CN114320475B - 一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机，涉及高效制冷与低温工程技术领域，解决二氧化碳制冷循环利用技术问题，包括两花盘、两花盘座、壳体，螺栓将两花盘连接起来，壳体位于两花盘之间，壳体内部装有两动涡盘，第一动涡盘和第二动涡盘各自装有偏心曲拐轴承，两涡盘之间通过插入到各自的偏心曲拐轴承的偏心曲拐进行连接，第一动涡盘连通中空主轴，第二动涡盘连接实心主轴，中空主轴和实心主轴分别套在两花盘座内，实心主轴侧具有止推轴承，止推轴承的一侧抵靠于其中一个花盘座端面，另一侧被端盖盖住，本发明有效利用二氧化碳制冷循环系统的节流高低压差能，输出节流膨胀机械功，利用二氧化碳高压能实现涡旋膨胀机的高速可靠运转。

Description

一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机

技术领域

本发明属于高效制冷与低温工程领域，具体涉及一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机。

背景技术

在“碳达峰”、“碳中和”的国家战略背景下，二氧化碳作为一种环保绿色的制冷剂广泛受到人们的关注。相比传统的制冷剂，二氧化碳具有绿色、环保、成本低和易获取等各项优势，因此近些年掀起了二氧化碳制冷研究的热潮。但由于二氧化碳的运行压力较大，高压侧和低压侧的节流压差可达6-8MPa，因此二氧化碳制冷循环的一个较大的缺陷是节流损失较大。采用膨胀机代替节流阀可以回收节流膨胀功、减少节流损失，进而输出能量，使能量得到更高效的利用，因此二氧化碳制冷循环系统中的膨胀机设计尤为重要。

常见的膨胀机主要有速度型和容积型两种。速度型膨胀机的特点是转速较高、噪声较大且对工质的干度感知较为敏感，通常在要求大流量与大负荷的场景下使用。相对来看，容积型膨胀机的转速较为适中，噪声较小，比较适用于二氧化碳制冷过程中的两相膨胀情景，回收节流膨胀功效果较好。容积式膨胀机有涡旋式、往复活塞式及滚动转子式等多种形式。总的来说，涡旋式膨胀机因其持续膨胀的工作特性及无需配气机构等结构特点，具有运行更平稳、振动噪声更小、可靠性更强、效率更高、更为紧凑等优势，因此涡旋膨胀机成为二氧化碳制冷循环中的优选机型。

常见涡旋膨胀机的运动形式为公转型，公转型涡旋膨胀机包括一个动涡盘和一个静涡盘，动涡盘以一定偏心距绕静涡盘进行公转运动。研究证明公转型涡旋膨胀机因其结构和工作原理而存在固有较为严重的节流损失，同时由于偏心距的存在也限制了公转型涡旋膨胀机的高速工作。由于公转型涡旋膨胀机的整机体积一般较大，因此不利于轻量化设计，对机构密封程度的要求也非常高。此外，主轴轴承结构的可靠性直接决定了涡旋膨胀机是否可以高速度、大负荷、长时间地可靠运转。传统涡旋膨胀机采用的滚珠轴承可靠性较差，长时间高负荷的工作容易导致其结构磨损，极大影响涡旋膨胀机的正常运转。针对以上涡旋膨胀机的缺陷，需要提出了一种用于二氧化碳制冷循环系统的高速自转型涡旋膨胀机设计方案。

发明内容

为了解决现有压能驱动型高速自转涡旋膨胀机对二氧化碳制冷循环利用的问题，本发明的目的是提供一种应用于二氧化碳制冷循环系统中的压能驱动型高速自转涡旋膨胀机，该膨胀机可以代替节流阀，不仅可以实现节流阀的节流降压降温功能，而且还可以利用二氧化碳制冷循环系统中的二氧化碳节流高低压差能，将其通过膨胀做功的形式输出，实现能量的高效回收综合利用。同时，本发明通过合理的进排气设计和压力控制，合理利用二氧化碳制冷循环系统中高压侧的二氧化碳高压，实现了在无需外接气源的情况下，主轴静压气浮轴承的高效润滑和轴向止推轴承的止推效果，因此本发明既利用二氧化碳高低压差能实现能量的高效回收综合利用，又利用二氧化碳高压能实现主轴静压气浮轴承和轴向止推轴承的有效工作，较大提高涡旋膨胀机的运转高速性和可靠性，进而提升工作性能和效率。

