KR101236837B1 - 밀봉 조립체 및 이를 구비한 풍력 발전기 - Google Patents

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Abstract

밀봉 조립체와 이를 구비한 풍력 발전기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 조립체는, 고리 모양으로 형성되고 외주면에 오목 홈을 구비하며 내주면에 립 시일(lip seal)을 구비한 밀봉재와, 오목 홈에 수용된 힘 전달 부재와, 힘 전달 부재와 접하며 밀봉재와 힘 전달 부재의 외측에 위치하고 상호 이격된 제1 덮개부와 제2 덮개부를 구비한 리테이너와, 제1 덮개부와 제2 덮개부의 간격을 줄여 힘 전달 부재와 밀봉재의 내경을 줄일 수 있도록 제1 덮개부와 제2 덮개부에 결합된 조임 볼트를 포함한다.

Description

밀봉 조립체 및 이를 구비한 풍력 발전기 {SEAL ASSEMBLY AND AEROGENERATOR WITH THE SAME}
본 발명은 풍력 발전기의 밀봉 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주 베어링에 투입된 윤활유의 누설을 방지하는 밀봉 조립체에 관한 것이다.
풍력 발전기는 복수의 블레이드가 설치된 로터의 회전력을 이용하여 발전한다. 이러한 풍력 발전기는 로터의 회전을 지지하는 주 베어링으로서 테이퍼 롤러 베어링 등을 구비하며, 주 베어링의 내륜과 외륜 사이에 윤활유를 공급하여 발열을 억제하고 주 베어링의 작용을 원활하게 한다. 주 베어링의 양측에는 밀봉재가 위치하여 주 베어링의 내부로 투입된 윤활유의 누설을 방지한다.
주 베어링을 편의상 고정부와 회전부로 구분하면, 밀봉재는 고정부에 고정되고 그 일부가 회전부와 접촉한다. 밀봉재는 회전부와의 마찰력을 줄이기 위해 고무 또는 플라스틱으로 제조된다. 그런데 밀봉재는 금속으로 제조된 회전부와 지속적으로 접촉하여 접촉 부위가 마모되므로 일정 주기마다 교체가 요구된다.
일반적으로 고무 소재의 밀봉재는 대략 3~4년 주기로 교환이 필요하고, 플라스틱 소재의 밀봉재는 대략 8~10년 주기로 교환이 필요하다. 풍력 발전기의 설계 수명이 통상 25년임을 감안할 때 밀봉재의 재질에 따라 최소 2번에서 최대 8번 밀봉재를 교환해야 한다. 따라서 밀봉재의 교환에 따른 추가 비용이 발생하고, 교환을 위해 풍력 발전기의 가동을 중지시켜야 하므로 발전 효율이 저하된다.
본 발명의 일 실시예는 풍력 발전기의 설계 수명 내에서 교환 작업 없이 단순한 유지보수 작업만으로 밀봉 성능을 유지할 수 있는 밀봉 조립체 및 이를 구비한 풍력 발전기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고리 모양으로 형성되고 외주면에 오목 홈을 구비하며 내주면에 립 시일(lip seal)을 구비한 밀봉재와, 오목 홈에 수용된 힘 전달 부재와, 힘 전달 부재와 접하며 밀봉재와 힘 전달 부재의 외측에 위치하고 상호 이격된 제1 덮개부와 제2 덮개부를 구비한 리테이너와, 제1 덮개부와 제2 덮개부의 간격을 줄여 힘 전달 부재와 밀봉재의 내경을 줄일 수 있도록 제1 덮개부와 제2 덮개부에 결합된 조임 볼트를 포함하는 밀봉 조립체가 제공된다.
립 시일은 돌출 높이가 다른 복수의 립 시일로 구성될 수 있다.
복수의 립 시일은 밀봉재의 내주면 가장자리에 위치하는 한 쌍의 제1 립 시일과, 한 쌍의 제1 립 시일의 내측에 위치하고 제1 립 시일보다 작은 돌출 높이를 가지는 한 쌍의 제2 립 시일을 포함할 수 있다.
