本发明涉及压缩机领域，具体而言，涉及一种背压腔结构及具有其的涡旋式压缩机。
背景技术：
涡旋压缩机是一种效率高、噪声低以及运转平稳的容积式压缩机，近年来广泛应用于空调和制冷机组中。一般来说，涡旋压缩机由密闭外壳、动涡旋盘、静涡旋盘、曲轴、防自转机构及电机等零部件组成。它依靠一对相互啮合的动、静涡旋齿形成几对月牙形封闭的工作腔。在曲轴驱动下，动涡旋盘绕静涡旋盘中心，以固定回转半径作无自转的平动，月牙工作腔不断向中心移动，其容积不断缩小而压力不断升高，直至与中心排气孔相通，高压冷媒被排出泵体。
涡旋压缩机工作过程中，由于气体力、离心力作用在动涡旋盘上，使其倾覆或脱离静涡旋盘导致气体泄漏或者摩擦加剧。因此，动涡旋盘轴向气体力的平衡是涡旋压缩机实现高效性与高可靠性的关键技术。
现有技术中的涡旋式压缩机通过将排气腔或者压缩腔气流引导至动涡旋盘的背压侧实现动涡旋盘的轴向气体力平衡，以达到轴向密封的目的。
上述技术方案存在一定的技术缺陷。具体地，仅将排气腔的高压气流引导至动涡旋盘的背压侧，当排气压力过高时动涡旋盘的背压力过剩，动涡旋盘与静涡旋盘端面处接触压力过大，导致动涡旋盘与静涡旋盘摩擦功耗增加甚至出现异常磨损、表面处理层脱落等问题，直接影响压缩机性能与可靠性；而仅将压缩腔的中压气流引导至动涡旋盘的背压侧，会出现背压力不足的情况，导致压缩腔气体泄漏。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种背压腔结构及具有其的涡旋式压缩机，以至少解决现有技术中的涡旋式压缩机背压力过剩或背压力不足的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种背压腔结构，背压腔结构包括：第一背压室，设置在涡旋压缩机的动涡旋盘与支架之间的第一区域；第一引流通道，第一引流通道的第一端与涡旋压缩机的压缩腔连通，第一引流通道的第二端延伸至第一背压室以使来自压缩腔的流体通过第一背压室向动涡旋盘施加第一背压力；第二背压室，设置在动涡旋盘与支架之间的第二区域；第二引流通道，第二引流通道的第一端与涡旋压缩机的排气腔连通，第二引流通道的第二端延伸至第二背压室以使来自排气腔的流体通过第二背压室向动涡旋盘施加第二背压力；其中，第一区域与第二区域为间隔设置的不同区域，沿动涡旋盘的径向，第一区域位于第二区域的内侧。
进一步地，支架包括：主盘体；第一环形凸缘，沿主盘体的周向延伸设置在主盘体的端面上，并朝向动涡旋盘凸出设置；其中，第一区域为主盘体、第一环形凸缘以及动涡旋盘围合成的环形腔室。
进一步地，支架还包括：第二环形凸缘，绕第一环形凸缘的外周延伸设置在主盘体的端面上，并朝向动涡旋盘凸出设置；其中，第二区域为主盘体、第一环形凸缘、第二环形凸缘以及动涡旋盘围合成的环形腔室。
进一步地，背压腔结构还包括：浮动密封组件，沿动涡旋盘的轴向可动作地设置在第二背压室内，以将第二背压室密封；浮动密封组件在来自排气腔的流体的压力作用下与动涡旋盘的至少部分后端壁抵接以向动涡旋盘施加第二背压力并将第一背压室与涡旋压缩机的吸气腔隔离密封。
进一步地，浮动密封组件包括：浮动密封环，沿动涡旋盘的轴向可动作地设置在第二背压室内以向动涡旋盘施加第二背压力，浮动密封环的第一端面与动涡旋盘的至少部分后端壁抵接，浮动密封环的第二端面与支架相对；其中，第一端面和第二端面为浮动密封环相对的两个端面。
进一步地，浮动密封组件还包括：耐磨片，夹设在浮动密封环的第一端面与动涡旋盘的至少部分后端壁之间以将第一背压室与涡旋压缩机的吸气腔隔离密封。
进一步地，沿浮动密封环的内圈的周向开设有第一密封槽，第一密封槽内套设有第一密封圈以将第二背压室密封。
进一步地，沿浮动密封环的外圈的周向开设有第二密封槽，第二密封槽内套设有第二密封圈以将第二背压室密封。
进一步地，第一密封槽和第二密封槽均为开设在浮动密封环沿其轴向的中部的凹陷槽或者开设在浮动密封环的第二端面的台阶槽。
进一步地，浮动密封环和动涡旋盘上开设有导流通道，第二背压室内的流体经导流通道流入第一背压室内，或者经导流通道流入压缩腔内或吸气腔内。
进一步地，导流通道包括开设在浮动密封环上的节流供油孔，节流供油孔沿浮动密封环的轴向延伸，以连通浮动密封环的第一端面和第二端面。
进一步地，导流通道还包括开设在动涡旋盘上的导流槽，导流槽设置在动涡旋盘的后端壁上并用于与节流供油孔连通。
进一步地，动涡旋盘具有相对于涡旋压缩机的静涡旋盘移动的第一位置和第二位置；动涡旋盘移动至第一位置时，节流供油孔通过导流槽与第一背压室连通；动涡旋盘移动至第二位置时，节流供油孔与压缩腔或吸气腔连通；其中，动涡旋盘移动至第一位置时，压缩腔与吸气腔隔断以使压缩腔处于压缩状态；动涡旋盘移动至第二位置时，压缩腔与吸气腔连通以使压缩腔处于吸气状态。
