KR20100047181A - 풍력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

정전시에 풍차가 유전하여도, 주베어링부 (10) 의 윤활유 끊김에 의해 전동체 손상이 생기는 것을 확실하게 방지할 수 있는 풍력 발전 장치를 제공한다. 횡방향으로 배치 형성된 주축 (6) 의 주베어링부 (10) 가 윤활유의 급유구 (14) 및 드레인구 (15) 를 갖고, 급유 펌프로부터 공급된 윤활유가 급유구 (14) 로부터 주베어링부 (10) 의 내부로 유입됨과 함께, 드레인구 (15) 로부터 유출되어 순환하는 풍력 발전 장치에 있어서, 드레인구 (15) 가 주베어링부 (10) 내에 배치 형성된 하부 전동체의 중심보다 상방에 배치되어 있다.

Description

풍력 발전 장치{WIND POWER GENERATOR}

본 발명은, 풍력을 받아 회전하는 주축이 발전기를 구동하여 발전시키는 풍력 발전 장치에 관한 것이다.

풍력 발전 장치는, 풍차 날개를 구비한 로터 헤드가 풍력을 받아 회전하고, 이 회전을 증속기에 의해 증속시켜 발전기를 구동함으로써 발전시키는 장치이다. 이 때문에, 풍력 발전 장치에는, 예를 들어 주베어링 등과 같이 윤활을 필요로 하는 슬라이딩부가 존재한다.

윤활에 관한 종래 기술로서는, 메카니컬 시일에 충분한 오일량을 공급하여, 메카니컬 시일의 밀봉성을 양호하게 유지시키는 기계식 급탕기의 윤활 구조가 개시되어 있다. 이 종래 기술에서는, 로터 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 로터 샤프트의 외부 둘레에 끼워진 메카니컬 시일 사이에 형성되는 공간부 내의 압력을 빼기 위해, 하우징 내에 에어 배출 구멍이 형성된다. 이 경우의 에어 배출 구멍은, 오일 공급 구멍에 대해 20 ∼ 45 도 각도 위치에 형성되어 있다 (예를 들어 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 일본 공개실용신안공보 평7-25239호

발명의 개시

그런데, 풍력 발전 장치는, 풍차 정지시 (발전 정지시) 에 바람을 받으면 풍차가 유전 (遊轉) 한다. 이 때문에, 풍차 유전시에는, 주베어링부에 윤활유가 끊기지 않도록 하기 위해, 급유 펌프를 기동시켜 윤활유를 공급하는 것이 실시되고 있다.

그러나, 정전시에는 상기 서술한 급유 펌프를 기동시킬 수 없기 때문에, 주베어링부에서는, 유전시의 오일 끊김에 의한 전동체 손상 등의 우려가 남아 있다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 정전시에 풍차가 유전하는 경우에도, 주베어링부의 윤활유 끊김에 의해 전동체 손상이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 풍력 발전 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명에 관련된 풍력 발전 장치는, 횡방향으로 배치 형성되어 있는 주축의 베어링부가 윤활유의 급유구 및 드레인구를 갖고, 급유 펌프로부터 공급된 윤활유가 상기 급유구로부터 베어링 내부로 유입됨과 함께, 상기 드레인구로부터 유출되어 순환하는 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 드레인구가 상기 베어링부 내에 배치 형성된 하부 전동체의 중심보다 상방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 베어링부 내에 배치 형성된 하부 전동체의 중심보다 상방에 드레인구를 배치했으므로, 급유 펌프의 정지시에는, 베어링 내에 잔존하는 윤활유의 오일면을 하부 전동체의 중심보다 상방으로 하여, 하부 전동체를 물리적으로 오일욕시킬 수 있다.

상기 발명에 있어서, 상기 베어링부의 최하부에 상시 폐쇄된 폐유구를 형성하는 것이 바람직하고, 이로써, 윤활유 교환 등의 메인터넌스시에는 베어링부로부터 윤활유의 전체량을 배출시킬 수 있다.

