KR20120067960A - 풍력 터빈 타워용 출입구 및 풍력 터빈용 타워 - Google Patents

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바라트 바게팔리
러셀 얼 월터스
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

풍력 터빈의 타워를 위한 출입구가 개시된다. 일반적으로, 그러한 출입구는 실질적으로 직사각형이고 그리고 내측면 및 외측면을 갖는 출입구 프레임을 포함한다. 개구부가 내측면과 외측면 사이에 형성될 수 있고 그리고 타워의 내부에 대한 접근로를 제공하도록 구성될 수도 있다. 추가적으로, 내측면과 외측면 중 적어도 하나는 그 폭의 적어도 일부를 따라서 실질적으로 평면형인 표면을 형성할 수도 있다.

Description

풍력 터빈 타워용 출입구 및 풍력 터빈용 타워{DOORWAY FOR A WIND TURBINE TOWER}
본 발명은 개략적으로 풍력 터빈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 풍력 터빈 타워를 위한 출입구에 관한 것이다.
풍력은 현재 이용가능한 것들 중에서 가장 청정하고 친환경적인 에너지 공급원 중 하나로 간주되며, 이와 관련하여 풍력 터빈은 점점 더 주목받고 있다. 현대의 풍력 터빈은 통상적으로 타워, 발전기, 기어박스, 나셀(nacelle), 및 하나 이상의 로터 블레이드(rotor blades)를 포함한다. 로터 블레이드는 공지된 호일(foil) 원리를 이용하여 풍력으로부터 운동 에너지를 획득하고, 그 운동 에너지를 로터 블레이드에 연결된 샤프트를 회전시키는 회전 에너지를 통해서 기어박스로 전달하거나, 또는 기어박스가 사용되지 않는 경우에는 직접 발전기로 전달한다. 이어서, 발전기는 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 그러한 전기 에너지는 전력망(utility grid)으로 전달될 수도 있다.
통상적으로, 풍력 터빈의 타워는 복수의 타워 캔(cans) 또는 세그먼트로 구성된다. 일반적으로, 각 타워 세그먼트는, 롤링되며 단부들에서 용접되어 원형 형상을 형성하는 스틸 플레이트를 포함한다. 원형 형상의 타워 세그먼트가 상하로 적층되어 중공형 타워 구조물을 형성할 수 있다. 추가적으로, 중공형 타워 구조물 내부로의 접근로를 제공하기 위해서, 통상적으로 출입구가 타워 세그먼트 중 하나 이상에 형성된다.
통상적으로, 종래의 풍력 터빈 출입구는, 타워 세그먼트 중 하나 이상으로부터 타원형 개구를 절단하고 그리고 그러한 개구 내에 대응하는 타원 형상의 출입구 프레임을 용접함으로써 형성된다. 출입구 프레임은 통상적으로 무거운 스틸 플레이트를 포함하고, 그러한 스틸 플레이트는 타워 세그먼트의 곡률에 맞춰서 롤링된다. 불행하게도, 그러한 종래의 출입구는 몇 가지 단점을 갖는다. 예를 들어, 출입구 프레임이 타워 내에 적절하게 설치되는 것을 보장하기 위해서, 시간 및 비용이 많이 소요되는 복잡한 커팅 프로세스를 이용하여 타워 세그먼트로부터 개구를 정확하게 커팅해야 했다. 추가적으로, 타원형 개구는 일반적으로 타워 세그먼트 내에서 높은 응력 집중 영역을 형성하고, 그에 따라 부가적인 응력을 수용하기 위해서 타워 세그먼트의 두께를 증대시킬 필요가 있었다. 또한, 무겁고 롤링된 출입구 프레임은 통상적으로 제조가 어렵고 그리고 출입구 프레임이 설치되는 타워 세그먼트의 특정 곡률에 맞춰서 맞춤형으로 제조되어야 한다. 그러한 곡선형 출입구 프레임은 또한 그에 대응하는 곡선형 도어를 필요로 하고, 그에 따라 타워 출입구를 형성하기 위해서 필요한 제조 시간 및 비용이 더욱 증가하게 된다.
따라서, 종래 기술에서 나타나는 여러 문제점을 해결할 수 있는 타워 출입구가 요구되고 있다.
본 발명의 태양 및 장점은 이하의 설명에서 부분적으로 개시될 것이며, 그러한 설명으로부터 명확하게 이해되거나, 또는 본 발명의 실시를 통해서 학습될 수도 있을 것이다.