进一步地，动涡旋盘上开设有与压缩腔连通的压缩腔供油通道；动涡旋盘移动至第一位置时，压缩腔供油通道与节流供油孔连通以使第二背压室内的流体通过节流供油孔和压缩腔供油通道流入压缩腔。
进一步地，浮动密封组件还包括：节流限压阀，设置在节流供油孔内，用于对流过节流供油孔的流体进行节流和降压；其中，节流限压阀的进口端朝向第二背压室设置，以阻止节流供油孔内的流体倒流回第二背压室内。
进一步地，浮动密封环包括：第一环体和第二环体，第一环体和第二环体可拆卸地连接；其中，第二环体用于与第一环体连接的端面上开设有沿节流供油孔的轴线延伸的定位孔，节流限压阀设置在定位孔内。
进一步地，背压腔结构还包括：第三引流通道，第三引流通道的一端与第一背压室连通，第三引流通道的另一端与第二背压室连通，以将第一背压室内的流体引流至第二背压室内。
进一步地，背压腔结构还包括：第一单向截止阀，第一单向截止阀设置在第三引流通道内，第一单向截止阀的进口端朝向第一背压室设置，以使第三引流通道由第一背压室向第二背压室单向导通。
进一步地，背压腔结构还包括：第二单向截止阀，第二单向截止阀设置在第二引流通道内，第二单向截止阀的进口端朝向排气腔设置，以使第二引流通道由排气腔向第二背压室单向导通。
进一步地，排气腔的底部具有储油区，第二引流通道的第一端与储油区连通。
进一步地，第一引流通道沿动涡旋盘的轴向开设在动涡旋盘上。
根据本发明的第二个方面，提供了一种涡旋式压缩机，包括背压腔结构，背压腔结构为上述内容的背压腔结构。
应用本发明技术方案的背压腔结构，包括：第一背压室、第一引流通道、第二背压室和第二引流通道，第一背压室设置在涡旋压缩机的动涡旋盘与支架之间的第一区域；第一引流通道的第一端与涡旋压缩机的压缩腔连通，第一引流通道的第二端延伸至第一背压室以使来自压缩腔的流体通过第一背压室向动涡旋盘施加第一背压力；第二背压室设置在动涡旋盘与支架之间的第二区域；第二引流通道的第一端与涡旋压缩机的排气腔连通，第二引流通道的第二端延伸至第二背压室以使来自排气腔的流体通过第二背压室向动涡旋盘施加第二背压力；其中，第一区域与第二区域为间隔设置的不同区域，沿动涡旋盘的径向，第一区域位于第二区域的内侧。从而采用双通道分别将中间压力的压缩腔和高压力的排气腔的高压流体引导至动涡旋盘的背压侧，来自排气腔的高压力流体所产生的背压力总可以与排气腔的作用力相互抵消，来自压缩腔的中间压力流体所产生的背压力总可以与吸气腔、压缩腔的作用力相互抵消，从而可以实现不同压比工况条件下，既可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免出现背压力过剩的问题。这样使得第一背压力和第二背压力所产生的背压力合力波动更小，使动涡旋盘运行更稳定，可降低涡旋压缩机的振动与噪声。解决了现有技术中的涡旋式压缩机背压力过剩或背压力不足的问题。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例可选的涡旋式压缩机的结构示意图；
图2是根据本发明实施例可选的一种背压腔结构的第一引流通道和节流供油孔的一种工作状态示意图；
图3是根据本发明实施例可选的一种背压腔结构的第一引流通道和节流供油孔的另一种工作状态示意图；
图4是根据本发明实施例1可选的一种背压腔结构的结构示意图；
图5是根据本发明实施例1可选的一种背压腔结构的浮动密封组件的放大结构示意图；
图6是根据本发明实施例2可选的一种背压腔结构的结构示意图；
图7是根据本发明实施例2可选的一种背压腔结构的浮动密封组件的放大结构示意图；
图8是根据本发明实施例3可选的一种背压腔结构的结构示意图；
图9是根据本发明实施例4可选的一种背压腔结构的结构示意图；
图10是根据本发明实施例4可选的一种背压腔结构的浮动密封组件的放大结构示意图；
图11是根据本发明实施例5可选的一种背压腔结构的结构示意图；以及
图12是根据本发明实施例可选的涡旋式压缩机的背压余量和工况压比关系的曲线示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、涡旋压缩机；2、压缩机构；3、电机组件；4、传动驱动机构；5、机壳组件；6、浮动密封组件；10、吸气腔；11、压缩腔；12、排气腔；13、第一背压室；14、第二背压室；15、储油区；16、第一引流通道；17、第二引流通道；18、第三引流通道；19、压缩腔供油通道；201、静涡旋盘；202、动涡旋盘；203、驱动轴承；204、防自转钢圈；205、排气阀组件；206、高低压分隔密封圈；207、引高压通道密封圈；208、静涡旋盘引高压油气通道；301、电机定子；302、电机转子；303、主平衡块；304、副平衡块；305、转子盖板；306、转子盖板；401