KR20140113502A

KR20140113502A - 부하 보상장치용 자동 안전 시스템

Info

Publication number: KR20140113502A
Application number: KR1020140030141A
Authority: KR
Inventors: 에버렛 브룩스 피터; 플로이드 밀러 마이론; 제이 그린 토마스
Original assignee: 프론티어 윈드, 엘엘씨.
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-09-24
Also published as: BR102014006359A2; IN2014DE00779A; AU2014201460A1; CA2845461A1; JP2014181711A; US20140271212A1; EP2778398A2; EP2778398A3

Abstract

통신 또는 전력이 단절될 때, 부하 보상장치의 공기 변류기를 자동적으로 전개하는 장치 및 시스템이 제공된다. 어떤 실시예에 있어서, 그 장치 및 시스템은 기어르르 회전하도록 구성되고 그에 의하여 공기 변류기를 전개하는 스프링을 포함할 수 있다. 어떤 구성에 있어서, 스프링은 토션 스프링이며, 래치에 의하여 유지되는 고정 위치로부터 해제될 때 기어를 회전하도록 바이어스 된다. 래치는, 통신 두절 상황이 발생할 때 작동하도록 구성될 수 있는 솔레노이드와 같은 해제 기구에 의하여 제어될 수 있다. 해제기구는 래치를 해제하고, 그에 의하여 스프링을 해제하며 공기 변류기를 전개하게 된다.

Description

부하 보상장치용 자동 안전 시스템 {FAILSAFE SYSTEM FOR LOAD COMPENSATING DEVICE}

본 발명은 부하 보상장치용 자동 안전 시스템에 관한 것이다.

풍력터빈들은 이들의 블레이드(blade)들의 회전면적(swept area)에 비례하는 전력을 생산한다. 풍력터빈에 대하여 반지름과 같은 로터(rotor) 속성의 선택은, 약풍에서의 더 많은 에너지의 생산을 위한 더 긴 블레이드와 강풍에서의 부하 한정을 위한 더 짧은 블레이드 사이에서 설계적 균형이 있게끔 한다. 따라서 더 긴 블레이드를 가지는 풍력터빈은 회전면적을 증가시키며, 이는 더 많은 전력을 생산한다. 하지만 강풍의 속도에서, 더 긴 블레이드를 가지는 풍력터빈은 부품에 있어서 더 큰 요구를 감내하게끔 하고, 부품에 손상을 주는 것을 피하기 위해서 터빈이 셧다운 되어야만 하는 상황이 더 많이 발생하게 된다. 평균 풍속이 손상을 유발할만큼 강하지 않은 경우에도, 간헐적인 돌풍은 바람의 속도 및 방향의 양자를 변화시킬 수 있고 장비에 손상을 줄 정도로 강한 힘을 가할 수 있다.

어떤 풍력터빈 구성에 있어서는, 변류기(deflector)들이 풍력터빈의 부하를 최적화하도록 사용된다. 하지만 통신 또는 전력의 손실이 있는 상황에서는, 이들 변류기의 위치는 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 돌풍이 불 때는, 로터 블레이드가 공기변류기의 도움이 없이 다양한 정격(예를 들면 전력 부하정격, 피로부하 정격 등)을 초과할 수 있다. 하지만, 전력 또는 통신의 손실의 있는 상황에서는 공기변류기가 원하는 대로 전개 또는 수축되지 않을 수 있다.

이하의 내용은 본 발명의 몇몇 실시형태의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 발명의 간략화된 요약내용을 나타낸다. 본 요약내용은 본 발명의 광범위한 개괄내용은 아니다. 이는 본 발명의 요점 또는 중요한 요소들을 정의하거나 또는 범위를 기술하는 것을 의도하는 것은 아니다. 이하의 요약내용은 단순히 이하에 마련된 보다 상세한 설명에 대한 예비적인 부분으로서 간력화된 형태로 본 발명의 몇몇 개념을 나타내는 것일 뿐이다.

본 명세서에 기술된 구성의 실시형태는 부하 대응장치 상의 공기 변류기용 자동 안전 시스템을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 자동 안전 시스템은 공기 변류기를 전개하도록 구성된 링키지(linkage)를 포함할 수 있다. 이 링키지는 기어에 접속된 핀에 의하여 작동될 수 있다. 어떤 구성에 있어서, 기어는 래치에 의하여 제자리에 고정된 스프링에 의하여 회전할 수 있다. 래치가 해제되었을 때는 스프링이 기어를 회전하고, 그에 의하여 공기 변류기를 전개한다.

