DE102019200507A1

DE102019200507A1 - Scrollverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE102019200507A1
Application number: DE102019200507.1A
Authority: DE
Inventors: Björn Fagerli; Budi Rinaldi; Dennis Ryma
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scrollverdichter (3) für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, aufweisend ein Gehäuse (12) mit einer Hochdruckkammer (23) und mit Verdichterkammern (18) sowie mit einer Gegendruckkammer (19),einen feststehenden Scroll (17) und einen beweglichen Scroll (13) mit einer Basisplatte (13b) und mit einer Spiralwand (13a), die in die Spiralwand (17a) des feststehenden Scrolls (17) eingreift und mit dieser die Verdichterkammern (18) bildet, wobei zwischen dem beweglichen Scroll (13) und einer Zwischenwand (5) des Gehäuses (12) eine, vorzugsweise einteilige, Dichtung (26) vorgesehen ist, die eine erste Komponente (26a) aus einem Elastomer und eine zweite Komponente (26b), aus der Klasse der Polyhalogenolefine, insbesondere PTFE, oder aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere POM oder PPS, aufweist.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verdrängermaschinen nach dem Spiralprinzip und betrifft einen, insbesondere elektromotorischen, Scrollverdichter als Kältemittelkompressor für eine Fahrzeugklimaanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Verdrängermaschine und insbesondere ein solcher Scrollverdichter ist aus der DE 10 2012 104 045 A1 bekannt.
Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise Kohlenstoffdioxid (CO₂) oder R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.
Als Kältemittelverdichter wird häufig die Scroll-Technologie eingesetzt, um ein Kältemittel-ÖI-Gemisch zu verdichten. Das dabei entstehende Gas-Öl-Gemisch wird getrennt, wobei das abgetrennte Gas in den Klimakreislauf eingebracht wird, während das abgetrennte Öl gegebenenfalls innerhalb des Scrollverdichters als geeigneterweise elektromotorisch angetriebenen Kältemittelverdichter zur Schmierung von bewegten Teile an diese herangeführt werden kann.
Wesentliche Bestandteile des Scrollverdichters sind ein feststehender Scroll (fixed scroll) und ein beweglicher, orbitierender Scroll (movable, orbiting scroll). Die beiden Scrolls (Scrollteile) sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine Basisplatte (base plate) und eine spiralförmige, ausgehend von der Basisplatte sich in Axialrichtung erstreckende Wandung (wrap) auf. Im zusammengesetzten Zustand liegen die Spiralwände der beiden Scrolls ineinander und bilden zwischen den sich abschnittsweise berührenden Scroll-Wandungen mehrere Verdichterkammern.
Wenn der bewegliche Scroll orbitiert, gelangt das angesaugte Gas-Öl-Gemisch über einen Einlass zu einer ersten, radial äußeren Verdichterkammer und von dort über weitere Verdichterkammern zur radial innersten Verdichterkammer sowie von dort über einen zentralen Auslass, beispielsweise in Form einer Bohrung, und gegebenenfalls zwei benachbarte Nebenventile in Form ebenfalls von Bohrungen in der Basisplatte des feststehenden Scrolls in eine Auslass- oder Hochdruckkammer. Das Kammervolumen in den Verdichterkammern wird von radial außen nach radial innen kleiner, und der Druck des zunehmend verdichtenden Mediums wird größer. Während des Betriebs des Scrollverdichters steigt somit der Druck in den Verdichterkammern von radial außen nach radial innen an.
Der zentrale Gas-Öl-Auslass (und gegebenenfalls jedes der Nebenventile bzw. - bohrungen) ist auf der Basisplattenrückseite des feststehenden Scrolls durch ein Federventil verschlossen. Das Federventil öffnet in Folge der Druckdifferenz zwischen den Verdichterkammern und der Hochdruckkammer. Gegebenenfalls strömt das verdichtete Gas-Öl-Gemisch nach Auslösen des Federventils in die Hochdruckkammer des Scrollverdichters (auf der Rückseite des feststehenden Scrolls), um dort in Öl und Gas getrennt zu werden. Anschließend, wenn der Druck in den der Hochdruckkammer gegenüberliegenden Verdichterkammern entsprechend abgesunken ist, schließt das Federventil automatisch.
