KR101616385B1 - 풍력발전기의 유지보수용 작업대 - Google Patents

풍력발전기의 유지보수용 작업대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력발전기의 유지보수용 작업대에 관한 것으로, 풍력발전기의 타워의 외주면과 이격 설치되어 상기 타워의 길이 방향을 따라 승강하며, 사용자가 탑승하는 타워 작업판과, 상기 타워 작업판과 상기 타워 사이에 설치되는 롤러와, 상기 롤러가 상기 타워의 외주면에 밀착되도록 지지하며 길이가 가변되는 가변 지지대가 구비된 작동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 풍력발전기의 유지보수용 작업대가 타워에 설치된 상태에서 사용자가 탑승하고 승강이 가능하므로 바람이나 환경의 영향을 적게 받게 되어 탑승자의 안정성 및 작업 효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 블레이드의 정지 상태에서 블레이드의 위치에 따라 유지보수장치의 위치를 조절할 수 있어 타워는 물론 블레이드까지 유지보수할 수 있어 작업 효율이 향상되는 효과가 있다.

Description

풍력발전기의 유지보수용 작업대{Workbench for maintenance of wind generator}
본 발명은 풍력발전기를 관리하기 위한 작업대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 승강 가능한 유지보수장치에 사용자가 직접 탑승하여 블레이드 및 타워를 유지 및 보수할 수 있는 풍력발전기의 유지보수용 작업대에 관한 것이다.
석유 자원이 점점 고갈되면서 고유가 문제가 대두되고, 환경 오염 및 지구 온난화가 전 세계적인 이슈로 자리 잡아가면서 석유 자원을 대체할 수 있는 천연 에너지에 대한 개발 및 수요가 커지고 있다. 여러 대체 에너지 중에서도 풍력발전은 오염물질의 배출이 전혀 없고 환경을 훼손할 우려가 없어 각광받는 발전 방식이다.
풍력발전기는 여러 타입이 있으나, 회전축이 바람의 방향과 수평을 이루는 프로펠러 타입이 발전용으로 가장 많이 이용된다. 프로펠러형 풍력발전기는 기본적으로 육상이나 해상에 설치된 타워(tower)와, 타워의 상부에 설치되어 발전기를 내장한 케이싱(nacelle)과, 바람에 의해 회전하여 발전기를 구동시키는 복수의 블레이드(blade)로 구성된다.
풍력발전기는 운전수명이 20년 이상 되기 때문에 블레이드의 표면에 먼지나 벌레 등이 부착되어 오염될 수 있으며, 장기간의 운전으로 흠집이나 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 동절기에는 블레이드의 가장자리나 타워의 주변에 결빙이 생기기도 하는 등 유지 보수가 필요한 경우가 발생한다. 블레이드 표면에 부착된 이물질이나 결빙은 풍력발전기의 효율을 저하시키고, 이를 방치할 경우 블레이드 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 풍력발전기는 타워, 특히 블레이드를 주기적으로 청소 및 검사하여 유지보수가 필요한 부분을 관리하는 것이 중요하다.
이를 위해 선행기술문헌 대한민국 특허공개 제2014-0002751호에 개시된 것과 같이, 케이블에 의해 지지되는 곤돌라 형식의 유지보수장치를 이용해 타워나 블레이드를 유지보수 하는 방법이 있다. 또한, 대형 크레인을 이용해 블레이드를 정비하거나, 사용자가 로프에 매달려 블레이드를 유지보수 하는 방법, 블레이드 액세스(access) 플랫폼을 이용해 사용자가 탑승하고 블레이드를 정비하는 방법 등이 있다.
그러나 대형 크레인을 이용하는 경우 유지보수 비용이 많이 들고 긴급 정비 시 사용하기가 쉽지 않으며, 선행기술문헌에 개시된 곤돌라나 로프를 이용하는 경우 바람의 영향을 많이 받고 작업자의 안전에 문제가 생길 가능성이 있으며, 블레이드 액세스 플랫폼을 이용하는 경우 타워의 유지보수나 해상 풍력발전 설비에 적용하기 어려운 문제가 있다.
따라서 타워 및 블레이드를 모두 효과적으로 유지보수할 수 있으면서, 사용자의 안정성 및 작업 효율을 향상시킬 수 있는 풍력발전기의 유지보수용 작업대가 필요하다.