일 태양에서, 본 발명은 풍력 터빈의 타워를 위한 출입구를 개시한다. 일반적으로, 그러한 출입구는, 실질적으로 직사각형 형상을 가지며 내측면(inner face) 및 외측면(outer face)을 구비하는 출입구 프레임을 포함한다. 개구부는 내측면과 외측면 사이에 형성될 수 있으며, 타워의 내부에 대한 접근로를 제공하도록 구성될 수도 있다. 추가적으로, 내측면과 외측면 중 적어도 하나는 그 폭의 적어도 일부를 따라서 실질적으로 평면형인 표면을 형성할 수도 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 풍력 터빈을 위한 타워를 개시한다. 그러한 타워는 일반적으로 제 1 및 제 2 단부를 갖는 타워 세그먼트 및 상기 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 배치된 출입구를 포함한다. 일반적으로, 출입구는, 실질적으로 직사각형 형상을 가지며 내측면 및 외측면을 구비하는 출입구 프레임을 포함한다. 개구부는 내측면과 외측면 사이에 형성될 수 있고 그리고 타워의 내부로의 접근로를 제공하도록 구성될 수도 있다. 추가적으로, 내측면과 외측면 중 적어도 하나는 그 폭의 적어도 일부를 따라서 실질적으로 평면형인 표면을 형성할 수도 있다.
본 발명의 이러한 특징, 태양 및 장점과 그 외의 특징 등은 이하의 설명 및 특허청구범위로부터 보다 잘 이해될 수도 있다. 본원 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 그리고 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 종래 구성의 풍력 터빈을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 태양에 따라 출입구가 내부에 설치된 풍력 터빈 타워의 실시예를 도시한 부분 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 출입구 및 풍력 터빈 타워의 일부를 도시한 분해도,
도 4는 도 2에 도시된 출입구 및 풍력 터빈 타워의 일부를 도시한 단면도,
도 5는 도 3에 도시된 출입구의 사시도로서, 특히 출입구의 출입구 프레임 상에 설치된 도어를 도시한 도면.
당업자를 위한 것으로서, 본 발명의 최적 모드를 포함하는 본 발명에 대한 완전하고 실현 가능한 설명이 첨부 도면을 참조하는 본 명세서에 개시되어 있다.
이제, 본 발명의 실시예에 대한 설명이 이루어질 것이며, 그에 대한 하나 이상 예가 도면에 도시되어 있다. 각각의 예는 본 발명의 설명을 위해서 제공된 것이며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 사실상, 본 발명의 사상 또는 범위 내에서도, 본 발명의 여러 변형 및 변경이 가능하다는 것을 당업자는 명확하게 이해할 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 설명 또는 도시된 특징들은 다른 실시예와 함께 이용되어 또 다른 실시예를 만들어 낼 수도 있다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 포함되는 그러한 변형 및 변경 실시예와 그 균등물도 포함할 의도이다.
첨부 도면들을 참조하면, 도 1은 종래 구성의 풍력 터빈(10)을 도시한 사시도이다. 풍력 터빈(10)은 나셀(14)이 상부에 장착된 타워(12)를 포함한다. 복수의 로터 블레이드(16)가 로터 허브(18)에 장착되고, 그러한 로터 허브는 다시 메인 플랜지에 연결되며, 이 메인 플랜지는 메인 로터 샤프트를 회전시킨다. 풍력 터빈 발전 및 제어 성분들이 나셀(14) 내에 수용된다. 도 1의 풍력 터빈(10)은 본 발명을 예시적인 사용 장소에 배치하기 위해서 단지 예시적인 목적으로 도시한 것임을 이해하여야 할 것이다. 그에 따라, 당업자는 본 발명이 임의의 특정 타입의 풍력 터빈 구성에 제한되지 않는다는 것을 이해할 수도 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 태양에 따른 풍력 터빈 타워(100) 및 그 타워(100)와 함께 사용하기에 적합한 출입구(102)의 실시예들이 도시되어 있다. 특히, 도 2는 출입구(102)가 설치된 타워(100)를 부분적으로 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 출입구(102) 및 풍력 터빈 타워(100)의 일부를 도시한 분해도이다. 도 4는 도 2에 도시된 출입구(102) 및 풍력 터빈 타워(100)의 일부를 도시한 단면도이다. 또한, 도 5는 도 3에 도시된 출입구(102)를 도시한 도면으로서, 특히 출입구(102)의 출입구 프레임(106) 상에 설치된 도어(104)를 도시한 사시도이다.
