JP2022158583A

JP2022158583A - ガスタービン

Info

Publication number: JP2022158583A
Application number: JP2021063590A
Authority: JP
Inventors: 邦裕大神; Kunihiro Ogami; 裕紀槻館; Hironori Tsukidate; 篤史佐野; Atsushi Sano
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2022-10-17
Anticipated expiration: 2041-04-02
Also published as: CN115199403A; US11708771B2; DE102022103541B4; JP7352590B2; DE102022103541A1; US20220316358A1

Abstract

【課題】シャフトの軸端の軸方向への変位量を抑制するガスタービンを提供する。【解決手段】タービンのシャフト３８を回転自在に支持する軸受４１，４２と、前記軸受４１，４２を保持する軸受ケーシング４５と、前記ガスタービンケーシングを支持する支持脚３０ｂと、前記内筒３４ｂ及び前記外筒３４ａを連結するストラット３６と、前記内筒３４ｂに対して前記軸受ケーシング４５を支持する第１サポート５１及び第２サポート５２とを備え、前記第１サポート５１が、前記燃焼ガスの流れ方向において前記ストラット３６に対して前記支持脚３０ｂと同じ側に位置し、前記ストラット３６が、前記第１サポート５１と前記第２サポート５２との間に位置し、前記第１サポート５１が、前記内筒３４ｂ及び前記軸受ケーシング４５の双方に固定されており、前記第２サポート５２が、前記内筒３４ｂに固定される一方で、前記軸受ケーシング４５に対しては摺動可能に接触する。【選択図】図４

Description

本発明はガスタービンに関する。

ガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気と混合した燃料を燃焼器で燃焼させ、燃焼ガスでタービンを駆動して発電機等の被駆動機械を駆動する。圧縮機やタービンのシャフトは、ガスタービンケーシングに収容される。ガスタービンケーシングは、例えばシャフトを水平にした姿勢で複数の支持脚を介してベース架台に支持される（特許文献１等）。シャフトは、軸受ケーシングに収容された軸受により回転自在に支持される（特許文献２等）。

特開２００９－５７９７３号公報特開２００５－８３１９９号公報

特許文献２の図２では図示されていないが（同文献段落００２３）、軸受ケーシングはサポートを介してガスタービンケーシングの内周部に支持される。同文献のように軸方向に長さのある軸受ケーシングの場合、第１サポート及び第２サポートにより軸方向の２か所で支持される場合がある。また、ガスタービンケーシングは環状の燃焼ガス流路を形成するために内外の二重構造になっており、ストラットと呼ばれる支持部材を介して内周側のケーシングと外周側のケーシングとが連結されている。そして、この内周側のケーシングと外周側のケーシングとを連結するストラットが、前述した第１サポート及び第２サポートの間に位置する場合がある。また、特許文献２に示されている軸受のようにタービン段落部よりも下流側に位置する軸受は、ガスタービンケーシングを支持する各支持脚よりも下流側に位置する場合が多い。

前述した第１サポート及び第２サポートのうち、一般に燃焼ガスの流れ方向の下流側に位置する第２サポートは、軸受ケーシング及びガスタービンケーシングに対して両端が固定される。それに対し、上流側に位置する第１サポートは、例えばガスタービンケーシングにのみ固定され、軸受ケーシングに対しては摺動可能に接するように構成される。また、ガスタービンケーシングの支持脚は、例えば下流側（タービン側）の支持脚に対して上流側（圧縮機側）の支持脚の剛性が低く設定されている。いずれも高温の作動流体に触れるガスタービン部品の軸方向へ熱伸び差を許容するためである。

このような構成の場合、作動流体からの熱を受けて変形するガスタービンケーシングは、高剛性の下流側の支持脚を基点としてベース架台に対して軸方向に熱延びする。この熱伸びを本願発明者等が分析したところ、ガスタービンケーシングの外周側のケーシングの伸びにより支持脚を基準にストラットが下流側に移動し、更に内周側のケーシングの伸びによりストラットを基準に第２サポートが下流側に移動することが知見された。このようにストラットと第２サポートが同一方向に移動すると、ストラット及び第２サポートの移動量が重畳し、第２サポートに支持された軸受ひいては軸受に支持されたシャフトの軸端の支持脚に対する移動量が大きくなり得る。

