基礎によって支持される発電機は、発電機の回転軸に沿って延びる第1の側面と第2の側面を画定する発電機ハウジングと、第1の側面に取り外し可能に取り付けられた第1のフレーム脚部と、第2の側面に取り外し可能に取り付けられた第2のフレーム脚部とを含み、第1のフレーム脚部および第2のフレーム脚部の高さは、回転軸を基礎の上方の所望の高さに位置決めするように選択され、第1のフレーム脚部および第2のフレーム脚部の幅は、基礎に係合するように選択される。
別の構造において、基礎によって支持される発電機は、発電機の回転軸に沿って延在する第1の側面および第2の側面を画定する発電機ハウジングと、第1の側面に取り外し可能に取り付けられる複数の第1のフレーム脚部と、第2の側面に取り外し可能に取り付けられる複数の第2のフレーム脚部と、を含む。各フレーム脚部は、回転軸に垂直な方向への移動を抑制するために、発電機ハウジングと螺合するように配置された複数の留め具と、フレーム脚部及び発電機ハウジングと係合可能なせん断キー(shear key)と、を含む。各フレーム脚部の高さは、回転軸を基礎より所望の高さに位置決めするように選択され、各フレーム脚部の幅は、基礎に係合するように選択される。
別の構成では、開口幅を有する基礎内で発電機を支持する方法は、ハウジングを有する発電機を選択するステップを含み、ハウジングは、ハウジングの右側面に右側面の取り付け空間とハウジングの左側面に左側面の取り付け空間とを含み、それらはハウジング幅を画定するために協働する。この方法はまた、第1のフレーム脚部をハウジングの右側面に取り外し可能に取り付けるステップを含み、第1のフレーム脚部は第1の高さおよび第1の幅を有しており、ハウジングの左側面に第2のフレーム脚部を取り外し可能に取り付けるステップを含み、第2のフレーム脚部は第2の高さおよび第2の幅を有しており、発電機を基礎に取り付けるステップを含む。第1の幅及び第2の幅は、第1の幅、第2の幅及びハウジング幅の合計が開口幅より大きくなるように選択され、第1の高さ及び第2の高さは、発電機の中心線を基礎に対して所望の垂直方向の高さに位置決めするように選択される。
前述は、当業者が以下の詳細な説明をより良く理解できるように、本開示の技術的特徴をかなり広範囲に概説した。以下、本開示の更なる特徴及び利点を、特許請求の範囲の請求項の対象を形成するものとして説明する。当業者は、本開示と同じ目的を実行するための他の構造を修正または設計するための基礎として、開示される概念および特定の実施形態を、容易に使用することができることを理解するであろう。また、当業者は、そのような同等の構成が、その最も広い形態で、本開示の思想および範囲から逸脱しないことも理解するであろう。
また、以下の発明を実施するための形態に取り掛かる前に、特定の語及びフレーズに対する種々の定義が、この明細書の全体にわたって提供されることが理解されるべきである、また、当業者は、そのような定義が、ほとんどではないとしても、多くの場合、そのような定義された語及びフレーズの以前のまた同様に将来の使用に適用されること、を理解する。用語によっては、多種多様な実施形態を含むことがあるが、特許請求の範囲の請求項は、これらの用語を特定の実施形態に明示的に限定することができる。
発電機ハウジングを含む発電機の斜視図である。
図1の発電機ハウジングの取り付け空間の斜視図である。
図1の発電機ハウジングと共に使用するのに適したフレーム脚部の斜視図である。
図3の線4-4に沿って切り取られた図3のフレーム脚部の断面図である。
発電機ハウジングの別の取り付け空間の一部の斜視図である。
図3のフレーム脚部のスロットに配置されたせん断キーの断面図である。
第1セットのフレーム脚部を使用して第1の基礎内に配置された発電機の端面図である。
第2セットのフレーム脚部を使用して第2の基礎内に配置された発電機の端面図である。
第3セットのフレーム脚部を使用して第3の基礎に配置された発電機の端面図である。
第4セットのフレーム脚部を使用して第4の基礎に配置された発電機の端面図である。
本発明の任意の実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載されるまたは以下の図面に図示される構成の詳細および構成要素の配置に限定されないことを、理解されたい。本発明は、他の実施形態で実施することが可能であり、様々な方法で実行ないし実施することができる。また、本明細書に使用されている表現及び用語は、説明の目的のためのものであり、限定的なものとみなすべきではないことを理解すべきである。
ここで、システム及び方法に関連する種々の技術を、図面を参照して説明する。ここで、同様の参照番号は、全体を通して同様の要素を表す。以下に議論される図面、およびこの特許文献における本開示の原理を記述するために使用される様々な実施形態は、単に説明のためのものであり、なんであれ開示の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。当業者は、本開示の原理が適切に調整された任意の装置において実施され得ることを、理解するであろう。あるシステム要素によって実行されるとして記載される機能性は、複数の要素によって実行されてもよいことを理解されたい。同様に、例えば、1つの要素は、複数の要素によって実行されるものとして記載される機能性を実行するように構成されてもよい。本出願の多数の革新的教示を、例示的に非限定的な実施形態を参照して説明する。
