SCROLLMASCHINE MIT EINSPRITZUNG SOWIE KÄLTEANLAGE

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scrollmaschine (2) mit einer Einspritzung für ein Medium, aufweisend ein Maschinengehäuse (10) mit einer Längsachse (X), wobei in dem Maschinengehäuse (10) entlang der Längsachse (X) eine erste Spiraleinheit (100) mit einem durch eine erste Spiralrippe (110) gebildeten Spiralkanal (120), eine zweite Spiraleinheit (200) mit einer ersten Seite (201) und einer der ersten Seite (201) gegenüberliegenden zweiten Seite (202), wobei auf der ersten Seite (201) ein durch eine zweite Spiralrippe (210) gebildeter Spiralkanal (220) vorgesehen ist, und eine Hockdruckkammer (30), die auf der zweiten Seite (202) der zweiten Spiraleinheit (200) angeordnet ist und über einen Durchlass (260) in der zweiten Spiraleinheit (200) mit dem Spiralkanal (220) verbunden ist, angeordnet sind, wobei die erste Spiraleinheit (100) und die zweite Spiraleinheit (200) zur Bildung von Druckkammern ineinandergreifen, wobei die erste Spiraleinheit (100) relativ zu der zweiten Spiraleinheit (200) entlang einer Orbitalbahn bewegt werden kann, wobei entlang der Längsachse (X) zwischen der zweiten Spiraleinheit (200) und der Hockdruckkammer (30) ein Zwischenboden (50) vorgesehen ist, wobei für die Einspritzung des Mediums eine Leitung (70) vorgesehen ist, die eine Gehäuseöffnung (13) mit einer Einspritzöffnung (270) im Spiralkanal (220) der zweite Spiraleinheit (200) verbindet, und wobei die Leitung (70) von der Gehäuseöffnung (13) vorbei an der Hochdruckkammer (30) durch den Zwischenboden (50) geführt ist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Kälteanlage.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scrollmaschine mit einer Einspritzung für ein Medium, insbesondere ein Kältemittel, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Kälteanlage mit einer solchen Scrollmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 27.

[0002] Scrollmaschinen sind Fluidenergiemaschinen und sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen vorbekannt. Scrollmaschinen sind beispielsweise Scrollkompressoren, Scrollverdichter bzw. Spiralverdichter oder Scrollexpander.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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 und vice versa verlagert, wobei das Medium in der jeweiligen Druckkammer eine Volumenveränderung erfährt.

[0006] 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.

[0007] Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Gesamteffizienz einer Kälteanlage kann beispielsweise mittels eines sogenannten Economizer-Kreislaufes erfolgen. Durch einen Economizer-Kreislauf wird ein von einem Hauptmedienstrom abgezweigter Economizer-Mediumstrom verdampft und dazu verwendet einen verbleibenden Anteil des Hauptmedienstroms zu unterkühlen.

[0008] Das abgezweigte Medium des Economizer-Mediumstroms wird in eine geschlossene Druckkammer in der Scrollmaschine eingebracht bzw. eingespritzt. Durch ein Zu- oder Abschalten der Einspritzung kann zwischen unterschiedlichen Betriebsmodii variiert werden.

[0009] In der Vergangenheit haben sich oben beschriebene Scrollmaschinen mit Einspritzung bzw. und Kälteanlagen mit Economizer-Kreislauf und einer Scrollmaschine mit Einspritzung bewährt, jedoch hat sich gezeigt, dass die Führung des einzuspritzenden Mediums eine aufwändige Bauteilgeometrie erfordert.

[0010] 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 und eine Scrollmaschine, sowie eine Kälteanlage bereitzustellen, welche auf einfache Weise eine Führung des einzuspritzenden Mediums zu der Einspritzöffnung in einen Spiralkanal zu ermöglichen.

[0011] Diese Aufgaben werden durch eine Scrollmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 27 gelöst.

[0012] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

[0013] Die erfindungsgemäße Scrollmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 mit einer Einspritzung für ein Medium weist ein Maschinengehäuse mit einer Längsachse auf, wobei in dem Maschinengehäuse entlang der Längsachse eine erste Spiraleinheit, eine zweite Spiraleinheit und eine Druckkammer angeordnet sind. Die erste Spiraleinheit weist einen durch eine erste Spiralrippe gebildeten ersten Spiralkanal auf. Die zweite Spiraleinheit weist eine erste Seite und eine in der Längsachse der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite auf, wobei auf der ersten Seite ein durch eine zweite Spiralrippe gebildeter zweiter Spiralkanal ausgebildet ist. Die Hochdruckkammer ist in der Längsachse auf der zweiten Seite der zweiten Spiraleinheit angeordnet und über einen Durchlass in der zweiten Spiraleinheit mit dem zweiten Spiralkanal verbunden, wobei zwischen der zweiten Spiraleinheit und der Druckkammer ein Zwischenboden vorgesehen ist. Darüber hinaus greifen die erste Spiraleinheit und die zweite Spiraleinheit zur Bildung von Druckkammern ineinander und die erste Spiraleinheit kann relativ zu der zweiten Spiraleinheit entlang einer Orbitalbahn geführt werden. Für die Einspritzung des Mediums ist eine Leitung vorgesehen, die eine Gehäuseöffnung mit einer Einspritzöffnung im zweiten Spiralkanal verbindet, wobei die Leitung von der Gehäuseöffnung zu der Einspritzöffnung vorbei an der Hochdruckkammer durch den Zwischenboden geführt ist.

[0014] Die vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, den Leiter für die Zuführung des einzuspritzenden Mediums unter Umgehung der Hochdruckkammer zu der zweiten Spiraleinheit zu führen. Dadurch, dass der Leiter nicht durch die Hochdruckkammer geführt wird, wird der Wärmeeintrag in das einzuspritzende Medium reduziert. Die Effizienz der Scrollmaschine kann durch diese Maßnahme verbessert werden. Auch ergibt sich für die vorgeschlagene Scrollmaschine eine einfache Bauweise und eine einfache Montage. Der Zwischenboden entkoppelt kräftetechnisch die zweite Spiraleinheit von den Druckkräften aus der Hochdruckkammer wodurch die zweite Spiraleinheit erheblich geringeren Kräften ausgesetzt ist.

[0015] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Zwischenboden an dem Maschinengehäuse abgestützt ist. Vorzugsweise ist der Zwischenboden scheibenförmig ausgebildet und kann weiter bevorzugt über den Umfang mit dem Maschinengehäuse in Wirkkontakt bzw. in Anlage stehen, wobei der Zwischenboden an dem Maschinengehäuse zumindest in eine der zwei diametralen Richtungen entlang der Längsachse axial gestützt gehalten ist. Bevorzugt wird der Zwischenboden durch eine Axialsicherung oder einen Absatz an dem Maschinengehäuse in der der zweiten Spiraleinheit zugewandten Seite an dem Maschinengehäuse abgestützt gehalten.

