KR200471618Y1 - 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치 - Google Patents

Abstract

풍력발전기의 리프팅 서포트 장치가 개시된다. 본 발명의 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치는, 풍력발전기의 나셀(nacelle)을 지지하는 타워에 마련되는 가이드 레일; 및 일측부는 상기 가이드 레일을 따라 승강 가능하도록 지지되고 타측부는 상기 나셀로 리프팅 되는 승강 대상물을 승강시키는 승강부재에 연결되어 상기 승강부재와 상기 타워의 거리를 탄력적으로 유지시키는 지지 모듈을 포함한다.

Description

풍력발전기의 리프팅 서포트 장치{LIFTING SUPPORT APPARATUS FOR WIND POWER GENERATOR}

본 고안은, 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 풍력발전기의 나셀로 승강되는 승강 대상물과 타워의 충돌을 방지할 수 있는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치에 관한 것이다.

풍력 발전이란 자연의 바람으로 풍차(風車)를 돌리고, 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전 방식을 말한다. 풍력발전은 자연상태의 무공해 에너지원으로 현재의 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 에너지원으로써 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 전력을 전력계통이나 수요자에 직접 공급하는 기술이다.

풍력발전기란 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 장치를 말한다. 이러한 풍력발전기는 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 하므로 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전방식과 달리 발열에 의한 열공해나 대기오염 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전방식이다.

풍력발전은 바람에너지를 날개를 이용해서 전기에너지로 바꾸게 되는데 이때 이론상 날개의 바람에너지 중 59.3%만이 전기에너지로 바뀔 수 있다고 한다. 이것도 날개의 형상에 따른 효율, 기계적인 마찰, 발전기의 효율 등을 고려하면 실제적으로 20 ~ 40%만이 전기에너지로 이용될 수 있다.

풍력발전기는 날개의 회전축이 놓인 방향에 따라 수평축 발전기와 수직축 발전기로 구별된다. 수직축 풍력 발전기는 회전축이 바람의 방향에 대해 수직인 풍력발전기로, 이 발전기는 바람의 방향과 관계없이 운전 가능하며(요잉 시스템 불필요), 증속기 및 발전기가 지상에 설치되므로 그 하중이 비교적 적어 설치시 건설 비용이 적게 소요되는 장점이 있다. 다만, 시스템 종합 효율이 낮고, 자기동(self-starting)이 불가능하며 시동 토크가 필요한 단점이 있다.

이러한 수직축 발전기는 수평축 발전기에 비해 효율이 떨어지기 때문에, 현재 실시되고 있는 풍력발전기는 대부분 수평축 발전기이다. 수평축 풍력 발전기는 회전축이 바람이 불어오는 방향에 수평인 풍력 발전기로 현재 가장 안정적이고 고효율적인 풍력발전기로 인정되고 있다.

수평축 풍력발전기도 날개의 수가 세 개인 것과 두 개인 것 그리고 하나인 것으로 나눌 수 있다. 날개가 두 개인 형태는 주로 바다에 세우는 초대형 발전기(예상 발전용량 3-6메가와트)에 많고, 지상에 세워지는 풍력발전기는 대부분 세 개의 날개를 가지고 있다. 또한 풍력으로부터 오는 힘이 발전기에 전달될 때 기어 등의 중개장치를 이용하는지, 그 힘이 날개 이외의 아무런 매개체도 거치지 않고 직접 전달되는지에 따라 형태가 달라진다.

한편 풍력발전기의 주요 구성을 살펴보면 풍력발전기는 바람이 가진 에너지를 회전력으로 변환시켜 주는 장치인 회전체(rotor)와, 회전체에 연결되어 회전되는 블레이드(blade)와, 터빈 및 기계 브레이크 시스템에 발생되는 과부하를 방지하기 위한 장치로 블레이드 주 코드 방향이 회전면과 수직이 되도록 피치각을 90도로 회전시켜 최대의 공력저항으로 로터를 제동시키는 원리로 작동되는 브레이크 시스템과, 바람의 세기에 관계없이 일정한 전력을 생산하도록 하는 운전시스템과, 회전체를 지지하는 타워(Tower)로 구성된다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 수리하기 위해 나셀로 부품을 끌어올리는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술의 일 실시예에서 나셀(N)을 수리하기 위해 부품을 나셀(C) 내부로 들어올리거나 내리는 경우 나셀(N)이나 타워(T)에 설치된 크레인(미도시) 또는 윈치(미도시)의 와이어와 같은 승강부재(W)를 승강 대상물(LB)과 연결하여 작업을 한다.

크레인이나 윈치를 이용하여 승강 대상물을 올릴 때 바람과 같은 외부의 영향을 받는 경우 타워의 높이가 높고 승강 대상물 자체의 하중으로 인해 승강 대상물이 흔들리게 된다. 이러한 흔들림은 승강 대상물을 타워에 충돌하게 하여 승강 대상물 뿐만 아니라 타워의 외벽에 손상을 입힐 수 있는 문제점이 있다.

