KR101400171B1 - 풍력 발전기 블레이드 승강 장치 - Google Patents

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삼성중공업 주식회사
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Abstract

풍력 발전기 블레이드 승강 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 풍력 발전기 블레이드 승강 장치는, 블레이드를 허브로 인양하는 인양 유닛; 및 상기 블레이드의 루트(Root) 내측 면과 상기 인양 유닛의 인양 와이어를 연결하는 연결 유닛을 포함하고, 상기 허브의 전방에는 개구부가 형성되고, 상기 허브의 측면 둘레에는 복수 개의 블레이드 결합부가 형성되며, 상기 인양 유닛은, 상기 허브의 외부에 제공되고, 상기 인양 와이어를 감고 풀어주는 윈치; 및 상기 인양 와이어가 상기 개구부, 그리고 상기 복수 개의 블레이드 결합부 중 지면(地面)을 향하는 상기 블레이드 결합부를 통과하도록 상기 인양 와이어를 안내하는 안내부를 포함하며, 상기 안내부는, 상기 개구부에 결합되는 외륜; 상기 외륜에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 내륜; 상기 내륜의 직경 방향으로 연장되고, 상기 내륜에 결합되는 제 1 로드; 상기 제 1 로드에 결합되고, 상기 인양 와이어를 상기 개구부로 안내하는 제 1 풀리; 상기 제 1 로드에 평행하게 상기 허브의 내측에 제공되는 제 2 로드; 상기 제 2 로드에 결합되고, 상기 인양 와이어를 상기 블레이드 결합부로 안내하는 제 2 풀리; 상기 제 1 로드와 상기 제 2 로드를 연결하는 제 3 로드; 및 상기 허브에 대해 상기 제 3 로드를 지지하는 지지 부재를 포함한다.

Description

풍력 발전기 블레이드 승강 장치{WIND TURBINE BLADE LIFTING DEVICE}
본 발명은 풍력 발전기 블레이드 승강 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력 발전기용 블레이드의 설치 및 분리를 위해 블레이드를 승강시키는 장치에 관한 것이다.
풍력은, 자연 상태의 무공해 에너지원으로서, 대체 에너지원 중 경제성이 높은 에너지원의 하나이다. 이러한 풍력을 이용한 풍력 발전기는 바람의 에너지를 회전 운동 에너지로 변환한 후, 다시 이를 전기 에너지로 변환하는 전력 변환 장치를 말한다.
최근에는, 풍력 발전기가 대형화됨에 따라, 블레이드의 크기 및 중량 또한 대형화되고 있으며, 이로 인해, 블레이드와 타워 간의 간섭이 발생하고, 블레이드를 승강시키는 크레인이 대형화되는 문제점이 있었다.
블레이드와 타워 간의 간섭을 방지하기 위해, 허브의 회전 축(Axis)은 소정의 틸트 각도로 기울어지고, 블레이드는 허브에 대해 소정의 코닝 각도로 기울어지게 설치될 수 있다. 따라서, 블레이드를 허브에 설치할 때, 틸트 각도와 코닝 각도를 합한 각도만큼 기울인 상태로 블레이드를 승강시킬 필요가 있다.
그리고, 블레이드의 승강 시에는, 승강 장치의 와이어를 보다 간편하고 효율적인 방법으로 블레이드에 결합하거나 블레이드로부터 분리시킬 필요가 있다.
한편, 블레이드의 승강에 대형 크레인이 사용되는 경우에는, 풍력 발전기 주변에 대형 크레인을 위한 넓은 작업 공간을 확보해야 하고, 특히 풍력 발전기가 평지가 아닌 산악지에 위치하는 경우에는 대형 크레인의 설치가 용이하지 못하기 때문에, 소형의 콤팩트한 구조를 가지는 블레이드 승강 장치가 요구된다.
공개특허공보 제10-2009-0064446호(2009.06.18.)