本发明的具体技术方案如下：

一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机的结构包括：第一花盘、第一花盘座、壳体、第二花盘、第二花盘座，所述壳体通过螺栓将所述第一花盘和第二花盘连接起来，壳体位于第一花盘和第二花盘之间，壳体的内部装有第一动涡盘和第二动涡盘，所述第一动涡盘和第二动涡盘各自装有偏心曲拐轴承，第一动涡盘和第二动涡盘之间通过插入到各自所述偏心曲拐轴承的偏心曲拐进行连接，第一动涡盘连通中空主轴，第二动涡盘连通实心主轴，所述中空主轴和实心主轴分别套在第一花盘座和第二花盘座内，其中实心主轴侧还具有止推轴承，所述止推轴承的一侧抵靠于第二花盘座的一端面，另一侧被端盖盖住，所述止推轴承和所述第二花盘座、端盖之间均存在一定的间隙，壳体上方具有膨胀机排气口。

进一步的，所述第一动涡盘和第二动涡盘分别装有第一动涡齿和第二动涡齿，所述第一动涡齿和第二动涡齿呈涡旋形且二者相互啮合，所述第一动涡齿和第二动涡齿的啮合中心处连通膨胀机进气通道。

进一步的，所述第一动涡齿和第二动涡齿外围最终连通膨胀机排气口。

进一步的，所述第一花盘座与所述中空主轴之间承接有第一主轴静压气浮轴承，第一花盘座上开设第一主轴静压气浮轴承进气通道，所述第一主轴静压气浮轴承进气通道间隔90度均匀分布，共设四个，所述第一主轴静压气浮轴承进气通道连有第一主轴静压气浮轴承均压槽，所述第一主轴静压气浮轴承均压槽开设在第一花盘座内周向环状开设。

进一步的，所述第一主轴静压气浮轴承排气通道开设在第一花盘座内，间隔90度均匀分布，共开设四个，并与第一主轴静压气浮轴承相连通，所述第一主轴静压气浮轴承排气通道沿所述中空主轴的轴线圆周间隔90度分布，但是与第一主轴静压气浮轴承进气通道错开45度布置，以防止气道冲突。所述第一主轴静压气浮轴承排气通道还连通有第一花盘座上开有的第一轴承排气环通道，所述第一花盘座上的第一轴承排气环通道还连通于第一轴承排气口，所述第一轴承排气环通道呈周向环状开设，所述第一轴承排气口的轴线平行于中空主轴的轴线并通向第一花盘座外部。

进一步的，所述第二主轴静压气浮轴承排气通道开设在第二花盘座内，与第二主轴静压气浮轴承相连通，间隔90度均匀开设，共开设四个，但是与第二主轴静压气浮轴承进气通道错开45度布置，以防止气道冲突。所述第二主轴静压气浮轴承排气通道还连通有第二花盘座上开有的第二轴承排气环通道，所述第二花盘座上的第二轴承排气环通道连通于第二轴承排气口，所述第二轴承排气环通道周向环状开设，所述第二轴承排气口的轴线垂直于中空主轴的轴线，通向第二花盘座外部。

进一步的，所述实心主轴侧开设有止推轴承，所述第二花盘座开有止推轴承左侧进气通道，所述端盖开有止推轴承右侧进气通道，所述止推轴承左侧进气通道和止推轴承右侧进气通道之间开通有压力平衡管，止推轴承左侧进气通道和止推轴承右侧进气通道还通向所述止推轴承的两端面，止推轴承左侧进气通道和所述止推轴承右侧进气通道按照实心主轴轴线轴向间隔90度均匀开设，共开设四个。

本发明的有益效果：

1、本发明采用同步自转两动涡盘的结构设计，两涡盘都为动涡盘，其中主动涡盘(第一动涡盘)带动从动涡盘(第二动涡盘)平动回转，两个动涡盘围绕各自的基圆进行自转运动。由于涡盘均是自转运动，因此可以减少涡旋膨胀机的节流损失。同时，由于两动涡盘都是绕各自基圆自转回转，因此该结构无需设置平衡块且更加可靠，可以实现涡旋膨胀机在更高速度和更大膨胀比的工况下运转，有效提升了膨胀机的工作性能。