밀봉재는 회전체와 접촉하고, 한 쌍의 제1 립 시일이 한 쌍의 제2 립 시일보다 회전체와 먼저 접촉할 수 있다.
한 쌍의 제1 립 시일과 한 쌍의 제2 립 시일은 삼각 돌기 모양으로 형성될 수 있다.
오목 홈은 밀봉재의 외주면 중앙에 위치하고, 힘 전달 부재는 밀봉재의 외측으로 일부가 노출되면서 오목 홈에 수용될 수 있다.
힘 전달 부재는 밀봉재의 원주 방향을 따라 상호 이격된 복수의 금속 봉재로 구성될 수 있다.
다른 한편으로, 힘 전달 부재는 밀봉재의 원주 방향을 따라 굽은 모양을 가지며 양쪽 단부가 상호 이격된 단일의 금속 봉재로 구성될 수 있다.
다른 한편으로, 힘 전달 부재는 밀봉재의 원주 방향을 따라 오목 홈 전체에 수용된 금속 스프링으로 구성될 수 있다.
제1 덮개부와 제2 덮개부는 밀봉재의 외주면 중앙을 기준으로 밀봉재의 양측에 위치하며, 힘 전달 부재를 향해 돌출되어 힘 전달 부재와 접촉하는 돌출부를 포함할 수 있다.
밀봉재는 오목 홈의 양측에 오목 홈보다 작은 깊이로 형성된 오목 경사면을 포함하고, 돌출부는 오목 경사면이 제공하는 오목 공간에 수용될 수 있다.
제1 덮개부와 제2 덮개부 중 일측 덮개부는 관통 홀을 형성하고, 타측 덮개부는 관통 홀과 마주하는 위치에 볼트 결합 홈을 형성할 수 있다.
관통 홀과 볼트 결합 홈은 제1 덮개부와 제2 덮개부의 이격 방향과 나란하게 형성될 수 있다.
일측 덮개부는 관통 홀의 단부에 볼트 머리 수용부를 형성하고, 볼트 결합 홈은 나사산부를 형성할 수 있다.
조임 볼트는, 관통 홀과 볼트 결합 홈의 지름에 대응하는 지름을 가지며 일단에 나사산부에 대응하는 대응 나사산부가 형성된 볼트 몸체와, 볼트 몸체의 타단에 형성되고 볼트 머리 수용부에 위치하는 볼트 머리를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 블레이드가 설치된 로터 허브와 나셀 사이에 위치하는 주 베어링의 양측 중 적어도 일측에 전술한 밀봉 조립체가 설치되는 풍력 발전기가 제공된다.
주 베어링은 내주면이 주축과 결합된 내륜, 내륜의 외주부에 설치되는 외륜, 및 내륜과 외륜 사이에 위치하는 슬라이딩부를 포함할 수 있다. 내륜의 외측에는 주축에 고정된 시일 러닝 링이 위치하고, 외륜의 외측에는 리텐션 링이 위치할 수 있다. 밀봉 조립체의 리테이너는 리텐션 링에 고정되고 밀봉 조립체의 립 시일은 시일 러닝 링과 접촉하도록 형성되어, 밀봉 조립체가 리텐션 링 및 시일 러닝 링 사이에서 주 베어링의 내부 공간을 밀폐시킬 수 있다
본 발명의 실시예에 따른 밀봉 조립체는 밀봉재의 교환 작업을 생략할 수 있어 교환에 따른 추가 비용이 발생하지 않으며, 풍력 발전기의 설계 수명 내에서 단순한 유지보수 작업만으로 높은 밀봉 성능을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 조립체의 부분 절단 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 밀봉 조립체 중 밀봉재와 힘 전달 부재의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 밀봉재와 힘 전달 부재의 확대 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 밀봉재와 힘 전달 부재를 다른 방향에서 바라본 부분 절단 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 힘 전달 부재의 변형예를 나타낸 밀봉재와 힘 전달 부재의 부분 절단 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시한 밀봉 조립체 중 리테이너와 조임 볼트의 분해 사시도이다.