本発明の目的は、シャフトの軸端の軸方向への変位量を抑制することができるガスタービンを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、燃焼ガスで駆動されるタービンと、内筒及び外筒からなる排気ケーシングを含むガスタービンケーシングと、前記タービンのシャフトを回転自在に支持する軸受と、前記軸受を保持しカバーする軸受ケーシングと、前記ガスタービンケーシングを支持する支持脚と、前記内筒及び前記外筒を連結するストラットと、前記内筒に対して前記軸受ケーシングを支持する第１サポート及び第２サポートとを備え、前記第１サポートが、前記燃焼ガスの流れ方向において前記ストラットに対して前記支持脚と同じ側に位置し、前記ストラットが、前記燃焼ガスの流れ方向において前記第１サポートと前記第２サポートとの間に位置し、前記第１サポートが、前記内筒及び前記軸受ケーシングの双方に固定されており、前記第２サポートが、前記内筒に固定される一方で、前記軸受ケーシングに対しては摺動可能に接触しているガスタービンを提供する。

本発明によれば、ガスタービンのシャフトの軸端の軸方向への変位量を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るガスタービンを表す模式図図１に示したガスタービンに備わったタービンの内部構造の一構成例を表す図図１に示したガスタービンの外観を表す模式図図１に示したガスタービンに備わった排気ケーシングを一部断面で表す図

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

－ガスタービン－
図１は本発明の一実施形態に係るガスタービンを表す模式図である。
図１に示したガスタービン（ガスタービンエンジン）１００は、圧縮機１、燃焼器２及びタービン３を備えている。圧縮機１とタービン３は、シャフト（不図示）により相互に連結されている。本実施形態では互いに独立して回転可能な高圧タービン３Ｈと低圧タービン３Ｌを含んで構成された２軸式タービンをタービン３の例としており、圧縮機１は高圧タービン３Ｈに連結されている。但し、タービン３は単軸式である場合もある。低圧タービン３Ｌには被駆動機械として発電機４が連結されている。発電機４に代えてポンプ等の他の被駆動機械が低圧タービン３Ｌに連結される場合もある。

圧縮機１はタービン３（高圧タービン３Ｈ）により回転駆動され、空気Ａｒを吸い込んで圧縮し高温で高圧の圧縮空気を吐出する。燃焼器２は、圧縮機１から吐出された圧縮空気に燃料系統（不図示）から供給された燃料を混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスＧを生成してタービン３（高圧タービン３Ｈ及び低圧タービン３Ｌ）に供給する。

タービン３（高圧タービン３Ｈ及び低圧タービン３Ｌ）は燃焼器２から供給された燃焼ガスＧで回転駆動される。本実施形態では、燃焼器２からの燃焼ガスＧで高圧タービン３Ｈが駆動され、高圧タービン３Ｈを駆動した燃焼ガスＧで低圧タービン３Ｌが駆動される。

こうして駆動される高圧タービン３Ｈが出力する動力は、圧縮機１の駆動に用いられる。他方、低圧タービン３Ｌが出力する動力は、発電機４で電力に変換される。タービン３を駆動した燃焼ガスＧは排気ケーシング３４（図４）を介して排気ガスとして大気に放出される。

－タービン－
図２はタービン３の内部構造の一構成例を表す図である。
同図に示したように、タービン３は、タービンロータ１０及びこれを覆う静止体２０を含んで構成されている。なお、本願明細書では、タービンロータ１０の回転方向を「周方向」、タービンロータ１０の回転中心線Ｃの伸びる方向を「軸方向」、タービンロータ１０の半径方向を「径方向」と記載する。また、単に「上流側」と記載した場合には、軸方向において燃焼ガスＧの流れ方向（図２中の右方向）の上流側（同図中左側）を意味することとする。同様に、単に「下流側」と記載した場合には、軸方向において燃焼ガスＧの流れ方向の下流側（同図中右側）を意味することとする。

タービンロータ１０は、ロータディスク１１ａ－１１ｄ及び動翼１２ａ－１２ｄを含んで構成されている。

ロータディスク１１ａ－１１ｄは、軸方向に重ねて配置した円盤状の部材である。本実施形態において、ロータディスク１１ａ－１１ｄは、スペーサ１３を適宜挟んで重畳されている。