대한민국 특허공개 제10-2014-0002751호(공개일: 2014년 01월 08일)
본 발명의 목적은 풍력발전기의 타워 및 블레이드를 모두 효과적으로 유지보수할 수 있으며, 바람이나 주위 환경의 영향을 적게 받아 탑승자의 안정성 및 작업 효율을 향상시킬 수 있는 풍력발전기의 유지보수용 작업대를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 풍력발전기의 유지보수용 작업대는, 풍력발전기의 타워의 외주면과 이격 설치되어 상기 타워의 길이 방향을 따라 승강하며, 사용자가 탑승하는 타워 작업판과, 상기 타워 작업판과 상기 타워 사이에 설치되는 롤러와, 상기 롤러가 상기 타워의 외주면에 밀착되도록 지지하며 길이가 가변되는 가변 지지대가 구비된 작동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 타워 작업판은 상기 타워의 외주면을 따라 링 형상으로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 작동부는 복수 개로 구비되며, 상기 타워의 길이 방향으로 형성되는 롤러 지지대와, 상기 롤러 지지대의 양단에 각각 결합되는 상기 롤러와, 상기 롤러 지지대의 일측으로부터 연장 형성되어 상기 롤러 지지대를 지지하는 상기 가변 지지대가 구비된 롤러부와, 상기 가변 지지대를 구동하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 일측이 상기 가변 지지대에 결합되는 롤러 결합부와, 상기 롤러 결합부의 타측을 직선 이동 가능하게 지지하는 가이드부와, 상기 가이드부에 결합되어 상기 롤러 결합부가 상기 타워의 외주면을 향하도록 이동시키는 액추에이터가 구비된 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 타워 작업판 및 상기 작동부가 설치되는 타워 작업대와, 상기 타워 작업대의 일측에 이동 가능하게 결합되어 상기 풍력발전기의 블레이드의 길이 방향을 따라 상기 블레이드의 일단부에서 타단부까지 승강하며, 사용자가 탑승하는 블레이드 작업판이 구비된 블레이드 작업대를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 타워 작업대는 상기 타워 작업판 및 상기 작동부를 지지하는 타워 지지프레임을 더 포함하며, 상기 타워 지지프레임은 상기 구동부가 각각 결합되는 복수의 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 이동 가능하게 결합되어 상기 가변 지지대가 각각 결합되는 복수의 작동 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 프레임은 상기 작동 프레임과 접촉되는 부분에 설치되는 복수의 고무 댐퍼를 포함할 수 있다.
상기 타워 작업대를 하부에서 지지하는 타워 지지부와, 상기 블레이드 작업대를 하부에서 지지하는 블레이드 지지부를 포함하여 구성되는 메인 지지프레임과, 상기 블레이드 작업대를 상기 블레이드 지지부 상에서 이동시키는 블레이드 작동부를 더 포함할 수 있다.
상기 블레이드 작업대는 상기 블레이드 작업판과, 상기 블레이드 작업판을 지지하는 작업 프레임과, 상기 작업 프레임을 하부에서 지지하는 블레이드 지지 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 블레이드 작업대는 상기 블레이드 작업판이 상기 블레이드 지지프레임의 가장자리를 따라 배치되어 상기 블레이드가 관통할 수 있도록 개구부를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 블레이드 작업대는 상기 블레이드가 상기 개구부를 관통한 상태에서 상기 블레이드에 접촉되는 부분에 설치되는 복수의 완충부재를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 지지프레임은 상기 타워 지지부 및 블레이드 지지부에 설치되며, 상기 타워의 상부에 지지되는 복수의 와이어에 각각 결합되는 와이어 결합부를 더 포함하고, 상기 블레이드 지지부에 설치되는 상기 와이어 결합부는 상기 블레이드 지지부에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 블레이드 작업대의 이동 시 함께 이동하는 것이 바람직하다.
상기 메인 지지프레임은 상기 타워 지지부에 설치되는 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 풍력발전기의 유지보수용 작업대가 타워에 설치된 상태에서 사용자가 탑승하고 승강이 가능하므로 바람이나 환경의 영향을 적게 받게 되어 탑승자의 안정성 및 작업 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 블레이드의 정지 상태에서 블레이드의 위치에 따라 유지보수장치의 위치를 조절할 수 있어 타워는 물론 블레이드까지 유지보수할 수 있어 작업 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대 및 풍력발전기를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대를 도시한 결합 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대를 도시한 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대의 타워 작업대를 도시한 분해 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기용 유지보수장치의 블레이드 작업대를 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대의 구동 전 위치를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대의 이동 상태를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대가 블레이드 상측까지 이동한 상태를 도시한 사시도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대 및 풍력발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대를 도시한 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대를 도시한 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대의 타워 작업대를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대의 블레이드 작업대를 도시한 분해 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 풍력발전기(1)에 설치되며, 작업자가 탑승해 풍력발전기(1)의 각 부분을 유지보수할 수 있도록 하는 일종의 탑승장치이다.