도 7은 도 1에 도시한 밀봉 조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 8은 도 1의 밀봉 조립체가 풍력 발전기의 주 베어링에 설치된 상태를 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 밀봉 조립체와 시일 러닝 링을 나타낸 부분 절단 사시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 조립체의 작용을 설명하기 위해 나타낸 부분 확대 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀봉 조립체의 부분 절단 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예의 밀봉 조립체(100)는 밀봉재(10)와, 밀봉재(10)의 외주면에 위치하는 힘 전달 부재(20)와, 밀봉재(10)와 힘 전달 부재(20)의 외측에 위치하며 상호 이격된 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)를 구비한 리테이너(30)와, 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)의 간격을 줄일 수 있도록 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)에 결합된 조임 볼트(40)를 포함한다.
본 실시예의 밀봉 조립체(100)는 전체가 고리 모양으로 형성되나, 밀봉 조립체(100)의 단면 형상을 설명하기 위해 도 1에서 편의상 밀봉 조립체(100)를 절단 사시도로 표현하였다.
도 2는 도 1에 도시한 밀봉 조립체 중 밀봉재와 힘 전달 부재의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 밀봉재와 힘 전달 부재의 확대 단면도이다.
도 2와 도 3을 참고하면, 밀봉재(10)는 고리 모양으로 형성되며 내주면과 외주면 및 한 쌍의 측면을 포함한다.
밀봉재(10)의 외주면 중앙에는 오목 홈(11)이 형성되고, 오목 홈(11)의 양측에 한 쌍의 오목 경사면(12)이 형성된다. 오목 홈(11)은 대략 반원 모양으로서 밀봉재(10)의 외주면에서 가장 큰 깊이로 형성된다. 한 쌍의 오목 경사면(12)은 밀봉재(10) 외주면의 양측 가장자리와 오목 홈(11)을 연결하며 유선형으로 형성되어 완만한 오목 공간을 제공한다.
밀봉재(10)의 내주면에는 립 시일(lip seal)이 형성된다. 립 시일은 돌출 높이가 다른 복수의 립 시일(13, 14)로 구성된다. 밀봉재(10)는 풍력 발전기에 설치된 주 베어링의 양측에 고정되어 주 베어링의 내부 공간을 밀폐시킴으로써 주 베어링으로 투입된 윤활유의 누설을 방지하는 목적으로 사용될 수 있다. 이때 밀봉재(10)의 일부는 주 베어링을 구성하는 여러 부재 중 회전륜과 결합되어 회전하는 회전체, 예를 들어 시일 러닝 링(seal running ring)과 접촉하며, 이 접촉 부위가 립 시일(13, 14)이다.
복수의 립 시일(13, 14)은 밀봉재(10)의 내주면 가장자리에 위치하는 한 쌍의 제1 립 시일(13)과, 한 쌍의 제1 립 시일(13)의 내측에 위치하며 제1 립 시일(13)보다 작은 돌출 높이를 가지는 한 쌍의 제2 립 시일(14)을 포함한다. 제1 립 시일(13)과 제2 립 시일(14)은 삼각 돌기 모양으로 형성되어 회전체와의 접촉 면적을 줄임으로써 마찰을 최소화한다.
립 시일(13, 14)의 '돌출 높이'는 밀봉재(10)의 내주면으로부터 밀봉재(10)의 중심축(도 2의 A-A선으로 표시)을 향해 돌출된 높이를 의미한다. 도 3에서 제1 립 시일(13)의 돌출 높이를 H1으로 표시하고, 제2 립 시일(14)의 돌출 높이를 H2로 표시하였다.