도 2에 구체적으로 도시된 바와 같이, 개시된 풍력 터빈 타워(100)는 개략적으로 복수의 타워 세그먼트(108, 110, 112)로 구성될 수도 있다. 일반적으로, 타워 세그먼트(108, 110, 112)는 서로 위아래로 조립되어 풍력 터빈(10)의 베이스(114)로부터 풍력 터빈(10)의 나셀(14)(도 1)까지 연장하는 중공형 구조물을 형성하도록 구성된다. 일반적으로 이해되는 바와 같이, 풍력 터빈(10)의 베이스(114)는, 인공적인 표면(예를 들어, 콘크리트 패드) 또는 자연적인 표면과 같은 적절한 지지 표면(116) 상에 일반적으로 배치될 수도 있다.
추가적으로, 각각의 타워 세그먼트(108, 110, 112)는 통상 각각의 타워 세그먼트(108, 110, 112) 사이에 원주방향 시임(seam)(118)이 형성되도록 서로의 위쪽 및/또는 아래쪽에 배치된 다른 타워 세그먼트(108, 110, 112)에 부착될 수도 있다. 일반적으로, 타워 세그먼트(108, 110, 112)는 당업계에 공지된 임의의 적합한 부착 및/또는 체결 수단을 이용하여 서로에 부착되도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 타워 세그먼트(108, 110, 112)가 함께 용접되어 원주방향 시임(118)을 형성할 수도 있다. 선택적으로, 원주방향 시임(118)을 형성하기 위해서, 타워 세그먼트(108, 110, 112)가 적절한 체결구(예를 들어, 스크류, 볼트, 리벳 등), 브래킷(bracket), 플랜지, 접착제 등을 이용하여 함께 고정되거나 접합될 수도 있다.
또한, 타워 세그먼트(108, 110, 112)는 일반적으로 다른 세그먼트의 상부에 적층되어 서로 부착될 수 있게 하는 임의의 적절한 형상을 형성할 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 일반적으로, 각각의 타워 세그먼트(108, 110, 112)가 일정한 지름(120)을 갖는 원통형 형상을 가질 수 있을 것이다. 선택적으로, 타워 세그먼트들 중 하나 이상이 원뿔형 형상을 가지며, 그에 따라 나셀(14)의 방향을 따라서 직경이 감소되는 타워 세그먼트(들)가 형성될 수도 있다. 추가적으로, 타워 세그먼트(108, 110, 112)는 일반적으로 임의의 적절한 물질(들)로 형성될 수 있고, 임의의 적절한 프로세스를 이용하여 제조될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 타워 세그먼트(108, 110, 112)는 단부들이 함께 용접되어 폐쇄된 원 또는 원뿔 형상을 형성하는 롤링형 스틸 플레이트로부터 형성될 수도 있다.
도 2 내지 도 5를 여전히 참조하면, 타워(100)는 또한 타워 베이스(114)에 근접하여 배치된 출입구(102)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일반적으로, 출입구(102)는 출입구 프레임(106) 및 상기 출입구 프레임(106)을 통해서 형성되어 타워(100) 내부로의 접근로를 제공하는 출입구 개구부(122)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 출입구 프레임(106)은 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있고, 그에 따라 상단 및 하단 표면(128, 130) 사이에서 실질적으로 수직으로 연장하는 제 1 측부 표면(124) 및 제 2 측부 표면(126)을 포함할 수 있다(도 5). 또한, 출입구 프레임(106)은 타워(100)의 내부 방향으로 배향된 내측면(132)(도 4) 및 타워(100) 외부 방향으로 배향된 외측면(134)을 포함할 수도 있다. 따라서, 일반적으로, 타워(100) 외부로부터 타워(100) 내부로의 그리고 그 반대로의 통로를 제공하기 위해서, 출입구 개구부(122)가 내측면(132)과 외측면(134) 사이에 형성될 것이다.
일반적으로, 개시된 출입구(102)의 출입구 프레임(106)은 타워(100)의 타워 세그먼트들 중 하나의 세그먼트(110)[이하, 출입구 타워 세그먼트(110)라 함] 내에 설치되도록 구성될 수 있다. 특히, 출입구 프레임(106)의 제 1 측부 표면(124) 및 제 2 측부 표면(126)은 일반적으로 출입구 타워 세그먼트(110)의 제 1 및 제 2 단부(136, 138)에 부착되도록 구성될 수 있다. 그에 따라, 몇몇 실시예에서, 출입구 타워 세그먼트(110)가 360도 미만으로 둥글게 연장하는 부분적인 원형의 세그먼트로서 형성될 수도 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 출입구 타워 세그먼트(110)는 인접한 타워 세그먼트(108, 112)[이하, 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112)라 함]를 형성하기 위해서 사용된 스틸 플레이트보다 길이가 더 짧은 스틸 플레이트로부터 형성될 수도 있다. 따라서, 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112)의 직경과 동일한 직경을 형성하도록 출입구 타워 세그먼트(110)가 롤링될 때, 출입구 프레임(106)을 수용하기 위해서 출입구 타워 세그먼트(110)가 제 1 및 제 2 단부(136, 138) 사이에 갭을 포함할 수도 있다. 따라서, 출입구 프레임(106)은 출입구 타워 세그먼트(110)의 단부(136, 138) 사이에 위치됨으로써, 타워 세그먼트(110)가 출입구 프레임(106)의 측부 표면(124, 126)에 부착되게 할 수도 있다.