상기 서술한 본 발명에 의하면, 급유 펌프가 정지된 경우에도, 윤활유의 오일면을 하부 전동체의 중심보다 상방에 유지시켜 하부 전동체를 물리적으로 오일욕시킬 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 풍차 정지시에 정전되어, 급유 펌프를 운전할 수 없는 경우에 풍차가 유전하여도, 베어링부에는 하부 전동체를 오일욕시킬 정도의 윤활유가 존재하여 윤활을 실시하므로, 오일 끊김에 의한 전동체 손상 등의 우려를 해소할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 관련된 풍력 발전 장치의 일 실시형태로서, 주베어링부의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 2 는 주베어링부의 주요부 확대도 (도 4 의 A 부 확대도) 이다.

도 3 은 풍력 발전 장치의 전체 구성예를 나타내는 도면이다.

도 4 는 풍력 발전 장치에 형성된 주베어링부의 구성예를 나타내는 주요부 단면도이다.

부호의 설명

1 풍력 발전 장치

3 나셀

4 로터 헤드

5 풍차 회전 날개

6 주축

10 주베어링부

11 외륜부

12 내륜부

13 베어링 (전동체)

14 급유구

15 드레인구

16 공간부

17 폐유구

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 관련된 풍력 발전 장치의 일 실시형태를 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명한다.

도 3 에 나타내는 풍력 발전 장치 (1) 는, 기초 (B) 상에 세워 형성되는 지주 (支柱) (「타워」라고도 한다) (2) 와, 지주 (2) 의 상단에 설치되는 나셀 (3) 과, 거의 수평인 횡방향의 회전 축선 둘레에 회전 가능하게 지지되어 나셀 (3) 에 형성되는 로터 헤드 (4) 를 가지고 있다.

로터 헤드 (4) 에는, 그 회전 축선 둘레에 방사상으로 하여 복수장 (예를 들 어 3 장) 의 풍차 회전 날개 (5) 가 장착되어 있다. 이로써, 로터 헤드 (4) 의 회전 축선 방향으로부터 풍차 회전 날개 (5) 에 닿는 바람의 힘이, 로터 헤드 (4) 를 회전 축선 둘레에 회전시키는 동력으로 변환되게 되어 있다.

상기 서술한 풍력 발전 장치 (1) 는, 거의 수평으로 배치 형성된 주축 (6) 을 지지하는 주베어링부 (10) 를 구비하고 있다. 이 주베어링부 (10) 는, 도시하지 않은 급유 펌프로부터 윤활유의 공급을 받아 베어링 내를 순환시킴으로써 전동체 등의 슬라이딩부를 윤활하도록 구성되어 있는 구름 베어링이다.

도시된 주베어링부 (10) 는, 외륜부 (11) 와 내륜부 (12) 사이에, 전동체로서 다수의 베어링 (13) 이 배치 형성되어 있다. 이 경우, 외륜부 (11) 가 고정측이 되고, 내륜부 (12) 는 주축 (6) 과 연결되어 일체로 회전한다.

외륜부 (11) 에는, 윤활유 배관을 통하여 급유 펌프와 연결된 급유구 (14) 가 형성되어 있다. 도시된 예에서는, 외륜부 (11) 의 둘레 방향으로 분산되어 4 지점에 형성되어 있는데, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 급유구 (14) 를 형성하는 위치는, 후술하는 오일면보다 높은 위치가 된다.

또, 상기 서술한 외륜부 (11) 에는, 주베어링부 (10) 의 내부를 순환한 윤활유를 회수하고, 윤활유 배관을 통하여 윤활유 탱크 및 급유 펌프로 되돌리기 위한 드레인구 (15) 가 형성되어 있다. 이 드레인구 (15) 는, 주베어링부 (10) 의 내부에 배치 형성된 베어링 (13) 중, 하부에 있는 것의 중심보다 상방에 배치되어 있다.

즉, 드레인구 (15) 의 가장 낮은 위치는, 원주 방향으로 다수 배열되어 있는 베어링 (13) 중, 적어도 가장 낮은 위치에 있는 것이 오일욕할 정도의 윤활유를 남기도록 설정된다. 환언하면, 드레인구 (15) 의 위치는, 급유 펌프를 정지시켜 드레인구 (15) 로부터 중력에 의해 주베어링부 (10) 내의 윤활유가 회수된 후, 주베어링부 (10) 내의 둘레 방향에 연통하는 윤활유 유로로서 형성되어 있는 공간부 (16) 의 하부에 있어서, 가장 낮은 위치에 있는 베어링 (13) 의 거의 전체가 물리적으로 잔존한 윤활유 내에 오일욕하는 레벨의 오일면을 형성하도록 설정된다.