복수의 립 시일(13, 14)이 형성된 밀봉재(10)의 내주면은 좌우 대칭을 이루도록 형성되며, 밀봉재(10)의 두께 방향(도 3의 수직 방향)을 따라 한 쌍의 제2 립 시일(14) 사이에 오목 홈(11)이 대응하여 위치한다. 복수의 립 시일(13, 14) 중 돌출 높이가 큰 제1 립 시일(13)이 회전체와 먼저 접촉하여 밀봉 기능을 제공하고, 제1 립 시일(13)이 마모된 이후 제1 립 시일(13)과 함께 제2 립 시일(14)이 회전체와 접촉하여 밀봉 기능을 제공한다.
밀봉재(10)는 고무 또는 플라스틱으로 제조된다. 예를 들어, 밀봉재(10)는 니트릴 부타디엔 고무(nitrile butadiene rubber)와 같은 고무 소재 또는 폴리우레탄(polyurethane)과 같은 플라스틱 소재로 제조된다. 밀봉재(10)의 소재는 전술한 예에 한정되지 않는다.
도 4는 도 2에 도시한 밀봉재와 힘 전달 부재를 다른 방향에서 바라본 부분 절단 사시도이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 힘 전달 부재(20)는 밀봉재(10)의 오목 홈(11)에 수용되며 밀봉재(10)의 원주 방향을 따라 분할 배치된 복수의 금속 봉재(21)로 이루어진다. 3개 또는 그 이상의 금속 봉재(21)가 구비될 수 있고, 복수의 금속 봉재(21)는 밀봉재(10)의 원주 방향을 따라 상호 이격된다. 각각의 금속 봉재(21)는 원형의 단면 형상을 가지며, 밀봉재(10)의 외주면과 같은 곡률로 굽어 오목 홈(11)에 수용된다.
힘 전달 부재(20)는 리테이너(30)로부터 조여지는 힘을 받을 때 금속 봉재(21) 상호간 거리가 줄어들면서 밀봉재(10)의 중심축(도 2의 A-A선으로 표시)을 향해 이동하여 밀봉재(10)를 가압한다. 이때 힘 전달 부재(20)의 이동은 힘 전달 부재(20)의 내경 축소를 의미한다. 힘 전달 부재(20)는 리테이너(30)로부터 가해지는 힘을 밀봉재(10)로 전달하여 밀봉재(10)의 내경을 줄이는 역할을 한다.
다른 한편으로, 힘 전달 부재는 밀봉재(10)의 원주 방향을 따라 굽은 모양을 가지면서 양쪽 단부가 상호 이격된 단일의 금속 봉재로 구성될 수 있다. 즉 금속 봉재는 도 4에 도시한 이격 부분을 제외한 나머지 부분이 모두 연결된 모양일 수 있다. 이러한 힘 전달 부재는 복수의 금속 봉재(21)로 분할 구성된 힘 전달 부재(20)와 같은 작용을 한다.
도 5는 도 4에 도시한 힘 전달 부재의 변형예를 나타낸 밀봉재와 힘 전달 부재의 부분 절단 사시도이다.
도 5를 참고하면, 힘 전달 부재(20)는 밀봉재(10)의 오목 홈(11) 전체에 수용된 고리 모양의 금속 스프링(22)으로 구성된다. 금속 스프링(22)은 금속 와이어를 용수철 모양으로 감아 형성된 것으로서 금속 와이어의 양단이 붙어 고리 모양을 이룬다. 금속 스프링(22)은 밀봉재(10)의 외주면과 같은 곡률로 굽어 오목 홈(11)에 수용된다.
금속 스프링(22)은 밀봉재(10)의 원주 방향을 따라 탄성력을 가지며 밀봉재(10)의 두께 방향(도 3의 수직 방향)을 따라서는 탄성력을 가지지 않는다. 따라서 금속 스프링(22)은 리테이너(30)로부터 조여지는 힘을 받으면 밀봉재(10)의 원주 방향을 따라 압축되면서 내경이 작아지고, 밀봉재(10)를 가압하여 밀봉재(10)의 내경 또한 작아지게 한다.
