KR101435376B1 - 풍력발전기의 블레이드 설치장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상에 설치되는 풍력발전기의 블레이드를 설치하는데 이용되는 풍력발전기의 블레이드 설치장치를 개시한다.
본 발명의 풍력발전기의 블레이드 설치장치는, 타워에 설치되며 타워를 따라 승, 하강수단에 의해 승, 하강 하는 타워 가이드 이동부재, 선박에 설치되는 메인 레일, 상기 메인 레일을 따라 이동하는 레일카, 일단이 레일카에 힌지결합되며 타단이 타워 가이드 이동부재에 힌지 결합되는 지지프레임, 그리고 지지프레임에 배치되며 블레이드를 고정하는 복수의 블레이드 고정부를 포함한다.

Description

풍력발전기의 블레이드 설치장치{Apparatus to install blade of wind generation}

본 발명은 해상에 설치되는 풍력발전기의 블레이드를 설치하는데 이용되는 풍력발전기의 블레이드 설치장치에 관한 것이다.

일반적으로 해상에 설치되는 풍력발전기의 블레이드는 해상용 크레인을 이용하여 블레이드를 수평 방향으로 들어올려 타워의 상부에 결합된 허브(Hub)에 결합된다. 이러한 종래의 블레이드 설치 방법은 고공에서 블레이드의 위치를 정확하게 허브에 접촉시키는 작업이 용이하지 않아 블레이드 설치 작업에 많은 시간이 소요되어 작업 능률이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 기존의 블레이드 설치방법은 바람의 영향을 크게 받아 블레이드를 설치하는 작업이 장기간 소요되며 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2010-0055053호(2010.05.26. 공개)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 해상에 설치되는 풍력발전기의 블레이드를 바람의 영향을 최소화하면서도 용이하게 설치하여 작업시간과 안전사고를 줄일 수 있는 풍력발전기의 블레이드 설치장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 타워에 설치되며 상기 타워를 따라 승, 하강수단에 의해 승, 하강 하는 타워 가이드 이동부재, 선박에 설치되는 메인 레일, 상기 메인 레일을 따라 이동하는 레일카, 일단이 상기 레일카에 힌지결합되며 타단이 상기 타워 가이드 이동부재에 힌지 결합되는 지지프레임, 그리고 상기 지지프레임에 배치되며 블레이드를 고정하는 복수의 블레이드 고정부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 설치장치를 포함한다.

상기 블레이드 고정부는 상기 지지프레임에 설치되는 보조레일, 상기 보조레일을 따라 이동하는 이동브라켓, 상기 이동브라켓에 결합되어 상기 블레이드를 고정하는 고정부재, 그리고 상기 지지 프레임에 결합되며 상기 이동브라켓을 이동시키는 액추에이터를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 메인 레일 또는 상기 지지프레임은 적어도 2개 이상이 길이 방향으로 결합하여 조립되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 지지프레임의 일끝과 타워를 승, 하강하는 타워 가이드 이동부재에 힌지 결합하여 타워 가이드 이동부재를 허브 측으로 상승시켜 블레이드를 허브에 밀착시켜 허브에 블레이드를 조립하므로 바람 등의 영향을 최소화시킬 수 있어 작업 시간을 줄이고 안전사고를 예방하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지지프레임과 메인 레일을 여러 개로 분할하여 선박으로 운반한 후 선박에서 조립하여 블레이드를 설치하는 이용할 수 있어 선박의 사이즈를 줄이는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 블레이드를 설치하는 작업 뿐만 아니라 허브에서 블레이드를 해체하는 작업을 용이하게 수행할 수 있어 장치의 활용도를 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 허브에 블레이드를 설치하기 전 상태의 풍력발전기의 블레이드 설치장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 도 1의 주요부인 블레이드 고정부의 구조를 상세하게 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 허브에 블레이드를 설치하는 상태의 풍력발전기의 블레이드 설치장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 블레이드가 허브에 설치되는 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 구성도로, 풍력발전기의 블레이드 설치장치를 도시하고 있다.

본 발명의 실시예의 풍력발전기의 블레이드 설치장치는, 타워 가이드 이동부재(1), 메인 레일(3), 레일카(5), 지지프레임(7), 그리고 블레이드 고정부(9)를 포함할 수 있다.

타워 가이드 이동부재(1)는 타워(T)의 외주를 감사면서 배치되어 따라 승, 하강 수단인 리프팅 와이어(W)에 의해 승강과 하강을 할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 타워 가이드 이동부재(1)는 타워(T)를 따라 승강과 하강을 할 수 있는 장치면 어느 것이나 사용할 수 있다. 또한, 리프팅 와이어(W)는 타워 가이드 이동부재(1)를 타워(T)의 저면에서 상부 측으로 들어올릴 수 있는 장치이다. 리프팅 와이어(W)는 타워(T)의 상부에 배치되는 나셀(N)에 설치될 수 있다.