、支架；402、曲轴；403、曲柄销；404、偏心套；405、主轴承；406、副轴承；407、防自转圆柱销；409、定位销；410、支架引高压油气通道；411、第一环形凸缘；412、第二环形凸缘；413、主盘体；501、壳体；502、端盖；503、油分离心机构；504、滤网；505、紧固螺栓；506、吸气口；507、排气口；508、油分疏导孔；509、端盖引高压油气通道；510、挡油肋；601、浮动密封环；602、第一密封圈；603、第二密封圈；604、耐磨片；605、第二单向截止阀；606、第一单向截止阀；607、节流限压阀；608、第一密封槽；609、第二密封槽；610、节流供油孔；611、第一环体；612、第二环体；613、定位孔；701、卡簧；702、轴封。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例的背压腔结构，如图1所示，包括：第一背压室13、第一引流通道16、第二背压室14以及第二引流通道17，第一背压室13设置在涡旋压缩机1的动涡旋盘202与支架401之间的第一区域；第一引流通道16的第一端与涡旋压缩机1的压缩腔11连通，第一引流通道16的第二端延伸至第一背压室13以使来自压缩腔11的流体通过第一背压室13向动涡旋盘202施加第一背压力；第二背压室14设置在动涡旋盘202与支架401之间的第二区域；第二引流通道17的第一端与涡旋压缩机1的排气腔12连通，第二引流通道17的第二端延伸至第二背压室14以使来自排气腔12的流体通过第二背压室14向动涡旋盘202施加第二背压力；其中，第一区域与第二区域为间隔设置的不同区域，沿动涡旋盘202的径向，第一区域位于第二区域的内侧。
应用本发明技术方案的背压腔结构，包括：第一背压室13、第一引流通道16、第二背压室14和第二引流通道17，第一背压室13设置在涡旋压缩机1的动涡旋盘与支架之间的第一区域；第一引流通道16的第一端与涡旋压缩机1的压缩腔11连通，第一引流通道16的第二端延伸至第一背压室13以使来自压缩腔11的流体通过第一背压室13向动涡旋盘施加第一背压力；第二背压室14设置在动涡旋盘与支架之间的第二区域；第二引流通道17的第一端与涡旋压缩机1的排气腔12连通，第二引流通道17的第二端延伸至第二背压室14以使来自排气腔12的流体通过第二背压室14向动涡旋盘施加第二背压力；其中，第一区域与第二区域为间隔设置的不同区域，沿动涡旋盘的径向，第一区域位于第二区域的内侧。从而采用双通道分别将中间压力的压缩腔11和高压力的排气腔12的高压流体引导至动涡旋盘的背压侧，来自排气腔12的高压力流体所产生的背压力总可以与排气腔12的作用力相互抵消，来自压缩腔11的中间压力流体所产生的背压力总可以与吸气腔、压缩腔11的作用力相互抵消，从而可以实现不同压比工况条件下，既可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免出现背压力过剩的问题。这样使得第一背压力和第二背压力所产生的背压力合力波动更小，使动涡旋盘运行更稳定，可降低涡旋压缩机1的振动与噪声。解决了现有技术中的涡旋式压缩机背压力过剩或背压力不足的问题。
具体实施时，如图1至图3所示，第一引流通道16沿动涡旋盘202的轴向开设在动涡旋盘202上，第一引流通道16的第一端与压缩腔11连通，第一引流通道16的第二端与第一背压室13连通，从而使压缩腔11内的经过压缩后的中压气流流向第一背压室13，以对动涡旋盘202形成第一背压力。
第一背压室13和/或第二背压室14均为绕动涡旋盘202周向的环形腔，第一背压室13与第二背压室14间隔设置。第一背压室13靠近动涡旋盘202的轴线设置，第二背压室14沿动涡旋盘202的周向边缘处设置。
具体地，如图4所示，支架401包括：主盘体413、第一环形凸缘411和第二环形凸缘412，第一环形凸缘411沿主盘体413的周向延伸设置在主盘体413朝向动涡旋盘202的端面上，第一环形凸缘411朝向动涡旋盘202凸出设置并与动涡旋盘202之间留有一定间隙；第二环形凸缘412绕第一环形凸缘411的外周延伸设置在主盘体413的端面上，第二环形凸缘412朝向动涡旋盘202凸出设置，第二环形凸缘412的端面与静涡旋盘201的端面贴紧并通过定位销409固定连接在一起；其中，第一区域为主盘体413、第一环形凸缘411以及动涡旋盘202的后端壁围合成的环形腔室，使第一背压室13处于动涡旋盘202的中心部位；第二区域为主盘体413、第一环形凸缘411、第二环形凸缘412以及动涡旋盘202围合成的环形腔室，使第二背压室14处于动涡旋盘202的周向边缘部位。通过将中间压力的压缩腔11和高压力的排气腔12的高压流体引导至动涡旋盘202的背压侧的不同区域形成合力，可以实现不同压比工况条件下，既可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免出现背压力过剩的问题。使得第一背压力和第二背压力所产生的背压力合力波动更小，使动涡旋盘运行更稳定，可降低涡旋压缩机1的振动与噪声。解决了现有技术中的涡旋式压缩机背压力过剩或背压力不足的问题。