2、本发明采用偏心曲拐同步传动机构，实现第一动涡盘带动第二动涡盘进行同步同向转动，共布置四个偏心曲拐，主动涡盘(第一动涡盘)带动从动涡盘(第二动涡盘)同步同向旋转。四个偏心曲拐的设计既不会太多地增大整机体积和加工装配难度，又可以较好地实现力学传动的均匀性，改善轴承的受力特性，较大限度地提高轴承的耐用程度。

3、本发明主轴布置在涡旋膨胀机壳体的两侧，其中一侧是中空主轴，另一侧是实心主轴，主轴的功能是实现膨胀机的机械动力传输，一侧主轴设计为中空主轴满足了膨胀机的进气需求。二氧化碳从中空主轴形成的膨胀机进气通道进入膨胀机内部，之后在膨胀机内部第一动涡齿和第二动涡齿的啮合作用下膨胀做功，最后从膨胀机排气口排出完成整个膨胀过程。膨胀机的实心主轴端可以连接发电机，将机械功转化为电能，实现了对二氧化碳制冷循环系统中高低压差能的回收综合利用。本发明利用了二氧化碳制冷循环系统中的二氧化碳节流膨胀压力能，将压力能转换为机械功输出，实现了节流膨胀功的回收综合利用，改善了二氧化碳制冷循环系统节流损失较大的问题，提高了二氧化碳制冷循环的循环效率和制冷性能。

4、本发明主轴轴承采用静压气浮轴承的方案设计，若采用滚珠轴承，则膨胀机以高速或高负荷运转时更容易出现磨损等情况，若采用动压轴承，则膨胀机在启动或运转速度较低时不易形成较好的润滑效果。相比上述轴承，静压气浮轴承具有高速运转、可靠性强、不易磨损、启动和运转过程均可以建立良好润滑等优势，本发明的静压气浮轴承技术较大程度地提高了涡旋膨胀机的转速和膨胀比，进而提升了涡旋膨胀机工作效率。

5、本发明中的二氧化碳在制冷循环系统高压管路中具有较高的运行压力，在这种情况下，静压气浮轴承的高压来源较为方便。本发明通过合理的管路设计和压力控制将高压侧的二氧化碳引入到静压气浮轴承内部，在无需外接气源的情况下即可实现主轴的高效润滑。此外，通过轴承排气通道，将利用完毕的二氧化碳回收，不会造成二氧化碳制冷剂的浪费。

6、本发明设计有轴向止推轴承，轴向止推轴承承受了膨胀机运转过程中产生的轴向载荷，防止膨胀机的轴向窜动或震动，提高了膨胀机的运转稳定性和可靠性。轴向止推轴承具备合理的管路设计，并且具备压力控制的功能，其引入制冷循环系统中一定压力的高压二氧化碳实现轴承的止推作用。利用完毕的二氧化碳会和主轴静压气浮轴承利用完毕的二氧化碳汇入同样的轴承排气环管和轴承排气口，最终排出涡旋膨胀机进行回收，不会造成二氧化碳制冷剂的浪费。

