CN101218433B - 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 - Google Patents

Abstract

一种向双级螺杆式压缩机提供润滑油的方法，在该双级螺杆式压缩机中，低压级螺杆式压缩机(2)和高压级螺杆式压缩机(3)被一体构成。在该压缩机中，压缩空间(c)由阳转子和阴转子形成，用于压缩的工作气体(r)被输入压缩空间。本方法可防止由来自轴承和轴密封装置的润滑油的返回到低压级螺杆式压缩机而导致的容积效率降低，结果可提高制冷能力，并使润滑油量减少。为此，将润滑油(h)供给低压级螺杆式压缩机(2)的轴承(6、7)和轴密封装置(5)，然后将供给轴端侧轴承(6)和轴密封装置(5)的那部分润滑油(h)返回到容纳有高压级螺杆式压缩机(3)的阳转子和阴转子的壳体内的压缩空间(c)。

Description

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

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

在如图5所示的传统双级螺杆式压缩机中，从注入一系列由低和高压级压缩机的一对啮合的转子随转子旋转所形成的压缩腔内的润滑油中快速蒸发的工作气体使得低压级和高压级压缩机的容积效率和压缩效率两者都降低。尤其当工作气体的流速取决于低压级压缩机的容积效率时，由于工作气体通过快速蒸发从供给压缩腔的润滑油中释放，低压级压缩机的容积效率下降非常明显。

从专利文献1所公开的现有技术可知，由于从润滑油中释放的工作气体被吸入高压级压缩机的压缩腔中并在该压缩腔中从中间压力被压缩到排出压力，也存在压缩效率降低的问题。

鉴于前面所提到的问题作出了本发明，本发明的目的是提供一种双级螺杆式压缩机的润滑油供给方法及装置，该方法及其装置能够防止由润滑轴承和轴密封元件后的润滑油回流到低压级压缩机的压缩腔而导致的容积效率下降，并且能减少润滑油供给。本发明另一目的是提供一种用于增加COP的制冷机械的运转方法。

解决所述问题的方案

为实现上述目的，本发明提出一种将可溶于润滑油的工作气体供给双级螺杆式压缩机的供油方法，该双级螺杆式压缩机的用于压缩工作气体的低压级压缩机和高压级压缩机被一体地构成于一个紧凑单元，其中，将供给双级压缩机的轴承和轴密封元件(此后称为轴承部分)的润滑油在润滑油对轴承和轴密封元件进行润滑后供给由高压级压缩机的一对啮合转子随转子旋转而形成的一系列压缩腔。

在本润滑油供给方法中，将对低压级螺杆式压缩机轴端侧轴承以及轴密封元件进行过润滑的溶有工作气体的一部分润滑油注入高压级压缩机的压缩腔中而不注入低压级压缩机中。因此，与传统方法相比，从存在于低压级压缩机的压缩腔中的润滑油中释放的工作气体量减少一半或更少。此外，当润滑油仅注入高压级压缩机的压缩腔时，从存在于该压缩腔中的注入油释放的工作气体量由于压缩腔内的高压而减少，从而能抑制高压级压缩机压缩效率的降低。

当润滑油仅注入具有高压的高压级压缩机的压缩腔时，供油总量可减少，从润滑油中释放的工作气体量都可减少。

优选确定供给轴承部分的润滑油的油压，以满足下列公式：

P_oil≥P_max.int×Vi^κ+P_loss+ΔP

其中：P_oil：供给所述轴承部分的供油压力；

P_max.int：最大中间压力，即，在设定运行条件下高压级压缩机吸入侧工作气体的最高压力；

Vi：内部容积比，即，所述压缩腔的最大容积/在油供给该压缩腔时该压缩腔的容积；

k：工作气体的比热比；

P_loss：所述轴承部分的压力损失；

ΔP：通过所述供油孔将油注入所述压缩腔所需的压力差。

随着转子的旋转，在吸入侧由啮合的阳转子和阴转子形成的一系列腔室的容积增大，以从转子壳体的进口吸入工作气体，而在该容积随转子的旋转达到最大容积后，腔室容积减小，以对腔室内收集的工作气体进行压缩，然后被压缩的工作气体从转子壳体的排出口排出。