본 발명의 실시 예는, 콤팩트한 구조를 가지고, 보다 효율적으로 블레이드를 승강시킬 수 있는 풍력 발전기 블레이드 승강 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 블레이드를 허브로 인양하는 인양 유닛; 및 상기 블레이드의 루트(Root) 내측 면과 상기 인양 유닛의 인양 와이어를 연결하는 연결 유닛을 포함하는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치가 제공될 수 있다.
상기 연결 유닛은, 상기 루트 내측 면에 결합되는 복수 개의 와이어 커넥터; 상기 루트 내측에 제공되는 환형 플레이트; 상기 환형 플레이트의 외주 면과 상기 복수 개의 와이어 커넥터를 연결하는 복수 개의 제 1 와이어; 및 상기 환형 플레이트의 내주 면과 상기 인양 와이어를 연결하는 복수 개의 제 2 와이어를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 와이어 커넥터의 일단은 상기 루트의 측벽에 형성된 홀에 삽입되고, 상기 루트를 상기 허브의 피치 베어링에 연결하는 제 1 체결 부재가 상기 측벽의 높이 방향으로 상기 와이어 커넥터의 상기 일단에 관통 삽입될 수 있다.
상기 복수 개의 와이어 커넥터는 상기 루트 내측 면의 동일 높이에 제공되고, 상기 복수 개의 제 1 와이어는 동일한 길이를 가지며, 상기 복수 개의 제 2 와이어는 상기 루트가 기설정된 각도로 경사지도록 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
상기 복수 개의 와이어 커넥터는 상기 루트 내측 면의 동일 높이에 제공되고, 상기 복수 개의 제 1 와이어는 상기 루트가 기설정된 각도로 경사지도록 서로 다른 길이를 가지며, 상기 복수 개의 제 2 와이어는 동일한 길이를 가질 수 있다.
상기 허브의 전방에는 개구부가 형성되고, 상기 허브의 측면 둘레에는 복수 개의 블레이드 결합부가 형성되며, 상기 인양 유닛은, 상기 허브의 외부에 제공되고, 상기 인양 와이어를 감고 풀어주는 윈치; 및 상기 인양 와이어가 상기 개구부, 그리고 상기 복수 개의 블레이드 결합부 중 지면(地面)을 향하는 상기 블레이드 결합부를 통과하도록 상기 인양 와이어를 안내하는 안내부를 포함할 수 있다.
상기 안내부는, 상기 개구부에 결합되는 외륜; 상기 외륜에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 내륜; 상기 내륜의 직경 방향으로 연장되고, 상기 내륜에 결합되는 제 1 로드; 상기 제 1 로드에 결합되고, 상기 인양 와이어를 상기 개구부로 안내하는 제 1 풀리; 상기 제 1 로드에 평행하게 상기 허브의 내측에 제공되는 제 2 로드; 상기 제 2 로드에 결합되고, 상기 인양 와이어를 상기 블레이드 결합부로 안내하는 제 2 풀리; 상기 제 1 로드와 상기 제 2 로드를 연결하는 제 3 로드; 및 상기 허브에 대해 상기 제 3 로드를 지지하는 지지 부재를 포함할 수 있다.
상기 지지 부재는, 상기 제 1 로드와 상기 제 2 로드 사이에 평행하게 배치되고, 상기 제 3 로드에 결합되는 연결 로드; 및 상단이 상기 연결 로드에 회전 가능하게 결합되고, 하단이 상기 허브에 착탈 가능하게 결합되는 지지 로드를 포함할 수 있다.
상기 안내부는, 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 상대 회전을 구속하는 구속 부재를 더 포함하되,상기 구속 부재는, 상기 제 1 로드의 양단에 결합되는 브라켓; 및 상기 브라켓을 상기 외륜에 착탈 가능하게 결합하는 제 2 체결 부재를 포함할 수 있다.
