KR20030020378A - 로터 블레이드 허브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 장치를 위한 로터 블레이드 허브에 관한 것이다.

이와 같은 허브는 (수평의) 로터 샤프트(로터 스핀들)와 로터 블레이드 사이의 기계적 결합부를 나타낸다. 이는 로터 블레이드에서 발생하는 모든 힘이, 로터 블레이드 자체에서의 힘이 아닌한, 허브에서도 발생한다는 것을 의미한다. (의도적인) 회전력 외에도, 이는 특히 로터 블레이드 상에 바람이 작용하여 발생되는 원심력, 힘, 부하 및 모멘트를 포함한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 풍력 장치의 신뢰성 있고 안전한 조작을 위한 모든 요구를 충족시키고, 풍력 장치의 건설 현장으로의 안전하고 가능한한 저렴한 운반을 보증하는, 요구되는 크기를 가진, 로터 블레이드 허브를 제공하는 것이다.

적어도 한 개의 로터 블레이드를 가지고 있는 로터를 위한 로터 블레이드 허브(10, 12, 14)는 적어도 두 개의 부품으로부터 형성된다. (도1)

Description

로터 블레이드 허브{ROTOR BLADE HUB}

로터 허브는 이에 따라 풍력 장치의 가장 높게 부하를 받는 부분 중 하나이고, 로터 블레이드와 '장치의 나머지' 사이의 결합부로서, 어떤 로터 블레이드도 장치로부터 떨어져 나갈 수 없도록 보증하는 힘을 가진 소자를 구성한다.

따라서, 종래 기술에서, 대부분의 경우, 로터 블레이드 허브는 일반적으로 주조로부터 제조되는데, 구상 흑연(spheroidal graphite)을 구비한 주철(cast iron)로부터 제조되는 것이 바람직하다.

본 발명은 풍력 장치를 위한 로터 블레이드 허브에 관한 것이다.

이와 같은 허브는 (수평의) 로터 샤프트(로터 스핀들)와 로터 블레이드 사이의 기계적 결합부를 나타낸다. 이는 로터 블레이드에서 발생하는 모든 힘이, 로터 블레이드 자체에서의 힘이 아닌한, 허브에서도 발생한다는 것을 의미한다. (의도적인) 회전력 외에도, 이는 특히 로터 블레이드 상에 바람이 작용하여 발생되는 원심력, 힘, 부하 및 모멘트를 포함한다.

도1은 분리되어 도시된 허브 코어 및 외측 허브 부분의 정면도.

도2는 허브 코어의 측면도.

도3은 외측 허브 부분의 측면도.

도4는 허브의 측면도.

따라서, 본 발명의 목적은, 풍력 장치의 신뢰성 있고 안전한 조작을 위한 모든 요구를 충족시키고, 풍력 장치의 건설 현장으로의 안전하고 가능한한 저렴한 운반을 보증하는, 요구되는 크기를 가진, 로터 블레이드 허브를 제공하는 것이다.

가까운 장래에 제조될 장치는 로터 블레이드 허브의 합체 생산을 위해 요구되는 기술적 공정이 여전히 거의 적합하게 제어될 수 없고 예컨대 기포의 형태인 취약 위치의 위험이 상당히 증대할만한 크기에 다다를 것이다. 그러나, 이는 무결점 로터 블레이드 허브의 믿을만한 제조가 더 이상 가능하지 않다는 것을 의미한다.

더욱이, 적어도 대응하는 크기의 대형 로터 블레이드 허브의 지상으로의 운반은 (어울리지 않게) 높은 비용으로만 수행될 수 있고 극단적으로 비싼 물류 및 조직 정비를 필요케 한다.