在上式中，例如，对于氨制冷剂来说，内部容积比Vi≥1，工作气体的比热比k＝1.3。

通过供油孔将油注入压缩腔所需的压力差ΔP通常为3～5kg/cm²。

就将油喷射到高压级压缩机的压缩腔的注油部位而言，优选当注入油的压缩腔的压力较高时将润滑油注入，然而如果压缩腔的压力太高，则压缩腔内的工作气体可能朝轴承部分反吹(blows back)。

通过控制供给轴承部分的油压满足上述公式，可将润滑油注入高压级压缩机的压缩腔中，而不会出现工作气体朝轴承部分反吹的情况。

本发明提供的润滑油供给方法可应用于低压级压缩机和高压级压缩机结合在一个紧凑单元中的双级螺杆式压缩机，以便压缩工作气体和用可溶解工作气体的润滑油进行润滑，其中设置有：

用于将润滑油供给双级压缩机的轴承部分的油管管路，

设置在所述油管管路上的节流阀，及

油道，该油道使轴承部分和由高压级压缩机的一对啮合转子随转子旋转而形成的一系列压缩腔连通。

在本双级螺杆式压缩机中，在对低压级螺杆压缩机的轴承以及轴密封元件进行润滑之后，将润滑油供给高压级压缩机的压缩腔。

优选将用于将润滑油供给高压级压缩机的压缩腔中的孔设置于转子壳体内，而可从高压级的吸入侧供给润滑油。

可通过设置在油管管路上的节流阀调节供给轴承部分的供油压力，以便在不出现润滑油和工作气体朝轴承部分反流的情况下供给必需的最少油量。

由于将润滑过低压级螺杆压缩机的轴承以及轴密封元件的润滑油供给高压级压缩机的压缩腔，与传统方法相比，从低压级压缩机的压缩腔内的润滑油中释放的工作气体减少一半或者更少，并且由于从高压级压缩机的压缩腔内的润滑油释放的工作气体量因其较高的压力而减少，压缩释放出的气体所需的无效功率减少，而且由于将润滑油供给高压的压缩腔，供油总量可减少，这归功于从润滑油中释放的工作气体量减少。

可将与一系列压缩腔和轴承部分连通的油道作为油管设置在双级压缩机的外侧。

优选在油管管路上设置油泵。如果供给低压级螺杆式压缩机的润滑油的压力不够高，可通过油泵使其增压以供给低压侧，使得润滑油的回流压力适当增加。

本发明提出一种制冷机械的运转方法，该制冷机械包括双级螺杆式压缩机、油分离器、油箱、油泵、油冷却器、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，该双级压缩机的低压级压缩机和高压级压缩机被一体构成于一个紧凑单元中以压缩工作气体并利用可溶解工作气体的润滑油进行润滑，其中

将对轴承部分进行润滑之后的润滑油供给由高压级压缩机的一对啮合转子随转子旋转而形成的一系列压缩腔中，及

控制制冷机械的运转，以便通过调节膨胀阀的开度使蒸发器内的蒸发温度为-35℃或更低。

工作气体的蒸发温度越低，比重越小，每单位容积吸入气体的热容减小。因此，当工作气体溶于润滑油时，从由轴承部分流出的润滑油中快速蒸发并混合于吸入气体中的工作气体的比例增加。于是，吸入气体更易于被吸气室内的润滑油加热，吸入气体的流速降低，低压级压缩机的容积效率随蒸发温度的降低趋于降低。将油注入低压级压缩机的压缩腔时，其容积效率进一步降低。

按照这种运转方法，借助将对低压级螺杆式压缩机的轴承以及轴密封元件进行润滑的润滑油仅供给高压级压缩机的压缩腔，可防止低压级压缩机的容积效率的进一步降低。

通过将这种运转方法应用于实现制冷剂的蒸发温度为-35℃或更低的制冷循环的制冷机械，与现有技术相比，COP可增加5％。

此外，本发明提出一种制冷机械的运转方法，该制冷机械包括双级螺杆式压缩机、油分离器、油箱、油泵、油冷却器、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述双级螺杆式压缩机的低压级压缩机和高压级压缩机被一体构成于一个紧凑单元中，以压缩工作气体并利用可溶解工作气体的润滑油进行润滑，其中，