附图说明

图1是本发明的爆炸结构示意图；

图2是本发明的正视图结构示意图；

图3是本发明的左视图结构示意图；

图4是本发明的俯视图结构示意图；

图5是本发明的左上方向轴测结构示意图；

图6是本发明的右上方向轴测结构示意图；

图7是本发明的两涡齿啮合剖面结构示意图；

图8是本发明的第一主轴静压气浮轴承进气通道剖面结构示意图；

图9是本发明的第一主轴静压气浮轴承进气通道另一方位剖面结构示意图；

图10是本发明的第一主轴静压气浮轴承排气通道剖面结构示意图；

图11是本发明的第二主轴静压气浮轴承进气通道和止推轴承进气通道剖面结构示意图；

图12是本发明的第二主轴静压气浮轴承进气通道另一方位剖面结构示意图；

图13是本发明的第二主轴静压气浮轴承排气通道剖面结构示意图；

图14是本发明的第一轴承排气环通道剖面结构示意图；

图15是本发明的第二轴承排气环通道剖面结构示意图。

附图标记：1-第一花盘、11-第一花盘座、2-第一动涡盘、21-第一涡齿、3-中空主轴、31-膨胀机进气通道、4-壳体、41-膨胀机排气口、5-第一主轴静压气浮轴承、51-第一主轴静压气浮轴承进气通道、511-第一主轴静压气浮轴承均压槽、52-第一轴承排气通道、53-第一轴承排气环通道、54-第一轴承排气口、6-第二花盘、61-第二花盘座、7-第二动涡盘、71-第二涡齿、8-第二主轴静压气浮轴承、81-第二主轴静压气浮轴承进气通道、811-第二主轴静压气浮轴承均压槽、9-实心主轴、91-止推轴承、911-止推轴承左侧进气通道、912-压力平衡管、913-止推轴承右侧进气通道、10-第二轴承排气通道、12-第二轴承排气环通道、121第二轴承排气口、13-端盖、14-偏心曲拐、141-偏心曲拐轴承、15-螺栓、16-螺钉。

具体实施方式

下面参照附图1-15，对一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机的工作过程进行详细描述。

实施例1

首先对本发明利用二氧化碳制冷循环系统中的二氧化碳节流高低压差能，将二氧化碳节流高低压差能通过膨胀做功的形式转换为机械功输出，实现能量的高效回收综合利用的具体实施方式进行详细描述。

如图1-7所示，本实施例提供一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机，包括第一花盘1、第一花盘座11、壳体4、第二花盘6、第二花盘座61，所述壳体4通过螺栓15将所述第一花盘1和第二花盘6连接起来，壳体4位于第一花盘1和第二花盘6之间，壳体4的内部装有第一动涡盘2和第二动涡盘7，第一动涡盘2和第二动涡盘7上分别装有第一涡齿21和第二涡齿71。所述第一动涡盘2和第二动涡盘7各自装有偏心曲拐轴承141，第一动涡盘2和第二动涡盘7之间通过插入到各自所述偏心曲拐轴承141的偏心曲拐14进行连接，第一动涡盘2连通中空主轴3，第二动涡盘7连接实心主轴9，所述中空主轴3和实心主轴9分别套在第一花盘座11和第二花盘座61内，实心主轴9具有止推轴承91，所述止推轴承91一侧抵靠于第二花盘座61的一端面，另一侧被端盖13盖住，壳体4具有膨胀机排气口41与具有膨胀机进气通道31的中空主轴3通过第一涡齿21和第二涡齿71的啮合作用相连通。

第一动涡盘2和第二动涡盘7分别具有第一涡齿21和第二涡齿71，所述第一涡齿21和第二涡齿71呈涡旋形且二者中心处连通所述膨胀机进气通道31，所述第一涡齿21和第二涡齿71最外围处最终通向所述膨胀机排气口41，由于偏心曲拐14的连接使第一动涡盘2和第二动涡盘7径向截面不重合存在一定的偏心距，因此第一涡齿21和第二涡齿71相互啮合。

二氧化碳制冷循环系统高压侧管路的二氧化碳通过所述中空主轴3形成的膨胀机进气通道31进入到壳体4中的第一动涡盘2和第二动涡盘7之间，所述第一动涡盘2和第二动涡盘7分别有第一涡齿21和第二涡齿71，在高压二氧化碳的驱动作用下，二氧化碳驱动第一动涡盘2(主动涡盘)回转，同时，第一动涡盘2通过偏心曲拐14带动第二动涡盘7(从动涡盘)回转，主动涡盘和从动涡盘7同步同向回转且第一涡齿21和第二涡齿71相互啮合，啮合作用形成多个月牙形容积腔，在所述第一涡齿21和第二涡齿71的啮合作用下，月牙形容积腔逐渐增大并向膨胀机外围扩展使气体膨胀做功，直至二氧化碳从膨胀机排气口41排出。涡旋膨胀机的实心主轴9输出机械功，回收了二氧化碳制冷循环系统中的节流膨胀功，实现了二氧化碳高压能的回收综合利用。