상기 안내부는, 상기 외륜을 회전시키는 회전 부재를 더 포함하되, 상기 회전 부재는, 상기 외륜에 결합되고, 내주 면에 치형이 형성된 링 형상의 종동 기어; 상기 종동 기어와 맞물리는 구동 기어; 및 상기 제 1 로드에 결합되고, 상기 구동 기어에 회전력을 제공하는 구동기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 블레이드를 틸트 각도와 코닝 각도를 합한 각도만큼 기울인 상태로 승강시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따르면, 인양 와이어를 보다 간편하고 효율적인 방법으로 블레이드에 결합하거나 블레이드로부터 분리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 소형의 콤팩트한 구조를 가지는 블레이드 승강 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기 블레이드 승강 장치가 설치된 풍력 발전기를 보여주는 측면도이다.
도 2는 도 1의 허브 및 안내부를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 블레이드의 "A"부분을 보여주는 확대 사시도이다.
도 4는 도 3의 "B"부분을 보여주는 확대도이다.
도 5는 도 4의 와이어 커넥터와 리테이너를 보여주는 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7은 블레이드 루트를 기울인 상태로 승강시키는 실시 예들을 보여주는 단면도들이다.
도 8은 도 2의 안내부를 보여주는 사시도이다.
도 9 내지 도 12는 허브에 블레이드를 설치하는 과정을 보여주는 도면들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력 발전기 블레이드 승강 장치가 설치된 풍력 발전기를 보여주는 측면도이고, 도 2는 도 1의 허브 및 안내부를 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 풍력 발전기는 타워(10), 나셀(20), 허브(30) 및 블레이드(40)를 포함한다.
타워(10)는 바닥면(G)에 수직하게 설치된다. 나셀(20)은 타워(10)의 상단에 회전 가능하게 결합되며, 나셀(20)의 내부에는 에너지 변환 장치(미도시)가 제공된다. 에너지 변환 장치(미도시)는 메인 샤프트, 기어 박스, 발전기 등을 포함할 수 있다.
허브(30)는 나셀(20)의 전방에 회전 가능하게 결합된다. 허브(30)는 허브 몸체(32), 개구부(34), 메인 샤프트 결합부(36), 그리고 제 1 내지 제 3 블레이드 결합부(38a, 38b, 38c)를 포함한다.
허브 몸체(32)는 속이 빈 중공 형상을 가질 수 있다. 개구부(34)는 허브 몸체(32)의 전방에 형성된다. 메인 샤프트 결합부(36)는 개구부(34)와 서로 마주보도록 허브 몸체(32)의 후방에 제공된다. 메인 샤프트 결합부(36)에는 에너지 변환 장치(미도시)의 메인 샤프트(22)가 결합된다.
제 1 내지 제 3 블레이드 결합부(38a, 38b, 38c)는 허브 몸체(32)의 측면에 제공될 수 있다. 제 1 내지 제 3 블레이드 결합부(38a, 38b, 38c)는 방사 형태를 이루도록 허브 몸체(32)의 측면 둘레를 따라 동일한 간격으로 제공될 수 있다. 제 1 내지 제 3 블레이드 결합부(38a, 38b, 38c)에는 피치 베어링(미도시)이 결합된다.
블레이드(40)는 루트(Root, 42)와 날개부(44)를 포함한다. 루트(42)는 원형 단면을 가질 수 있고, 날개부(44)는 익형 단면을 가질 수 있다. 루트(42)의 하단은 날개부(44)의 상단에 결합되고, 루트(42)의 상단은 제 1 내지 제 3 블레이드 결합부(38a, 38b, 38c)에 제공되는 피치 베어링(미도시)에 연결된다.
풍력 발전기의 전방에서 불어오는 바람은 블레이드(40)의 표면을 스쳐 지나면서 양력을 발생시킨다. 양력은 블레이드(40)와 허브(30)를 회전시키고, 블레이드(40)와 허브(30)의 회전력은 나셀(20)의 에너지 변환 장치(미도시)로 전달되어 전기 에너지로 변환된다.
블레이드(40)의 루트(42)와 피치 베어링(미도시)의 연결 및 분리를 위해, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치가 블레이드(40)를 승강시킨다. 이하에서는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치에 대해 설명한다.
