WO2009107438A1 - 排気室の連結構造及びタービンの支持構造並びにガスタービン - Google Patents

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WO2009107438A1
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exhaust
exhaust chamber
support
turbine
outer shell
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橋本　真也
謙一 荒瀬
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三菱重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/20—Mounting or supporting of plant; Accommodating heat expansion or creep
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction

Definitions

  • the present invention is, for example, disposed in a rear part of a turbine in a gas turbine that supplies fuel to compressed high-temperature and high-pressure air to burn and supplies the generated combustion gas to the turbine to obtain rotational power.
  • the present invention relates to an exhaust chamber connection structure and a gas turbine to which the exhaust chamber connection structure is applied.
  • the present invention provides, for example, a gas turbine in which fuel is supplied to compressed high-temperature and high-pressure air and burned, and the generated combustion gas is supplied to the turbine to obtain rotational power.
  • TECHNICAL FIELD The present invention relates to a turbine support structure for performing the same and a gas turbine to which the turbine support structure is applied.
  • the gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine, and the air taken in from the air intake port is compressed by the compressor to become high-temperature / high-pressure compressed air.
  • the fuel is supplied and burned, and the high-temperature and high-pressure combustion gas drives the turbine, and the generator connected to the turbine is driven.
  • the turbine is configured by alternately arranging a plurality of stationary blades and moving blades in the vehicle interior, and rotationally drives an output shaft connected to the generator by driving the moving blades with combustion gas. ing.
  • the combustion gas that has driven the turbine is converted to static pressure by the diffuser in the exhaust casing and then released to the atmosphere.
  • the gas turbine configured in this way has recently been required to have high output and high efficiency, and the temperature of the combustion gas led to the stationary blade and the moving blade tends to be higher. Therefore, in general, a cooling passage is formed inside the stationary blade and the moving blade, and a cooling medium such as air or steam is allowed to flow through the cooling passage, thereby cooling the stationary blade and the moving blade while maintaining heat resistance. Is ensured, and the combustion gas is heated to increase the output and efficiency.
  • an exhaust chamber is connected to a downstream side of an exhaust casing accommodating a stationary blade and a moving blade, and an exhaust duct is connected to a downstream side of the exhaust chamber.
  • the exhaust casing and the exhaust chamber are cylindrical.
  • the exhaust chamber and the exhaust duct are connected by an expansion joint having a heat insulating material. Therefore, the thermal stress between the exhaust casing and the exhaust chamber exhaust duct is absorbed with respect to the transition period and high output of the gas turbine.
  • the gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine.
  • the air taken in from the air intake port is compressed by the compressor to become high-temperature and high-pressure compressed air.
  • Fuel is supplied to the compressed air and burned, and high-temperature and high-pressure combustion gas drives a turbine and a generator connected to the turbine.
  • the turbine is configured by alternately arranging a plurality of stationary blades and moving blades in the vehicle interior, and rotationally drives an output shaft connected to the generator by driving the moving blades with combustion gas. ing.
  • the combustion gas that has driven the turbine is converted to static pressure by the diffuser in the exhaust casing and then released to the atmosphere.
  • the gas turbine configured in this way is configured by connecting an exhaust casing, exhaust chamber, and exhaust duct in which a stationary blade and a moving blade are accommodated in a cylindrical shape, and has a plurality of legs. It is installed on the floor.
  • the exhaust casing, the exhaust chamber, and the exhaust duct are formed in a double cylindrical shape by connecting the outer casing and the inner casing by struts, and the space between the outer casing and the inner casing serves as an exhaust gas passage. It has become.
  • the leg portions are connected to both sides of the outer casing, and the exhaust casing, the exhaust chamber, and the exhaust duct are installed on the floor surface by the plurality of leg portions.
  • Patent Document 4 As a support structure of this turbine, for example, there is one described in Patent Document 4 below.
  • the exhaust casing and the exhaust chamber are connected by a thin thermal expansion absorbing member, or the exhaust chamber and the exhaust duct are connected by an expansion joint to absorb thermal stress between the members. ing.
  • the temperature of the combustion gas tends to become higher due to the higher output and higher efficiency in the gas turbine, and it becomes difficult to select the heat stretch absorbing member and to secure the heat resistance of the expansion joint itself. For this reason, it is conceivable to cool the thermal expansion absorbing member and the expansion joint, but the temperature difference between the exhaust casing, the exhaust chamber, and the exhaust duct increases, resulting in excessive thermal stress and disadvantageous durability.
  • legs are connected to both sides of the outer casing of the exhaust casing, the exhaust chamber, and the exhaust duct, and the exhaust casing, the exhaust chamber, and the exhaust duct are connected by the plurality of legs.
  • the outer casing in the exhaust casing, the exhaust chamber, and the exhaust duct becomes hot due to the exhaust gas, and thermal expansion occurs. Then, in this outer casing, the amount of thermal elongation differs between the portion where the strength is increased by the rib and the other portion, and thermal stress is generated here, which may cause deformation or breakage.
  • the present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust chamber connection structure and a gas turbine that improve durability by reducing thermal stress in the exhaust chamber connection portion. Another object of the present invention is to provide a turbine support structure and a gas turbine that improve durability by reducing bending stress and thermal stress acting on the turbine body. To do.
  • the exhaust chamber connecting structure comprises a cylindrical exhaust chamber and a cylinder disposed upstream or downstream in the flow direction of the exhaust gas with respect to the exhaust chamber.
  • a heat insulating material is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber, and the support member has a plurality of strip shapes. Therefore, it is arranged outside the heat insulating material, and one end is connected to the end of the exhaust chamber, while the other end is connected to the end of the connecting member.
  • the coupling member is an exhaust casing disposed upstream of the exhaust chamber in the flow direction of the exhaust gas, and is insulated from the outer peripheral surface of the exhaust casing.
  • a material is mounted, and the exhaust casing is connected to the exhaust chamber by an exhaust chamber support as the support member.
  • an exhaust diffuser having a cylindrical shape is disposed inside the exhaust casing, and the exhaust casing and the exhaust diffuser form a plurality of strips and thermally expand. It is characterized by being connected by a diffuser support capable of absorbing the above.
  • the exhaust chamber connection structure according to the invention of claim 4 is characterized in that a gas seal for connecting the exhaust chamber and the exhaust casing is provided inside the exhaust chamber support.
  • the coupling member is an exhaust duct disposed downstream of the exhaust chamber in the flow direction of the exhaust gas, and a heat insulating material is provided on an inner peripheral surface of the exhaust duct.
  • the exhaust duct is connected to the exhaust chamber by an exhaust duct support as the support member.
  • a ring-shaped outer shell member is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber, the exhaust duct is disposed adjacent to the outer shell member, and the exhaust chamber and An outer shell member is connected by the exhaust duct support, and the outer shell member and the exhaust duct are connected by a high-temperature expansion joint.
  • the exhaust chamber connection structure according to the invention of claim 7 is characterized in that a gas seal for connecting the exhaust chamber and the exhaust duct is provided outside the exhaust duct support.
  • a gas turbine according to an eighth aspect of the present invention is a gas turbine in which fuel is supplied to a compressed air compressed by a compressor and burned by a combustor, and rotational power is obtained by supplying the generated combustion gas to the turbine.
  • the exhaust casing and the exhaust chamber are connected by an exhaust chamber support capable of absorbing thermal expansion
  • the exhaust chamber and the exhaust duct are connected by an exhaust duct support capable of absorbing thermal extension
  • a heat insulating material is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber
  • the exhaust chamber support is arranged outside the heat insulating material in the form of a plurality of strips, and one end is connected to the end of the exhaust chamber, while the other end Is connected to the end of the exhaust casing.
  • a gas turbine according to a ninth aspect of the invention is a gas turbine in which fuel is supplied to a compressed air compressed by a compressor and burned by a combustor, and rotational power is obtained by supplying the generated combustion gas to the turbine.
  • the exhaust casing and the exhaust chamber are connected by an exhaust chamber support capable of absorbing thermal expansion
  • the exhaust chamber and the exhaust duct are connected by an exhaust duct support capable of absorbing thermal extension
  • a heat insulating material is attached to the outer peripheral surface of the exhaust duct support
  • the exhaust duct support is arranged outside the heat insulating material in a plurality of strips, and one end is connected to the end of the exhaust chamber, while the other end Is connected to the end of the exhaust duct.
  • an outer shell member having a ring shape is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber, the exhaust duct is disposed adjacent to the outer shell member, and the exhaust chamber and the outer shell member are arranged.
  • the exhaust duct support is connected by the outer shell member and the exhaust duct.
  • a turbine support structure is a turbine main body having a cylindrical shape and an outer shell member having a ring shape disposed on the outer peripheral side of the turbine main body. Are connected by a support member capable of absorbing thermal elongation, and a leg portion for installing the turbine body is connected to the outer shell member.
  • the turbine body has an exhaust chamber through which combustion gas flows, the exhaust chamber and the outer shell member are connected by the support member, and the outer shell.
  • An exhaust duct is connected to the member.
  • a high-temperature expansion joint is interposed between the outer shell member and the exhaust duct.
  • the support member has a plurality of strip shapes, and one end is connected to the end of the exhaust chamber, while the other end is the end of the outer shell member. It is connected to.
  • a gas seal that connects the exhaust chamber and the outer shell member is provided outside the support member.
  • the support member has a truncated cone shape, and one end in the axial direction is connected to the end of the exhaust chamber, while the other end is the outer shell member. It is connected to the end.
  • a gas turbine according to a seventeenth aspect of the present invention is a gas turbine in which fuel is supplied to a compressed air compressed by a compressor by a combustor and burned, and the generated combustion gas is supplied to the turbine to obtain rotational power.
  • an exhaust chamber and a ring-shaped outer shell member disposed on the outer peripheral side of the turbine are connected by a support member capable of absorbing thermal elongation, the outer shell member and an exhaust duct are connected, and the outer shell A leg for installing the exhaust chamber is connected to the member.
  • the exhaust chamber and the coupling member disposed on the upstream side or the downstream side in the flow direction of the exhaust gas are coupled by the support member capable of absorbing thermal elongation. ing.
  • a heat insulating material is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber.
  • the support member has a plurality of strip shapes and is arranged outside the heat insulating material. One end of the support member is connected to the end of the exhaust chamber, and the other end is connected to the end of the connecting member. Therefore, since the support member has a strip shape, the thermal elongation generated between the exhaust chamber and the connecting member can be efficiently absorbed.
  • a support member is arrange
  • the coupling member is an exhaust casing disposed upstream of the exhaust chamber in the flow direction of the exhaust gas, and a heat insulating material is mounted on the outer peripheral surface of the exhaust casing.
  • the exhaust casing is connected to the exhaust chamber by an exhaust chamber support as a support member, it is possible to efficiently absorb the thermal expansion due to the temperature difference between the exhaust chamber and the exhaust casing and to improve durability. be able to.
  • the exhaust diffuser having a cylindrical shape is disposed inside the exhaust casing, and the exhaust casing and the exhaust diffuser are formed into a plurality of strips to absorb thermal expansion. Since it is connected by a possible diffuser support, it is possible to efficiently absorb the thermal expansion due to the temperature difference between the exhaust casing and the exhaust diffuser, and to improve the durability.
  • the gas seal for coupling the exhaust chamber and the exhaust casing is provided inside the exhaust chamber support, the exhaust from the coupling portion between the exhaust chamber and the exhaust casing is provided. Gas leakage can be prevented.
  • the connection member is an exhaust duct disposed downstream of the exhaust chamber in the flow direction of the exhaust gas, and a heat insulating material is attached to the inner peripheral surface of the exhaust duct. Since the exhaust duct is connected to the exhaust chamber by the exhaust duct support as a support member, it is possible to efficiently absorb the thermal expansion due to the temperature difference between the exhaust chamber and the exhaust duct, and to improve the durability. .
  • the outer shell member having a ring shape is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber, the exhaust duct is disposed adjacent to the outer shell member, and the exhaust chamber and the outer shell are arranged. Since the members are connected by the exhaust duct support and the outer shell member and the exhaust duct are connected by the high-temperature expansion joint, the high-temperature expansion joint can be appropriately cooled, and the durability can be improved.
  • the gas seal for connecting the exhaust chamber and the exhaust duct is provided outside the exhaust duct support, the exhaust gas from the connection portion between the exhaust chamber and the exhaust duct is provided. Leakage can be prevented.
  • the compressor is constituted by a compressor, a combustor, and a turbine, and the exhaust casing and the exhaust chamber of the turbine are connected by the exhaust chamber support capable of absorbing thermal elongation, and the exhaust gas is exhausted.
  • the chamber and the exhaust duct are connected by an exhaust duct support capable of absorbing thermal expansion, heat insulating material is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber, and the exhaust chamber support is arranged outside the heat insulating material in a plurality of strip shapes.
