KR101559971B1

KR101559971B1 - 풍차날개의 구조

Info

Publication number: KR101559971B1
Application number: KR1020090105322A
Authority: KR
Inventors: 김도영
Original assignee: 미술과조형(주)
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2015-10-14
Also published as: KR20110048654A

Abstract

본 발명은 풍차날개의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동력부와 연결되어 회전하도록 구조물에 고정된 풍차날개를 구성함에 있어서, 양끝에 나사산이 형성된 일자형의 강봉으로, 일측이 동력부와 연결되는 회전축과, 회전축의 타측과 연결되는 회전축연결구를 중앙에 타공하고, 날개연결부를 상하좌우 방향으로 돌출하도록 연장하되, 돌출방향으로 다수의 날개연결구를 타공하는 플레이트와, 상기 플레이트의 날개연결구에 연결되고, 전방과 후방에 각각 지지대가 고정되는 각관 형태의 주축과, 상기 주축의 전방 지지대에 고정되고, 격자형으로 이루어진 날개부로 이루어진 구성이며, 풍차날개를 인위적으로 회전시켜 이국적인 풍경을 연출할 수 있고, 풍차날개에 구조를 경량화하면서도 견고하며 고강도로 제작하여, 장시간 사용에도 파손되지 않고 설치된 상태가 유지되어 반영구적인 사용이 가능한 풍차날개의 구조 관한 것이다.

풍차, 풍차날개, 풍차날개의 안전구조. 회전축연결구, 플레이트

Description

풍차날개의 구조{Structure of Windmill}

본 발명은 풍차날개의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍차날개를 인위적으로 회전시켜 이국적인 풍경을 연출할 수 있고, 풍차날개에 구조를 경량화하면서도 견고하며 고강도로 제작하여, 장시간 사용에도 파손되지 않고 설치된 상태가 유지되어 반영구적인 사용이 가능한 풍차날개의 구조 관한 것이다.

일반적으로 풍차란 바람을 이용하여 회전하는 회전날개를 형성하고, 그 회전날개의 회전력을 사용하여 전력을 생산하거나 일을 생산하는 구조물이다. 물론 요즘의 경우는 조형물로도 활용되어 실외의 외관을 멋스럽게 꾸미는 용도로도 활용된다.

최근에는 종래의 풍차의 기능에서 발전과 같은 기능을 제거하면서 크기와 형상 모양은 종래의 풍차와 동일하게 구성하여 관광명소에 설치하고 있는 실정이다.

이러한 조경용 풍차의 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉, 실제 풍차의 크기와 동일 내지 유사한 풍차의 날개가 자체 하중에 의해 파손되는 문제점이 있었던 것이다. 즉, 종래의 풍차 날개는 그 프레임이 일정 두께의 판을 사각형태로 용접 결합하고 있었기 때문에 자체 중량이 증가되어 날개가 수평상태일 경우에 자 체 하중이 회전축과의 결합부위에 집중되어 결합부위가 손상되는 문제점이 있었던 것이다.

또한, 격자무늬 날개를 이루는 각각의 날개부재가 철로 이루어져 날개 프레임에 용접으로 결합되어 있었기 때문에 날개 자체의 중량을 증가시키는 문제점이 있었던 것이다.

한편, 종래의 조경용 풍차는 구조물의 벽과 회전축 사이로 빗물이 유입되는 문제점이 있었고, 회전하는 축을 통하여 전원을 날개의 조명부재에 공급하기 곤란하였던 것이다.

