KR200483418Y1 - 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치 - Google Patents

Abstract

풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치에 관한 것으로, 일정 길이를 갖는 다수의 유동구를 감싸는 케이스, 상기 케이스 내부를 관통하고 상기 유동구 사이에서 자유롭게 움직이는 조절봉, 상기 조절봉의 선단에 고정되는 손잡이를 마련하여 블레이드에 끼워진 크로스 볼트를 스터드 볼트와 일직선상으로 조절함으로써 스터드 볼트의 체결을 보다 신속하면서도 정확하게 체결할 수 있고, 크로스 볼트와 스터드 볼트의 체결을 단축시킴으로써 작업 시간을 대폭 줄일 수 있게 되고, 이로 인해 크레인 등의 장비를 대여하지 않게 되어 비용을 절약할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치{Cross-bolt Adjustment Device of Wind Turbine}

본 고안은 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블레이드에 스터드 볼트가 용이하게 체결되도록 크로스 볼트를 정위치로 조정하는 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기는 로터를 통해 바람 자원으로부터 얻어진 에너지를 발전부를 통해 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 장치이다.

풍력 발전기는 크게 로터(rotor), 나셀(nacelle) 및 타워부(tower)로 구성된다. 여기서 로터는 복수의 블레이드(blade) 및 이 블레이드들이 결합되는 허브(hub)로 구성된다.

상기 각 블레이드들과 허브 간은 복수의 볼트로 체결 고정되며, 상기한 볼트 어셈블리는 주로 티볼트(T-bolt) 어셈블리가 사용된다.

이때 티볼트 어셈블리는 크로스 볼트와 스터드 볼트 및 너트로 구성되며, 상기 크로스 볼트는 상기 블레이드의 끝단 부위(루트부)를 두께 방향(블레이드가 향하는 방향과는 수직한 방향)으로 관통하여 설치되고, 상기 스터드 볼트는 상기 블레이드의 끝단면 둘레측 부위로부터 길이 방향(블레이드가 향하는 방향)으로 관통하면서 상기 크로스 볼트의 둘레면에 체결 고정된다.

즉, 크로스 볼트 및 스터드 볼트를 이용하여 상기 블레이드의 끝단면 둘레측 부위를 따라 상기 각 스터드 볼트가 돌출되도록 한 상태에서 허브의 피치 베어링이 설치된 부위에 상기 각 스터드 볼트를 일치시켜 관통되도록 한 후 와셔 및 너트로 체결 고정함으로써 블레이드와 허브 간의 결합이 이루어지게 되는 것이다.

그러나 전술한 종래 기술에 따른 블레이드와 허브 간의 결합을 위한 티볼트 어셈블리는 크로스 볼트가 단순히 블레이드에 상하 유동이 가능하게 삽입되는 구성임을 고려할 때 로터의 구동 시 상기 블레이드로 전달되는 진동에 의해 상기 크로스 볼트의 유동(상하 방향으로의 움직임)이 발생된다는 문제점을 가지고 있다.

도 1은 종래의 크로스 볼트의 유동을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 크로스 볼트(1)에는 스터드 볼트(3)가 체결되도록 체결구멍(2)이 형성되어 있으며, 스터드 볼트(3)에는 크로스 볼트(1)에 체결되도록 나사부(4)가 형성되어 있다.

한편 크로스 볼트(1)는 블레이드(미도시)의 안착구멍(미도시)에 끼워진 상태에서 스터드 볼트(3)가 체결되는데, 도 1에서와 같이 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2)이 유동에 의해 회전되어 있는 경우 스터드 볼트(3)를 체결할 수 없는 문제점이 있었다.

이로 인해 스터드 볼트의 체결 시간이 길어지게 되고, 크로스 볼트를 재조정하기 위하여 블레이드를 들어올릴 수 있는 크레인 등의 고가 장비를 사용함에 따라 제작 비용이 증대됨은 물론 풍력발전기의 제작 기간이 길어지는 문제점이 있었다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 ?V력발전기용 로터가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에 따른 풍력발전기용 로터는 회전 중심을 이루는 허브, 상기 허브의 둘레를 따라 설치되는 복수의 블레이드, 상기 블레이드의 끝단 부위를 두께 방향으로 관통하도록 설치되며, 둘레면에는 체결공이 관통 형성된 크로스 볼트, 상기 블레이드의 끝단면 둘레측 부위로부터 길이 방향으로 관통하면서 상기 크로스 볼트의 둘레면에 형성된 체결공에 체결 고정되는 장축 볼트를 각각 가지는 복수의 볼트 어셈블리가 마련된다.

