KR20020095188A - 풍력 에너지 플랜트상의 조절 가능한 로터 블레이드용베어링 - Google Patents

풍력 에너지 플랜트상의 조절 가능한 로터 블레이드용베어링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베어링 사이에서 낮은 상대적 운동을 갖는 높은 축력 및 큰 나선(twisting) 이동을 전달할 수 있는 측위 드라이브용의 피벗 베어링으로서 롤러 베어링을 갖는 풍력 플랜트의 로터 허브상이 조절 가능한 로터 블레이드용의 베어링에 관한 것이다. 한쪽의 베어링은 서로로부터 방사적으로 오프셋되는, 롤러 몸체의 두 개의 양호하게 끼워진 열을 갖는 베어링 링을 포함하고, 다른 한쪽의 베어링은 U형 섹션을 갖는 상부와 맞물리는 베어링 링을 포함한다. 다른 한쪽의 베어링을 형성하는 로터 블레이드용의 베어링 링은 로터 블레이드(3)에 독립적으로 고정되는 직경을 변화시키는 두 개의 링(10, 12)을 포함한다. 중공(hollow) 로터 블레이드의 원형 루트(root)는 두 개의 서브-덮개(3a, 3b)로 스플릿되고, 서브-덮개는 어느 베어링 링의 모든 링(10, 12)중의 하나에 고정된다.

