Scrollverdichter und Verfahren zu dessen Montage

Die Erfindung bezieht sich auf einen Scrollverdichter mit einem aus mehreren Teilgehäusen zusammengesetzten Gehäuse, umfassend

- ein Motor-Teilgehäuse, in welchem ein Antriebsmotor mit einem gehäusefesten Stator und einem koaxialen, auf einer einerseits des Stators mittels eines ersten Hauptwellenlagers gelagerten Hauptwelle fixierten Rotor angeordnet ist,

- ein sich auf der dem ersten Hauptwellenlager abgewandten Seite an das Motor-Teilgehäuse anschließendes Lager-Teilgehäuse, welches ein zweites Hauptwellenlager sowie eine Orbitalführung eines exzentrisch mit der Hauptwelle verbundenen, bei deren Rotation orbitierenden, ersten Spiralverdrängers trägt, in den ein gehäusefest angeordneter, zweiter Spiralverdränger axial eingreift,

- einen sich an das Lager-Teilgehäuse anschließenden, das Gehäuse abschließenden

Gehäusedeckel.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Montage eines solchen

Scrollverdichters.

Derartige Scrollverdichter sind bekannt aus der DE 1 1 2014 003 869 T5.

Scrollverdichter sind dem Fachmann zur Verdichtung von Gasen, insbesondere von gasförmigem Kältemittel, allgemein bekannt. Sie finden vielfach Anwendung als Kompressoren in Kälteanlagen im Allgemeinen und in Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen im

Besonderen. Ihre grundlegende Funktion beruht auf der besonderen Wechselwirkung zweier Spiralverdränger. Ein Spiralverdränger besteht im Wesentlichen aus einer Grundplatte, von der eine spiralförmige Rippe aufragt. Zwei solcher Spiralverdränger mit korrespondierend geformten Spiralrippen sind so einander gegenüber positioniert, dass ihre Spiralrippen axial ineinandergreifen. Einer der Spiralverdränger ist dabei gehäusefest montiert. Der andere Spiralverdränger führt eine sogenannte orbitierende Bewegung durch, d. h. er beschreibt eine kreisförmige Bewegung um die Zentralachse. Der zwischen den ineinandergreifenden

Spiralrippen gebildete Verdichterraum verändert sich dabei periodisch so, dass im radial äußeren Bereich der Spiralverdränger Gas angesaugt und unter kontinuierlicher Verdichtung zum Spiralmittelpunkt transportiert wird. Dort befindet sich im feststehenden Spiralverdränger ein dessen Grundplatte durchsetzendes Überdruckventil, durch welches das komprimierte Gas in eine Druckspeicherkammer entlassen wird. Von dort kann es zur anwendungsspezifischen Verwendung weitergeleitet werden.

Aus der oben genannten, gattungsbildenden Druckschrift ist ein Scrollverbinder mit einem dreiteiligen Gehäuse, aufgeteilt in ein zweiteiliges Außengehäuse und ein einteiliges

Innengehäuse, bekannt. Das Außengehäuse besteht aus einem Motor-Teilgehäuse und einem Gehäusedeckel. Das Motor-Teilgehäuse dient im Wesentlichen der Aufnahme eines als Innenläufer ausgebildeten Elektromotors mit einem gehäusefesten Stator und einem rotierbaren Rotor. Der Rotor ist auf einer Hauptwelle fixiert, die am geschlossenen Ende des Motor- Teilgehäuses in einem als Loslager ausgebildeten Radiallager gelagert ist. Der kuppelförmig ausgebildete Gehäusedeckel ist am offenen Ende des Motor-Teilgehäuses angesetzt und mit dem Motor-Teilgehäuse verschraubt. In dem von dem Gehäusedeckel gebildeten Hohlraum sind die Spiralverdränger angeordnet. Der feststehende Spiralverdränger, der hier als zweiter Spiralverdränger bezeichnet wird, ist mit dem Gehäusedeckel verschraubt. Der orbitierende Spiralverdränger, der hier als erster Spiralverdränger bezeichnet wird, ist exzentrisch mit der über den Stator hinausragenden Hauptwelle gekoppelt. In diesem Bereich ist die Hauptwelle mittels eines zweiten Hauptwellenlagers in einem bei dem bekannten Scrollverdichter als Innengehäuse ausgebildeten Lager-Teilgehäuse gelagert. Das Lager-Teilgehäuse trägt zugleich eine Führung für den orbitierenden, ersten Spiralverdränger. Das Lager-Teilgehäuse ist zwischen einem Anlageflansch des Motor-Teilgehäuses und radial außen liegenden Axialfortsätzen des feststehenden Spiralverdrängers geklemmt. Radial außen wird es einerseits von der Außenwandung des Motor-Teilgehäuses und andererseits von der Außenwandung des Gehäusedeckels überwölbt. Nachteilig bei dem bekannten Scrollverdränger ist der Umstand, dass seine Funktionstüchtigkeit, die insbesondere von der präzisen Justierung und