将供给轴承部分对轴承部分进行润滑后的润滑油供给由高压级压缩机的一对啮合转子随转子旋转而形成的一系列压缩腔，

控制供给轴承部分的供油压力，以满足上面给出的公式同时监测中间压力即监测高压级压缩机吸入侧的工作气体压力，及

通过调节膨胀阀的开度或限制工作气体的吸入压力控制制冷机械的运行，使中间压力不会过高。

通过这种方法，监测中间压力并控制供给轴承部分的润滑油，使之满足上面给出的公式，并使制冷机械运转在借助调节膨胀阀的开度或限制工作气体的吸入压力使中间压力不过高的状况下。

借助将本方法应用在运行于蒸发温度为-35℃或更低的制冷剂制冷循环的制冷机械中，与现有技术相比，COP可增加5％。

本发明的有益效果

按照本发明的供油方法，供给低压级螺杆式压缩机的轴承以及轴密封元件的润滑油在对该轴承以及轴密封元件进行润滑之后被引入高压级压缩机的压缩腔，借助于从注入压缩腔内的润滑油中快速蒸发而释放的工作气体仅限于对高压级压缩机产生影响而且释放的气体量减少，与传统供油方法相比容积效率可显著提高，而且压缩效率也可提高。

借助控制供给低压级压缩机的轴承部分的润滑油的供油压力使之满足上面给出的公式，可将油注入高压级压缩机的压缩腔内而不会出现工作气体从压缩腔朝轴承部分反流的现象。

按照本发明的双级螺杆式压缩机，设置有用于将润滑油供给双级压缩机的低压级螺杆式压缩机的壳体上的轴承以及轴密封元件的油管管路、设置在油管管路上的节流阀、及使一系列由高压级压缩机的一对啮合转子随转子旋转而形成的压缩腔和轴承部分连通的油道，而且优选在油管管路上设置油泵，在对轴承部分进行润滑之后，将供给低压级螺杆式压缩机的壳体上的轴承以及轴密封元件的润滑油注入高压级压缩机的压缩腔中，因此，从注入压缩腔内的润滑油中快速蒸发而释放的工作气体仅局限于对高压级压缩机产生影响，释放的气体量减少，与传统供油方法相比容积效率可显著提高，从而可提高压缩效率。

此外，优选将使轴承部分和一系列压缩腔连通的油道作为油管设置在双级压缩机的外侧。借此，润滑油是否流动可通过管的表面温度或通过油流动所产生的噪音确定。若在管中油的流动不足，管的表面温度下降，因此可无时延地作出判断。

按照本发明的制冷机械运转方法，通过在对双级压缩机的低压级螺杆式压缩机的壳体上的轴承以及轴密封元件进行润滑后将润滑油注入高压级压缩机的压缩腔中并使制冷机械运转，通过控制膨胀阀的开度使得蒸发器内的蒸发温度为-35℃或更低，与传统方法相比COP可增加5％。

按照本发明的制冷机械运转方法，在对双级压缩机的轴承部分进行润滑之后，通过将润滑油仅注入高压级压缩机的压缩腔中，可遏制低压级压缩机的容积效率的下降，并且在满足前面给出的公式的压力下，通过将润滑油供给压缩机的轴承部分，同时监测中间压力和控制膨胀阀的开度或限制吸入压力，使中间压力不会升得过高，可防止工作气体从高压级压缩机的压缩腔朝轴承部分反流，同时可避免在过高压力的情况下将润滑油注入高压级压缩机的压缩腔中，与传统方法相比COP可增加5％。

