CN102094679A - 一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，其包括发动机组件、容积式热交换器、全预混红外辐射快速加热炉、减压阀、减压罐、恒定气体分配器、回气收集罐/出口以及完整的工质流程和热源补充流程。本发明的机械结构设计合理、动静相宜、密封性强、静音、转矩大、稳定性好，且能满足绿色环保的要求。
Description
技术领域
本发明涉及多级组合压缩空气发动机优化集成和工质流程技术领域，特别涉及一种环射式多级串联压缩空气发动机和工质流程。
背景技术
汽车自问世以来，已逐步成为人类生产、生活中不可缺少的交通工具，也是现代社会的重要组成部分。但是，汽车工业的发展伴随着两个严重问题：能源短缺和环境污染。根据国家环保总局的预测，2010年汽车尾气污染物排放量将达到空气污染物排放总量的64％，世界各国的科学技术人员从来就未停止过对高清洁、低排放的动力转换装置(如：车载发动机)的研究和实验。如美国Roger Lee，荷兰国际汽车研究中心、奥地利、欧洲等一些发达国家及印度。我国先后在2004年以浙江杭州大学、上海同济大学、江苏大学、安徽合肥大学、清华大学国家重点实验室，展开大力度研究探讨。但其根本技术均未能跨越法国设计师Guy Négre的技术领域。印度TaTa汽车制造商则是沿用了该技术生产了样车，但此技术结构复杂，工艺难度大，动力转换效率低，产品价格高，缸体容积晋级扩容不足；而叶片式结构存在截面差小，阻力大，密封性能及续航能力低等诸多问题。
鉴于上述存在的技术问题及市场要求新能源汽车的呼声，迫切需要开创一种新型的结构简单、低碳环保、效能高、续航能力强、安全等温膨胀做功的车载多级串联压缩空气发动机及与其能良好匹配优化的工质流程和热源补充流程，来保证新型专职压缩空气发动机有效工作，发挥其更大作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其最大的特点是：结构简单合理、补充燃料发挥完善、等温膨胀释放彻底、压缩空气能量利用率高、安全便于操作、应用范围广、造价低、工质流程和热源补充流程合理，及其可按实际使用的需求配置增级串联使用等综合技术优势。
为达到本发明的目的，本发明一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程是采用以下技术方案实现的：一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程包括发动机组件、容积式热交换器、全预混红外辐射快速加热炉、减压阀、减压罐、恒定气体分配器、回气收集罐/出口、传感器及完整的工质流程和热源补充流程。
其中，所述的发动机组件包括外壳体、缸体、动力轴、关节形气体靶、气体靶基座、滚动式靶头、封头、封板、封盖、轴封组件、气体进口、气体出口以及固定架；所述缸体为复合抛物面缸体，套装在外壳体内；关节形气体靶一端与气体靶基座采用销钉活动连接，另一端安装有滚动式靶头；组装好的关节形气体靶、气体靶基座、滚动式靶头组件套装在动力轴上；封板设置在第一节与第二节组合好的单体发动机之间，并采用螺钉密封固定；轴封组件包括轴承、凸凹槽、轴封上本体、轴封下本体、单向半圆插片以及螺钉；所述动力轴上设置有凸槽，轴封上本体、轴封下本体上设置有凹槽和单向半圆插片；轴承固定在动力轴两端适当位置；封头密封固定在动力轴一端；封盖套装密封固定在轴封组件内侧；压缩空气发动机周向设置有气体进口和气体出口。组装完成的压缩空气发动机采用螺钉固定在固定架上。
所述的容积式热交换器由圆筒状筒体、螺旋热片、U型弯头、固定元件组成；U形弯头焊接固定在圆筒状筒体两端；螺旋热片滚焊在筒体周围；组装好的容积式热交换器采用固定元件固定在外壳体上。