또한, 종래의 조경용 풍차는 구동모터가 정지된 상태에서 관성에 의해 회전되는 날개를 정지시키기 위한 수단이 구비되어 있지 않았기 때문에 날개를 정지시키기 위하여 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었던 것이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 실제 풍차의 크기 및 형상 모양과 동일 내지 유사한 조경용 풍차의 날개의 중량을 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 날개가 수평상태일 경우에 플레이트와 날개 프레임의 결합부위의 파손을 방지할 수 있으며 장시간 사용에도 파손되지 않고 설치된 상태가 유지되어 반영구적인 사용이 가능한 풍차날개의 구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 풍차날개의 구조는, 풍차날개의 회전동력을 제공하기 위한 동력부(1)와; 상기 동력부(1)의 회전동력을 전달받아 회전작용하는 회전축(100)과; 상기 회전축(100)의 내부를 수직관통하는 일자형의 강봉에 연장되어 형성되는 주축(300)과; 상기 주축(300)의 일측 밑면에 설치되는 나사산B(120)와; 상기 주축(300)의 상측 단부에 설치되어 상기 나사산B(120)와 대응하여 작용하는 나사산A(110)와; 상기 나사산A(110)와 간격을 두고 고정되는 뒷댐부재(600)와의 사이에 설치되고, 상기 나사산A(110) 측을 지지하기 위한 전방지지대(310)와 상기 뒷댐부재(600) 측을 지지하기 위한 후방지지대(320)에 의해 지지되는 플레이트(200); 및 상기 주축(300)의 전방을 지지하기 위한 전방지지대(310)에 의해 고정되고, 격자형으로 이루어진 날개부(400);를 구비하되, 상기 플레이트(200)는, 상기 회전축(100)의 회전력을 전달하기 위해 회전축연결구(210)에 연결되고, 상하좌우 방향으로 회전날개를 돌출형성하는 복수개의 날개연결부(220)와, 상기 날개연결부(220)의 돌출방향으로 각각 다수 개 타공되는 날개연결구(221)를 구비함으로써 달성할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 실제 풍차의 크기 및 형상 모양과 동일 내지 유사한 조경용 풍차의 날개의 중량을 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 날개가 수평상태일 경우에 플레이트와 날개 프레임의 결합부위의 파손을 방지할 수 있으며 장 시간 사용에도 파손되지 않고 설치된 상태가 유지되어 반영구적인 사용이 가능한 효과가 있다.

또한, 제조방법이 안정적이고 신속하게 이루어질 수 있어 작업성이 향상되고, 제조된 풍차날개를 인위적으로 회전시켜 이국적인 풍경을 연출할 수 있으며, 풍차날개에 구조를 경량화하면서도 견고하며 고강도로 제작할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명 풍차날개의 구조의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시 예)

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍차날개의 구조는 동력부(1)와 연결되어 회전하도록 구조물(2)에 고정된 풍차날개에 있어서,
풍차날개의 회전동력을 제공하기 위한 동력부(1)와; 상기 동력부(1)의 회전동력을 전달받아 회전작용하는 회전축(100)과; 상기 회전축(100)의 내부를 수직관통하는 일자형의 강봉에 연장되어 형성되는 주축(300)과; 상기 주축(300)의 일측 밑면에 설치되는 나사산B(120)와; 상기 주축(300)의 상측 단부에 설치되어 상기 나사산B(120)와 대응하여 작용하는 나사산A(110)와; 상기 나사산A(110)와 간격을 두고 고정되는 뒷댐부재(600)와의 사이에 설치되고, 상기 나사산A(110) 측을 지지하기 위한 전방지지대(310)와 상기 뒷댐부재(600) 측을 지지하기 위한 후방지지대(320)에 의해 지지되는 플레이트(200); 및 상기 주축(300)의 전방을 지지하기 위한 전방지지대(310)에 의해 고정되고, 격자형으로 이루어진 날개부(400);를 구비하되, 상기 플레이트(200)는, 상기 회전축(100)의 회전력을 전달하기 위해 회전축연결구(210)에 연결되고, 상하좌우 방향으로 회전날개를 돌출형성하는 복수개의 날개연결부(220)와, 상기 날개연결부(220)의 돌출방향으로 각각 다수 개 타공되는 날개연결구(221)를 구비하여 이루어진다.