附图说明

图1是本发明的双级螺杆式压缩机的第一实施例的纵向剖视示意图；

图2是本发明第二实施例的结构示意图；

图3的曲线示出了第二实施例中COP的改善程度；

图4的曲线示出了第二实施例中供给低压级压缩机的轴承和轴密封元件的润滑油的压力；

图5是传统的双级螺杆式压缩机的纵向剖视示意图。

附图标记说明

1               壳体

2               低压级压缩机

3               高压级压缩机

4               转子轴

5               机械密封件(密封元件)

6、7和8         轴承

11、14          给油口

12、13、15、16  油道

17              供油孔

18              工作气体进口

19              工作气体通道

20              工作气体排放口

21、41          供油管道

22、36          油泵

23              节流阀

31              双级螺杆式压缩机

32              电机

32a             输出轴

33              联轴器

34              油分离器

35              油箱

37              油冷却器

38              冷凝器

39              膨胀阀

40              蒸发器

c            压缩腔

具体实施方式

现在将结合附图详细描述本发明的一些优选实施方式。然而，需要指出的是，除非具体指出，这些实施例中列举出的组成部分的尺寸、材料、相对位置等应解释为仅是说明性的，而不是对本发明范围的限定。

图1是本发明双级螺杆式压缩机的第一实施例的纵向剖视示意图，图2是本发明第二实施例的结构示意图，图3的曲线示出了第二实施例中COP的改善情况。

[第一实施例]

参见示出了本发明的第一实施例的图1，附图标记1表示壳体，其容纳有低压级压缩机2的阳转子和阴转子、高压级压缩机3的阳转子和阴转子。附图标记4表示连接低压压缩机2和高压压缩机3的阳转子的共用转子轴。转子轴4被连接到图中未示出的位于低压级压缩机吸入侧的电机上。附图标记5表示轴密封元件(机械密封件)，6～8表示支撑转子轴4使其旋转的轴承，它们分别位于低压级压缩机的吸入侧、低压压缩机和高压压缩机之间的中间部位、高压级压缩机的吸入侧。图中未示出的共用的阴转子轴以相同的方式被轴承支撑。

附图标记11表示用于经由油道12将润滑油h供给低压级压缩机侧的机械密封件5、分别位于低压级压缩机吸入侧和中间部的轴承6和7的给油口。附图标记14表示用于经由油道15将润滑油h供给高压级压缩机吸入侧的轴承8的给油口。附图标记13表示用于将对机械密封件5和轴端侧的轴承6进行润滑的润滑油引导到设置于高压级压缩机3的壳体中的供油孔17的油道，以将油注入该压缩机的压缩腔中。附图标记16表示将对轴承8进行润滑的润滑油h引导到供油孔17的油道。供给位于中间部分的轴承7的润滑油在对轴承7进行润滑后，被引导至高压级压缩机3的壳体的吸入部分。

润滑油h由图中未示出的油分离器供给，该油分离器位于高压级压缩机3的工作气体排出口的下游侧，并且润滑油h包括溶于其中的工作气体。

附图标记18表示用于将工作气体r吸入低压级压缩机2的进口。低压级压缩机2中被压缩的工作气体经由气道19被引导到高压级压缩机3，在那里被进一步压缩，并从排出口20排出。

在本螺杆式压缩机的吸入过程中，两个螺旋转子的啮合和旋转形成一系列容积增加的腔室，随着转子旋转，工作气体通过壳体上的进口被吸入这些腔室中，当腔室容积达到最大时，各腔室与进入开口隔离，然后两个螺旋转子的啮合和旋转随转子旋转形成一系列容积减小的腔室。通过进口吸入并收集于腔室内的气体随着腔室容积的减小而被压缩，然后随着转子的进一步旋转，通过壳体上另外的口排出。

供油孔17位于壳体一部分上，以便在腔室c的容积减小时，也就是腔室处于压缩过程时，将流入油道13(16)的润滑油h注入每一压缩腔中。

优选将供油孔17定位成腔室内压力高时，即腔室c的内部容积比Vi大时将润滑油h注入腔室中，因为从注入腔室中的润滑油中释放的工作气体量因高压级压缩机腔室的高压而减少，容积效率和压缩效率也降低，但是如果腔室内的压力太高，将发生腔室内的工作气体朝轴承和轴密封元件侧反流。