实施例2

接下来对本发明第一主轴静压气浮轴承5、第二主轴静压气浮轴承8和止推轴承91的具体实施方式进行详细描述。

首先对本发明第一主轴静压气浮轴承5的具体实施方式进行详细描述。

如图8-9所示，所述第一花盘座11与所述中空主轴3之间承接有第一主轴静压气浮轴承5，中空主轴3在所述第一主轴静压气浮轴承5中转动，第一花盘座11上开设有第一主轴静压气浮轴承进气通道51，所述第一主轴静压气浮轴承进气通道51以间隔90度周向均匀开设在第一花盘座11内，共设四个。所述第一主轴静压气浮轴承进气通道51连通有第一主轴静压气浮轴承均压槽511，所述第一主轴静压气浮轴承均压槽511开设在第一花盘座11内，布置在整个周向方向上，呈环状开设，可以保证均匀的压力供给。

所述二氧化碳制冷循环系统中的二氧化碳依次通过所述第一主轴静压气浮轴承进气通道51和第一主轴静压气浮轴承均压槽511进入第一主轴静压气浮轴承5内部。第一主轴静压气浮轴承5所需的高压气源由二氧化碳制冷循环系统高压侧管道的二氧化碳提供，无需外接气源。高压二氧化碳由制冷循环高压侧管路引出经过一定的压力控制后，沿着四个第一主轴静压气浮轴承进气通道51到达第一主轴静压气浮轴承均压槽511，之后进入第一主轴静压气浮轴承5，即中空主轴3的四周。至此第一主轴静压气浮轴承5完成了进气工作过程，下面对第一主轴静压气浮轴承5的排气工作过程详细描述。

如图10、14所示，所述第一轴承排气通道52开设在第一花盘座11中并沿所述中空主轴3的轴线周向间隔90度均匀分布，共设四个，但是与所述第一主轴静压气浮轴承进气通道51错开45度布置，以防止气道冲突。所述第一花盘座11上的第一轴承排气环通道53连通于第一轴承排气口54，所述第一轴承排气通道52通过所述第一轴承排气环通道53和第一轴承排气口54通向所述第一花盘座11的外部，所述第一轴承排气口54的轴线平行于中空主轴3的轴线，共设一个，并通向第一花盘座11的外部。

当高压二氧化碳通入第一主轴静压气浮轴承5内部后，高压二氧化碳会分布在中空主轴3四周并沿着主轴轴向向两侧传送，因此当高压二氧化碳连续不断的供给到第一主轴静压气浮轴承5时，中空主轴3的四周可以形成可靠稳定的高压效果。随着二氧化碳沿着轴向向两侧传送，利用完毕的二氧化碳会进入第一轴承排气通道52进行排气，随后到达第一轴承排气环通道53，最终由第一轴承排气口54排出膨胀机并进行回收。

通过以上方案即可在无需外接高压气源的情况下，实现第一主轴静压气浮轴承5的高效工作，即中空主轴3的高效润滑。

现对本发明第二主轴静压气浮轴承8的具体实施方式进行详细描述。

如图11-12所示，所述第二花盘座61与所述实心主轴9之间承接有第二主轴静压气浮轴承8，实心主轴9在所述第二主轴静压气浮轴承8中转动，第二花盘座61上开设有第二主轴静压气浮轴承进气通道81，所述第二主轴静压气浮轴承进气通道81以间隔90度周向均匀开设在第二花盘座61内，共设四个。所述第二主轴静压气浮轴承进气通道81连通有第二主轴静压气浮轴承均压槽811，所述第二主轴静压气浮轴承均压槽811开设在第二花盘座61内，布置在整个周向方向上，呈环状开设，可以保证均匀的压力供给。

如图13、15所示，所述第二轴承排气通道10开设在第二花盘座61中并沿所述实心主轴9的轴线周向间隔90度均匀分布，但是与所述第二主轴静压气浮轴承进气通道81错开45度布置，以防止气道冲突。所述第二花盘座61上的第二轴承排气环通道12连通于第二轴承排气口121，所述第二轴承排气通道10通过所述第二轴承排气环通道12和第二轴承排气口121通向所述第二花盘座61的外部，所述第二轴承排气口121的轴线垂直于实心主轴9的轴线，共设一个，并通向第二花盘座61的外部。