  • the part is connected to the end of the exhaust chamber, and the other end is connected to the end of the exhaust casing.
  • the exhaust chamber support has a strip shape, the thermal expansion generated between the exhaust casing and the exhaust chamber can be efficiently absorbed, and the exhaust chamber support is disposed outside the heat insulating material. Therefore, the exhaust chamber support is sufficiently cooled, and the durability can be improved by reducing the thermal stress in the connecting portion of the exhaust chamber, and as a result, the turbine output and efficiency are improved. be able to.
  • the compressor is constituted by a compressor, a combustor, and a turbine, and the exhaust casing and the exhaust chamber of the turbine are connected by the exhaust chamber support capable of absorbing thermal expansion, and the exhaust gas is exhausted.
  • the chamber and the exhaust duct are connected by an exhaust duct support capable of absorbing thermal elongation, heat insulating material is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber, and the exhaust duct support is arranged outside the heat insulating material in a plurality of strip shapes.
  • the other portion is connected to the end of the exhaust duct while the portion is connected to the end of the exhaust chamber.
  • the exhaust duct support has a strip shape, the thermal elongation generated between the exhaust chamber and the exhaust duct can be efficiently absorbed, and the exhaust duct support is disposed outside the heat insulating material. Therefore, the exhaust duct support is sufficiently cooled, and the durability can be improved by reducing the thermal stress at the connection portion of the exhaust chamber, and as a result, the turbine output and efficiency can be improved. Can do.
  • the outer shell member having a ring shape is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber, the exhaust duct is disposed adjacent to the outer shell member, and the exhaust chamber and the outer shell member are arranged. Since the outer shell member and the exhaust duct are connected by the high-temperature expansion joint by connecting with the exhaust duct support, the high-temperature expansion joint can be appropriately cooled, and the durability can be improved.
  • the turbine main body having a cylindrical shape and the outer shell member having a ring shape disposed on the outer peripheral side of the turbine main body absorb thermal expansion. It connects with the possible support member, The leg part for installing a turbine main body to the outer shell member is connected. Therefore, since the outer shell member and the support member are highly rigid members, the bending stress due to the weight of the turbine body can be sufficiently supported, and the thermal elongation of the turbine body can be absorbed by the support member. The durability can be improved by reducing bending stress and thermal stress acting on the turbine body.
  • an exhaust chamber through which combustion gas flows is provided as a turbine body, the exhaust chamber and the outer shell member are connected by the support member, and the exhaust duct is connected to the outer shell member. Therefore, since the outer shell member and the support member are highly rigid members, the bending stress due to the weight of the exhaust chamber can be sufficiently supported, and the thermal expansion of the exhaust chamber and the exhaust duct is absorbed by the support member. can do.
  • the turbine support structure of the thirteenth aspect of the present invention since the high-temperature expansion joint is interposed between the outer shell member and the exhaust duct, the thermal expansion between the exhaust chamber and the exhaust duct is efficiently performed by the high-temperature expansion joint. Can be absorbed and the durability can be improved.
  • the support member is formed into a plurality of strips, and one end is connected to the end of the exhaust chamber, while the other end is connected to the end of the outer shell member.
  • the gas seal for connecting the exhaust chamber and the outer shell member is provided outside the support member, the exhaust gas from the connection portion between the exhaust chamber and the exhaust duct is provided. Leakage can be prevented.
  • the support member has a truncated cone shape, and one end portion in the axial direction is connected to the end portion of the exhaust chamber, while the other end portion is connected to the end portion of the outer shell member. Therefore, by making the support member into a truncated cone shape, it becomes a highly rigid member, and the bending stress due to the weight of the exhaust chamber can be properly supported.
  • the thermal turbine absorbs the thermal elongation of the turbine exhaust chamber and the ring-shaped outer shell member disposed on the outer peripheral side of the turbine. They are connected by possible support members, the outer shell member and the exhaust duct are connected, and the legs for installing the exhaust chamber are connected to the outer shell member. Therefore, since the outer shell member and the support member are highly rigid members, the bending stress due to the weight of the turbine body can be sufficiently supported, and the thermal elongation of the turbine body can be absorbed by the support member. The durability can be improved by reducing bending stress and thermal stress acting on the turbine body.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a turbine showing a connection structure of exhaust chambers in a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a connecting portion between the exhaust casing and the exhaust chamber in the gas turbine according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a connecting portion between the exhaust casing and the exhaust chamber.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a connection portion between the exhaust chamber and the exhaust duct in the gas turbine according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a turbine showing a connection structure of exhaust chambers in a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a connecting portion between the exhaust casing and the exhaust chamber in the gas turbine according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the turbine showing the turbine support structure in the gas turbine according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing the turbine support structure of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a connecting portion between an exhaust chamber and an exhaust duct in the gas turbine according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view showing a connecting portion between the exhaust chamber and the exhaust duct.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the main part of the turbine showing the turbine support structure in the gas turbine according to the third embodiment of the present invention.
  • Compressor 12 Combustor 13 Turbine 14,101 Exhaust chamber (turbine body) 20 Turbine compartment 23, 41 Exhaust diffuser 27 Exhaust compartment (connecting member, turbine body) 31 Exhaust duct (connecting member, turbine body) 32 Exhaust chamber support (support member) 33,103 Exhaust duct support (support member) 34,105 expansion joint (high temperature expansion joint) 41 Exhaust diffuser 48 Diffuser support 51, 59, 60, 74 Gas seal 62, 63, 80, 86, 87, 88 Heat insulating material 71, 102 Outer shell member 92 Exhaust chamber leg
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a turbine representing a connection structure of exhaust chambers in a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a connection portion between an exhaust casing and an exhaust chamber in the gas turbine of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a connecting portion between the exhaust casing and the exhaust chamber, and
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a connecting portion between the exhaust chamber and the exhaust duct in the gas turbine of the first embodiment.
  • 5 is a schematic configuration diagram of a gas turbine according to the first embodiment.
  • the gas turbine includes a compressor 11, a combustor 12, a turbine 13, and an exhaust chamber 14.
  • a generator (not shown) is connected to the gas turbine 13.
  • the compressor 11 has an air intake port 15 for taking in air, a plurality of stationary blades 17 and moving blades 18 are alternately arranged in a compressor casing 16, and a bleed manifold 19 is provided on the outside thereof.
  • the combustor 12 is combustible by supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor 11 and igniting it with a burner.
  • a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 are alternately arranged in a turbine casing 20.
  • An exhaust chamber 14 is disposed on the downstream side of the turbine casing 20 via an exhaust casing 27.
  • the exhaust chamber 14 has an exhaust diffuser 23 that is continuous with the turbine 13.
  • a rotor (turbine shaft) 24 is positioned so as to penetrate through the center of the compressor 11, the combustor 12, the turbine 13, and the exhaust chamber 14.
  • the rotor 24 is rotatably supported at the end on the compressor 11 side by the bearing portion 25, and is rotatably supported at the end on the exhaust chamber 14 side by the bearing portion 26.
  • the rotor 24 is formed by stacking a plurality of disks on which the rotor blades 18 and 22 are planted, and a drive shaft of a generator (not shown) is connected to an end portion on the exhaust chamber 14 side.
  • the air taken in from the air intake 15 of the compressor 11 passes through the plurality of stationary blades 21 and the moving blades 22 and is compressed to become high-temperature and high-pressure compressed air.
  • a predetermined fuel is supplied to the compressed air in the combustor 12 and burned.
  • the high-temperature and high-pressure combustion gas that is the working fluid generated in the combustor 12 passes through the plurality of stationary blades 21 and the moving blades 22 constituting the turbine 13 to drive and rotate the rotor 24.
  • the generator connected to 24 is driven.
  • the exhaust gas is converted to static pressure by the exhaust diffuser 23 in the exhaust chamber 14 and then released to the atmosphere.
  • FIG. 1 there is a turbine casing 20 in which a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 are alternately arranged, and an exhaust casing 27 is provided downstream thereof.
  • the exhaust casing 27 has a cylindrical shape.
  • the exhaust chamber 14 is disposed downstream of the exhaust casing 27 in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust chamber 14 has a cylindrical shape.
  • An exhaust duct 31 is disposed downstream of the exhaust chamber 14 in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust duct 31 has a cylindrical shape.
  • the exhaust casing 27 and the exhaust chamber 14 are connected by an exhaust chamber support (support member) 32 capable of absorbing thermal expansion.
  • the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 are connected by an exhaust duct support (support member) 33 capable of absorbing thermal expansion and an expansion joint (high temperature expansion joint) 34 capable of absorbing thermal expansion.
  • an exhaust diffuser 41 having a cylindrical shape is disposed inside.
  • the exhaust diffuser 41 includes a cylindrical outer diffuser 42 and an inner diffuser 43 connected by a strut shield 44.
  • the strut shield 44 has a hollow structure such as a cylindrical shape or an elliptical cylinder shape, and a plurality of strut shields 44 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the exhaust diffuser 41.
  • the rotor 24 is rotatably supported via a bearing 45 on the inner peripheral portion of the inner diffuser 43, and an oil pipe 46 for supplying lubricating oil to the bearing 45 is disposed.
  • a strut 47 is disposed in the strut shield 44.
  • the space inside the strut shield 44 can supply cooling air from the outside to the space inside the exhaust diffuser 41 and the space between the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41. With this cooling air, a diffuser support 48 described later can also be cooled.
  • the strut 47 has one end fixed to the exhaust casing 27 and the other end fixed to the bearing box.
  • the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41 are connected by a diffuser support 48.
  • the diffuser support 48 has a strip shape, extends along the axial direction of the turbine 13, and is arranged in parallel at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the diffuser support 48 can absorb the thermal expansion by deformation when a thermal expansion occurs due to a temperature difference between the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41. In particular, during a transition period such as when the turbine 13 is started, thermal elongation is likely to occur.
  • One end of the diffuser support 48 is fastened to the exhaust casing 27 by a bolt 49, and the other end is fastened to the outer diffuser 42 by a bolt 50.
  • An exhaust casing 27 is provided so as to cover the diffuser support 48 from the outside.
  • a gas seal 51 is provided between the outer diffuser 42 and the exhaust casing 27 to shut off the exhaust casing and the turbine casing.
  • the exhaust chamber 14 is configured by connecting a cylindrical outer cylinder 52 and an inner cylinder 53 by a follow strut 54, and the follow strut 54 has a hollow structure such as a cylindrical shape or an elliptic cylinder shape. A plurality are provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the follow strut 54 is open on the outer cylinder 52 side of the exhaust chamber 14, and the inside of the follow strut 54 communicates with the atmosphere.
  • the exhaust casing 27 and the exhaust chamber 14 are connected by an exhaust chamber support 32.
  • the exhaust diffuser 41 and the exhaust chamber 14 face each other with end portions of the outer diffuser 42 and the outer cylinder 52, and the inner diffuser 43 and the inner cylinder 53 approaching each other.
  • the outer diffuser 42 and the outer cylinder 52 are expanded in diameter toward the downstream side in the exhaust gas flow direction, while the inner diffuser 43 and the inner cylinder 53 have the same diameter toward the downstream side in the exhaust gas flow direction. Yes.
  • the end portion of the exhaust casing 27 located on the outer peripheral side of the outer diffuser 42 of the exhaust diffuser 41 and the end portion of the outer cylinder 52 of the exhaust chamber 14 are connected by an exhaust chamber support 32.
  • the exhaust chamber support 32 has a strip shape, extends along the axial direction of the turbine 13, and is arranged in parallel at a predetermined interval in the circumferential direction. Further, the exhaust chamber support 32 can absorb the thermal expansion by deforming when the thermal expansion occurs due to a temperature difference between the exhaust casing 27 and the exhaust chamber 14. The thermal elongation is likely to occur during a transition period such as when the turbine 13 is started or during a high load.
  • a connecting ring 55 is fixed to the end of the exhaust casing 27 with a bolt 56.
  • the exhaust chamber support 32 has a connection flange 32 a at one end fastened to the connection ring 55 by a bolt 57 and a connection flange 32 b at the other end fastened to a mounting flange 52 a of the outer cylinder 52 in the exhaust chamber 14 by a bolt 58.
  • a gas seal 59 is provided between the downstream end of the exhaust casing 27 and the downstream end of the outer diffuser 42.
  • a gas seal 60 is provided between the connecting ring 55 and the upstream end of the outer cylinder 52 so as to be located inside the exhaust chamber support 32.
  • a rubber seal 61 is provided between the end portions of the inner diffusers 43 and 53.
  • the gas seal 59 has a role of keeping cooling air supplied through the strut shield 44 between the outer diffuser 41 and the exhaust casing 27.
  • the heat insulating material 62 is attached to the outer peripheral surface of the exhaust casing 27.
  • a heat insulating material 63 is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber 14.
