[发明专利]燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机

说明书

本发明公开了一种燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机，以使头部装置能够根据机匣与火焰筒的轴向尺寸进行匹配调整，从而满足装配需求，扩大适用范围。燃烧室的头部装置中：头部进气件的混气筒的端板中心具有第一通孔；集气匣的近侧腔壁具有径向对称的第二通孔和第三通孔；法兰对应第一通孔的位置具有螺纹孔，对应第二通孔的位置具有第四通孔，对应第三通孔的位置具有第五通孔；值班级燃料管、主级燃料管和辅助支撑杆具有外螺纹，值班级燃料管通过与螺纹孔螺纹锁接固定于法兰，主级燃料管通过位于第四通孔两侧的一对第一螺母固定于法兰，辅助支撑杆通过位于第五通孔两侧的一对第二螺母固定于法兰。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别是涉及一种燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机是以空气为介质，靠高温燃气推动涡轮机械连续做功的大功率、高性能动力机械。它主要是由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成，再配以进气、排气、控制、传动和其它辅助系统。燃气轮机的热力学循环过程如下：

压气机连续不断地从外界大气中吸入空气并增压，被压缩后的空气温度升高有利于与燃料进行更猛烈的化学反应，更大的膨胀比也有利于压缩空气燃烧后释放更大的能量；

压缩空气从压气机出来后即进入燃烧室，首先会在燃烧室进口与喷入燃料进行掺混，然后点火燃烧，空气温度上升数百甚至上千度，压力也会激增；

高温高压的燃气从燃烧室出气孔喷出，在膨胀的同时推动涡轮叶片做功，涡轮将燃气的能量转化为动能后，一部分用于压气机压缩空气持续进行热力学循环，更大一部分则通过主轴将转子的扭矩输出。整个热力学循环使燃气轮机实现了燃料化学能向机械能转换的最终目的。

燃气轮机的燃烧室在研发过程中需要进行大量的实验，其机匣与火焰筒的轴向尺寸经常会因设计、加工和安装方式等作出调整。现有技术中，燃烧室的头部装置采用焊接结构，安装法兰与头部进气件之间的距离固定，当机匣与火焰筒的轴向尺寸有变化时，头部装置经常会过长或过短，从而无法匹配燃烧室的安装。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种燃烧室的头部装置、燃烧室及燃气轮机，以使头部装置能够根据机匣与火焰筒的轴向尺寸进行匹配调整，从而满足装配需求，扩大适用范围。

本发明实施例提供的燃烧室的头部装置，包括由近及远同轴设置的法兰、集气匣和头部进气件，以及主级燃料管、辅助支撑杆、值班级燃料管和多个主级燃料喷管，其中：头部进气件包括混气筒和环绕混气筒且平行于混气筒轴向的多个预混气通道孔，混气筒的近端具有端板，端板中心具有第一通孔；集气匣固定于头部进气件，集气匣的近侧腔壁具有径向对称的第二通孔和第三通孔，多个主级燃料喷管固定于集气匣的远侧腔壁，每个主级燃料喷管与集气匣的内腔相通且一一对应的伸入预混气通道孔内；法兰对应第一通孔的位置具有螺纹孔，对应第二通孔的位置具有第四通孔，对应第三通孔的位置具有第五通孔；值班级燃料管、主级燃料管和辅助支撑杆具有外螺纹，值班级燃料管通过与螺纹孔螺纹锁接固定于法兰且值班级燃料管穿过第一通孔，主级燃料管穿过第四通孔与第二通孔固定连接且主级燃料管通过位于第四通孔两侧的一对第一螺母固定于法兰，辅助支撑杆穿过第五通孔与第三通孔固定连接且辅助支撑杆通过位于第五通孔两侧的一对第二螺母固定于法兰。

可选的，主级燃料喷管与集气匣的远侧腔壁焊接或螺纹连接。

可选的，主级燃料管与第二通孔焊接，辅助支撑杆与第三通孔焊接。

本发明实施例还提供一种燃烧室，包括前述任一技术方案所述的头部装置。

本发明实施例还提供一种燃气轮机，包括前述技术方案所述的燃烧室。

采用上述设计，当燃烧室的机匣与火焰筒的轴向尺寸因设计、加工和安装方式等作出调整时，可以通过调整主级燃料管、辅助支撑杆和值班级燃料管在法兰远侧的穿出长度，从而使头部装置能够匹配燃烧室的设计安装要求，扩大了头部装置在燃烧室设计研发阶段的适用范围，节约了燃烧室的研发时间和成本。