[0016] Gemäß einer Weiterbildung kann der Zwischenboden die Hochdruckkammer zusammen mit dem Maschinengehäuse einhausen bzw. einschließen. Demnach kann der Zwischenboden eine Wandung der Hochdruckkammer ausbilden, wobei noch weiter bevorzugt der Zwischenboden nach Art eines Deckels oder Stopfens die Hochdruckkammer in dem Maschinengehäuse verschließen kann. Das Maschinengehäuse oder ein Maschinengehäuseabschnitt kann topfförmig ausgebildet sein, wobei der Zwischenboden passgenau in einen topfförmigen Abschnitt eingesetzt werden kann. Die zuvor beschriebene Axialsicherung kann auf der von der Hochdruckkammer abgewandten Seite angeordnet sein, sodass ein in der Hochdruckkammer anliegender Druck den Zwischenboden gegen die Axialsicherung schiebt bzw. drückt. Dadurch kann die Position des Zwischenbodens einfach vorgegeben werden.

[0017] Darüber hinaus kann zwischen dem Zwischenboden und dem Maschinengehäuse ein erstes Dichtmittel angeordnet sein, das die Hochdruckkammer abdichtet und eine Leckage zwischen dem Zwischenboden und dem Maschinengehäuse vermeidet.

[0018] Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Leitung nach Maßgabe einer Weiterbildung der Erfindung einen ersten Zwischenraum aufweist, wobei der erste Zwischenraum zwischen dem Zwischenboden und dem Maschinengehäuse angeordnet ist. Der Zwischenraum wird in einer bevorzugten Ausgestaltung durch den Zwischenboden und durch das Maschinengehäuse gemeinsam umschlossen und bildet eine Querschnittserweiterung der Leitung, vorzugsweise in Bezug auf die Längsachse in einer Umfangsrichtung aus. Bei der Montage des Zwischenbodens ist es somit nicht zwingend notwendig, den Zwischenboden exakt in oder an dem Maschinengehäuse zu positionieren, damit das einzuspritzende Medium von einem Abschnitt der Leitung in dem Maschinengehäuse in den oder die Abschnitte der Leitung in dem Zwischenboden übergeben werden kann.

[0019] Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass der erste Zwischenraum durch eine, vorzugsweise umlaufende, Radialnut in einer äußeren Mantelfläche des Zwischenbodens und/oder einer inneren Mantelfläche des Maschinengehäuses ausgebildet ist. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Zwischenboden als zylindrischer Deckel oder Stopfen ausgebildet ist, wenn der erste Zwischenraum durch eine umlaufende Radialnut in der äußeren Zylindermantelfläche ausgebildet ist, wodurch einerseits eine einfache Fertigung ermöglicht ist und andererseits der Zwischenboden ohne Berücksichtigung der Ausrichtung in dem Maschinengehäuse montiert werden kann.

[0020] Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Leitung in dem Zwischenboden einen ersten Leitungsabschnitt und einen zweiten Leitungsabschnitt umfasst, und dass der erste Leitungsabschnitt und der zweite Leitungsabschnitt L-förmig angeordnet sind. Bevorzugt sind der erste Leitungsabschnitt und der zweite Leitungsabschnitt jeweils entlang einer Geraden ausgebildet, die sich in einem gemeinsamen Schnittpunkt kreuzen. Noch weiter bevorzugt ist der erste Leitungsabschnitt in Bezug auf die Längsachse in einer Radialrichtung orientiert und der zweite Leitungsabschnitt in einer Axialrichtung orientiert. Der erste Leitungsabschnitt und der zweite Leitungsabschnitt können beispielsweise durch eine Sacklochbohrung oder durch einen axialen Einstich ausgebildet werden oder durch ein ur- oder umformendes Verfahren in dem Zwischenboden ausgebildet sein. Auch ist es denkbar, dass die Leitung durch einen oder mehrere rohrförmige Leiter ausgebildet werden kann, die in einer entsprechenden Ausnehmung in dem Zwischenboden angeordnet sind.

[0021] Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Leitung in dem Zwischenboden mindestens zwei parallel geschaltete Leitungen umfasst. Die mindestens zwei parallel geschalteten Leitungen können in Bezug auf die Längsachse über den Umfang - vorzugsweise gleichmäßig - verteilt angeordnet sein. Dadurch kann eine thermische Belastung des Zwischenbodens, insbesondere über den Umfang, gleichmäßig verteilt werden. Ferner können Druckverluste reduziert werden und ferner kann der effektive Leitungsquerschnitt vergrößert werden, wodurch weitere Druckverluste reduziert werden können. Auch ist es dadurch möglich, eine homogene Verteilung des einzuspritzenden Mediums über den Umfang unabhängig von der Orientierung und Ausrichtung des Zwischenbodens zu realisieren. Bei der Montage des Zwischenbodens ist eine Ausrichtung des Zwischenbodens gegenüber dem Maschinengehäuse nicht mehr notwendig.

[0022] Nach Maßgabe einer bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Spiraleinheit an dem Zwischenboden axial geführt angeordnet. Bevorzugt wird die zweite Spiraleinheit an dem Zwischenboden durch eine Art Radiallager geführt, wodurch die zweite Spiraleinheit von dem Zwischenboden kräftetechnisch entkoppelt ist. Die zweite Spiraleinheit ist durch diese Maßnahme geringeren Belastungen ausgesetzt, da der Zwischenboden den größten Teil der Druckbelastung der Hochdruckkammer aufnimmt.

[0023] Darüber hinaus hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Leitung zwischen dem Zwischenboden und der zweiten Spiraleinheit einen zweiten Zwischenraum aufweist, der bevorzugt von dem Zwischenboden und der zweiten Spiraleinheit gemeinsam umschlossen ist. Vorzugsweise bildet der zweite Zwischenraum in Bezug auf die Längsachse in einer Umfangsrichtung eine Querschnittserweiterung der Leitung aus. Bei der Montage der zweiten Spiraleinheit ist es daher nicht notwendig, die zweite Spiraleinheit ausgerichtet zu dem Zwischenboden zu positionieren, damit das einzuspritzende Medium von dem Abschnitt der Leitung in dem Zwischenboden an einen Abschnitt der Leitung in der zweiten Spiraleinheit übergeben werden kann.