메인 레일(3)은 선박(S)에 길이 방향으로 배치된다. 메인 레일(3)은 적어도 2개 이상이 길이 방향으로 조립된 상태로 사용될 수 있다. 즉, 메인 레일(3)을 선박(S)으로 이동시킬 때에는 2개 이상으로 분리된 조각 상태로 이동하고, 블레이드(B)를 설치할 때 길이 방향으로 연결하여 사용할 수 있다. 이러한 메인 레일(3)의 구조는 선박(S)의 길이를 축소시킬 수 있어 비교적 작은 선박(S)으로 블레이드(B)를 설치하는 작업에 운용이 가능하므로 설치 비용을 줄일 수 있다.

메인 레일(3)은 위쪽으로 향하는 면에 레일카(5)가 이동할 수 있는 레일(도시생략)이 설치되는 것이 바람직하다.

레일카(5)는 메인 레일(3)에 제공된 레일을 따라 이동할 수 있다.

그리고 지지프레임(7)은 블레이드(B)가 올려지는 부분으로 메인 레일(3)과 마찬가지로 2개 이상의 조각으로 이루어져 블레이드(B)를 설치할 때 길이 방향으로 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

지지프레임(7)은 일단이 레일카(5)에 힌지 결합되는 제1 힌지결합부(7a)를 구비하고, 타단이 타워 가이드 이동부재(1)에 힌지 결합되는 제2 힌지결합부(7b)를 구비한다.

지지프레임(7)의 상부(선박에 길이 방향으로 눕혀진 상태에서 위쪽을 향하는 부분)에는 일정한 간격을 두고 블레이드 고정부(9)가 설치된다.

블레이드 고정부(9)는 블레이드(B)를 지지프레임(7)에 고정하기 위한 장치이다. 본 발명의 실시예의 블레이드 고정부(9)는 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예에서 블레이드 고정부(9)는 복수로 배치되나, 그 구조가 동일한 하므로 하나 만을 예로 설명하기로 한다.

블레이드 고정부(9)는 보조레일(11), 이동브라켓(13), 고정부재(15), 그리고 액추에이터(17)를 포함한다.

보조레일(11)은 지지프레임(7)에 길이 방향으로 일부 구간에 설치된다. 보조레일(11)은 선형의 엘엠가이드(LM Guide)와 같은 부재로 이루어질 수 있다. 그리고 보조레일(11)의 상부에는 이동브라켓(13)이 배치된다. 이동브라켓(13)은 보조레일(11)을 따라 일정한 구간 동안 직선 방향으로 이동할 수 있다. 이동브라켓(13) 역시 엘엠가이드를 따라 이동할 수 있도록 엘엠가이드와 대응되는 구조로 이루어질 수 있다.

이동브라켓(13)에서 블레이드(B)를 고정하는 고정부재(15)가 결합된다. 즉, 블레이드(B)는 이동브라켓(13)에 올려지고 고정부재(15)에 의해 결합된다.

고정부재(15)는 블레이드(B)를 이동브라켓(13)에 체결하여 고정할 수 있는 것으로 로프나 철판을 이용하여 볼트로 체결하는 구조 등이 사용될 수 있다.

한편, 지지프레임(7)에는 이동브라켓(13)을 이동시킬 수 있는 액추에이터(17)가 결합될 수 있다. 액추에이터(17)는 유압 액추에이터가 사용될 수 있으며, 지지프레임(7)에 고정되는 실린더(17a), 실린더(17a)의 유압에 의해 왕복 이동하는 피스톤(17b)을 포함할 수 있다. 이 경우에 피스톤(17b)은 이동브라켓(13)에 결합되는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 실시예의 고정부재(15)는 블레이드(B)를 지지프레임(7)에 고정시키는 것과 함께 블레이드(B)를 일정한 위치까지 길이 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 고정부재(15)는 블레이드(B)가 허브(H)에 인접한 위치에 배치되었을 경우, 유압 액추에이터를 구동하여 블레이드(B)를 허브(H)의 결합부위에 정확하게 배치시킬 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 풍력발전기의 블레이드 설치장치를 이용하여 블레이드(B)를 해상에 설치된 타워의 상부에 위치한 허브(H)에 결합하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 작업자는 선박(S)에 메인 레일(3)을 길이 방향으로 탑재한다. 이때 메인 레일(3)의 일부(도시생략)는 선박(S)의 다른 장소에 탑재하고 블레이드(B)를 설치할 때 선박(S)에 설치된 자체의 소형 크레인을 이용하여 다시 연결할 수 있다.