Während des Betriebs des Scrollverdichters werden aufgrund des in den Verdichterkammern erzeugten Drucks und der dadurch bedingten Axialkraft die beiden Scrolls auseinander gedrückt, so dass ein Spalt und somit Leckagen zwischen den Verdichterkammern entstehen können. Um dies möglichst zu vermeiden, wird - gegebenenfalls zusätzlich zu einem Ölfilm zwischen den Reibflächen der beiden Scrolls - der orbitierende Scroll gegen den feststehenden Scroll gedrückt. Die entsprechende Axialkraft (Gegenkraft) wird erzeugt, indem auf der Basisplattenrückseite des orbitierenden Scrolls ein Druckraum (Gegendruckkammer, back pressure chamber) vorgesehen ist, in der ein spezifischer Druck erzeugt wird.
Dies kann dadurch erfolgen, dass in der Basisplatte des orbitierenden Scrolls an einer bestimmten Position ein Mitteldruckkanal (Durchgang, Öffnung, Back-pressure-Port) eingebracht ist, der zumindest eine der von den Scrolls gebildeten Verdichterkammern mit der Gegendruckkammer (Back-Pressure-Kammer) verbindet, so dass Kältemittelgas aus dem Verdichtungsprozess zwischen den ScrollSpiralen direkt in die Gegen- bzw. Mitteldruckkammer gelangt. Aufgrund des Mitteldruckkanals im beweglichen Scroll in Verbindung mit der Gegendruckkammer (back pressure chamber) wird somit der bewegliche Scroll selbst einstellend (automatisch) gegen den feststehenden Scroll gedrückt, sodass eine ausreichende Dichtigkeit (axiale Dichtigkeit) gegeben ist. Alternativ kann der Mitteldruckkanal im feststehenden Scroll angeordnet und um den beweglichen Scroll herum zur Gegen- bzw. Mitteldruckkammer geführt werden.
Aus der EP 2 369 182 B1 ist ein Spiralkompressor mit einem Gehäuse bekannt, in dem ein feststehender Scroll mit einer Basisplatte und daran angeformter Spirale und ein um eine Umlaufachse umlaufender beweglicher Scroll mit ebenfalls einer Basisplatte und daran angeformter Spirale angeordnet sind. Zwischen der Basisplatte des feststehenden Scrolls und einem Gehäuseabschnitt ist eine Abgabekammer (Hochdruckkammer) gebildet. Eine im Gehäuse angeordnete Lagerzwischenwand mit einem Wellenlager begrenzt eine Saug- oder Zulaufkammer und bildet mit der Basisplatte des beweglichen Scrolls einen Gegendruckkammer (Backpressure-Kammer), die über einen Lieferkanal im beweglichen Scroll mit der Verdichterkammer zwischen den Scrolls kommuniziert. Die Abgabekammer und die Gegendruckkammer stehen über einen Sekundärlieferkanal in Verbindung, der sich im Wesentlichen axial durch eine Außenwand des feststehenden Scroll erstreckt. Der Sekundärlieferkanal liefert in der Abgabekammer mittels eines Ölseparator abgetrenntes Öl oder Kühlmittelgas in die Gegendruckkammer, um den Druck in der Gegendruckkammer nach einem Druckabfall in kurzer Zeit wiederherzustellen.
Bei dem aus der DE 10 2012 104 045 A1 bekannten Scrollverdichter ist der bewegliche Scroll (Rotorspirale) auf der Seite der Gegendruckkammer (Mitteldruckkammer) gegenüber dem feststehenden Gehäuse durch eine Dichtung und einen O-Ring gelagert und gedichtet. Diese Ausführung ist hinsichtlich einer gewünschten Vorspannkraft, Flexibilität, Dämpfungswirkung und Gleiteigenschaft jedoch nicht zufriedenstellend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten, insbesondere elektromotorisch angetriebenen oder antreibbaren, Scrollverdichter als Kältemittelverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage anzugeben. Insbesondere soll eine hinsichtlich Flexibilität, ausreichender Dichtheit zwischen dem orbitierenden Scroll und der von diesem im Zuge dessen Bewegung bestrichenen Basisplatte (Zwischenwand, Wear-Plate, Basisfläche) sowie möglichst geringer Kosten geeignete Dichtung angegeben werden. Dabei sollen Leckagen möglichst weitgehend reduziert und Reibungsverluste möglichst minimal gehalten werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Scrollverdichter weist in einem Gehäuse mit einer Hochdruckkammer und mit Verdichterkammern sowie mit einer Gegendruckkammer einen feststehenden Scroll und einen beweglich, d. h. im angetriebenen Zustand - also im Betreib (Verdichterbetrieb) - orbitierenden (oszillierenden) Scroll auf. Die Scrolls oder Scrollteile weisen jeweils eine Basisplatte und eine Spiralwand auf, wobei zwischen den ineinandergreifenden Spiralwänden der beiden Scrolls (Scrollteile) die Verdichterkammern gebildet sind. Die Basisplatte des feststehenden Scrolls begrenzt die Hochdruckkammer, und die Basisplatte des beweglichen Scrolls begrenzt die Gegendruckkammer.
