一种燃烧室头部转接结构的制作方法

本申请属于燃烧室头部转接机构设计技术领域，具体涉及一种燃烧室头部转接结构。

背景技术：

燃烧室头部转接结构为燃气轮机燃烧室的重要组成部分，是连接火焰筒入口与燃烧室外壁的结构，其承受燃烧室主燃区的高温辐射，工作温度高、冷却条件差，是燃烧室中易烧蚀部分。

现有燃烧室头部转接结构主要包括冲击盘、连接环、挡溅盘，其中，挡溅盘设置在冲击盘内侧，直接接触燃烧室内高温气体，冲击盘上开设有大量冷却孔，冷却气流通过冷却孔冲击挡溅盘以冷却挡溅盘，连接环用于与火焰筒壁面连。

当前，燃烧室头部转接结构能够较好的实现对火焰筒壁面与头部旋流器组件的连接，且具有相应的冷却设计防止被烧蚀。贫油低排放燃烧室被设计用以降低燃烧室污染物的排放，现有燃烧室头部转接结构应用于贫油低排放燃烧室，在燃料与空气的预混段由于气流速度小于火焰传播速度，致使边界层燃料浓度过高，从而引起燃烧室预混段回火故障，导致燃烧室预混段过热烧蚀以及燃烧室污染物排放超标，不能够实现燃烧室贫油低排放的性能，此外，对燃烧室的点火及贫油熄火等方面也具有局限性。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种燃烧室头部转接结构，以克服或减轻上述至少一方面的缺陷。

本申请的技术方案是：

一种燃烧室头部转接结构，包括：

收敛环，其直径自其入口端向其出口端方向逐渐收缩，且其壁面与其轴线间的角度位于5-30度之间；收敛环入口端用于与燃烧室外壁出口端连接；

扩大环，其直径自其入口端向其出口端方向逐渐扩大，且其壁面与其轴线之的角度位于60-90度之间；扩大环的入口端与收敛环出口端连接；

出气环，其入口端与扩大环出口端连接；

冲击盘，呈环形，套设在扩大环外侧，其入口端与收敛环外壁连接，其出口端用于与火焰筒入口端连接，且冲击盘壁面开设有冷却孔；

其中，

出气环出口端与火焰筒入口端之间具有环形缝隙；

收敛环、扩大环、出气环、冲击盘以及火焰筒入口端之间形成冷却空间；

冷却孔连通冷却气源与冷却空间。

根据本申请的至少一个实施例，冲击盘直径自其入口端向其出口端方向逐渐扩大；

冲击盘壁面与扩大环壁面平行。

根据本申请的至少一个实施例，还包括连接环，其一端为对接端，另一端为连接端；

对接端向内弯曲，且与冲击盘出口端对接；

连接端背向出气环延伸；

连接环外壁用于火焰筒入口端内壁连接。

根据本申请的至少一个实施例，出气环出口端外壁具有多个凸出，每个凸出与火焰筒入口端之间具有气隙。

根据本申请的至少一个实施例，各个凸出沿周向均匀分布。

根据本申请的至少一个实施例，上述燃烧室头部转接结构还包括v环，其内具有喉道；

v环入口端与喉道之间部位为v环的入口段，入口段的直径自v环入口端向喉道方向逐渐收缩；

v环出口端与喉道之间部位为v环的出口段，出口端的直径自喉道向v环出口端方向逐渐扩大；

v环的入口端与收敛环出口端对接；

v环的入口端与扩大环入口端对接。

根据本申请的至少一个实施例，喉道壁面圆滑。

根据本申请的至少一个实施例，流体流经喉道直径最小处的流速位于35-50m/s之间。

根据本申请的至少一个实施例，上述燃烧室头部转接结构还包括第一对接环，其入口端用于与燃烧室外壁出口端对接，其出口端向内弯曲，且与收敛环入口端对接。

根据本申请的至少一个实施例，上述燃烧室头部转接结构还包括第二对接环，其出口端与出气环入口端对接，其入口端向内弯曲与扩大环出口端对接。

本申请至少存在以下有益技术效果：提供了一种燃烧室头部转接结构，其包括依次连接的收敛环、扩大环、出气环，对收敛环及扩大环的角度进行设计，设置收敛环壁面与其轴线间的角度为5-30度，设置扩大环壁面与其轴线间的角度为60-90度，以此控制燃烧室预混段回火故障，由此避免燃烧室预混段回火产生的系列问题；此外，在扩大环外部设置冲击盘，且在冲击盘上开设冷却孔，以此实现对扩大环的冷却，防止扩大环被烧蚀。