출입구 타워 세그먼트(110)의 단부(136, 138)는 일반적으로 적절한 수단을 이용하여 제 1 측부 표면(124) 및 제 2 측부 표면(126)에 부착될 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 단부(136, 138)는 측부 표면(124, 126)에 용접될 수도 있다. 다른 실시예에서, 단부(136, 138)는 적절한 기계적인 체결구(예를 들어, 볼트, 스크류, 리벳 등), 브래킷, 플랜지 및/또는 접착제 등을 이용하여 측부 표면(124, 126)에 체결 또는 접합될 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예에서, 출입구 프레임(106)은 일반적으로 출입구 타워 세그먼트(110)의 높이(144)와 동일한 높이(142)를 형성할 수도 있다. 그와 같은 경우에, 출입구 프레임(106)의 상단 및 하단 표면(128, 130)은 일반적으로 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112) 각각에 인접하여 배치되도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상부 표면(128)은 일반적으로 상부 타워 세그먼트(112)와 출입구 타워 세그먼트(110) 사이에 형성된 원주방향 시임(118)과 정렬될 수도 있다. 유사하게, 하부 표면(130)은 일반적으로 하부 타워 세그먼트(108)와 출입구 타워 세그먼트(110) 사이에 형성된 원주방향 시임(118)과 정렬될 수도 있다. 그러한 실시예에서 상단 및 하단 표면(128, 130)은 일반적으로 임의의 적절한 수단을 이용하여 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112)에 부착될 수도 있다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 상단 및 하단 표면(128, 130)은 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112)에 용접될 수도 있다. 선택적으로, 상단 및 하단 표면(128, 130)은 적절한 기계적인 체결구(예를 들어, 볼트, 스크류, 리벳 등), 브래킷, 플랜지 및/또는 접착제 등을 이용하여 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112)에 체결 또는 접합할 수도 있다.
또한, 출입구 프레임(106)이 실질적으로 직사각형 형상을 갖도록 구성하여 출입구 타워 세그먼트(110)의 제 1 및 제 2 단부(136, 138) 사이에 그리고 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112) 사이에 설치될 수 있게 함으로써, 출입구 타워 세그먼트(110) 내에 타원형 절개부를 형성할 필요성이 제거된다는 것을 이해해야만 한다. 그와 같은 경우에, 종래의 출입구에 의해서 통상적으로 형성되는 큰 응력이 집중되는 영역이 제거될 수도 있다. 따라서, 출입구 타워 세그먼트(110)의 두께(146)가 상당히 감소될 수도 있으며, 그에 따라 타워(100)의 필요 재료비가 저감될 수도 있다.
계속하여 도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 출입구 프레임(106)의 내측면(132) 및 외측면(134) 중 적어도 하나가 실질적으로 편평한 프로파일을 형성할 수도 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 편평한 프로파일"이라는 용어는, 평면형 표면이 내측면(132) 및/또는 외측면(134)의 폭(148, 150)의 적어도 일부를 따라서 형성된다는 것을 의미할 것이다. 그에 따라, 도시된 실시예에서 나타난 바와 같이, 외측면(134)은 그 전체 폭(150)을 가로질러 전체적으로 편평한 평면형 표면을 대체로 형성할 것이다. 유사하게, 내측면(132)은 그 전체 폭(148)을 가로질러 편평한 평면형 표면을 형성할 것이다. 그러나, 다른 실시예에서, 내측면(132) 및 외측면(134)이 그들의 폭(148, 150)의 일부만을 가로질러 평면형 표면을 형성할 수도 있다.