Zwischen dem beweglichen Scroll und einer Zwischenwand (Gehäusezwischenwand, Wear-Plate, Basisfläche, Baisplatte, Centerplate) ist eine, vorzugsweise ringförmige, Dichtung vorgesehen, welche eine erste Komponente aus einem Elastomer und eine zweite Komponente aus der Klasse der Polyhalogenolefine, vorzugsweise Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist.
Alternativ kann die zweite Komponente ein thermoplastischer Kunststoff, wie beispielsweise Polyoxymethylen (POM) oder Polyphenylensulfid (PPS), sein oder einen solchen als Hauptbestandteil enthalten. Wesentliche Eigenschaften der zweiten Komponente sind deren Zug- und Druckfestigkeit sowie deren Temperatur- und Verschleißbeständigkeit und insbesondere deren Reibungsminimierung, also guten Gleiteigenschaften.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Dichtung mit deren ersten Komponente in einer in die Basisplatte des beweglichen Scroll eingebrachten Nut angeordnet. Die Nut ist geeigneter Weise als Ringnut ausgeführt, welche sich radial außerhalb der Gegendruckkammer in der Basisplatte des beweglichen Scrolls befindet, die Gegendruckkammer also quasi umschließt.
In weiterer Ausgestaltung liegt die Dichtung mit deren zweiten Komponente teilweise in der in die Basisplatte des beweglichen Scroll eingebrachten Nut ein, und ragt teilweise aus der Nut heraus. Zweckmäßiger Weise liegt die Dichtung mit deren zweiten Komponente an der mit dem Gehäuse verbundenen Zwischenwand (Gehäusezwischenwand) direkt oder an einer an dieser angeordneten Zwischenplatte (Wear-Plate) an. Die Zwischenplatte, welche die Zwischenwand vorteilhafterweise überdeckt, ist geeigneter Weise eine Stahlplatte mit guten Gleiteigenschaften.
Die Dichtung ist besonders bevorzugt als Zwei-Komponenten-Dichtung, insbesondere als 2-Komponenten-Spitzgussteil aus zwei Kunstsoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich Elastizität und Gleiteigenschaften, ausgeführt. Zudem weist die erste Komponente der Dichtung zweckmäßiger Weise eine halbkreisförmige oder eine einer halben Ellipse entsprechende Querschnittsform unter Bildung einer bogen- oder kreisbogenförmigen Anlageseite und einer Flachseite auf. Die erste Komponente liegt mit deren kreisbogenförmigen Anlageseite am Nutboden an, und ist an deren Flachseite mit der zweiten Komponente verbunden. Die zweite Komponente der Dichtung, die geeigneter Weise zumindest geringfügig aus der scrollseitigen Nut herausragt, weist geeigneter Weise eine rechteckförmige, insbesondere quadratische, Querschnittsform (Querschnittsfläche) auf.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mittels der aus den beiden unterschiedlichen (Kunststoff-)Komponenten bestehenden, vorzugsweise als Zwei-Komponenten-Bauteil ausgeführten, Dichtung bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten eine einfache, und insbesondere auch fehlersichere, Montage ermöglicht ist. Zudem können bei gegebener Größe der vorzugsweise einteiligen Dichtung auf Grund deren elastisch verformbaren ersten Komponente eine besonders effektive Vorspannkraft erzielt und deren dämpfenden Eigenschaften in Bezug auf Geräuschentwicklungen und Vibrationen verstärkt werden. Dabei ist ein besonders hoher Füllgrad der Ringnut im beweglichen Scroll mit hoher Vorspannkraft bei gleicher Größe der Dichtung erreichbar.