도 6은 도 1에 도시한 밀봉 조립체 중 리테이너와 조임 볼트의 분해 사시도이고, 도 7은 도 1에 도시한 밀봉 조립체의 부분 확대 단면도이다.
도 6과 도 7을 참고하면, 리테이너(30)는 밀봉재(10)와 힘 전달 부재(20)의 외측에 위치하며 상호 이격된 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)를 포함한다. 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)는 힘 전달 부재(20)가 수용된 밀봉재(10)의 외주면 중앙을 기준으로 밀봉재(10)의 좌측과 우측에 분리 배치된다. 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)는 고리 모양으로 형성되고 금속으로 제조된다.
제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)는 각각 밀봉재(10)의 외주면 바깥에 위치하는 외주면 덮개부(33)와, 밀봉재(10)의 측면 바깥에 위치하는 측면 덮개부(34)로 구성된다. 외주면 덮개부(33)는 밀봉재(10)의 오목 경사면(12) 전체와 힘 전달 부재(20)의 일부를 둘러싸며, 측면 덮개부(34)는 외주면 덮개부(33)와 직교하도록 형성된다.
외주면 덮개부(33)의 내면에는 힘 전달 부재(20)를 향해 돌출되어 힘 전달 부재(20)와 접촉하는 돌출부(35)가 형성된다. 돌출부(35)는 오목 경사면(12)이 제공하는 오목 공간에 위치하며, 오목 경사면(12)을 따라 유선형으로 형성될 수 있다.
제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32) 중 어느 하나의 덮개부, 예를 들어 제1 덮개부(31)에는 두 덮개부(31, 32)의 이격 방향(도 6과 도 7의 수평 방향)과 나란한 복수의 관통 홀(36)이 형성된다. 그리고 다른 하나의 덮개부, 예를 들어 제2 덮개부(32)에는 복수의 관통 홀(36)과 마주하는 위치에 복수의 볼트 결합 홈(37)이 형성된다.
복수의 관통 홀(36)은 제1 덮개부(31)의 외주면 덮개부(33)를 관통하며, 제1 덮개부(31)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된다. 제1 덮개부(31)의 외측으로 관통 홀(36)의 단부에는 오목한 볼트 머리 수용부(38)가 형성된다. 볼트 머리 수용부(38)는 관통 홀(36)보다 큰 직경으로 형성된다.
복수의 볼트 결합 홈(37)은 제1 덮개부(31)와 마주하는 제2 덮개부(32)의 외주면 덮개부(33) 내측에 형성되고, 제2 덮개부(32)의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치된다. 볼트 결합 홈(37)에는 나사산부가 형성된다.
조임 볼트(40)는 관통 홀(36) 및 볼트 결합 홈(37)과 같은 개수로 구비되며, 관통 홀(36)과 볼트 결합 홈(37)에 끼워져 제1 덮개부(31) 및 제2 덮개부(32)에 결합된다. 조임 볼트(40)는 볼트 몸체(41)와 볼트 머리(42)를 포함한다.
볼트 몸체(41)는 관통 홀(36) 및 볼트 결합 홈(37)의 지름에 대응하는 지름을 가지며, 관통 홀(36)과 두 덮개부(31, 32)의 사이 공간을 거쳐 볼트 결합 홈(37)에 결합되는 길이로 형성된다. 볼트 몸체(41)의 일단에는 볼트 결합 홈(37)에 형성된 나사산부에 대응하는 대응 나사산부(43)가 형성된다. 볼트 몸체(41) 중 관통 홀(36)에 끼워지는 부분에는 나사산이 형성되지 않는다.