실질적으로 편평한 프로파일을 형성하는 내측면(132) 및 외측면(134)을 포함함으로써, 개시된 출입구 프레임(106)은 출입구 타워 세그먼트(110)의 곡률 반경에 상응하는 곡선형 프로파일을 갖도록 롤링되거나 또는 다른 방식으로 형성될 필요가 없다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 단순히 출입구 프레임(106)이 스틸이나 기타 물질과 같은 임의의 적합한 물질, 또는 임의의 다른 적합한 물질로 형성된 편평한 직사각형 플레이트를 포함할 수도 있다. 그러한 실시예에서, 프레임(106)이 출입구 타워 세그먼트(110)의 단부(136, 138) 사이에 설치될 수 있도록 허용하는 적절한 높이 및/또는 폭을 규정하기 위해서, (예를 들어, 임의의 적합한 커팅 및/또는 연마 프로세스를 이용하여) 출입구 프레임(106)을 형성하는 편평한 플레이트가 가공될 수도 있다. 그와 같은 경우에, 당업자는 본 발명에 따라서 제조된 하나의 출입구 프레임(106)이 넓은 범위의 다양한 직경(120) 및/또는 두께(146)를 갖는 다양한 여러 타워 세그먼트(110) 내에 설치될 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 따라서, 개시된 출입구 프레임(106)은 다양한 범위의 타워 디자인을 위한 공통된(common) 출입구 디자인으로서의 역할을 할 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예에서, 출입구 프레임(106)의 외측면(134)이 상부 및/또는 하부 타워 세그먼트(108, 112)의 외측 표면(152)의 적어도 일부와 반경방향으로 정렬되도록 일반적으로 구성될 수도 있다. 특히, 외측 표면(134)에 의해서 형성된 평면형 표면이 상부 및/또는 하부 타워 세그먼트(108, 112)의 외측 표면(152)의 곡선형 프로파일을 따라서 형성된 접선(tangent line)과 반경방향으로 정렬될 수도 있다. 예를 들어, 도 4의 단면도에서, 하부 타워 세그먼트(108)의 곡선형 프로파일의 부분이 은선(hidden lines)으로 도시되어 있으며, 그러한 부분에 걸쳐 출입구 프레임(106)이 장착된다. 도시된 바와 같이, 출입구 프레임(106)의 외측면(134)은 일반적으로 곡선형 프로파일의 최외측 지점(154)과 반경방향으로 정렬될 수 있고, 그에 따라 그러한 지점을 통해서 규정되는 접선이 일반적으로 외측면(134)에 의해서 규정되는 평면 내에 배치될 것이다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 외측면(134)은 유사하게 상부 타워 세그먼트(112)의 대응하는 최외측 지점(156)과 반경방향으로 정렬될 것이다. 따라서, 일반적으로, 출입구 프레임(106)이 설치되지 않은 경우에 타워 세그먼트(110)가 연장하는 것보다 더 멀리 출입구 프레임(106)이 출입구 타워 세그먼트(110)로부터 반경방향 외측으로 연장하지 않을 것이다. 그러나, 다른 실시예에서, 외측면(134)은 상부 및/또는 하부 타워 세그먼트(108, 112)와 반경방향으로 정렬될 필요가 없다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 외측면(134)은 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112)의 최외측 지점(154, 156)으로부터 반경방향 외측에 또는 반경방향 내측에 배치될 수도 있다.
또한, 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 전이 표면(transition surface)(160, 162, 168, 170)이 출입구 프레임(106) 내에 형성되어 프레임(106)을 출입구 타워 세그먼트(110) 및/또는 상부 및/또는 하부 타워 세그먼트(108, 112)와 연결할 수도 있다. 그와 같은 경우에, 실질적으로 매끄러운 전이부가 출입구 프레임(106)과 하나 이상의 주변 타워 세그먼트(108, 110, 112) 사이에 형성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 각도형(angled) 전이 표면(160, 162)이 외측면(134)과 제 1 및 제 2 측부 표면(124, 126) 사이에서 출입구 프레임(106) 내에 형성될 수 있으며, 그에 따라 일반적으로 출입구 프레임(106)의 두께(164)가 측부 표면(124, 126)의 방향으로 감소되거나 테이퍼링된다. 특히, 제 1 각도형 전이 표면(160)이 외측면(134)과 제 1 측부 표면(124) 사이에 형성될 수 있고, 그리고 제 2 각도형 전이 표면(160)이 외측면(134)과 제 2 측부 표면(126) 사이에 형성될 수 있다. 일반적으로, 각도형 전이 표면(160, 162)은 외측면(134)으로부터 반경방향 내측으로 연장하도록 구성되며, 그에 따라 제 1 및 제 2 단부(136, 138)에서 출입구 타워 세그먼트(110)의 외측 표면(152)과 교차하도록 구성된다. 따라서, 도 4에 구체적으로 도시되어 있는 바와 같이, 각도형 전이 표면(160, 162)과 제 1 및 제 2 측부 표면(124, 126) 사이에 형성된 모서리(166)가 일반적으로 출입구 타워 세그먼트(110)의 외측 표면(152)과 정렬되어, 출입구 프레임(106)과 출입구 타워 세그먼트(110)의 제 1 및 제 2 단부(136, 138) 사이에 실질적으로 매끄러운 전이부를 제공할 수도 있다. 다른 실시예에서, 외측면(134)과 측부 표면(124, 126) 사이에 형성된 전이 표면(160, 162)은 각도를 형성할 필요가 없다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 전이 표면(160, 162)이 전체적으로 곡선형 프로파일을 형성할 수도 있다.