必要的是，供给轴承和轴密封元件(轴承部分)的润滑油的压力应满足下列公式，以防止供油孔17处的工作气体朝轴承部分反流。

P_oil≥P_max.int×Vi^κ+P_loss+ΔP

其中：

Poil：所述轴承部分的供油压力；

Pmax.int：最大的中间压力，即，在设定运行条件下高压级压缩机吸入侧工作气体的最高压力；

Vi：内部容积比，即，前面所提到的吸入过程中压缩腔的最大容积/供油孔17与所述压缩腔相连通时该压缩腔的容积；

k：工作气体的比热比；

Ploss：所述轴承部分处的压力损失；

ΔP：通过所述供油孔17将油注入所述压缩腔所需的压力差。

在上述公式中，例如当工作气体是氨制冷剂时，容积比Vi≥1，而k＝1.3。所需的压力差ΔP通常为3～5Kg/cm²。

在满足上述公式的低压级供给压力下通过将润滑油供给低压级的机械密封件5和轴承6，可在比中间压力高得多的更高压力时将润滑油供给高压级压缩机3的压缩腔中，而不会出现工作气体从压缩腔朝轴承部分反流。

在图1中，附图标记21表示供油管道，其用于将润滑油引导到给油口11。供油管道21上设有节流阀23和泵22，因此可调节轴承部分的供油压力，使其满足上述公式。

按照第一实施例，将润滑油供给低压级螺杆式压缩机2的轴承6以及轴密封元件(机械密封件)5并将对轴承部分润滑后的润滑油供给高压级压缩机3的压缩腔，由从供给压缩腔的互溶型润滑油中释放的工作气体快速蒸发引起的负面作用仅局限于高压级压缩机3，而可避免低压级压缩机2中的负面作用，与传统双级压缩机相比，本双级螺杆式压缩机的容积效率可显著增加且可改善压缩性能。

当高压级压缩机3的压缩腔内的压力高时，从存在于高压级压缩机的压缩腔的润滑油中所释放的工作气体量减少，所以高压级压缩机3中的所述负面影响相对较小。

此外，因润滑油仅注入压力高的高压级压缩机3的压缩腔，供油总量可减少，并且从润滑剂中释放的工作气体量都可减少。

通过确定供给轴承部分的润滑油压力以满足上述公式，在供油孔17处可获得足够的压力，以将油注入高压级压缩机的压缩腔中，并且也不会出现工作气体从压缩腔反流的情况。

[第二实施例]

接下来，将参照图2和3阐明本发明的第二实施例。在这些附图中，附图标记31表示双级螺杆式压缩机。该压缩机的组成与图1所示的螺杆式压缩机相同，与图1所示的压缩机相同的组成部分由相同的附图标记表示，并省略对它们的说明。

附图标记32表示电机，其用于驱动低压级压缩机2和高压级压缩机3的共用转子轴4。电机32的传动轴32a通过联轴器33与共用转子轴4相连。附图标记r表示制冷剂气体，h表示溶有制冷剂气体的润滑油。制冷剂气体r和润滑油h一起从压缩机3的排出口20排出，在油分离器34中润滑油h与制冷剂气体r分离。然后制冷剂气体r在冷凝器38中被冷凝，通过膨胀阀39进行绝热膨胀，并在蒸发器40中蒸发吸收来自制冷的负荷热量。蒸发后的制冷剂被供给双级螺杆式压缩机31以便再次压缩。

另一方面，将在油分离器34中分离的润滑油h引到油箱35，从该处通过油泵36输送到油冷却器37，然后将通过节流阀23调节了压力的润滑油输送到轴承6、7、8和轴密封元件5。

在第二实施例的结构中，借助油泵36和节流阀23调节供给轴承6、7、8和密封元件5的润滑油h的供给压力使供给压力满足上面所提到的公式，可将润滑油供给高压级压缩机的压缩腔c，而不会出现室内工作气体朝轴承部分侧反流的情况。