[0024] Eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der zweite Zwischenraum ringförmig ist. Durch die ringförmige Ausgestaltung des Zwischenraums kann sich das einzuspritzende Medium auf der zweiten Seite der zweiten Spiraleinheit homogen verteilen.

[0025] Darüber hinaus kann eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorsehen, dass der zweite Zwischenraum entlang der Längsachse den Durchlass umgibt.

[0026] Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn nach Maßgabe der Erfindung der zweite Zwischenraum durch entlang der Längsachse teleskopförmig angeordnete ringförmig ausgebildete Vorsprünge gebildet ist. Bevorzugt weisen der Zwischenboden und die zweite Spiraleinheit zur Bildung des zweiten Zwischenraums jeweils mindestens einen ringförmigen Vorsprung auf, wobei die beiden ringförmigen Vorsprünge bevorzugt die bereits oben erwähnte Radiallagerung zwischen der zweiten Spiraleinheit und dem Zwischenboden ausbilden. Durch die teleskopförmige Anordnung der ringförmigen Vorsprünge kann ein Toleranzausgleich in Axialrichtung bei gleichzeitiger Bildung des zweiten Zwischenraumes erfolgen.

[0027] Weiterbildungsgemäß kann der zweite Zwischenraum durch zweite Dichtmittel abgedichtet werden, wobei bevorzugt die zweiten Dichtmittel an den entsprechenden in radialer Richtung an gegenüberliegenden ringförmigen Vorsprüngen angeordnet sind.

[0028] Die Leitung kann weiterbildungsgemäß in der zweiten Spiraleinheit als axial orientierte Durchbrechung, insbesondere Bohrung, ausgebildet sein. Bevorzugt ist es, wenn die Durchbrechung parallel zu der Längsachse ausgerichtet ist, wodurch die Länge der Leitung in der zweiten Spiraleinheit so kurz wie möglich gehalten wird. Eine solche Leitung kann auf besonders einfache Art und Weise erzeugt werden.

[0029] Weiterhin kann nach Maßgabe einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung gesehen werden, dass die Einspritzöffnung eine Ausnehmung in der Spiralrippe umfasst. Die Ausnehmung ist bevorzugt nach Art einer Rundnut ausgebildet. Die Ausnehmung kann sich darüber hinaus ausgehend von einem Spiralkanalboden des zweiten Spiralkanals auf der ersten Seite der zweiten Spiraleinheit in Axialrichtung in Richtung einer zweiten Spiralrippenspitze über bevorzugt mehr als 2% einer Kanalhöhe des zweiten Spiralkanals und bevorzugt nicht über 50% der Kanalhöhe, noch weiter bevorzugt nicht über 25% der Kanalhöhe erstrecken.

[0030] Die Ausnehmung in der Spiralrippe sollte eine Tiefe aufweisen, die in Bezug auf den Querschnitt der Einspritzöffnung in einer Größenordnung zwischen ca. 25% - 200% liegt.

[0031] Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Einspritzöffnung, zumindest bereichsweise, in dem Kanalboden angeordnet ist.

[0032] Eine bevorzugte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass sich die Einspritzöffnung über einen Übergangsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanalboden und der zweiten Spiralrippe erstreckt und einen ersten Öffnungsabschnitt aufweist, der in dem zweiten Spiralkanalboden ausgebildet ist, und einen zweiten Öffnungsabschnitt, der durch die Ausnehmung in der zweiten Spiralrippe ausgebildet ist. Durch eine derartige Anordnung der Einspritzöffnung in dem Übergangsbereich zwischen dem zweiten Spiralkanalboden und der zweiten Spiralrippe kann vermieden werden, dass die erste Spiralrippenspitze der ersten Spiralrippe der ersten Spiraleinheit bzw. eine Dichtung der ersten Spiralrippe in Kontakt mit der Einspritzöffnung kommen kann. Ein solcher Kontakt könnte sowohl die Einspritzöffnung und/oder die erste Spiralrippenspitze bzw. die Dichtung an der Spiralrippenspitze beschädigen.

[0033] Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Abschnitt der Leitung in der zweiten Spiraleinheit als gestuft ausgebildet ist, wobei sich die gestufte Ausgestaltung ausgehend von der zweiten Seite der zweiten Spiraleinheit hin zu der ersten Seite der zweiten Spiraleinheit verjüngt. Die gestufte Ausgestaltung kann durch eine gestufte Ausbildung der Durchbrechung oder durch eine in die Durchbrechung eingesetzte Düse realisiert werden. Alternativ zu der gestuften Ausgestaltung kann die Durchbrechung oder die Düse ebenfalls konisch ausgebildet sein. Bevorzugt kann die Durchbrechung als Bohrung mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildet ein. Es ist jedoch ebenso möglich, die Durchbrechung sichelförmig auszugestalten.

[0034] Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht darüber hinaus vor, dass die Leitung und/oder die Einspritzöffnung ein Rückschlagventil umfasst. Bevorzugt ist das Volumen zwischen der Einspritzöffnung und dem Rückschlagventil so klein wie möglich, weshalb in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung das Rückschlagventil in dem Abschnitt der Leitung in der zweiten Spiraleinheit angeordnet ist. Ebenfalls kann das Rückschlagventil in der Leitung im Bereich des Zwischenbodens angeordnet sein oder in der Leitung in dem Maschinengehäuse, vorzugsweise im Bereich der Gehäuseöffnung.

[0035] Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Leitung thermisch isoliert ist. Neben einer thermischen Isolierung um die Leitung herum kann es ebenfalls ergänzend oder alternativ sinnvoll sein, die der Hochdruckkammer zugewandte Seite des Zwischenbodens mit einer thermischen Isolation zu versehen, um eine unnötige Erhitzung des einzuspritzenden Mediums in der Leitung zu vermeiden.

[0036] Nach Maßgabe einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die zweite Spiraleinheit stationär. Die zweite Spiraleinheit soll somit in bevorzugter Weise gegenüber der ersten Spiraleinheit und dem Maschinengehäuse beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Scrollmaschine keine Relativbewegung vornehmen.

[0037] Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die zweite Spiraleinheit mit einem Hauptlagergehäuse verbunden ist, und dass die zweite Spiraleinheit zusammen mit dem Hauptlagergehäuse die erste Spiraleinheit umgibt.

[0038] Weiterbildungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Hochdrucckammer über einen Druckstutzen mit einem Auslass verbunden ist. 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 dem Druckstutzen soll sichergestellt werden, dass durch viskose Vorgänge Druckpulsationen gemindert werden, und dass das aus dem Durchlass kommende Medium nicht unmittelbar durch den Druckstutzen aus der Scrollmaschine ausströmen kann.