Des Weiteren ist auf Grund der Verwendung von insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) als zweite Komponente eine reibungsminimierte Abdichtung des beweglichen (orbitierenden) Scrolls gegenüber der feststehenden Gehäusewand (bzw. Wear- oder Center-Plate) erreicht. Insbesondere ist auf Grund der an der Gleitreibung mit der Zwischenwand beteiligten zweiten Komponente aus PTF (Teflon) die Haftreibung der Dichtung gleich der Gleitreibung, so dass der Übergang vom Stillstand zur orbitierenden Bewegung des bewegliche Scroll praktisch rückfrei stattfindet.
Ferner können die Formkontur und der dimensionale Anteil der beiden Komponenten unterschiedlich ausgeprägt werden bzw. sein, so dass in einfacher Art und Weise die gewünschte Vorspannung in axialer Richtung erzeugt und/oder die Gleiteigenschaft der Dichtung geändert werden kann. Dadurch ist eine variable Anpassung an verschiedene Scrollverdichter und Anforderungen ermöglicht. Zudem weist die vorzugsweise einteilige Zwei-Komponenten-Dichtung eine ausgeprägte Robustheit und Festigkeit auf, zumal die beiden Komponenten nur mit hohem Kraftaufwand voreinander getrennt werden können, was wiederum zu einem sicheren Betreib und einer langen (hohen) Lebensdauer führt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einer perspektivischen Seitenansicht einen Scrollverdichter mit einem elektromotorischen Antriebsmodul und mit einem Verdichtermodul,
2 in einer Schnittdarstellung den Scrollverdichter mit in einem Verdichtergehäuse einem feststehenden und einem beweglichen Scroll sowie mit einer Hochdruckkammer, einer Gegendruckkammer und zwischen den Scrolls gebildeten Verdichterkammern, und
3 einen Ausschnitt III aus 2 in größerem Maßstab mit einer einteiligen Zwei-Komponenten Dichtung zwischen dem beweglichen Scroll und einer (gehäuseseitigen) Zwischenwand (Zwischenplatte).

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der in 1 dargestellte Kältemittelverdichter 1 ist in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut. Der elektromotorische Kältemittelverdichter 1 weist ein elektrisches (elektromotorisches) Antriebsmodul 2 sowie ein mit diesem gekoppeltes Verdichtermodul in Form eines Scrollverdichter 3 auf. Über eine zwischen dem Antriebsmodul 2 und dem Scrollverdichter 3 gebildete mechanische Schnittstelle 4 ist der Scrollverdichter 3 antriebstechnisch an das Antriebsmodul 2 angebunden. Die mechanische Schnittstelle 4 dient als antriebsseitiges Lagerschild und bildet eine Zwischenwand 5 (2 und 3). Der Scrollverdichter 3 ist mittels umfangsseitig verteilten, sich in Axialrichtung A des Kältemittelverdichters 1 erstreckenden Flanschverbindungen 6 mit dem Antriebsmodul 2 verbunden (gefügt, verschraubt).
Ein Gehäuseteilbereich eines Antriebsgehäuses 7 des Kältemittelverdichters 1 ist als ein Motorgehäuse 7a zur Aufnahme eines Elektromotors ausgebildet und einerseits durch eine integrierte Gehäusezwischenwand zu einem mit einem Gehäusedeckel 7b versehenen Elektronikgehäuse 7c mit einer den Elektromotor ansteuernden Motorelektronik (Elektronik) 8 und andererseits durch die mechanische Schnittstelle 4 mit dem Lagerschild und der Zwischenwand 5 verschlossen. Das Antriebsgehäuse 7 weist im Bereich des Elektronikgehäuses 7c einen Anschlussabschnitt 9 mit zur Elektronik 8 geführten Motoranschlüssen 9a und 9b zur elektrischen Kontaktierung der Elektronik 8 an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs auf.