볼트 머리(42)는 볼트 몸체(41)의 타단에 형성되고, 조임 볼트(40)가 볼트 결합 홈(37)에 결합된 상태에서 제1 덮개부(31)에 형성된 볼트 머리 수용부(38)에 위치한다. 볼트 머리(42)의 상단면에는 드라이버에 의해 볼트 머리(42)가 회전할 수 있도록 십자 또는 일자형 요홈이 형성된다.
도 8은 도 1의 밀봉 조립체가 풍력 발전기의 주 베어링에 설치된 상태를 나타낸 부분 확대 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시한 밀봉 조립체와 시일 러닝 링을 나타낸 부분 절단 사시도이다.
도 8과 도 9를 참고하면, 주 베어링(50)은 복수의 블레이드가 설치된 로터 허브(도시하지 않음)와 나셀(도시하지 않음) 사이에 위치하여 로터 허브의 회전을 지지한다. 주 베어링(50)은 내주면이 주축(54)과 결합되어 주축(54)과 함께 회전하는 내륜(52)과, 내륜(52)의 외주부에 설치되며 고정 상태를 유지하는 외륜(51)과, 내륜(52)과 외륜(51) 사이에 위치하는 슬라이딩부(53)를 포함한다. 슬라이딩부(53)는 복수의 테이퍼 롤러 등으로 구성될 수 있다.
내륜(52)의 외측에는 주축(54)에 고정된 시일 러닝 링(seal running ring)(55)이 위치하고, 외륜(51)의 외측에는 리텐션 링(retention ring)(56)이 위치할 수 있다. 시일 러닝 링(55)은 주축(54)과 함께 회전한다.
본 실시예의 밀봉 조립체(100)는 리테이너(30)가 리텐션 링(56)에 고정되고, 밀봉재(10)의 립 시일(13, 14)이 시일 러닝 링(55)과 접촉하도록 주 베어링(50)의 양측에 설치된다. 밀봉 조립체(100)는 리텐션 링(56)과 시일 러닝 링(55) 사이에서 주 베어링(50)의 내부 공간을 밀폐시켜 주 베어링(50) 내부에 충진되어 있는 윤활유(57)의 누설을 방지한다.
도 10 내지 도 12는 밀봉 조립체의 작용을 설명하기 위해 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 10을 참고하면, 조임 볼트(40)는 제1 덮개부(31)의 관통 홀(36)을 거쳐 제2 덮개부(32)의 볼트 결합 홈(37)에 결합된다. 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)는 최초 G1의 간격을 유지하며, 밀봉재(10)의 내주면에 형성된 한 쌍의 제1 립 시일(13)이 시일 러닝 링(55)과 접촉한다.
일정 시간 경과 후 제1 립 시일(13)이 마모되면 시일 러닝 링(55)과의 사이에 틈새가 발생한다. 이 경우 틈새를 통해 윤활유가 누설된다. 도 10의 우측 도면에서 틈새에 의한 밀봉재(10)와 시일 러닝 링(55)의 간격을 B로 표시하였다.
도 11을 참고하면, 작업자는 드라이버를 이용하여 조임 볼트(40)를 시계 방향으로 회전시킨다. 그러면 조임 볼트(40)는 제2 덮개부(32)를 향해 이동하려고 하는데 실제 조임 볼트(40)는 볼트 머리(42)가 볼트 머리 수용부(38)에 위치 고정되어 있으므로, 조임 볼트(40)의 회전에 의해 반대로 제2 덮개부(32)가 제1 덮개부(31)를 향해 이동한다.
즉, 조임 볼트(40)는 제자리에서 회전하면서 제1 덮개부(31) 쪽으로 제2 덮개부(32)를 끌어당겨 두 덮개부(31, 32) 사이의 간격을 축소시킨다. 도 11에서 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)는 G1보다 작은 G2의 간격을 유지한다.