본 발명의 보다 완전한 이해 및 그의 장점은 첨부된 도면을 고려한 이하의 기술내용을 참조함으로써 구해질 수 있으며, 유사한 구성부에 대하여는 유사한 부호가 부여되었다.
도 1은 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 풍력터빈의 사시도이다.
도 2는 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 연장된 위치에 있는 공기 변류기를 가지는 제1 부하 보상장치를 도시하는 로터 블레이드의 단면도이다.
도 3은 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 연장된 위치에 있는 공기 변류기를 가지는 제2 부하 보상장치를 도시하는 로터 블레이드의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 수축된 위치(도 4) 및 연장된 위치(도 5)에 있는 공기 변류기를 가지는 도 2의 부하 보상장치를 도시하는 로터 블레이드의 등척성 단면도이다.
도 6 및 7은 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 수축된 위치(도 6) 및 연장된 위치(도 7)에 있는 공기 변류기를 가지는 도 2의 부하 보상장치를 나타내는 로터 블레이드의 등척성 단면도이다.
도 8은 본 명세서에서 기술된 자동 안전 시스템과 관련하여 사용될 수 있는 돌풍 보상장치의 일 예를 나타낸다.
도 9는 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 자동 안전 시스템의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 도 9의 자동 안전 시스템의 다른 사시도이다.
도 11은 본 명세서에서 기술된 하나 이상의 실시형태에 따른 다른 자동 안전 시스템의 개략도이다.

다양한 실시형태에 관한 이하의 기술내용은, 첨부된 도면을 참조하여 이루어지며, 이들 도면은 본 발명의 일부를 구성하며, 본 발명이 실시될 수 있는 다양한 실시예를 예시하는 방편으로 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 기타의 실시예들도 이용될 수 있으며 구조적이며 기능적인 변형이 가능한 것임은 이해가능하다.

상술한 바와 같이, 본 명세서에 기술된 구성의 실시형태는 부하 보상장치상의 공기 변류기와 같은 전개가능한 장치용 자동 안전 시스템에 관한 것이다. 어떤 실시예에 있어서, 부하 보상장치는 풍력터빈 블레이드와 같은 에어포일 로터 블레이드 상에 장착될 수 있다. 다양한 실시형태들이 풍력터빈 블레이드에 장착된 공기 변류기의 맥락에서 기술될 것이지만, 자동 안전 시스템의 실시형태들은 본 발명을 벗어나지 않고서 다양한 적용분야에서 실시될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 기술된 시스템의 실시형태들은 본 발명을 벗어나지 않고서 항공기, 로켓, 헬리콥터 등과 같은 하나 이상의 적용분야에서도 사용될 수 있다.

도 1은 나셀(nacelle: 8)을 지지하는 타워(6)를 가지는 기초부(4) 상의 풍력터빈(2)을 나타낸다. 하나 이상의 블레이드(10)들은 볼트 플랜지(14)를 통하여 허브(12)에 부착된다. 도시된 실시예에 있어서, 풍력터빈은 3개의 블레이드(10)를 포함한다. 허브(12)는 나셀(8)내에 기어박스, 발전기 및 기타 부품에 연결된다. 블레이드(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이 고정된 길이를 가질 수도 있고 길이가변형(variable length-type), 즉 신축자재형일 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 각 길이가변형 블레이드(10)는 근저부 또는 기초부(16) 및 끝단부(18)를 포함한다. 끝단부(18)는 근저부(16)에 대해서 이동가능한 것으로서 로터 블레이드(10)의 길이를 제어가능하게 증가 및 감소하도록 되어 있으며, 그에 따라 로터 블레이드(10)의 회전면적을 각각 증가 및 감소하게 된다. 나사구동, 피스톤/실린더, 또는 풀리/윈치구조와 같은 바람직한 구동 시스템이 근저부(16)에 대하여 끝단부(18)를 이동하도록 사용될 수 있다. 그러한 구동 시스템들은 발명의 명칭이 "신축자재한 윈드 터빈 들레이드"이며 그의 내용이 본 명세서에 전체적으로 참조되는 미국특허 제 6,902,370 호에 기술되어 있다. 풍력터빈(2)은 또한, 도시하지는 않았으나 좌우요동 구동장치(yaw drive) 및 좌우요동 구동모터를 더 포함한다.