所述的全预混红外辐射快速加热炉是采用以下零部件组合完成的：保温炉筒、保温顶盖、内盖、导流腔、工作流体出口、红外反射板、红外发射器、尾烟管/出口、红外透视墙、燃烧器、燃烧器基座、全预混点火腔、燃料管/进口、保温基座、工作流体进口、螺旋形螺旋热片管、红外吸收涂层、温度传感器，压力传感器，流量传感器，流速传感器等传感元件及螺钉，螺帽，密封垫/圈及配件。燃料管/进口与全预混点火腔制成一体；燃烧器固定在燃烧器基座上；燃料管/进口、全预混点火腔、燃烧器、燃烧器基座按序套装固定在保温基座空腔内；红外发射器两端采用金属内盖密封，向下一端开有便于燃烧器喷射头进入的孔，另一端径向设置有导流腔；组装好的红外发射器固定安装在燃烧器基座上；红外透视墙两端采用金属Y型夹固定，分别固定在燃烧器基座上和上端内盖内侧一面；红外透视墙与红外反射板之间的腔体内安装有螺旋形螺旋热片管；螺旋形螺旋热片管穿过保温炉筒分别密封固定在工作流体进口和工作流体出口上；红外反射板设置在保温炉筒周壁；保温顶盖用扣件或螺钉密封固定在保温炉筒上；而保温炉筒通过法兰和保温基座上的法兰对接，用螺钉密封固定成一体；在保温炉筒和红外反射板上靠近燃烧器基座处开有尾烟管/出口，并安装有尾烟管；螺旋形螺旋热片管上喷涂有红外吸收涂层；温度传感器设置在工作流体出口、红外反射板与红外发射器之间的腔体内；温度、压力、流量、流速等传感元件设置在燃料管/进口、全预混点火腔体内。
所述的减压阀安装在减压罐上；减压罐固定在发动机外壳体上；恒定气体分配器密封固定在发动机外壳体气体进口上；回气收集罐/出口密封焊接在气体出口上，便于对第一级做功后的压缩空气进入第二级利用，以此往复。专用配件、螺钉、螺帽及传感器均设置在必要的位置上。
在另一实施方式中，所述的螺旋形螺旋热片管可采用两组或三组，也可使用金属管缠绕成不同直径的螺旋体同心排放组成两回程或三回程(此时应弃用红外透视墙)，或采用金属管及螺旋形螺旋热片管混合配置。由上一组出口对接下一组进口滚焊密封，免液漏。
所述的工质流程和热源补充流程为：工质流程(即压缩空气)通过环境吸热和热源再热达到理想做功目标具体实施可分为三部分：工质流程(压缩空气)和热源补充流程以及及尾烟流程。
所述的工质流程(压缩空气)和热源补充流程为：
工质(压缩空气)自然吸热以及强迫吸热热膨胀过程(以三级为例)：
压缩空气高压罐→减压阀→减压罐→容积式热交换器(第一次自然吸热增容增压)→全预混红外辐射快速加热炉(第二次强迫热交换，增容增压)→恒定气体分配器(流量、温度传感、压力传感、电磁控制)→关节形气体靶→回气收集罐/出口(单级一个工作顺序结束)→容积式热交换器(第二级第一次自然吸热，增容增压)→全预混红外辐射快速加热炉(第二级第二次强迫热交换、增容增压)→恒定气体分配器(第二级进行流量、流速、温度、压力、电磁控制)→关节形气体靶→回气收集罐/出口(第二级完成一个工作顺序)→容积式热交换器(如前两级压缩空气有余量，那么第三级继续第一次自燃吸热，增容增压)→全预混红外辐射快速加热炉(第三级第二次强迫热交换，增容增压)→恒定气体分配器(第三级通过电磁控制，对流量、流速、温度、压力测定)→关节形气体靶→回气收集罐/出口排出(夏天可供降温)
所述的尾烟流程为：
燃料总管→全预混红外辐射快速加热炉(加热周向布置的容积式热交换管)→尾烟连接管→全预混红外辐射快速加热炉(第二次加热)→尾烟连接管→全预混红外辐射快速加热炉(需要时进行第三次加热)→尾烟连接管出口排出(冬天可取暖)
所述的发动机组件包括缸体、外壳体、动力轴、关节形气体靶、气体靶基座、滚动式靶头、气体进口、气体出口、封头、封板、封盖、轴封组件、固定架及配件。在应用时若干个单体发动机按从小到大顺序串联安装在同一根轴上，第一节与第二节之间采用封板阻隔，并用螺钉密封固定。关节形气体靶制成曲臂式，向前向后均有限位，可起到强力的杠杆作用及动态限位作用。