また、本明細書で使用される言葉またはフレーズは、いくつかの例において明示的に限定されない限り、広く解釈されるべきであることを理解すべきである。例えば、「含む(including)」、「有する(having)」、および「から成る(comprising)」という用語、ならびにそれらの派生物は、限定なしに含有を意味する。単数形「1つ(a、an)」および「その(the)」は、文脈が明確に指示しない限り、複数形も含むことを意図する。さらに、本明細書で使用される「および/または(and/or)」という用語は、関連する列挙された項目の1つまたは複数の可能な組み合わせのいずれかおよびすべてを指し、包含する。「または(or)」という用語は、文脈が明確に指示しない限り、および/またはの意味を包含する。「関連する(associated with)」および「それに関連する(associated withtherewith)」という語句、ならびにそれらの派生物は、以下を意味し得る、すなわち、含む(include)、内に含まれる(be included within)、相互接続する(interconnect with)、収容する(contain)、内に収容される(be contained within)、に接続する又はと接続する(connect to or with)、に連結するまたはと連結する(connect toor with)、と通信可能である(be communicable with)、と協働する(cooperate with)、インターリーブする(interleave)、並置する(juxtapose)、に近接している(be proximate to)、に結合されたまたはと結合された(be bound to or with)、有する(have)、の特性を有する(have a property of)等を意味し得る。
また、「第1」、「第2」、「第3」などの用語は、本明細書では、様々な要素、情報、機能、または作用を指すために使用され得るが、これらの要素、情報、機能、または作用は、これらの用語によって制限されてはならない。むしろ、これらの序数詞は、異なる要素、情報、機能又は動作を互いに区別するために使用される。例えば、第1の要素、情報、機能、または動作は、第2の要素、情報、機能、または動作と称されてもよく、同様に、第2の要素、情報、機能、または動作は、本開示の範囲から逸脱することなく、第1の要素、情報、機能、または動作と称されてもよい。
加えて、「隣接する」という用語は、構成要素が、さらなる構成要素に比較的近いが、接触していないことを意味してもよい。または、他の文脈が明確に示されない限り、構成要素がさらなる部分に接触していることを意味してもよい。さらに、「基づいて」という用語は、特に明示的に記載されない限り、少なくとも部分的に、「基づく」ことを意図している。用語「約」または「実質的に」または同様の用語は、その程度に対する通常の産業界の製造公差内にある値の変動をカバーすることを意図している。利用可能な業界標準がない場合、20%の変動は、別途記載がない限り、これらの用語の意味に入るであろう。
発電機10は、回転軸又は中心線15の周りでの回転のために支持されたロータ(図示せず)と、ロータを取り囲むステータとを、含む。ロータとステータは協働して、ロータに加えられたトルクの形態の機械的エネルギーを、電気的エネルギーに変換する。ステータはハウジング20内に配置されており、当該ハウジング20はステータを保護し、所望の動作位置においてステータを支持する。また、発電機ハウジングは、運転中に必要となり得るようにステータ及びロータを冷却するように動作する発電機10を通って流れる冷却ガス(例えば、空気、水素等)を提供する。
図1は、発電機ハウジング20と複数のフレーム脚部25とを示しており、当該フレーム脚部25は、発電機ハウジング20及びその中に配置されたステータを支持するために、ハウジング20の右側35及び左側40の基礎30(図7-10に示す)と係合するように配置されている。
図2は、取り付け空間45を示し、発電機ハウジング20の片側2分の1の部分に分離された斜視図である。取り付け空間45は、回転軸15に平行でかつ基礎30に垂直な平面(すなわち、鉛直長手平)上に配置された複数の表面50を含む。図示の構造では、各表面50は、発電機ハウジング20に支持体を追加するプレート55の縁部によって画定されている。各表面50は、垂直軸65に沿って配置された複数のねじ穴60を含み、異なる垂直軸65および表面50は、ハウジング20の軸方向長さに沿って互いに離間している。長方形のスロット70が、2つのねじ穴60の間の表面50のそれぞれに形成されている。図示の構成では、長方形のスロット70は、回転軸15に対して平行な線に沿って、互いに整列されている。しかし、スロット70は、必要に応じて、非整列的に又は千鳥状に配置することができる。
