KR101464598B1 - 패드 가이드 장치를 구비한 풍력발전기용 요 브레이크 - Google Patents

패드 가이드 장치를 구비한 풍력발전기용 요 브레이크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 캘리퍼와 브레이크 패드를 구비하는 풍력발전기용 요 브레이크에 관한 것이다. 본 발명에 의한 요 브레이크는 캘리퍼에 고정되며, 상기 캘리퍼 쪽에 스토퍼를 구비하는 위치 조절 부재와; 상기 위치 조절 부재가 삽입되는 관통구를 갖는 가이드 고정 블록을 일체로 구비하며, 상기 브레이크 패드를 가이드하는 패드 가이드와; 상기 위치 조절 부재에 체결되어 상기 패드 가이드의 위치를 고정하는 위치 고정 부재를 포함한다. 본 발명에 의하면 유지 보수를 위한 시간이 적게 소요된다.

Description

패드 가이드 장치를 구비한 풍력발전기용 요 브레이크 {YAW BRAKE FOR WIND POWER GENERATOR HAVING PAD GUIDE DEVICE}
본 발명은 풍력발전기용 요 브레이크에 관한 것으로서, 특히 조립 및 정비 시간을 단축할 수 있는 풍력발전기용 요 브레이크에 관한 것이다.
풍력 발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시켜서 전력을 얻는 기술이다. 풍력 발전기는 풍력에 의해 회전되는 로터(rotor)와, 이 로터에 연결되어 회전운동을 전달하는 드라이브 트레인(저속축, 증속기, 고속축)과 이의 후단에 연결된 발전기, 상기 기기들이 설치되는 너셀(nacelle) 및 너셀을 지지하는 타워(tower)로 구성된다.
한편, 상기 너셀에는 요 에러(yaw error)가 존재한다. 요 에러는 로터의 회전면과 풍향이 수직 상태로부터 벗어난 각도로서, 값이 클수록 풍력 활용도가 저하되어 출력이 감소되고, 시스템에 불안정한 하중이 작용하게 되어 수명 단축을 초래하는 원인이 된다. 이러한 요 에러에 대응하기 위하여 요 시스템(yaw system)이 구비된다. 요 시스템(Yaw System)은 최적의 효율로 전력을 생산하기 위하여 항상 맞바람이 부는 방향으로 너셀을 회전시키는 장치이다. 요 브레이크(Yaw brake)는 상기 너셀이 회전한 후 고정을 시켜주는 역할을 한다.
요 브레이크는 지속적으로 디스크를 고정하는 장치이므로 항상 브레이크 작동을 하고 있다. 특히 디스크를 고정하고 있으므로 브레이크 패드의 노후화가 빨라진다. 따라서 지속적인 정비가 필요하고 잦은 교체가 필요하다. 그러나 요 브레이크가 설치되는 풍력 발전기는 작업 공간이 매우 좁고 열악하여 정비가 매우 어렵다는 문제가 있다.
1. 국제공개공보 WO 2011/044961 (2011.04.21.)
본 발명은 유지 보수를 위한 시간이 적게 소요되는 풍력 발전기용 요 브레이크를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 패드 가이드 관련 부품 수를 줄여 제조 단가를 낮춘 풍력 발전기용 요 브레이크를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 브레이크 패드의 교체 시에 별도의 전용 공구를 필요로 하지 않는 풍력발전기용 요 브레이크를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 캘리퍼와 브레이크 패드를 구비하는 풍력발전기용 요 브레이크로서, 상기 캘리퍼에 고정되며, 상기 캘리퍼 쪽에 스토퍼를 구비하는 위치 조절 부재와; 상기 위치 조절 부재가 삽입되는 관통구를 갖는 가이드 고정 블록을 일체로 구비하며, 상기 브레이크 패드를 가이드하는 패드 가이드와; 상기 위치 조절 부재에 체결되어 상기 패드 가이드의 위치를 고정하는 위치 고정 부재를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패드 가이드는 테이퍼 형상을 가지며 상기 브레이크 패드를 가이드하는 가이드부 본체를 구비하며, 상기 가이드 고정 블록은 상기 가이드부 본체에 대해 'ㄱ'자 형상으로 형성된다. 또한 상기 스토퍼는 와셔 또는 너트 일체형이다.
또한 본 발명은 캘리퍼와 브레이크 패드를 구비하는 풍력발전기용 요 브레이크로서, 상기 캘리퍼에 고정되며, 상기 캘리퍼 쪽에 스토퍼를 구비하는 위치 조절 부재와; 상기 위치 조절 부재가 삽입되는 관통구를 갖는 가이드 고정 블록을 일체로 구비하며, 상기 브레이크 패드를 가이드하는 패드 가이드와; 상기 위치 조절 부재에 체결되어 상기 패드 가이드의 위치를 고정하는 위치 고정 부재를 포함하며, 상기 패드 가이드는 테이퍼 형상을 가지며 상기 브레이크 패드를 가이드하는 가이드부 본체를 구비하고, 상기 가이드 고정 블록은 상기 가이드부 본체에 대해 'ㄱ'자 형상으로 형성되며, 상기 스토퍼는 와셔 또는 너트 일체형인 것을 다른 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 풍력발전기용 요 브레이크에서는 유지 보수를 위한 시간이 적게 소요된다. 또한 패드 가이드 관련 부품 수를 줄여 제조 단가를 낮아진다. 또한 본 발명은 브레이크 패드의 교체 시에 별도의 전용 공구를 필요로 하지 않으므로 작업성이 향상된다.
도 1은 종래의 풍력발전기용 요 브레이크의 부분 확대도이며,
도 2는 도 1의 X-X'에서 얻은 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전기용 요 브레이크이며,