본 발명은 로터 블레이드 허브가 적어도 두 개의 (개별적인) 부품으로 제조되고 이 부품이 영구적으로 결합되어 로터 블레이드 허브를 형성하는 것을 제안한다. 따라서, 이 부분은 심지어 육상 운송이라도 표준 운송 수단을 사용해 수행될 수 있을만한 크기를 가진다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 로터 블레이드 허브의 개별 부품의 수는 풍력 장치의 로터 블레이드의 수에 비해 적어도 하나가 크다. 개별 부품은 공지된 기술적 공정이 신뢰성 있게 제어되는 크기를 가진다. 한편, 그 방식으로 로터 블레이드 허브의 개별 부품으로의 분할이 가능하여, 개별 부분으로의 부하 인가의 특성이 주조의 형태로 된 로터 블레이드 허브의 이미 공지된 구조에서보다 더 잘 고려될 수 있게 된다.

로터 블레이드 허브는 소위 허브 코어와 로터 블레이드의 수에 대응하는 다수의 외측 허브 부분으로 분할되는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 방식으로, 각 로터 블레이드는 나사 홈으로 외측 허브 부분에 고정될 수 있고, 이 경우, 외측 허브 부분은 허브 코어에 탑재되어 개별 결합 상의 부하 인가가 명료하게 정의되게 한다.

본 발명의 특별히 양호한 실시예에서, 허브 코어 및 외측 허브 부분 상에는 외측 허브 부분과 허브 코어 사이에서 이루어질 내성 결합을 허용하는 고정 수단이 제공된다.

상기 내성 결합은 나사 또는 리벳 결합에 의해 제공될 수 있다. (예컨대 (코어 및 외측 부분) 대응하는 돌출되고 상호 부합하는 부분을 용접, 접착, 조립에 의해 (또는 상기 형태의 결합의 조합에 의해)) 외측 부분으로의 허브 코어의 확실한 잠금 결합을 채택하는 것도 가능한데, 여기서 허브 코어와 외측 부분 사이의 충분히 강한 결합을 위한 예비가 항상 제공되는 것을 보증하도록 개별적인 주의가 요구된다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예는 첨부된 청구항에서의 특징에 의해 기술된다.

본 발명의 가능한 실시예는 이하에서 매우 상세히 기술된다.

도1은 샤프트 트러니언(shaft trunnion)(도시 생략)을 수용하기 위한 부시(bush)(18)를 구비한 (정면으로 보았을 때 실질적으로 삼각형인) 허브 코어(10)를 도시한다. 로터 블레이드 허브는 로터 샤프트(예컨대 샤프트 트러니언) 위로 상기 부시(14)에 적응된다. 허브 코어(10)로부터 작은 거리만큼 떨어져 도시된 것은, 도시된 방향으로 허브 코어(10)에 내성 있게 고정되어 있고 로터 블레이드(도시 생략)가 공지된 방법(Erich Hau저, 'windkraftanlagen'['Wind Power Installations'] 참조)으로 고정되는 세 개의 외측 허브 부분(12)이다.

본 발명의 양호한 실시예에 따라, 도1은 세 개의 허브 부분을 지지하는 로터 블레이드 허브를 도시한다. 따라서, 로터 블레이드 허브는 각각의 로터 블레이드와 각기 결합되는 세 개의 외측 허브 부분과, 로터 블레이드 허브의 제4의 개별 부품으로서의 허브 코어(10)를 가지고 있다. 이는 로터 블레이드 허브가 (상호 조립되는) 다수의 개별 부품으로부터 형성되고, 그것의 수는 로터 블레이드의 수에 비해 하나가 크다는 것을 의미한다.

관련 재료에 관한 충분한 힘을 얻기 위해, 개별 부품은 주조 공정으로 생산되고 이에 따라 적정 배합의 주철로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 관점에서, 개별 부품은 이와 관련해 그것의 생산 공정이 안전하고 적정하게 제어될 수 있는 크기를 가진다. 이와 같은 관점에서, 고장 없는 개별 부품의 결과로, 이로부터 생산된 로터 블레이드 허브도 높은 수준의 요구를 안전하고 적정하게 만족시킨다는 것을 보증하는 것이 가능하다.