도 2 내지 5는, 적어도 하나의 부하 보상장치(30)에 포함되는 풍력터빈 블레이드(10)의 단면도이다. 블레이드(10)는 선두 가장자리(20), 후미 가장자리(22), 고압측(24) 및 저압측(26)을 가진다. 시위선(chord line) c 는 블레이드(10)의 선두 가장자리(20)와 후미 가장자리(22) 사이의 선으로서 정의될 수 있다. 로터 블레이드(10)의 선두측은 로터 블레이드(10)의 선두 절반에 상당하고 로터 블레이드(10)의 후미측은 로터 블레이드(10)의 후미 절반에 상당함을 알 수 있다.

도면에 나타낸 블레이드(10)는 단지 하나의 에어포일 외형의 예시적인 단면설계일 뿐이며, 무한한 단면에 있어서의 변형이 본 발명의 일부로서 사용될 수 있다. 에어포일 로터 블레이드는 파이버 글래스 및/또는 탄소섬유와 같은 어떠한 적절한 재료 및 구성으로 제조될 수 있다.

도 2 및 도 3의 단면도로부터 볼 수 있는 바와 같이, 로터 블레이드(10)는 도면부호 30으로 일반적으로 표기한 적어도 한 개의 부하 보상장치를 더 포함하지만, 로터 블레이드(10)의 특정한 면에 대해서 도면부호 30a 및 30b 로서 특별히 참조될 수도 있다. 도 2는 로터 블레이드(10)의 저압측(26)에서의 기류에 영향을 미치는 제1 부하 보상장치(30a)의 배치를 나타낸다. 도 3은 로터 블레이드(10)의 고압측(24)에서의 기류에 영향을 미치는 제2 부하 보상장치(30b)의 배치를 나타낸다. 사용에 있어서, 더 굽은 면(26a) 및 그에 대향하는 덜 굽은 면(24a)은 주지의 기체역학상의 원리에 의하여 저압측(26) 및 고압측(24)의 기체역학적 현상을 만들어낸다. 이는, 로터 블레이드(10) 상의 기류와 조합되어, 로터의 회전을 보조하는 "양력(lift)"으로 알려진 효과를 생성한다. 도시된 위치들은 부하 보상장치의 다양한 장착위치의 몇몇 실시예들을 표시할 뿐이다. 부하 보상장치 또는 다수의 부하 보상장치들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 위치에 마련될 수 있다. 또한 본 명세서에서 기술된 자동 안전 시스템들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 어떠한 위치에서든 어떠한 형식의 부하 보상장치에 사용될 수 있다.

한 실시예에 있어서, 각 로터 블레이드(10)는 저압측(26)의 기류에 영향을 주는 적어도 한 개의 제1 부하 보상장치(30a) 및 고압측(24)의 기류에 영향을 주는 적어도 한 개의 제2 부하 보상장치(30b)를 포함한다. 즉, 이는 부하 보상장치(30a) 및 (30b)를 포함하며, 이들 장치(30a),(30b)들은 로터 블레이드(10)를 따라서 길이방향으로 간격을 두고 배치된다. 이들 장치(30a),(30b)들은 임의의 수로 사용될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 각 로터 블레이드(10)는 저압측(26)의 기류에 영향을 주는 적어도 한 개의 부하 보상장치(30a)는 포함하지만, 고압측(24)의 기류에 영향을 주는 부하 보상장치는 포함하지 않을 수 있다. 어떠한 임의의 수의 장치(30a)가 저압측(26)에 사용될 수 있다. 또한 다른 실시예에 있어서는, 각 로터 블레이드(10)는 고압측(24)의 기류에 영향을 주는 적어도 한 개의 부하 보상장치(30b)는 포함하지만, 저압측(26)의 기류에 영향을 주는 부하 보상장치는 포함하지 않을 수 있다. 어떠한 임의의 수의 장치(30b)가 고압측(24)에 사용될 수 있다.