動翼１２ａ－１２ｄは、それぞれロータディスク１１ａ－１１ｄの外周面に周方向に等間隔に複数設けられて環状の動翼列を構成している。動翼１２ａ－１２ｄはまた、ロータディスク１１ａ－１１ｄの外周面から径方向外側に延び、燃焼ガスＧの環状の主流路であるガスパス５に臨んでいる。動翼１２ａ、動翼１２ｂ、動翼１２ｃ、動翼１２ｄの各動翼列は、軸方向において上流側からこの順で並んでいる。

上記構成により、ガスパス５を流れる燃焼ガスＧの流体エネルギーが動翼１２ａ－１２ｄにより回転エネルギーに変換され、回転中心線Ｃ周りにタービンロータ１０が回転する。前述した通り、本実施形態で例示するタービン３は２軸式であり、動翼１２ａ，１２ｂは高圧タービン３Ｈを構成し、動翼１２ｃ，１２ｄは低圧タービン３Ｌを構成する。図２に示した通り、高圧タービンと低圧タービンとでは隔壁Ｗを挟んで軸が分断されており、タービンロータ１０は高圧タービン側の部分と低圧タービン側の部分とで異なる回転数で回転可能である。

静止体２０は、タービン車室３３、静翼（ダイヤフラム）２２ａ－２２ｄ及びタービンシュラウド２３ａ－２３ｄを含んで構成されている。

タービン車室３３は、タービン３の外郭を構成する筒状の部材であり、静翼２２ａ－２２ｄ、動翼１２ａ－１２ｄ及びタービンシュラウド２３ａ－２３ｄを包囲している。このタービン車室３３は、上下に二分割されている。図２にはタービン車室３３の上半部が図示されている。このタービン車室３３の内周部に、静翼２２ａ－２２ｄが取り付けられている。

静翼２２ａ－２２ｄはセグメントであり、各セグメントは静翼外輪２２ｏ、静翼内輪２２ｉ及び複数の翼部２２ｐを含んで一体に形成されている。このセグメントが周方向に複数並んで環状の静翼列を構成している。静翼列は、静翼２２ａによるもの、静翼２２ｂによるもの、静翼２２ｃによるもの、静翼２２ｄによるものが、軸方向において上流側からこの順で並んでいる。

静翼外輪２２ｏは、その内周面で環状のガスパス５の外周を画定する部材である。各静翼列において、複数の静翼外輪２２ｏが周方向に並んで筒形を形成している。静翼外輪２２ｏは、タービン車室３３の内周部に、適宜の部材（本実施形態ではタービンシュラウド）を介して支持されている。静翼内輪２２ｉは、静翼外輪２２ｏに対して径方向内側に配置されている。各静翼列において、複数の静翼内輪２２ｉが周方向に並んで筒形を形成し、その外周面で環状のガスパス５の内周を画定している。翼部２２ｐは、周方向に複数並べて配置され、径方向に延びて静翼内輪２２ｉ及び静翼外輪２２ｏを連結すると共に、ガスパス５に臨んでいる。

なお、静翼とその下流側に隣接して位置する動翼とで１つの段落を構成する。静翼２２ａ、動翼１２ａ及びタービンシュラウド２３ａの属する段落が第１段落（初段）である。静翼２２ｂ、動翼１２ｂ及びタービンシュラウド２３ｂの属する段落が第２段落である。同様に、静翼２２ｃ、動翼１２ｃ及びタービンシュラウド２３ｃの属する段落が第３段落、静翼２２ｄ、動翼１２ｄ及びタービンシュラウド２３ｄの属する段落が第４段落（最終段）である。

－ガスタービンケーシング－
図３はガスタービン１００の外観を表す模式図である。図３において燃焼器２及び発電機４は図示省略してある。
ガスタービン１００の外郭をなすガスタービンケーシング３０は、筒状の部材であり、圧縮機車室３１、燃焼器外筒３２、タービン車室３３、及び排気ケーシング３４を含んで構成されている。

圧縮機車室３１には、圧縮機１のロータ（不図示）が収容されている。燃焼器外筒３２には、燃焼器２が周方向に複数取り付けられる。タービン車室３３には、タービン３のロータ（高圧タービン３Ｈ及び低圧タービン３Ｌの各ロータ）が収容されている（図２）。圧縮機車室３１の下流側端部は、燃焼器外筒３２の上流側端部に多数のボルトで連結されている。同様に、燃焼器外筒３２の下流側端部はタービン車室３３の上流側端部に、タービン車室３３の下流側端部は排気ケーシング３４の上流側端部に、それぞれボルトで連結されている。