所述二氧化碳制冷循环系统中的二氧化碳依次通过所述第二主轴静压气浮轴承进气通道81和第二主轴静压气浮轴承均压槽811通向第二主轴静压气浮轴承8内部。依次通过第二轴承排气通道10、第二轴承排气环通道12、第二轴承排气口121通向膨胀机外部并进行回收。实心主轴9侧的第二主轴静压气浮轴承8的具体工作过程同中空主轴3侧的第一主轴静压气浮轴承5完全相同，因此在此不再赘述。

现对本发明止推轴承91的具体实施方式进行详细描述。

如图11、13、15所示，止推轴承91承受了膨胀机运转过程中可能产生的轴向载荷，防止膨胀机的轴向窜动或震动。轴向止推轴承91的高压供给来自于二氧化碳制冷系统高压侧的二氧化碳，无需外接高压气源，通过合理的管路设计和压力控制即可在止推轴承91的左右两端面形成一定的压力，实现承受轴向载荷的作用。所述第二花盘座61侧开设有止推轴承91，所述第二花盘座61内部开有止推轴承左侧进气通道911，所述端盖13内部开有止推轴承右侧进气通道913，所述止推轴承左侧进气通道911和止推轴承右侧进气通道913之间开通有压力平衡管312，止推轴承左侧进气通道911和止推轴承右侧进气通道913通向止推轴承91的左右两端面。所述止推轴承91的左右两端面的通道间隙与第二主轴静压气浮轴承8相通，进而连通第二轴承排气通道10、第二轴承排气环通道12和第二轴承排气口121。

止推轴承91的具体工作过程为：二氧化碳由二氧化碳制冷循环系统高压侧引出后调节至一定的压力，分别从止推轴承左侧进气通道911和止推轴承右侧进气通道913进气，直至通入到止推轴承91的左右两端面通道间隙。所述止推轴承左侧进气通道911和止推轴承右侧进气通道913由压力平衡管912连接相通，实现止推轴承左侧进气通道911和止推轴承右侧进气通道913中二氧化碳压力的平衡与调节。通入止推轴承91的二氧化碳在止推轴承91的左右两端面表面产生一定的高压作用，实现轴向止推的作用。利用完毕的二氧化碳会最终沿着实心主轴9的轴向间隙进入到第二轴承排气通道10和第二轴承排气环通道12，和第二主轴静压气浮轴承8利用完毕的二氧化碳汇合，最终从第二轴承排气口121排出膨胀机并进行回收，此时，止推轴承91完成了整个工作过程。

通过以上对本发明实施过程的详细描述可以发现，本发明是应用于二氧化碳制冷循环系统中一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机，本发明具有同步自转型的结构形式，同时通过合理的管路设计和压力控制，布置有主轴静压气浮轴承和轴向止推轴承，在无需外接气源的情况下，即可使涡旋膨胀机在二氧化碳制冷循环系统中高效率、高速、可靠、长时间的稳定工作。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和实施方式等进行了进一步详细说明，需注意的是本发明是以二氧化碳制冷循环系统中的涡旋膨胀机为例进行介绍的，除了二氧化碳制冷循环系统，本发明通过改造也可以用于其它工质类型的循环系统，例如应用于常规有机工质制冷循环系统、有机朗肯循环系统和CO2布雷顿循环系统等。同时，本发明可以反转以实现在不同场合的压缩功能，因此在与本发明相关膨胀机或压缩机在不同场景下的应用依然属于本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保范围之内。

Claims (1)

1.一种压能驱动型高速自转涡旋膨胀机，应用于二氧化碳制冷循环系统中，包括第一花盘(1)、壳体(4)以及第二花盘(6)，其特征在于，所述壳体(4)通过螺栓(15)将所述第一花盘(1)和第二花盘(6)连接起来，壳体(4)位于第一花盘(1)和第二花盘(6)之间，壳体(4)的内部装有第一动涡盘(2)和第二动涡盘(7)，所述第一动涡盘(2)和第二动涡盘(7)各自装有偏心曲拐轴承(141)，第一动涡盘(2)和第二动涡盘(7)之间通过插入到各自的所述偏心曲拐轴承(141)的偏心曲拐(14)进行连接，第一动涡盘(2)连接中空主轴(3)，第二动涡盘(7)连接实心主轴(9)，所述中空主轴(3)和实心主轴(9)分别套在第一花盘座(11)和第二花盘座(61)内，实心主轴(9)具有止推轴承(91)，所述止推轴承(91)的一侧抵靠于第二花盘座(61)的端面，另一侧被端盖(13)盖住，壳体(4)具有膨胀机排气口(41)；