Auswuchtung seiner relativ zueinander beweglichen Komponenten abhängt, nur im

endmontierten Zustand überprüft werden kann. Eine evtl erforderliche Nachjustage erfordert dann die Demontage des gesamten Scrollverdrängers, was zu kostenträchtigem Mehraufwand führt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gattungsgemäßen Scrollverdränger derart weiterzubilden, dass seine Funktionstüchtigkeit bereits in einem frühen Montagestadium überprüft werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein

entsprechendes Montageverfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der zweite Spiralverdränger unmittelbar mit dem Lager-Teilgehäuse verbunden ist.

Durch diese Ausgestaltung wird ein Verfahren zur Montage eines solchen Scrollverdichters möglich, welches folgende Schritte umfasst:

- Isoliertes Bereitstellen eines Moduls, umfassend das Lager-Teilgehäuse mit dem

vormontierten zweiten Hauptwellenlager, der vormontierten Hauptwelle und dem auf dieser fixierten Rotor sowie dem vormontierten, ersten Spiralverdränger und dem unmittelbar mit dem Lager-Teilgehäuse verbundenen, zweiten Spiralverdränger, und rotatives Antreiben der Hauptwelle bei fixiertem Lager-Teilgehäuse, Messen von Unwuchten und Auswuchten des Moduls,

- Bereitstellen des Motor-T eilgehäuses mit dem vormontiertem Stator und dem vormontierten ersten Hauptwellenlager und Einsetzen des ausgewuchteten Moduls in das Motor- Teilgehäuse, wobei die Hauptwelle in das erste Hauptwellenlager eingeschoben wird, sodass der Rotor unter Wahrung eines Luftspaltes konzentrisch innerhalb des Stators positioniert wird,

- Verschrauben des Gehäusedeckels mit dem Motor-Teilgehäuse, wobei das Lager- Teilgehäuse dichtend zwischen dem Motor-Teilgehäuse und dem Gehäusedeckel geklemmt wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen

Patentansprüche.

Im Gegensatz zum Stand der Technik ist der feststehende, zweite Spiralverdränger nicht am Gehäusedeckel, sondern am Lager-Teilgehäuse fixiert. Dies erlaubt den Aufbau eines Moduls, welches beide Spiralverdränger in ihrer finalen Relativstellung zueinander sowie die mit dem orbitierenden, ersten Spiralverdränger gekoppelte und im Lager-Teilgehäuse gelagerte Hauptwelle umfasst. Dieses Modul stellt das Herz des Scrollverdrängers dar, welches isoliert bereitgestellt und unabhängig von übrigen Komponenten auf seine Funktionstüchtigkeit, insbesondere auf seine präzise Justage hin überprüft werden kann. Dies kann

vorteilhafterweise durch Einspannen des Lager-T eilgehäuses und rotatives Antreiben der Hauptwelle mittels eines provisorisch angeschlossenen Antriebsmotors erfolgen.

Gegebenenfalls dabei auftretende Unwuchten können unmittelbar korrigiert werden, ohne dass es dazu irgendeines Demontageaufwandes, insbesondere eines den Zugang zu den fraglichen Komponenten erschwerenden Gehäuses bedürfte. Besonders vorteilhafterweise, nämlich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, erfolgt eine solche Funktionsüberprüfung mit bereits auf der Hauptwelle fixiertem Rotor. Der Rotor bringt nämlich schon allein aufgrund seiner Masse ein nicht unerhebliches Unwuchtpotential in das System ein. Es ist daher bekannt, den Rotor bei seiner Herstellung mit Auswuchtgewichten zu versehen, die dann im Rahmen der oben erläuterten Funktionsüberprüfung bedarfsweise entfernt oder durch

Materialabtrag verkleinert werden. All dies kann vor der Endmontage an besagtem isoliertem Modul vorgenommen werden. Im Anschluss kann dann das ausgewuchtete Modul in das mitsamt dem Stator und dem ersten Hauptwellenlager bereitgestellte Motor-Teilgehäuse eingeschoben werden. Bei korrekter Vormontage des Motor-Teilgehäuses wird der Rotor dabei automatisch so positioniert, dass er sich unter Beibehaltung eines geringen Luftspaltes koaxial innerhalb des Stator drehen kann. Im Anschluss kann der Gehäusedeckel aufgesetzt und fixiert werden.