ガスタービンケーシング３０は、支持脚３０ａ，３０ｂを介して基礎構造物であるベース架台３０ｃに支持されている。

上流側の支持脚３０ａは、圧縮機車室３１の上流側の端部付近に連結されている。下流側の支持脚３０ｂは、排気ケーシング３４の上流側の端部付近に連結されている。下流側の支持脚３０ｂは、タービン車室３３の下流側の端部付近に連結される場合もある。支持脚３０ｂが高剛性であるのに対し、支持脚３０ａは支持脚３０ｂと比較して軸方向への力に対する剛性が小さく設定してある。これにより、ガスタービン１００の運転時には、作動流体からの熱によるガスタービンケーシング３０の熱伸びが許容される。ガスタービンケーシング３０は、支持脚３０ｂで拘束された部位を基点として、支持脚３０ｂから軸方向の両側に熱伸びする（図３の矢印参照）。

図４は排気ケーシング３４を一部断面で表す図である。同図では、支持脚３０ｂと共に排気ケーシング３４の下半側の内部構造を表している。排気ケーシング３４の内部構造については、タービンロータ１０の回転中心線Ｃを含む鉛直断面図で表してある。

図４に示すように、排気ケーシング３４は、外筒３４ａ及び内筒３４ｂを含んで構成されている。外筒３４ａは、下流側ほど径が大きくなる円錐状の部材であり、タービン車室３３の下流側端部にフランジＦを介して連結されている。内筒３４ｂは、外筒３４ａの内側に収容されて外筒３４ａとの間にリング型断面の空間を形成する部材であり、外筒３４ａと同じく円錐状であって下流に向かって径が拡大している。

排気ケーシング３４の外筒３４ａ及び内筒３４ｂ間の空間には、排気ディフューザ３５が設けられている。排気ディフューザ３５は、外周側ディフューザ３５ａ及び内周側ディフューザ３５ｂを含んで構成されている。外周側ディフューザ３５ａ及び内周側ディフューザ３５ｂも、下流側ほど径が大きくなる円錐状の部材である。外周側ディフューザ３５ａ及び内周側ディフューザ３５ｂの間には、リング型断面の排気通路が形成される。

排気ディフューザ３５が形成する排気通路には、タービン３（高圧タービン３Ｈ及び低圧タービン３Ｌ）を駆動した燃焼ガスＧ（つまり排気）が流通する。ガスタービン１００の運転中、タービン３を通過した燃焼ガスＧの静圧は負圧（例えば、０．０９ＭＰａ程度）まで低下するが、排気ディフューザ３５を通過することで大気圧まで回復する。

排気ケーシング３４の外筒３４ａ及び内筒３４ｂは、周方向複数個所でストラット３６により連結されている。ストラット３６は径方向に延びる柱状の部材である。ストラット３６の断面は燃焼ガスＧ（排気）の流通方向に長い。これらストラット３６は、それぞれストラットカバー３７で覆われている。ストラットカバー３７は、ストラット３６に対応して位置し、外周側ディフューザ３５ａ及び内周側ディフューザ３５ｂを周方向複数個所で連結している。

低圧タービン３Ｌの最終段のロータディスク１１ｄの下流側の端面には、タービンロータ１０のシャフト３８が連結されている（図２も参照）。このシャフト３８は、ジャーナル軸受４１，４２及びスラスト軸受４３によって回転自在に支持されている。

本実施形態では、ジャーナル軸受４１，４２及びスラスト軸受４３がいずれも、低圧タービン３Ｌの段落部（ロータディスク１１ｃ，１１ｄ及び動翼１２ｃ，１２ｄ）より下流側に位置している。つまり、低圧タービン３Ｌのロータの段落部は、オーバーハングである（図２）。そのため、軸方向の重量分布のアンバランスを解消することを目的として、シャフト３８にはウェイト（カウンタウェイト）３８ａが設けてある。

上記ジャーナル軸受４１，４２は、軸方向においてウェイト３８ａを挟んだ位置に配置されてシャフト３８を支持している。ウェイト３８ａは、シャフト３８の一部であり、シャフト３８におけるジャーナル軸受４１，４２で支持された部分よりも径が拡大されている。スラスト軸受４３は、ウェイト３８ａの下流側の端面を支持している。