附图说明

图1是本申请实施例提供的燃烧室头部转接结构沿轴向的剖视图；

图2是图1中a-a向的剖视图；

其中：

1-收敛环；2-燃烧室外壁；3-扩大环；4-出气环；5-冲击盘；6-火焰筒入口端；7-冷却孔；8-v环；9-连接环；10-凸出；11-第一对接环；12-第二对接环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。

一种燃烧室头部转接结构，包括：

收敛环1，其直径自其入口端向其出口端方向逐渐收缩，且其壁面与其轴线间的角度位于5-30度之间；收敛环1入口端用于与燃烧室外壁2出口端连接；

扩大环3，其直径自其入口端向其出口端方向逐渐扩大，且其壁面与其轴线之的角度位于60-90度之间；扩大环3的入口端与收敛环1出口端连接；

出气环4，其入口端与扩大环3出口端连接；

冲击盘5，呈环形，套设在扩大环3外侧，其入口端与收敛环1外壁连接，其出口端用于与火焰筒入口端6连接，且冲击盘5壁面开设有冷却孔7；

其中，

出气环4出口端与火焰筒入口端6之间具有环形缝隙；

收敛环1、扩大环3、出气环4、冲击盘5以及火焰筒入口端6之间形成冷却空间；

冷却孔7连通冷却气源与冷却空间；

冷却气流自冷却孔流入冷却空间，冲击扩大环3降低扩大环的壁温，防止扩大环3被烧蚀，同时冷却气流被加热，经环形缝隙进入火焰筒入口端6。

对于上述燃烧室头部转接结构经验正设置收敛环壁面与其轴线间的角度位于5-30度之间，同时配合设置扩大环壁面与其轴线间的角度位于60-90度之间，相较于现有技术提供的燃烧室头部转接结构可有效控制燃烧室预混段回火的发生。

在一些可选的实施例中，冲击盘5直径自其入口端向其出口端方向逐渐扩大；冲击盘5壁面与扩大环3壁面平行。

在一些可选的实施例中，上述燃烧室头部转接结构还包括连接环9，其一端为对接端，另一端为连接端；对接端向内弯曲，且与冲击盘5出口端对接；连接端背向出气环4延伸；连接环9外壁用于火焰筒入口端6内壁连接。上述结构设计，使冲击盘5与火焰筒入口端6通过连接环4连接，可使其之间的连接更为稳固。

在一些可选的实施例中，出气环4出口端外壁具有多个凸出10，每个凸出10与火焰筒入口端6之间具有气隙。

在一些可选的实施例中，各个凸出10沿周向均匀分布。

在一些可选的实施例中，上述燃烧室头部转接结构还包括v环8，其内具有喉道；v环8入口端与喉道之间部位为v环8的入口段，入口段的直径自v环8入口端向喉道方向逐渐收缩；v环8出口端与喉道之间部位为v环8的出口段，出口端的直径自喉道向v环8出口端方向逐渐扩大；v环8的入口端与收敛环1出口端对接；v环8的入口端与扩大环3入口端对接。

在一些可选的实施例中，喉道壁面圆滑，流体流经喉道直径最小处的流速位于35-50m/s之间。以上对于v环8的设计可进一步控制燃烧室预混段回火故障。

在一些可选的实施例中，上述燃烧室头部转接结构还包括第一对接环11，其入口端用于与燃烧室外壁2出口端对接，其出口端向内弯曲，且与收敛环1入口端对接。

在一些可选的实施例中，上述燃烧室头部转接结构还包括第二对接环12，其出口端与出气环4入口端对接，其入口端向内弯曲与扩大环3出口端对接。

贫油低排放燃烧室被设计用以降低燃烧室污染物的排放，其燃料在燃烧室燃烧区之前，已经在燃烧室的预混段与空气实现了良好的混合，具备了燃烧条件，为了保护预混段不被烧蚀及实现污染物低排放的目标，必须控制燃料在燃烧室的燃烧区燃烧，避免火焰进入燃烧室预混段，即不能发生回火。本申请实施例所公开的燃烧室同步转接结构，通过对收敛环1、扩大环3角度的合理设计，以及v环喉道内壁面及其直径的设计，使该燃烧室头部转接结构一方面可满足火焰筒入口与燃烧室外壁的连接要求，另一方面应用至贫油低排放燃烧室可有效控制回火故障，保证贫油低排放燃烧室的性能。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。