한국특허공개공보 제2011-0045711호(삼성중공업 주식회사) 2011. 05. 04

따라서 본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는, 풍력발전기의 승강 대상물을 흔들림 없이 안전하게 올리거나 내릴 수 있어 작업 시간을 단축할 수 있고, 승강 대상물과 타워의 충돌을 방지하여 승강 대상물 및 타워의 손상을 방지할 수 있는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 일 측면에 따르면, 풍력발전기의 나셀(nacelle)을 지지하는 타워에 마련되는 가이드 레일; 및 일측부는 상기 가이드 레일을 따라 승강 가능하도록 지지되고 타측부는 상기 나셀로 리프팅 되는 승강 대상물을 승강시키는 승강부재에 연결되어 상기 승강부재와 상기 타워의 거리를 탄력적으로 유지시키는 지지 모듈을 포함하는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치가 제공될 수 있다.

상기 지지 모듈은, 상기 가이드 레일을 따라 승강 가능하도록 지지되는 베이스 바; 및 일단부는 상기 베이스 바에 상기 타워의 길이 방향의 가로 방향으로 신축되며, 타단부는 상기 승강부재에 연결되는 지지바를 포함할 수 있다.

상기 가이드 레일에 지지되는 상기 베이스 바의 단부에는 확장부가 마련될 수 있다.

상기 승강부재와 연결되는 상기 지지바의 타단부는 링 형상을 가질 수 있다.

상기 가이드 레일은, 상기 타워를 중심으로 4개가 한 쌍씩 상호 대향되게 이격 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 풍력발전기의 나셀(nacelle)을 지지하는 타워에 상기 타워의 길이 방향으로 한 쌍이 이격 마련되는 지지레일; 상기 지지레일에 양단부가 이동 가능하게 지지되는 가이드 레일; 및 일측부는 상기 가이드 레일을 승강 가능하도록 지지되고 타측부는 상기 나셀로 리프팅 되는 승강 대상물을 승강시키는 승강부재에 연결되어 상기 승강부재와 상기 타워의 거리를 탄력적으로 유지시키는 지지 모듈을 포함하는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치가 제공될 수 있다.

본 고안의 실시예들은, 풍력발전기의 부품을 흔들림 없이 안전하게 올리거나 내릴 수 있어 작업 시간을 단축할 수 있고, 부품 교체 작업 시 부품과 타워의 충돌을 방지하여 부품 및 타워의 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 나셀에 리프팅 박스를 승강시키는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치가 풍력발전기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 "A" 영역을 확대 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치가 풍력발전기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 고안과 본 고안의 동작상의 이점 및 본 고안의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 고안의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 고안을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치가 풍력발전기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 "A" 영역을 확대 도시한 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치(1)는, 바람이 가진 에너지를 전기에너지로 변환시키는 나셀(N, nacelle)을 지지하는 타워(T)에 마련되는 가이드 레일(10)과, 일측부는 가이드 레일(10)에 연결되고 타측부는 나셀(N)로 리프팅 되는 승강 대상물(LB)을 승강시키는 승강부재(W)에 연결되어 승강부재(W)를 타워(T)로부터 일정 거리 유지시키는 지지 모듈(20)을 구비한다.

본 실시 예에서 승강 대상물(LB)은 부품이 수용되는 리프팅 박스일 수도 있고, 부품 자체일 수도 있다.

가이드 레일(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 타워(T)의 길이 방향으로 길게 마련되어 후술하는 지지 모듈(20)의 베이스 바(21)를 타워(T)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 가이딩 하는 것으로서, 일측이 절개된 직사각형 형상으로 제작될 수 있다.

본 실시 예에서 가이드 레일(10)은 타워(T)의 어느 방향에서도 지지 모듈(20)을 가이딩 할 수 있도록 타워(T)를 중심으로 4개가 한 쌍씩 상호 대향되게 이격 배치될 수 있다.

지지 모듈(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 일측부는 가이드 레일(10)에 승강 가능하도록 지지되고 타측부는 나셀(N)로 리프팅 되는 승강 대상물(LB)을 승강시키는 승강부재(W)에 연결되어 승강부재(W)를 상기 타워(T)로부터 일정 거리 유지시켜 타워(T)와 승강 부재(LB)의 충돌을 방지하는 역할을 한다.

본 실시 예에서 지지 모듈(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(10)에 하단부가 승강 가능하게 지지되는 베이스 바(21)와, 베이스 바(21)에 하측부가 도 3을 기준으로 좌우로 신축 가능하게 연결되고 상측부는 승강부재(W)에 연결되는 지지바(22)를 포함한다.

지지 모듈(20)의 베이스 바(21)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 하단부에 확장부(21a)가 마련되며 이 확장부(21a)는 베이스 바(21)를 견고히 지지함과 더불어 베이스 바(21)가 가이드 레일(10)로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고 베이스 바(21)의 상측부에는 지지바(22)가 이동할 수 있는 통로가 마련되고, 이 통로의 바닥부와 지지바(22)의 하단부 사이에는 지지바(22)를 탄성 지지하는 스프링과 같은 탄성부재(E)가 설치되어 지지바(22)가 신축할 수 있는 탄성력을 부여한다. 본 실시예는 전술한 탄성부재(E) 외에 공지된 쇽업 쇼바와 같은 원리를 이용하여 지지바(22)를 신축하게 할 수도 있다.