풍력발전기(1)는 육상이나 해상에 설치된 타워(3)와, 타워의 상부에 설치되어 발전기를 내장한 케이싱(5)과, 바람에 의해 회전하여 발전기를 구동시키는 복수의 블레이드(7)로 구성되며, 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 타워(3)에 승강 가능하게 설치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 크게 타워(3)에 승강 가능하게 결합되는 타워 작업대(100)와, 타워 작업대(100)에 이동 가능하게 결합되어 블레이드(7)의 유지보수 작업 시 이용되는 블레이드 작업대(200)와, 타워 작업대(100) 및 블레이드 작업대(200)를 지지하는 메인 지지프레임(300)을 포함하여 구성된다. 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 사용하지 않을 때 타워(3)의 하단부에 위치하며, 블레이드(7)가 정지한 상태에서 사용자가 탑승하고 필요한 높이까지 상승해 작업을 하게 된다.
풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)에 탑승해 블레이드(7)를 정비할 때, 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 블레이드(7)의 일단부부터 블레이드(7)가 케이싱(5)에 결합된 부분까지 타워(3)를 따라 상승할 수 있도록 블레이드(7)가 정지된 상태에서 작업을 하게 된다. 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)의 상승 시, 블레이드 작업대(200) 중앙에 형성된 개구부(200a)를 블레이드(7)가 관통하므로 블레이드(7)에 충돌하지 않고 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)가 승강할 수 있다. 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)의 상세한 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 크게 타워(3)의 외주면을 따라 승강하는 타워 작업대(100)와, 타워 작업대(100)에 이동 가능하게 결합되는 블레이드 작업대(200)와, 이들을 하부에서 지지하는 메인 지지프레임(300)으로 구성된다. 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 컨트롤러에 의해 높이 조절 및 특정 위치에서의 정지, 수평 유지를 위한 와이어의 길이 조절 등이 제어되며, 이를 위해 컨트롤러를 탑재한 컨트롤 패널(500)이 타워 작업대(100) 상에 설치된다. 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)는 복수의 와이어(12)에 의해 하중이 지지되며, 각각의 와이어(12)는 일단이 와이어 결합부(350)에 결합되고, 타단은 타워(3)의 상부에 설치된 와이어 지지부(9)를 거쳐 지상에 설치된 모터(미도시)에 연결된다. 컨트롤러에 의해 모터가 제어되어 와이어(12)의 길이를 조절함으로써 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)의 높이가 조절될 수 있다. 또한, 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)의 안정적인 수평 유지를 위해 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)에는 복수의 수평 센서(미도시)가 구비될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 타워 작업대(100)는 사용자가 탑승하는 부분인 복수의 타워 작업판(110)과, 작업판(110)을 지지하는 복수의 타워 지지프레임(130)과, 타워 작업대(100) 설치 시 타워(3)에 설치된 와이어가 결합되는 와이어 결합부(350), 그리고 사용자나 기계장치의 낙하를 방지하는 난간(170)으로 구성된다.
타워 작업판(110)은 복수 개가 설치되며, 타워 지지프레임(130)의 상부에 결합된다(도 4 참조). 타워 작업판(110)은 황동 등과 같이 강도가 강한 재질을 사용하여 제작함으로써 마찰에 의한 마모 현상을 최소화시키는 것이 바람직하다. 타워 작업판(110)은 후술할 타워 지지프레임(130)에 결합되는 제1 작업판(112)과, 제1 작업판(112) 위에 올려져 결합되는 제2 작업판(114)으로 구성된다. 제1 작업판(112)은 후술할 메인 프레임(132)의 상부에 결합되고, 제2 작업판(114)은 제1 작업판(112)의 상부에 결합된다. 제1 작업판(112) 및 제2 작업판(114)은 타워(3)의 외주면에 가까운 쪽을 향하는 단부의 폭이 반대쪽보다 좁게 형성된다. 즉, 제1 작업판(112) 및 제2 작업판(114)은 부채꼴 형상에 가깝게 만들어진다. 또한, 제2 작업판(114)은 타워(3)의 외주면에 가까운 쪽을 향하는 단부가 직선이 아닌 유선형을 이루는 것이 바람직하다. 그 이유는 복수의 제2 작업판(114)이 서로 연결되어 모두 설치된 상태에서 타워(3)의 외주면과 제2 작업판(114) 사이에 유격이 적게 생기도록 하기 위함이다. 또한, 제2 작업판(114)은 제1 작업판(112)보다 타워(3) 쪽으로 돌출되도록 결합되는 것이 바람직하다. 타워(3)는 상부로 갈수록 지름이 작아지므로 타워 작업대(100)의 상승 시 제2 작업판(114)이 제1 작업판(112)보다 타워(3)쪽에 가깝게 결합됨으로써 타워(3)의 외주면과 타워 작업대(100) 사이의 이격 간격이 줄어들어 사용자가 안정적으로 작업할 수 있기 때문이다. 제2 작업판(114)은 블레이드 작업대(200)를 작동시키는 작동부(150)가 설치되는 부분에 요입홈(114a)이 형성되어 후술할 작동부(150)의 안정적인 결합에 도움을 준다.