풍력 발전기 블레이드 승강 장치는 연결 유닛(50)과 인양 유닛(60)을 포함한다. 연결 유닛(50)은 블레이드(40)의 루트(42) 내측 면과 인양 유닛(60)의 인양 와이어(W)를 연결한다. 인양 유닛(60)은 인양 와이어(W)에 연결된 연결 유닛(50) 및 블레이드(40)를 허브(30)로 인양한다.
인양 유닛(60)은 윈치(100)와 안내부(200)를 포함한다. 윈치(100)는 허브(30)의 외부, 즉 바닥면(G)에 제공될 수 있고, 연결 유닛(50)에 연결되는 인양 와이어(W)를 감거나 풀어준다. 안내부(200)는, 인양 와이어(W)를 안내하기 위한 것으로, 허브 몸체(32)의 개구부(34)에 결합될 수 있다. 안내부(200)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 3은 도 1의 블레이드의 "A"부분을 보여주는 확대 사시도이고, 도 4는 도 3의 "B"부분을 보여주는 확대도이며, 도 5는 도 4의 와이어 커넥터와 리테이너를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 연결 유닛(50)은 블레이드(40, 도 1 참조)의 루트(42) 내측 면과 인양 유닛(60, 도 1 참조)의 인양 와이어(W)를 연결한다. 연결 유닛(50)은 와이어 커넥터(51), 환형 플레이트(56), 제 1 와이어(57), 제 2 와이어(58)를 포함한다.
와이어 커넥터(51)는 복수 개 제공될 수 있으며, 루트(42) 내측 면의 동일 높이에 결합될 수 있다. 예를 들어, 와이어 커넥터(51)는 도 3에 도시된 바와 같이 3 개의 그룹으로 나누어지고, 각각의 그룹은 사잇각이 등각, 즉 120도의 각도를 이루도록 루트(42)의 내측 면에 결합될 수 있다.
와이어 커넥터(51)의 루트(42)에 대한 결합 구조를 설명하면 다음과 같다.
루트(42) 측벽의 상부 영역에는 제 1 홀(43)과 제 2 홀(45)이 형성될 수 있다. 제 1 홀(43)과 제 2 홀(45)은 루트(42)의 높이 방향을 따라 서로 이격되도록 일렬로 형성된다. 제 1 홀(43)에는 속이 빈 원통 형상의 제 1 부시(52)가 삽입되고, 와이어 커넥터(51)의 일단이 제 1 부시(52)의 중공 영역에 삽입된다. 제 2 홀(45)에는 속이 빈 원통 형상의 제 2 부시(53)가 삽입되고, 리테이너(Retainer, 54)가 제 2 부시(53)에 삽입된다.
와이어 커넥터(51)의 일단, 제 1 및 제 2 부시(52, 53), 그리고 리테이너(54)에는 루트(42)의 높이 방향으로 결합 홀이 관통 형성되고, 리테이너(54)의 결합 홀(54a)에는 암나사가 형성된다.
루트(42)의 측벽 상면에는 제 1 및 제 2 홀(43, 45)과 연결되도록 체결 홀(미도시)이 수직하게 형성된다. 체결 홀(미도시)에는 제 1 체결 부재(55), 즉 스터드 볼트가 삽입된다. 제 1 체결 부재(55)의 상단부와 하단부에는 수나사가 형성되며, 상단부의 수나사는 허브(30, 도 1 참조)에 결합된 피치 베어링(미도시)에 체결된다. 체결 홀(미도시)에 삽입된 제 1 체결 부재(55)의 하단부는 제 1 부시(52), 와이어 커넥터(51)의 일단, 그리고 제 2 부시(53)에 형성된 결합 홀을 통과하고, 리테이너(54)의 결합 홀(54a)에 형성된 암나사에 나사 결합된다.
환형 플레이트(56)는, 루트(42)의 내측에 수평하게 제공되고, 와이어 커넥터(51)보다 높은 위치에 배치될 수 있다.