  • the exhaust chamber support 32 is provided outside the outer cylinder 52 of the exhaust chamber 14, and the exhaust chamber support 32 is disposed outside the heat insulating material 63.
  • the exhaust chamber support 32 can be cooled by outside air.
  • the breaker 63 is arranged so as to avoid the opening of the follow strut 54. This is because the air intake is not hindered.
  • the exhaust duct 31 shown in FIGS. 1 and 4 has a cylindrical shape, and is connected by an exhaust chamber 14, an exhaust duct support 33, and an expansion joint 34.
  • An outer shell member 71 having a ring shape is disposed on the outer peripheral side of the end of the exhaust chamber 14.
  • An end portion of the exhaust chamber 14 and an inner peripheral portion of the outer shell member 71 are connected by an exhaust duct support 33.
  • the exhaust duct support 33 has a strip shape, extends along the axial direction of the turbine 13, and is arranged in parallel at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the exhaust duct support 33 is capable of absorbing the thermal elongation by deformation when thermal elongation occurs due to a temperature difference between the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31.
  • the thermal elongation is likely to occur during a transition period such as when the turbine 13 is started or during a high load.
  • the outer shell member 71 has a U shape with a cross section opened to the outside, a mounting flange 71a is formed on the inner peripheral surface, and a connection flange 71b is formed on the outer peripheral portion.
  • the exhaust duct support 33 has a connecting flange 33 a at one end fastened to a mounting flange 71 a of the outer shell member 71 by a bolt 72, and a connecting flange 33 b at the other end connected to a connecting flange 52 b of the outer cylinder 52 in the exhaust chamber 14. Fastened with bolts 73. Further, a gas seal 74 is provided between the mounting flange 71 a of the outer shell member 71 and the outer cylinder 52 and located outside the exhaust duct support 33.
  • support flanges 77 and 78 are erected on the pair of attachment flanges 75 and 76 having a ring shape by the expansion joint 34, and a ring shape is formed so as to span the attachment flanges 75 and 76.
  • a stop seal 79 is connected.
  • a space formed by the support flanges 77 and 78 and the retaining seal 79 is filled with a heat insulating material 80.
  • the boot 81 covers the heat insulating material 80. The ends of the boot 81 are fastened to the support flanges 77 and 78 by bolts 82 and 83.
  • One mounting flange 75 is fastened to the connection flange 71 b of the outer shell member 71 by a bolt 84, and the other mounting flange 76 is fastened to the end of the exhaust duct 31 by a bolt 85.
  • the expansion joint 34 insulates between the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 when the turbine 13 is heavily loaded, and can absorb the thermal expansion by deformation when a thermal expansion occurs due to a temperature difference. It has become.
  • the heat insulating materials 86 and 87 are mounted on the inner peripheral surfaces of the mounting flanges 75 and 76, and the heat insulating material 88 is mounted on the inner peripheral surface of the exhaust duct 31.
  • the expansion joint 34 is disposed outside the heat insulating materials 86, 87, 88, and can be cooled by outside air.
  • the exhaust chamber 14 and the exhaust casing 27 disposed upstream of the exhaust chamber 14 in the flow direction of the exhaust gas can absorb thermal expansion.
  • the exhaust chamber support 32 is configured to be connected, and a heat insulating material 63 is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber 14, the exhaust chamber support 32 is arranged outside the heat insulating material 63 in a plurality of strip shapes, and one end is exhausted The other end is connected to the end of the exhaust casing 27 while being connected to the end of the chamber 14.
  • the exhaust chamber support 32 since the exhaust chamber support 32 has a strip shape, it can be easily deformed to efficiently absorb the thermal elongation generated between the exhaust chamber 14 and the exhaust casing 27. Further, since the exhaust chamber support 32 is disposed outside the heat insulating material 63, the exhaust chamber support 32 is sufficiently cooled by the outside air. As a result, the durability can be improved by reducing the thermal stress in the connecting portion between the exhaust chamber 14 and the exhaust casing 27, that is, the exhaust chamber support 32.
  • gas seals 59, 60 that connect the exhaust chamber 14 and the exhaust casing 27 are provided inside the exhaust chamber support 32, and exhaust from the connecting portion between the exhaust chamber 14 and the exhaust casing 27 to the outside. Gas leakage can be prevented. Moreover, since the exhaust chamber support 32 and the exhaust casing 27 are separated from the high-temperature exhaust gas, the thermal expansion of each can be suppressed.
  • the exhaust diffuser 41 having a cylindrical shape is disposed inside the exhaust casing 27, and the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41 are formed into a plurality of strips and thermally expanded. Are connected by a diffuser support 48 capable of absorbing the above. Therefore, it is possible to efficiently absorb the thermal expansion due to the temperature difference between the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41, and to improve the durability.
  • the exhaust duct 14 and the exhaust duct 31 disposed on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas with respect to the exhaust duct 14 can absorb the thermal elongation.
  • a heat insulating material 63 is mounted on the outer peripheral surface of the exhaust chamber 14, and the exhaust duct support 33 is arranged outside the heat insulating material 63 in the form of a plurality of strips, and one end portion is disposed in the exhaust chamber 14. The other end is connected to the end of the exhaust duct 31.
  • the heat duct generated between the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 can be efficiently absorbed by the exhaust duct support 33 having a strip shape and easily deformed. Since the expansion joint 34 is disposed outside the exhaust duct support 33, the expansion joint 34 is sufficiently cooled by the outside air. The expansion joint 34 is protected from heat by an exhaust duct support 33 provided inside.
  • a gas seal 74 that connects the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 is provided outside the exhaust duct support 33, and leakage of exhaust gas to the outside from the connecting portion between the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 is prevented. Can be prevented.
  • a ring-shaped outer shell member 71 is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber 14, the exhaust duct 31 is disposed adjacent to the outer shell member 71, and the exhaust chamber 14. And the outer shell member 71 are connected by an exhaust duct support 33, and the outer shell member 71 and the exhaust duct 31 are connected by an expansion joint 34. Therefore, the expansion joint 34 can be appropriately cooled, and durability can be improved.
  • the compressor 11, the combustor 12, and the turbine 13 are connected.
  • the exhaust casing 27 and the exhaust chamber 14 of the turbine 13 are connected by the exhaust chamber support 32, and the exhaust gas is exhausted.
  • the chamber 14 and the exhaust duct 31 are connected by an exhaust duct support 33, a heat insulating material 63 is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber 14, and the exhaust chamber support 32 and the exhaust duct support 33 are formed into a plurality of strips to form the heat insulating material 63. Arranged outside.
  • the exhaust chamber support 32 and the exhaust duct support 33 are formed in a strip shape, they can be easily deformed, and the thermal elongation generated between the exhaust casing 27, the exhaust chamber 14, and the exhaust duct 31 can be efficiently performed. Can be absorbed into. Further, since the exhaust chamber support 32 and the exhaust duct support 33 are disposed outside the heat insulating material 63, the supports 32 and 33 are sufficiently cooled by the outside air. As a result, the durability can be improved by reducing the thermal stress in the connecting portion of the exhaust casing 27, the exhaust chamber 14, and the exhaust duct 31, that is, the supports 32 and 33. As a result, the turbine output And efficiency can be improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the turbine representing the turbine support structure in the gas turbine according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6 illustrating the turbine support structure of the second embodiment
  • 8 is a cross-sectional view showing a connecting portion between the exhaust chamber and the exhaust duct in the gas turbine of the second embodiment
  • FIG. 9 is a plan view showing a connecting portion between the exhaust chamber and the exhaust duct
  • FIG. It is a schematic block diagram of 2 gas turbines.
  • the gas turbine includes a compressor 11, a combustor 12, a turbine 13, and an exhaust chamber 14.
  • a generator (not shown) is connected to the gas turbine 13.
  • the compressor 11 has an air intake port 15 for taking in air, a plurality of stationary blades 17 and moving blades 18 are alternately arranged in a compressor casing 16, and a bleed manifold 19 is provided on the outside thereof.
  • the combustor 12 is combustible by supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor 11 and igniting it with a burner.
  • a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 are alternately arranged in a turbine casing 20.
  • An exhaust chamber 14 is disposed on the downstream side of the turbine casing 20 via an exhaust casing 27.
  • the exhaust chamber 14 has an exhaust diffuser 23 that is continuous with the turbine 13.
  • a rotor (turbine shaft) 24 is positioned so as to penetrate through the center of the compressor 11, the combustor 12, the turbine 13, and the exhaust chamber 14.
  • the rotor 24 is rotatably supported at the end on the compressor 11 side by the bearing portion 25, and is rotatably supported at the end on the exhaust chamber 14 side by the bearing portion 26.
  • the rotor 24 is formed by stacking a plurality of disks on which the rotor blades 18 and 22 are planted, and a drive shaft of a generator (not shown) is connected to an end portion on the exhaust chamber 14 side.
  • the air taken in from the air intake port 15 of the compressor 11 passes through the plurality of stationary blades 17 and the moving blades 18 and is compressed to become high-temperature and high-pressure compressed air.
  • a predetermined fuel is supplied to the compressed air in the combustor 12 and burned.
  • the high-temperature and high-pressure combustion gas that is the working fluid generated in the combustor 12 passes through the plurality of stationary blades 21 and the moving blades 22 constituting the turbine 13 to drive and rotate the rotor 24.
  • the generator connected to 24 is driven.
  • the exhaust gas is converted to static pressure by the exhaust diffuser 23 in the exhaust chamber 14 and then released to the atmosphere.
  • FIGS. 6 and 7 there is a turbine casing 20 in which a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 (see FIG. 10) are alternately arranged, on the downstream side thereof.
  • the exhaust casing 27 has a cylindrical shape.
  • the exhaust chamber 14 is disposed downstream of the exhaust casing 27 in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust chamber 14 has a cylindrical shape.
  • An exhaust duct 31 is disposed downstream of the exhaust chamber 14 in the flow direction of the exhaust gas.
  • the exhaust duct 31 has a cylindrical shape.
  • the exhaust casing 27 and the exhaust chamber 14 are connected by an exhaust chamber support 32 that can absorb thermal expansion.
  • the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 are connected by an exhaust duct support (support member) 33 capable of absorbing thermal expansion and an expansion joint (high temperature expansion joint) 34 capable of absorbing thermal expansion.
  • an outer shell member 71 having a ring shape is disposed on the outer peripheral side of the end portion on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust chamber 14 as the turbine body.
  • the exhaust chamber 14 and the outer shell member 71 are connected by the exhaust duct support 33, the outer shell member 71 and the exhaust duct 31 are connected by the expansion joint 34, and the exhaust chamber 14 is installed in the outer shell member 71.
  • Exhaust chamber legs 92 are connected.
  • an exhaust diffuser 41 having a cylindrical shape is disposed inside.
  • the exhaust diffuser 41 includes a cylindrical outer diffuser 42 and an inner diffuser 43 connected by a strut shield 44.
  • the strut shield 44 has a hollow shape such as a cylindrical shape or an elliptical shape, and a plurality of strut shields 44 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the exhaust diffuser 41.
  • the rotor 24 is rotatably supported via a bearing 45 on the inner peripheral portion of the inner diffuser 43, and an oil pipe 46 for supplying lubricating oil to the bearing 45 is disposed.
  • a strut 47 is disposed in the strut shield 44.
  • the internal space of the strut shield 44 can supply cooling air from the outside to the space inside the exhaust diffuser 41 and the space between the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41. With this cooling air, a diffuser support 48 described later can also be cooled.
  • the strut 44 has one end fixed to the exhaust casing 27 and the other end fixed to the bearing box.
  • the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41 are connected by a diffuser support 48.
  • the diffuser support 48 has a strip shape, extends along the axial direction of the turbine 13, and is arranged in parallel at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the diffuser support 48 can absorb the thermal expansion by deformation when a thermal expansion occurs due to a temperature difference between the exhaust casing 27 and the exhaust diffuser 41. In particular, during a transition period such as when the turbine 13 is started, thermal elongation is likely to occur.
  • One end of the diffuser support 48 is fastened to the exhaust casing 27 by a bolt 49, and the other end is fastened to the outer diffuser 42 by a bolt 50.
  • An exhaust casing 27 is provided so as to cover the diffuser support 48 from the outside.
  • a gas seal 51 is provided between the outer diffuser 42 and the exhaust casing 27 to block the exhaust casing 27 and the turbine casing 20.
  • the exhaust chamber 14 is configured by connecting a cylindrical outer cylinder 52 and an inner cylinder 53 by a follow strut 54, and the follow strut 54 has a hollow shape such as a cylindrical shape or an elliptical shape. A plurality are provided at equal intervals in the direction.
  • the follow strut 54 is open on the outer cylinder 52 side of the exhaust chamber 14, and the inside of the follow strut 54 communicates with the atmosphere.