타워 지지프레임(130)은 위에서 봤을 때 사다리꼴 모양의 골조를 이루는 메인 프레임(132)과, 메인 프레임(132)의 내측에 삽입되는 작동 프레임(134)과, 메인 프레임(132)의 상부에 배치되어 제2 작업판(114)을 지지하는 작업판 프레임(136)으로 구성된다. 타워 작업대(100)가 타워(3)의 외주면에 결합되어 작동되므로 타워 작업대(100)가 위에서 봤을 때 원형을 이루는 것이 바람직하다. 따라서 타워 지지프레임(130)이 타워(3)의 외주면을 향하는 쪽보다 바깥쪽의 폭이 상대적으로 더 크게 형성된다.
즉, 메인 프레임(132) 및 작동 프레임(134)은 타워(3)의 외주면에 가까운 쪽의 폭이 바깥쪽보다 좁은 사다리꼴 형상을 갖게 된다. 그리고 메인 프레임(132) 및 작동 프레임(134)이 복수 개 결합되면 타워(3)의 외주면을 둘러싸는 형태가 된다. 본 발명에서는 편의상 메인 프레임(132)과 작동 프레임(134)이 위에서 봤을 때 사다리꼴 형상의 골조를 갖는 것으로 설명하였으나, 타워(3)의 외주면에 결합된 상태에서 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 즉, 타워 지지프레임(130)이 타워(3)의 외주면을 둘러싸는 형태가 될 수 있다면, 메인 프레임(132)과 작동 프레임(134)의 형상은 어떤 형태로도 변형이 가능하다.
메인 프레임(132)은 타워(3)를 둘러싸는 형태로 복수 개가 결합되며, 후술할 작동부(150)의 일부 구성을 지지한다. 메인 프레임(132)은 작동 프레임(134)보다 크기가 크며, 작동 프레임(134)이 메인 프레임(132)의 내측으로 삽입된다. 메인 프레임(132)은 이웃한 다른 메인 프레임(132)과 결합되는 부분에 조립 블록(132a)이 복수 개씩 구비되어 메인 프레임(132) 간 결합 시 비틀림이나 휨 현상을 감소시킨다. 또한, 후술할 작동 프레임(134)이 삽입되어 접촉되는 곳에 복수의 고무 댐퍼(132b)가 설치되어 작동 프레임(134)의 접촉 시 메인 프레임(132)에 가해지는 충격을 완화시킨다.
작동 프레임(134)은 메인 프레임(132)과 동일한 형태를 가지나 메인 프레임(132)의 내측에 삽입되어야 하므로 메인 프레임(132)보다 작은 크기로 만들어진다. 작동 프레임(134)은 복수의 메인 프레임(132)의 내측에 각각 하나씩 유동 가능하게 삽입되며, 후술할 작동부(150)의 일부 구성을 지지하는 지지부(134a)가 형성된다. 타워(3)는 상부로 갈수록 지름이 작아지므로 작동 프레임(134)은 타워 작업대(100)가 타워(3)의 상부로 갈수록 타워(3)의 외주면에 가깝게 이동되는 것이 바람직하다. 작동 프레임(134)의 이동으로 타워(3)와 타워 작업대(100) 사이의 이격 간격이 줄어들어 작업자가 안전하게 작업할 수 있게 된다.
작업판 프레임(136)은 제2 작업판(114)의 형상에 대응하며, 제2 작업판(114)의 가장자리를 하부에서 지지한다. 본 발명에서는 메인 프레임(132)에 제1 작업판(112)이 결합되고, 그 위에 작업판 프레임(136)과 결합된 제2 작업판(114)이 추가로 구비된 것을 예로 하여 설명하였으나, 제2 작업판(114) 및 작업판 프레임(136)을 생략할 수도 있다.
작동부(150)는 타워 작업대(100)가 타워(3)의 외주면에 접촉된 상태를 유지하게 해주는 가변 롤러부(152)와, 가변 롤러부(152)를 구동시키는 롤러 구동부(154), 그리고 롤러 구동부(154)를 메인 프레임(132)에 결합시키는 브래킷(156)으로 구성된다. 작동부(150)는 복수 개로 구비되어 각각 독립적으로 작동되기 때문에, 어느 하나에 이상이 생기는 경우 부분적으로 교체가 용이한 장점이 있다.
