KR20150001711U - 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치 - Google Patents

풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치 Download PDF

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Abstract

풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치에 관한 것으로, 일정 직경으로 이루어진 다수의 피치 베어링, 상기 피치 베어링에 일정한 간격으로 고정되는 다수의 T형 커넥터, 상기 커넥터에 연결되도록 일정 길이를 갖는 호스, 상기 호스로부터 배출되는 폐 윤활유가 수집되는 수집통을 마련하여 하나의 수집통에 다수의 피치 베어링으로부터 폐 윤활유(그리스)가 수집되므로 수집통의 교체 작업이 간편하게 이루어질 뿐만 아니라 작업 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 각각의 피치 베어링에 수집통을 설치하지 않으므로 수집통의 탈락 우려가 없으며, 수집통이 풍력발전기의 허브 내에 고정되므로 작업자의 작업 안전성을 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치{Pitch Bearing Lubricant Discharge Device of Wind Turbine}
본 고안은 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기의 피치 베어링에서 사용된 폐 그리스(grease)를 하나의 수집통으로 수집하는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는 풍력을 이용하여 회전날개를 갖는 풍차를 회전시켜 발전부에 의해 전력을 생산하는 장치이다.
이러한 풍력발전기는 바람이 불 때의 풍속에 따른 풍력을 최대한 이용하기 위하여 지상에서 대략 80 m 이상의 고지대나 해안지역 또는 해상에 설치된다.
풍력발전기는 주탑을 포함한 본체, 본체에 결합된 회전날개부, 회전날개부에 연계된 발전부, 회전날개부와 발전부에 연결된 회전력 전달부를 포함한다.
회전력 전달부에는 다수의 기어 부재와 베어링 부재가 구비되어 회전날개부의 회전력을 발전부로 전달한다.
따라서 풍력발전기의 베어링 부재에는 그리스와 같은 윤활유가 공급되어야 하고, 공급된 윤활유는 환경오염을 방지하도록 다시 회수되어야 한다.
이를 위한 윤활유 공급회수장치가 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 윤활유 공급회수장치(10)는 펌프 어셈블리(20), 공급 어셈블리(60), 회수유 저장부(미도시)를 포함한다.
펌프 어셈블리(20)는 하부에 피스톤 캠 수용부가 형성된 펌프케이싱부(30), 모터 및 구동축을 갖는 구동부(40), 공급 피스톤 캠부를 포함한다.
그러나 이러한 종래의 윤활유 공급회수장치에 의하면, 모터 구동에 따른 공급 피스톤 캠부의 작동으로 윤활유는 정량으로 공급되지만 윤활유의 회수는 베어링의 회전에 따른 원심력으로 회수유 저장부로 밀려나오는 것과 추가적인 회수 구동원(미도시)에 의하기 때문에 어느 순간 회수량이 과다해질 경우엔 회수통로가 막히게 될 수 있다는 문제점이 있었다.
이와 반대로 원심력이 작을 경우엔 윤활유가 베어링에 잔류하게 되므로 새로운 윤활유가 공급되면 베어링 내부에는 윤활유가 과다 충진되어 베어링 회전 시 과부하를 유발시키고, 베어링의 내부압력 및 온도를 상승시켜 윤활유가 외부로 누출될 수 있다는 문제점이 있었다.
또한 윤활유가 외부로 누출됨에 따라 회수유 저장부가 파손될 수 있고, 윤활유의 공급 및 회수가 각각의 구동원에 의하기 때문에 비용이 증가될 수 있다는 문제점이 있었다.
한편 종래의 풍력발전기에는 피치 베어링에서 토출되는 폐 윤활유(그리스)를 수집하기 위하여 일정한 간격으로 폐 그리스를 수집하기 위한 그리스 수집통을 설치하여 사용하고 있다.
이러한 그리스 수집통은 뚜껑과 일체형이 아니어서 발전기 운전 중에 발생되는 진동 또는 그리스 수집통 내부의 압력 증가로 인하여 그리스 수집통이 탈락되는 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한 그리스 수집통에 폐 그리스가 가득 차게 되면 다수의 그리스 수집통을 하나씩 새로운 그리스 수집통으로 교체해야 되는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 이에 따른 작업 공수가 많아 그리스 수집통의 교체에 따른 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 풍력발전기가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 따른 풍력발전기는 본체, 상기 본체에 결합되어 바람에 의해 회전되는 회전날개부, 상기 회전날개부에 연계되어 전력을 발생시키는 발전부, 상기 회전날개부와 상기 발전부에 연결되어 상기 회전날개부의 회전력을 상기 발전부로 전달하며, 베어링이 구비된 회전력 전달부 및 상기 본체에 마련되어 상기 베어링에 윤활유를 공급함과 동시에 기존에 공급된 윤활유를 동일하게 회수하는 윤활유 공급회수장치를 포함한다.