그러면 두 덮개부(31, 32)에 형성된 돌출부(35)가 밀봉재(10)의 두께 방향(도 11의 수직 방향)을 따라 힘 전달 부재(20)를 가압하고, 가압 방향을 따라 힘 전달 부재(20)가 이동하여 다시 밀봉재(10)를 가압한다. 이로 인해 밀봉재(10)는 내경이 작아지고, 제1 립 시일(13)이 시일 러닝 링(55)과 다시 접촉함으로써 밀봉 기능을 회복한다.
일정 시간 경과 후 제1 립 시일(13)이 마모되어 틈새가 다시 발생하면, 작업자는 조임 볼트(40)를 회전시켜 두 덮개부(31, 32) 사이의 간격을 더 줄임으로써 밀봉 기능을 회복시킨다.
그리고 제1 립 시일(13)의 마모가 진행되어 제1 립 시일(13)의 돌출 높이가 제2 립 시일(14)의 돌출 높이와 같아지면, 도 12에 도시한 바와 같이 제1 립 시일(13)과 더불어 제2 립 시일(14)이 시일 러닝 링(55)과 접촉한다. 도 12에서 제1 덮개부와 제2 덮개부는 G2보다 작은 G3의 간격을 유지한다.
이와 같이 본 실시예의 밀봉 조립체(100)는 조임 볼트(40)를 회전시켜 두 덮개부(31, 32) 사이의 간격을 줄이는 단순한 작업만으로 밀봉재(10)와 시일 러닝 링(55)의 틈새를 줄여 밀봉 기능을 회복시킬 수 있다. 따라서 본 실시예의 밀봉 조립체(100)는 밀봉재 교환 작업을 생략할 수 있어 교환에 따른 추가 비용이 발생하지 않으며, 풍력 발전기의 설계 수명 내에서 교환 작업 없이 단순한 유지보수 작업만으로 높은 밀봉 성능을 유지할 수 있다.
한편, 작업자는 제1 덮개부(31)와 제2 덮개부(32)의 위치 변화를 파악할 수 있도록 시일 러닝 링(55)의 외측에 리테이너(30)의 가장자리와 마주하는 위치를 표시할 수 있다. 도 10과 도 11 및 도 12에서 리테이너의 가장자리와 마주하는 위치 표시점을 각각 P1과 P2 및 P3로 표시하였다. 이러한 위치 표시점을 이용하여 밀봉재(10)의 정확한 내경 축소량을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100: 밀봉 조립체 10: 밀봉재
11: 오목 홈 12: 오목 경사면
13: 제1 립 시일 14: 제2 립 시일
20: 힘 전달 부재 21: 금속 봉재
22: 금속 스프링 30: 리테이너
31: 제1 덮개부 32: 제2 덮개부
33: 외주면 덮개부 34: 측면 덮개부
35: 돌출부 36: 관통 홀
37: 볼트 결합 홈 38: 볼트 머리 수용부
40: 조임 볼트 41: 볼트 몸체
42: 볼트 머리 43: 대응 나사산부

Claims (17)

  1. 고리 모양으로 형성되고 외주면에 오목 홈을 구비하며 내주면에 립 시일(lip seal)을 구비한 밀봉재;
    상기 오목 홈에 수용된 힘 전달 부재;
    상기 밀봉재와 상기 힘 전달 부재의 외측에서 상기 힘 전달 부재와 접하도록 위치하고, 상호 이격된 제1 덮개부와 제2 덮개부를 구비하며, 상기 제1 덮개부와 상기 제2 덮개부의 간격에 따라 상기 밀봉재에 대한 압력이 가변되는 리테이너; 및
    상기 제1 덮개부와 상기 제2 덮개부의 간격을 줄여 상기 힘 전달 부재와 상기 밀봉재의 내경을 줄일 수 있도록 상기 제1 덮개부와 상기 제2 덮개부에 결합된 조임 볼트
    를 포함하는 밀봉 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 립 시일은 돌출 높이가 다른 복수의 립 시일로 구성되는 밀봉 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 립 시일은,
    상기 밀봉재의 내주면 가장자리에 위치하는 한 쌍의 제1 립 시일; 및
    상기 한 쌍의 제1 립 시일의 내측에 위치하고, 상기 제1 립 시일보다 작은 돌출 높이를 가지는 한 쌍의 제2 립 시일
    을 포함하는 밀봉 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀봉재는 회전체와 접촉하고,