또한 베이스 바(21)의 상측부에는 지지바(22)의 돌기(22a)를 가이딩 하는 가이드홈이 마련될 수 있다.

지지 모듈(20)의 지지바(22)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 그 중간 영역에 돌기(22a)가 마련되며, 이 돌기(22a)는 베이스 바(21)의 가이드 홈(21b)에 지지되어 지지바(22)의 좌우 이동을 지지함과 더불어 지지바(22)가 베이스 바(21)로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.

그리고 지지바(22)의 상단부는 와이어와 같은 승강부재(W)와 연결된 후 승강부재(W)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 링 형상으로 제작될 수 있다.

이하에서 본 실시 예에 따른 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치(1)의 사용 상태를 간략히 설명한다.

본 실시 예는 부품이 수용된 승강 대상물(LB)을 나셀(N)의 내부 또는 외부로 상승 또는 하강시키는 경우 승강 대상물(LB)을 승강시키는 승강부재(W)를 지지 모듈(20)이 지지하여 승강 대상물(LB)과 타워(T) 간에 일정 거리가 유지되므로 승강 대상물(LB)과 타워(T)의 충돌이 방지된다.

또한 지지 모듈(20)을 가이드 레일(10)을 따라 승강부재(W)와 같이 승강되므로 승강 대상물(LB)의 승강 높이에 제한됨이 일정하게 타워(T)와 승강 대상물(LB)의 거리를 유지시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치가 풍력발전기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 실시 예에 따른 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치(100)는, 타워(T)의 외주면을 따라 가이드 레일(110)이 회전될 수 있도록 타워(T)의 길이 방향으로 한 쌍이 이격 설치되는 지지레일(130)을 더 구비하고, 가이드 레일(110)이 지지레일(130) 상에서 원활히 이동되도록 가이드 레일(110)에 롤러(110a)를 더 설치한 점에서 전술한 실시예와 차이점이 있다.

그리고 지지레일(130)은 타워(T)의 외벽에 지지로드(131)에 의해 용접 결합 또는 볼트 결합의 방식으로 결합될 수 있다.

본 실시 예는 지지레일(130)에 의해 가이드 레일(110)을 복수로 설치하지 않아도 타워(T)의 어느 방향에서도 승강 대상물(LB)을 지지하여 타워(T)와 리프팅 박스(LB)의 거리를 유지할 수 있는 이점이 있다.

이와 같이 본 고안은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 고안의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1, 100 : 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치
10,110 : 가이드 레일 20 : 지지 모듈
21 : 베이스 바 22 : 지지바
130 : 지지레일 131 : 지지로드
E : 탄성부재 LB : 승강 대상물
W : 승강부재

Claims (6)

1. 풍력발전기의 나셀(nacelle)을 지지하는 타워에 마련되는 가이드 레일; 및
   일측부는 상기 가이드 레일을 따라 승강 가능하도록 지지되고 타측부는 상기 나셀로 리프팅 되는 승강 대상물을 승강시키는 승강부재에 연결되어 상기 승강부재와 상기 타워의 거리를 탄력적으로 유지시키는 지지 모듈을 포함하며,
   상기 지지 모듈은,
   상기 가이드 레일을 따라 승강 가능하도록 지지되는 베이스 바; 및
   일단부는 상기 베이스 바에 상기 타워의 길이 방향의 가로 방향으로 신축되며, 타단부는 상기 승강부재에 연결되는 지지바를 포함하고,
   상기 지지바에는 돌기가 마련되고, 상기 돌기는 상기 베이스 바의 가이드 홈에 지지 되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 레일에 지지되는 상기 베이스 바의 단부에는 확장부가 마련된 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 승강부재와 연결되는 상기 지지바의 타단부는 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 레일은,
   상기 타워를 중심으로 4개가 한 쌍씩 상호 대향되게 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치.
6. 풍력발전기의 나셀(nacelle)을 지지하는 타워에 상기 타워의 길이 방향으로 한 쌍이 이격 마련되는 지지레일;
   상기 지지레일에 양단부가 이동 가능하게 지지되는 가이드 레일; 및
   일측부는 상기 가이드 레일을 승강 가능하도록 지지되고 타측부는 상기 나셀로 리프팅 되는 승강 대상물을 승강시키는 승강부재에 연결되어 상기 승강부재와 상기 타워의 거리를 탄력적으로 유지시키는 지지 모듈을 포함하고,
   상기 지지 모듈은,
   상기 가이드 레일을 따라 승강 가능하도록 지지되는 베이스 바; 및
   일단부는 상기 베이스 바에 상기 타워의 길이 방향의 가로 방향으로 신축되며, 타단부는 상기 승강부재에 연결되는 지지바를 포함하고,
   상기 지지바에는 돌기가 마련되고, 상기 돌기는 상기 베이스 바의 가이드 홈에 지지 되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 리프팅 서포트 장치.

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