KR101540274B1 - 로터락 디스크 - Google Patents

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KR101540274B1
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이상훈
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 로터락 디스크는, 풍력 발전 장치 내의 로터와 메인 샤프트 사이에 구비되는 로터락 디스크이며, 상기 로터 및 상기 메인 샤프트 중 적어도 하나에 고정되는 고정림 및 상기 고정림을 중심으로 회전 가능하도록 상기 고정림의 원주면을 둘러싸며배치되고 복수 개의 락킹홀이 일정 간격으로 형성된 회전림을 포함한다.

Description

로터락 디스크{Rotor lock disk}
본 발명은 로터락 디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력 발전 장치의 로터를 고정하기 위해 필요한 로터락 디스크에 관한 것이다.
종래 연료원으로 사용되던 화석 연료의 고갈 및 환경 오염으로 인해, 대체 에너지원으로서 풍력을 이용한 발전(發電) 방법이 각광받고 있다.
풍력 발전은 풍력 발전 장치을 이용해 바람에 의해 회전하는 블레이드의 회전력을 전기 에너지로 변환한다.
도 1은 종래의 풍력 발전 장치는 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 풍력 발전 장치(1)는 복수의 블레이드(5), 복수의 블레이드(5)가 연결되는 로터(4), 로터(4)가 회전 가능하게 연결되는 나셀(3) 및 나셀(3)을 지지하는 타워(2)를 포함한다.
복수의 블레이드(5)는 로터(4)를 중심으로 배치되고, 바람에 의해 회전하게 된다. 블레이드(5)의 회전력은 로터(4)를 통해 나셀(3) 내에 장착되는 제너레이터(미도시)로 전달되어 전기 에너지로 전환된다.
도 2는 종래의 풍력 발전 장치에서, 로터와 나셀 내의 일부 구조를 개략적으로 표현한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 나셀(3)의 내부에는 로터(4)와 연결되는 메인 샤프트(6)와, 메인 샤프트(6)를 회전 가능하게 지지하는 메인 프레임(7)이 구비된다.
메인 샤프트(6)는 나셀(3)과 함께 회전하며 나셀(3)의 회전력을 제너레이터(미도시)로 전달한다.
풍력 발전 장치(1)의 유지 보수를 위해, 작업자가 로터(4) 또는 나셀(3) 내부로 진입하여 작업을 해야 하는 경우가 있다. 이 때에 작업자의 안전을 위해 로터(4)가 외부의 강풍 등에 의해 회전하지 않도록 고정할 필요가 있다.
이를 위해 풍력 발전 장치(1)에는 로터락 디스크(8)와 로터 락킹 유닛(9)이 설치된다.
도 3은 종래의 로터락 디스크를 도시한 정면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로터락 디스크(8)는 링 형상의 플레이트이며, 일정 간격으로 형성된 복수 개의 락킹홀(8a)과 복수 개의 설치홀(8b)가 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 로터락 디스크(8)는 로터(4)와 메인 샤프트(6) 사이에 설치된다. 로터락 디스크(8)는 복수 개의 설치홀(8b)을 통과하는 볼트(10)와 로터(4) 측에서 볼트(10)에 조립되는 너트(11)에 의해 로터(4) 및 메인 샤프트(6)에 동시에 고정된다. 따라서, 로터락 디스크(8) 역시 메인 샤프트(6) 및 로터(4)와 함께 회전하게 된다.
한편, 로터 락킹 유닛(9)은 메인 프레임(7) 상에 고정 설치된다. 따라서, 로터락 디스크(8), 메인 샤프트(6) 및 로터(4)는 회전 가능하게 구비되지만, 로터 락킹 유닛(9)은 고정되도록 구비된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 로터 락킹 유닛(9)은 락킹핀(9a)을 포함한다. 락킹핀(9a)은 전후로 슬라이딩 가능한 구조로서, 로터(4) 등이 회전할 때에는 후퇴한 상태로 위치하고, 로터(4)가 고정될 필요가 있는 경우에는 전진하여 로터락 디스크(8)의 락킹홀(8a)로 삽입된다.
락킹핀(9a)이 락킹홀(8a)로 삽입되어 로터락 디스크(8)의 회전을 방지함에 따라 로터(4)가 고정된다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 로터락 디스크(8)는 하나의 바디로 이루어지므로, 락킹홀(8a) 중 일부가 파손 또는 변형되는 경우에는 로터락 디스크(8) 전체를 교체하여야 한다.