가변 롤러부(152)는 타워(3)의 길이 방향으로 배치되는 바(bar) 형태의 롤러 지지대(152a)와, 롤러 지지대(152a)의 길이 방향 양단부에 각각 결합되어 타워(3)의 외주면에 접촉하는 롤러(152b)와, 롤러 지지대(152a)의 길이 방향 일측에 형성되어 롤러 구동부(154)와 결합되는 가변 지지대(152c)로 구성된다. 하나의 롤러 지지대(152a)에 복수의 롤러(152b)가 결합되므로 타워(3)의 외주면에 접촉할 때 접촉 안정성이 향상되는 효과가 있다. 가변 지지대(152c)는 롤러 지지대(152a)와 수직하게 형성되는 판재이며, 소정의 길이를 갖는다. 가변 지지대(152c)의 단부에는 후술할 롤러 구동부(154)가 결합되며, 가변 지지대(152c)는 작동 프레임(134)의 지지부(134a)에 결합된다.
도면에는 가변 지지대(152c)의 길이 방향을 따라 관통된 부분이 있는 것으로 표현하였으나 이에 한정되지 않는다. 가변 지지대(152c)는 관통된 부분 없이 판재로 형성되거나, 단부에 일부분이 관통될 수도 있고, 도면과 같이 슬롯 형태의 관통부가 구비될 수도 있다. 가변 지지대(152c)는 피스톤 형태이고 가이드부(154c) 없이 액추에이터(154a)와 직결되어 길이가 가변되는 형태를 가질 수도 있다. 또한, 가변 지지대(152c)가 작동 프레임(134)에 결합되는 것을 예로 하여 설명하였으나, 작동 프레임(134)은 가변 롤러부(152)의 작동 시 가변 지지대(152c)가 비틀리거나 틀어지지 않도록 지지함과 동시에 메인 프레임(132)에 대해 가변 지지대(152c)를 밀어주는 구조이므로, 작동 프레임(134) 없이 메인 프레임(132) 상에 가변 지지대(152c)를 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지구조가 구비되어도 무방하다. 즉, 작동 프레임(134)과 동일한 기능을 갖는 구성을 메인 프레임(132)에 구비하고 작동 프레임(134)를 생략할 수 있다.
롤러 구동부(154)는 액추에이터(154a)와, 가변 지지대(152c)에 결합되는 롤러 결합부(154b)와, 롤러 결합부(154b)를 이동 가능하게 지지하는 가이드부(154c)로 구성되며, 브래킷(156)에 의해 메인 프레임(132) 상에 결합된다. 액추에이터(154a)는 가이드부(154c)의 일측에 결합되어 롤러 결합부(154b)를 화살표 방향(도 4 참조)을 따라 직선 운동시키며, 롤러 결합부(154b)가 타워(3)의 외주면을 향하도록 밀어주는 역할을 한다. 롤러 결합부(154b)는 일측이 가변 지지대(152c)에 결합되고 가이드부(154c) 상에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되므로 액추에이터(154a)가 롤러 결합부(154b)를 밀어주면 가변 지지대(152c) 역시 타워(3)의 외주면을 향해 밀리게 되므로 롤러 지지대(152a)와 롤러(152b) 역시 타워(3)의 외주면을 향해 밀리게 된다. 타워 작업대(100)의 이동 시에도 액추에이터(154a)에 의해 가변 롤러부(152)가 타워(3)의 외주면에 밀착된 상태를 유지하며 이동하게 된다. 액추에이터(154a)는 메인 프레임(132) 상에 결합되고 가변 롤러부(152)는 작동 프레임(134) 상에 결합되므로, 액추에이터(154a)에 의해 가변 롤러부(152)가 움직이더라도 메인 프레임(132)은 움직이지 않고 메인 프레임(132)의 내측에 삽입된 작동 프레임(134)만 움직이게 된다. 또한, 액추에이터(154a)는 브레이크 기능을 적용하여 필요 시 긴급정지 기능을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 롤러 구동부(154)에 의해 가변 롤러부(152)가 항상 타워(3)의 외주면에 밀착된 상태를 유지하므로, 타워 작업대(100)에 바람이나 외부 충격, 탑승자의 이동 등에 의한 진동이 가해지더라도 타워 작업대(100)가 갑자기 낙하하지 않고 이동 위치에서 수평을 유지할 수 있다.