유사하게, 곡선형 전이 표면(168, 170)은 외측면(134)과 상단 및 하단 표면(128, 130) 사이에서 출입구 프레임(106) 내에 형성될 수 있다. 특히, 상부 곡선형 전이 표면(168)이 외측면(134)과 상부 표면(128) 사이에 형성될 수 있고, 그리고 하부 곡선형 표면(170)이 외측면(134)과 하부 표면(130) 사이에 형성될 수도 있다. 곡선형 전이 표면(168, 170)은 일반적으로 출입구 프레임(106)의 외측면(134)으로부터 외측으로 연장하도록 구성될 수 있고, 그에 따라 상단 및 하단 표면(128, 130)에 근접하여 연장하는 상부 및/또는 하부 타워 세그먼트(108, 112)의 곡선형 프로파일의 부분들과 연결되도록 구성될 수 있다. 따라서, 도 4에 구체적으로 도시되어 있는 바와 같이, 전이 에지(172)가 곡선형 전이 표면(168, 170)과 상단 및 하단 표면(128, 130) 사이에 형성될 수 있고, 그러한 전이 에지는 일반적으로 상부 및 하부 타워 세그먼트(108, 112)의 곡선형 프로파일에 대응하고 그리고 출입구 프레임(106)과 타워 세그먼트(108, 112) 사이의 실질적으로 매끄러운 전이부를 제공한다.
전이 표면(160, 162, 168, 170)은 일반적으로 임의의 적절한 수단을 이용하여 출입구 프레임(106) 내에 형성될 수도 있다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 출입구 프레임(106)이 초기에 편평한 직사각형 프레임을 포함하는 실시예에서, 외측면(134)을 형성하는 출입구 프레임(106)의 에지들을 가공하여 전술한 전이 표면(160, 162, 168, 170)을 형성할 수도 있다.
추가적으로, 특히 도 4를 참조하면, 출입구 프레임(106)의 필요 두께(164)는 일반적으로 많은 인자들에 따라서 달라질 수 있다는 것을 이해해야만 하는데, 그러한 인자들에는 출입구 프레임(106)의 전체적인 폭(148), 출입구 프레임(106)의 경계부(border) 폭(174)[즉, 출입구 개구부(122)와 경계하는 출입구 프레임(106) 부분의 폭(174)], 출입구 타워 세그먼트(110)의 두께(146) 및/또는 출입구 타워 세그먼트(110)의 직경(120)이 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 출입구 프레임(106)은 일반적으로 그 프레임이 본 명세서에 기술된 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 적절한 두께(164)를 가질 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 구체적인 실시예에서, 출입구 프레임(106)의 두께(164)는 약 65밀리미터(㎜) 내지 약 85㎜, 예를 들어 약 70㎜ 내지 약 80㎜, 또는 약 75㎜ 내지 약 85㎜의 범위일 수 있으며, 이들 범위들 사이의 모든 다른 하위 범위(subranges)가 될 수도 있다. 유사하게, 출입구 프레임(106)의 필요 경계부 두께(174)는 일반적으로 전술한 바와 같은 많은 요인들에 따라서 달라질 수 있을 것이고, 그에 따라, 출입구 프레임(106)은 일반적으로 출입구 프레임(106)이 본 명세서에 기술된 기능을 수행할 수 있게 하는 임의의 적절한 경계부 폭(174)을 가질 것이다. 그러나, 본 발명의 특정 실시예에서, 경계부 폭(174)은 약 200밀리미터(mm) 내지 약 300㎜, 예를 들어 약 200㎜ 내지 약 275㎜, 또는 약 225㎜ 내지 300㎜의 범위일 수 있으며, 이들 범위 사이의 모든 다른 하위 범위가 될 수도 있다.
출입구 프레임(106)의 외측면(134) 및 내측면(132)을 통해서 형성된 출입구 개구부(122)의 치수들은 타워(100)의 내외로 이송되어야 하는 대상에 따라서 일반적으로 달라질 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 서비스 작업자가 타워(100)의 내부로 접근할 수 있도록 출입구 개구부(122)의 치수들이 구성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 출입구 개구부(122)의 치수들이 타워(100)의 내외로 이송되어야 하는 장비의 크기에 따라서 달라질 수 있을 것이다. 또한, 개구부(122)는 일반적으로 적절한 임의 형상을 가질 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 출입구 개구부(122)는 타원형일 수 있고 또는 모서리가 둥근 전체적으로 사각형인 형상일 수도 있다.