상기 각 볼트 어셈블리의 크로스 볼트를 상기 블레이드에 고정하는 역할을 수행하며, 상기 크로스 볼트의 양 끝단면 중 블레이드의 외주면으로 노출되는 부위 혹은 블레이드의 내주면으로 노출되는 부위를 감싸도록 형성되면서 상기 블레이드의 외주면 혹은 내주면에 고정되는 고정부가 개시되어 있다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2011-0076535호(2011년 7월 6일 공개)

그러나 종래기술에 따른 풍력발전기용 로터는 스터드 볼트가 체결되어 있는 크로스 볼트를 고정부로 고정하는 이점은 있으나, 스터드 볼트의 체결 전 크로스 볼트의 유동을 조정할 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 크로스 볼트가 도 1에서와 같이 유동에 의해 회전된 상태에서 크로스 볼트를 스터드 볼트와 일직선상에 위치하도록 회전시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스터드 볼트와 일직선 상으로 위치되도록 크로스 볼트를 회전시켜 조정할 수 있는 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 블레이드 내부에 끼워져 있는 크로스 볼트가 정상 또는 비정상 상태인지를 용이하게 파악할 수 있는 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치는 일정 길이를 갖는 다수의 유동구를 감싸는 케이스, 상기 케이스 내부를 관통하고 상기 유동구 사이에서 자유롭게 움직이는 조절봉, 상기 조절봉의 선단에 고정되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이스는 일정 직경을 갖는 중공의 원통형으로 이루어지고, 상기 다수의 유동구는 상기 케이스와 동일한 길이로 이루어지며, 상기 케이스 내부에서 자유롭게 움직일 수 있도록 일정 직경을 갖는 봉으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 조절봉의 일측에는 크로스 볼트의 체결구멍으로 끼워지는 위치 조절용 봉이 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 조절봉에는 기준점을 나타내는 기준판이 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치에 의하면, 블레이드에 끼워진 크로스 볼트를 스터드 볼트와 일직선상으로 조절함으로써 스터드 볼트의 체결을 보다 신속하면서도 정확하게 체결할 수 있고, 크로스 볼트와 스터드 볼트의 체결을 단축시킴으로써 작업 시간을 대폭 줄일 수 있게 되고, 이로 인해 크레인 등의 장비를 대여하지 않게 되어 비용을 절약할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래의 크로스 볼트가 회전된 상태를 보인 단면도,
도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치를 보인 분해 사시도,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치를 보인 단면도,
도 4는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 조절장치에 의해 크로스 볼트를 조절하는 상태를 나타낸 단면도,

이하 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치를 보인 분해 사시도이고, 도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치를 보인 단면도이다.

본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치는 일정 길이를 갖는 다수의 유동구(11)를 감싸는 케이스(10), 상기 케이스(10) 내부를 관통하고 상기 유동구(11) 사이에서 움직이는 조절봉(20), 상기 조절봉(20)의 선단에 고정되는 손잡이(30)를 포함한다.

케이스(10)는 내부가 비어 있는 중공의 원통체로서, 일정 길이로 이루어져 있고, 길이 방향의 양면은 개방되어 있다. 또 케이스(10)는 일정 직경으로 형성되어 있다.

유동구(11)는 케이스(10) 내부에 이동 가능하게 끼워져 있으며, 케이스(10)의 직경에 비해 매우 작은 직경으로 이루어진 봉 형상으로 형성되어 있다. 예시적으로 케이스(10)의 직경이 20~30㎜의 직경으로 이루어질 수 있고, 유동구(11)는 대략 1㎜의 직경으로 이루어질 수 있다. 이러한 케이스(10)와 유동구(11)의 직경은 필요에 따라 달리할 수 있음은 물론이다.

또한 유동구(11)는 케이스(10) 내부에 비교적 자유롭게 움직일 수 있도록 끼워진다. 즉, 유동구(11)는 케이스(10) 내부에 헐거운 상태로 끼워져 조절봉(20)이 자유롭게 움직일 수 있도록 한다.

이는 조절봉(20)이 다수의 유동구들(11) 사이에서 수직 또는 수평 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 하기 위함이다.

조절봉(20)은 일정 직경을 갖는 봉 형상으로 이루어져 있으며, 케이스(10)의 길이 보다 길게 형성되어 있다. 이러한 조절봉(20)의 직경은 크로스 볼트(1)의 체결 구멍(2) 보다 작은 직경으로 이루어진다.

또 조절봉(20)의 일단에는 위치조절용 봉(21)이 고정되어 있다. 위치조절용 봉(21)은 조절봉(20)과 동일한 직경으로 이루어져 있으며, 일정 길이를 갖는다. 이러한 위치조절용 봉(21)은 연질의 고무 재질 또는 합성수지 재질로 이루어진다.

즉, 위치조절용 봉(21)은 고무 재질 또는 합성수지 재질로 이루어져 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2)에 형성되어 있는 나사산을 손상시키지 않도록 하며, 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2)으로 끼워질 때 유연성을 갖도록 하여 조절봉(20)의 이동을 안내하게 된다.

또한 조절봉(20)의 타단에는 작업자가 손으로 잡을 수 있도록 손잡이(30)가 형성되어 있다. 아울러 조절봉(20)과 손잡이(30) 사이에는 기준판(22)이 고정되어 있다.