[0039] In der Hochdruckkammer kann ein Rückströmungsbereich vorgesehen sein, der einen S-förmigen Strömungspfad von dem Durchlass durch den Druckstutzen zum Auslass erzwingt. Der Rückströmungsbereich fördert die Dämpfung von Pulsationen und reduziert Druckschwankungen in dem durch den Auslass ausgegebenen Medium.

[0040] Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Rückströmungsbereich durch eine in dem Zwischenboden auf der der Hochdruckkammer zugewandten Seite ausgebildeten Ausnehmung und dem Druckstutzen gebildet ist, wobei der Druckstutzen zu der Ausnehmung orientiert in die Hochdruckkammer ragt.

[0041] 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.

[0042] 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.

[0043] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit einer zuvor beschriebenen Scrollmaschine.

[0044] Bevorzugt weist die Kälteanlage einen Economizer-Kreislauf auf, aufweisend ein Expansionsorgan und einen Wärmeübertrager. Der von dem Auslass der Scrollmaschine kommende Hauptmediumstrom wird in einen Economizer-Medienstrom und den Kältekreislauf-Medienstrom aufgeteilt, wobei der Economizer-Kreislauf durch das Medium des Economizer-Medienstroms durchströmt wird. Das Expansionsorgan und der dem Expansionsorgan nachgeschaltete Wärmeübertrager des Economizer-Kreislaufes werden zur Kühlung des Mediums in dem Kältekreislauf verwendet, wobei der Economizer-Medienstrom durch den Economizer-Kreislauf zur Einspritzung in der Scrollmaschine zu der Gehäuseöffnung geführt wird.

[0045] 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 einem Kältekreislauf, einem Economiser-Kreislauf und mit einer erfindungsgemäßen Scrollmaschine,

Figur 2

eine vergrößerte, vereinfachte Schnittdarstellung der Scrollmaschine gemäß Figur 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Figur 3

eine vergrößerte Detaildarstellung der Scrollmaschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 4

eine Schnittdarstellung durch die Scrollmaschine entlang der Schnittlinie A - A gemäß Figur 3,

Figur 5

eine vergrößerte Detaildarstellung der Scrollmaschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2,

Figur 6

eine Schnittdarstellung der Scrollmaschine entlang der Schnittlinie A - A gemäß Figur 5, und

Figur 7

eine Schnittdarstellung der Scrollmaschine entlang der Schnittlinie B - B gemäß Figur 5.

[0046] 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.

[0047] Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Kälteanlage 1 mit einer Scrollmaschine 2, einem Kältekreislauf M und einem Economizer-Kreislauf E für eine Einspritzung eines Mediums in der Scrollmaschine 2. Die Kälteanlage 1 umfasst die als Scrollkompressor ausgebildete Scrollmaschine 2, einen Verflüssiger 3, ein erstes 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, einem später beschriebenen Wärmeübertrager 8, dem ersten Expansionsorgan 4, dem Verdampfer 5 und abschließend zurück durch einen Einlass 11 in die Scrollmaschine 2.

[0048] Wie Figur 2 entnommen werden kann, zweigt an einer Abzweigung ein Economizer-Kreislauf E für einen Economizer-Medienstrom stromab des Verflüssigers 3 von einem Hauptmediumstrom ab. Ein verbleibender Kältekreislauf-Medienstrom durchströmt den zuvor beschriebenen Kältekreislauf M von der Abzweigung bis zum Einlass 11 der Scrollmaschine 2.

[0049] Der Economizer-Kreislauf E umfasst ein zweites Expansionsorgan 7 und den Wärmeübertrager 8, wobei zunächst der Economizer-Medienstrom von dem zweiten Expansionsorgan 7 zu dem Wärmeübertrager 8 geleitet wird und anschließend zu einer später noch im Detail beschriebenen Gehäuseöffnung 13 der Scrollmaschine 2.

[0050] Ein Magnetventil 6 kann vorgesehen den Economizer-Kreislauf E öffnen oder sperren.

[0051] In dem Wärmeübertrager 8 wird der Economizer-Mediumstrom verwendet, um den Kältekreislauf-Medienstrom zu unterkühlen.

[0052] Anhand der Figuren 2 bis 7 werden nachfolgend zwei bevorzugte Ausführungsformen der in Figur 1 gezeigten Scrollmaschine 2 beschrieben.

[0053] Figur 2 ist eine stark 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 Gehäuseabschnitte aufweisen, wobei in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Maschinengehäuse 10 einen ersten Gehäuseabschnitt 10' und einen zweiten Gehäuseabschnitt 10" aufweist.

[0054] In dem Maschinengehäuse 10 sind entlang der Längsachse X eine erste Spiraleinheit 100, eine zweite Spiraleinheit 200, ein Zwischenboden 50 und eine Hochdruckkammer 30 angeordnet.

[0055] Die erste Spiraleinheit 100 ist über ein Exzenterlager 150 mit einer von einem Antrieb 400 antreibbaren Antriebswelle 420 gekoppelt, wobei die Antriebswelle 420 über ein Hauptlager 350 und ein Nebenlager 450 an dem Maschinengehäuse 10 abgestützt ist. Die Rotationsachse der Antriebswelle 420 definiert in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Längsachse X.

[0056] Die erste Spiraleinheit 100 gemäß Figur 3 weist eine erste Seite 101 und eine in der Längsachse der ersten Seite 101 gegenüberliegende zweite Seite 102 auf. Das Exzenterlager 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.

[0057] Insbesondere der Figur 3 kann entnommen werden, dass die erste Spiralrippe 110 auf der zweiten Seite 102 der ersten Spiraleinheit 100 dem Spiralkanal 120 mit einem Spiralkanalboden 130 bildet. Stirnseitig weist die Spiralrippe 110 darüber hinaus eine erste Spiralrippenspitze 180 auf, die entweder eine Dichtung aufweisen kann oder als flache Spitze ausgebildet sein kann. Weiterhin kann der erste Spiralkanal 120 einen inneren Endabschnitt 125 und/oder einen äußeren Endabschnitt 126 aufweisen.

[0058] Die erste Spiralrippe 110 ist evolventenförmig ausgebildet und erstreckt sich von dem inneren Endabschnitt 125 zu dem äußeren Endabschnitt 126. Der innere Endabschnitt 125 liegt bezogen auf die Längsachse X radial innen und der äußere Endabschnitt 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 Spiralrippenwandung 140 der Spiralrippe 110 und dem Spiralkanalboden 130 begrenzt.

[0059] 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.