  • the exhaust casing 27 and the exhaust chamber 14 are connected by an exhaust chamber support 32.
  • the exhaust diffuser 41 and the exhaust chamber 14 are opposed to each other with end portions of the outer diffuser 42, the outer cylinder 52, the inner diffuser 43, and the inner cylinder 53 approaching each other.
  • the outer diffuser 42 and the outer cylinder 52 are expanded in diameter toward the downstream side in the exhaust gas flow direction, while the inner diffuser 43 and the inner cylinder 53 have the same diameter toward the downstream side in the exhaust gas flow direction. Yes.
  • the end portion of the exhaust casing 27 located on the outer peripheral side of the outer diffuser 42 of the exhaust diffuser 41 and the end portion of the outer cylinder 52 of the exhaust chamber 14 are connected by an exhaust chamber support 32.
  • the exhaust chamber support 32 has a strip shape, extends along the axial direction of the turbine 13, and is arranged in parallel at a predetermined interval in the circumferential direction. Further, the exhaust chamber support 32 can absorb the thermal expansion by deforming when the thermal expansion occurs due to a temperature difference between the exhaust casing 27 and the exhaust chamber 14. The thermal elongation is likely to occur during a transition period such as when the turbine 13 is started or during a high load.
  • a connecting ring 55 is fixed to the end of the exhaust casing 27 with a bolt 56.
  • the exhaust chamber support 32 has a connection flange 32 a at one end fastened to the connection ring 55 by a bolt 57 and a connection flange 32 b at the other end fastened to a mounting flange 52 a of the outer cylinder 52 in the exhaust chamber 14 by a bolt 58.
  • a gas seal 59 is provided between the downstream end of the exhaust casing 27 and the downstream end of the outer diffuser 42.
  • a gas seal 60 is provided between the connection ring 55 and the upstream end of the outer cylinder 52 so as to be located inside the exhaust chamber support 32.
  • a rubber seal 61 is provided between the end portions of the inner diffuser 43 and the inner cylinder 53.
  • the gas seal 59 has a role of keeping cooling air supplied through the inside of the strut shield 44 between the outer diffuser 41 and the exhaust casing 27.
  • a heat insulating material 62 is attached to the outer peripheral surface of the exhaust casing 27. Similarly, a heat insulating material 62 is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber 14.
  • the exhaust chamber support 32 is provided outside the outer cylinder 52 of the exhaust chamber 14, and the exhaust chamber support 32 is disposed outside the heat insulating material 63.
  • the exhaust chamber support 32 can be cooled by outside air.
  • the heat insulating material 63 is arrange
  • the exhaust duct 31 shown in FIGS. 6 to 10 has a cylindrical shape and is connected to the exhaust chamber 14 by an exhaust duct support 33 and an expansion joint 34.
  • An outer shell member 71 having a ring shape is disposed on the outer peripheral side of the end of the exhaust chamber 14.
  • An end portion of the exhaust chamber 14 and an inner peripheral portion of the outer shell member 71 are connected by an exhaust duct support 33.
  • the exhaust duct support 33 has a strip shape, extends along the axial direction of the turbine 13, and is arranged in parallel at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the exhaust duct support 33 is capable of absorbing the thermal elongation by deformation when thermal elongation occurs due to a temperature difference between the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31.
  • the thermal elongation is likely to occur during a transition period such as when the turbine 13 is started or during a high load.
  • the outer shell member 71 has a U shape with a cross section opening outward, and is substantially parallel to the outer peripheral surface of the exhaust chamber 14, and the outer peripheral surface of the exhaust chamber 14 from both sides of the outer shell main body 71a. Connecting flanges 71b and 71c that rise almost perpendicularly, and a connecting flange 71d that protrudes from the outer shell main body 71a to the outer peripheral surface side of the exhaust chamber 14.
  • the exhaust duct support 33 has a connection flange 33 a at one end fastened to a mounting flange 71 d of the outer shell member 71 by a bolt 72, and a connection flange 33 b at the other end connected to the connection flange 52 b of the outer cylinder 52 in the exhaust chamber 14. Fastened with bolts 73. Further, a gas seal 74 is provided between the mounting flange 71 b of the outer shell member 71 and the outer cylinder 52 so as to be located outside the exhaust duct support 33.
  • a pair of mounting flanges 75, 76 that form a ring shape are provided with support flanges 77, 78, and the ring shape is formed so as to span the mounting flanges 75, 76.
  • An anti-separation seal 79 is connected.
  • a space formed by the support flanges 77 and 78 and the retaining seal 79 is filled with a heat insulating material 80.
  • the boot 81 covers the heat insulating material 80. The ends of the boot 81 are fastened to the support flanges 77 and 78 by bolts 82 and 83.
  • One mounting flange 75 is fastened to the connection flange 71 b of the outer shell member 71 by a bolt 84, and the other mounting flange 76 is fastened to the end of the exhaust duct 31 by a bolt 85.
  • the expansion joint 34 insulates between the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 when the turbine 13 is heavily loaded, and deforms when thermal expansion occurs due to a temperature difference, thereby reducing the thermal elongation. Absorption is possible.
  • the heat insulating materials 86 and 87 are mounted on the inner peripheral surfaces of the mounting flanges 75 and 76, and the heat insulating material 88 is mounted on the inner peripheral surface of the exhaust duct 31.
  • the expansion joint 34 is disposed outside the heat insulating materials 86, 87, 88 and can be cooled by outside air.
  • the outer shell member 71 connected to the exhaust chamber 14 via a plurality of strip-shaped exhaust duct supports 33 is attached to both sides of the outer shell body 71a. Brackets 91 are fixed, and exhaust chamber legs 92 are connected to the mounting brackets 91, respectively. Therefore, the exhaust chamber 14 is installed on the floor surface of the turbine building (not shown) by the two exhaust chamber legs 92. That is, the exhaust chamber 14 is supported by the outer shell member 71 via a plurality of exhaust duct supports 33 arranged side by side in the circumferential direction, and the outer shell member 71 is installed on the floor surface via the exhaust chamber legs 92.
  • the Rukoto is provided to the exhaust chamber 14 via a plurality of strip-shaped exhaust duct supports 33 arranged side by side in the circumferential direction, and the outer shell member 71 is installed on the floor surface via the exhaust chamber legs 92.
  • the exhaust duct support 33 has a strip shape with a predetermined width, and is mounted along the longitudinal direction (exhaust gas flow direction) in the exhaust chamber 14. Further, since the exhaust duct support 33 is arranged in parallel in the circumferential direction of the exhaust chamber 14, it becomes a highly rigid member in the vertical (circumferential) direction. Further, since the outer shell member 71 is a deformed cross section obtained by adding a connecting flange 71d to a U-shaped cross section composed of an outer shell main body 71a and connecting flanges 71b and 71c, it is a highly rigid member in the vertical (circumferential) direction. Become. Therefore, since the exhaust duct support 33 and the outer shell member 71 are highly rigid members, the weight of the exhaust chamber 14 can be sufficiently supported. Further, the deformation of the exhaust duct support 33 can sufficiently absorb the thermal elongation of the exhaust chamber 14.
  • the exhaust duct 31 is installed on the floor surface of the building by a plurality of exhaust duct legs 93 and 94, and the exhaust casing 27 is not shown, but is formed by the exhaust casing legs. It is installed on the floor of the building.
  • the outer shell member 71 having a ring shape is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber 14 serving as a cylindrical turbine body, and the exhaust chamber 14 and the outer shell member are arranged. 71 is connected by an exhaust duct support 33 capable of absorbing thermal expansion, and exhaust chamber legs 92 for installing the exhaust chamber 14 in the building are connected to the outer shell member 71.
  • the outer shell member 71 and the exhaust duct support 33 are highly rigid members, the bending stress due to the weight of the exhaust chamber 14 can be sufficiently supported, and the exhaust duct support 33 can heat the exhaust chamber 14. The elongation can be absorbed, and the durability can be improved by reducing the bending stress and thermal stress acting on the exhaust chamber 14.
  • an expansion joint 34 is interposed between the outer shell member 71 and the exhaust duct 31. Therefore, thermal expansion between the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 can be efficiently absorbed by the expansion joint 34, and durability can be improved.
  • the exhaust duct support 33 has a plurality of strip shapes, and one end is connected to the end of the exhaust chamber 14 while the other end is connected to the end of the outer shell member 71. is doing. Therefore, by forming the exhaust duct support 33 into a plurality of strips, a highly rigid member can be obtained, and the bending stress due to the weight of the exhaust chamber 14 can be properly supported.
  • a gas seal 74 that connects the exhaust chamber 14 and the outer shell member 71 is provided outside the exhaust duct support 33, and the exhaust chamber 14 and the exhaust duct 31 are connected to each other. Leakage of exhaust gas from the connecting portion can be prevented.
  • the compressor 11, the combustor 12, and the turbine 13 are configured, and the exhaust chamber 14 of the turbine 13 and the outer shell member 71 that forms a ring shape disposed on the outer peripheral side thereof; Are connected by an exhaust duct support 33 capable of absorbing thermal elongation, the outer shell member 71 and the exhaust duct 31 are connected via an expansion joint 34, and exhaust for installing the exhaust chamber 14 in the outer shell member 71 is connected.
  • the chamber legs 92 are connected.
  • the outer shell member 71 and the exhaust duct support 33 are highly rigid members, the bending stress due to the weight of the exhaust chamber 14 can be sufficiently supported, and the exhaust duct support 33 can heat the exhaust chamber 14. The elongation can be absorbed, and the bending stress and the thermal stress acting on the exhaust chamber 14 can be reduced, so that the durability of the entire gas turbine can be improved.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the main part of the turbine showing the turbine support structure in the gas turbine according to the third embodiment of the present invention.
  • the exhaust chamber 101 as the turbine body has a cylindrical shape.
  • a ring-shaped outer shell member 102 is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber 101 on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas, and the exhaust chamber 101 and the outer shell member 102 serve as an exhaust duct support.
  • (Support member) 103 is connected.
  • An exhaust duct 104 is disposed on the downstream side of the exhaust chamber 101 in the exhaust gas flow direction.
  • the exhaust duct 104 has a cylindrical shape, and the outer shell member 102 and the exhaust duct 104 are connected by an expansion joint (high temperature expansion joint) 105. Then, exhaust chamber legs (not shown) for installing the exhaust chamber 101 are connected to the outer shell member 102.
  • a ring-shaped outer shell member 102 is disposed on the outer peripheral side of the end portion of the exhaust chamber 101.
  • An end portion of the air chamber 101 and an inner peripheral portion of the outer shell member 102 are connected by an exhaust duct support 103.
  • the exhaust duct support 103 has a truncated cone shape.
  • thermal elongation occurs due to a temperature difference between the exhaust chamber 101 and the exhaust duct 104, the thermal elongation can be absorbed by deformation. In particular, this thermal elongation is likely to occur during a transition period such as when the turbine is started or during a high load.
  • the outer shell member 102 has a U shape whose cross section is open to the outside.
  • the outer shell member 102 includes an outer shell main body 102a that is substantially parallel to the outer peripheral surface of the exhaust chamber 101, and connecting flanges 102b and 102c that rise substantially perpendicularly to the outer peripheral surface of the exhaust chamber 101 from both sides of the outer shell main body 102a.
  • a connecting flange 102d protruding from the outer shell main body 102a to the outer peripheral surface side of the exhaust chamber 101.
  • One end of the exhaust duct support 103 is fastened to the mounting flange 102 d of the outer shell member 102 by a bolt 106, and the other end is fixed to the exhaust chamber 101.
  • support flanges 109 and 110 are erected on a pair of mounting flanges 107 and 108 having a ring shape.
  • the space formed by the support flanges 109 and 110 is filled with a heat insulating material 111, covered with a bellows 112, and a cover 113 is fastened with bolts 114 and 115.
  • One mounting flange 107 is fastened to the connection flange 102 b of the outer shell member 102 by a bolt 116, and the other mounting flange 108 is fastened to the end of the exhaust duct 104 by a bolt 117.
  • the expansion joint 105 insulates between the exhaust chamber 101 and the exhaust duct 104 when the turbine is heavily loaded, and absorbs the thermal elongation by deformation when thermal expansion occurs due to a temperature difference. It is possible.
  • exhaust chamber legs are connected to both sides of the outer shell member 102 via mounting brackets, respectively. Therefore, the exhaust chamber 101 is installed on the floor of the turbine building by the two exhaust chamber legs. That is, the exhaust chamber 101 is supported by the outer shell member 102 via the exhaust duct support 103, and the outer shell member 102 is installed on the floor via the exhaust chamber legs.
  • the exhaust duct support 103 has a truncated cone shape and is mounted along the longitudinal direction (exhaust gas flow direction) in the exhaust chamber 101, and thus becomes a highly rigid member in the vertical (circumferential) direction.