난간(170)은 타워 지지프레임(130)의 가장자리를 따라 설치되며, 메인 프레임(132)에 결합될 수도 있고, 메인 프레임(132)에 제1 작업판(112)이 결합된 후 제1 작업판(112)의 가장자리를 따라 설치될 수도 있다.
도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이드 작업대(200)는 블레이드 지지프레임(210)과, 블레이드 지지프레임(210)의 상부에 결합되어 작업자가 이동하는 발판이 되는 작업 프레임(230) 및 블레이드 작업판(250)과, 블레이드(7)의 이동 경로 상에 부착되는 완충부재(270)와, 내부 및 외부 난간(280, 290)으로 구성된다(도 5 참조). 블레이드 작업대(200)와 타워 작업대(100)의 사이에는 연결 작업대(200b)가 설치되어 이들 사이를 연결한다. 블레이드 작업대(200)는 작업자가 타워 작업대(100)에 탑승한 상태에서 타워 작업대(100)가 블레이드(7)까지 접근한 후 블레이드(7)의 위치에 맞춰 자동 또는 수동으로 이동 위치가 결정된다. 블레이드 작업대(200)는 후술할 블레이드 작동부(400)에 의해 구동된다.
블레이드 작업대(200)에는 복수의 블레이드 지지프레임(210)이 위에서 봤을 때 사각형 형상으로 조립되고, 작업 프레임(230) 및 블레이드 작업판(250)은 블레이드(7)가 관통할 수 있도록 블레이드 지지프레임(210)의 가장자리를 따라 설치된다. 즉, 블레이드 작업대(200)에 개구부(200a)가 형성됨으로써, 블레이드(7)의 단부부터 케이싱(5)과 결합된 부분까지가 이 개구부(200a)를 관통할 수 있게 된다. 블레이드 작업대(200)의 개구부(200a)를 블레이드(7)가 관통한 상태에서 바람이 강하게 불거나 외력이 작용해 블레이드 작업대(200)나 블레이드(7)가 흔들릴 수 있다. 이때 블레이드(7)의 좌우 부분이 블레이드 작업대(200)에 부딪혀 블레이드(7)에 충격이 가해지는 것을 방지하기 위해, 블레이드(7)와 블레이드 작업대(200)가 접촉하는 부분에 복수의 완충부재(270)가 설치될 수 있다.
블레이드 작업판(250)은 사용자가 이동할 수 있을 정도의 폭으로 형성되며, 블레이드 지지프레임(210)의 형태에 따라 사각형 또는 원형 등으로 형성될 수 있다.
작업 프레임(230)은 블레이드 작업판(250)의 하부에 결합된 상태로 블레이드 지지프레임(210)의 상부에 결합되며, 블레이드 작업판(250)의 형태에 대응하는 형상을 갖는다. 블레이드 지지프레임(210)과 작업 프레임(230)은 비틀림이나 휨에 대응하는 강성을 보강할 수 있게 이중 구조를 가질 수 있다.
내부 난간(280)은 작업 프레임(230)과 블레이드 작업판(250)이 블레이드 지지프레임(210)에 결합된 상태에서 블레이드(7)가 관통되는 쪽을 향하는 작업 프레임(230)의 안쪽 가장자리를 따라 설치되며, 외부 난간(290)은 작업 프레임(230)의 바깥쪽 가장자리를 따라 설치된다.
연결 작업대(200b)는 일측이 블레이드 작업대(200)의 블레이드 작업판(250)과 결합되고, 타단은 타워 작업대(100)의 제2 작업판(114) 위로 배치된다. 연결 작업대(200b)는 블레이드 작업대(200)가 타워 작업대(100)에 가까워질수록 제2 작업판(114)과 겹쳐지는 면적이 커지며, 블레이드 작업대(200)가 타워 작업대(100)에서 멀어질수록 제2 작업판(114)과 겹쳐지는 면적이 작아진다. 연결 작업대(200b)는 블레이드 작업대(200)가 타워 작업대(100)에서 가장 멀리 이격되었을 때에도 일정 면적 이상 제2 작업판(114)과 겹쳐짐으로써 타워 작업대(100)와 블레이드 작업대(200) 사이가 벌어지지 않도록 하여 사용자가 타워 작업대(100)와 블레이드 작업대(200) 사이를 안전하게 이동할 수 있도록 한다.