제 1 와이어(57)의 일단은 와이어 커넥터(51)에 연결되고, 제 1 와이어(57)의 타단은 환형 플레이트(56)의 외주 면에 연결된다. 앞서 예를 든 바와 같이, 와이어 커넥터(51)가 3 개의 그룹으로 나누어진 경우, 동일 그룹에 속하는 와이어 커넥터(51)에 연결되는 제 1 와이어(57)의 타단은 환형 플레이트(56) 외주 면의 동일 지점에 연결될 수 있다. 즉, 환형 플레이트(56)의 외주 면에는 3 개의 제 1 와이어 연결 지점이 제공될 수 있다.
제 2 와이어(58)는 환형 플레이트(56)의 내주 면과 인양 와이어(W)를 연결한다. 예를 들어, 제 2 와이어(58)는 3 개 제공될 수 있고, 제 2 와이어(58)의 일단은 사잇각이 등각, 즉 120도의 각도를 이루도록 환형 플레이트(56) 내주 면에 연결될 수 있다. 제 2 와이어(58)의 타단은 중간 매개체(59)를 이용하여 인양 와이어(W)에 연결될 수 있고, 이와 달리 제 2 와이어(58)의 타단은 인양 와이어(W)에 직접 연결될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 와이어(57)는 동일한 길이(L)를 가질 수 있고, 제 2 와이어(58)는 루트(42)가 기설정된 각도(θ)로 경사지도록 서로 다른 길이(L1, L2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 루트(42)의 경사진 상면 중 가장 높은 위치에 근접한 제 2 와이어(58)의 길이(L1)는 가장 낮은 위치에 근접한 제 2 와이어(58)의 길이(L2)보다 작을 수 있다.
이와 달리, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 와이어(57)는 루트(42)가 기설정된 각도(θ)로 경사지도록 서로 다른 길이(L1, L2)를 가질 수 있고, 제 2 와이어(58)는 동일한 길이(L)를 가질 수 있다. 예를 들어, 루트(42)의 경사진 상면 중 가장 높은 위치에 근접한 제 1 와이어(57)의 길이(L1)는 가장 낮은 위치에 근접한 제 1 와이어(57)의 길이(L2)보다 작을 수 있다.
여기서, 기설정된 각도(θ)는 허브(30, 도 1 참조) 회전 축(Axis)의 틸트 각도와 블레이드(40, 도 1 참조)의 코닝 각도를 합한 각도일 수 있다.
다음으로, 인양 유닛(60)의 안내부(200)에 대해 상세하게 설명한다.
도 8은 도 2의 안내부를 보여주는 사시도이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 안내부(200)는 허브 몸체(32)의 개구부(34)에 결합될 수 있다. 안내부(200)는 인양 와이어(W)가 개구부(34), 그리고 바닥면(G)을 향하는 제 1 블레이드 결합부(38a)를 통과하도록 인양 와이어(W)를 안내한다. 여기서, 바닥면(G)은 청구항에 따라서는 지면(地面)이라고도 한다.
안내부(200)는 외륜(210), 내륜(220), 제 1 내지 제 3 로드(231, 235, 239), 제 1 및 제 2 풀리(233, 237), 지지 부재(240), 구속 부재(250), 그리고 회전 부재(260)를 포함한다.
외륜(210)은 양단이 개방된 중공 원통 형상의 몸체(212)와, 몸체(212)의 양단에 결합되는 제 1 및 제 2 플랜지(214, 216)를 포함한다. 제 1 플랜지(214)에는 복수 개의 제 1 체결 홀(215)이 형성되고, 제 1 플랜지(214)는 제 1 체결 홀(215)에 삽입되는 체결 부재(미도시)에 의해 허브 몸체(32)의 개구부(34)에 결합될 수 있다.
제 2 플랜지(216)에는 복수 개의 제 2 체결 홀(217)이 형성될 수 있다. 제 2 체결 홀(217)은 쌍을 이루도록 인접하게 형성될 수 있고, 쌍을 이루는 제 2 체결 홀(217)은 제 2 플랜지(216)의 원주 방향을 따라 동일한 간격으로 이격되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 6 쌍의 제 2 체결 홀(217)이 60 도의 등간격을 이루도록 형성될 수 있다.