로터락 디스크(8)의 교체를 위해서는 로터(4)를 분리하는 등의 대규모의 작업이 요구되므로, 로터락 디스크(8) 교체에는 상당한 시간 및 비용이 소요된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 락킹홀의 위치 변경 구조를 갖는 로터락 디스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 로터락 디스크는, 풍력 발전 장치 내의 로터와 메인 샤프트 사이에 구비되는 로터락 디스크이며, 상기 로터 및 상기 메인 샤프트 중 적어도 하나에 고정되는 고정림 및 상기 고정림을 중심으로 회전 가능하도록 상기 고정림의 원주면을 둘러싸며배치되고 복수 개의 락킹홀이 일정 간격으로 형성된 회전림을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 고정림은 상기 원주면 상에 단차를 이루며 형성되는 고정림 요부 및 고정림 철부를 포함하고, 상기 회전림은 상기 원주면과 마주하는 내측면에 단차를 이루며 형성되는 회전림 요부 및 회전림 철부를 포함하고, 상기 회전림 요부는 상기 고정림 철부와 마주하고, 상기 회전림 철부는 상기 고정림 요부와 마주하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 고정림과 상기 회전림의 경계 영역에 설치되어 상기 회전림이 상기 고정림으로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 플레이트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이탈 방지 플레이트는 일측이 상기 고정림 및 상기 회전림 중 어느 하나에 고정되고, 타측이 상기 고정림 및 상기 회전림 중 다른 하나와 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 고정림과 상기 회전림의 경계 영역에 설치되어 상기 회전림이 상기 고정림으로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 플레이트를 더 포함하고, 상기 이탈 방지 플레이트는, 일측이 상기 고정림 및 상기 회전림 중 어느 하나에 고정되고, 타측이 상기 회전림 철부와 고정림 철부를 관통하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 설치될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
락킹홀 중 일부가 파손 또는 변형되더라도, 로터락 디스크 전체를 교환할 필요 없이, 락킹홀이 형성된 회전림을 회전시켜 파손 또는 변형된 락킹홀의 위치를 변경시켜 사용할 수 있다.
따라서, 로터락 디스크 사용 연한을 비약적으로 연장할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 풍력 발전 장치는 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 풍력 발전 장치에서, 로터와 나셀 내의 일부 구조를 개략적으로 표현한 단면도이다.
도 3은 종래의 로터락 디스크를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터락 디스크를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 AA선에 따른 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터락 디스크를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터락 디스크를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 AA선에 따른 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터락 디스크(80)는, 고정림(81), 회전림(82) 및 이탈 방지 플레이트(83)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 고정림(81)은 로터락 디스크(80)의 내측을 형성하는 링 형상의 부재이다.
고정림(81)에는 복수 개의 설치홀(81a)이 일정 간격으로 형성된다. 복수 개의 설치홀(81a)은 로터락 디스크(80)를 로터(4; 도 2 참고) 및 메인 샤프트(6; 도 2 참고)에 설치할 때 사용되는 볼트(10; 도 2 참고)가 통과하는 공간을 형성한다.
따라서, 로터락 디스크(80)가 로터(4)와 메인 샤프트(6) 사이에 설치될 때에, 고정림(81)은 로터락 디스크(80)를 로터(4) 및 메인 샤프트(6)에 고정하는 역할을 수행한다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 고정림(81)은 원주면 상에 단차를 이루며 형성되는 고정림 철부(81b) 및 고정림 요부(81c)를 포함한다. 고정림 철부(81b) 및 고정림 요부(81c)는 고정림(81)의 원주면을 따라 환형으로 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 볼트(84)가 설치될 수 있도록, 고정림 철부(81b)에는 제1 철부 관통홀(미부호)이 형성된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 볼트(85)가 설치될 수 있도록, 고정림(81)에는 제1 철부 관통홀(미부호)과 설치홀(81a) 사이에 제2 볼트 관통홀(미부호)가 형성된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 회전림(82)은 고정림(81)의 원주면을 둘러싸도록 구비되어 로터락 디스크(80)의 외측을 형성하는 링 형상의 부재이다. 회전림(82)은 고정림(81)을 중심으로 고정림(81)의 원주면을 따라 회전 가능하게 설치된다.
회전림(82)에는 복수 개의 락킹홀(82a)이 일정 간격으로 형성된다. 복수 개의 락킹홀(82a)은 로터 락킹 유닛(9; 도 2 참고)의 락킹핀(9a; 도 2 참고)이 삽입되는 공간을 형성한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 락킹홀(82a)은 일방향(도 5를 기준으로 좌측 방향)으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성될 수 있다. 이는 락킹홀(82a)의 타측(도 5를 기준으로 우측 방향)에서 진입하는 락킹핀(9a)이 락킹홀(82a) 내로 용이하게 진입하도록 하기 위함이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 회전림(82)의 내측면에는 단차를 이루며 형성되는 회전림 철부(82b) 및 회전림 요부(82c)를 포함한다. 회전림 철부(82b) 및 회전림 요부(82c)는 회전림(82)의 내측면을 따라 환형으로 형성된다.