如图4所示，排气腔12的底部具有储油区15，第二引流通道17内设置有滤网504，第二引流通道17的第一端与储油区15连通将储油区15的高压冷冻油引导至背压侧。
为了保证第二背压室14的密封以及第一背压室13与涡旋压缩机1的吸气腔10之间良好的密封隔离，在第二背压室14内设置有浮动密封组件6，浮动密封组件6沿动涡旋盘202的轴向可动作地设置在第二背压室14内以将第二背压室14密封，浮动密封组件6在来自排气腔12高压流体的压力作用下与动涡旋盘202的至少部分后端壁抵接并向动涡旋盘202施加第二背压力，保证动涡旋盘202与静涡旋盘201之间的密封以及动涡旋盘202的稳定运行。同时将第一背压室13与吸气腔10密封隔离。
如图4至图7所示，具体地，浮动密封组件6包括：浮动密封环601和耐磨片604，浮动密封环601沿动涡旋盘202的轴向可动作地设置在第二背压室14内，浮动密封环601的第一端面与动涡旋盘202的后端壁的至少部分环形区域抵接，浮动密封环601的第二端面与支架401相对；其中，第一端面和第二端面为浮动密封环相对的两个端面，动涡旋盘202的后端壁为动涡旋盘202朝向支架401的端壁；来自排气腔12高压流体作用于浮动密封环601的第二端面上并推动浮动密封环601向动涡旋盘202施加第二背压力。
耐磨片604夹设在浮动密封环601与动涡旋盘202的至少部分后端壁之间，起到减小动涡旋盘202运转的摩擦力的作用，同时起到将第一背压室13与吸气腔10动密封的作用。耐磨片604通常采用钢带，通常冲压成型，加工工艺简单，制造成本低，并且平面度与表面粗糙度均可获得较好的精度，从而可降低动涡旋盘202与耐磨片604之间的摩擦功耗。另外，也有利于降低浮动密封环601端面加工精度的要求。
为了实现第二背压室14与第一背压室13之间的良好密封，具体地，沿浮动密封环601的内圈的周向开设有第一密封槽608，沿浮动密封环601的外圈的周向开设有第二密封槽609，第一密封槽608内套设有第一密封圈602，第二密封槽609内套设有第二密封圈603。如图3和图5所示，第一密封槽608和第二密封槽609均为开设在浮动密封环601沿其轴向的中部的凹陷槽或者开设在浮动密封环601的第二端面的台阶槽。通过第一密封圈602和第二密封圈603能够有效地将第二背压室14隔离密封。可选地，第一密封圈602和第二密封圈603可以为o形密封圈、储能弹簧密封圈等类型密封元件。
另外，第一密封槽608和第二密封槽609除了可以开设在浮动密封环601上，也可开设在支架401上。
如图4和图5所示，第一密封槽608和第二密封槽609均开设在浮动密封环601沿其轴向的中部。为了便于第一密封槽608和第二密封槽609的加工，如图6和图7所示，在浮动密封环601的第二端面上沿其周向开设环形台阶结构，该环形台阶结构与支架401配合形成第一密封槽608和第二密封槽609，即便于第一密封槽608和第二密封槽609加工，同时也便于第一密封圈602和第二密封圈603的装配。
为了避免涡旋压缩机在工作过程中将排气腔12中的大量冷冻油带入空调的冷凝器或蒸发器内，影响两器换热，同时避免第一背压室13和吸气腔10内的各个部件缺乏冷冻油而影响润滑，进一步地，浮动密封环601和动涡旋盘202上开设有导流通道，第二背压室14内的流体经导流通道流入第一背压室13内，或者经导流通道和压缩腔11后流入涡旋压缩机的压缩腔11或吸气腔10内。通过控制动涡旋盘202与导流通道的位置，在压缩腔11处于压缩状态时，使导流通道与第一背压室13连通，使冷冻油回流至第一背压室13中以润滑第一背压室13内的相应部件；在涡旋压缩机处于吸气状态时，使导流通道与压缩腔11连通，而压缩腔11在吸气状态下与吸气腔10连通，从而通过压缩腔11使冷冻油回流至吸气腔10内以润滑吸气腔10内的相应部件。
如图2至图7所示，导流通道包括开设在浮动密封环601上的节流供油孔610以及开设在动涡旋盘202上的导流槽，节流供油孔610沿浮动密封环601的轴向延伸，以连通浮动密封环601的第一端面和第二端面，导流槽设置在动涡旋盘202的后端壁上，导流槽的一端延伸至第一背压室13内，导流槽的另一端延伸至节流供油孔610处并与节流供油孔610相对。