내륜(220)은 외륜(210)에 대해 상대 회전 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 내륜(220)은 외륜(210)의 제 2 플랜지(216)에 상대 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제 1 로드(231)는 2 플랜지(216)의 외경과 동일한 길이를 가질 수 있다. 제 1 로드(231)는 그 중심이 내륜(220)의 중심과 일치되도록 내륜(220)의 상면에 배치되고, 결합 부재(232)에 의해 내륜(220)의 상면에 결합될 수 있다. 이때, 제 1 로드(231)의 양 끝단은 결합 부재(232)로부터 내륜(220)의 반경 방향을 따라 외측으로 돌출된다.
제 1 풀리(233)는 제 1 로드(231)의 중심 영역에 결합되고, 인양 와이어(W)를 허브 몸체(32)의 개구부(34)로 안내한다.
제 2 로드(235)는 제 1 로드(231)에 평행하게 허브 몸체(32)의 내측에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 2 로드(235)는 제 1 블레이드 결합부(38a)의 중심 영역 위쪽에 제공될 수 있다.
제 2 풀리(237)는 제 2 로드(235)의 중심 영역에 결합되고, 인양 와이어(W)를 제 1 블레이드 결합부(38a)로 안내한다.
제 3 로드(239)는 복수 개, 예를 들어 2 개 제공될 수 있고, 제 1 및 제 2 풀리(233, 237)의 양측에 서로 평행하게 배치될 수 있다. 제 3 로드(239)의 일단부는 제 1 로드(231)에 연결되고, 제 3 로드(239)의 타단부는 제 2 로드(235)에 연결될 수 있다.
지지 부재(240)는 허브 몸체(32)에 대해 제 3 로드(239)를 지지한다. 지지 부재(240)는 연결 로드(242)와 지지 로드(244)를 포함할 수 있다. 연결 로드(242)는 제 1 로드(231)와 제 2 로드(235) 사이에 평행하게 배치되고, 2 개의 제 3 로드(239)를 서로 연결한다. 지지 로드(244)의 상단은 연결 로드(242)에 회전 가능하게 결합되고, 지지 로드(244)의 하단은 허브 몸체(32) 또는 나셀(20)의 일부에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
구속 부재(250)는 외륜(210)과 내륜(220) 사이의 상대 회전을 구속한다. 구속 부재(250)는 브라켓(252)과 제 2 체결 부재(254)를 포함한다. 브라켓(252)은 제 1 로드(231)의 양 끝단에 결합된다. 브라켓(252)에는 제 2 플랜지(216)의 제 2 체결 홀(217)에 대응하는 제 3 체결 홀(미도시)이 형성된다. 제 2 체결 부재(254)는 브라켓(252)의 제 3 체결 홀(미도시) 및 제 2 플랜지(216)의 제 2 체결 홀(217)에 체결되며, 이에 의해 브라켓(252)이 제 2 플랜지(216)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
브라켓(252)이 제 2 플랜지(216)에 결합되면, 내륜(220)과 외륜(210)의 상대 회전이 구속될 수 있다. 그리고, 브라켓(252)이 제 2 플랜지(216)로부터 해제되면, 내륜(220)과 외륜(210)이 상대 회전할 수 있다.
회전 부재(260)는, 내륜(220)을 기준으로 외륜(210)을 회전시킬 수 있다. 회전 부재(260)는 종동 기어(262), 구동기(264) 및 구동 기어(266)를 포함한다.
종동 기어(262)는 내주 면에 치형이 형성된 링 형상으로 제공되고, 외륜(210)의 몸체(212) 내측 면에 결합될 수 있다. 구동기(264)는 제 1 로드(231) 상의 제 1 풀리(233) 양측에 결합될 수 있다. 구동 기어(266)는 구동기(264)의 회전 축(265)에 결합되고, 종동 기어(262)와 맞물린다.