Das Antriebsgehäuse 7 weist einen Kältemittel-Einlass oder Kältemittel-Zulauf 10 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf und einen Kältemittel-Auslass 11 auf. Der Auslass 11 ist an dem Boden eines nachfolgen einfach als Gehäuse bezeichneten Verdichtergehäuses 12 des Scrollverdichter 3 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 10 die Niederdruck- oder Saugseite (Sauggasseite) und der Auslass 11 die Hochdruck- oder Pumpseite (Pumpenseite) des Kältemittelverdichters 1.
Wie in Verbindung mit 2 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist der Scrollverdichter 3 einen im Gehäuse 12 angeordneten beweglichen Scroll (Scrollteil) 13 auf. Dieser ist über einen exzentrischen Wellenzapfen 14 mit beispielsweise zwei Fügestiften, von denen nur ein Fügezapfen 15 sichtbar ist, an die (nicht dargestellte) Welle des Elektromotors gekoppelt, die in die mechanischen Schnittstelle 4 mit A-seitigem Lagerschild geführt ist. Der exzentrische Wellenzapfen 14 ist in einem im beweglichen Scroll 13 gehaltenen Wälz- oder Kugellager 16a gelagert. Ein weiteres, die Welle lagerndes Wälz- oder Kugellager 16b ist in der als A-seitiges Lagerschild dienenden mechanischen Schnittstelle 4 und dort in der Zwischenwand 5 angeordnet. Der bewegliche Scroll (Scrollteil) 13 ist im Betrieb des Scrollverdichters 3 orbitierend angetrieben.
Der Scrollverdichter 3 weist zudem einen starr im Gehäuse (Verdichtergehäuse) 12 befestigten feststehenden Scroll (Scrollteil) 17auf. Die beiden Scrolls 13, 17 greifen mit deren schnecken- oder spiralförmigen Scrollwänden (Scrollspiralen) 13a, 17a ineinander, die von einer jeweiligen Basisplatte 13b, 17b axial emporragen. Zwischen den Scrolls 13, 17, d. h. zwischen deren Scrollwänden bzw. Scrollspiralen 13a, 17a und den Basisplatten 13b, 17b sind Verdichterkammern 18 gebildet, deren Volumen bei Betrieb des Scrollverdichters 3 verändert wird.
Zwischen dem A-seitigen Lagerschild und dem beweglicher Scroll 13 befindet sich in der Zwischenwand 5 eine Gegendruckkammer (Backpressure-Kammer) 19. Diese ist im Gehäuse (Verdichtergehäuse) 12 von der Basisplatte 13b des beweglichen Scrolls 13 und/oder von einer Zwischenplatte (Wear-Plate) 20 in Form einer Stahlplatte begrenzt, welche gute Gleiteigenschaften aufweist. Die Gegendruckkammer 19 erstreckt sich bereichsweise in die Basisplatte 13b des beweglichen Scrolls 13 hinein.
Beim Betrieb wird das Kältemittel durch den Zulauf 10 in das Antriebsgehäuse 7 und dort in das Motorgehäuse 7a eingeleitet. Dieser Bereich des Antriebsgehäuses 7 bildet die Saug- oder Niederdruckseite. Innerhalb des Antriebsgehäuses 7 wird das Kältemittel mit in dem Kältemittelkreislauf vorhandenem Öl vermischt und entlang des Elektromotors bzw. dessen Rotors und Stators durch eine Öffnung (oder mehrere Öffnungen) 21 in der Zwischenwand 5 zum Scrollverdichter 3 gesaugt. Mittels des Scrollverdichters 3 wird das Gemisch aus Kältemittel und Öl verdichtet, wobei das Öl der Schmierung der beiden Scrolls 13, 17 dient, sodass eine Reibung verringert und folglich ein Wirkungsgrad erhöht ist. Auch dient das Öl der Abdichtung, um ein unkontrolliertes Entweichen von dem zwischen den beiden Scrolls (Scrollteilen) 13, 17 befindlichen Kältemittel zu vermeiden.
Das verdichtete Gemisch aus Kältemittel und Öl wird über einen zentralen Auslass 22 in der Basisplatte 17b des feststehenden Scrolls 17 in eine Hochdruckkammer 23 innerhalb des Verdichtergehäuses 12 geleitet. In der Hochdruckkammer 23 befindet sich ein nicht dargestellter Ölabscheider (Zyklonabscheider). Mittels des Ölabscheiders wird das schwerere Öl des Gemisches aus Kältemittel und Öl in einem unteren Bereich des Ölabscheiders gesammelt, während das Kältemittel nach oben oder seitlich durch den Auslass 11 abgeführt wird.