动涡旋盘202在动作过程中具有相对于静涡旋盘201移动的第一位置和第二位置；动涡旋盘202移动至第一位置时，节流供油孔610通过导流槽与第一背压室13连通；动涡旋盘202移动至第二位置时，节流供油孔610与压缩腔11或吸气腔10连通；其中，动涡旋盘202移动至第一位置时，动涡旋盘202的涡卷齿与静涡旋盘201的涡卷齿相互关闭以使压缩腔11与吸气腔10隔断从而处于压缩状态；动涡旋盘202移动至第二位置时，动涡旋盘202的涡卷齿与静涡旋盘201的涡卷齿相互打开以使压缩腔11与吸气腔10连通从而处于吸气状态。
为了在压缩腔11处于压缩状态下，能够将高压的冷冻油引入压缩腔11内以保证压缩腔11内的充分润滑与密封。进一步地，如图8所示，在动涡旋盘202上开设有与压缩腔11连通的压缩腔供油通道19；动涡旋盘202移动至第一位置时，即压缩腔11处于压缩状态的位置，压缩腔供油通道19与节流供油孔610连通，将来自排气腔12的高压冷冻油通过节流供油孔610和压缩腔供油通道19引流至压缩腔11内实现对压缩腔11的润滑和密封。在压缩腔11处于压缩状态下时向其内部引入高压流体，能够保证涡旋压缩机1的吸气效率。
为了对通过压缩腔供油通道19流入压缩腔11的高压冷冻油进行限流，同时避免压缩腔11内的高压流体向第二背压室14逆流，如图9所示，在节流供油孔610内设置有节流限压阀607，节流限压阀607用于对流过节流供油孔610内的高压流体进行节流和降压；其中，节流限压阀607的进口端朝向第二背压室14设置，以阻止节流供油孔610内的流体倒流回第二背压室14内。
为了方便将节流限压阀607装配到节流供油孔610内，进一步地，如图10所示，浮动密封环601包括：第一环体611和第二环体612，第一环体611和第二环体612通过连接螺栓可拆卸地连接在一起；其中，第二环体612用于与第一环体611连接的端面上开设有沿节流供油孔610的轴线延伸的定位孔613，节流限压阀607设置在定位孔613内，第一环体611压在节流限压阀607的弹簧端将节流限压阀607压紧固定。节流限压阀607由压缩腔11向第二背压室14为截止方向。
对于未在压缩腔11设置泄压阀或已设置泄压阀但未能及时有效泄压，涡旋压缩机容易出现过压缩，从而导致第一背压室13压力高于第二背压室14的压力，为了保证第二背压室14始终处于最高的压力，从而能够维持对动涡旋盘202周向边缘的背压力，以保证压缩腔11的密封性，进一步地，如图11所示，背压腔结构还包括：第三引流通道18，第三引流通道18的一端与第一背压室13连通，第三引流通道18的另一端与第二背压室14连通，以将第一背压室13内的流体引流至第二背压室14内；在第三引流通道18内设置有第一单向截止阀606，第一单向截止阀606的进油端朝向第一背压室13设置，以阻止第二背压室14内的流体流入第一背压室13内。即第二背压室14向第一背压室13为截止方向，在压缩机出现过压缩的情况下，第一背压室13内较高压力的流体通过第三引流通道18进入第二背压室14，使第二背压室14始终处于最高压力，保证在过压缩的情况下泵体轴向的有效密封。
在压缩机出现过压缩的情况下，为了防止第二背压室14内的高压流体回流至排气腔12内，进一步地，如图11所示，在第二引流通道17内设置有第二单向截止阀605，第二单向截止阀605的进口端朝向排气腔12设置，即由第二背压室14向排气腔12为截止方向，从而阻止第二背压室14的流体流回排气腔12内。
根据本发明的第二个实施例，提供了一种涡旋式压缩机，包括背压腔结构，该背压腔结构为上述实施例的背压腔结构。应用上述实施例的背压腔结构的涡旋式压缩机采用双通道分别将中间压力的压缩腔11和高压力的排气腔12的高压流体引导至动涡旋盘202的背压侧，来自排气腔12的高压力流体所产生的背压力总可以与排气腔12的作用力相互抵消，来自压缩腔11的中间压力流体所产生的背压力总可以与吸气腔10、压缩腔11的作用力相互抵消，从而可以实现不同压比工况条件下，既可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免出现背压力过剩的问题。这样使得第一背压力和第二背压力所产生的背压力合力波动更小，使动涡旋盘202运行更稳定，可降低涡旋压缩机的振动与噪声。
本发明实施例的涡旋式压缩机，如图1所示，其所采用的背压腔结构主要由中间压力和排气压力两个背压室组成，即第一背压室13和第二背压室14，第一背压室13和第二背压室14均在支架401和动涡旋盘202之间的环形区域内。第二背压室14内设置有浮动密封组件6，通过浮动密封组件6将第一背压室13和第二背压室14相互密封隔离。通过在端盖502上开设端盖引高压油气通道509，在静涡旋盘201上开设静涡旋盘引高压油气通道208，在支架401上开设支架引高压油气通道410，三条通道依次连通组成第二引流通道17将排气腔12底部的储油区15的高压油气引导至第二背压室14，从而形成高压背压室。另一方面，在动涡旋盘202上开设第一引流通道16，将压缩腔11与第一背压室13连通，从而形成中间压力背压室。