  • the outer shell member 102 has a deformed cross section obtained by adding a connecting flange 102d to a U-shaped cross section including the outer shell main body 102a and the connecting flanges 102b and 102c. Become. Therefore, since the exhaust duct support 103 and the outer shell member 102 are highly rigid members, the weight of the exhaust chamber 101 can be sufficiently supported. Further, the deformation of the exhaust duct support 103 can sufficiently absorb the thermal expansion of the exhaust chamber 101.
  • the outer shell member 102 having the ring shape is disposed on the outer peripheral side of the exhaust chamber 101 serving as the cylindrical turbine body, and the exhaust chamber 101 and the outer shell member are arranged. 102 are connected by an exhaust duct support 103 capable of absorbing thermal elongation, and exhaust chamber legs for installing the exhaust chamber 101 in the building are connected to the outer shell member 102.
  • the outer shell member 102 and the exhaust duct support 103 are highly rigid members, the bending stress due to the weight of the exhaust chamber 101 can be sufficiently supported, and the heat of the exhaust chamber 101 can be supported by the exhaust duct support 103. Elongation can be absorbed and durability can be improved by reducing bending stress and thermal stress acting on the exhaust chamber 101.
  • the exhaust duct support 103 has a truncated cone shape, and one end in the axial direction is connected to the end of the exhaust chamber 101, while the other end is the end of the outer shell member 102.
  • the turbine body of the present invention is the exhaust chamber 14, the exhaust chamber 14 and the outer shell member 71 are connected by the exhaust duct support 33, and the exhaust chamber legs 92 are connected to the outer shell member 71.
  • the turbine body of the present invention is an exhaust casing 27, an outer shell member is provided outside the exhaust chamber 14 via a support member, and the exhaust casing leg is connected to the outer shell member.
  • the turbine body may be an exhaust duct 31, an outer shell member may be provided outside the exhaust duct 31 via a support member, and the exhaust duct leg may be connected to the outer shell member.
  • the exhaust chamber connection structure and the gas turbine according to the present invention are configured such that a heat insulating material is attached to the outer peripheral surface of the exhaust chamber, and the support member is formed outside the heat insulating material in the form of a plurality of strips. It is intended to improve durability by reducing the thermal stress in the section, and can be applied to any kind of gas turbine. Further, the turbine support structure and the gas turbine according to the present invention have a bending stress acting on the turbine body by connecting the legs to the outer shell member connected to the turbine body via a support member capable of absorbing thermal elongation. It is intended to improve durability by reducing heat stress and can be applied to any kind of gas turbine.

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Abstract

　ガスタービンにおいて、排気車室（２７）と排気室（１４）とを熱伸びを吸収可能な排気室サポート（３２）により連結し、排気室（１４）と排気ダクト（３１）とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート（３３）により連結し、排気室（１４）の外周面に断熱材（６３）を装着し、排気室サポート（３２）及び排気ダクトサポート（３３）を複数の短冊形状をなして断熱材（６３）の外側に配置し、排気室の連結部における熱応力を低減することで耐久性の向上を図る。

Description

排気室の連結構造及びタービンの支持構造並びにガスタービン
　本発明は、例えば、圧縮した高温・高圧の空気に対して燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンにおいて、タービンの後部に配設される排気室の連結構造、並びに、この排気室の連結構造が適用されるガスタービンに関する。
　また、本発明は、例えば、圧縮した高温・高圧の空気に対して燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンにおいて、床面にタービンを設置するためのタービンの支持構造、並びに、このタービンの支持構造が適用されるガスタービンに関する。
　ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。この場合、タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配設されて構成されており、燃焼ガスにより動翼を駆動することで発電機の連結される出力軸を回転駆動している。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、排気車室のディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。
　このように構成されたガスタービンは、近年、高出力化及び高効率化が求められており、静翼及び動翼に導かれる燃焼ガスの温度はますます高くなる傾向にある。そのため、一般的には、静翼及び動翼の内部に冷却通路を形成し、空気や蒸気などの冷却媒体をこの冷却通路に流すことで、この静翼及び動翼を冷却しつつ、耐熱性を確保すると共に、燃焼ガスの高温化を図り、出力及び効率を高めるようにしている。
　例えば、タービンでは、静翼及び動翼を収容する排気車室の下流側に排気室が連結され、この排気室の下流側に排気ダクトが連結されており、排気車室と排気室が円筒形状をなす薄板の熱伸び吸収部材により連結され、排気室と排気ダクトが断熱材を有するエキスパンションジョイントにより連結されている。従って、ガスタービンの過渡期や高出力化に対して、排気車室と排気室排気ダクトとの間の熱応力を吸収している。
　このタービンの連結構造としては、例えば、下記特許文献１、２、３に記載されたものがある。
　また、ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。この場合、タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配設されて構成されており、燃焼ガスにより動翼を駆動することで発電機の連結される出力軸を回転駆動している。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、排気車室のディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。
　このように構成されたガスタービンは、静翼及び動翼が収容される排気車室と排気室と排気ダクトがそれぞれ円筒形状をなして連結されて構成されており、複数の脚部をもって建屋内の床面に設置されている。この排気車室、排気室、排気ダクトは、外側ケーシングと内側ケーシングがストラットにより連結されることで、二重の円筒形状をなし、外側ケーシングと内側ケーシングの間の空間部が排気ガスの通路となっている。そして、この外側ケーシングの両側にそれぞれ脚部が連結され、この複数の脚部により排気車室、排気室、排気ダクトが床面に設置されることとなる。
　このタービンの支持構造としては、例えば、下記特許文献４に記載されたものがある。
特開２００６－３０７７３３号公報 特開２００４－３０８５０２号公報 実開平０１－０８５４２９号公報 特開平０７－２９３２７７号公報
　上述した従来のガスタービンでは、排気車室と排気室を薄板の熱伸び吸収部材により連結したり、排気室と排気ダクトをエキスパンションジョイントにより連結したりすることで、部材間における熱応力を吸収している。ところが、ガスタービンにおける高出力化及び高効率化により燃焼ガスの温度が更に高くなる傾向にあり、熱伸び吸収部材の選定やエキスパンションジョイント自体の耐熱性確保が難しくなる。そのため、この熱伸び吸収部材やエキスパンションジョイントを冷却することが考えられるが、排気車室、排気室、排気ダクトとの温度差が大きくなり、熱応力が過大となり、耐久性において不利になる。
　また、上述した従来のタービンの支持構造では、排気車室、排気室、排気ダクトにおける外側ケーシングの両側にそれぞれ脚部を連結し、この複数の脚部により排気車室、排気室、排気ダクトを床面に設置している。排気車室、排気室、排気ダクトは、重量物であることから、外側ケーシングにおける脚部の取付部に曲げ応力が作用し、変形などを招くおそれがある。そのため、この外側ケーシングの外周面に周方向に沿ってリブを設け、このリブを介して脚部を連結している。
　ところが、タービンの稼動時には、排気車室、排気室、排気ダクトにおける外側ケーシングが排気ガスにより高温となり、熱伸びが発生する。すると、この外側ケーシングは、リブにより強度を上げた部分とその他の部分とで熱伸び量が異なり、ここに熱応力が発生し、変形や破損等が発生するおそれがある。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、排気室の連結部における熱応力を低減することで耐久性の向上を図る排気室の連結構造及びガスタービンを提供することを目的とする。
　また、本発明は上述した課題を解決するものであり、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図るタービンの支持構造及びガスタービンを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するための請求項１の発明の排気室の連結構造は、円筒形状をなす排気室と、該排気室に対して排気ガスの流動方向上流側または下流側に配置される円筒形状をなす連結部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結される排気室の連結構造において、前記排気室の外周面に断熱材が装着され、前記サポート部材は、複数の短冊形状をなして前記断熱材の外側に配置され、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記連結部材の端部に連結される、ことを特徴とするものである。
　請求項２の発明の排気室の連結構造では、前記連結部材は、前記排気室に対して排気ガスの流動方向上流側に配置される排気車室であり、該排気車室の外周面に断熱材が装着され、前記排気車室は、前記サポート部材としての排気室サポートにより前記排気室に連結されることを特徴としている。
　請求項３の発明の排気室の連結構造では、前記排気車室の内側に円筒形状をなす排気ディフューザが配置され、前記排気車室と前記排気ディフューザとが、複数の短冊形状をなして熱伸びを吸収可能なディフューザサポートにより連結されることを特徴としている。
　請求項４の発明の排気室の連結構造では、前記排気室サポートの内側にて、前記排気室と前記排気車室とを連結するガスシールが設けられることを特徴としている。
　請求項５の発明の排気室の連結構造では、前記連結部材は、前記排気室に対して排気ガスの流動方向下流側に配置される排気ダクトであり、該排気ダクトの内周面に断熱材が装着され、前記排気ダクトは、前記サポート部材としての排気ダクトサポートにより前記排気室に連結されることを特徴としている。
　請求項６の発明の排気室の連結構造では、前記排気室の外周側にリング形状をなす外殻部材が配置され、該外殻部材に隣接して前記排気ダクトが配置され、前記排気室と外殻部材とが前記排気ダクトサポートにより連結され、前記外殻部材と前記排気ダクトとが高温伸縮継手により連結されることを特徴としている。
　請求項７の発明の排気室の連結構造では、前記排気ダクトサポートの外側にて、前記排気室と前記排気ダクトとを連結するガスシールが設けられることを特徴としている。
　また、請求項８の発明のガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記タービンは、排気車室と排気室とが熱伸びを吸収可能な排気室サポートにより連結されると共に、前記排気室と排気ダクトが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポートにより連結され、前記排気室の外周面に断熱材が装着され、前記排気室サポートは、複数の短冊形状をなして前記断熱材の外側に配置され、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記排気車室の端部に連結される、ことを特徴とするものである。
　また、請求項９の発明のガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記タービンは、排気車室と排気室とが熱伸びを吸収可能な排気室サポートにより連結されると共に、前記排気室と排気ダクトが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポートにより連結され、前記排気室の外周面に断熱材が装着され、前記排気ダクトサポートは、複数の短冊形状をなして前記断熱材の外側に配置され、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記排気ダクトの端部に連結される、ことを特徴とするものである。
　請求項１０の発明のガスタービンでは、前記排気室の外周側にリング形状をなす外殻部材が配置され、該外殻部材に隣接して前記排気ダクトが配置され、前記排気室と外殻部材とが前記排気ダクトサポートにより連結され、前記外殻部材と前記排気ダクトとが高温伸縮継手により連結されることを特徴としている。
　また、上記の目的を達成するための請求項１１の発明のタービンの支持構造は、円筒形状をなすタービン本体と、該タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材に前記タービン本体を設置するための脚部が連結されることを特徴とするものである。
　請求項１２の発明のタービンの支持構造では、前記タービン本体は、燃焼ガスが流動する排気室を有し、該排気室と前記外殻部材とが前記サポート部材により連結されると共に、前記外殻部材に排気ダクトが連結されることを特徴としている。
　請求項１３の発明のタービンの支持構造では、前記外殻部材と前記排気ダクトとの間に高温伸縮継手が介装されることを特徴としている。
　請求項１４の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材は、複数の短冊形状をなし、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴としている。
　請求項１５の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材の外側にて、前記排気室と前記外殻部材とを連結するガスシールが設けられることを特徴としている。