삭제

상기 회전축(100)은 도 4에 그 내용을 상세히 한 바 양끝에 나사산A(110)와 나사산B(120)가 형성된 일자형의 강봉으로, 일측이 동력부(1)와 연결되는 구성이다. 상기 회전축(100)은 50mm 이상의 강봉을 사용하여 가공하되, 회전축(100)의 양끝을 나사산A(110)와 나사산B(120) 가공을 하여, 용접 이전에 나사체결로 결합력을 강화시켜야 한다. 이는 강풍, 베어링 파손 등으로 회전축(100)의 이탈을 방지하기 위함이다. 참고로 상기 회전축(100) 가공시 여기서 함께 사용할 너트(N)(도시 생략)도 함께 가공한다.

상기 플레이트(200)는 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 회전축(100)의 회전력을 전달하기 위해 회전축연결구(210)에 연결되고, 상하좌우 방향으로 회전날개를 돌출형성하는 복수개의 날개연결부(220)와, 상기 날개연결부(220)의 돌출방향으로 각각 다수 개 타공되는 날개연결구(221)를 구비하여 이루어지며, 12T 이상의 철판을 가공한다. 철판가공은 정밀도를 요함으로 레이져 또는 워터젯 가공을 하여 오차범위를 최소화한다. 또한, 가공후 녹방지를 위해 2회이상 녹방지 프라이머를 도장하여야 한다.
여기에서, 상기 날개부(400)는, 상기 날개연결부(220)에 복수 개 형성되고, 사각형상의 단면을 갖고 수직방향으로 돌출되는 복수 개의 수직관(410)과, 상기 수직관(410)과 수직하여 수평방향으로 설치되고 블록형상으로 되는 다수의 블록부(421)를 구비한 수평관(420)을 구비하되, 상기 수직관(410)과 수평관(420)은 알루미늄합금을 인발가공하여 구성되며, 상기 수직관(410)에 상기 수평관을 고정하기 위한 수평관 고정구(411)를 타공한 후, 상기 수평관(420)을 결합 고정하여 이루어진다.

이때, 상기 주축(300)은 상기 플레이트(200)의 날개연결구(221)에 연결되고, 전방과 후방에 각각 전방지지대(310) 및 후방지지대(320)가 고정되는 각관 형태의 구성으로, 날개부(400)를 부착하고, 플레이트(200)와 견고히 부착하기 위한 주축(300)은 스테레스 각관을 이용하여 제작한다. 주축(300)은 알곤용접방법으로 용접하며, 용접부위를 연마하지 않으며 용접비드가 그대로 노출되도록 한다.
상기 수직관(410)과 수평관(420)은, 스테인레스와이어(500)를 연결하여 내부에서 고정하기 위한 와이어연결구A(412)와 와이어연결구B(422)를 각각 타공형성하여 이루어진다.

이때, 상기 주축(300)과 날개부(400)가 앞뒤로 휘는 것을 방지하기 위해 상기 주축(300) 앞뒤로 전방지지대(310) 및 후방지지대(320)를 제작하여 부착하고 이것이 상기 플레이트(200)와 결합될 수 있도록 한다.

상기 날개부(400)는 도 2에서 그 내용을 상세히 한 바와 같이, 상기 주축(300)의 전방지지대(310)에 고정되고, 격자형으로 이루어진 구성으로, 날개부(400)의 소재는 알루미늄합금을 사용하여 무게를 감소시켜 회전축(100), 플레이트(200), 동력부(1)의 부하를 줄이도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 날개부(400)는 상기 날개연결부(220)에 복수 개 형성되고, 사각형상의 단면을 갖고 수직방향으로 돌출되는 복수 개의 수직관(410)과, 상기 수직관(410)과 수직하여 수평방향으로 설치되고 블록형상으로 되는 다수의 블록부(421)를 구비한 수평관(420)을 구비하되, 상기 수직관(410)과 수평관(420)은 알루미늄합금을 인발가공하여 구성되며,상기 수직관(410)에 상기 수평관을 고정하기 위한 수평관 고정구(411)를 타공한 후, 상기 수평관(420)을 결합 고정하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 날개부(400)는 인발가공된 알루미늄을 사용하여 사각형상의 수직관(410)에 수평관(420) 외경크기로 원 형상의 수평관 고정구(411)를 타공한 후 이를 끼워 넣는 방법으로 날개부(400)를 상단에 제작 조립하도록 한다. 또한, 사각형상의 수직관(410)에 수평관(420)을 끼운 뒤에는 리벳(R)(도시 생략)으로 고정하여 움직이지 않도록 단단히 고정한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 수직관(410)과 수평관(420)에는 와이어 연결구A(412)와 와이어 연결구B(422)를 타공하고, 수직관(410)과 수평관(420)을 연결하도록 스테인레스와이어(500)를 내장하여 강도를 보강하도록 구성된다.