所述的全预混红外辐射快速加热炉根据目标客户要求制作成圆筒形、扁圆形及其他异形，采用第二方案实施时，弃用红外透视墙。
所述的全预混红外辐射快速加热炉中的红外透视墙采用耐高温烧杯级玻璃；红外反射器为镜面不锈钢薄板制成。
所述的容积式热交换器是采用多组耐高温、耐高压，并在周身设置有金属螺旋吸热翅片的圆形、方形、扁方形、椭圆形罐体，容积式热交换器之间使用U形弯头相连、根据吸热需要设置筒体直径为50mm-300mm、长度为300mm-1000mm，并在筒体外表面、螺旋吸热翅片上喷涂有太阳能吸热涂层，充分利用太阳能加热压缩空气。
所述的恒定气体分配器为耐高压罐状体，并由气体流量、气体流速、温度测定仪、气体喷射器、控制阀组成。恒定气体分配器是为了配合全预混红外辐射快速加热炉加热后的空气进入缸体做功特设的器具。
所述的回气收集罐/出口采用耐高压1.5Mpa-3Mpa的金属圆管或异型管制成。一头密封，另一头设置有连接口。
所述的轴封组件采用轴封上、下本体，在轴封上本体、轴封下本体上制作有多条凹槽并与单向半圆插片、轴承组合。采用此方法密封有利于和中心梯级轴上的凸台组合成活动密封体。
所述的工质为压缩空气和燃料。压缩空气采用清洁环境空气经压缩机加压到15Mpa-35Mpa，而通过减压阀存储在减压罐内的压力为1.5Mpa-4Mpa。燃料采用清洁燃油、天然气、沼气、甲醇、乙醇、二甲醚和各种生物质气化气体。
工作原理
具有15Mpa-35Mpa的压缩空气经减压阀减压后，以1.5Mpa-4Mpa压力存储在减压罐中待用。使用中，首先打开第二级减压阀，气体以0.6Mpa-1.5Mpa的压力往容积式热交换器中输送，设置在容积式热交换器周身的螺旋形吸热片与环境温度进行热交换，特别可充分利用白天太阳能集热技术来达到更好的热交换效果。通过热交换使容积式热交换器内的压缩空气吸热提升压力，通过全预混红外辐射快速加热炉进入恒定气体分配器上设置的高速空气喷射器，在自动控制的作用下有序工作，当高压、高速空气喷射作用在关节形气体靶上时，在离心力的作用下，关节形气动靶自动延伸，使滚动式靶头紧贴复合抛物面缸体内壁上并带动动力轴旋转输出动力。做功后的压缩空气进入设置在外壳体上的回气收集罐/出口内，通过引导管流入第二级容积式热交换器内，与环境温度进行热交换后，再次通过设置在第二节上的全预混红外辐射快速加热炉内，提供给第二节恒定气体分配器喷射做功，以此为一个循环过程。在多级串联做工时，工作流程以此往复。最后一节压缩空气从回气收集罐/出口排出时，夏季可用作车内降温，由于环境温度低及夜晚做功时，压缩空气的能量未能达到最大能量转换效率时，全预混红外辐射快速加热炉中的自动控制根据感知式压力、温度元件自动启动燃烧器，及时补充热源。加热路经全预混红外辐射快速加热炉的压缩空气，使压缩空气符合环境温度，达到等温膨胀的目的。这种清洁、高效的一种环射式多级串联压缩空气发动机和工质流程前景甚为广阔。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1一种环射式多级串联压缩空气发动机主视图；
图2一种环射式多级串联压缩空气发动机剖视图；
图3一种环射式多级串联压缩空气发动机A-A剖视图；
图4一种环射式多级串联压缩空气发动机中全预混红外辐射快速加热炉B-B剖视图。
具体实施方式
结合图1至图4所示，本发明的一个实施例的一种环射式多级串联压缩空气发动机和工质流程是采用以下技术方案实现的。一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程包括发动机组件、容积式热交换器3、全预混红外辐射快速加热炉2、减压阀10、减压罐11、恒定气体分配器19、回气收集罐/出口7、完整的工质流程和热源补充流程以及传感器等配件。