　請求項１６の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材は、円錐台形状をなし、軸方向の一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴としている。
　また、請求項１７の発明のガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記タービンは、排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材と排気ダクトとが連結され、前記外殻部材に前記排気室を設置するための脚部が連結される、ことを特徴とするものである。
　請求項１の発明の排気室の連結構造によれば、排気室と排気ガスの流動方向上流側または下流側に配置される連結部材とを熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結して構成している。排気室の外周面に断熱材を装着している。サポート部材は、複数の短冊形状をなして断熱材の外側に配置され、一端部を排気室の端部に連結され、他端部を連結部材の端部に連結されている。従って、サポート部材が短冊形状をなすことから、排気室と連結部材との間で発生する熱伸びを効率的に吸収することができる。また、サポート部材が断熱材の外側に配置されることから、このサポート部材が十分に冷却されることとなる。その結果、排気室の連結部における熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
　請求項２の発明の排気室の連結構造によれば、連結部材を、排気室に対して排気ガスの流動方向上流側に配置する排気車室とし、排気車室の外周面に断熱材を装着し、排気車室をサポート部材としての排気室サポートにより排気室に連結するので、排気室と排気車室との温度差による熱伸びを効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　請求項３の発明の排気室の連結構造によれば、排気車室の内側に円筒形状をなす排気ディフューザを配置し、排気車室と排気ディフューザとを複数の短冊形状をなして熱伸びを吸収可能なディフューザサポートにより連結するので、排気車室と排気ディフューザの温度差による熱伸びを効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　請求項４の発明の排気室の連結構造によれば、排気室サポートの内側に排気室と排気車室とを連結するガスシールを設けるので、排気室と排気車室との連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
　請求項５の発明の排気室の連結構造によれば、連結部材を、排気室に対して排気ガスの流動方向下流側に配置する排気ダクトとし、排気ダクトの内周面に断熱材を装着し、排気ダクトをサポート部材としての排気ダクトサポートにより排気室に連結するので、排気室と排気ダクトとの温度差による熱伸びを効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　請求項６の発明の排気室の連結構造によれば、排気室の外周側にリング形状をなす外殻部材を配置し、外殻部材に隣接して排気ダクトを配置し、排気室と外殻部材とを排気ダクトサポートにより連結し、外殻部材と排気ダクトとを高温伸縮継手により連結するので、高温伸縮継手を適正に冷却することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　請求項７の発明の排気室の連結構造によれば、排気ダクトサポートの外側に排気室と排気ダクトとを連結するガスシールを設けるので、排気室と排気ダクトとの連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
　また、請求項８の発明のガスタービンによれば、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成し、タービンの排気車室と排気室とを熱伸びを吸収可能な排気室サポートにより連結すると共に、排気室と排気ダクトを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポートにより連結し、排気室の外周面に断熱材を装着し、排気室サポートを複数の短冊形状をなして断熱材の外側に配置し、一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を排気車室の端部に連結している。従って、排気室サポートが短冊形状をなすことから、排気車室と排気室との間で発生する熱伸びを効率的に吸収することができ、また、排気室サポートが断熱材の外側に配置されることから、この排気室サポートが十分に冷却されることとなり、排気室の連結部における熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができ、その結果、タービン出力及び効率を向上することができる。
　また、請求項９の発明のガスタービンによれば、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成し、タービンの排気車室と排気室とを熱伸びを吸収可能な排気室サポートにより連結すると共に、排気室と排気ダクトを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポートにより連結し、排気室の外周面に断熱材を装着し、排気ダクトサポートを複数の短冊形状をなして断熱材の外側に配置し、一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を排気ダクトの端部に連結している。従って、排気ダクトサポートが短冊形状をなすことから、排気室と排気ダクトとの間で発生する熱伸びを効率的に吸収することができ、また、排気ダクトサポートが断熱材の外側に配置されることから、この排気ダクトサポートが十分に冷却されることとなり、排気室の連結部における熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができ、その結果、タービン出力及び効率を向上することができる。
　請求項１０の発明のガスタービンによれば、排気室の外周側にリング形状をなす外殻部材を配置し、外殻部材に隣接して排気ダクトを配置し、排気室と外殻部材とを排気ダクトサポートにより連結し、外殻部材と排気ダクトとを高温伸縮継手により連結するので、高温伸縮継手を適正に冷却することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　また、請求項１１の発明のタービンの支持構造によれば、円筒形状をなすタービン本体と、タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とを、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結し、外殻部材にタービン本体を設置するための脚部を連結している。従って、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、タービン本体の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材によりタービン本体の熱伸びを吸収することができ、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
　請求項１２の発明のタービンの支持構造によれば、タービン本体として燃焼ガスが流動する排気室を設け、排気室と外殻部材とをサポート部材により連結すると共に、外殻部材に排気ダクトを連結するので、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、排気室の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材により排気室及び排気ダクトの熱伸びを吸収することができる。
　請求項１３の発明のタービンの支持構造によれば、外殻部材と排気ダクトとの間に高温伸縮継手を介装するので、排気室と排気ダクトとの間の熱伸びを高温伸縮継手により効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　請求項１４の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材を複数の短冊形状とし、一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を外殻部材の端部に連結するので、サポート部材を複数の短冊形状とすることで高剛性部材となり、排気室の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
　請求項１５の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材の外側にて、排気室と外殻部材とを連結するガスシールを設けるので、排気室と排気ダクトとの連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
　請求項１６の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材を円錐台形状とし、軸方向の一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を外殻部材の端部に連結するので、サポート部材を円錐台形状とすることで高剛性部材となり、排気室の重量のよる曲げ応力を適正に支持することができる。
　また、請求項１７の発明のガスタービンによれば、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成し、タービンの排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とを熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結し、外殻部材と排気ダクトとを連結し、外殻部材に排気室を設置するための脚部を連結している。従って、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、タービン本体の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材によりタービン本体の熱伸びを吸収することができ、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
図１は、本発明の実施例１に係るガスタービンにおける排気室の連結構造を表すタービンの要部断面図である。 図２は、実施例１のガスタービンにおける排気車室と排気室との連結部を表す断面図である。 図３は、排気車室と排気室との連結部を表す平面図である。 図４は、実施例１のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図である。 図５は、実施例１のガスタービンの概略構成図である。 図６は、本発明の実施例２に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。 図７は、実施例２のタービンの支持構造を表す図１のＡ－Ａ断面図である。 図８は、実施例２のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図である。 図９は、排気室と排気ダクトとの連結部を表す平面図である。 図１０は、実施例２のガスタービンの概略構成図である。 図１１は、本発明の実施例３に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
符号の説明
　１１　圧縮機
　１２　燃焼器
　１３　タービン
　１４，１０１　排気室（タービン本体）
　２０　タービン車室
　２３，４１　排気ディフューザ
　２７　排気車室（連結部材、タービン本体）
　３１　排気ダクト（連結部材、タービン本体）
　３２　排気室サポート（サポート部材）
　３３，１０３　排気ダクトサポート（サポート部材）
　３４，１０５　エキスパンションジョイント（高温伸縮継手）
　４１　排気ディフューザ
　４８　ディフューザサポート
　５１，５９，６０，７４　ガスシール
　６２，６３，８０，８６，８７，８８　断熱材
　７１，１０２　外殻部材
　９２　排気室脚部
　以下に添付図面を参照して、本発明に係る排気室の連結構造及びタービンの支持構造並びにガスタービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
　図１は、本発明の実施例１に係るガスタービンにおける排気室の連結構造を表すタービンの要部断面図、図２は、実施例１のガスタービンにおける排気車室と排気室との連結部を表す断面図、図３は、排気車室と排気室との連結部を表す平面図、図４は、実施例１のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図、図５は、実施例１のガスタービンの概略構成図である。
　本実施例のガスタービンは、図５に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３と排気室１４により構成される。このガスタービン１３には、図示しない発電機が連結されている。この圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されてなり、その外側に抽気マニホールド１９が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。このタービン車室２０の下流側に排気車室２７を介して排気室１４が配設されている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２４が位置している。ロータ２４は、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持される一方、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、このロータ２４は、各動翼１８，２２が植え付けられたディスクが複数重ねられてなり、排気室１４側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
　従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼２１と動翼２２を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する。排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。
　上述したタービン１３において、図１に示すように、複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されるタービン車室２０があり、その下流側に排気車室２７がある。排気車室２７は、円筒形状をなしている。排気車室２７の排気ガスの流動方向下流側に排気室１４が配置されている。この排気室１４は円筒形状をなしている。排気室１４の排気ガスの流動方向下流側に排気ダクト３１が配置されている。排気ダクト３１は、円筒形状をなしている。そして、排気車室２７と排気室１４とが熱伸びを吸収可能な排気室サポート（サポート部材）３２により連結されている。また、排気室１４と排気ダクト３１とが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート（サポート部材）３３及び熱伸びを吸収可能なエキスパンションジョイント（高温伸縮継手）３４により連結されている。
　排気車室２７には、その内側に円筒形状をなす排気ディフューザ４１が配置されている。この排気ディフューザ４１は、円筒形状をなす外側ディフューザ４２と内側ディフューザ４３がストラットシールド４４により連結されて構成される。このストラットシールド４４は、円筒形状や楕円筒状などの中空構造をなし、排気ディフューザ４１の周方向に均等間隔で複数設けられている。そして、内側ディフューザ４３の内周部には、軸受４５を介してロータ２４が回転自在に支持されており、この軸受４５に潤滑オイルを供給するオイル配管４６が配設されている。なお、ストラットシールド４４内には、ストラット４７が配設されている。ストラットシールド４４内部の空間は、外部から排気ディフューザ４１の内側の空間や、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間の空間に冷却空気を供給可能となっている。この冷却空気により、後述するディフューザサポート４８も冷却することができる。なお、ストラット４７は、一端を排気車室２７に固定され、他端を軸受箱に固定されている。
　排気車室２７と排気ディフューザ４１とは、ディフューザサポート４８により連結されている。このディフューザサポート４８は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、このディフューザサポート４８は、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、タービン１３の始動時などの過渡期には、熱伸びが発生しやすい。ディフューザサポート４８は、一端部が排気車室２７にボルト４９により締結され、他端部が外側ディフューザ４２にボルト５０により締結されている。このディフューザサポート４８を外側から被覆するように、排気車室２７が設けられている。外側ディフューザ４２と排気車室２７の間には、ガスシール５１が設けられており、排気車室とタービン車室を遮断している。
　排気室１４は、円筒形状をなす外筒５２と内筒５３がフォローストラット５４により連結されて構成され、このフォローストラット５４は、円筒形状や楕円筒状などの中空構造をなし、排気室１４の周方向に均等間隔で複数設けられている。フォローストラット５４は、排気室１４の外筒５２側において開口しており、フォローストラット５４の内部は、大気と連通している。
　排気車室２７と排気室１４とは、排気室サポート３２により連結されている。排気ディフューザ４１と排気室１４とは、外側ディフューザ４２と外筒５２、内側ディフューザ４３と内筒５３の端部がそれぞれ接近して対向している。外側ディフューザ４２と外筒５２は、排気ガスの流動方向下流側に向けて拡径しているが、内側ディフューザ４３，内筒５３は、排気ガスの流動方向下流側に向けて同径となっている。そして、排気ディフューザ４１の外側ディフューザ４２より外周側に位置する排気車室２７の端部と、排気室１４の外筒５２の端部とが排気室サポート３２により連結されている。
　この排気室サポート３２は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気室サポート３２は、排気車室２７と排気室１４との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。なお、熱伸びは、タービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。