이러한 기준판(22)은 조절봉(20)의 이동된 정도를 파악하기 위한 것이다.

다음 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치의 결합관계를 상세하게 설명한다.

케이스(10)는 일정 직경 및 길이를 갖는 중공의 원통체로 형성한다. 케이스(10) 내부에는 작은 직경으로 형성된 유동구(11)를 끼워 넣는다. 또 케이스(10)는 길이 방향의 양 측면을 개방한다. 이는 유동구(11)가 조절봉(20)과 함께 도 3의 도면상 수평 방향으로 이동될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 유동구(11)는 조절봉(20)의 이동과 함께 도 3의 도면상 수평 방향으로 이동됨은 물론 조절봉(20)이 수직 및 수평 방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록 케이스(10) 내부에 헐겁게 끼워진다.

한편 케이스(10)의 직경은 블레이드(5)의 스터드 볼트(3)의 직경 보다 작은 직경으로 형성한다. 이는 블레이드(5)에 형성되어 있는 삽입구멍(6)으로 끼워질 때 용이하게 끼워지도록 함은 물론 이탈이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.

또 조절봉(20)의 일단에는 고무 또는 합성수지 재질의 위치조절용 봉(21)을 고정한다. 위치조절용 봉(21)은 도 1에서와 같이, 크로스 볼트(1)가 회전(유동)된 상태의 체결구멍(2)으로 용이하게 끼워지도록 한다.

아울러 조절봉(20)의 타단에는 손으로 잡을 수 있는 손잡이(30)를 고정하고, 케이스(10)와 손잡이(30) 사이에는 기준판(22)을 용접 등으로 고정한다.

다음 도 4를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치의 작동방법을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 조절장치에 의해 크로스 볼트를 조절하는 상태를 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치는 블레이드(5)의 삽입구멍(6)에 끼워져 있는 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2)을 수평으로 조정한다.

도 4에서와 같이, 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2)이 소정의 각도로 경사진 상태 즉, 회전(유동)된 상태인 경우 작업자는 조절장치를 이용하여 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2)이 수평을 유지하도록 조절하게 된다.

이러한 조절작업은 조절봉(20)이 결합된 케이스(10)를 블레이드(5)의 삽입구멍(6)에 끼우게 되고, 케이스(10)가 삽입구멍(6)에 끼워진 상태에서 작업자는 손잡이(30)를 잡고서 크로스 볼트(1)를 향해 조절봉(20)을 밀게 된다.

이에 따라 조절봉(20)은 크로스 볼트(1)를 향해 전진하게 되고, 조절봉(20)의 선단에 고정되어 있는 위치조절용 봉(21)이 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2) 내부로 들어가게 된다.

이때 조절봉(20)과 함께 유동구(11)는 케이스(10) 내면을 따라 이동하게 되고, 작업자는 기준판(22)의 위치를 파악하면서 도 4의 도면상 왼쪽으로 이동된다.

즉, 기준판(22)은 조절봉(20)의 이동 거리를 나타내 줌으로써, 작업자가 조절봉(20)의 삽입된 깊이를 파악할 수 있도록 한다.

또한 위치조절용 봉(22)은 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2) 내부로 들어가게 되면서 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2)이 수평 상태가 되도록 회전시키게 된다.

아울러 작업자는 기준판(22)의 이동 거리를 파악하면서 크로스 볼트(1)의 체결구멍(2) 선단까지 도달되도록 조절봉(20)을 밀게 된다. 이에 따라 크로스 볼트의 체결구멍(2)은 수평 상태로 전환된다.

이와 같이 크로스 볼트(1)가 수평으로 전환된 후 작업자는 케이스(10) 및 조절봉(20)을 블레이드(5)로부터 꺼내어 분리하게 된다.

또한 작업자는 크로스 볼트(1)가 수평으로 조절된 후 스터드 볼트(3)를 체결하게 된다. 이와 같이 크로스 볼트(1)를 수평으로 유지시킨 상태에서 스터드 볼트(3)를 체결함으로써, 스터드 볼트(3)의 체결을 보다 신속하고 정확하게 체결할 수 있게 된다.

이상 본 고안자에 의해서 이루어진 고안을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 케이스 11: 유동구
20: 조절봉 21: 위치조절용 봉
22: 기준판 30: 손잡이

Claims (4)

1. 일정 길이를 갖는 다수의 유동구를 감싸는 케이스,
   상기 케이스 내부를 관통하고 상기 유동구 사이에서 자유롭게 움직이는 조절봉,
   상기 조절봉의 선단에 고정되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는 일정 직경을 갖는 중공의 원통형으로 이루어지고,
   상기 다수의 유동구는 상기 케이스와 동일한 길이로 이루어지며, 상기 케이스 내부에서 자유롭게 움직일 수 있도록 일정 직경을 갖는 봉으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 조절봉의 일측에는 크로스 볼트의 체결구멍으로 끼워지는 위치 조절용 봉이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 조절봉에는 기준점을 나타내는 기준판이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 크로스 볼트 조절장치.
   

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