각 풍력부하 보상장치(30a),(30b)는 공기 변류기(32)를 포함한다. 공기 변류기(32)는, 그 공기 변류기(32)가 에어포일 로터 블레이드(10)의 외부 표면으로부터 연장되는 연장된 위치와, 공기 변류기(32)가 에어포일 로터 블레이드(10)의 외부표면과 실질적으로 같은 평면을 이루거나, 오목하거나 기타 실질적으로 연장되지 않는 수축된 위치의 사이에서 이동가능하다. 도 2 및 도 3 의 양자는 공기 변류기(32)가 로터 블레이드(10)의 외부 표면으로부터 연장되는 연장된 위치에 있는 공기 변류기(32)를 도시한다. 도 4는 수축된 위치에 있는 풍력부하 보상장치(30a)를 나타내는 로터 블레이드(10)의 등척적 단면도이다.

제1 구성에 있어서, 에어포일 로터 블레이드(26)의 선두 가장자리(20) 및 후미 가장자리(22)와 관련된 공기 변류기(32)의 위치는 선두 절반 내, 즉 선두 가장자리(20)로부터 후미 가장자리(22)까지 그에 대하여 수직인 방향에서 측정하였을 때 시위선 c 의 길이의 0% 내지 50% 의 사이에 있게 된다. 다른 구성에 있어서, 에어포일 로터 블레이드(26)의 선두 가장자리(20) 및 후미 가장자리(22)와 관련된 공기 변류기(32)의 위치는, 선두 가장자리(20)로부터 후미 가장자리(22)까지 그에 대하여 수직인 방향에서 측정하였을 때 시위선 c 의 길이의 5% 내지 25% 의 사이에 있게 된다. 또 다른 구성에 있어서, 에어포일 로터 블레이드(26)의 선두 가장자리(20) 및 후미 가장자리(22)와 관련된 공기 변류기(32)의 위치는, 선두 가장자리(20)로부터 후미 가장자리(22)까지 그에 대하여 수직인 방향에서 측정하였을 때 시위선 c 의 길이의 5% 내지 15% 의 사이에 있게 된다.

공기 변류기(32)는 임의의 풍력터빈 조건 파라미터에 근거하여, 또한 사용되는 부하 보상장치의 수를 고려하여 규격이 결정될 수도 있다. 공기 변류기는 파이버 글래스, 탄소섬유, 스테인레스강, 다양한 플라스틱[폴리카보네이트, 테프론(TEFLON)으로 채워진 폴리카보네이트와 같은] 및/또는 알루미늄 등과 같은 어떠한 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 공기 변류기(32)는, 예를 들어 수인치 내지 수피트 까지의 어떠한 임의의 폭으로 만들어질 수 있다. 부가적으로, 공기 변류기(32)는 예를 들어 시위선 c(도 3)의 1 퍼센트 이하로부터 수 퍼센트 까지의 어떠한 임의의 높이로 어에포일 표면으로부터 연장될 수 있으며, 전형적으로는 1인치 미만이지만, 선택된 재료에 근거하여 어떠한 적절한 두께를 가질 수도 있다.

도 4 및 도 5는 수축된 위치(도 4) 및 연장된 위치(도 5)에 있는 공기 변류기(32)를 가지는 저압측 풍력부하 보상장치(30)를 도시하는 로터 블레이드(10)의 등척성 단면도이다. 풍력부하 보상장치(30)는 적절하게는 로터 블레이드(10)의 윤곽을 따르는 표면을 유지하기 위한 인터페이스에 의하여 장착된다. 이는, 부하 보상장치(30) 및 블레이드 구조의 양자에 고정적으로 부착되는 하나 이상의 윤곽이 형성된 덮개판(34)를 사용함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로, 부하 보상장치(30)의 선두면은 블레이드 구조의 형상을 적절하게 따르고 그에 고정될 수 있다. 다른 구성에 있어서, 부하 보상장치(30)의 선두면은 블레이드의 하부측에 장착될 수 있다. 하드웨어 및 접착제와 같은 적절한 고정 구조가 사용될 수도 있다.