도2는 허브 코어(10)의 측면을 도시한다. 이와 같은 경우, 외측 허브 부분(12)을 허브 코어(10)에 적응시키는 나사 홀(16)을 구비한 실질적으로 타원형의 고정 플랜지(마운팅) 바로 위에서 본 것이다. 나사 홀(16)은 플랜지 상으로 분포 배열되고, 그 수는 외측 허브 부분(12) 및 허브 코어(10) 사이의 견고한 결합을 형성하는 것이 가능할 정도이다. 도2는 (샤프트 트러니언 상의 베어링을 위한) 허브 코어 내의 개구를 통해 볼 수 있는 로터 샤프트 부시(14)를 더 도시한다. 고정 플랜지는 반드시 타원형일 필요는 없고, 원형이나 다각형 외형을 가질 수도 있다.

도3은 로터 블레이드 허브(10, 12, 14)의 조립 후 허브 코어(10)의 플랜지를 지탱하는 외측 허브 부분(12)의 측면도이다. 또한, 외측 허브 부분(12) 상에는 실질적으로 타원형이고 개구(16)를 가진 고정 플랜지가 제공된다. 이와 같은 관점에서, 나사 홀(16)의 수 및 위치는 허브 코어(10)의 그것들에 대응되어 이들이 조립된 상태에서는 정확히 대향하는 관계에 놓이게 된다.

도3은 외측 허브 부분(12)의 가능한 실질적으로 원형인 로터 블레이드 결합 수단을 더 나타낸다. 상기 도면의 명료성을 유지하기 위해, 고정 수단은 여기서 도시되지 않았다.

로터 블레이드 허브의 조립을 위해, 외측 허브 부분(12)은 허브 코어(10)에 적응되고, 외측 허브 부분(12)이 허브 코어(10)에 대해 정확한 위치에 있자마자, 개별 부품(10, 12)은 예컨대 서로에 대해 나사 결합되는 것에 의해 상호 내성있게 결합된다. 그러나, 이와 같은 관점에서, 상기 개별 부품을 결합시키는 모든 공지된 기술적 공정이 가능하고, 예컨대 용접 및 부착과 같이 풀릴 수 없는 결합 방법도 고려될 것이다.

도4는 세 개의 로터 블레이드를 지지하는 로터 블레이드 허브가 구비된 풍력 장치의 측면도이다. 로터 블레이드 허브는 발전기의 로터 부재에 직접 고정되고, 발전기의 로터 부재는 발전기의 스테이터 내에서 회전한다. 허브와 발전기의 로터 부재는 샤프트 트러니언 상에 회전 탑재된다.

도시된 풍력 장치는 바람직하게는 3 MW 이상인 매우 높은 출력을 가진 풍력 장치를 포함하는 것이 바람직하다. 조립된 허브는 (도1에 도시된 바로부터) 2.50 m 이상의 직경을 가지고 있다.

Claims (7)

1. 적어도 두 개의 개별 부품으로부터 형성된, 적어도 한 개의 로터 블레이드를 가진 로터를 위한 로터 블레이드 허브(10, 12, 14).
2. 제1항에 있어서, 상기 로터 블레이드 허브(10, 12, 14)의 개별 부품의 수는 상기 허브가 지지할 수 있는 상기 로터 블레이드의 수에 비해 적어도 하나가 큰 것을 특징으로 하는 로터 블레이드 허브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터 블레이드 허브(10, 12, 14)는 허브 코어(10)와 로터 블레이드를 수용하는 하나 또는 그 이상의 외측 허브 부분(12)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 로터 블레이드 허브.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 허브 코어(10) 및 상기 외측 허브 부분(12)은 상호 내성 및/또는 비해제 결합되는 것을 특징으로 하는 로터 블레이드 허브.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 허브 코어는 외측 허브 부분(12)을 수용하는 실질적으로 타원형인 플랜지를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 로터 블레이드 허브.
6. 로터 블레이드 허브를 형성하기 위해 상호 결합되고 양호하게는 상호 내성 있게 결합되는 적어도 두 개의 개별 부품으로부터 상기 허브를 제조하는 공정.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 로터 블레이드 허브를 가지고 있는 풍력 장치.