[发明专利]用于双级螺杆式压缩机的供油方法、装置及制冷装置的运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将溶有工作气体的制冷机械油供给双级螺杆式压缩机的方法，以防止由于工作气体从制冷机械油中快速蒸发(flash evaporated)而导致压缩机的容积效率恶化。本发明还涉及一种采用该方法的双级螺杆式压缩机，以及一种将该双级螺杆式压缩机作为其组成压缩机的制冷机械。

背景技术

通常，在螺杆式压缩机中，将润滑油供给支撑转子的轴承，把油注入由转子和转子壳体形成的压缩腔中，以有助于密封转子之间的缝隙、转子与壳体之间的缝隙、以及冷却用于充气(gas charge)的换能器(sink)，以便增加容积效率和热效率。

这种螺杆式压缩机需要大量润滑油来润滑轴承和轴密封元件以及用于润滑转子和冷却充气。用溶有工作气体的那类制冷机油作为润滑油时，溶于油内的工作气体从压缩腔内的油中快速蒸发，这将导致压缩腔内的早期(early)压力升高，从而使充气朝吸入侧(suction side)的泄漏增加并使容积效率降低。

按照惯例，人们认为，为使上述影响减到最小，应有效减少充气量，即，尽可能减少溶于油内的工作气体量。

工作气体溶于润滑油中的溶解性能是，油的压力越高和温度越低，溶于油中的工作气体量越大。因此，人们认为有效的是，提高充气的排出温度以减少工作气体的溶解量，并据此作出了多项发明。

然而，当排出温度提升太高时，由于转子的热膨胀转子发生划伤，而且由于热量从转子壳体传递至轴承和轴密封元件，使它们的润滑变得不充分。因此，消除已溶工作气体快速蒸发造成的影响不能通过升高排出温度充分实现。尤其是，对双级螺杆式压缩机来说，当将溶有大量工作气体的高压油供给轴承、轴密封元件以及低压级压缩机的压缩腔时，由于低压级压缩机的压缩腔中压力较低，从润滑油中快速蒸发的工作气体相对于吸入压缩机的工作气体的重量比增加，压缩机的压缩效率降低。

在传统双级螺杆式压缩机中，供给低压级压缩机的轴承和轴密封元件的润滑油被供到低压级压缩机的压缩腔，由低压级压缩机压缩的工作气体与包含被溶解的工作气体的油一起被输送到高压级压缩机的压缩腔，以便被压缩并从高压级压缩机处排放。

图5是前面所提到的传统双级螺杆式压缩机的纵向剖视图。图5中，附图标记01表示壳体，其内部容纳有压缩机的主要部件，02表示低压级压缩机，其包括低压级的阳转子和阴转子，03表示高压级压缩机，其包括高压级的阳转子和阴转子，用于进一步压缩在低压级压缩机中已压缩的气体。附图标记04表示阳转子的共用转子轴，其由图中未示出的驱动装置驱动。

附图标记05表示机械密封件，06、07和08表示用于支撑转子轴04旋转的轴承，这些轴承分别处于低压级压缩机的进口侧、低和高压级压缩机之间的中间部位、和高压级压缩机的进口侧。图中未示出的共用阴转子轴以相同的方式由轴承支撑。附图标记011表示给油口，通过该给油口，在附图中未示出的油分离器内从由高压级压缩机排出的被压缩的工作气体中分离出的并包含被溶解的工作气体的润滑油h经由油道012被供给机械密封件05和轴承06、07。润滑机械密封和轴承之后的油通过供油孔021注入低压级压缩机02的压缩腔。

另一方面，含有被溶解的制冷剂的润滑油h从所述油分离器通过给油口014经由油道015被供到轴承08，然后通过供油孔017被注入高压级压缩机03的压缩腔中。附图标记018表示将工作气体r吸入低压级压缩机02的进口。在低压级压缩机02中被压缩的工作气体经由气道019被引入高压级压缩机03，在此处进一步压缩，并从排出口020排出。

从供给低压级压缩机的压缩腔的润滑油中快速蒸发的工作气体使得低压级压缩机和高压级压缩机的容积效率降低。尤其是，在双级压缩机中工作气体的流速取决于低压级压缩机的容积效率，所以将含有被溶解的工作气体的润滑油供给低压级压缩机的压缩腔是有重要影响的。

从润滑油中释放的工作气体量随压力的减少而增加，所以从润滑油中释放的工作气体显著影响低压级压缩机的容积效率，并导致双级压缩机的工作气体流显著减少。

在专利文献1(日本专利3653330号)中公开一种制冷循环，其中，将双级螺杆式压缩机构造成使得从设置于高压级压缩机的下游侧的油分离器供给低压级压缩机的润滑油被引入双级压缩机的中间壳体中，从而防止制冷能力降低。

专利文献1：日本专利3653330号

发明内容

本发明要解决的技术问题