도 6 및 7은 수축된 위치(도 6) 및 연장된 위치(도 7)에 있는 공기 변류기를 가지는, 분리된 상태의, 부하 보상장치(30)의 예시적인 실시예의 등척성 단면도이다. 제1 구성에 있어서, 부하 보상장치(30)는 제1 부분 및 제2 부분(34a) 및 (34b)으로 만들어진 프레임(33)을 포함한다. 이들 부분(34a) 및 (34b)은 공기 변류기(32)가 이동하는 슬롯(35)을 규정하도록 합쳐진다. 필요하다면, 제1 및 제2 부분(34a) 및 (34b)의 대면하는 가장자리는 배기구(36)를 포함하도록 한다. 배기구(36)는 통상 보유하고 있는 압축공기를 해제하는 공압 구성[즉, 압축공기에 의하여 공기 변류기(32)가 작동되는 곳]에서 사용되며, 공기 변류기(32)가 선택적으로 교호하는 위치(예를 들면 수축위치 또는 연장위치)로 복귀하도록 한다. 어떤 구성에서는 배기구(36)를 포함하지 않을 수 있으며, 대신에 하나 이상의 배수구를 포함할 수 있다.

전개된 부하 보상장치의 공기 변류기는 그것이 장착된 풍력터빈의 동작을 최적화하는 것을 보조한다. 그러나, 전력차단 또는 기타 통신상의 문제가 발생한 경우에는, 공기 변류기가 에어포일 로터 블레이드 상의 부하를 관리하도록 전개되지 못할 수 있다. 따라서, 에어포일 로터 블레이드가 정격부하를 초과할 수 있기 때문에 풍력터빈의 하나 이상의 부품에 손상을 줄 우려가 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 공기 변류기는, 부하 보상장치에 국부적으로 배치된, 또는 다수 개의 부하 보상장치에 접속된 제어기에 의하여 제어될 수 있다. 제어기는 풍력터빈의 동작을 최적화하기 위하여 공기 변류기를 전개할 수 있다. 공기 변류기 제어의 실시형태는 본 명세서에 참조되는 미국특허 제 8,267,654 호에서 찾아볼 수 있다.

도 8은 부하 보상장치(100)의 일 예를 나타낸다. 부하 보상장치(100)는 에어포일 로터 블레이드(102)에 접속될 수 있으며, 하우징(104)과, 그를 통하여 공기 변류기(도 8에는 도시않됨)가 전개되었을 때 연장될 수 있는 개구(107)를 가지는 덮개 시이트(106)를 포함할 수 있다. 통신두절(예를 들면 제어기가 고장나거나 도는 공기 변류기와 통신할 수 없는 경우) 또는 전력단절의 경우에, 공기 변류기는 의도하는 대로 전개(또는 수축)될 수 없을 수 있다. 상술한 바와 같이, 이는 풍력터빈의 하나 이상의 부품이 정격(부하 또는 피로율)을 초과하게 하여 풍력터빈의 하나 이상의 부품에 손상을 주게 된다. 도 9 및 10은 본 명세서에 기술된 실시형태에 따른 통신 문제 발생(예를 들면 통신두절, 전력단절 등)시 공기 변류기를 전개(또는 수축)하기 위한 공기 변류기 자동안전 시스템(200)의 일 예를 나타낸다.

어떤 실시예에 있어서, 본 명세서에 기술된 자동안전 시스템은 부하 보상장치[도 8의 (100)]의 하우징[도 8에서의 하우징(104)과 같은]내에 수납될 수 있다. 그러한 실시예에 있어서는, 하우징 및 부하 보상장치의 간결성을 유지하거나 개선하기 위하여 자동안전 시스템에 관련된 중량 및 크기를 감소하는 것이 유리하다. 따라서, 본 명세서에 기술된 자동안전 시스템은 부품과 관련하여 중량 및 크기를 최소화하도록 노력한다.

도 9 및 10을 더 참조하면, 자동안전 시스템(200)은 해제기구(202)를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에 있어서, 해제기구(202)는 솔레노이드일 수 있다. 해제기구(102)는 통신 문제 발생(예를 들면 통신두절, 전력단절 등)시 작동하도록 구성될 수 있다. 해제기구(202)는 래치(204)에 접속될 수 있다. 래치(204)는 어떠한 적절한 래치기구일 수 있다. 예를 들어, 래치(204)는, 솔레노이드 또는 해제기구(202)가 제1 위치에 있을 때는 스프링(206) 또는 기타 장치와 접촉하여(이하에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이) 그 스프링의 위치를 유지하고, 솔레노이드 또는 해제기구(202)가 제2 위치에 있을 때는 스프링(206)과 접촉하지 않고, 대신에 스프링(206)을 해제한다. 다른 실시예에 있어서, 래치 또는 그의 다른 부분이 자석일 수 있다.