[0060] Stirnseitig weist die zweite Spiralrippe 210 darüber hinaus eine zweite Spiralrippenspitze 280 auf, die entweder eine Dichtung aufweisen kann oder als flache Spitze ausgebildet sein kann. Weiterhin kann der zweite Spiralkanal 220 einen inneren Endabschnitt 215 und/oder einen äußeren Endabschnitt 216 aufweisen.

[0061] Die zweite Spiralrippe 210 ist an die erste Spiralrippe 110 angepasst und ist ebenfalls evolventenförmig ausgebildet und erstreckt sich von dem inneren Endabschnitt 215 zu einem äußeren Endabschnitt 216. Der innere Endabschnitt 215 liegt bezogen auf die Längsachse X radial innen und der äußere Endabschnitt 216 bezogen auf die Längsachse X radial außen. Der mindestens eine zweite Spiralkanal 220 ist U-förmig und wird in den radialen Richtungen von der zweiten Spiralrippe 210 bzw. einer Spiralrippenwandung 240 der zweiten Spiralrippe 210 und dem zweiten Spiralkanalboden 230 begrenzt.

[0062] 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 den Antrieb 400 entlang einer (nicht dargestellten) Orbitalbahn relativ zu der zweiten Spiraleinheit 200 bewegt werden. Eine (nicht dargestellte) Führungseinrichtung verhindert, dass die erste Spiraleinheit 100 während der Bewegung entlang der Orbitalbahn eine Drehung um die Längsachse X vornehmen kann.

[0063] 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 280 der zweiten Spiralrippe 210 wirkt dichtend mit dem Spiralkanalboden 130 der ersten Spiraleinheit 100 zusammen und die erste Spiralrippenspitze 180 der ersten Spiralrippe 110 wirkt mit dem Spiralkanalboden 230 der zweiten Spiraleinheit 200 zusammen.

[0064] Bei einer Bewegung der ersten Spiraleinheit 100 entlang der Orbitalbahn werden zwischen der ersten Spiraleinheit 100 und der zweiten Spiraleinheit 200 (nicht dargestellte) Druckkammern eingeschlossen, die in Abhängigkeit von dem äußeren Endabschnitt 126, 226 zum inneren Endabschnitt 125, 225 verlagert werden und vice versa.

[0065] Für den Fall, dass die Scrollmaschine 2 als ein Scrollverdichter oder Spiralverdichter arbeitet, werden die eingeschlossenen Druckkammern von dem äußeren Endabschnitt 126, 226 zu dem inneren Endabschnitt 125, 225 verlagert, wobei die Druckkammern eine kontinuierliche Volumenverkleinerung erfahren.

[0066] In einem Scrollexpander erfahren die Druckkammern eine kontinuierliche Volumenvergrößerung und die Druckkammern werden von dem inneren Endabschnitt 125, 225 zu dem äußeren Endabschnitt 126, 226 verlagert.

[0067] Auf der zweiten Seite 202 der zweiten Spiraleinheit 200 sind 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 von den Druckkräften in der Hochdruckkammer 30 und ist gegenüber dem Maschinengehäuse 10 abgestützt.

[0068] Die Hochdruckkammer 30 ist über einen Durchlass 260 mit dem zweiten Spiralkanal 220 verbunden, wobei der Durchlass 260 eine Auslassöffnung 262 umfasst, die im Bereich des inneren Abschnitts 215 angeordnet ist. Die Auslassöffnung 262, auch "discharge port" genannt, ist bevorzugt in dem inneren Endabschnitt 225 des zweiten Spiralkanalbodens 230 ausgebildet und der Durchlass 260 erstreckt sich entlang der Längsachse X durch eine Durchbrechung 52 durch den Zwischenboden 50 hindurch bis zur Hochdruckkammer 30.

[0069] Die Hochdruckkammer 30 ist wiederum mit dem Auslass 12 verbunden und das Medium kann die Scrollmaschine durch den Auslass 12 verlassen.

[0070] Die Hochdruckkammer 30 wird durch das Maschinengehäuse 10 und den Zwischenboden 50 umwandet bzw. eingehaust. Das Maschinengehäuse 10 bzw. der zweite Gehäuseabschnitt 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.

[0071] Um Leckage zwischen dem Zwischenboden 50 und dem Maschinengehäuse 10 zu vermeiden, können erste Dichtmittel 56 vorgesehen sein.

[0072] 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 52, welche Teil des Durchlasses ist, sowie einen ringförmigen Vorsprung 55, 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. Der ringförmige Vorsprung 55 kann auf der freien Stirnseite eine Radialnut aufweisen. Ferner können die Kanten des ringförmigen Vorsprungs 55 Fasen aufweisen, die insbesondere eine Montage der zweiten Spiraleinheit 200 vereinfachen können.

[0073] Auf der ersten Seite des Zwischenbodens 50 kann eine Axialsicherung 58 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 58 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.

[0074] Die zweite Spiraleinheit 200 umgreift den ringförmigen Vorsprung 55 des Zwischenbodens 50 und weist zu diesem Zweck auf der zweiten Seite 202 einen ersten ringförmigen Vorsprung 251 und einen zweiten ringförmigen Vorsprung 252 auf, wobei der erste ringförmige Vorsprung 251 mit einer inneren Mantelfläche des ringförmigen Vorsprungs 55 zusammenwirkt und der zweite ringförmige Vorsprung 252 mit einer äußeren Mantelfläche des ringförmigen Vorsprungs 55 des Zwischenbodens 50.

[0075] Die ringförmigen Vorsprünge 55 des Zwischenbodens 50 und die ringförmigen Vorsprünge 251, 252 der zweiten Spiraleinheit sind teleskopförmig angeordnet und können eine Radiallagerung für die zweite Spiraleinheit 200 bilden, welche eine axiale Verschiebung der zweiten Spiraleinheit 200 relativ zu dem Zwischenboden 50 ermöglichen kann, wodurch beispielsweise Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können.

[0076] Zur Einspritzung des Mediums weist die Scrollmaschine 2 eine Leitung 70 auf, die eine Gehäuseöffnung 13 - auch Economizer Einlass genannt - mit einer Einspritzöffnung 270 in dem zweiten Spiralkanal 220 der zweiten Spiraleinheit 200 verbindet.

[0077] Die Einspritzöffnung 270 ist mit Bezugnahme auf die Figuren 4 und 6 in dem zweiten Spiralkanal 220 zwischen dem inneren Endabschnitt 215 und dem äußeren Endabschnitt 216 angeordnet, wobei die Einspritzöffnung 270 in Abhängigkeit von der Auslegung der Kälteanlage 1 bzw. der Scrollmaschine 2 ausgehend von einer Mitte zwischen dem inneren Endabschnitt 215 und dem äußeren Endabschnitt 216 zu dem inneren Endabschnitt 215 oder dem äußeren Endabschnitt 216 verschoben angeordnet sein kann.