    상기 한 쌍의 제1 립 시일이 상기 한 쌍의 제2 립 시일보다 상기 회전체와 먼저 접촉하는 밀봉 조립체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 립 시일과 상기 한 쌍의 제2 립 시일은 삼각 돌기 모양으로 형성되는 밀봉 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오목 홈은 상기 밀봉재의 외주면 중앙에 위치하고,
    상기 힘 전달 부재는 상기 밀봉재의 외측으로 일부가 노출되면서 상기 오목 홈에 수용되는 밀봉 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 힘 전달 부재는 상기 밀봉재의 원주 방향을 따라 상호 이격된 복수의 금속 봉재로 구성되는 밀봉 조립체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 힘 전달 부재는 상기 밀봉재의 원주 방향을 따라 굽은 모양을 가지며 양쪽 단부가 상호 이격된 단일의 금속 봉재로 구성되는 밀봉 조립체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 힘 전달 부재는 상기 밀봉재의 원주 방향을 따라 상기 오목 홈 전체에 수용된 금속 스프링으로 구성되는 밀봉 조립체.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 덮개부와 상기 제2 덮개부는 상기 밀봉재의 외주면 중앙을 기준으로 상기 밀봉재의 양측에 위치하며, 상기 힘 전달 부재를 향해 돌출되어 상기 힘 전달 부재와 접촉하는 돌출부를 포함하는 밀봉 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 밀봉재는 상기 오목 홈의 양측에 상기 오목 홈보다 작은 깊이로 형성된 오목 경사면을 포함하고,
    상기 돌출부는 상기 오목 경사면이 제공하는 오목 공간에 수용되는 밀봉 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 덮개부와 상기 제2 덮개부 중 일측 덮개부는 관통 홀을 형성하고, 타측 덮개부는 상기 관통 홀과 마주하는 위치에 볼트 결합 홈을 형성하는 밀봉 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 관통 홀과 상기 볼트 결합 홈은 상기 제1 덮개부와 상기 제2 덮개부의 이격 방향과 나란한 밀봉 조립체.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 일측 덮개부는 상기 관통 홀의 단부에 볼트 머리 수용부를 형성하고,
    상기 볼트 결합 홈은 나사산부를 형성하는 밀봉 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조임 볼트는,
    상기 관통 홀과 상기 볼트 결합 홈의 지름에 대응하는 지름을 가지며, 일단에 상기 나사산부에 대응하는 대응 나사산부가 형성된 볼트 몸체; 및
    상기 볼트 몸체의 타단에 형성되고 상기 볼트 머리 수용부에 위치하는 볼트 머리
    를 포함하는 밀봉 조립체.
  16. 복수의 블레이드가 설치된 로터 허브와 나셀 사이에 위치하는 주 베어링의 양측 중 적어도 일측에 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 조립체가 설치되는 풍력 발전기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 주 베어링은 내주면이 주축과 결합된 내륜, 상기 내륜의 외주부에 설치되는 외륜, 및 상기 내륜과 상기 외륜 사이에 위치하는 슬라이딩부를 포함하고,
    상기 내륜의 외측에는 상기 주축에 고정된 시일 러닝 링이 위치하고, 상기 외륜의 외측에는 리텐션 링이 위치하며,
    상기 밀봉 조립체의 리테이너는 상기 리텐션 링에 고정되고 상기 밀봉 조립체의 립 시일은 상기 시일 러닝 링과 접촉하도록 형성되어, 상기 밀봉 조립체가 상기 리텐션 링 및 상기 시일 러닝 링 사이에서 상기 주 베어링의 내부 공간을 밀폐시키는 풍력 발전기.
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