상술한 바와 같이, 래치(204)는 스프링(206)을 제어한다. 어떤 실시예에 있어서, 스프링은 토션 스프링(예를 들면, 헬리컬 토션 스프링)일 수 있으며, 해제되었을 때 기어(208a) 내지 (208c)와 같은 기어 또는 기어 시스템을 회전하도록 바이어스 될 수 있다. 기어(208)는 공기 변류기(220)를 강하게 전개하도록 하기 위하여 회전하게끔 구성될 수 있다. 어떤 실시예에 있어서, 기어(208)는 기어(208c)의 표면으로부터 바깥 방향으로 연장되는 핀 또는 기타 돌기부(210)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 있어서, 돌기부(210)는 회전시에 링키지 조립체(212)와 접촉하도록 구성될 수 있다. 링키지 조립체(212)는 공기 변류기(220)에 접속되어 연장될 수 있어서, 공기 변류기(220)를 전개하게 된다. 어떤 실시예에 있어서, 공기 변류기(220)는 자동안전 시스템(200)을 사용하여 전개되었을 때 완전히 연장된 위치로 전개될 수 있다.

어떤 실시예에 있어서, 자동안전 시스템(200)은 댐퍼(230)를 포함할 수 있다. 댐퍼(230)는 손상 등을 방지하기 위하여 공기 변류기(220)의 전개를 감속하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 스프링(206)을 해제하면 갑자기 공기 변류기(220)가 완전히 전개될 수 있기 때문에, 공기 변류기(220) 또는 시스템(200)의 하나 이상의 부품 또는 부하 보상장치가 이러한 갑작스러운 이동에 의하여 손상될 수도 있다. 따라서, 댐퍼(230)는 기어(208)의 회전을 느리게 함으로써 어떠한 손상을 최소화 또는 회피하도록 공기 변류기(220)의 전개를 느리게 한다.

도 9 및 10에 나타낸 바와 같이, 자동안전 시스템(200)의 구성품들은 비교적 콤팩트하고, 파이버글래스, 탄소섬유 또는 기타 복합재료, 알루미늄, 철, 스테인레스 강, 플라스틱, 동 등과 같은 경량의 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 자동안전 시스템(200)의 구성품들은 부하 보상장치의 하우징[도 8에서의 하우징(104)와 같은]내에 끼워질 수 있다.

어떤 실시예에 있어서, 자동안전 시스템(200)은 통신두절 상황에 작동할 수 있다. 예를 들어, 만약 하나 이상의 제어기 및 하나 이상의 공기 변류기 사이의 통신이 두절되면(예를 들어 네트워크 문제 등에 기인하여), 상술한 바와 같이 에어포일 로터 블레이드가 하나 이상의 운용제한을 초과하는 상황을 감소 또는 없도록 하기 위하여 자동안전 시스템(200)이 작동된다. 다른 실시예에 있어서, 풍력터빈에 전력이 차단되면, 정격제한 초과로 인하여 풍력터빈의 부품에 어떤 손상이 일어나지 않도록 하기 위하여 자동안전 시스템(200)이 작동하여 공기 변류기(220)를 전개하게 된다.

통신이 두절되면 해제기구(202)는 래치(204)를 해제하도록 한다. 예를 들어, 통신의 두절은 래치(204)가 스프링(206)으로부터 떨어지도록 하기 위하여 솔레노이드(202)를 작동할 수 있다. 래치(204)를 스프링(206)으로부터 멀어지게 함으로써, 기어 시스템(208)이 회전하게 되고, 공기 변류기(220)가 전개된다. 상술한 바와 같이, 공기 변류기(220)는 자동안전 시스템(200)을 사용하여 전개될 때 완전히 연장되도록 전개될 수 있다. 어떤 실시예에 있어서, 완전히 전개된 위치는 50 내지 60mm 일 수 있다.