在第二背压室14在高压油气压力作用下，推动浮动密封组件6贴紧动涡旋盘202的背压侧端面的外侧区域，使第一背压室13与吸气腔10隔离，实现第一背压室13的密封。中间压力背压室的气压直接作用于动涡旋盘202的驱动轴承侧端面的中心区域。从而可以实现，在不同压比工况条件下，提供适合的背压力，既可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免出现背压力过剩或不足的问题。
另外，本实施例的涡旋压缩机还具备一种油路结构，能及时将排气腔12底部的储油区15的高压冷冻油导入第二背压室14，并在浮动密封环601上开设节流供油孔610，控制该节流供油孔610随着动涡旋盘202的公转运动与吸气腔10连通或第一背压室13连通。该油路结构能及时将排气腔12的储油区15的高压冷冻油引导回流并且合理分配至吸气腔10与第一背压室13，避免了涡旋压缩机排气将大量冷冻油带入空调系统的冷凝器或蒸发器，影响空调两器换热；同时，冷冻油及时回流至吸气腔10、第一背压室13，能充分有效润滑各摩擦副，降低摩擦损耗与磨损，并且形成泵体密封所需的油膜，提高压缩机性能与可靠性，避免了大量冷冻油被带走而导致压缩机缺油的问题。通过进一步设计油路结构，可实现向压缩腔11供油，在不影响压缩机吸气效率的前提下，保证压缩腔11充分润滑与密封。
下面结合附图和具体实施例对本发明的涡旋压缩机进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例的涡旋压缩机，主要包括压缩机构2、电机组件3、传动驱动机构4、机壳组件5以及浮动密封组件6。
压缩机构2包括：静涡旋盘201、动涡旋盘202与其驱动轴承203、防自转钢圈204、排气阀组件205、高低压分隔密封圈206、引高压通道密封圈207。静涡旋盘201和支架401刚性连接于机壳组件5上，通过定位销409与支架401连接；动涡旋盘202通过曲轴402驱动并在防自转机构的作用下，绕静涡旋盘201中心作无自转，回转半径为r的公转平动。静涡旋盘201与动涡旋盘202均具有涡卷齿，静涡旋盘201和动涡旋盘202的涡卷齿由共轭型线组成，能相互啮合形成月牙成压缩腔，动涡旋盘202在传动驱动机构4与防自转机构的作用下，压缩腔11不断向中心推移，容积不断缩小，压缩腔11内压力不断被进行压缩，从而实现气体压缩。
传动驱动机构4包括支架401、曲轴402、曲柄销403、偏心套404、主轴承405和副轴承406。支架401与静涡旋盘201通过定位销409角向定位，端面贴紧，并且在端盖502的压紧与壳体501支撑作用下，支架401与静涡旋盘201被固定于机壳组件5上。主轴承405内、外圈分别与曲轴402、支架401过盈装配；副轴承406外圈与壳体501过盈装配，内圈与曲轴402间隙装配。另外，曲柄销403与曲轴402过盈装配于一体，偏心套404与曲柄销403间隙装配，偏心套404与驱动轴承203间隙装配。因此，曲轴402在主轴承405与副轴承406支撑作用下，轴向自由度被限制，仅可作回转运行。曲轴402转动，带动曲柄销403一起运行，从而通过驱动轴承203驱动动涡旋盘202和偏心套404运转。
防自转机构由6组防自转钢圈204与防自转圆柱销407组成，动涡旋盘202的背压侧端面上开设有安装孔，防自转钢圈204安装在该安装孔内，防自转圆柱销407过盈压入支架401，并且防自转钢圈204的内径与防自转圆柱销407直径之差等于2倍的回转半径r。该机构相当于平行四连杆机构，其中动涡旋盘202相当于连杆，由于属于平行四连杆机构，动涡旋盘202作公转平动。
电机组件3设置在吸气腔10内，其包括电机定子301、电机转子302、主平衡块303、副平衡块304以及转子盖板305和转子盖板306。电机定子301与机壳组件5过盈连接，电机转子302与曲轴402装配连接一起，从而将电机动力通过曲轴402传递至压缩机构2，驱动动涡旋盘202作公转平动。动涡旋盘202在运转过程中，偏心套404、主平衡块303以及副平衡块304用于平衡动涡旋盘202的离心力及其所引起的力矩，使整个运动旋转件处于平衡状态。