使该实施例的制冷机械实现制冷循环，以便通过控制膨胀阀39的开度使蒸发器40内的蒸发温度低于-35℃。蒸发器内的工作气体蒸发温度越低，比重越小，每单位容积吸入气体的热容降低。因此，吸入气体更易于被从轴承部分流出的润滑油加热，由于蒸发温度降低，低压级压缩机的容积效率趋向于降低。当油注入低压级压缩机的压缩腔时，其容积效率进一步降低。

按照本实施例，通过使对轴承6、8和轴密封元件5进行润滑后的润滑油仅返回到高压级压缩机3的压缩腔c中，能防止低压级压缩机2的容积效率进一步减少。因此，蒸发温度越低，本发明的制冷效率的提高越显著。

图3的曲线示出了一种测试结果，在该测试中用氨和聚亚烷基二醇类润滑油(互溶润滑油)作为制冷剂和润滑油，而蒸发温度和COP的改善之间的关系是在3550rpm和冷凝温度(Tc)＝35℃的运行条件下测试的。从该曲线可知，当蒸发温度为-35℃或低于-35℃时，COP的增加高于5％。在该测试中，当内部容积比Vi处于1.2-1.6范围内时，将对轴承部分进行润滑后的润滑油供给高压级压缩机的压缩腔c。

从图3可知，蒸发温度越低，COP的改善率越高。

图4的曲线示出了在上述测试中和传统的双级螺杆式压缩机中所需的润滑油供给压力。在该图中，中间压力是如前所述的高压级压缩机吸入侧的工作气体压力。在传统的供油方法中，向轴承部分供油是通过位于高压级压缩机排出口下游侧的油分离器中的压力与轴承部分的压力之间的压差实现的，而将供油路径中的压力损失假定为0.1MPa。

如图4可知，在蒸发温度高于-35℃时，常规供油压力(曲线2)不足以将油供给轴承部分，所以工作气体将从供油孔17朝轴承部分侧反流。

按照本发明，为了防止工作气体出现这种反流，可通过调节膨胀阀开度或限制工作气体的吸入压力来控制运行，致使在监测中间压力的同时使中间压力不会升得过高，并控制供油压力使其高于基于上述公式的必需的油压(曲线1)。例如，在图4所示的情况中，可将供油压力维持在足够高的2.0MPa的压力上。

通过类似这样的控制，流到高压级压缩机的压缩腔的润滑油的返回压力不会变得过高，同时可避免工作气体朝轴承部分侧反流。此外，与传统的双级螺杆式压缩机相比，通过将蒸发压力降到-35℃或更低，可使COP增加5％或更多。

工业实用性

与传统的油供给方法相比，本发明的双级螺杆式压缩机的压缩效率仅通过略改变润滑油供给方法和结构就可获得显著提高。若将本发明的双级螺杆式压缩机应用于制冷设备，可增加制冷设备的制冷能力。

Claims (7)

1.一种将可溶解工作气体的润滑油供给双级螺杆式压缩机的供油方法，该双级螺杆式压缩机的低压级压缩机和高压级压缩机被一体地构成于一个紧凑单元中用于压缩工作气体，该供油方法包括：

将该润滑油供给低压级压缩机的轴承和轴密封元件；

然后将润滑油供给由所述高压级压缩机的一对啮合转子形成的一系列压缩腔中，该润滑油在这些压缩腔的内部容积比Vi大于1(不包括1)的部位处被供给所述压缩腔，其中Vi＝所述压缩腔的最大容积/在油供给所述压缩腔时该压缩腔的容积。