구동기(264)의 회전력이 구동 기어(266)와 종동 기어(262)에 의해 외륜(210)의 몸체(212)로 전달되면, 몸체(212)와 제 1 및 제 2 플랜지(214, 214)가 회전되고, 이에 의해, 제 1 플랜지(214)가 결합된 허브 몸체(32)가 회전된다.
이하에서는, 상기와 같은 구성을 가지는 풍력 발전기 블레이드 승강 장치를 이용하여, 허브에 블레이드를 설치하는 과정을 설명한다.
도 9 내지 도 12는 허브에 블레이드를 설치하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참조하면, 허브 몸체(32)의 제 1 블레이드 결합부(38a)가 바닥면(G)을 향하도록 유지되고, 인양 와이어(W)가 블레이드(40)의 루트(42)에 결합된 연결 유닛(50)에 연결된다. 윈치(100)는 인양 와이어(W)를 감아 블레이드(40)를 승강시킨다. 이때 인양 와이어(W)는 제 1 및 제 2 풀리(233, 237)에 의해 안내된다.
도 1, 도 3 및 도 10을 참조하면, 블레이드(40)의 루트(42)가 제 1 블레이드 결합부(38a)에 인접하게 승강되면, 루트(42)는 제 1 체결 부재(55), 즉 스터드 볼트에 의해 제 1 블레이드 결합부(38a)의 피치 베어링(미도시)에 결합된다. 이 상태에서, 제 1 와이어(57)가 와이어 커넥터(51)로부터 분리된다.
도 1, 도 8 및 도 11을 참조하면, 블레이드(40)의 루트(42)가 제 1 블레이드 결합부(38a)에 결합된 후, 허브 몸체(32)는 제 2 블레이드 결합부(38b)가 바닥면(G)을 향하도록 회전된다. 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 브라켓(252)이 외륜(210)의 제 2 플랜지(216)로부터 해제되고, 지지 부재(240)의 지지 로드(244)가 허브 몸체(32)로부터 해제된다. 이 상태에서, 구동기(264)의 회전력이 구동 기어(266)와 종동 기어(262)에 의해 외륜(210)의 몸체(212)로 전달되어 외륜(210)이 회전되고, 외륜(210)의 회전에 의해 허브 몸체(32)가 회전된다. 제 2 블레이드 결합부(38c)가 바닥면(G)을 향하면, 허브 몸체(32)의 회전은 정지된다.
허브 몸체(32)가 정지되면, 내륜(220)과 외륜(210)의 상대 회전을 구속하기 위해, 다시 브라켓(252)이 외륜(210)의 제 2 플랜지(216)에 체결된다. 그리고, 지지 로드(244)의 하단이 허브 몸체(32)에 다시 결합된다.
도 1 및 도 12를 참조하면, 제 2 블레이드 결합부(38b)가 바닥면(G)을 향하도록 유지되고, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 과정을 통해, 블레이드(40)의 루트(42)가 제 2 블레이드 결합부(38b)의 피치 베어링(미도시)에 결합된다.
제 3 블레이드 결합부(38c)에 블레이드(40)의 루트(42)를 결합하는 과정은 제 2 블레이드 결합부(38b)에 블레이드(40)의 루트(42)를 결합하는 과정과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략된다.