전술한 타워 작업대(100)와 블레이드 작업대(200)는 도 4 및 도 5에서와 같이 각 구성품을 제조한 상태에서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 조립하여 타워 작업대(100)와 블레이드 작업대(200)를 만든다. 거기에 메인 지지프레임(300)을 결합하여 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)를 완성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 메인 지지프레임(300)은 타워 작업대(100)와 블레이드 작업대(200)의 하부에 결합되어 이들을 지지하며, 타워(3)를 중심에 두고 양쪽에서 조립이 가능하도록 2조각으로 나누어진다. 메인 지지프레임(300)은 타워 작업대(100)를 지지하는 타워 지지부(310)와, 블레이드 작업대(200)를 지지하는 블레이드 지지부(330)로 구분된다. 또한, 메인 지지프레임(300)과 타워 작업대(100), 블레이드 작업대(200)의 무게를 지지하는 복수의 와이어 지지대(9)와, 강성 보강 및 블레이드 지지부(330)의 휨 현상을 방지하기 위해 별도의 보강 프레임(370)을 갖는다.
타워 지지부(310)는 타워 작업대(100)의 형상에 대응하는 형상으로 만들어지며, 일측에 중량부(312)가 결합된다. 블레이드 지지부(330) 및 블레이드 작업대(200)가 메인 지지프레임(300)의 한쪽으로 돌출되어 있으므로 무게 중심이 블레이드 지지부(330) 쪽으로 쏠리지 않도록 중량부(312)를 타워 지지부(310) 쪽에 설치함으로써 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)가 한쪽으로 기울어지지 않게 한다.
블레이드 지지부(330)는 블레이드(7)의 형상에 대응하여 비대칭 구조로 형성이 된다. 블레이드(7)는 풍력에 의해 쉽게 회전할 수 있도록 길이 방향을 따라 일측이 유선형으로 돌출된다. 또한, 블레이드(7)의 방향 역시 블레이드(7)를 정면에서 봤을 때 소정의 각도로 배치된다. 즉, 블레이드(7)의 길이 방향을 따라 일측은 직선에 가깝고 타측은 유선형으로 돌출되므로, 블레이드(7)의 단부에서 케이싱(5)에 가까운 상부로 갈수록 블레이드(7)의 폭이 넓어진다. 따라서 블레이드 지지부(330)를 타워 지지부(310)의 A 구간(도 3 참조)에 해당하는 크기로 형성하는 경우, 블레이드 작업대(200)가 블레이드(7)의 상부까지 이동이 불가능하므로 블레이드 작업대(200)를 A 구간 및 B 구간까지에 대응하는 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 블레이드 지지부(330)의 일측 프레임(C)은 타측 프레임(D)보다 길이가 길게 형성되며, 블레이드 지지부(330)의 형상이 비대칭 구조가 된다.
와이어 결합부(350)는 소정의 길이를 갖는 바(bar) 형태의 프레임으로, 메인 지지프레임(300)에 복수 개가 결합된다. 와이어 결합부(350)의 일단은 메인 지지프레임(300)에 결합되고, 타단은 타워(3)의 상부에 설치된 와이어(12)에 연결된다. 즉, 와이어 결합부(350)를 통해 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)가 타워(3)에 매달리는 형태로 결합되는 것이다. 또한, 블레이드 지지부(330)에 결합되는 와이어 결합부(350)는 일단부에 슬라이딩부(352)가 형성되어 블레이드 지지부(330)에 삽입되며, 블레이드 작업대(200)의 이동에 따라 함께 이동한다. 이를 위해, 블레이드 지지부(330)에 결합되는 와이어 결합부(350)는 블레이드 작업판(250)을 관통하도록 설치되거나, 블레이드 작업대(200)의 블레이드 지지프레임(210)의 일측에 결합되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 풍력발전기의 유지보수용 작업대(10)에는 블레이드 작업대(200)의 위치를 변경하기 위한 블레이드 작동부(400)가 구비되며, 편의상 타워 작업대(100) 상에 설치된다. 예를 들어, 블레이드 작동부(400)는 블레이드 작업대(200)의 하부에 컨베이어 벨트가 설치되어 자동 또는 수동으로 블레이드 작업대(200)를 이동시키는 벨트 구동 방식으로 구현될 수 있다. 또는, 모터와 랙 기어가 타워 작업대(100) 상에 설치되고, 피니언 기어가 블레이드 작업대(200)의 하부에 설치되어 자동 또는 수동으로 블레이드 작업대(200)를 이동시키는 모터 구동 방식으로 구현될 수도 있다. 블레이드 작업대(200)를 움직이는 별도의 구동수단 없이 슬라이딩 가이드부 등과 같은 지지 수단만이 구비되고 사용자가 수동으로 블레이드 작업대(200)를 밀거나 당김으로써 블레이드 작업대(200)를 이동시킬 수도 있다. 블레이드 작업대(200)를 메인 지지프레임(300)의 블레이드 지지부(330) 상에서 이동시킬 수 있다면 어떤 방식으로 구비되어도 무방하다.