도 4는 도 3의 Y-Y' 에서 얻은 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 풍력발전기용 요 브레이크의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시 예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 종래 풍력발전기용 요 브레이크의 부분 확대도이며, 도 2는 도 1에서의 X-X' 방향에서의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 풍력발전기용 요 브레이크(100)는 캘리퍼(102), 브레이크 패드(104), 패드 홀더(또는 패드 가이드)(106), 가이드 고정 블록(110), 렌치 볼트(112), 인너 너트(inner nut : 114), 아우터 너트(outer nut : 116)를 포함한다.
가이드 고정 블록(110)은 볼트(118)를 통해 캘리퍼(102)에 고정된다. 가이드 고정 블록(110)은 'ㄴ'자 형상을 하며, 렌치 볼트(112)가 끼워지는 관통구(120)를 구비하고 있다. 렌치 볼트(112)는 패드 가이드(106)에 고정되어 있다. 인너 너트(114)는 렌치 볼트(112)에서의 가이드 고정 블록(110)의 위치를 조절함으로써 캘리퍼(102)에 대한 패드 가이드(106)의 상대 위치를 조절한다. 아우터 너트(116)는 인너 너트(114)에 의해 위치가 조절된 가이드 고정 블록(110)을 렌치 볼트(112)에 고정한다. 즉, 종래의 요 브레이크는 2개의 너트(114, 116)를 사용하여 캘리퍼(102)에 대한 패드 가이드(106)의 위치를 조절한다.
그런데 요 브레이크가 설치되는 풍력발전기는 작업 공간이 매우 협소하여 브레이크 유지 보수를 위한 작업이 매우 어렵다. 따라서 브레이크 패드의 교체를 용이하게 하기 위해서는 캘리퍼(102)에 대한 패드 가이드(106)의 위치를 조절하고 패드 가이드를 일정 위치에 고정하는 작업이 쉬어야 한다. 종래의 요 브레이크는 이와 관련된 부품 수가 많아 유지 보수를 위한 시간이 많이 소요된다. 또한 종래의 요 브레이크는 인너 너트(114)가 가이드 고정 블록(110)과 패드 가이드(106)의 틈새에 설치되므로 별도의 전용 공구를 필요로 하는 문제가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력발전기용 요 브레이크이며, 도 4는 도 3의 Y-Y' 에서 얻은 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 요 브레이크(300)는 캘리퍼(302)와 볼트(304)와 패드 가이드(308)와 브레이크 패드(310)와 너트(402)를 포함한다.
패드 가이드(308)는 브레이크 패드(310)를 가이드하는 가이드부 본체(410)와, 가이드 고정 블록(408)이 일체로 형성될 수 있다. 가이드부 본체(410)는 조립 및 정비시 패드(310)의 일 측에서 패드(310)를 고정하는 역할을 한다. 가이드 고정 블록(408)은 가이드부 본체(410)에 대해 'ㄱ' 자 형태로 형성될 수 있다. 가이드 고정 블록(408)에는 위치 조절 부재(304)가 삽입될 수 있도록 원형, 타원형, C 형태의 관통구(406)가 형성될 수 있다.
볼트(304)는 위치 조절 부재로서 캘리퍼(302)에 고정되며, 캘리퍼 쪽에 와셔 또는 너트 일체형으로 된 스토퍼(404)를 구비할 수 있다. 볼트(304)는 관통구(406)에 삽입된다.
너트(402)는 가이드 고정 블록(408)의 일면이 스토퍼(404)의 일면에 부착된 상태로 가이드 고정 블록(408)을 볼트(304)에 결합한다. 이로써 패드 가이드(308)는 캘리퍼(302)에 고정된다. 너트(402)는 원형, 사각형, 삼각형, 타원형 등 다양한 형태로 변형이 가능하다.
도 5는 캘리퍼(302)에 패드 가이드(308)가 조립되어 있는 상태의 평면도이다. 캘리퍼(302)와 패드 가이드(308)가 조립되는 슬라이딩 부(502)는 테이퍼(taper) 형상으로 되어 있어서, 너트(402)를 조이면 패드 가이드(308)가 브레이크 패드(310)의 한쪽 모서리를 압착하므로 브레이크 패드(310)가 캘리퍼(302)에 완전히 장착되도록 한다.
본 발명에 의하면, 캘리퍼(302)와 패드 가이드(308) 사이의 간극 조절이 불필요하므로 너트 한 개로 위치 조절 작업이 가능하여 요 브레이크의 유지 및 보수를 위한 작업 시간을 줄일 수 있다. 특히, 풍력발전기라는 좁고 열악한 공간에서 전용 공구를 사용한 인너 너트(204)의 해체 작업이 불필요하다.
본 발명에 의하면 인너 너트(204)를 위한 전용 공구를 구비하지 않았을 때에도 작업이 가능하다. 또한 패드 교체와 관련된 부품 수를 절반 정도로 줄여 제품 제조 단가를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 요 브레이크
102 : 캘리퍼
104 : 브레이크 패드
106 : 패드 가이드 (또는 패드 홀더)
110 : 가이드 고정 블록
112 : 런치 볼트
114 : 인너 너트
116 : 아우터 너트
118 : 볼트
302 : 캘리퍼
304 : 볼트
308 : 패드 가이드
310 : 브레이크 패드
402 : 너트
404 : 스토퍼
406 : 관통구
408 : 가이드 고정 블록
410 : 가이드부 본체
502 : 슬라이딩 부