ジャーナル軸受４１，４２及びスラスト軸受４３は、共通の軸受ケーシング４５に保持されており、この軸受ケーシング４５によってウェイト３８ａと共に外周がカバーされている。ウェイト３８ａと共にジャーナル軸受４１，４２及びスラスト軸受４３を包囲する軸受ケーシング４５には、軸方向に相応の長さを要する。このことから、軸受ケーシング４５は、第１サポート５１及び第２サポート５２により軸方向２個所で排気ケーシング３４の内筒３４ｂの内周面に支持されている。

第１サポート５１及び第２サポート５２は、例えば径方向に延びる柱状の部材であり、周方向に所定間隔で複数個所に配置されている。第１サポート５１は、燃焼ガスＧの流れ方向（軸方向）においてジャーナル軸受４１に対応する位置に配置されている。第２サポート５２は、燃焼ガスＧの流れ方向（軸方向）においてジャーナル軸受４２に対応する位置に配置されている。

更には、第１サポート５１は、燃焼ガスＧの流れ方向（軸方向）において、ストラット３６に対して支持脚３０ｂと同じ側（本実施形態においては上流側）に位置している。図４の例において、第１サポート５１は、第２サポート５２と支持脚３０ｂとの間に位置している。また、ストラット３６は、燃焼ガスＧの流れ方向（軸方向）において第１サポート５１と第２サポート５２との間に位置している。

ここで、第１サポート５１の外周側の端部５１ａは、排気ケーシング３４の内筒３４ｂの内周面に対し、溶接或いはボルト等で固定されている。第１サポート５１の内周側の端部５１ｂは、軸受ケーシング４５の外周面に対し、溶接或いはボルト等で固定されている。このように第１サポート５１については、排気ケーシング３４の内筒３４ｂ及び軸受ケーシング４５の双方に両端が固定されている。

第２サポート５２の外周側の端部５２ａは、排気ケーシング３４の内筒３４ｂの内周面に対し、溶接或いはボルト等で固定されている。それに対し、第２サポート５２の内周側の端部５２ｂは、軸受ケーシング４５の外周面には固定されておらずフリーである。このように、第２サポート５２は、排気ケーシング３４の内筒３４ｂに固定される一方で、軸受ケーシング４５に対しては摺動可能に接触しており、軸受ケーシング４５と拘束し合わないように構成されている。

－比較例－
以上に説明した本実施形態に係るガスタービン１００との比較のために、第１サポート５１と第２サポート５２の構造を入れ換えた構成を仮定する。つまり、第２サポート５２については双方の端部５２ａ，５２ｂが排気ケーシング３４及び軸受ケーシング４５に固定され、第１サポート５１については、外周側の端部５１ａが排気ケーシング３４に固定される一方で内周側の端部５１ｂがフリーな構造である。

ガスタービン１００が停止してガスタービンケーシング３０が常温になっている状態と比較して、ガスタービン１００の運転時には燃焼ガスＧによりガスタービン１００の部品は昇温し熱伸びする。排気ケーシング３４に生じる熱伸びの方向を図４に矢印ａ－ｄで表した。

前述した通り、支持脚３０ａと比較して支持脚３０ｂは高剛性であるため、支持脚３０ｂがガスタービンケーシング３０の軸方向への熱伸びの基点となる。そのため、シャフト３８の下流側端面は、支持脚３０ｂを基準に軸方向に移動する。この軸方向への移動量は、支持脚３０ｂに対するストラット３６の移動量、ストラット３６に対する第２サポート５２の移動量、第２サポート５２に対するスラスト軸受４３の移動量、スラスト軸受４３に対するシャフト３８の端面の移動量の積算となる。

比較例の場合、ストラット３６は、排気ケーシング３４の外筒３４ａの熱伸びにより、支持脚３０ｂに対して実線矢印ａに示したように下流側へ移動する。そして、第２サポート５２は、排気ケーシング３４の内筒３４ｂの熱伸びにより、下流側に移動するストラット３６に対して破線矢印ｂ’に示したように更に下流側へ移動する。その後、スラスト軸受４３は軸受ケーシング４５の熱伸びにより第２サポート５２に対して上流側へ移動し（破線矢印ｃ’）、シャフト３８の端面はシャフト３８の熱伸びによりスラスト軸受４３に対して下流側へ移動する（実線矢印ｄ）。