[0078] Die Leitung 70 wird von der Gehäuseöffnung 13 zu der Einspritzöffnung 270 dabei so durch die Scrollmaschine 2 geführt, dass die Leitung 70 an der Hochdruckkammer 30 vorbeigeführt wird und nicht durch die Hochdruckkammer 30 hindurch.

[0079] Zu diesem Zweck wird die Leitung 70, wie in Figur 2 gezeigt wird, an der Hochdruckkammer 30 von dem Maschinengehäuse 10 vorbei durch den Zwischenboden 50 geführt und anschließend durch die zweite Spiraleinheit 200 bis zur Einspritzöffnung 270.

[0080] Die Leitung 70 weist in dem Maschinengehäuse 10 einen Gehäuseleitungsabschnitt 74 auf, der gemäß der vergrößerten Darstellung in Figur 3 oder 4 radial orientiert ist und die Gehäuseöffnung 13 mit einer inneren Mantelfläche des Maschinengehäuses 10 bzw. des zweiten Gehäuseabschnitts 10" verbindet.

[0081] Ferner weist die Leitung 70 in dem Zwischenboden 50 einen ersten Leitungsabschnitt 71 und einen zweiten Leitungsabschnitt 72 auf. Der erste Leitungsabschnitt 71 und der zweiten Leitungsabschnitt 72 sind L-förmig angeordnet, wobei bevorzugt der erste Leitungsabschnitt 71 im Wesentlichen radial orientiert ausgebildet ist und der zweite Leitungsabschnitt 72 im Wesentlichen axial orientiert ausgebildet ist. Der erste Leitungsabschnitt 71 und der zweite Leitungsabschnitt 72 können beispielsweise durch Sacklochbohrungen ausgebildet werden, die sich an einem gemeinsamen Schnittpunkt kreuzen.

[0082] Unter Bezugnahme auf Figur 4 ist ersichtlich, dass der Zwischenboden 50 in dem Maschinengehäuse 10 derart positioniert werden sollte, dass zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 71 und dem Gehäuseleitungsabschnitt 74 eine Fluidkommunikation stattfinden kann. Vorzugsweise mündet der Gehäuseleitungsabschnitt 74 - bevorzugt unmittelbar - in den ersten Leitungsabschnitt 71, wobei noch weiter bevorzugt der Gehäuseleitungsabschnitt 74 und der erste Leitungsabschnitt 71 fluchtend orientiert sind. Um Leckage aus oder in die Leitung 70 zu vermeiden, kann das zuvor beschriebene erste Dichtmittel 56 in der Längsachse beidseitig zu der Leitung 70 angeordnet sein.

[0083] Der zweite Leitungsabschnitt 72 kann vorzugsweise mittig durch den ringförmigen Vorsprung 55 geführt werden und mündet in einem zweiten Zwischenraum 62, der zwischen dem Zwischenboden 50 und der zweiten Spiraleinheit 200 ausgebildet ist. Der zweite Zwischenraum 62 wird gemäß der bevorzugten und dargestellten beispielhaften Ausführungsform durch die ringförmigen Vorsprünge 251, 252 umschlossen, wobei zwischen dem ringförmigen Vorsprung 55 des Zwischenbodens und den ringförmigen Vorsprüngen 251, 252 jeweils, also radial innen und außen, ein zweites Dichtmittel 57 angeordnet sein kann. Der Zwischenraum 62 umgibt den Durchlass 260.

[0084] Von dem zweiten Zwischenraum 62 kann das Medium von der zweiten Seite 202 zu der ersten Seite 201 der zweiten Spiraleinheit 200 durch eine Durchbrechung 275 zu der Einspritzöffnung 270 in dem zweiten Spiralkanal 220 strömen. Die Durchbrechung 275 ist bevorzugt axialorientiert ausgebildet und kann darüber hinaus als gestufte Durchbrechung 275 ausgebildet sein, deren Querschnitt sich ausgehend von der zweiten Seite 202 zu der ersten Seite 201 von einem ersten Abschnitt 276 zu einem zweiten Abschnitt 277 verjüngt.

[0085] Die Durchbrechung 275 kann als eine Bohrung ausgebildet sein. Zur Bildung der gestuften Ausgestaltung kann entweder die Durchbrechung 275 gestuft ausgebildet sein, oder es kann eine Düse mit der gewünschten Form in die Durchbrechung 275 eingesetzt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle einer einzigen Durchbrechung 275 bzw. einer einzigen Einspritzöffnung 270 eine Mehrzahl von Durchbrechungen 275 bzw. Einspritzöffnungen 270 vorzusehen. Ferner kann die Durchbrechung 275 und/oder die Einspritzöffnung 270 auch als Schlitz o. Ä. ausgebildet sein.

[0086] Insbesondere der vergrößerten Darstellung gemäß Figur 3 kann entnommen werden, dass die Einspritzöffnung 270 eine Ausnehmung 242 in der zweiten Spiralrippe 210 bzw. in der Spiralrippenwandung 240 umfasst. Die Ausnehmung 242 kann nach Art einer Rundnut ausgebildet sein und erstreckt sich in der zweiten Spiralrippenwandung 240 von dem Spiralkanalboden 230 in Richtung der zweiten Spiralrippenspitze 280, wobei ersichtlich ist, dass die Ausnehmung 242 sich nicht bis zur zweiten Spiralrippenspitze 280 erstreckt, sondern lediglich über ca. 10 % der Kanalhöhe des zweiten Spiralkanals 220 ausgebildet ist.

[0087] Weiterhin kann Figur 3 entnommen werden, dass sich die Einspritzöffnung 270 über einem Übergangsbereich 235 zwischen dem zweiten Spiralkanalboden 230 und der zweiten Spiralrippe 210 erstreckt und einen ersten Öffnungsabschnitt 271 in dem zweiten Spiralkanalboden 230 aufweist und einen zweiten Öffnungsabschnitt 272 in der zweiten Spiralrippe 210, der durch die Ausnehmung 242 in der Spiralrippe 210 gebildet wird. Die Einspritzöffnung 270 kann auf diese Weise derart positioniert werden, dass insbesondere eine Dichtung auf der ersten Spiralrippenspitze 180 der ersten Spiraleinheit 100 nicht über die Einspritzöffnung 270 bei der Orbitalbewegung geführt ist. Dadurch können Beschädigungen sowohl an der Einspritzöffnung 270 als auch an der Dichtung auf der ersten Spiralrippenspitze 180 vermieden werden.