Die Hochdruckkammer 23 ist innerhalb des Gehäuses 12 mittels der Basisplatte 17b des feststehenden Scrolls 17 begrenzt. Der zentrale Auslass 22 in die Hochdruck- oder Auslasskammer 23, der sich im radial innersten Kammerbereich der Verdichterkammern 18 befindet, ist in die Basisplatte 17b des feststehenden Scrolls 17 als Bohrung eingebracht. Innerhalb der Hochdruckkammer 23 ist der zentrale Auslass 22 mit einem Federventil (Fingerfeder-Ventil) 24 verschlossen, solange der Druck in den Verdichterkammern 18 geringer ist als der Druck in der Hochdruckkammer 23. Wird der Druck des verdichteten Kältemittel-Öl-Gemisches in den Verdichterkammern 18, insbesondere im zentralen Kammerbereich, größer als der Druck in der Hochdruckkammer 23, so öffnet das Federventil 24 quasi automatisch. Ein Anschlagelement 25, das in der Hochdruckkammer 23 am feststehenden Scroll 17 befestigt ist, begrenzt den Hub des Federventils 24. Wenn der Druck auf unterhalb des Drucks in der Hochdruckkammer 23 abgesunken ist, verschließt das Federventil 24 den Auslass 22 erneut selbsttätig aufgrund dessen Federvorspannung. Auf diese Weise gelangt das verdichtete Kältemittel-Öl-Gemisches kontinuierliche (durchgängig) oder stoßweise oder pulsierend über den zentralen Auslass 22 aus den Verdichterkammer 18 in die Hochdruckkammer 23.
Die Gegendruckkammer 19 ist in nicht näher dargestellter Art und Weise mit den Verdichterkammern 18 über eine Bohrung (Port) in der Basisplatte 13b des beweglichen Scrolls 13 oder über ein Kanalsystem in Form von Bohrungen im feststehenden Scroll 17 mit den Verdichterkammern 18 und der Hochdruckkammer 23 strömungstechnisch verbunden. Aufgrund des in Folge der strömungstechnischen Verbindung beim Betrieb des Scrollverdichters 3 vorherrschenden statischen Drucks innerhalb der Gegendruckkammer 19 ist der bewegliche Scroll 13 druckbeaufschlagt und wird, wie durch die mit F_G bezeichneten Kraftpfeile veranschaulicht, axial (d. h. entlang der nicht gezeigten Rotationsachse des Elektromotors) gegen den feststehenden Scroll 17 gepresst. Diese Kraft (Gegenkraft) F_G wirkt der durch die Kraftpfeile veranschaulichten Axialkraft F_V entgegen, die in Folge des in den Verdichterkammern 18 herrschenden Drucks wiederum auf den beweglichen Scroll 13 wirkt. Zusammen mit dem vorzugsweise aus der Hochdruckkammer 23 über das Kanalsystem an die Gegendruckkammer 19 übertragenen Druck stellt sich ein annäherndes Kräftegleichgewicht ein, damit der bewegliche Scroll 13 gegen den feststehenden Scroll 17 gepresst und somit die gewünschte Dichtwirkung zwischen den beiden Scrolls 13, 17 erzielt wird.
Zwischen dem beweglichen Scroll 13 und der (Gehäuse-)Zwischenwand 5 bzw. der darauf angeordneten Zwischenplatte (Stahlplatte, Wear-Plate) ist eine ringförmige, einteilige Dichtung 26 vorgesehen. Diese ist als Zwei-Komponenten-Dichtung mit einer ersten Komponente 26a aus einem Elastomer und mit einer zweiten Komponente 26b aus der Klasse der Polyhalogenolefine, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE, Teflon) ausgeführt.
Die einteilige Dichtung 26 ist mit deren ersten, vergleichsweise weichen, elastischen Komponente 26a in einer in die Basisplatte 13b des beweglichen Scroll 13 eingebrachten Nut 27 angeordnet. Diese, geeigneter Weise als Ringnut ausgefährt Nut 27 befindet sich in der Basisplatte 13b des beweglichen Scrolls 13. Die Nut 27 ist radial außerhalb der Gegendruckkammer 19 angeordnet und umschließt diese.