所述的发动机组件包括外壳体9、缸体23、动力轴5、关节形气体靶16、气体靶基座18、滚动式靶头17、封头1、封板12、封盖8、轴封组件、气体进口、气体出口、固定架及配件组成；复合抛物面缸体23套装在外壳体9内；关节形气体靶16一端与气体靶基座18采用销钉活动连接，另一端安装有滚动式靶头17；组装好的关节形气体靶16、气体靶基座18、滚动式靶头17组件套装在动力轴5上；封板12设置在第一节与第二节组合好的单体发动机之间，并采用螺钉13密封固定；轴封组件包括轴承20、凸凹槽、轴封上本体14、轴封下本体15、单向半圆插片22以及螺钉13；动力轴5上设置有凸槽，轴封上本体14、轴封下本体15上设置有凹槽和单向半圆插片22；轴承20固定在动力轴5两端适当位置；封头1密封固定在动力轴5一端；封盖8套装密封固定在轴封组件内侧；压缩空气发动机周向设置有气体进口和气体出口。组装完成的压缩空气发动机采用螺钉13固定在固定架上。
容积式热交换器3包括圆筒状筒体、螺旋热片、U型弯头4以及固定元件；U形弯头焊接固定在圆筒状筒体两端；螺旋热片滚焊在筒体周围；组装好的容积式热交换器3采用固定元件固定在外壳体9上。
全预混红外辐射快速加热炉2是采用包括以下的零部件组合完成的：保温炉筒25、保温顶盖24、内盖40、导流腔39、工作流体出口38、红外反射板、红外发射器36、尾烟管/出口35、红外透视墙34、燃烧器30、燃烧器基座33、全预混点火腔32、燃料管/进口31、保温基座29、工作流体进口28、螺旋形螺旋热片管27、红外吸收涂层26、温度传感器，压力传感器，流量传感器，流速传感器等传感元件及螺钉13，螺帽，密封垫/圈及配件。燃料管/进口31与全预混点火腔32制成一体；燃烧器30固定在燃烧器基座33上；燃料管/进口31、全预混点火腔32、燃烧器30、燃烧器基座33按序套装固定在保温基座29空腔内；红外发射器36两端采用金属内盖40密封，向下一端开有便于燃烧器30喷射头进入的孔，另一端径向设置有导流腔39；组装好的红外发射器36固定安装在燃烧器基座33上；红外透视墙34两端采用金属Y型夹固定，分别固定在燃烧器基座33上和上端内盖40内侧一面；红外透视墙34与红外反射板之间的腔体内安装有螺旋形螺旋热片管27；螺旋形螺旋热片管27穿过保温炉筒25分别密封固定在工作流体进口28和工作流体出口38上；红外反射板设置在保温炉筒25周壁；保温顶盖24用扣件或螺钉13密封固定在保温炉筒25上；而保温炉筒25通过法兰和保温基座29上的法兰对接，用螺钉13密封固定成一体；在保温炉筒25和红外反射板上靠近燃烧器基座33处开有尾烟管/出口35，并安装有尾烟管；螺旋形螺旋热片管27上喷涂有红外吸收涂层26；温度传感器设置在工作流体出口38、红外反射板与红外发射器36之间的腔体内；温度、压力、流量、流速等传感元件设置在燃料管/进口31、全预混点火腔32体内。
减压阀10安装在减压罐11上；减压罐11固定在发动机外壳体9上；恒定气体分配器19密封固定在发动机外壳体9气体进口上；回气收集罐/出口7密封焊接在气体出口上，便于对第一级做功后的压缩空气进入第二级利用，以此往复。专用配件、螺钉13、螺帽及传感器均设置在必要的位置上。
所述的螺旋形螺旋热片管27可采用两组或三组，也可使用金属管缠绕成不同直径的螺旋体同心排放组成两回程或三回程(此时应弃用红外透视墙)，或采用金属管及螺旋形螺旋热片管27混合配置。由上一组出口对接下一组进口滚焊密封，免液漏。
所述的工质流程和热源补充流程为：工质流程(压缩空气)通过环境吸热和热源再热达到理想做功目标具体实施可分为三部分：工质流程(压缩空气)和热源补充流程两部分及尾烟流程。
所述的工质流程(压缩空气)和热源补充流程为：