[0088] Die Figuren 5 und 6 zeigen ein zweites bevorzugtes und beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Scrollmaschine 2, wobei sich die beiden Ausführungsbeispiele in der Ausgestaltung der Leitung 70 unterscheiden.

[0089] Insbesondere unter Bezugnahme auf Figur 6 ist ersichtlich, dass die Leitung 70 in dem Zwischenboden 50 durch mehrere über den Umfang paarweise verteilte und parallelgeschaltete erste Leitungsabschnitte 71 und zweite Leitungsabschnitte 72 gebildet wird, wobei diese bevorzugt über den Umfang gleichmäßig verteilt sind.

[0090] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Leitung 70 durch vier parallelgeschaltete und über den Umfang um die Längsachse X verteilte erste Leitungsabschnitt 71 und zweite Leitungsabschnitt 72 gebildet, wobei die erste Leitungsabschnitt 71 über einen ersten Zwischenraum 61 mit dem Gehäuseleitungsabschnitt 74 in Fluidkommunikation stehen. Die Anzahl der Leitungen 70 und/oder der parallelgeschalteten ersten Leitungsabschnitte 71 und/oder zweiten Leitungsabschnitte 72 kann im Ermessen des Fachmanns gewählt werden.

[0091] Der erste Zwischenraum 61 ist zwischen dem Maschinengehäuse 10 und dem Zwischenboden 50 ausgebildet, wobei in dem dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel der erste Zwischenraum 61 durch eine Radialnut in einer äußeren Mantelfläche des Zwischenbodens 50 ausgebildet ist. Der erste Zwischenraum 61 ist über den gesamten Umfang des Zwischenbodens 50 ausgebildet und verteilt das von dem Gehäuseleitungsabschnitt 74 kommende Medium über den Umfang zu den ersten Leitungsabschnitten 71.

[0092] Durch den ersten Zwischenraum 61 muss bei dem Einsetzen des Zwischenbodens 50 in die Ausnehmung des Maschinengehäuses 10 nicht auf die Ausrichtung des Zwischenbodens 50 geachtet werden und zum anderen wird das Medium über den Umfang in dem Zwischenboden 50 verteilt, wodurch eine symmetrische thermische Belastung durch das Medium in dem Zwischenboden erfolgen kann.

[0093] Eine nicht dargestellte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Leitung 70, insbesondere die Leitung 70 in dem Zwischenboden 50 thermisch isoliert ist. Durch die thermische Isolation kann vermieden werden, dass ein großer Wärmeeintrag in das einzuspritzende Medium vor dem Eintritt in den Spiralkanal 220 erfolgt. Die thermische Isolation kann beispielsweise auf der der Hochdruckkammer 30 zugewandten Seite des Zwischenbodens 50 angeordnet sein oder unmittelbar um die Leitung 70 herum.

[0094] Das Medium kann 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 gemäß der vergrößerten Darstellung in Figur 3 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.

[0095] Um in der Hochdruckkammer 30 eine besonders effektive Reduktion von Druckschwankungen zu bewerkstelligen, kann ein Rückströmungsbereich 45 vorgesehen sein, der einen S-förmigen Strömungspfad von dem Durchlass 260 durch den Druckstutzen 40 zum Auslass 12 erzwingt, der in Figur 3 durch eine gepunktete Pfeillinie angedeutet dargestellt wird.

[0096] Der Rückströmungsbereich 45 kann durch eine auf der zweiten Seite des Zwischenbodens 50, die der Hockdruckkammer 30 zugewandt ist, eine bevorzugt ringförmige Ausnehmung 59 aufweisen, die zusammen mit dem Druckstutzen den S-förmigen Strömungspfad vorgibt. Der Druckstutzen 40 steht hierzu mit dem Zwischenboden 50 gemäß der Figur 7 in einem Kontaktbereich 46 in Wirckontakt, wobei der Kontaktbereich 46 auf einer gedachten Verbindungslinie in einer Ebene senkrecht zu 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 einzustimmen und von dort aus durch den Druckstutzen 40 zu dem Auslass 12 zu gelangen.

[0097] Zwischen der Hochdruckkammer 30 und dem Auslass 12 kann ein in den Figuren 2, 3 und 5 dargestelltes Rückschlagventil 48 angeordnet sein, welches bevorzugt eine Buchse umfasst, die in den Druckstutzen 40 eingesetzt werden kann.

Bezugszeichenliste

[0098] 

1

Kälteanlage

2

Scrollmaschine

3

Verflüssiger

4

erstes Expansionsorgan

5

Verdampfer

6

Magnetventil

7

zweites Expansionsorgan

8

Wärmeübertrager

10

Maschinengehäuse

10'

erster Gehäuseabschnitt

10"

zweiter Gehäuseabschnitt

10

Maschinengehäuse

11

Einlass

12

Auslass

13

Gehäuseöffnung

30

Hochdruckkammer

30

Hockdruckkammer

40

Druckstutzen

45

Rückströmungsbereich

46

Kontaktbereich

48

Rückschlagventil

49

Buchse

50

Zwischenboden

52

Durchbrechung

55

Vorsprung

56

erstes Dichtmittel

57

zweites Dichtmittel

58

Axialsicherung

59

Ausnehmung

61

erster Zwischenraum

62

zweiter Zwischenraum

63

Radialnut

70

Leitung

71

erster Leitungsabschnitt

72

zweiter Leitungsabschnitt

74

Gehäuseleitungsabschnitt

100

erste Spiraleinheit

101

erste Seite

102

zweite Seite

110

erste Spiralrippe

120

erster Spiralkanal

125

innerer Endabschnitt

126

äußerer Endabschnitt

130

erster Spiralkanalboden

150

Exzenterlager

180

erste Spiralrippenspitze

200

zweite Spiraleinheit

201

erste Seite

202

zweite Seite

210

zweite Spiralrippe

220

zweiter Spiralkanal

225

innerer Endabschnitt

226

äußerer Endabschnitt

230

zweite Spiralrippe

230

Kanalboden

235

Übergangsbereich

240

zweite Spiralrippenwandung

242

Ausnehmung

251

Vorsprung

252

Vorsprung

260

Durchlass

262

Auslassöffnung

270

Einspritzöffnung

271

erster Öffnungsabschnitt

272

zweiter Öffnungsabschnitt

275

Durchbrechung

276

erster Abschnitt von 275

277

zweiter Abschnitt von 275

280

zweite Spiralrippenspitze

300

Hauptlagergehäuse

350

Hauptlager

400

Antrieb

420

Antriebswelle

450

Nebenlager

E

Economizer-Kreislauf

M

Kältemittelkreislauf

X

Längsachse

Ansprüche

1. Scrollmaschine (2) mit einer Einspritzung für ein Medium, aufweisend ein Maschinengehäuse (10) mit einer Längsachse (X), wobei in dem Maschinengehäuse (10) entlang der Längsachse (X)