Die Dichtung 26 liegt mit deren zweiten (thermoplastischen) Komponente 26b teilweise in der Nut 27 des beweglichen Scrolls 13 vollständig ein. Zudem liegt die Dichtung 26 mit deren zweiten Komponente 26b an der mit dem Gehäuse 12 verbundenen (Gehäuse-)Zwischenwand 5 direkt oder an der Zwischenplatte (Wear-Plate) 20 an.
Wie aus 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist die erste Komponente 26a der Dichtung 26 die einer halben Ellipse entsprechende Querschnittsform unter Bildung einer bogenförmigen oder gerundeten Anlageseite 28a und einer Flachseite 28b auf. Die erste Komponente 26a liegt mit deren kreisbogenförmigen Anlageseite 28a am Nutboden 27a der Nut 27 an. An deren Flachseite 28b ist die erste Komponente 26a mit der zweiten Komponente 26b einteilig, beispielsweise stoffschlüssig, verbunden. Die zweite Komponente 26b der Dichtung 26 weist rechteckförmige, im Ausführungsbeispiel quadratische Querschnittsform (Querschnittsfläche) auf. Die zweite Komponente 26b der Dichtung 26 ragt teilweise aus der Nut 27 heraus.
Die aus den beiden unterschiedlichen (Kunststoff-)Komponenten 26a, 26b bestehende, als Zwei-Komponenten-Bauteil ausgeführten Dichtung 26 kann besonders einfache und auch fehlersicher in die Nut 27 des beweglichen Scrolls 13 eingesetzt werden. Mit der Dichtung 26 werden auf Grund deren elastisch verformbaren ersten Komponente 26a eine effektive Vorspannkraft erzielt sowie Geräuschentwicklungen und/oder Vibrationen gedämpft. Auch wird ein hoher Füllgrad der Ringnut 27 im beweglichen Scroll 13 mit hoher Vorspannkraft bei gleicher Größe der Dichtung 26 erreicht. Des Weiteren ist auf Grund der Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polytetrafluorethen als zweite Komponente 26b eine reibungsminimierte Abdichtung des beweglichen Scrolls 13 gegenüber der feststehenden Zwischenwand 5 bzw. der Wear- oder Center-Plate 20 erreicht.
Ferner können die Formkontur und der dimensionale Anteil der beiden Komponenten 26a, 26b der Dichtung 26 unterschiedlich ausgeführt werden. Hierdurch kann in einfacher Art und Weise die gewünschte Vorspannung des beweglichen Scrolls 13 in axialer Richtung gegen den feststehenden Scroll 17 erzeugt und die Gleiteigenschaft der Dichtung 26 optimiert werden. Insgesamt ist somit eine variable Anpassung an verschiedene Scrollverdichter 3 ermöglicht.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Scrollverdichter 3, insbesondere für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, aufweisend ein Gehäuse 12 mit einer Hochdruckkammer 23 und mit Verdichterkammern 18 sowie mit einer Gegendruckkammer 19,einen feststehenden Scroll 17 und einen beweglichen Scroll 13 mit einer Basisplatte 13b und mit einer Spiralwand 13a, die in die Spiralwand 17a des feststehenden Scrolls 17 eingreift und mit dieser die Verdichterkammern 18 bildet, wobei zwischen dem beweglichen Scroll 13 und einer Zwischenwand 5 des Gehäuses 12 eine, vorzugsweise einteilige, Dichtung 26 vorgesehen ist, die eine erste Komponente 26a aus einem Elastomer und eine zweite Komponente 26b, aus der Klasse der Polyhalogenolefine, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE), aufweist.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
So können die beiden Komponenten 26a und 26b der Dichtung 26 auch formschlüssig, beispielsweise nach Art einer Nut-Feder-Verbindung, miteinander verbunden sein. Des Weiteren kann die Querschnittsform der ersten Komponente 26a nach Art einer halben Ellipse ausgeführt sein. Die Querschnittsform der ersten Komponente 26a kann auch derart sein, dass deren Anlageseite 28a mehrkantig oder hexagonal oder trapezförmig oder als Abflachung einer ansonsten bogenförmigen oder gerundeten Querschnittsform ist. Ferner kann die zweite Komponente 26b auch ein thermoplastischer Kunststoff, wie beispielsweise Polyoxymethylen (POM) oder Polyphenylensulfid (PPS) sein bzw. diesen Kunststoff zumindest als Bestandteil aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Kältemittelverdichter