도 5를 구체적으로 참조하면, 개시된 출입구(102)는 또한 출입구 개구부(122)를 커버하기 위해서 출입구 프레임(106)에 장착되도록 구성된 도어(104)를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 도어(104)는 당업계에 공지된 임의의 적절한 풍력 터빈 타워 도어와 유사하게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도어(104)는 핸들(180) 및 록(lock; 182)을 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 도어(104)는 실질적으로 편평한 프로파일을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 도어(104)는 편평한 평면형 표면을 형성하는 외측면(176) 및 내측면(178)을 포함할 수도 있다. 그와 같은 경우에, 도어(104)가 출입구 프레임(106)의 외측면(134)에 대한 개선된 밀봉(sealing) 및 폐쇄를 제공할 것이다. 특히, 도어(104)의 내측면(178)의 평면형 표면이 출입구 프레임(106)의 외측면(134)의 평면형 표면에 대해서 정확하게 정렬될 수도 있다. 따라서, 종래의 출입구 프레임의 곡률에 대한 도어의 곡률의 일치와 관련된 고유의 정렬 문제를 회피할 수도 있다.
도어(104)는 일반적으로 임의의 적절한 형상을 형성할 수도 있음을 이해해야만 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 도어(104)는 타원형일 수도 있다. 선택적으로, 도어(104)는 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수도 있다. 또한, 도어(104)는 일반적으로 임의의 적절한 수단을 이용하여 출입구 프레임(106)에 부착될 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 적절한 힌지 또는 임의의 다른 적절한 피봇 부착 기구를 이용하여, 도어가 출입구 프레임(106)에 힌지식으로 부착될 수도 있다. 그와 같은 경우에, 도어(104)는 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 그리고 그 반대로 신속하고도 용이하게 이동될 수도 있다.
이러한 설명은 최적 모드를 포함하여 본 발명을 개시하기 위해 예를 이용하며, 또한 임의의 장치 또는 시스템의 제조 및 이용이나 임의의 통합된 방법의 수행 등을 포함하여 당업자로 하여금 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위해 예를 이용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 특허청구범위에 의해서 결정되고, 그리고 당업자에게 자명한 다른 예도 포함할 것이다. 그러한 예가 특허청구범위의 문헌과 다르지 않은 구성 요소를 포함한다면, 또는 특허청구범위의 문헌과 실질적으로 차이가 없는 구성 요소를 포함하는 경우에, 그 예는 특허청구범위에 포함될 것이다.
10 : 풍력 터빈 12 : 타워
14 : 나셀 16 : 로터 블레이드
18 : 로터 100 : 타워
102 : 출입구 104 : 도어
106 : 프레임 108 : 하부 타워 세그먼트
110 : 출입구 타워 세그먼트 112 : 상부 타워 세그먼트
114 : 베이스 116 : 지지 표면
118 : 원주방향 시임 122 : 개구부
124 : 제 1 측부 표면 126 : 제 2 측부 표면
128 : 상단 표면 130 : 하단 표면
132 : 내측면 134 : 외측면
136 : 제 1 단부 세그먼트 138 : 제 2 단부 세그먼트
142 : 프레임의 높이 144 : 세그먼트의 높이
146 : 세그먼트의 두께 148 : 내측면의 폭
150 : 외측면의 폭 152 : 외측 표면-상부 및 하부
154 : 최외측 지점 하부 156 : 최외측 지점 상부
160 : 제 1 각도형 표면 162 : 제 2 각도형 표면
164 : 프레임의 두께 166 : 모서리
168 : 상단 곡선형 표면 170 : 하단 곡선형 표면
172 : 전이 에지 174 : 경계부 폭
176 : 도어의 외측면 178 : 도어의 내측면

Claims (15)

  1. 풍력 터빈(10)의 타워(100)를 위한 출입구(102)에 있어서,
    실질적으로 직사각형 형상을 가지며, 내측면(132) 및 외측면(134)을 포함하는 출입구 프레임(106)과,
    상기 내측면(132)과 상기 외측면(134)을 통해서 형성되고, 상기 타워(100)의 내부에 대한 접근로를 제공하도록 구성되는 개구부(122)를 포함하고,
    상기 내측면(132) 및 상기 외측면(134) 중 적어도 하나는 그 폭(148, 150)의 적어도 일부를 따라서 실질적으로 평면형인 표면을 형성하는
    풍력 터빈 타워용 출입구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측면(132) 및 상기 외측면(134)은 각각 이들의 전체 폭(148, 150)에 걸쳐 평면형 표면을 형성하는
    풍력 터빈 타워용 출입구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)은 제 1 측부 표면(124) 및 제 2 측부 표면(126)을 더 포함하고, 상기 출입구 프레임(106)은, 상기 출입구 프레임(106)의 두께(164)가 상기 제 1 및 제 2 측부 표면(124, 126)에서 감소되도록 상기 외측면(134)과 상기 제 1 및 제 2 측부 표면(124, 126) 사이에 전이 표면(160, 162)을 형성하는
    풍력 터빈 타워용 출입구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)은 상단 표면(128) 및 하단 표면(130)을 더 포함하고, 상기 출입구 프레임(106)은 상기 외측면(134)과 상기 상단 및 하단 표면(128, 130) 사이에 곡선형 전이 표면(168, 170)을 형성하는
    풍력 터빈 타워용 출입구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)에 부착된 도어(104)를 더 포함하는
    풍력 터빈 타워용 출입구.