eine erste Spiraleinheit (100) mit einem durch eine erste Spiralrippe (110) gebildeten Spiralkanal (120), eine zweite Spiraleinheit (200) mit einer ersten Seite (201) und einer der ersten Seite (201) gegenüberliegenden zweiten Seite (202), wobei auf der ersten Seite (201) ein durch eine zweite Spiralrippe (210) gebildeter Spiralkanal (220) vorgesehen ist, und

eine Hockdruckkammer (30), die auf der zweiten Seite (202) der zweiten Spiraleinheit (200) angeordnet ist und über einen Durchlass (260) in der zweiten Spiraleinheit (200) mit dem Spiralkanal (220) verbunden ist, angeordnet sind,

wobei die erste Spiraleinheit (100) und die zweite Spiraleinheit (200) zur Bildung von Druckkammern ineinandergreifen,

wobei die erste Spiraleinheit (100) relativ zu der zweiten Spiraleinheit (200) entlang einer Orbitalbahn bewegt werden kann,

wobei entlang der Längsachse (X) zwischen der zweiten Spiraleinheit (200) und der Hockdruckkammer (30) ein Zwischenboden (50) vorgesehen ist,

wobei für die Einspritzung des Mediums eine Leitung (70) vorgesehen ist, die eine Gehäuseöffnung (13) mit einer Einspritzöffnung (270) im Spiralkanal (220) der zweiten Spiraleinheit (200) verbindet, und

wobei die Leitung (70) von der Gehäuseöffnung (13) vorbei an der Hochdruckkammer (30) durch den Zwischenboden (50) geführt ist.

2. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwischenboden (50) an dem Maschinengehäuse (10) abgestützt ist.

3. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwischenboden (50) die Hockdruckkammer (30) zusammen mit dem Maschinengehäuse (10) einhaust.

4. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitung (70) einen ersten Zwischenraum (71) aufweist, wobei der ersten Zwischenraum (71) zwischen dem Zwischenboden (50) und dem Maschinengehäuse (10) angeordnet ist.

5. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Zwischenraum (71) durch eine, vorzugsweise umlaufende, Radialnut (63) in einer Zylindermantelfläche des Zwischenbodens (50) und/oder einer Zylinderfläche des Maschinengehäuses (10) ausgebildet ist.

6. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (70) in dem Zwischenboden (50) einen ersten Leitungsabschnitt (71) und einen zweiten Leitungsabschnitt (72) umfasst, und dass der erste Leitungsabschnitt (71) und der zweite Leitungsabschnitt (72) L-förmig angeordnet sind.

7. Scrollmaschine (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Leitungsabschnitt (71) in Bezug auf die Längsachse in einer Radialrichtung orientiert ist und der zweite Leitungsabschnitt (72) in einer Axialrichtung orientiert ist.

8. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitung (70) in dem Zwischenboden (50) mindestens zwei parallelgeschaltete Leitungen (70) umfasst.

9. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Spiraleinheit (200) an dem Zwischenboden (50) axialbeweglich abgestützt ist.

10. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitung (70) einen zweiten Zwischenraum (72) umfasst, wobei der zweite Zwischenraum (72), vorzugsweise entlang der Längsachse (X), zwischen dem Zwischenboden (50) und der zweiten Spiraleinheit (200) angeordnet ist.

11. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Zwischenraum (62) ringförmig ist.

12. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Zwischenraum (62) durch entlang der Längsachse (X) teleskopförmig angeordnete ringförmige Vorsprünge (55, 251, 252) ausgebildet wird.

13. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Zwischenraum (72) durch Dichtmittel (57) an den ringförmigen Vorsprüngen (55, 251, 252) abgedichtet ist.

14. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einspritzöffnung (270) eine Ausnehmung (242) in der Spiralrippe (210) umfasst.

15. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einspritzöffnung (270) in einem Spiralkanalboden (230) angeordnet ist.

16. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung (270) sich über einem Übergangsbereich (235) zwischen dem Spiralkanalboden (230) und der Spiralrippe (210) erstreckt und einen ersten Öffnungsabschnitt (271) in dem Spiralkanalboden (230) aufweist und einen zweiten Öffnungsabschnitt (272), der durch die Ausnehmung (242) in der Spiralrippe (210) gebildet wird.

17. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einspritzöffnung (270) durch eine gestufte Durchbrechung gebildet ist, die die erste Seite (201) mit der gegenüberliegenden zweiten Seite (202) der zweiten Spiraleinheit (200) verbindet.

18. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitung (70) und/oder die Einspritzöffnung ein Rückschlagventil (48) umfasst.

19. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitung (70) isoliert ist, und/oder dass die der Hochdruckkammer (30) zugewandte Seite des Zwischenbodens (50) eine thermische Isolation aufweist.

20. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spiraleinheit (200) stationär ist.

21. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Spiraleinheit (200) mit einem Hauptlagergehäuse (300) verbunden ist und mit dem Hauptlagergehäuse (300) die erste Spiraleinheit (100) umgibt.

22. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hockdruckkammer (30) über einem Druckstutzen (40) mit einem Auslass (12) verbunden ist, wobei der Druckstutzen (40) in einer Ebene quer zu Längsachse (X) versetzt zu dem Durchlass (260) angeordnet ist.

23. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Rückströmungsbereich (45) vorgesehen ist, der einen S-förmigen Strömungspfad von dem Durchlass (260) durch den Druckstutzen (40) zum Auslass (12) erzwingt.

24. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rückströmungsbereich (45) durch eine in dem Zwischenboden (50) auf der der Hockdruckkammer (30) zugewandten Seite ausgebildeten Ausnehmung (59) und dem zu der Ausnehmung (59) ragenden Druckstutzen (40) gebildet ist.

25. 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 zu der Längsachse (X) zwischen dem Druckstutzen (40) und dem Durchlass (260) angeordnet ist.

26. Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Druckstutzen (40) eine Buchse (49) mit einem Rückschlagventil umfasst.

27. Kälteanlage (1) mit einer Scrollmaschine (2) nach einem der vorgenannten Patentansprüche.

Zeichnung