그리고, 회전림(82)은 회전림 철부(82b)이 고정림 요부(81c)와 마주하고, 회전림 요부(82c)이 고정림 철부(81b)와 마주하도록 설치된다.
따라서, 회전림(82)이 고정림(81)에 대해 회전하는 경우에, 회전림 철부(82b)는 고정림 요부(81c)를 따라 이동하고, 회전림 요부(82c)는 고정림 철부(81b)를 따라 이동하게 된다.
회전림 철부(82b)에는 제1 볼트(84)가 설치될 수 있도록 제1 철부 관통홀과 동축으로 형성되는 제2 철부 관통홀(미부호)이 형성된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 이탈 방지 플레이트(83)는 고정림(81)과 회전림(82)의 경계 영역에 설치된다. 고정림(81)과 회전림(82)의 경계 영역은 환형으로 형성되므로 링 이탈 방지 플레이트(83) 역시 링 형상의 부재로 구성된다.
이탈 방지 플레이트(83)에는 2개의 관통홀(83a, 83b)이 한 쌍을 이루며 일정 간격으로 형성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이탈 방지 플레이트(83)는 회전림(82)이 고정림(81)으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 고정림(81) 및 회전림(82)의 양측에 각각 설치될 수 있다.
이탈 방지 플레이트(83)의 일측은 고정림(81)을 지지하고, 타측은 회전림(82)을 지지하도록 설치된다.
이탈 방지 플레이트(83)에 형성된 2개의 관통홀(83a, 83b) 중 일측에 위치하는 제1 관통홀(83a)은 고정림(81)의 제2 볼트 관통홀(미부호)과 동축 형성되어 제2 볼트(85)가 삽입된다.
이탈 방지 플레이트(83)에 형성된 2개의 관통홀(83a, 83b) 중 타측에 위치하는 제2 관통홀(83b)은 회전림(82)의 제2 철부 관통홀(미부호)과 고정림(81)의 제1 철부 관통홀(미부호)과 동축 형성되어 제1 볼트(84)가 삽입된다.
이탈 방지 플레이트(83)는 일측이 제2 볼트(85)에 의해 고정림(81)에 고정 설치된다. 그리고, 이탈 방지 플레이트(83)의 타측은 제1 볼트(84)에 의해 고정림 철부(81b)와 회전림 철부(82b)와 각각 착탈 가능하게 결합된다.
따라서, 이탈 방지 플레이트(83)는 고정림(81)에 고정 설치되어 회전림(82)이 고정림(81)으로부터 이탈되지 않도록 회전림(82)을 지지한다.
또는, 제2 볼트(85)가 고정림(81)을 관통하도록 설치되지 않고, 회전림(82)을 관통하도록 설치될 수도 있다. 이 경우에는, 이탈 방지 플레이트(83)는 회전림(82)에 고정 설치되게 된다.
일반적인 풍력 발전 장치의 운용 상황에서는 제1 볼트(84)를 통해 이탈 방지 플레이트(83), 회전림(82) 및 고정림(81)이 상호 고정되며, 로터(4; 도 2 참고)와 함께 일체로 회전하게 된다.
그러나, 회전림(82)에 형성된 락킹홀(82a) 중 일부가 파손 또는 변형되어 락킹홀(82a)의 위치를 변경시킬 필요가 있는 경우에는, 제1 볼트(84)를 해제하여 회전림(82)이 고정림(81)에 대해 회전 가능하게 한다.
그리고, 회전림(82)을 소정 각도 회전시켜 파손 또는 변형된 락킹홀(82a)의 위치를 변경시킨 후에, 다시 제1 볼트(84)를 체결하여 회전림(82)을 고정림(81)에 대해 고정한다.
상술한 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터락 디스크(80)는 복수 개의 락킹홀(82a) 중 일부가 파손 또는 변형된 경우라도, 로터락 디스크(80) 전체를 교체할 필요 없이, 회전림(82)을 소정 각도 회전시켜 락킹홀(82a)의 위치를 변경시켜 로터락 디스크(80)를 계속하여 사용할 수 있다.
본 실시예에 따른 로터락 디스크(80)는 도 4에 도시된 바와 같이, 12개의 락킹홀(82a)이 형성된 예를 도시하고 있다.