工质(压缩空气)自然吸热&强迫吸热热膨胀过程(以三级为例)：压缩空气高压罐→减压阀10→减压罐11→容积式热交换器3(第一次自然吸热增容增压)→全预混红外辐射快速加热炉2(第二次强迫热交换，增容增压)→恒定气体分配器19(流量、温度传感、压力传感、电磁控制)→关节形气体靶16→回气收集罐/出口7(单级一个工作顺序结束)→容积式热交换器3(第二级第一次自然吸热，增容增压)→全预混红外辐射快速加热炉2(第二级第二次强迫热交换、增容增压)→恒定气体分配器19(第二级进行流量、流速、温度、压力、电磁控制)→关节形气体靶16→回气收集罐/出口7(第二级完成一个工作顺序)→容积式热交换器3(如前两级压缩空气有余量，那么第三级继续第一次自燃吸热，增容增压)→全预混红外辐射快速加热炉2(第三级第二次强迫热交换，增容增压)→恒定气体分配器19(第三级通过电磁控制，对流量、流速、温度、压力测定)→关节形气体靶16→回气收集罐/出口7排出(夏天可供降温)
所述的尾烟流程为：
燃料总管→全预混红外辐射快速加热炉2(加热周向布置的容积式热交换管)→尾烟连接管→全预混红外辐射快速加热炉2(第二次加热)→尾烟连接管→全预混红外辐射快速加热炉2(需要时进行第三次加热)→尾烟连接管出口排出(冬天可取暖)
所述的发动机组件采用缸体23、外壳体9、动力轴5、关节形气体靶16、气体靶基座18、滚动式靶头17、气体进口、气体出口、封头1、封板12、封盖8、轴封组件、固定架及配件组成。具体特征是，应用时若干个单体发动机小到大顺序串联安装在同一根轴上，第一节与第二节之间采用封板12阻隔，并用螺钉13密封固定。关节形气体靶16制成曲臂式，向前向后均有限位，可起到强力的杠杆作用及动态限位作用。
所述的全预混红外辐射快速加热炉2根据目标客户要求制作成圆筒形、扁圆形及其他异形，采用第二方案实施时，弃用红外透视墙34。
所述的全预混红外辐射快速加热炉2中的红外透视墙34采用耐高温烧杯级玻璃；红外反射器37为镜面不锈钢薄板制成。
所述的容积式热交换器3是采用多组耐高温、耐高压，并在周身设置有金属螺旋吸热翅片的圆形、方形、扁方形、椭圆形罐体，容积式热交换器3之间使用U形弯头相连、根据吸热需要设置筒体直径为50mm-300mm、长度为300mm-1000mm，并在筒体外表面、螺旋吸热翅片上喷涂有太阳能吸热涂层，充分利用太阳能加热压缩空气。
所述的恒定气体分配器19为耐高压罐状体，并由气体流量、气体流速、温度测定仪、气体喷射器、控制阀组成。恒定气体分配器19是为了配合全预混红外辐射快速加热炉2加热后的空气进入缸体23做功特设的器具。
所述的回气收集罐/出口7采用耐高压1.5Mpa-3Mpa的金属圆管或异型管制成。一头密封，另一头设置有连接口。
所述的轴封组件采用轴封上、下本体，在轴封上本体14、轴封下本体15上制作有多条凹槽并与单向半圆插片22、轴承20组合。采用此方法密封有利于和中心梯级轴上的凸台组合成活动密封体。
所述的工质为压缩空气和燃料。压缩空气采用清洁环境空气经压缩机加压到15Mpa-35Mpa，而通过减压阀10存储在减压罐11内的压力为1.5Mpa-4Mpa。燃料采用清洁燃油、天然气、沼气、甲醇、乙醇、二甲醚和各种生物质气化气体。
本实施例的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程具有明显的技术和性价优势，具体如下：
1、机械结构设计合理、动静相宜、密封性强、静音、转矩大、稳定性好。
本发明采用多级同轴抛物面缸体结合关节形气体靶作为核心部件，一端密封、一端输出动力，加上凹凸迷宫式和半圆形插片及双轴承作为密封要件，密封程度高。由于是旋转式启动，关节形气动靶在高压空气的作用下极大地发挥了杠杆作用，启动快，转矩大，无缸体撞击声，工作平稳，噪声低，动静适宜，制造容易，性价比高，稳定性好，免维护。
2、等温&加温双膨胀，潜能彻底，性能卓越，是真正意义上的绿色动力装备。