2.如权利要求1所述的供油方法，其中，确定供给所述轴承和轴密封元件的润滑油的油压，使该油压满足下列公式：

P_high＞P_oil≥P_max.intxVi^k+P_loss+0.3～0.5MPa

其中：

P_high：从所述高压级压缩机排放的工作气体的排出压力；P_oil：供给所述轴承和轴密封元件的供油压力；

P_max.int：最大中间压力，即，在设定运行条件下高压级压缩机吸入侧工作气体的最高压力；

Vi：内部容积比，即，所述压缩腔的最大容积/在油供给所述压缩腔时该压缩腔的容积；

k：工作气体的比热比；

P_loss：所述轴承和轴密封元件中的压力损失。

3.一种低压级压缩机和高压级压缩机被一体构成于一个紧凑单元中的双级螺杆式压缩机，用于压缩工作气体并使用可溶解工作气体的润滑油润滑，该压缩机包括：

油管管路，其用于将所述润滑油供给低压级压缩机的轴承和轴密封元件；

节流阀，其设置在所述油管管路上，用于将所述润滑油的供给压力调节到低于从所述高压级压缩机排放的工作气体的排出压力的压力；以及

油道，其将所述低压级压缩机的轴承和轴密封元件与由所述高压级压缩机的一对啮合转子形成的一系列压缩腔连通，其中，

与所述油道连通、用于将所述润滑油供给所述高压级压缩机的压缩腔室的供油孔，其被设于所述压缩腔的内部容积比Vi大于1(不包括1)的部位，其中Vi＝所述压缩腔的最大容积/在油供给所述压缩腔时该压缩腔的容积。

4.如权利要求3所述的双级螺杆式压缩机，其中，将所述轴承和轴密封元件与一系列压缩腔连通的所述油道作为油管被设置在所述双级压缩机外侧。

5.如权利要求3所述的双级螺杆式压缩机，其中，在所述油管管路上设有油泵。

6.一种制冷机械的运转方法，该制冷机械包括双级螺杆式压缩机、油分离器、油箱、油泵、油冷却器、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述双级螺杆式压缩机的低压级压缩机和高压级压缩机被一体地构成于一个紧凑单元中，用于压缩工作气体和使用可溶解工作气体的润滑油进行润滑，该方法包括：

将润滑油供给低压级压缩机的轴承和轴密封元件，该润滑油被调节到压力低于从所述高压级压缩机排放的工作气体的排出压力的压力；以及

然后将该润滑油供给由所述高压级压缩机的一对啮合转子形成的一系列压缩腔，该润滑油在这些压缩腔的内部容积比Vi大于1(不包括1)的部位处被供给所述压缩腔，其中Vi＝所述压缩腔的最大容积/在油供给所述压缩腔时该压缩腔的容积，

控制该制冷机械的运转，以便通过调节膨胀阀的开度使所述蒸发器内的蒸发温度为-35℃或更低。

7.一种制冷机械的运转方法，该制冷机械包括双级螺杆式压缩机、油分离器、油箱、油泵、油冷却器、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述双级螺杆式压缩机的低压级压缩机和高压级压缩机被一体地构成于一个紧凑单元中，用于压缩工作气体和采用可溶解工作气体的润滑油进行润滑，其中，

将供给低压级螺杆式压缩机的壳体上的轴承和轴密封元件的润滑油在对所述轴承和轴密封元件进行润滑之后、在所述压缩腔的内部容积比Vi大于1(不包括1)的部位处供给由所述高压级压缩机的一对啮合转子随所述转子旋转而形成的一系列压缩腔，其中Vi＝所述压缩腔的最大容积/在油供给所述压缩腔时该压缩腔的容积；

控制所述轴承和轴密封元件的供油压力，使之满足以下公式，同时监测中间压力，即监测所述高压级压缩机的吸入侧的工作气体的压力，所述用于确定供给所述轴承和所述轴密封元件的供给压力的公式为，

P_high＞P_oil≥P_max.int x Vi^k+P_loss+0.3～0.5MPa

其中：

P_high：从所述高压级压缩机排放的工作气体的排出压力；

P_oil：供给所述轴承和轴密封元件的供油压力；

P_max.int：最大中间压力，即，在设定运行条件下高压级压缩机吸入侧工作气体的最高压力；

Vi：内部容积比，即，所述压缩腔的最大容积/在油供给所述压缩腔时该压缩腔的容积；

k：工作气体的比热比；

P_loss：所述轴承和轴密封元件中的压力损失；及

通过调节所述膨胀阀的开度或限制工作气体的吸入压力来控制所述制冷机械的运转，以使所述中间压力不会变得过高。

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