　図２と図３に示すとおり、排気車室２７の端部には連結リング５５がボルト５６により固定されている。排気室サポート３２は、一端部の連結フランジ３２ａがこの連結リング５５にボルト５７により締結され、他端部の連結フランジ３２ｂが排気室１４における外筒５２の取付フランジ５２ａにボルト５８により締結されている。また、排気車室２７の下流側端部と外側ディフューザ４２の下流側端部との間にガスシール５９が設けられる。連結リング５５と外筒５２の上流側端部との間に排気室サポート３２の内側に位置してガスシール６０が設けられている。更に、内側ディフューザ４３，５３の端部間にゴムシール６１が設けられている。
　ガスシール５９は、ストラットシールド４４内部を伝わって供給される冷却空気を外側ディフューザ４１と排気車室２７との間にとどめる役割を有する。
　排気車室２７の外周面に断熱材６２が装着される。同様に、排気室１４の外周面に断熱材６３が装着されている。排気室サポート３２は、排気室１４の外筒５２の外側に設けられており、排気室サポート３２はこの断熱材６３の外側に配置されている。排気室サポート３２は、外気により冷却可能となっている。また、断絶材６３は、フォローストラット５４の開口部をさけるように配置される。大気の取入れを阻害しないためである。
　図１及び図４に示す排気ダクト３１は、円筒形状をなし、排気室１４と排気ダクトサポート３３及びエキスパンションジョイント３４により連結されている。排気室１４の端部の外周側にリング形状をなす外殻部材７１が配置されている。排気室１４の端部と、外殻部材７１の内周部とが排気ダクトサポート３３により連結されている。この排気ダクトサポート３３は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気ダクトサポート３３は、排気室１４と排気ダクト３１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、熱伸びはタービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。一方、外殻部材７１は、断面が外側に開口したコ字形状をなし、内周面に取付フランジ７１ａが形成されると共に、外周部に連結フランジ７１ｂが形成されている。
　そして、排気ダクトサポート３３は、一端部の連結フランジ３３ａが外殻部材７１の取付フランジ７１ａにボルト７２により締結され、他端部の連結フランジ３３ｂが排気室１４における外筒５２の連結フランジ５２ｂにボルト７３により締結されている。また、外殻部材７１の取付フランジ７１ａと外筒５２との間に排気ダクトサポート３３の外側に位置してガスシール７４が設けられている。
　また、エキスパンションジョイント３４にて、リング形状をなす一対の取付フランジ７５，７６には、支持フランジ７７，７８が立設されると共に、この取付フランジ７５，７６を掛け渡すようにリング形状をなす抜け止めシール７９が連結されている。支持フランジ７７，７８及び抜け止めシール７９により形成された空間部に断熱材８０が充填されている。ブーツ８１はこの断熱材８０を被覆している。ブーツ８１の端部は支持フランジ７７，７８にボルト８２，８３により締結されている。そして、一方の取付フランジ７５が外殻部材７１の連結フランジ７１ｂにボルト８４により締結され、他方の取付フランジ７６が排気ダクト３１の端部にボルト８５により締結されている。このエキスパンションジョイント３４は、タービン１３の高負荷時に、排気室１４と排気ダクト３１との間で断熱を行うと共に、温度差により熱伸びが発生したときに、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。
　各取付フランジ７５，７６の内周面に断熱材８６，８７が装着されると共に、排気ダクト３１の内周面に断熱材８８が装着されている。、エキスパンションジョイント３４はこの断熱材８６，８７，８８の外側に配置されることとなり、外気により冷却可能となっている。
　このように本実施例の排気室の連結構造にあっては、排気室１４と、排気室１４に対して排気ガスの流動方向上流側に配置する排気車室２７とを熱伸びを吸収可能な排気室サポート３２により連結して構成し、排気室１４の外周面に断熱材６３を装着し、排気室サポート３２を複数の短冊形状をなして断熱材６３の外側に配置し、一端部を排気室１４の端部に連結する一方、他端部を排気車室２７の端部に連結している。
　従って、排気室サポート３２が短冊形状をなすことから、容易に変形することで、排気室１４と排気車室２７との間で発生する熱伸びを効率的に吸収することができる。また、排気室サポート３２が断熱材６３の外側に配置されることから、この排気室サポート３２が外気により十分に冷却されることとなる。その結果、排気室１４と排気車室２７との連結部、つまり、排気室サポート３２における熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
　この場合、排気室サポート３２の内側に排気室１４と排気車室２７とを連結するガスシール５９，６０を設けており、排気室１４と排気車室２７との連結部からの外部への排気ガスの漏洩を防止することができる。また、排気室サポート３２、排気車室２７が、高温の排気ガスから隔てられるため、それぞれの熱伸びを抑制することができる。
　また、本実施例の排気室の連結構造では、排気車室２７の内側に円筒形状をなす排気ディフューザ４１を配置し、排気車室２７と排気ディフューザ４１とを複数の短冊形状をなして熱伸びを吸収可能なディフューザサポート４８により連結している。従って、排気車室２７と排気ディフューザ４１の温度差による熱伸びを効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　また、本実施例の排気室の連結構造にあっては、排気室１４と、排気室１４に対して排気ガスの流動方向下流側に配置する排気ダクト３１とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート３３により連結して構成し、排気室１４の外周面に断熱材６３を装着し、排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状をなして断熱材６３の外側に配置し、一端部を排気室１４の端部に連結する一方、他端部を排気ダクト３１の端部に連結している。
　従って、排気ダクトサポート３３が短冊形状をなし容易に変形することで、排気室１４と排気ダクト３１との間で発生する熱伸びを効率的に吸収することができる。エキスパンションジョイント３４は、排気ダクトサポート３３の外側に配置されることから、このエキスパンションジョイント３４が外気により十分に冷却される。また、エキスパンションジョイント３４は、内側に設けられた排気ダクトサポート３３により熱から保護される。
　この場合、排気ダクトサポート３３の外側に排気室１４と排気ダクト３１とを連結するガスシール７４を設けており、排気室１４と排気ダクト３１との連結部からの外部への排気ガスの漏洩を防止することができる。
　また、本実施例の排気室の連結構造では、排気室１４の外周側にリング形状をなす外殻部材７１を配置し、外殻部材７１に隣接して排気ダクト３１を配置し、排気室１４と外殻部材７１とを排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１と排気ダクト３１とをエキスパンションジョイント３４により連結している。従って、エキスパンションジョイント３４を適正に冷却することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　この場合、排気ダクト３１の内周面に断熱材８８を装着することで、内面保温としており、排気ダクト３１の温度を低減することが可能となり、エキスパンションジョイント３４の高温化を抑制し、耐久性を向上することができる。
　そして、本実施例のガスタービンにあっては、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成し、タービン１３の排気車室２７と排気室１４とを排気室サポート３２により連結すると共に、排気室１４と排気ダクト３１を排気ダクトサポート３３により連結し、排気室１４の外周面に断熱材６３を装着し、排気室サポート３２及び排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状をなして断熱材６３の外側に配置している。
　従って、排気室サポート３２及び排気ダクトサポート３３が短冊形状をなすことから、容易に変形することででき、排気車室２７と排気室１４と排気ダクト３１との間で発生する熱伸びを効率的に吸収することができる。また、排気室サポート３２及び排気ダクトサポート３３が断熱材６３の外側に配置されることから、各サポート３２，３３が外気により十分に冷却される。その結果、排気車室２７と排気室１４と排気ダクト３１との連結部、つまり、各サポート３２，３３における熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができ、その結果、タービン出力及び効率を向上することができる。
　図６は、本発明の実施例２に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図、図７は、実施例２のタービンの支持構造を表す図６のＡ－Ａ断面図、図８は、実施例２のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図、図９は、排気室と排気ダクトとの連結部を表す平面図、図１０は、実施例２のガスタービンの概略構成図である。
　本実施例のガスタービンは、図１０に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３と排気室１４により構成される。このガスタービン１３には、図示しない発電機が連結されている。この圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されてなり、その外側に抽気マニホールド１９が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。このタービン車室２０の下流側に排気車室２７を介して排気室１４が配設されている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２４が位置している。ロータ２４は、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持される一方、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、このロータ２４は、各動翼１８，２２が植付けられたディスクが複数重ねられてなり、排気室１４側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
　従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する。排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。
　上述したタービン１３において、図６及び図７に示すように、複数の静翼２１と動翼２２（いずれも図１０参照）が交互に配設されるタービン車室２０があり、その下流側に排気車室２７がある。排気車室２７は、円筒形状をなしている。排気車室２７の排気ガスの流動方向下流側に排気室１４が配置されている。この排気室１４は円筒形状をなしている。排気室１４の排気ガスの流動方向下流側に排気ダクト３１が配置されている。排気ダクト３１は、円筒形状をなしている。そして、排気車室２７と排気室１４とが熱伸びを吸収可能な排気室サポート３２により連結されている。また、排気室１４と排気ダクト３１とが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート（サポート部材）３３及び熱伸びを吸収可能なエキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）３４により連結されている。
　この場合、本実施例では、タービン本体としての排気室１４における排気ガスの流動方向下流側の端部に対して、その外周側にリング形状をなす外殻部材７１が配置されている。排気室１４と外殻部材７１とが排気ダクトサポート３３により連結され、外殻部材７１と排気ダクト３１とがエキスパンジョンジョイント３４により連結され、外殻部材７１に排気室１４を設置するための排気室脚部９２が連結されている。
　排気車室２７には、その内側に円筒形状をなす排気ディフューザ４１が配置されている。この排気ディフューザ４１は、円筒形状をなす外側ディフューザ４２と内側ディフューザ４３がストラットシールド４４により連結されて構成される。このストラットシールド４４は、円筒形状や楕円形状などの中空形状をなし、排気ディフューザ４１の周方向に均等間隔で複数設けられている。そして、内側ディフューザ４３の内周部には、軸受４５を介してロータ２４が回転自在に支持されており、この軸受４５に潤滑オイルを供給するオイル配管４６が配設されている。なお、ストラットシールド４４内には、ストラット４７が配設されている。ストラットシールド４４の内部空間は、外部から排気ディフューザ４１の内側の空間や、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間の空間に冷却空気を供給可能となっている。これ冷却空気により、後述するディフューザサポート４８も冷却することができる。なお、ストラット４４は、一端を排気車室２７に固定され、他端を軸受箱に固定されている。
　排気車室２７と排気ディフューザ４１とは、ディフューザサポート４８により連結されている。このディフューザサポート４８は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、このディフューザサポート４８は、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、タービン１３の始動時などの過渡期には、熱伸びが発生しやすい。ディフューザサポート４８は、一端部が排気車室２７にボルト４９により締結され、他端部が外側ディフューザ４２にボルト５０により締結されている。このディフューザサポート４８を外側から被覆するように、排気車室２７が設けられている。外側ディフューザ４２と排気車室２７との間には、ガスシール５１が設けられており、排気車室２７とタービン車室２０を遮断している。
　排気室１４は、円筒形状をなす外筒５２と内筒５３がフォローストラット５４により連結されて構成され、このフォローストラット５４は、円筒形状や楕円形状などの中空形状をなし、排気室１４の周方向に均等間隔で複数設けられている。フォローストラット５４は、排気室１４の外筒５２側において開口しており、フォローストラット５４の内部は、大気と連通している。
　排気車室２７と排気室１４とは、排気室サポート３２により連結されている。排気ディフューザ４１と排気室１４とは、外側ディフューザ４２、外筒５２、内側ディフューザ４３、内筒５３の端部がそれぞれ接近して対向している。外側ディフューザ４２と外筒５２は、排気ガスの流動方向下流側に向けて拡径しているが、内側ディフューザ４３と内筒５３は、排気ガスの流動方向下流側に向けて同径となっている。そして、排気ディフューザ４１の外側ディフューザ４２より外周側に位置する排気車室２７の端部と、排気室１４の外筒５２の端部とが排気室サポート３２により連結されている。
　この排気室サポート３２は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気室サポート３２は、排気車室２７と排気室１４との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。なお、熱伸びは、タービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。
　排気車室２７の端部には連結リング５５がボルト５６により固定されている。排気室サポート３２は、一端部の連結フランジ３２ａがこの連結リング５５にボルト５７により締結され、他端部の連結フランジ３２ｂが排気室１４における外筒５２の取付フランジ５２ａにボルト５８により締結されている。また、排気車室２７の下流側の端部と外側ディフューザ４２の下流側の端部との間にガスシール５９が設けられる。連結リング５５と外筒５２の上流側の端部との間に排気室サポート３２の内側に位置してガスシール６０が設けられている。更に、内側ディフューザ４３と内筒５３の端部間にゴムシール６１が設けられている。
　ガスシール５９は、ストラットシールド４４の内部を伝わって供給される冷却空気を外側ディフューザ４１と排気車室２７との間にとどめる役割を有する。
　排気車室２７の外周面に断熱材６２が装着されている。同様に、排気室１４の外周面に断熱材６２が装着されている。排気室サポート３２は、排気室１４の外筒５２の外側に設けられており、排気室サポート３２はこの断熱材６３の外側に配置されている。排気室サポート３２は、外気により冷却可能となっている。また、断熱材６３は、フォローストラット５４の開口部をさけるように配置される。大気の取入れを阻害しないためである。
　図６乃至図１０に示す排気ダクト３１は、円筒形状をなし、排気室１４と排気ダクトサポート３３及びエキスパンジョンジョイント３４により連結されている。排気室１４の端部の外周側にリング形状をなす外殻部材７１が配置されている。排気室１４の端部と、外殻部材７１の内周部とが排気ダクトサポート３３により連結されている。この排気ダクトサポート３３は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気ダクトサポート３３は、排気室１４と排気ダクト３１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、熱伸びは、タービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。一方、外殻部材７１は、断面が外側に開口したコ字形状をなし、排気室１４の外周面とほぼ平行な外殻本体７１ａと、この外殻本体７１ａの両側から排気室１４の外周面とほぼ直行して立ち上がる連結フランジ７１ｂ，７１ｃと、外殻本体７１ａから排気室１４の外周面側に突出する連結フランジ７１ｄとを有している。
　そして、排気ダクトサポート３３は、一端部の連結フランジ３３ａが外殻部材７１の取付フランジ７１ｄにボルト７２により締結され、他端部の連結フランジ３３ｂが排気室１４における外筒５２の連結フランジ５２ｂにボルト７３により締結されている。また、外殻部材７１の取付フランジ７１ｂと外側筒５２との間に排気ダクトサポート３３の外側に位置してガスシール７４が設けられている。