2: Antriebsmodul
3: Scrollverdichter/Verdichtermodul
4: Schnittstelle
5: Lagerschild/Zwischenwand
6: Flanschverbindung
7: Antriebsgehäuse
7a: Motorgehäuse
7b: Gehäusedeckel
7c: Elektronikgehäuse
8: Motorelektronik
9: Anschlussabschnitt
9a, b: Motoranschluss
10: Einlass/Zulauf
11: Auslass
13: beweglicher/orbitierender Scroll/-teil
13a: Scrollwand/-spirale
13b: Basisplatte
14: Wellenzapfen
15: Fügestift
16: Wälz-/Kugellager
17: feststehender Scroll/-teil
17a: Scrollwand/-spirale
17b: Basisplatte
18: Verdichterkammer
19: Gegendruckkammer
20: Zwischenplatte/Ware-Plate
21: Öffnung
22: zentraler Auslass
23: Hochdruck-/Auslasskammer
24: Federventil
25: Anschlagelement
26: Dichtung
26a: erste Komponente/Elastomer
26b: zweite Komponente/PTFE
27: Ring-/Nut
27a: Nutboden
28a: Anlageseite der ersten Komponente
28b: Flachseite der ersten Komponente
F_G: Gegenkraft
F_V: Axialkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012104045 A1 [0001, 0010]
EP 2369182 B1 [0009]

Claims

Scrollverdichter (3) für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, aufweisend - ein Gehäuse (12) mit einer Hochdruckkammer (23) und mit Verdichterkammern (18) sowie mit einer Gegendruckkammer (19), - einen feststehenden Scroll (17) mit einer Spiralwand (17a) und mit einer Basisplatte (17b), welche der Hochdruckkammer (23) zugewandt ist, - einen beweglichen Scroll (13) mit einer der Gegendruckkammer (19) zugewandten Basisplatte (13b) und mit einer Spiralwand (13a), die in die Spiralwand (17a) des feststehenden Scrolls (17) eingreift und mit dieser die Verdichterkammern (18) bildet, wobei zwischen dem beweglichen Scroll (13) und einer Zwischenwand (5) des Gehäuses (12) eine Dichtung (26) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (26) eine erste Komponente (26a) aus einem Elastomer und eine zweite Komponente (26b) aus der Klasse der Polyhalogenolefine, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE), oder aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polyoxymethylen (POM) oder Polyphenylensulfid (PPS), aufweist.
Scrollverdichter (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (26) mit deren ersten Komponente (26a) in einer in die Basisplatte (13b) des beweglichen Scroll (13) eingebrachten Nut (27), insbesondere einer Ringnut, vorzugsweise vollständig, einliegt.
Scrollverdichter (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (26) mit deren zweiten Komponente (26b) teilweise in der in die Basisplatte (13b) des beweglichen Scroll (13) eingebrachten Nut (27) einliegt und teilweise aus dieser herausragt.
Scrollverdichter (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (26) mit deren zweiten Komponente (26b) teilweise aus der Nut (27) herausragt.
Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (26) mit deren zweiten Komponente (26b) an der mit dem Gehäuse (12) verbundenen Zwischenwand (5) oder an einer an dieser angeordneten Zwischenplatte (20), insbesondere aus Stahl, anliegt.
Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Komponenten (26a, 26b) der Dichtung (26) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (26) als Zwei-Komponenten-Dichtung ausgeführt ist.
Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (26a) der Dichtung (26) eine gerundete, insbesondere ellipsenförmige oder halbkreisförmige, Querschnittsform unter Bildung einer bogenförmigen oder mehrkantigen Anlageseite (28a) und einer Flachseite (28b) aufweist.
Scrollverdichter (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass erste Komponente (26a) mit deren kreisbogenförmigen Anlageseite (28a) am Nutboden (27a) der Nut (27) anliegt und anderen Flachseite (28b) mit der zweiten Komponente (26b) verbunden ist.
Scrollverdichter (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (26b) der Dichtung (26) eine rechteckförmige, insbesondere quadratische, Querschnittsform aufweist.