Die erfindungsgemäße Verbindung zwischen dem Spiralverdränger und dem Lager- Teilgehäuse erfolgt vorzugsweise mittels Verschraubung. Besonderes bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verschraubung mittels einer Mehrzahl von eine Wandung des Lager- Teilgehäuses axial durchsetzenden und in Gewindelöcher im zweiten Spiralverdränger eingedrehten Schrauben realisiert ist. Bei dieser Ausführungsform weisen also die

Schraubenköpfe im Montageendzustand in Richtung des Motor-T eilgehäuses. Sie sind, wenn von einem endmontierten Scrollverdichter nur der Gehäusedeckel abgenommen wird, daher nicht zugänglich. Dies ist jedoch kein Nachteil, da, wie oben beschrieben, die Verbindung des zweiten Spiralverdrängers mit dem Lager-Teilgehäuse zur Bildung des erläuterten Kernmoduls ohnehin in einem frühen Montagestadium erfolgt und nach Justage und Auswuchtung keiner weiteren Veränderung bedarf. Insofern kann die bevorzugte Ausrichtung der Schrauben als vorteilhafte Maßnahme zur Vermeidung einer versehentlichen Demontage des Moduls angesehen werden. Ein weiterer Vorteil der genannten Ausrichtung liegt auch in den

Bauraumverhältnissen, die bei einer - grundsätzlich ebenfalls denkbaren - umgekehrten Ausrichtung der Schrauben ungünstiger wären.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenwandung des Lager-Teilgehäuses einen axialen Abschnitt der Wandung des (Gesamt-)Gehäuses bildet. Mit anderen Worten ist die Gehäuseaußenwandung des endmontierten Scrollverdichters aus drei Axialabschnitten zusammengesetzt, die von Gehäusedeckel, Lager-Teilgehäuse und Motor- Teilgehäuse (in dieser Reihenfolge) gebildet werden. Grundsätzlich denkbar wäre zwar auch, dass der Gehäusedeckel und/oder das Motor-Teilgehäuse das Lager-Teilgehäuse radial außen in axialer Richtung überwölben, sodass das Lager-Teilgehäuse wie beim Stand der Technik als ein Innengehäuse ausgebildet ist. Dies ist jedoch im Hinblick auf die radialen Bauraumverhältnisse weniger günstig als die bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung.

In jedem Fall erfolgt die Fixierung des Lager-Teilgehäuses vorzugsweise durch Klemmung des Lager-Teilgehäuses zwischen dem Gehäusedeckel und dem Motor-Teilgehäuse. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass der Gehäusedeckel mittels das Lager- Teilgehäuse oder dessen Außenwandung axial durchsetzender Schrauben am Motor- Teilgehäuse fixiert ist.

Die Schnittstellen zwischen den einzelnen Teilgehäusen, d. h. die Kontaktbereiche zwischen dem Motor-Teilgehäuse und dem Lager-Teilgehäuse einerseits und zwischen dem Lager- Teilgehäuse und dem Gehäusedeckel andererseits, sind bevorzugt mittels je einer

Sickendichtung gedichtet. Mit derartigen Dichtungen können auch geringfügige

Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Die Anzahl von zwei Sickendichtungen stellt zudem einen günstigen Kompromiss zwischen Einfachheit der Montage einerseits und Zuverlässigkeit der Dichtung andererseits dar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.

Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Scrollverdichter in

Montageendstellung,

Figur 2 eine Schnittdarstellung des Scrollverdichters von Figur 1 in 90° versetzter

Schnittebene,

Figur 3 eine Schnittdarstellung des Kernmoduls des Scrollverdichters der Figuren 1 und

2.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in um jeweils 90° versetzter Schnittdarstellung einen

erfindungsgemäßen Scrollverdichter 10. Das Gehäuse des Scrollverdichters 10 ist aus drei Teilgehäusen zusammengesetzt, nämlich einem Motor-Teilgehäuse 12, einem Lager- Teilgehäuse 14 und einem Gehäusedeckel 16. Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind die genannten Teilgehäuse bei der dargestellten Ausführungsfuhr mittels langer Schrauben 18 aneinander fixiert. Die langen Schrauben 18 durchsetzen dabei die Außenwandungen des Gehäusedeckels 16 und des Lager-T eilgehäuses und sind in korrespondierende Gewinde im Motor-Teilgehäuse 12 eingedreht. Auf diese Weise wird das Lager-Teilgehäuse 14 klemmend zwischen dem Motor-Teilgehäuse 12 und dem Gehäusedeckel 16 gehalten. Die Schnittstellen zwischen den einzelnen Teilgehäusen sind in nicht näher dargestellter Weise durch jeweils eine Sickendichtung gedichtet.

Innerhalb des Motor-Teilgehäuses 12 ist ein Elektromotor positioniert, dessen Stator 20 gehäusefest fixiert ist und dessen Rotor 22 auf einer konzentrisch gelagerten Hauptwelle 24 fixiert ist, sodass er drehbeweglich innerhalb des Stators 20 angeordnet ist. Die Lagerung der Hauptwelle 24 im Motor-Teilgehäuse 12 erfolgt über ein erstes Hauptwellenlager 26, welches an der geschlossenen (in den Figuren 1 und 2 linken) Seite des Motor-T eilgehäuses 12 als Loslager angeordnet ist. Ein zweites Hauptwellenlager 28 ist im Lager-Teilgehäuse 14 angeordnet, in welches hinein sich die Hauptwelle 24 erstreckt.

An ihrem vorderen Ende weist die Hauptwelle 24 eine exzentrische Kopplung 30 mit einem orbitierenden, ersten Spiralverdränger 32 auf. Der erste Spiralverdränger 32 ist zur

Sicherstellung einer orbitierenden Bewegung bei Rotation der Hauptwelle 24 in entsprechenden Führungen 34 im Lager-Teilgehäuse 14 geführt. Seine Spiralrippe ragt axial in die Spiralrippe eines feststehenden, zweiten Spiralverdrängers 36 hinein. Der zweite Spiralverdränger 36 ist mittels kurzer Schrauben 38 mit dem Lager-Teilgehäuse 14 direkt verbunden.

Hieraus ergibt sich die Möglichkeit der Vormontage eines das Kernstück des Scrollverbinders bildenden Moduls 100, welches in Figur 3 gesondert dargestellt ist. Alle wesentlichen Justage- und Auswuchtarbeiten können an diesem Modul 100 isoliert vorgenommen werden. Das justierte und ausgewuchtete Modul 100 kann alsdann in das mit Stator 20 und erstem

Hauptwellenlager 26 vormontierte Motor-Teilgehäuse 12 eingeschoben und nach Aufsetzten des Gehäusedeckels 16 mittels der langen Schrauben 18 fixiert werden. Bei der dargestellten Ausführungsform beherbergt der Gehäusedeckel 16 als wesentliche Funktionseinheit lediglich die Druckspeicherkammer 40, in welche das zwischen den Spiralverdrängern 32, 36 komprimierte Gas geleitet wird.

Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an

Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere ist es auch denkbar, das Lager- Teilgehäuse 14 als ein Innengehäuse auszubilden, welches radial außen in axialer Richtung vom Motor-Teilgehäuse 12 und/oder vom Gehäusedeckel 16, die dann unmittelbar aneinander anstoßen, überwölbt wird. Bei dieser Ausgestaltung kann eine abzudichtende Schnittstelle zwischen den Teilgehäusen eingespart werden. Andererseits ist diese Variante im Hinblick auf den radialen Bauraum weniger günstig als die in den Figuren 1-3 dargestellte Variante.

Bezugszeichenliste

Scrollverdichter

Motor-T eilgehäuse

Lager-Teilgehäuse

Gehäusedeckel

lange Schraube

Stator

Rotor

Hauptwelle

erstes Hauptwellenlager

zweites Hauptwellenlager

exzentrische Kopplung

erster Spiralverdränger

Führung

zweiter Spiralverdränger

kurze Schraube

Druckspeicherraum