本发明采用自然吸热和外燃再热相结合的工艺，使压缩空气能够充分受热，达到理想冲射力，从而弥补低温环境温度下，压缩空气膨胀差的问题。压缩空气先通过容积式热交换器在体外吸收环境温度，特别是利用太阳辐射热源进行第一次自然吸热，再进入全预混红外辐射加热器催化，使压缩空气充分受热后膨胀，达到理想冲射力。同时结合多级串联模式，第一级受热膨胀后的压缩空气进入第二级压缩空气发动机继续体外自然吸热及外燃吸热，进入下一级应用，使压缩空气中未尽能量进一步得到释放，从而提高压缩空气的潜能利用。这种高可靠性、高安全性、高效率、低排放的绿色动力必将成为未来代步工具的首选动力装置。
3、“三适应、二提高”，完全符合我国的能源政策和产业结构调整。
本发明无疑为人们提供了一款梦寐以求的绿色环保动力装置，即便是高原、平地、矿山、隧道等特殊地理、气候条件下；机械行业、纺织行业、运输行业及一切需要动力的行业，本发明均可为任何目标客户及时提供动力。适应地域广、适应产业广、适应环境广是有目共睹的。同时提高了续航能力，提高了尾气排放的清洁度，也是其他内燃机所无法匹及的。为我国的能源政策及产业结构调整提供了一款不可多得的绿色动力产品。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，其包括发动机组件、容积式热交换器、全预混红外辐射快速加热炉、减压阀、减压罐、恒定气体分配器、回气收集罐/出口以及完整的工质流程和热源补充流程，及其可按实际使用的需求配置增级串联使用。
2.如权利要求1所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，所述的发动机组件包括外壳体、缸体、动力轴、关节形气体靶、气体靶基座、滚动式靶头、封头、封板、封盖、轴封组件、气体进口、气体出口以及固定架；所述缸体为复合抛物面缸体，套装在外壳体内；所述关节形气体靶一端与气体靶基座活动连接，另一端安装有滚动式靶头；组装好的关节形气体靶、气体靶基座、滚动式靶头组件套装在动力轴上；所述封板设置在第一节与第二节组合好的单体发动机之间，并采用螺钉密封固定；所述轴封组件包括轴承、凸凹槽、轴封上本体、轴封下本体、单向半圆插片以及螺钉；所述动力轴上设置有凸槽，轴封上本体、轴封下本体上设置有凹槽和单向半圆插片；轴承固定在动力轴两端位置；封头密封固定在动力轴一端；封盖套装密封固定在轴封组件内侧；压缩空气发动机周向设置有气体进口和气体出口；组装完成的压缩空气发动机固定在固定架上。
3.如权利要求1所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，所述的容积式热交换器包括圆筒状筒体、螺旋热片、U型弯头以及固定元件；U形弯头固定在圆筒状筒体两端；螺旋热片滚焊在筒体周围；组装好的容积式热交换器固定在外壳体上。
4.如权利要求1所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，所述的全预混红外辐射快速加热炉包括保温炉筒、保温顶盖、内盖、导流腔、工作流体出口、红外反射板、红外发射器、尾烟管/出口、红外透视墙、燃烧器、燃烧器基座、全预混点火腔、燃料管/进口、保温基座、工作流体进口、螺旋形螺旋热片管、红外吸收涂层、传感元件以及密封垫/圈；
其中，所述燃料管/进口与全预混点火腔制成一体；燃烧器固定在燃烧器基座上；燃料管/进口、全预混点火腔、燃烧器、燃烧器基座按序套装固定在保温基座空腔内；红外发射器两端采用金属内盖密封，向下一端开有便于燃烧器喷射头进入的孔，另一端径向设置有导流腔；组装好的红外发射器固定安装在燃烧器基座上；红外透视墙两端采用金属Y型夹固定，分别固定在燃烧器基座上和上端内盖内侧一面；红外透视墙与红外反射板之间的腔体内安装有螺旋形螺旋热片管；螺旋形螺旋热片管穿过保温炉筒分别密封固定在工作流体进口和工作流体出口上；红外反射板设置在保温炉筒周壁；保温顶盖用扣件或螺钉密封固定在保温炉筒上；而保温炉筒通过法兰和保温基座上的法兰对接，用螺钉密封固定成一体；在保温炉筒和红外反射板上靠近燃烧器基座处开有尾烟管/出口，并安装有尾烟管；螺旋形螺旋热片管上喷涂有红外吸收涂层；温度传感器设置在工作流体出口、红外反射板与红外发射器之间的腔体内；所述传感元件包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、流速传感器，设置在燃料管/进口、全预混点火腔体内。
