压缩空气发动机及优化集成系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种压缩空气发动机及优化集成系统，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/出口及配件。本实用新型专利技术的压缩空气发动机及优化集成系统具有结构简单合理、压缩空气能量利用高、补充燃料发挥完善、等温膨胀释放彻底、安全便于操作、应用范围广、造价低等综合优势。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种动能转换装置，特别涉及一种压缩空气发动机与可燃气体发 动机优化组合系统集成技术，具体的涉及一种以压缩空气为工质，可燃气体作为补充热源， 为代步工具和需要动力的目标客体提供动力的高清洁、低排放动能转换装置。
技术介绍
自1991年法国设计师Guy N6gre受到Fl方程式赛车发动机设计的启发，提出了 压缩空气发动机的概念，至今已有20年。在这20年中，在世界范围内，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，均陆续进行研究探索。我国 2004年开始在浙江杭州大学、上海同济大学、江苏大学、安徽合肥大学、清华大学国家重点 实验室展开研究探讨。但其根本技术均未能跨越法国设计师Guy N6gre的
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，产品价格高。在21世纪的今天，国强民富逐步变为现实，汽车已从原来的奢侈品成了必不可少 的代步工具。但越来越多的汽车投放市场后所带来的弊端也显而易见，比如越来越多的气 体的排放造成了越来越严重的环境污染。因此，环保的“绿色零污染汽车”成为了新型汽车 设计的基本理念，而“绿色零污染汽车”的心脏一发动机，是重中之重。目前，尽管已出现了活塞式或叶片式压缩空气发动机的技术，但综合起来看，均存 在不同程度的缸体容积晋级扩容不足，而叶片式压缩空气发动机还存在截面差小、阻力大、 共同存在密封性能设置欠妥，能量利用率低等诸多问题。鉴于上述存在的问题及市场要求新能源汽车的呼声，迫切需要开发一种结构简 单、效能高、低碳环保、续航能力强的车载压缩空气发动机。这种新型专职发动机，完全符合 国家产业调整政策和可持续发展战略，必定成为未来低碳汽车市场的领军产品，受到广大 消费者的青睐恩宠。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种压缩空气发动机及优化集成系统，其最大的特点 是结构简单合理、压缩空气能量利用高、补充燃料发挥完善、等温膨胀释放彻底、安全便于 操作、应用范围广、造价低等综合优势。本技术一种压缩空气发动机及优化集成系统是采用以下技术方案实现的。一 种压缩空气发动机及优化集成系统包括发动机组件、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/出口及配件。如上所述，其中发动机组件采用外壳体、缸体、动力轴、关节形气体靶、气体靶基 座、滚动式靶头、封头、封盖、轴封组件、气体进口、气体出口及配件组成；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；轴封组件包 括轴承、轴封上本体、轴封下本体、单向半圆插片以及螺钉；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。进一步的，所述容积式热交换器包括圆筒状筒体、螺旋热片、U型弯头及固定元件； 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 器采用固定元件固定在外壳体上。进一步的，所述全预混红外辐射快速加热炉是采用包括以下零部件组合完成的 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、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封盖内侧一面；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。进一步的，所述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，便于对做功后的压缩空气进行回收利用。进一步的，配件螺钉、螺帽等其他专用配件及传感器均设置在必要的位置上。更进一步的，所述的发动机组件采用缸体、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、封盖、轴封组件及配件组成。压缩空气发动机 主要为单级使用，但也可根据需要采用同轴多级串联套装在一个外壳体内，或多轴单级串 联使用。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。更进一步的，所述的全预混红外辐射快速加热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)，并由上一组出口对接下 一组进口滚焊密封，免液漏。也可采用金属管及螺旋形螺旋热片管混合配置。更进一步的，所述的容积式热交换器是采用多组耐高温、耐高压，采用U形弯头相 连、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，根据吸热需要设 置罐体直径为50mm-300mm、长度为300mm-1000mm，并在罐体外表面、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。更进一步的，所述的恒定气体分配器为耐高压罐状体，包括气体流量、气体流速、 温度测定仪、气体喷射器以及控制阀。恒定气体分配器是为了配合压缩空气红外加热器加 热后的空气进入缸体做功特设的器具。更进一步的，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。更进一步的，所述的轴封组件采用轴封本体，在本体上制作有多条凹槽并与单向 半圆插片、轴承、轴封上本体、轴封下本体、通过固定螺钉密封固定。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。更进一步的，所述的燃料采用清洁燃油、天然气、沼气、甲醇、乙醇、二甲醚和各种 生物质气化气体。更进一步的，所述的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。附图说明通过以下结合附图的详细描述，本技术前述的和其他的目的、特征和优点将 变得显而易见。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩空气发动机及优化集成系统，其特征在于，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／出口及配件。

【技术特征摘要】
1.一种压缩空气发动机及优化集成系统，其特征在于，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/出口及配 件。2.如权利要求1所述的一种压缩空气发动机及优化集成系统，其特征在于，所述发动 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、封盖、轴 封组件、气体进口、气体出口及配件；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；轴封组件包括轴承、轴封上本体、轴封 下本体、单向半圆插片以及螺钉；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。3.如权利要求1所述的一种压缩空气发动机及优化集成系统，其特征在于，所述容积 式热交换器包括圆筒状筒体、螺旋热片、U型弯头及固定元件；其中，所述U形弯头焊接固定 在圆筒状筒体两端；所述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。4.如权利要求1所述的一种压缩空气发动机及优化集成系统，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、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、红外吸收涂层以及传感元件；其中燃料 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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇强，姚伯龙，陈东辉，赵廉，李勇良，
申请(专利权)人：无锡中阳新能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32