但し、矢印ａ，ｂ’，ｃ’，ｄで表したこれらの熱伸びのうち、伸び量が大きいのは燃焼ガスＧからの入熱の大きな排気ケーシング３４の外筒３４ａ及び内筒３４ｂの伸び量（矢印ａ，ｂ’）である。シャフト３８の端面の移動量に影響が大きいのは、排気ケーシング３４の外筒３４ａ及び内筒３４ｂの伸び量で決まる軸受ケーシング４５の移動量である。比較例の場合、軸受ケーシング４５は第２サポート５２に拘束されており、軸受ケーシング４５の移動量は支持脚３０ｂに対する第２サポート５２の移動量に依存する。比較例では、第２サポート５２の移動方向がストラット３６と同じ下流方向であるため（矢印ａ，ｂ’）、支持脚３０ｂに対して排気ケーシング３４の外筒３４ａ及び内筒３４ｂの伸び量が加算される関係にある。

－効果－
（１）本実施形態においては、第１サポート５１が、ストラット３６に対して支持脚３０ｂと同じ上流側に位置している。そのため、第１サポート５１は、排気ケーシング３４の内筒３４ｂの熱伸びにより、ストラット３６に対して実線矢印ｂに示したように上流側へ移動する。第１サポート５１はストラット３６と反対方向に移動するため（矢印ａ，ｂ）、ストラット３６と同じ方向に移動する第２サポート５２（矢印ａ，ｂ’）に比べて、支持脚３０ｂに対する軸方向への移動量が小さい。

そして、本実施形態の場合、軸受ケーシング４５は、第１サポート５１に拘束されており、第２サポート５２に対してはフリーである。そのため、軸受ケーシング４５の移動量は、支持脚３０ｂに対する第１サポート５１の移動量に依存する。但し、本実施形態では、比較例とは反対に、軸受ケーシング４５の熱伸びによって、第１サポート５１に対してスラスト軸受４３が下流側に移動する。従って、比較例と比較した場合、軸受ケーシング４５の移動の抑制量が、シャフト３８の端面の移動の抑制量に一致するわけではない。しかし、軸受ケーシング４５の熱伸び量は、排気ケーシング３４の熱伸び量に比べて小さい。

以上を総合し、本実施形態によれば、比較例と比べて支持脚３０ｂに対する軸受ケーシング４５の移動を抑えることができる。これにより、シャフト３８の下流側端面の軸方向への変位量を抑制することができる。

また、シャフト３８の変位量が抑えられるので、タービン３の回転動作の信頼性を向上させることができる。また、シャフト３８の端面移動を吸収する機器（例えばダイアフラムカップリング）を適用する場合があるが、この機器に要求されるスペックを下げられるので、機器コストの低減にも貢献し得る。

（２）本実施形態に係るガスタービン１００は２軸ガスタービンであり、前述した通り軸受（ジャーナル軸受４１，４２及びスラスト軸受４３の全て）に対して、低圧タービン３Ｌの段落部がオーバーハングしている（図２）。つまり、段落部の上流側にはシャフト３８を拘束する要素がなく、軸受ケーシング４５の移動に伴ってシャフト３８と共に段落部も軸方向に移動する。この場合、動翼１２ｃ，１２ｄとタービンシュラウド２３ｃ，２３ｄとの間にシールフィンを用いたシール構造を採用すると、動翼１２ｃ，１２ｄとタービンシュラウド２３ｃ，２３ｄとの間に位置ずれが生じ、シール性能が低下する恐れがある。

これに対し、本実施形態では支持脚３０ｂに対する軸受ケーシング４５の移動を抑制することができる。そのため、支持脚３０ｂに拘束される静止体側の要素であるタービンシュラウド２３ｃ，２３ｄに対し、軸受ケに拘束される回転体側の要素である動翼１２ｃ，１２ｄの変位を抑制することができる。このように動翼１２ｃ，１２ｄとタービンシュラウド２３ｃ，２３ｄとの間の位置ずれを抑制し、シール効果の低下を抑制することができる。