Description

풍력 에너지 플랜트상의 조절 가능한 로터 블레이드용 베어링{BEARING FOR AN ADJUSTABLE ROTOR BLADE ON A WIND ENERGY PLANT}
볼-장착 로터리 접속은 DE 27 52 487 B1호로부터 굴착기, 로터리 크레인용으로 공지되어 있다. 공지된 바와 같이, 롤링 베어링의 장점은 낮은 레벨의 (마찰의) 저항에 있는데, 이러한 롤링 베어링은 상호 작용하는 베어링 구성 소자 사이의 상대적 운동에 대향한다. 이것은 플레인 베어링과 대조적으로, 나머지 포지션 이외의 각각의 회전축 운동에서 슬라이딩 마찰보다 더 높은 정지 마찰 저항을 극복할 필요가 없기 때문에, 예를 들어, 조절 드라이브에서 사용될 때 피벗 베어링에 관하여 또한 정확히 적용한다. 반면에, 다중-포인트 베어링은 높은 축력 및 특히 큰 굴곡 이동에 대하여 플레인 베어링보다 덜 민감하게 반작용한다. 롤링 베어링이 큰 직경이어야 하고 굴곡 이동이 베어링 레이스 또는 링의 방사상의 상대적 변위를 발생시키는 경우에, 이러한 영향은 심각해진다. 따라서, 볼 베어링 어셈블리의 경우에, (볼 직경으로부터 레이스웨이 직경의 편차) 6%의 접촉을 가정하면, 레이스웨이의 볼 압력 각도는 베어링 레이스가 0.56mm만큼 서로에 대해 상대적으로 방사상 변위될 때 45°에서 85°까지 변경시키고; 따라서, 볼은 베어링 레이스의 가장자리에서만 롤링한다.
로터 허브에 상대적인 풍력 장치의 로터 블레이드의 피치 각도에서의 변동은 효율 및 안정성으로 인해 공지된 바와 같이 조절 드라이브를 나타내고, 피치 각도는 로터의 회전 동안 각각의 풍속에 관계없이 변경되어야 한다. DE 196 34 059호는 중공의 로터 블레이드용 로터 블레이드 장치를 개시하고, 장치는 축 방향으로 변위되는 동일한 직경의 두 개의 볼 베어링을 포함하고, 여기에서, 공통 결합 라인은 회전 축에 대하여 동심적으로 확장하여서, 방사상의 힘이 널리 전달될 수 있지만, 축력은 제한적으로 전달될 수 있다. 그러나, 작동중에, 각각의 로터 블레이드는 로터 블레이드가 피치 각의 조절시에 피벗되는 횡축 방향의 힘에 상당히 영향을 받고, 로터 블레이드는 또한 빈번한 회전축의 이동에 관계없이, 로터 허브상의 로터 블레이드의 피벗 장치가 지탱되어야 하는 상당한 굴곡 이동에 노출된다.
본 발명은 풍력 장치의 로터 허브 및 로터 블레이드 사이의 조절 드라이브 피벗 베어링에서 상호 작용하는 베어링 구성 소자 사이에서 작은 상대적 운동을 갖는 높은 축력 및 큰 굴곡 이동의 전달을 위해 롤링 베어링을 갖는 풍력 장치의 로터 허브상에 조절 가능한 로터 블레이드의 장치에 관한 것이다.
도 1은 로터 허브의 블레이드 접속에서 풍력 장치의 로터 블레이드의 피벗장치를 설명하는 부분 단면도.
도 2는 도 1의 피벗 베어링의 롤링 베어링 구조를 도시하는 크게 확대된 스케일의 단면도.
도 3은 도 2의 롤링 베어링에서의 힘 상태를 표시하는 도면.
본 발명의 목적은 상기 요구를 충족시키는 로터 블레이드 장치를 제공하는 것이다.
본 명세서의 개시부에 설명된 장치에 기초하여, 상기 목적은 명백한 락킹 관계에서 롤링 몸체의 두 개의 방사상으로 서로 변위된 열(rows)를 수용하는, 하나의 상호 작용하는 베어링 구성 소자용의 베어링 레이스 및 횡단면에서 U-형으로 둘러싸는 다른 상호 작용하는 베어링 구성 소자를 포함하는 롤링 베어링에서 얻어지고, 여기에서, 다른 상호 작용하는 베어링 구성 소자를 형성하는 로터 블레이드용의 베어링 레이스는 로터 블레이드에 서로 독립적으로 고정되는 상이한 직경의 두 개의 링을 포함한다. 굴곡 이동(및 축력)의 발생시에, 다른 상호 작용하는 베어링 구성 소자에 고정되는 중심 레이스가 서로 더 또는 덜 수직으로 확장하는 방향으로 압력을 두 개의 외부 레이스(또는 둘러싸는 베어링 레이스의 레이스 부분)으로부터 수용하고, 그것에 의해 자동적으로 대칭적으로 되는 3개의 레이스 롤링 베어링을 공급하고, 그에 의해 압력은 베어링 레이스웨이 사분면의 중심 영역에서 각각 유지되는 반면에, 로터 블레이드로부터의 힘은 두 개의 외부 레이스(또는 레이스 부분)으로 공급되어서, 장치의 더 균일한 부하 및 로터 블레이드 루트를 제공한다. 두 개의 외부 레이스 및 원형 링으로부터의 둘러싸는 베어링 레이스 또는 그들을 접속시키는 레이스이 형성은 EP 0 158 015 A2로부터 공지되어 있다.
바람직하게는 중공 로터 블레이드의 원형 루트는 두 개의 덮개 부분의 형태로 분기되고, 각각의 덮개 부분은 하나의 베어링 레이스의 두 개의 레이스중의 하나에 고정된다. 롤링 몸체의 두 개의 열은 서로에 대해 동심적으로 배열된다. 그러나, 이러한 열이 축 방향으로 변위되는 것이 또한 가능하다.
추가의 개발이 이하의 특정 실시예이 설명으로부터 명백하고 또한 첨부하는 청구범위의 주된 문제이다. 도면은 실시예를 설명한다.
풍력 장치의 로터 허브(도시 생략)는 도 1에서 일점쇄선으로 표시된 수평 로터 축(1)에 대하여 회전 가능한, 그것을 지탱하는 마스트(mast)(도시 생략)의 상부에 장착된다. 로터 블레이드 허브 접속(2)의 방사적인 외부 부분만이 도시되어 있고, 복수의 외부 부분이 허브의 중심 부분에 장착되고, 그것의 외면 주위에 균일하게 분배된다. (로터 축(1)에 대하여 로터 허브와 회전하는)로터 블레이드 허브 접속(2)은 도시된 예에서 3.5 m의 직경을 갖는 관 모양이고, 이것은 로터 블레이드(3)의 원형 "루트(root)"에 대응한다. 로터 블레이드(3)는 로터 블레이드의 횡축(5)에 대한 베어링(4)에 의해 피벗하게 허브 접속(2)에 장착된다. 베어링의 외부 베어링 링 또는 레이스(10)는 (로터 블레이드 피치 각의 조절용의) 참조 번호 8로 정의되는 조절 드라이브의, 전기 모터(6)로 구동되는, 피니언(pinion)(7)을 사용하는 외부 톱니바퀴 장치(11)를 지탱한다. (변속기(6a)와 함께) 모터(6)는 허브 접속(2)에 단단히 접속되는 홀딩 장치(9)에 고정된다.
베어링(4)은 베어링 레이스(12) 사이에 배열되는 제 2 베어링 레이스(12) 및 제 3 베어링 레이스(13)를 갖는다. 볼(14)의 열은 한편으로는 베어링 레이스 10 및 13 사이에 배열되고, 다른 한편으로는 베어링 레이스 12 및 13 사이에 배열된다.중심 베어링 레이스(13)는 스크류(15)에 의해 허브 접속(2)에 죄어진다. 베어링 레이스(10 및 12)는 중공 로터 블레이드(3)를 종결시키는 원형 링(16)의 형태로 부분적으로 블레이드 링(항상 선택적으로 주위 방향으로) (각각의 스크류 17 및 18)에 죄어지고, 부분적으로는 원형 링(16)을 통해, 로터 블레이드(3) 자체에 직접 죄어진다. 도 1은 로터 블레이드(3)의 두 개의 덮개 부분(3a 및 3b)이 단일 덮개 로터 블레이드를 형성하기 위해 어떻게 집중하는지를 명백하게 도시한다. 원형 링(16)의 구멍(bore)(20)과 함께 액세스 개구(19)는 각각의 로터 블레이드(3)의 끼워맞춤 및 제거를 위해 베어링 레이스(13)의 스크류(15)에 액세스하는 것을 가능하게 한다.
전술된 방법으로 덮개 부분 3a 및 덮개 부분 3b 모두에 고정되는 원형 링(16)은 베어링 레이스 10 및 12 사이의 고정된 브리지를 나타내어서, 이러한 결합은 롤링 베어링(4)의 베어링 레이스로서 하나의 방법으로 간주될 수 있다.
도 3은 로터 블레이드(3)의 피치 각 조절을 위해 도 1 및 2에 도시된 피벗 베어링(4)의 동작중에 발생하는 힘을 도식으로 도시한다. 볼 베어링 어셈블리의 두 개의 열의 볼(14)로 대칭적으로 인가되고 전달된 힘의 결과로서, 장치는 (유닛으로서 도시된 베어링 레이스(10 및 12)를 갖는)원형 링(16) 및 베어링 레이스(13)상의 하중에 대한, 로터 블레이드의 축(5)에 평행으로 확장하는 힘 화살표(force arrows)를 포함한다.