  6. 풍력 터빈(10)을 위한 타워(100)에 있어서,
    제 1 단부(136) 및 제 2 단부(138)를 갖는 타워 세그먼트와,
    상기 제 1 단부(136)와 상기 제 2 단부(138) 사이에 배치된 출입구(102)를 포함하며,
    상기 출입구(102)는,
    실질적으로 직사각형 형상을 가지며, 내측면(132) 및 외측면(134)을 포함하는 출입구 프레임(106)과,
    상기 내측면(132)과 상기 외측면(134)을 통해서 형성되고, 상기 타워(100)의 내부에 대한 접근로를 제공하도록 구성되는 개구부(122)를 포함하고,
    상기 내측면(132) 및 상기 외측면(134) 중 적어도 하나는 그 폭(148, 150)의 적어도 일부를 따라서 실질적으로 평면형인 표면을 형성하는
    풍력 터빈용 타워.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)은 상기 타워 세그먼트(110)의 높이(144)와 실질적으로 동일한 높이(142)를 갖는
    풍력 터빈용 타워.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)은 제 1 측부 표면(124) 및 제 2 측부 표면(126)을 더 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 측부 표면(124, 126)은 상기 타워 세그먼트(110)의 제 1 및 제 2 단부(136, 138)에 부착되는
    풍력 터빈용 타워.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)은 제 1 측부 표면(124) 및 제 2 측부 표면(126)을 더 포함하고, 상기 출입구 프레임(106)은, 상기 제 1 및 제 2 측부 표면(124, 126)의 모서리(166)가 상기 타워 세그먼트(110)의 외측 표면(152)과 실질적으로 정렬되도록 상기 외측면(134)과 상기 제 1 및 제 2 측부 표면(124, 126) 사이에 전이 표면(160, 162)을 형성하는
    풍력 터빈용 타워.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 내측면(132) 및 상기 외측면(134)은 각각 이들의 전체 폭(148, 150)에 걸쳐 평면형 표면을 형성하는
    풍력 터빈용 타워.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상부 타워 세그먼트(112) 및 하부 타워 세그먼트(108)를 더 포함하고,
    상기 출입구 프레임(106)은 상기 상부 타워 세그먼트(112)에 인접하게 배치되는 상단 표면(128) 및 상기 하부 타워 세그먼트(108)에 인접하게 배치되는 하단 표면(130)을 더 포함하는
    풍력 터빈용 타워.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상단 표면(128)은 상기 상부 타워 세그먼트(112)에 부착되며, 상기 하단 표면(130)은 상기 하부 타워 세그먼트(108)에 부착되는
    풍력 터빈용 타워.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 외측면(134)은 상기 상부 타워 세그먼트(112) 및 상기 하부 타워 세그먼트(108) 중 적어도 하나의 외측 표면(152)과 반경방향으로 정렬되는
    풍력 터빈용 타워.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)은 상기 외측면(134)과 상기 상단 및 하단 표면(128, 130) 사이에 곡선형 전이 표면(168, 170)을 형성하고, 상기 곡선형 전이 표면(168, 170)의 각각은 상기 상부 타워 세그먼트(112) 및 상기 하부 타워 세그먼트(108) 중 적어도 하나의 곡선형 프로파일의 적어도 일부에 대응하는 곡선형 에지(172)를 형성하는
    풍력 터빈용 타워.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 출입구 프레임(106)에 부착된 도어(104)를 더 포함하는
    풍력 터빈용 타워.
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