（３）前述した通り、ジャーナル軸受４１，４２及びスラスト軸受４３は、共通の軸受ケーシング４５に保持されており、軸受ケーシング４５によってウェイト３８ａと共に外周がカバーされている。また、ウェイト３８ａを挟むことでジャーナル軸受４１，４２の距離も確保され、ロータのバランスのみならずシャフト３８の安定支持にも寄与する。軸受ケーシング４５は、これらウェイト３８ａやジャーナル軸受４１，４２、スラスト軸受４３を包囲するため、軸方向に相応の長さを有している。このことから、第１サポート５１及び第２サポート５２により、軸方向２個所で排気ケーシング３４の内筒３４ｂの内周面に支持されている。また、前述した通り、本実施形態の低圧タービン３Ｌのように軸受ケーシング４５に対して段落部がオーバーハングした構造では、軸受ケーシング４５の移動に伴って動翼１２ｃ，１２ｄとタービンシュラウド２３ｃ，２３ｄとの間の位置ずれも生じ易い。

このような構造を適用対象とすることで、ストラット３６を跨いで配置された第１サポート５１及び第２サポート５２のうちストラット３６に対し支持脚３０ｂと同じ側にある第１サポート５１で軸受ケーシング４５を拘束する本実施形態の構造は、特に有効である。

－変形例－
以上の実施形態では、軸受ケーシング４５に対して支持脚３０ｂが上流側に位置する構成を例に挙げて説明したが、軸受ケーシング４５に対して支持脚３０ｂが下流側に位置する構成にも本発明は適用可能であり、同様の効果を得ることができる。「ストラット」は「第１サポート」と「第２サポート」の間に位置し、「第１サポート」は「ストラット」に対し「支持脚」と同じ側に位置するものである。そのため、軸受ケーシング４５に対し支持脚３０ｂが下流側に位置する構成を対象とする場合、下流側のストラットが「第１ストラット」となって軸受ケーシングに固定され、上流側のストラットが「第２ストラット」となって軸受ケーシングに対しフリーになる。この場合、支持脚に対してストラットが上流側に変位する一方で、ストラットに対して第１ストラットが下流側に変位するので、第１ストラットに拘束された軸受ケーシングの移動を上記実施形態と同様に抑制することができる。

また、２軸ガスタービンに発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、単軸のガスタービンであっても、支持脚、ストラット、第１サポート及び第２サポートの位置関係が共通する軸受支持構造が採用されたものであれば、本発明は適用可能である。

３…タービン、３Ｈ…高圧タービン（タービン）、３Ｌ…低圧タービン（タービン）、３０ａ，３０ｂ…支持脚、３４…排気ケーシング、３４ａ…外筒、３４ｂ…内筒、３６…ストラット、３８…シャフト、３８ａ…ウェイト、４１，４２…ジャーナル軸受（軸受）、４３…スラスト軸受（軸受）、４５…軸受ケーシング、５１…第１サポート、５２…第２サポート、１００…ガスタービンケーシング、Ｇ…燃焼ガス

Claims

燃焼ガスで駆動されるタービンと、
内筒及び外筒からなる排気ケーシングを含むガスタービンケーシングと、
前記タービンのシャフトを回転自在に支持する軸受と、
前記軸受を保持しカバーする軸受ケーシングと、
前記ガスタービンケーシングを支持する支持脚と、
前記内筒及び前記外筒を連結するストラットと、
前記内筒に対して前記軸受ケーシングを支持する第１サポート及び第２サポートとを備え、
前記第１サポートが、前記燃焼ガスの流れ方向において前記ストラットに対して前記支持脚と同じ側に位置し、
前記ストラットが、前記燃焼ガスの流れ方向において前記第１サポートと前記第２サポートとの間に位置し、
前記第１サポートが、前記内筒及び前記軸受ケーシングの双方に固定されており、
前記第２サポートが、前記内筒に固定される一方で、前記軸受ケーシングに対しては摺動可能に接触している
ガスタービン。
請求項１のガスタービンにおいて、
前記タービンが、高圧タービンと、前記高圧タービンを駆動した燃焼ガスで駆動される低圧タービンとを含む２軸タービンである
ガスタービン。
請求項１のガスタービンにおいて、
前記タービンが、高圧タービンと、前記高圧タービンを駆動した燃焼ガスで駆動される低圧タービンとを含む２軸タービンであり、
前記高圧タービンのシャフトが、ウェイトを有しており、
前記軸受が、スラスト軸受と、前記ウェイトを挟んで配置された２つのジャーナル軸受とを含んでいる
ガスタービン。