삭제

상기 스테인레스와이어(500)는 태풍, 강풍 등의 자연재해가 예상되는 해안가, 고지대 등에 풍차를 설치시 날개가 부러지거나 파손될 경우, 날개의 일부분 또는 전부가 추락할 경우 인명피해가 발생할 수 있기 때문에, 인명피해 등 2차적인 안전사고를 예방하기 위해 수직관(410)과 수평관(420) 안에 스테인레스와이어(500)를 매입하여 조립한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 회전축(100)과 상기 플레이트(200)는 수직으로 연결되며, 고정된 상태를 유지하기 위하여 'ㄱ'자 형의 뒷댐부재(600)를 상기 회전축(100)과 상기 플레이트(200)를 연결하도록 용접하여 고정하고, 상기 뒷댐부재(600)에는 전방지지대(310) 및 후방지지대(320)의 일단부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 뒷댐부재(Backing Plate, Backing Bar(Strip)는 소정의 루트(Root) 간격을 확보하여 모재와의 사이에 틈새가 발생되지 않도록 밀착시켜서 부착한다. 회전축(100)과 플레이트(200)가 너트(N)(도시 생략)체결이 이루어진 후 'ㄱ'자 형의 뒷댐부재(600)를 앞뒤로 용접하여 접합한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 주축(300)에는 플레이트(200)와 조립시 변형되지 않도록 방부목(700)을 내장하여 구성된다.

상기 플레이트(200)에 직접 연결되는 주축(300)이 각관으로 구성되기 때문에 추후에 볼트(B) 조립을 할 경우 그 형태가 찌그러진다. 이를 방지하기 위해 각관 속에 방부목(700)으로 속심을 끼워넣어 볼트(B)조립시 가해지는 압력으로 주축(300)이 변형되는 것을 방지토록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 상기 동력부(1) 및 회전축(100)은 풍차날개의 하중에 따른 치우치는 현상을 고려하여 10°이상 상향으로 경사지게 형성된다. 참고로 동력부(1)의 외관을 감싸도록 구비되는 동력부베이스는 회전축(100), 날개부(400) 등의 무게를 고려하여 제작한다. 설치장소가 대부분 해안가 고지대등 바람이 많은 지역임으로 이를 감안하여 제작하되, 전동기의 진동 등을 고려하여 제작한다. 동력부 베이스는 H형강과 ㄱ형강으로 제작하되, 풍차날개가 수직으로 회전하는 경우 벽체와 충돌하는 위험이 있고 그 하중이 전면부로 과도하게 치우침으로 날개의 기울기를 뒤쪽으로 10°이상 기울기를 주며, 이 경우 전동기기울기와 회전축(100)의 기울기를 일치시켜야 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 실제 풍차의 크기 및 형상 모양과 동일 내지 유사한 조경용 풍차의 날개의 중량을 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 날개가 수평상태일 경우에 플레이트와 날개 프레임의 결합부위의 파손을 방지할 수 있으며 장시간 사용에도 파손되지 않고 설치된 상태가 유지되어 반영구적인 사용이 가능한 효과가 있다. 또한, 제조방법이 안정적이고 신속하게 이루어질 수 있어 작업성이 향상되고, 제조된 풍차날개를 인위적으로 회전시켜 이국적인 풍경을 연출할 수 있으며, 풍차날개에 구조를 경량화하면서도 견고하며 고강도로 제작할 수 있는 매우 유용한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 있어서 장치의 전반적인 모습을 구체화한 사시도,
도 2는 본 발명에 있어서 장치의 날개부(400)와 그 주변 부속을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 있어서 장치의 구조물(2)과 그 주변 부속을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 있어서 장치의 회전축(100)과 그 주변 부속을 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 있어서 장치의 플레이트(200)와 그 주변 부속을 도시한 부분 평면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 동력부 2 : 구조물
100 : 회전축 110 :나사산A
120 : 나사산B 200 : 플레이트
210 : 회전축연결구 220 : 날개연결부
221 :날개연결구 300 : 주축
310 : 전방지지대 320 : 후방지지대
400 : 날개부 410 : 수직관
411 : 수평관고정구 412 : 와이어연결구A
420 :수평관 421 : 블록부
422 : 와이어연결구B 500 : 스테인레스와이어
600 : 뒷댐부재 700 : 방부목
B : 볼트 N : 너트
R : 리벳