비록 몇 개의 실시예 및 구성들이 자동안전 시스템(200)을 사용하는 공기 변류기(220)를 전개한다는 맥락에서 논의되었으나, 공기 변류기(220)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 유사한 자동안전 구조를 사용하여 수축될 수 있다. 예를 들어, 스프링(206)은 반대 방향으로 기어(208)를 회전하도록 구성될 수도 있다[예를 들어, 공기 변류기(220)가 이미 전개되어 있을 때). 그러면 기어(208)의 회전은 공기 변류기(220)를 수축시키게 된다. 이러한 구성은, 예를 들어, 부하의 감소가 필요하지 않거나 또는 전개된 공기 변류기(220)가 풍력터빈의 출력을 감소할 수 있는 상황에서 사용될 수 있다. 따라서, 통신이 두절되는 경우, 이러한 상황에서는 공기 변류기(220)를 수축시키는 것이 유리하다.

어떤 실시예에 있어서, 자동안전 시스템(200)은 자석(240)을 더 포함할 수 있다. 자석(240)은 기어(208c)와 접촉(또는 가까운 근방에)할 수 있으며, 자동안전 시스템(200)에 의하여 작동되지 않는 한, 핀 또는 돌기부(210)가 링키지 조립체(212)와 접촉하지 않도록 기어(208c)의 위치를 유지한다. 예를 들어, 자석(240)은, 통상의 조건 하에서 모터가 자동안전 기구를 작동하는 것을 방지 하기 위하여, 통상의 운용시에 기어(208c)를 잡고 있어서 돌기부(210)에서 떨어지게 되는 위치에 있도록 한다.

도 11은 자동안전 시스템(300)의 다른 예를 도시한다. 자동안전 시스템(300)은 공기 변류기(320)에 접속되며, 통신 두절시에 공기 변류기(220)를 작동시키기 위하여 일련의 풀리(350a) 내지 (350e) 및 형상기억 합금으로 만들어지는 와이어(360)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 와이어(360)는 가열되었을 때 본래의 냉간단조된 형상(본 구성에서는, 수축된 것일 수 있)으로 복귀하도록 구성될 수 있다. 와이어(360)가 가열됨에 따라, 그 와이어(360)는 풀리(350a) 내지 (350e)를 따라서 수축되고, 그에 따라 공기 변류기(320)가 하부 방향으로 이동(즉, 전개)하게 된다. 따라서, 통신이 두절되는 상황에서, 와이어(360)가 수축되도록 가열될 수 있고, 그에 의하여 공기 변류기(320)를 전개하게 된다.

와이어(360)는 다양한 형상기억 재료로 만들어질 수 있다. 어떤 실시예에서는, 와이어가 동-알루미늄-니켈 합금, 니켈-티타늄 합금 등으로 만들어질 수 있다. 어떤 실시예에 있어서는, 와이어(360)를 아연, 동, 금 및 철로 형성된 합금으로 만들 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 명세서에서 기술된 자동안전 시스템은, 어떤 실시예에서는 풍력터빈 블레이드와 같은 부하 보상장치내의 공기 변류기를 전개/수축 하도록 사용될 수 있다. 그러나, 자동 안전 시스템의 실시형태들은 다양한 다른 부품을 전개 및/또는 수축함으로써, 다른 타입의 에어포일(예를 들면 항공기 날개, 헬리콥터 날개, 보트 프로렐러, 로켓 등)과 같은 다양한 적용분야에서도 사용될 수 있다.

하나 이상의 자동안전 시스템은 공압 또는 유압수단(예를 들면 공압/유압 실린더), 자기 레일, 전기적 수단 등을 사용하여 작동될 수 있다. 또한, 본 명세서내에 기술된 시스템들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서도 이들의 하나 이상의 조합으로 이용될 수도 있다.

비록 본 발명의 특징은 구성적인 특징 및/또는 방법상의 이유로 특정한 언어를 사용하여 기술되었으나, 첨부된 특허청구의 범위에 정의된 기술적 특징은 상술한 특정한 특징 또는 내용에 한정될 필요는 없다. 오히려, 상술한 특정한 특징 및 내용은 청구범위를 실시하기 위한 실시예의 형태로서 개시된 것일 뿐이다.