그리고 메인 레일(3)에 레일카(5)를 조립하고, 레일카(5)에 지지프레임(7)의 제1 힌지결합부(7a)를 고정한다. 그리고 지지프레임(7)에 설치된 블레이드 고정부(9)에 블레이드(B)를 고정한다.

물론, 이때 사용되는 선박(S)은 해상에서 일정한 위치에 고정하고 선박(S)의 높이를 수면에서 들어올릴 수 있는 잭업(Jack-up) 기능을 가진 선박(S)이 적용될 수 있다.

이러한 상태로 본 발명의 실시예의 풍력발전기의 블레이드 설치장치가 탑재된 선박(S)을 이동하여 해상에 설치된 타워로 이동한다. 그리고 지지프레임(7)의 제2 힌지결합부(7b)를 타워 가이드 이동부재(1)에 힌지 결합한다.

그리고 작업자는 리프팅 와이어(W)로 이루어질 수 있는 승하강 수단을 이용하여 타워 가이드 이동부재(1)를 허브(H) 측으로 들어올린다.

그러면 도 3에 도시한 바와 같이, 지지프레임(7)은 제2 힌지결합부(7b)에 의해 타워 가이드 이동부재(1)와 결합되어 있으므로 지지프레임(7)의 제2 힌지결합부(7b)가 허브(H) 측으로 상승한다.

이때 지지프레임(7)의 제1 힌지결합부(7a)는 레일카(5)에 힌지결합되어 있으므로 레일카(5)가 메인 레일(3)을 타고 이동한다. 그러면 지지프레임(7)은 경사진 상태로 도 3과 같이 이동하고, 블레이드(B)도 지지프레임(7)과 함께 이동한다.

그리고 블레이드(B)가 허브(H)에 충분하게 근접한 상태가 되면 액추에이터(17)를 구동하여 피스톤(17b)을 이동시킨다(도 2 및 도 4 참조). 피스톤(17b)이 이동하면서 이동브라켓(13)이 보조레일(11)을 타고 이동하면서 블레이드(B)의 일측과 허브(H)가 밀착될 수 있다. 그러면 작업자는 허브(H)에 블레이드(B)를 볼트 등의 체결부재로 고정한다.

이와 같이 본 발명의 실시예의 풍력발전기의 블레이드 설치장치는 해상에서 대형의 크레인을 사용하지 않으면서도 용이하게 블레이드(B)를 허브(H)에 설치하는 작업을 수행할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 블레이드(B)의 설치 작업에 소요되는 작업시간을 줄일 수 있고 안전사고를 예방할 수 있으며, 특히, 해상에서 대형의 크레인을 이용하여 블레이드(B)를 들어올려 허브(H)에 결합하는 방법에 비해 바람에 의해 제약을 덜 받게 되어 블레이드(B) 설치 작업 소요기간을 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 역순으로 블레이드(B)를 허브(H)에서 해제하는 작업에도 이용할 수 있어 풍력발전기의 블레이드 설치장치의 활용도를 높일 수 있다.

이상을 통해 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.

1. 타워 가이드 이동부재, 3. 메인 레일,
5. 레일카, 7. 지지프레임,
17a. 제1 힌지결합부, 17b. 제2 힌지결합부,
9. 블레이드 고정부, 11. 보조레일,
13. 이동브라켓, 15. 고정부재,
17. 액추에이터, 17a. 실린더,
17b. 피스톤

Claims (3)

1. 타워에 설치되며 상기 타워를 따라 승, 하강수단에 의해 승, 하강 하는 타워 가이드 이동부재,
   선박에 설치되는 메인 레일,
   상기 메인 레일을 따라 이동하는 레일카,
   일단이 상기 레일카에 힌지결합되며 타단이 상기 타워 가이드 이동부재에 힌지 결합되는 지지프레임, 그리고
   상기 지지프레임에 배치되며 블레이드를 고정하는 복수의 블레이드 고정부를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 설치장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 블레이드 고정부는
   상기 지지프레임에 설치되는 보조레일,
   상기 보조레일을 따라 이동하는 이동브라켓,
   상기 이동브라켓에 결합되어 상기 블레이드를 고정하는 고정부재, 그리고
   상기 지지 프레임에 결합되며 상기 이동브라켓을 이동시키는 액추에이터를 포함하는 풍력발전기의 블레이드 설치장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 메인레일 또는 상기 지지프레임은
   적어도 2개 이상이 길이 방향으로 결합하여 조립되는 풍력발전기의 블레이드 설치장치.

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