所述第一动涡盘(2)和第二动涡盘(7)分别具有第一涡齿(21)和第二涡齿(71)，所述第一涡齿(21)和第二涡齿(71)呈涡旋形且二者相互啮合，啮合中心连通所述中空主轴(3)具有的膨胀机进气通道(31)；

所述第一涡齿(21)和第二涡齿(71)的外周与所述膨胀机的膨胀机排气口(41)相连通；

所述第一花盘座(11)与所述中空主轴(3)之间承接有第一主轴静压气浮轴承(5)，即中空主轴(3)与第一花盘座(11)的间隙形成所述第一主轴静压气浮轴承(5)，第一主轴静压气浮轴承(5)与第一主轴静压气浮轴承进气通道(51)之间连通有第一主轴静压气浮轴承均压槽(511)，第一主轴静压气浮轴承进气通道(51)的个数共有四个且其沿着中空主轴(3)的轴线周向间隔90度均匀布置在第一花盘座(11)内，所述第一主轴静压气浮轴承均压槽(511)开设在第一花盘座(11)内，第一花盘座(11)内开有的第一轴承排气通道(52)、第一轴承排气环通道(53)和第一轴承排气口(54)；

所述第一花盘座(11)上的所述第一轴承排气通道(52)连通于第一轴承排气环通道(53)，所述第一轴承排气环通道(53)连通所述第一轴承排气口(54)，第一轴承排气通道(52)沿所述中空主轴(3)的轴线周向间隔90度均匀分布，与所述第一主轴静压气浮轴承进气通道(51)错开45度分布，第一轴承排气通道(52)通过第一轴承排气环通道(53)和所述第一轴承排气口(54)通向第一花盘座(11)的外部，第一轴承排气通道(52)共设四个，第一轴承排气口(54)的轴线平行于中空主轴(3)的轴线且其个数共设一个；

所述第二花盘座(61)与所述实心主轴(9)之间形成有第二主轴静压气浮轴承(8)，所述第二主轴静压气浮轴承(8)连通于第二主轴静压气浮轴承进气通道(81)，所述第二主轴静压气浮轴承进气通道(81)连通于第二主轴静压气浮轴承均压槽(811)，所述第二主轴静压气浮轴承均压槽(811)开设在第二花盘座(61)内，所述第二主轴静压气浮轴承进气通道(81)沿着实心主轴(9)的轴线在第二花盘座(61)内周向间隔90度均匀分布且其个数共有四个，第二主轴静压气浮轴承均压槽(811)开设在所述第二花盘座(61)内，第二花盘座(61)上还开有的第二轴承排气通道(10)、第二轴承排气环通道(12)和第二轴承排气口(121)；

所述第二花盘座(61)上的所述第二轴承排气通道(10)连通所述第二轴承排气环通道(12)，所述第二轴承排气环通道(12)连通所述第二轴承排气口(121)，第二轴承排气通道(10)沿所述实心主轴(9)的轴线周向间隔90度均匀分布并通过第二轴承排气环通道(12)和第二轴承排气口(121)通向第二花盘座(61)的外部，所述第二轴承排气通道(10)共设有四个并与所述第二主轴静压气浮轴承进气通道(81)错开45度分布，第二轴承排气口(121)的轴线垂直于实心主轴(9)的轴线且其个数共设一个；

所述第二花盘座(61)开有止推轴承左侧进气通道(911)，所述端盖(13)开有止推轴承右侧进气通道(913)，所述止推轴承左侧进气通道(911)和止推轴承右侧进气通道(913)之间开通有压力平衡管(912)，止推轴承左侧进气通道(911)和止推轴承右侧进气通道(913)通向所述止推轴承(91)的两端面，止推轴承(91)的通道和第二主轴静压气浮轴承(8)相通。

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