuse (10) entlang der Längsachse (X) eine Antriebseinheit (400) mit einer Antriebswelle (420), die durch eine erste Lagereinheit (450) und eine zweite Lagereinheit (300) an dem Maschinengehäuse (10) gelagert ist,
    eine erste Spiraleinheit (100) mit einem durch eine erste Spiralrippe (110) gebildeten Spiralkanal (120) mit einem inneren Endbereich (125) und einem äußeren Endbereich (126),
    eine zweite Spiraleinheit (200) mit einem durch eine zweite Spiralrippe (210) gebildeten Spiralkanal (220) mit einem inneren Endbereich (225) und einem äußeren Endbereich (226) vorgesehen ist, und
    wobei die erste Spiraleinheit (100) und die zweite Spiraleinheit (200) zur Bildung von Druckkammern ineinandergreifen,
    wobei die erste Spiraleinheit (100) mittels der Antriebswelle (420) durch die Antriebseinheit (400) entlang einer Orbitalbahn relativ zu der zweiten Spiraleinheit (200) bewegt werden kann,
    wobei der Einlass (11) mit den äußeren Endbereichen (126, 226) in Fluidkommunikation steht und der Auslass (12) mit den inneren Endbereichen (125, 225) in Fluidkommunikation steht,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Medium in dem Maschinengehäuse (10) entlang mehrerer Strömungspfade von dem Einlass (11) zu den äußeren Endbereichen (126, 226) strömen kann, und dass die Antriebswelle (420) einen Hohlwellenabschnitt (424) aufweist, durch den einer der Strömungspfade geführt ist.
  2. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenabschnitt (424) durch eine Sacklochbohrung ausgebildet wird, dass die Antriebswelle (420) mindestens eine die Antriebswelle (420) von dem Hohlwellenabschnitt (424) durchbrechende Radialbohrung (428) aufweist.
  3. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Lagereinheit (450) und der zweiten Lagereinheit (300) ein Rotor (410) der Antriebseinheit (400) angeordnet ist, und dass die Antriebswelle (420) zwischen der ersten Lagereinheit (450) und dem Rotor (410) und/oder zwischen der zweiten Lagereinheit (300) und dem Rotor (410) die mindestens eine Radialbohrung (428) aufweist.
  4. Scrollmaschine (2) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (400) mindestens eine Axialdurchbrechung (414) und/oder mindestens eine Axialnut (418) aufweist, und dass die mindestens eine Axialdurchbrechung (414) und/oder die mindestens eine Axialnut (418) einen der Strömungspfade vorgibt.
  5. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Einlass (11) und Antriebswelle (420) ein Strömungspfad in zwei parallelgeschaltete Strömungspfade verzweigt, wobei einer der Strömungspfade durch den Hohlwellenabschnitt (424) geführt ist und der anderer der Strömungspfade durch die erste Lagereinheit (450) geleitet wird.
  6. Scrollmaschine (2) nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagereinheit (300) und die erste Spiraleinheit (100) einen Raum (380) umschließen, und dass mindestens einer der Strömungspfade durch den Raum (380) führt.
  7. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lagereinheit (300) ein Hauptlagergehäuse (302) und einen Hauptlagerkörper (305) umfasst, und das mindestens einer der Strömungspfade durch das Hauptlagergehäuse (302) und/oder den Hauptlagerkörper (305) geführt sind.
  8. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Strömungspfade von dem Einlass (11) kommend durch die zweite Lagereinheit (300) in den Raum (380) führen, wobei einer der Strömungspfade durch den Hauptlagerkörper (305) geführt ist und der andere der Strömungspfade durch mindestens eine als Durchbrechung in dem Hauptlagergehäuse (302) ausgebildete Eintrittsöffnung (370) geführt wird.
  9. Scrollmaschine (2) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Eintrittsöffnungen (370) über den Umfang, vorzugsweise symmetrisch, angeordnet sind.
  10. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9
    dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (420) in den Raum (380) ragt und in dem Raum (380) eine Ausgleichsmasse (430) und/oder einen Exzenterantrieb (150) aufweist.
  11. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (390) mindestens eine Austrittsöffnung (390) aufweist, und dass die Austrittsöffnung (390) einen Strömungspfad vorgibt, der den Raum (380) mit den äußeren Endbereichen (126, 226) verbindet.
  12. Scrollmaschine (2) nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnungen (390) auf der der ersten Spiraleinheit (100) zugewandten Seite als radial orientierte axiale Aussparung ausgebildet ist.
  13. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnung (390) einen radial orientierten ersten Bohrungsabschnitt (392) und einen axial orientierten zweiten Bohrungsabschnitt (394) aufweist.
  14. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnung (390) zu der mindestens einen Eintrittsöffnung (370) in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist.
  15. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnung (390) auf der der ersten Spiraleinheit (100) zugewandten Seite teilweise oder vollständig innerhalb einer Fläche mündet, die bei von der ersten Spiraleinheit (100) vollständigen Bewegung entlang der Orbitalbahn überfahren wird.
  16. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sprialeinheit (100) auf der der mindestens eine Austrittsöffnung (390) zugewandten Seite einen Rücksprung (290) vorweist, der innerhalb einer Fläche angeordnet ist, der die mindestens eine Austrittsöffnung (390) bei einer vollständigen Bewegung entlang der Orbitalbahn überfährt.
  17. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Ring-Pin-Kupplung (350) vorgesehen ist, und dass einer der Strömungspfade durch die Ring-Pin-Kupplung (350) geführt wird.
  18. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spiraleinheit (200) stationär ist.
  19. Scrollmaschine (2) nach einem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Maschinengehäuse eine Hockdruckkammer (30) angeordnet ist, dass die inneren Endbereiche (125, 225) über einen Durchlass (260) mit der Hochdruckkammer (30) und über die Hochdruckkammer (30) mit dem Auslass (12) verbunden sind, und dass in der Hochdruckkammer (30) ein Rückströmungsbereich (45) vorgesehen ist, der einen S-förmigen Strömungspfad in der Hockdruckkammer (30) erzwingt.
  20. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hockdruckkammer (30) und der zweiten Spiraleinheit (200) ein Zwischenboden (50) vorgesehen ist und dass der Rückströmungsbereich (45) durch eine in dem Zwischenboden (50) auf der der Hockdruckkammer (30) zugewandten Seite ausgebildete Ausnehmung (59) und einen zu der Ausnehmung (59) ragenden Druckstutzen (40) gebildet ist.
  21. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstutzen (40) mit dem Zwischenboden (50) in einem Kontaktbereich (46) zur Bildung des Rückströmungsbereichs (45) in Wirkkontakt steht, und dass der Kontaktbereich (46) auf einer gedachten Verbindungslinie in einer Ebene senkrecht zur der Längsachse (X) zwischen dem Druckstutzen (40) und dem Durchlass (260) angeordnet ist.
  22. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstutzen (40) eine Buchse (49) mit einem Rückschlagventil umfasst.
  23. Kälteanlage (1) mit einer Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Patentansprüche.
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