5.如权利要求1所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，所述全预混红外辐射快速加热炉包括保温炉筒、保温顶盖、封盖、导流腔、工作流体出口、红外反射板、红外发射器、尾烟管/出口、燃烧器、燃烧器基座、全预混点火腔、燃料管/进口、保温基座、工作流体进口、螺旋形螺旋热片管、红外吸收涂层以及传感元件；
其中，所述燃料管/进口与全预混点火腔制成一体；燃烧器固定在燃烧器基座上；燃料管/进口、全预混点火腔、燃烧器、燃烧器基座按序套装固定在保温基座空腔内；红外发射器两端采用金属封板密封，向下一端开有便于燃烧器喷射头进入的孔，另一端径向设置导流腔；组装好的红外发射器固定安装在燃烧器基座上；所述的螺旋形螺旋热片管为两组或三组金属管缠绕成不同直径的螺旋体同心排放组成两回程或三回程，或采用金属管及螺旋形螺旋热片管混合配置，由上一组出口对接下一组进口滚焊密封；螺旋形螺旋热片管穿过保温炉筒分别密封固定在工作流体进口和工作流体出口上；红外反射板设置在保温炉筒周壁；保温顶盖密封固定在保温炉筒上；而保温炉筒和保温基座密封固定成一体；在保温炉筒和红外反射板上靠近燃烧器基座处开有尾烟管/出口，并安装所述尾烟管。
6.如权利要求1所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，所述的工质流程和热源补充流程包括第一级工作顺序，即工质经压缩空气高压罐通过减压阀减压后，存至减压罐并进入容积式热交换器，通过全预混红外辐射快速加热炉进行第二次强迫热交换和增容增压，由恒定气体分配器控制通过关节形气体靶做功后至回气收集罐/出口。
7.如权利要求6所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，所述的工质流程和热源补充流程还包括第二级工作顺序，即经过第一级工作顺序的工质经容积式热交换器进行第二级第一次自然吸热，增容增压后由全预混红外辐射快速加热炉进行第二级第二次强迫热交换、增容增压，由恒定气体分配器控制通过关节形气体靶做功后至回气收集罐/出口。
8.如权利要求7所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程，其特征在于，即经过第二级工作顺序的余量工质经容积式热交换器进行第三级第一次自然吸热，增容增压后由全预混红外辐射快速加热炉进行第三级第二次强迫热交换、增容增压，由恒定气体分配器控制通过关节形气体靶做功后至回气收集罐/出口。
9.如权利要求1所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机和工质流程，其特征在于，还包括尾烟流程，所述的尾烟流程为：
燃料燃烧后通过燃料总管后由全预混红外辐射快速加热炉进行第一次加热，然后通过尾烟连接管由全预混红外辐射快速加热炉进行第二次加热，再通过尾烟连接管出口排出。
10.如权利要求1所述的一种环射式多级串联压缩空气发动机和工质流程，其特征在于，所述的工质为压缩空气和燃料；所述压缩空气采用清洁环境空气经压缩机加压到15Mpa-35Mpa，而通过减压阀存储在减压罐内的压力为1.5Mpa-4Mpa；燃料采用清洁燃油、天然气、沼气、甲醇、乙醇、二甲醚和各种生物质气化气体。
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