図2の発電機ハウジング20は、共通軸に沿って整列された表面50の各々に単一のスロット70を含むが、他の構造は、複数のスロット70を含んでもよい。図5は、表面50の各々に2つのスロット70、80を含む取り付け空間75の一部を示す。スロット80の第2のセットは、スロット70の第1のセットからオフセットされているが、スロット70の第1のセットの共通軸に対して平行な共通軸に沿って整列されている。2つのスロット70、80の各々は、寸法に関して類似しているように図示されているが、必要に応じて、異なる寸法を採用することもできる。
図6を参照すると、スロット70、80の各々は、せん断キー85を受け入れるように寸法決定されている。各せん断キー85は以下のようなブロックを含んでいてもよい、すなわち、スロット70、80が形成されているプレート55と幅に関して類似しているか、又は、多少より幅広であるか幅狭でありえるブロックを、含んでいてもよい。さらに他の構成では、単一のせん断キーが、各プレート55内の1つのスロット70、80に係合するため、取り付け空間45、75の全長にわたって延びている、または、複数のせん断キーが、2つ以上のスロット70、80に係合するため、2つ以上のプレート55を横切って延びている。留め具90は、便宜性のためにせん断キー85をハウジング20に取り外し可能に取り付けるため、せん断キー85を通って伸びている。
図3は、図2または図5に図示する取り付け空間45、75に取り付け可能なフレーム脚部95を図示している。図示されたフレーム脚部95は、それが取り付けられる発電機ハウジング20の長さの約4分の1を延びる長さ100を規定する。したがって、図1に図示するような発電機ハウジング20は、図3に示すように、4つのフレーム脚部95を含むことになる。他の構造では、発電機ハウジング20の全長を延びるフレーム脚部が採用されてもよい、または、発電機ハウジング20の各側に2つ以上のフレーム脚部を採用することができるように、長さの4分の1未満を延びるフレーム脚部が採用されてもよい。
図3のフレーム脚部95は、基礎プレート105と、取り付けプレート110と、複数のガセットプレート115とを含む。基礎プレート105は、通常は鋼の構造材料の実質的に平面のプレートを含み、このプレートは、発電機ハウジング20を取り付けるための基礎30と係合するために寸法決定および形状決定された第1の表面120を画定する。ほとんどの構造では、基礎プレート105は、基礎プレート105の第1の表面120を基礎30に結合するグラウト材料を使用して、取り付けられる。しかしながら、構造によっては、基礎プレート105と基礎30との間の取り付けを強化するために、接着剤、ボルト、スタッド、または他の留め具を採用してもよい。
取り付けプレート110は、基礎プレート105に約90度の角度で取り付けられる実質的に平坦な、典型的には鋼の、板材である。取り付けプレート110は、発電機ハウジング20の取り付け空間45、75に係合するように配置される第2の表面125を含む。複数の孔130は、それぞれ取り付けプレート110を貫通し、発電機ハウジング20の取り付け空間45、75の表面50に形成されたねじ穴60と整列するように配置されている。
ガセットプレート115はそれぞれ、取り付けプレート110および基礎プレート105に取り付けられ、完成したフレーム脚部95に所望の剛性(stiffness)、強度、およびこわさ(rigidity)を提供する。好ましい構造では、取り付けプレート110、基礎プレート105、およびガセットプレート115は、他の接続が可能な状態で互いに溶接される。
図4に図示されるように、基礎プレート105の第1の表面120および取り付けプレート110の第2の表面125は、好ましくは、それらがそれらの間の約90度の角度を画定することを保証するように、機械加工される。また、第2の表面125は、せん断キーを受け入れるように寸法決定された1つまたは複数のスロット135を形成するように、機械加工される。図示の構造では、2つのスロット135は、スロット135の周囲に位置決めされた3つの貫通穴130またはボルト穴とともに、取り付けプレート110の全長にわたって延びている。
フレーム脚部95の構成要素は、フレーム脚部95のための高さ140及び幅145を規定するように選択される。高さ140は、基礎プレート105の第1の表面120から発電機10の中心線15までで測定され、図9および図10に関連してより詳細に検討される。幅145は、取り付けプレート110の第2の表面125から基礎プレート105の中心150までで測定されるように幅145を図4に示す多数の方法で測定することができる。他の幅測定値は、取り付けプレート110の第2の表面125から、基礎プレート105の内側または近傍の縁まででまたは基礎プレート105の外側の角または外側の縁までで、測定することができる。幅145は、フレーム脚部95が基礎30と係合し発電機10を適切に支持するように、位置決めされることを保証するために、重要である。図7および図8の議論で明確に示されるように、重要な幅は、発電機10の両側のフレーム脚部95間の距離である。これは、必要に応じて、中心150から中心150、内側エッジから内側エッジ、又は、外側エッジから外側エッジまでで、測定することができる。