일반적으로 로터 락킹 유닛(9)은 적당한 간격으로 1~2개가 배치되어 로터락 디스크(80)를 락킹하게 된다. 그리고, 로터 락킹 유닛(9)의 최초 조립 이후에, 주로 12시 방향, 4시 방향, 8시 방향에 있는 락킹홀(82a) 중 일부가 로터락 디스크(80)를 락킹하는데 사용된다.
12시 방향, 4시 방향, 8시 방향의 락킹홀(82a)에 대한 계속적인 사용으로 12시 방향, 4시 방향, 8시 방향의 락킹홀(82a) 중 어느 하나가 파손 또는 변형된 경우에는 파손 또는 변형된 락킹홀(82a)은 정상적인 락킹 기능을 수행할 수 없다.
따라서, 제1 볼트(84)를 해제하고 회전림(82)을 고정림(81)에 대해 시계 방향으로 30도만큼 회전시켜, 종전의 12시 방향, 4시 방향, 8시 방향의 락킹홀(82a)을 1시 방향, 5시 방향, 9시 방향에 위치시키고, 종전의 11시 방향, 3시 방향, 7시 방향에 있던 락킹홀(82a)을 12시 방향, 4시 방향, 8시 방향에 위치시킨 후, 제1 볼트(84)를 체결하여 회전림(82)을 고정림(81)에 대해 고정시켜, 정상적인 락킹홀(82a)이 12시 방향, 4시 방향, 8시 방향에 오도록 하여 로터락 디스크(80)를 계속하여 사용할 수 있다.
다시 또 12시 방향, 4시 방향, 8시 방향에 위치한 락킹홀(82a)이 파손 또는 변형된 경우에는 위와 같은 작업을 반복하여 로터락 디스크(80)를 재사용할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 로터락 디스크(80)는 종래의 로터락 디스크에 비해 최소 4번의 위치 변경이 가능하고, 락킹홀(82a)의 숫자에 따라 위치 변경 가능 횟수는 더 늘어날 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 풍력 발전 장치 2: 타워
3: 나셀 4: 로터
5: 블레이드 6: 메인 샤프트
7: 메인 프레임 8, 80: 로터락 디스크
8a, 82a: 락킹홀 8b, 81a: 설치홀
9: 로터 락킹 유닛 9a: 락킹핀
81: 고정림 81b: 고정림 철부
81c: 고정림 요부 82: 회전림
82b: 회전림 철부 82c: 회전림 요부
83: 이탈 방지 플레이트 83a: 제1 관통홀
83b: 제2 관통홀 84: 제1 볼트
85: 제2 볼트

Claims (5)

  1. 풍력 발전 장치 내의 로터와 메인 샤프트 사이에 구비되는 로터락 디스크에 있어서,
    상기 로터 및 상기 메인 샤프트 중 적어도 하나에 고정되는 고정림; 및
    상기 고정림을 중심으로 회전 가능하도록 상기 고정림의 원주면을 둘러싸며배치되고 복수 개의 락킹홀이 일정 간격으로 형성된 회전림을 포함하는 로터락 디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정림은, 상기 원주면 상에 단차를 이루며 형성되는 고정림 요부 및 고정림 철부를 포함하고,
    상기 회전림은, 상기 원주면과 마주하는 내측면에 단차를 이루며 형성되는 회전림 요부 및 회전림 철부를 포함하고,
    상기 회전림 요부는 상기 고정림 철부와 마주하고, 상기 회전림 철부는 상기 고정림 요부와 마주하도록 배치되는, 로터락 디스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정림과 상기 회전림의 경계 영역에 설치되어 상기 회전림이 상기 고정림으로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 플레이트를 더 포함하는, 로터락 디스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이탈 방지 플레이트는 일측이 상기 고정림 및 상기 회전림 중 어느 하나에 고정되고, 타측이 상기 고정림 및 상기 회전림 중 다른 하나와 착탈 가능하게 결합되는, 로터락 디스크.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고정림과 상기 회전림의 경계 영역에 설치되어 상기 회전림이 상기 고정림으로부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 플레이트를 더 포함하고,
    상기 이탈 방지 플레이트는,
    일측이 상기 고정림 및 상기 회전림 중 어느 하나에 고정되고,
    타측이 상기 회전림 철부와 고정림 철부를 관통하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 설치되는, 로터락 디스크.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100821704B1 (ko) * 2007-05-23 2008-04-14 주식회사 효성 로터 잠금 구조를 갖는 풍력 발전기
US20110133473A1 (en) * 2010-04-21 2011-06-09 Jonathan Paul Signore Systems and methods for assembling a gearbox handling assembly for use in a wind turbine

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