이상, 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
40: 블레이드 42: 루트
50: 연결 유닛 51: 와이어 커넥터
55: 제 1 체결 부재 56: 환형 플레이트
57: 제 1 와이어 58: 제 2 와이어
60: 인양 유닛 100: 윈치
200: 안내부 210: 외륜
220: 내륜 231: 제 1 로드
233: 제 1 풀리 235: 제 2 로드
237: 제 2 풀리 239: 제 3 로드
240: 지지 부재 250: 구속 부재
260: 회전 부재

Claims (10)

  1. 블레이드를 허브로 인양하는 인양 유닛; 및 상기 블레이드의 루트(Root) 내측 면과 상기 인양 유닛의 인양 와이어를 연결하는 연결 유닛을 포함하고,
    상기 허브의 전방에는 개구부가 형성되고, 상기 허브의 측면 둘레에는 복수 개의 블레이드 결합부가 형성되며,
    상기 인양 유닛은,
    상기 허브의 외부에 제공되고, 상기 인양 와이어를 감고 풀어주는 윈치; 및 상기 인양 와이어가 상기 개구부, 그리고 상기 복수 개의 블레이드 결합부 중 지면(地面)을 향하는 상기 블레이드 결합부를 통과하도록 상기 인양 와이어를 안내하는 안내부를 포함하며,
    상기 안내부는,
    상기 개구부에 결합되는 외륜; 상기 외륜에 대해 상대 회전 가능하게 결합되는 내륜; 상기 내륜의 직경 방향으로 연장되고, 상기 내륜에 결합되는 제 1 로드; 상기 제 1 로드에 결합되고, 상기 인양 와이어를 상기 개구부로 안내하는 제 1 풀리; 상기 제 1 로드에 평행하게 상기 허브의 내측에 제공되는 제 2 로드; 상기 제 2 로드에 결합되고, 상기 인양 와이어를 상기 블레이드 결합부로 안내하는 제 2 풀리; 상기 제 1 로드와 상기 제 2 로드를 연결하는 제 3 로드; 및 상기 허브에 대해 상기 제 3 로드를 지지하는 지지 부재를 포함하는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 유닛은,
    상기 루트 내측 면에 결합되는 복수 개의 와이어 커넥터;
    상기 루트 내측에 제공되는 환형 플레이트;
    상기 환형 플레이트의 외주 면과 상기 복수 개의 와이어 커넥터를 연결하는 복수 개의 제 1 와이어; 및
    상기 환형 플레이트의 내주 면과 상기 인양 와이어를 연결하는 복수 개의 제 2 와이어를 포함하는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 와이어 커넥터의 일단은 상기 루트의 측벽에 형성된 홀에 삽입되고,
    상기 루트를 상기 허브의 피치 베어링에 연결하는 제 1 체결 부재가 상기 측벽의 높이 방향으로 상기 와이어 커넥터의 상기 일단에 관통 삽입되는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 와이어 커넥터는 상기 루트 내측 면의 동일 높이에 제공되고,
    상기 복수 개의 제 1 와이어는 동일한 길이를 가지며,
    상기 복수 개의 제 2 와이어는 상기 루트가 기설정된 각도로 경사지도록 서로 다른 길이를 가지는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 와이어 커넥터는 상기 루트 내측 면의 동일 높이에 제공되고,
    상기 복수 개의 제 1 와이어는 상기 루트가 기설정된 각도로 경사지도록 서로 다른 길이를 가지며,
    상기 복수 개의 제 2 와이어는 동일한 길이를 가지는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는,
    상기 제 1 로드와 상기 제 2 로드 사이에 평행하게 배치되고, 상기 제 3 로드에 결합되는 연결 로드; 및
    상단이 상기 연결 로드에 회전 가능하게 결합되고, 하단이 상기 허브에 착탈 가능하게 결합되는 지지 로드를 포함하는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 안내부는, 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 상대 회전을 구속하는 구속 부재를 더 포함하되,
    상기 구속 부재는,
    상기 제 1 로드의 양단에 결합되는 브라켓; 및
    상기 브라켓을 상기 외륜에 착탈 가능하게 결합하는 제 2 체결 부재를 포함하는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 안내부는, 상기 외륜을 회전시키는 회전 부재를 더 포함하되,
    상기 회전 부재는,
    상기 외륜에 결합되고, 내주 면에 치형이 형성된 링 형상의 종동 기어;
    상기 종동 기어와 맞물리는 구동 기어; 및
    상기 제 1 로드에 결합되고, 상기 구동 기어에 회전력을 제공하는 구동기를 포함하는, 풍력 발전기 블레이드 승강 장치.
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