机壳组件5包括：壳体501、端盖502，端盖502通过紧固螺栓505连接在壳体501上从而形成密闭容器。壳体501上开设吸气口506，与吸气口506所连通区域为吸气腔10，电机组件3处于吸气腔10内。在端盖502与静涡旋盘201贴合端面处设置高低压分隔密封圈206，将吸气腔10与静涡旋盘201的排气侧分隔，从而形成排气腔12，排气腔12与静涡旋盘201的泄压孔与中心排气孔连通，同时与端盖502上的排气口507连通。静涡旋盘201与动涡旋盘202涡卷齿相互啮合形成压缩腔11。支架401与浮动密封组件6之间形成第二背压室14，并设置通道将高压油气引导至第二背压室14；在支架401与曲轴402的连接处设置轴封702与卡簧701实现支架401后部的密封，浮动密封组件6与动涡旋盘202端面贴合密封，从而形成第一背压室13，并在动涡旋盘202上开设第一引流通道16将第一背压室13与压缩腔11连通。在端盖502设置油分离心机构503，将排气携带的冷冻油通过离心力作用分离并积聚于排气腔12底部的储油区15，为了避免冷冻油再次被排气携带走，在端盖502上设置挡油肋510，挡油肋510由排气腔12的顶部延伸至与中心排气孔相对的位置，从而能够使压缩腔11的排气向上流动并通过开设在挡油肋510上的油分疏导孔508进入油分离心机构503并最终由排气口507排出压缩机，挡油肋510能够有效减小排气与储油区15中的冷冻油接触面积，最大化阻止冷冻油被高压气流带出压缩机。
浮动密封组件6包括：浮动密封环601、第一密封圈602、第二密封圈603和耐磨片604等。浮动密封组件6设置于支架401所开设环形槽上并可动涡旋盘202的轴向运动。通过在端盖502上开设端盖引高压油气通道509、在静涡旋盘201上开设静涡旋盘引高压油气通道208以及在支架401上开设支架引高压油气通道410组成第二引流通道17，将高压油气引导至浮动密封组件6端面，在高压油气作用下，将浮动密封组件6推向动涡旋盘202，两者端面相互贴紧并实现端面密封。
在具体工作过程中，当电机组件3供电后，带动传动驱动机构4旋转，并驱动动涡旋盘202作连续公转平动，动涡旋盘202涡卷齿与静涡旋盘201涡卷齿啮合形成压缩腔11，压缩腔11不断向中心推移，容积不断缩小，腔体内气体不断被进行压缩；当压缩达预定压缩比时在气体压力作用下，推开排气阀组件205，制冷剂由静涡旋盘201的中心排气口或泄压孔排出，进入排气腔12。
如图1至图7所示，本发明实施例的涡旋压缩机的具体工作过程如下：
给电机组件3供电后，在定转子磁场的相互作用下，电机转子302高速转动，并带动传动驱动机构4旋转，驱动动涡旋盘202运转，动涡旋盘202在防自转机构作用下，以回转半径r绕静涡旋盘201中心作公转平动，动涡旋盘202涡卷齿与静涡旋盘201涡卷齿啮合形成压缩腔11，压缩腔11不断向中心推移，容积不断缩小，腔体内气体不断被进行压缩；当压缩达预定压缩比时气体压力作用下，推开排气阀或泄压阀，制冷剂由静涡旋盘201的中心排气口或泄压孔排出，进入排气腔12。
在压缩机构2的抽吸作用下，制冷剂从与空调系统蒸发器出口连接的吸气口506进入压缩机的吸气腔10，经过并冷却电机组件3，然后被吸入动涡旋盘202与静涡旋盘201涡卷齿啮合所形成的压缩腔11内，同时吸气腔10存在的部分冷冻油也被吸进压缩腔11。随着曲轴402旋转，压缩腔11封闭并开始压缩，气体继续背压缩达到一定压力，经静涡旋盘201中心排气孔或泄压孔进入排气腔12；排气腔12内的制冷剂处于油气混合状态，经过端盖502上的油分疏导孔508进入油分离心机构503并环绕其进行旋转，在离心力作用下，质量较重的冷冻油雾被分离出来，沿周壁回流至下方的储油区15；另一方面，制冷剂侧经油分离心机构503与排气口507排出压缩机，然后进入空调系统的冷凝器。
积聚于储油区15的冷冻油经过由端盖引高压油气通道509、静涡旋盘引高压油气通道208以及支架引高压油气通道410组成的第二引流通道17进入由支架401与浮动密封组件6所形成的第二背压室14区域。端盖引高压油气通道509内设置有滤网504能够对通过的冷冻油进行过滤。进入第二背压室14的高压油气推动浮动密封组件6，使其与动涡旋盘202端面紧贴并实现端面密封，同时为动涡旋盘202提供背压力fdb。进一步，第二背压室14区域内的高压冷冻油经过浮动密封环601上设置的节流供油孔610回流至吸气腔10或第一背压室13，并且通过设置节流供油孔610流出口位置，控制其随着动涡旋盘202公转运动选择性地与吸气腔10连通或第一背压室13连通。该油路结构能及时将储油区15的高压冷冻油引导回流并且合理分配至吸气腔10或第一背压室13，避免了压缩机排气将大量冷冻油带入空调系统的冷凝器和蒸发器，影响系统两器换热，以及导致压缩机缺油等问题；同时，冷冻油及时回流至吸气侧、背压腔及压缩腔，能充分有效润滑各摩擦副，降低摩擦损耗与磨损，并且形成泵体密封所需的油膜，提高压缩机性能与可靠性。通过进一步设计油路结构，可实现当吸气腔闭合时开始向该腔供油，在不影响压缩机吸气效率的前提下，保证压缩腔充分润滑与密封。