Claims (4)

  1. 캘리퍼와 브레이크 패드를 구비하는 풍력발전기용 요 브레이크에 있어서,
    상기 캘리퍼에 고정되며, 상기 캘리퍼 쪽에 스토퍼를 구비하는 위치 조절 부재와;
    상기 위치 조절 부재가 삽입되는 관통구를 갖는 가이드 고정 블록을 일체로 구비하며, 상기 브레이크 패드를 가이드하는 패드 가이드와;
    상기 위치 조절 부재에 체결되어 상기 패드 가이드의 위치를 고정하는 위치 고정 부재를
    포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 브레이크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패드 가이드는
    테이퍼 형상을 가지며 상기 브레이크 패드를 가이드하는 가이드부 본체를 구비하며,
    상기 가이드 고정 블록은 상기 가이드부 본체에 대해 'ㄱ'자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 브레이크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 와셔 또는 너트 일체형인 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 브레이크.
  4. 캘리퍼와 브레이크 패드를 구비하는 풍력발전기용 요 브레이크에 있어서,
    상기 캘리퍼에 고정되며, 상기 캘리퍼 쪽에 스토퍼를 구비하는 위치 조절 부재와;
    상기 위치 조절 부재가 삽입되는 관통구를 갖는 가이드 고정 블록을 일체로 구비하며, 상기 브레이크 패드를 가이드하는 패드 가이드와;
    상기 위치 조절 부재에 체결되어 상기 패드 가이드의 위치를 고정하는 위치 고정 부재를 포함하며,
    상기 패드 가이드는 테이퍼 형상을 가지며 상기 브레이크 패드를 가이드하는 가이드부 본체를 구비하고,
    상기 가이드 고정 블록은 상기 가이드부 본체에 대해 'ㄱ'자 형상으로 형성되며,
    상기 스토퍼는 와셔 또는 너트 일체형인 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 요 브레이크.
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