使用時に、ユーザは、まず、特定の発電機10および特定の基礎30のための適切なフレーム脚部95を選択する。図7~図10に示すように、各基礎30は、左側面と右側面との間の基礎幅155を規定する。発電機10は、発電機10の一部が基礎30の左側面と右側面との間に画定された空間内に配置された状態で、基礎30上に配置される。また、発電機ハウジング20は、両側の2つの取り付け空間45、75の間で測定される幅160を画定する。ほとんどの配置では、発電機ハウジング幅160は、フレーム脚部95が基礎30に適切に係合するのに十分なほど外側に延びなければならないように、基礎幅155よりも小さい。
図7は、幅狭のフレーム脚部95aを採用できるように、基礎幅155aが発電機ハウジング幅160aの非常に近くにある基礎30aを示す。対照的に、図8は、発電機ハウジング幅160bよりもはるかに大きい基礎幅155bを含む基礎30bを示す。この状態では、発電機10を基礎30において適切に支持するために、幅広のフレーム脚部95bが必要とされる。フレーム脚部幅145は、より幅狭の又はより幅広の基礎プレート105を選択することによって、調節することができる。
フレーム脚部95に対して幅145が選択されると、高さ140を決定しなければならない。発電機10は、発電機10を駆動し、電気を発生させるために、ガスタービン、蒸気タービン等の原動機に取り付ける必要がある。これらの原動機の各々は、特定の高さ95で回転中心線15を有して基礎30上に設置される。発電機10は、その高さ140に一致するように、設置されなければならず、より正確には発電機10が原動機に適切に結合するように設置されるカテナリ曲線に一致するように、設置されなければならない。
図9及び図10は、2つの異なる中心線高さ95c、95dを含む2つの例を示す。図9の発電機10は、2つの高さ95cの下部に設置されており、従って、2つのフレーム脚部95cの短い方を含んでいる。図10は、より高いフレーム脚部95dを必要とするより高い中心線を示す。
図4を参照すると、フレーム脚部95の高さ140は、基礎プレート105の第1の表面120と取り付けプレート110内の最も低い位置のボルト穴130との間で画定される調整距離165を増減することによって、変更される。これにより、ボルト穴130が、選択されたどの高さでもねじ穴60と整列することが保証される。
高さ140および幅145が選択されると、フレーム脚部95は、採用されている特定の発電機ハウジング20に取り付けられるように、製造される。取り付けは、複数のせん断キー85と複数の留め具170とを用いて完了する。発電機ハウジング20に一旦取り付けられた留め具170の位置をロックするために、接着剤、タイワイヤ、または他の構成を採用することができる。フレーム脚部95が発電機ハウジング20に取り付けられた状態で、発電機10を、必要に応じて基礎30上に位置決めし、所定の位置にグラウト処理することができる。
溶接や他の持続的な取り付け手段ではなく、フレーム脚部95を取り付けるために留め具170を使用することにより、フレーム脚部95が取り外し可能に取り付けられることが保証される。ここで使われる、「取り外し可能」とは、フレーム脚部95または発電機ハウジング20をいかなる方法でも破壊したり損傷したりすることなく、フレーム脚部95を取り外すことができ、一般的なツールを使用して取り外しを行うことができることを意味する。例えば、フレーム脚部95が発電機ハウジング20に溶接されているとすると、それらは、フレーム脚部95を発電機ハウジング20からの切断処理(例えば、トーチ、カーボンアーク、プラズマなど)することによってのみ、取り外すことができる。このような切断処理は、必ず、フレーム脚部95および発電機ハウジング20の一方または両方に損傷を与えるであろう。
発電設備の設計及び建設中、基礎30は、標準的な又は予め設計された発電機ハウジング20を採用できるように、発電機10及び発電機10を駆動する設備に適合するように設計及び製造される。何らかの理由で、基礎30が期待通りでなかった場合、発電機ハウジング20は再設計を必要とすることがある。しかしながら、再設計は、ハウジング20の構造的安定性を変更し得る、又は、ハウジング20内の冷却流に負の影響を与え得る。ハウジング20が予め設計された発電機10に対してほとんど適合しない1つの状況は、発電機が修理できないほど損傷し、交換しなければならない場合である。しばしば、元の発電機の設計はもはや利用できなくなり、より新しい設計は異なる基礎30を必要とする。
本開示の例示的な実施形態について詳細に説明したが、当業者は、本明細書に開示される種々の変更、代替、変型、および改良が、開示の思想および範囲から逸脱することなく、その最も広範な形態で行われてもよいことを、理解するであろう。
本出願における説明のいずれも、いかなる特定の要素、ステップ、行為又は機能も、請求項の範囲に含まれなければならない必須の要素であることを意味するものと読み取られるべきではない。特許される対象の範囲は、許可される請求項によってのみ規定される。さらに、これらの請求項のいずれも、正確に「ための手段(means for)」なる語句が分詞に続く場合を除き、手段プラス機能の請求項構成を想起させることを意図したものではない。