　また、エキスパンジョンジョイント３４にて、リング形状をなす一対の取付フランジ７５，７６には、支持フランジ７７，７８が立設されると共に、この取付フランジ７５，７６を掛け渡すようにリング形状をなす抜け止めシール７９が連結されている。支持フランジ７７，７８及び抜け止めシール７９により形成された空間部に断熱材８０が充填されている。ブーツ８１は、この断熱材８０を被覆している。ブーツ８１の端部は、支持フランジ７７，７８にボルト８２，８３により締結されている。そして、一方の取付フランジ７５が外殻部材７１の連結フランジ７１ｂにボルト８４により締結され、他方の取付フランジ７６が排気ダクト３１の端部にボルト８５により締結されている。このエキスパンジョンジョイント３４は、タービン１３の高負荷時に、排気室１４と排気ダクト３１との間で断熱を行うと共に、温度差により熱伸びが発生したときに、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。
　各取付フランジ７５，７６の内周面に断熱材８６，８７が装着されると共に、排気ダクト３１の内周面に断熱材８８が装着されている。エキスパンジョンジョイント３４は、この断熱材８６，８７，８８の外側に配置されることとなり、外気により冷却可能となっている。
　そして、図６及び図７に示すように、排気室１４に複数の短冊形状からなる複数の排気ダクトサポート３３を介して連結された外殻部材７１にて、外殻本体７１ａの両側にそれぞれ取付ブラケット９１が固定され、この各取付ブラケット９１に排気室脚部９２がそれぞれ連結されている。従って、排気室１４は、２つの排気室脚部９２により図示しないタービン建屋の床面に設置されることとなる。即ち、排気室１４は、周方向に並設された複数の排気ダクトサポート３３を介して外殻部材７１に支持され、この外殻部材７１が排気室脚部９２を介して床面に設置されることとなる。
　この場合、排気ダクトサポート３３は、所定の幅を有して短冊状をなし、排気室１４における長手方向（排気ガスの流動方向）に沿って装着されている。また、排気ダクトサポート３３は、排気室１４の周方向に並設されることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。また、外殻部材７１は、外殻本体７１ａと連結フランジ７１ｂ，７１ｃとからなるコ字形断面に連結フランジ７１ｄを加えた異形断面であることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。そのため、排気ダクトサポート３３と外殻部材７１が高剛性部材であることから、排気室１４の重量を十分に支持することができる。また、排気ダクトサポート３３の変形により排気室１４の熱伸びを十分に吸収することができる。
　なお、図６に示すように、排気ダクト３１は、複数の排気ダクト脚部９３，９４により建屋の床面に設置されており、排気車室２７は、図示しないが、排気車室脚部により建屋の床面に設置されている。
　このように本実施例のタービンの支持構造にあっては、円筒形状をなすタービン本体としての排気室１４の外周側にリング形状をなす外殻部材７１を配置し、排気室１４と外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室１４を建屋に設置するための排気室脚部９２を連結している。
　従って、外殻部材７１及び排気ダクトサポート３３が高剛性部材であることから、排気室１４の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート３３により排気室１４の熱伸びを吸収することができ、排気室１４に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
　また、本実施例のタービンの支持構造では、外殻部材７１と排気ダクト３１との間にエキスパンジョンジョイント３４を介装している。そのため、排気室１４と排気ダクト３１との間の熱伸びをこのエキスパンジョンジョイント３４により効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
　また、本実施例のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状とし、一端部を排気室１４の端部に連結する一方、他端部を外殻部材７１の端部に連結している。そのため、排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状とすることで高剛性部材となり、排気室１４の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
　また、本実施例のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート３３の外側にて、排気室１４と外殻部材７１とを連結するガスシール７４を設けており、排気室１４と排気ダクト３１との連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
　そして、本実施例のガスタービンにあっては、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成し、タービン１３の排気室１４とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１と排気ダクト３１とをエキスパンジョンジョイント３４を介して連結し、外殻部材７１に排気室１４を設置するための排気室脚部９２を連結している。
　従って、外殻部材７１及び排気ダクトサポート３３が高剛性部材であることから、排気室１４の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート３３により排気室１４の熱伸びを吸収することができ、排気室１４に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで、ガスタービン全体の耐久性の向上を図ることができる。
　図１１は、本発明の実施例３に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
　本実施例のガスタービンにおけるタービンの支持構造において、図１１に示すように、タービン本体としての排気室１０１は円筒形状をなしている。この排気室１０１における排気ガスの流動方向下流側の端部に対して、その外周側にリング形状をなす外殻部材１０２が配置されており、排気室１０１と外殻部材１０２とが排気ダクトサポート（サポート部材）１０３により連結されている。また、排気室１０１の排気ガスの流動方向下流側に排気ダクト１０４が配置されている。排気ダクト１０４は円筒形状をなし、外殻部材１０２と排気ダクト１０４とがエキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）１０５により連結されている。そして、外殻部材１０２に排気室１０１を設置するための図示しない排気室脚部が連結されている。
　即ち、排気室１０１の端部の外周側にリング形状をなす外殻部材１０２が配置されている。気室１０１の端部と、外殻部材１０２の内周部とが排気ダクトサポート１０３により連結されている。この排気ダクトサポート１０３は、円錐台形状をなしている。排気室１０１と排気ダクト１０４との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、この熱伸びは、タービンの始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。一方、外殻部材１０２は、断面が外側に開口したコ字形状をなしている。この外殻部材１０２は、排気室１０１の外周面とほぼ平行な外殻本体１０２ａと、この外殻本体１０２ａの両側から排気室１０１の外周面とほぼ直行して立ち上がる連結フランジ１０２ｂ，１０２ｃと、外殻本体１０２ａから排気室１０１の外周面側に突出する連結フランジ１０２ｄとを有している。そして、排気ダクトサポート１０３は、一端部が外殻部材１０２の取付フランジ１０２ｄにボルト１０６により締結され、他端部が排気室１０１に固着されている。
　また、エキスパンジョンジョイント１０５にて、リング形状をなす一対の取付フランジ１０７，１０８には、支持フランジ１０９，１１０が立設されている。そして、この支持フランジ１０９，１１０により形成された空間部に断熱材１１１が充填され、ベローズ１１２により被覆され、カバー１１３がボルト１１４，１１５により締結されている。そして、一方の取付フランジ１０７が外殻部材１０２の連結フランジ１０２ｂにボルト１１６により締結され、他方の取付フランジ１０８が排気ダクト１０４の端部にボルト１１７により締結されている。このエキスパンジョンジョイント１０５は、タービンの高負荷時に、排気室１０１と排気ダクト１０４との間で断熱を行うと共に、温度差により熱伸びが発生したときに、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。
　そして、図示しないが、外殻部材１０２の両側にそれぞれ取付ブラケットを介して排気室脚部がそれぞれ連結されている。従って、排気室１０１は、２つの排気室脚部によりタービン建屋の床面に設置されることとなる。即ち、排気室１０１は、排気ダクトサポート１０３を介して外殻部材１０２に支持され、この外殻部材１０２が排気室脚部を介して床面に設置されることとなる。
　この場合、排気ダクトサポート１０３は、円錐台形状をなし、排気室１０１における長手方向（排気ガスの流動方向）に沿って装着されることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。また、外殻部材１０２は、外殻本体１０２ａと連結フランジ１０２ｂ，１０２ｃとからなるコ字形断面に連結フランジ１０２ｄを加えた異形断面であることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。そのため、排気ダクトサポート１０３と外殻部材１０２が高剛性部材であることから、排気室１０１の重量を十分に支持することができる。また、排気ダクトサポート１０３の変形により排気室１０１の熱伸びを十分に吸収することができる。
　このように本実施例のタービンの支持構造にあっては、円筒形状をなすタービン本体としての排気室１０１の外周側にリング形状をなす外殻部材１０２を配置し、排気室１０１と外殻部材１０２とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート１０３により連結し、外殻部材１０２に排気室１０１を建屋に設置するための排気室脚部を連結している。
　従って、外殻部材１０２及び排気ダクトサポート１０３が高剛性部材であることから、排気室１０１の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート１０３により排気室１０１の熱伸びを吸収することができ、排気室１０１に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
　また、本実施例のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート１０３を円錐台形状とし、軸方向の一端部を排気室１０１の端部に連結する一方、他端部を外殻部材１０２の端部に連結しており、排気ダクトサポート１０３を円錐台形状とすることで高剛性部材となり、排気室１０１の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
　なお、上述した各実施例では、本発明のタービン本体を排気室１４とし、この排気室１４と外殻部材７１とを排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室脚部９２を連結したが、この構成に限定されるものではない。即ち、本発明のタービン本体を排気車室２７とし、この排気室１４の外側にサポート部材を介して外殻部材を設け、この外殻部材に排気車室脚部を連結したり、本発明のタービン本体を排気ダクト３１とし、この排気ダクト３１の外側にサポート部材を介して外殻部材を設け、この外殻部材に排気ダクト脚部を連結してもよい。
　本発明に係る排気室の連結構造及びガスタービンは、排気室の外周面に断熱材を装着し、サポート部材を複数の短冊形状をなして断熱材の外側に配置することで、排気室の連結部における熱応力を低減することで耐久性の向上を図るものであり、いずれの種類のガスタービンにも適用することができる。
　また、本発明に係るタービンの支持構造及びガスタービンは、タービン本体に熱伸びを吸収可能なサポート部材を介して連結した外殻部材に脚部を連結することで、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図るものであり、いずれの種類のガスタービンにも適用することができる。

Claims (17)

  1. 　円筒形状をなす排気室と、該排気室に対して排気ガスの流動方向上流側または下流側に配置される円筒形状をなす連結部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結される排気室の連結構造において、
    　前記排気室の外周面に断熱材が装着され、
    　前記サポート部材は、複数の短冊形状をなして前記断熱材の外側に配置され、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記連結部材の端部に連結される、
    　ことを特徴とする排気室の連結構造。
  2. 　前記連結部材は、前記排気室に対して排気ガスの流動方向上流側に配置される排気車室であり、該排気車室の外周面に断熱材が装着され、前記排気車室は、前記サポート部材としての排気室サポートにより前記排気室に連結されることを特徴とする請求項１に記載の排気室の連結構造。
  3. 　前記排気車室の内側に円筒形状をなす排気ディフューザが配置され、前記排気車室と前記排気ディフューザとが、複数の短冊形状をなして熱伸びを吸収可能なディフューザサポートにより連結されることを特徴とする請求項２に記載の排気室の連結構造。
  4. 　前記排気室サポートの内側にて、前記排気室と前記排気車室とを連結するガスシールが設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の排気室の連結構造。
  5. 　前記連結部材は、前記排気室に対して排気ガスの流動方向下流側に配置される排気ダクトであり、該排気ダクトの内周面に断熱材が装着され、前記排気ダクトは、前記サポート部材としての排気ダクトサポートにより前記排気室に連結されることを特徴とする請求項１に記載の排気室の連結構造。
  6. 　前記排気室の外周側にリング形状をなす外殻部材が配置され、該外殻部材に隣接して前記排気ダクトが配置され、前記排気室と外殻部材とが前記排気ダクトサポートにより連結され、前記外殻部材と前記排気ダクトとが高温伸縮継手により連結されることを特徴とする請求項５に記載の排気室の連結構造。
  7. 　前記排気ダクトサポートの外側にて、前記排気室と前記排気ダクトとを連結するガスシールが設けられることを特徴とする請求項５または６に記載の排気室の連結構造。
  8. 　圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、
    　前記タービンは、排気車室と排気室とが熱伸びを吸収可能な排気室サポートにより連結されると共に、前記排気室と排気ダクトが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポートにより連結され、
    　前記排気室の外周面に断熱材が装着され、
    　前記排気室サポートは、複数の短冊形状をなして前記断熱材の外側に配置され、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記排気車室の端部に連結される、
    　ことを特徴とするガスタービン。
  9. 　圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、
    　前記タービンは、排気車室と排気室とが熱伸びを吸収可能な排気室サポートにより連結されると共に、前記排気室と排気ダクトが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポートにより連結され、
    　前記排気室の外周面に断熱材が装着され、
    　前記排気ダクトサポートは、複数の短冊形状をなして前記断熱材の外側に配置され、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記排気ダクトの端部に連結される、
    　ことを特徴とするガスタービン。
  10. 　前記排気室の外周側にリング形状をなす外殻部材が配置され、該外殻部材に隣接して前記排気ダクトが配置され、前記排気室と外殻部材とが前記排気ダクトサポートにより連結され、前記外殻部材と前記排気ダクトとが高温伸縮継手により連結されることを特徴とする請求項９に記載のガスタービン。
  11. 　円筒形状をなすタービン本体と、該タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材に前記タービン本体を設置するための脚部が連結されることを特徴とするタービンの支持構造。
  12. 　前記タービン本体は、燃焼ガスが流動する排気室を有し、該排気室と前記外殻部材とが前記サポート部材により連結されると共に、前記外殻部材に排気ダクトが連結されることを特徴とする請求項１１に記載のタービンの支持構造。
  13. 　前記外殻部材と前記排気ダクトとの間に高温伸縮継手が介装されることを特徴とする請求項１２に記載のタービンの支持構造。
  14. 　前記サポート部材は、複数の短冊形状をなし、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴とする請求項１２または１３に記載のタービンの支持構造。
  15. 　前記サポート部材の外側にて、前記排気室と前記外殻部材とを連結するガスシールが設けられることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一つに記載のタービンの支持構造。
  16. 　前記サポート部材は、円錐台形状をなし、軸方向の一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴とする請求項１２または１３に記載のタービンの支持構造。
  17. 　圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、
    　前記タービンは、排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、
    　前記外殻部材と排気ダクトとが連結され、
    　前記外殻部材に前記排気室を設置するための脚部が連結される、
    　ことを特徴とするガスタービン。
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