Claims (5)

  1. 확실한 락킹 관계에서 롤링 몸체의 두 개의 방사적으로 서로 변위된 열(rows)을 수용하는 어떤 상호 작용하는 베어링 구성 소자용의 베어링 레이스 및 횡단면에서 U-형으로 둘러싸는 다른 상호 작용하는 베어링 구성 소자용의 베어링 레이스를 갖는 상호 작용하는 베어링 구성 소자 사이의 작은 상대적 운동을 갖는 높은 축력(axial forces) 및 큰 굴곡 이동(flexural moments)을 전달하기 위한 롤링 베어링을 갖는 풍력 장치의 로터 허브상에 조절 가능한 로터 블레이드(blade)의 조절 드라이브 피벗 장치에 있어서,
    상기 다른 상호 작용하는 베어링 구성 소자를 형성하는 로터 블레이드용의 베어링 레이스는 로터 블레이드(3)에 서로 독립적으로 고정되는 상이한 직경의 두 개의 레이스(10, 12)를 포함하는, 조절 드라이브 피벗 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    중공(hollow) 로터 블레이드(3)의 원형 루트(root)는 두 개의 덮개 부분(3a, 3b)으로 분기(forked)되고, 각각의 덮개 부분은 상기 베어링 레이스의 두 개의 레이스(10, 12)중의 하나에 고정되는 것을 특징으로 하는 조절 드라이브 피벗 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 롤링 베어링의 두 개의 열은 서로에 대하여 동심적으로 배열되는 것을특징으로 하는 조절 드라이브 피벗 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베어링 레이스의 두 개의 레이스(10, 12)는 원형 링(16)에 의해 브리지(bridged)되고, 상기 각각의 레이스(10, 12)는 그것의 외면을 통해 상기 원형 링(16) 및 연결된 상호 작용하는 베어링 구성 소자(로터 블레이드(3))에 선택적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 조절 드라이브 피벗 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤링 몸체는 볼(balls)(14)인 것을 특징으로 하는 조절 드라이브 피벗 장치.
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