另一方面，在支架401与曲轴402连接处设置轴封702与卡簧701，并通过浮动密封组件6与动涡旋盘202端面紧合密封，从而形成第一背压室13，并在动涡旋盘202开设第一引流通道16将第一背压室13与压缩腔11连通。压缩腔11内的中压气体经过第一引流通道16进入第一背压室13，在第一背压室13的中压气体作用下对动涡旋盘202产生背压力fmb。因此，动涡旋盘202背压力由排气压力pd、中间压力pmid(中间压力pmid与吸气压力ps存在直接关系)两个背压室组成，因此，背压平均压力为pb＝kps+εpd。而正面气体力等分离作用力可以用平均值pa来衡量，并且有pa＝σps+ωpd。通过设计高压力与中间压力背压室结构使得k近似于σ且ε近似于ω，因此随着工况吸气ps与排气压力pd的变化，也能保证背压平均压力pb近似且仅略大于正面分离作用力平均压力pa，所以可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免背压力过剩。
现有的涡旋压缩机与本实施例的涡旋压缩机的背压余量mt/mb随着工况压比曲线，如图12所示(其中mt为气体力、离心力等所产生的使动盘倾覆的作用力矩，mb为背压力所产生的防止动盘倾覆的作用力矩)，本实施例的涡旋压缩机背压余量－工况压比曲线斜率更小。
简而言之，动涡旋盘202背压侧腔体压力由吸气压力ps、压缩腔压力pi及排气压力pd组成，其中pi由压缩机结构及ps决定，独立条件参数为ps与pd；本发明实施例的背压腔结构由高压背压强pd与中压背压腔pi两部分组成，高压背压强pd即第二背压室14，中压背压腔pi即第一背压室13，使得背压力独立参数也为ps与pd，只要合理设计背压腔面积，使背压力适当并且优化分配高压背压力与中压背压力的占比，便可实现上述效果。也可理解为，所设置的第二背压室14所产生的背压力fdb总可以近似与排气腔12的作用力相互抵消；所设置的第一背压室13所产生的背压力fmb总可以近似与吸气腔10、压缩腔11的作用力相互抵消，如此便可以实现在不同压比工况条件下，既可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免出现背压力过剩的问题。
另一方面，由于第二背压室14一直与排气腔12连通，使得第二背压室14所生产的背压力基本恒定；第一背压室13仅需与压缩腔11连通，不必与排气腔12连通，避免了因随着动涡旋盘202公转，第一背压室13由与压缩腔11连通过渡至与排气腔12连通所导致的压力突变，减小了第一背压室13中的压力波动。这样使得第二背压室14与第一背压室13所产生的背压力合力波动更小，使动涡旋盘202运行更稳定，可降低压缩机振动与噪声。
在上述实施例基础上，如图8所示，优选地，在动涡旋盘202上开设压缩腔供油通道19压缩腔供油通道19与浮动密封环601上的节流供油孔610对应，通过控制压缩腔供油通道19在动涡旋盘202上的开设位置，在压缩腔11进入压缩状态时使压缩腔供油通道19与节流供油孔610连通，从而可实现当压缩腔11处于压缩状态时开始向压缩腔11供油，在不影响压缩机吸气效率的前提下，保证压缩腔11充分润滑与密封。
另外，如图9和图10所示，为了对节流供油孔610进行限流，将浮动密封环601分成两部分，并将两部分通过螺栓连接成一体，在两个组成部分之间的节流供油孔610内设置节流限压阀607对节流供油孔610进行限流，浮动密封环601采用分体组合结构，便于设置节流限压阀607。
如图11所示，在上述实施例的基础上进一步改进，在支架401开设第三引流通道18，并在该第三引流通道18内设置第一单向截止阀606，第二背压室14向第一背压室13为截止方向；在第二引流通道17内设置第二单向截止阀605，防止由第二背压室14向排气腔12回流。对于未在压缩腔11设置泄压阀或已设置泄压阀未能及时有效泄压，压缩机容易出现过压缩时，会导致第一背压室13压力高于第二背压室14的压力，此时第一单向截止阀606和第二单向截止阀605起作用，第二背压室14与比排气更高的第一背压室13连通，并且与排气腔12单向截止。从而增大第二背压室14中气体压力，从而保证在出现过压缩的情况下泵体轴向有效密封。
如图12所示，本发明所采用的背压腔结构，主要由中间压力和排气压力两个背压室组成，即第一背压室13和第二背压室14，因此，背压平均压力为pb＝kps+εpd；而正面气体力等分离作用力可以用平均值pa来衡量，并且有pa＝σps+ωpd。通过设计中间压力和排气压力两个背压室结构使得k近似于σ且ε近似于ω，因此，随着工况吸气ps与排气压力pd的变化，也能保证背压平均压力pb近似且仅略大于正面分离作用力平均压力pa，所以可以确保各工况泵体轴向密封，同时避免背压力过剩。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。