또, 상기 서술한 외륜부 (11) 에는, 주베어링부 (10) 의 최하부에 상시 폐쇄된 폐유구 (17) 가 형성되어 있다. 이 폐유구 (17) 는, 공간부 (16) 의 가장 낮은 위치에 연통하는 윤활유 배출 (드레인) 구로서, 풍력 발전 장치 (1) 의 통상 운전시에는, 플러그나 밸브 등에 의해 완전히 폐쇄된다.

또한, 도면 중의 부호 18 은, 공간부 (16) 의 상부 부근에 연통하는 에어 브리더 장착 위치이다.

이와 같이 구성된 주베어링부 (10) 를 구비하고 있는 풍력 발전 장치 (1) 는, 풍력에 의해 로터 헤드 (4) 를 회전시켜 발전을 실시하는 통상 운전시, 급유 펌프가 윤활유 탱크 내의 윤활유를 흡인하여 압송한다. 이 윤활유는, 급유구 (14) 로부터 주베어링부 (10) 내에 공급되어 공간부 (16) 를 통과하여 베어링 (13) 의 슬라이딩면을 윤활한 후, 드레인구 (15) 를 통과하여 윤활유 탱크에 회수된다. 따라서, 풍력 발전 장치 (1) 의 통상 운전시에는, 급유 펌프의 운전에 의해 순환하는 윤활유가 주베어링부 (10) 의 슬라이딩부에 공급되어 윤활이 행해지게 된다.

한편, 풍력 발전 장치 (1) 가 정지된 상태에서 정전 등에 의해 급유 펌프의 운전이 불가능한 경우에는, 주베어링부 (10) 내에 공급된 윤활유가 중력에 의해 드레인구 (15) 로부터 유출된다. 이 때문에, 주베어링부 (10) 의 공간부 (16) 에는, 윤활유가 드레인구 (15) 의 가장 낮은 위치와 거의 일치하는 오일면을 형성하여 잔존한다. 이와 같은 오일면이 형성된 상태에서는, 적어도 가장 낮은 위치에 있는 베어링 (13) 의 거의 전체가 윤활유 중에 있어서 오일욕된 상태가 된다.

따라서, 정지 상태의 풍력 발전 장치 (1) 에 있어서, 바람을 받은 로터 헤드 (4) 가 유전하여도 윤활유에 의한 윤활이 행해져, 윤활유 끊김에 의해 베어링이 손상되는 경우는 없다. 즉, 유전시의 부하는 통상 운전시와 비교하여 상당히 작기 때문에, 상기 서술한 오일면을 형성하는 윤활유가 있으면 베어링 (13) 에 시이징 등의 손상을 일으키지는 않는다.

또, 윤활유의 교환 등을 행하는 메인터넌스시에는, 폐유구 (17) 를 열어서, 주베어링부 (10) 내에 잔존하고 있는 윤활유의 전체량을 완전하게 배출시킬 수 있다.

이와 같이, 상기 서술한 본 발명에 의하면, 급유 펌프의 정지시에는, 윤활유의 오일면을 하부에 있는 베어링 (13) 의 중심보다 상방으로 설정하여, 하부에 있는 베어링 (13) 을 물리적으로 오일욕시킬 수 있으므로, 급유 펌프가 정지된 경우에도, 유전하여도 오일 끊김에 의해 베어링 (13) 이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하 지 않는 범위 내에서 적절히 변경할 수 있다.

Claims (2)

1. 횡방향으로 배치 형성되어 있는 주축의 베어링부가 윤활유의 급유구 및 드레인구를 갖고, 급유 펌프로부터 공급된 윤활유가 상기 급유구로부터 베어링 내부로 유입됨과 함께, 상기 드레인구로부터 유출되어 순환하는 풍력 발전 장치에 있어서,

   상기 드레인구가, 상기 베어링부 내에 배치 형성된 하부 전동체의 중심보다 상방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베어링부의 최하부에 상시 폐쇄된 폐유구를 형성한 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.

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