전술한 바와 같이, 풍력발전기의 유지보수용 작업대가 타워의 외주면에 밀착하도록 설치된 상태에서 사용자가 탑승하고 승강이 가능하므로 바람이나 환경의 영향을 적게 받게 되어 탑승자의 안정성 및 작업 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 블레이드의 정지 상태에서 블레이드의 위치에 따라 풍력발전기의 유지보수용 작업대의 위치를 조절할 수 있어 타워는 물론 블레이드까지 유지보수할 수 있어 작업 효율이 향상되는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
1: 풍력발전기 3: 타워
7: 블레이드 10: 풍력발전기의 유지보수용 작업대
100: 타워 작업대 110: 타워 작업판
130: 타워 지지프레임 132: 메인 프레임
134: 작동 프레임 150: 작동부
152: 가변 롤러부 154: 롤러 구동부
200: 블레이드 작업대 210: 블레이드 지지 프레임
230: 작업 프레임 250: 블레이드 작업판
270: 완충부재 300: 메인 지지프레임
310: 타워 지지부 312: 중량부
330: 블레이드 지지부 350: 와이어 결합부

Claims (13)

  1. 풍력발전기의 타워의 외주면과 이격 설치되어 상기 타워의 길이 방향을 따라 승강하며, 사용자가 탑승하는 타워 작업판과,
    상기 타워 작업판과 상기 타워 사이에 설치되는 롤러와, 상기 롤러가 상기 타워의 외주면에 밀착되도록 지지하며 길이가 가변되는 가변 지지대가 구비된 작동부를 포함하고,
    상기 작동부는 복수 개로 구비되며, 상기 타워의 길이 방향으로 형성되는 롤러 지지대와, 상기 롤러 지지대의 양단에 각각 결합되는 상기 롤러와, 상기 롤러 지지대의 일측으로부터 연장 형성되어 상기 롤러 지지대를 지지하는 상기 가변 지지대가 구비된 롤러부와, 상기 가변 지지대를 구동하는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부는, 일측이 상기 가변 지지대에 결합되는 롤러 결합부와, 상기 롤러 결합부의 타측을 직선 이동 가능하게 지지하는 가이드부와, 상기 가이드부에 결합되어 상기 롤러 결합부가 상기 타워의 외주면을 향하도록 이동시키는 액추에이터를 포함하며,
    상기 타워 작업판 및 상기 작동부가 설치되는 타워 작업대를 포함하고,
    상기 타워 작업대는 상기 타워 작업판 및 상기 작동부를 지지하는 타워 지지프레임을 더 포함하며, 상기 타워 지지프레임은 상기 구동부가 각각 결합되는 복수의 메인 프레임과, 상기 메인 프레임에 이동 가능하게 결합되어 상기 가변 지지대가 각각 결합되는 복수의 작동 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타워 작업판은 상기 타워의 외주면을 따라 링 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타워 작업대의 일측에 이동 가능하게 결합되어 상기 풍력발전기의 블레이드의 길이 방향을 따라 상기 블레이드의 일단부에서 타단부까지 승강하며, 사용자가 탑승하는 블레이드 작업판이 구비된 블레이드 작업대를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메인 프레임은 상기 작동 프레임과 접촉되는 부분에 설치되는 복수의 고무 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 타워 작업대를 하부에서 지지하는 타워 지지부와, 상기 블레이드 작업대를 하부에서 지지하는 블레이드 지지부를 포함하여 구성되는 메인 지지프레임과, 상기 블레이드 작업대를 상기 블레이드 지지부 상에서 이동시키는 블레이드 작동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 블레이드 작업대는 상기 블레이드 작업판과, 상기 블레이드 작업판을 지지하는 작업 프레임과, 상기 작업 프레임을 하부에서 지지하는 블레이드 지지 프레임을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 블레이드 작업대는 상기 블레이드 작업판이 상기 블레이드 지지프레임의 가장자리를 따라 배치되어 상기 블레이드가 관통할 수 있도록 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 블레이드 작업대는 상기 블레이드가 상기 개구부를 관통한 상태에서 상기 블레이드에 접촉되는 부분에 설치되는 복수의 완충부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 메인 지지프레임은 상기 타워 지지부 및 블레이드 지지부에 설치되며, 상기 타워의 상부에 지지되는 복수의 와이어에 각각 결합되는 와이어 결합부를 더 포함하고, 상기 블레이드 지지부에 설치되는 상기 와이어 결합부는 상기 블레이드 지지부에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 블레이드 작업대의 이동 시 함께 이동하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 메인 지지프레임은 상기 타워 지지부에 설치되는 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 유지보수용 작업대.
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