Claims

동력부(1)와 연결되어 회전하도록 구조물(2)에 고정된 풍차날개의 구조에 있어서,

풍차날개의 회전동력을 제공하기 위한 동력부(1)와;

상기 동력부(1)의 회전동력을 전달받아 회전작용하는 회전축(100)과;

상기 회전축(100)의 내부를 수직관통하는 일자형의 강봉에 연장되어 형성되는 주축(300)과;

상기 주축(300)의 일측 밑면에 설치되는 나사산B(120)와;

상기 주축(300)의 상측 단부에 설치되어 상기 나사산B(120)와 대응하여 작용하는 나사산A(110)와;

상기 나사산A(110)와 간격을 두고 고정되는 뒷댐부재(600)와의 사이에 설치되고, 상기 나사산A(110) 측을 지지하기 위한 전방지지대(310)와 상기 뒷댐부재(600) 측을 지지하기 위한 후방지지대(320)에 의해 지지되는 플레이트(200); 및

상기 주축(300)의 전방을 지지하기 위한 전방지지대(310)에 의해 고정되고, 격자형으로 이루어진 날개부(400);를 구비하되,

상기 플레이트(200)는, 상기 회전축(100)의 회전력을 전달하기 위해 회전축연결구(210)에 연결되고, 상하좌우 방향으로 회전날개를 돌출형성하는 복수개의 날개연결부(220)와, 상기 날개연결부(220)의 돌출방향으로 각각 다수 개 타공되는 날개연결구(221)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 풍차날개의 구조.
제 1항에 있어서, 상기 날개부(400)는,

상기 날개연결부(220)에 복수 개 형성되고, 사각형상의 단면을 갖고 수직방향으로 돌출되는 복수 개의 수직관(410)과,

상기 수직관(410)과 수직하여 수평방향으로 설치되고 블록형상으로 되는 다수의 블록부(421)를 구비한 수평관(420)을 구비하되,

상기 수직관(410)과 수평관(420)은 알루미늄합금을 인발가공하여 구성되며,

상기 수직관(410)에 상기 수평관을 고정하기 위한 수평관 고정구(411)를 타공한 후, 상기 수평관(420)을 결합 고정하여 이루어진 것을 특징으로 하는 풍차날개의 구조.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수직관(410)과 수평관(420)은, 스테인레스와이어(500)를 연결하여 내부에서 고정하기 위한 와이어연결구A(412)와 와이어연결구B(422)를 각각 타공형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍차날개의 구조.
제 1항에 있어서, 상기 회전축(100)과 상기 플레이트(200)는 수직으로 연결되며, 고정된 상태를 유지하기 위하여 'ㄱ'자 형의 뒷댐부재(600)를 상기 회전축(100)과 상기 플레이트(200)를 연결하도록 용접하여 고정하고, 상기 뒷댐부재(600)에는 전방지지대(310) 및 후방지지대(320)의 일단부가 연결되는 것을 특징으로 하는 풍차날개의 구조.
제 1항에 있어서, 상기 주축(300)에는 플레이트(200)와 조립시 변형되지 않도록 방부목(700)을 내장하는 것을 특징을 하는 풍차날개의 구조.
제 1항에 있어서, 상기 동력부(1) 및 회전축(100)은 풍차날개의 하중에 따른 치우치는 현상을 고려하여 10°이상 상향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 풍차날개의 구조.