Claims

통신 두절 상황이 발생할 때 작동하도록 구성되는 해제장치와;
상기 해제장치에 접속되며 상기 해제장치의 작동시에 해제되도록 구성되는 래치와;
상기 래치에 접속되며 상기 래치가 해제되었을 때 해제되도록 구성되는 스프링; 및,
상기 스프링이 해제되었을 때 공기 변류기를 전개하도록 구성되는 핀을 포함하는 공기 변류기 해제장치.
제 1 항에 있어서,
통신 두절 상황은 전력 두절 상황인 공기 변류기 해제장치.
제 1 항에 있어서,
통신 두절 상황은, 공기 변류기를 전개 및 수축하도록 구성된 제어기와의 통신 두절 상황인 공기 변류기 해제장치.
제 1 항에 있어서,
스프링이 토션 스프링인 공기 변류기 해제장치.
제 1 항에 있어서,
스프링이 해제되었을 때 공기 변류기의 전개를 감속하도록 구성되는 댐퍼를 더 포함하는 공기 변류기 해제장치.
제 5 항에 있어서,
댐퍼는 점성(viscous) 댐퍼인 공기 변류기 해제장치.
제 1 항에 있어서,
스프링의 해제 전에 핀의 위치를 유지하도록 구성되는 자석을 더 포함하는 공기 변류기 해제장치.
통신 두절 상황이 발생할 때 해제되도록 구성되는 토션 스프링을 포함하며,
상기 토션 스프링은, 해제되었을 때, 공기 변류기를 완전히 연장된 위치로 전개하도록 구성되는 기어를 회전하는 공기 변류기 해제장치.
제 8 항에 있어서,
공기 변류기는 풍력터빈 블레이드 상에 배치되는 공기 변류기 해제장치.
제 8 항에 있어서,
통신 두절 상황은, 공기 변류기의 전개를 제어하도록 구성된 제어기와의 통신 두절 상황인 공기 변류기 해제장치.
제 8 항에 있어서,
공기 변류기의 전개를 감속하도록 구성된 댐퍼를 더 포함하는 공기 변류기 해제장치.
제 8 항에 있어서,
통신 두절 상황의 발생 전에 스프링의 위치를 유지하는 래치를 더 포함하는 공기 변류기 해제장치.
제 12 항에 있어서,
래치는 통신 두절 상황의 발생 시에 솔레노이드에 의하여 해제되는 공기 변류기 해제장치.
제 8 항에 있어서,
기어는 그 기어의 표면으로부터 바깥 방향으로 연장되는 돌기부를 포함하며, 상기 돌기부는 링키지 조립체와 접촉하도록 구성되는 공기 변류기 해제장치.
제 14 항에 있어서,
링키지 조립체는, 돌기부가 그 링키지를 연장하도록 회전함에 따라 공기 변류기를 전개하는 공기 변류기 해제장치.
통신 두절 상황이 발생할 때 작동하도록 구성되는 해제장치; 및,
상기 해제장치에 의한 해제에 따라서 전개되도록 구성되는 전개가능한 장치를 포함하는 해제 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 통시 두절 상황은, 전개가능한 장치를 전개하도록 구성되는 제어기와의 통신이 두절되는 것 및 전력이 두절 되는 것 중의 하나인 해제 시스템.
제 16 항에 있어서,
전개가능한 장치는 풍력터빈 블레이드 상의 공기 변류기인 해제 시스템.
제 16 항에 있어서,
해제장치는:
스프링의 해제에 의하여 회전되며, 링키지 조립체와 접촉하도록 기어로부터 연장되는 돌기부를 포함하는 기어와;
스프링의 위치를 유지하고, 통신 두절 상황의 발생에 따라 상기 위치로부터 스프링을 해제하는 래치와;
상기 래치를 스프링과 걸어맞춤하는 위치에 유지하고, 통신 두절 상황의 발생에 따라 상기 걸어맞춤하는 위치로부터 래치를 해제하는 해제 조립체를 포함하여 구성되며,
링키지 조립체는 스프링의 해제에 따라 전개가능한 장치를 전개하도록 구성되는 해제 시스템.
제 16 항에 있어서, 전개가능한 장치는 완전히 연장된 위치까지 전개되는 해제 시스템.