상기 윤활유 공급회수장치는 구동축 일측에 공급 피스톤 캠부가 결합되고, 상기 구동축 타측에 회수 피스톤 캠부가 결합된 펌프 어셈블리를 포함하여 상기 공급 피스톤 캠부와 상기 회수 피스톤 캠부의 구동에 따른 유압차에 의해 상기 베어링에 윤활유를 공급함과 동시에 기존에 공급된 윤활유를 동일하게 회수되게 한다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2011-0136512호(2011년 12월 21일 공개)
그러나 종래기술에 따른 풍력발전기는 구동축에 의해 캠의 회전으로 윤활유의 공급 및 회수를 하는 이점은 있으나, 캠의 회전에 따른 진동이 발생됨은 물론 소음이 발생되며, 펌프 어셈블리, 공급 어셈블리, 회수 어셈블리 등이 구비되어야 하므로 설치 공간을 확보하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍력발전기의 운전 중에 발생되는 진동 또는 수집통의 내부 압력 증가 등으로 인하여 수집통이 탈락하지 않는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치를 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은 각각의 피치 베어링에 설치되는 폐 윤활유 수집통을 하나의 폐 윤활유 수집통으로 수집할 수 있는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치는 일정 직경으로 이루어진 다수의 피치 베어링, 상기 피치 베어링에 일정한 간격으로 고정되는 다수의 T형 커넥터, 상기 T형 커넥터에 연결되도록 일정 길이를 갖는 호스, 상기 호스로부터 배출되는 폐 윤활유가 수집되는 수집통을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수집통은 각각 상기 T형 커넥터로부터 유입된 폐 윤활유가 일시적으로 저장되는 수집 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 T형 커넥터 및 상기 호스는 상기 피치 베어링의 외면에 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 T형 커넥터 및 상기 호스는 상기 피치 베어링의 외측을 감싸는 형태의 폐 루프로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 수집통은 풍력발전기의 허브 내부에 고정되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치에 의하면, 하나의 수집통에 다수의 피치 베어링으로부터 폐 윤활유(그리스)가 수집되므로 수집통의 교체 작업이 간편하게 이루어질 뿐만 아니라 작업 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 각각의 피치 베어링에 수집통을 설치하지 않으므로 수집통의 탈락 우려가 없으며, 수집통이 풍력발전기의 허브 내에 고정되므로 작업자의 작업 안전성을 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 종래 풍력발전기의 윤활유 회수장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치의 측면도,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치의 배면도,
이하 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치의 측면도이고, 도 3은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치의 배면도이다.
본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치는 일정 직경으로 이루어진 다수의 피치 베어링(110), 상기 피치 베어링(110)에 일정한 간격으로 고정되는 다수의 T형 커넥터(120), 상기 T형 커넥터(120)에 연결되도록 일정 길이를 갖는 호스(130), 상기 호스(130)로부터 배출되는 폐 윤활유가 수집되는 수집통(140)을 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치는 피치 베어링(110)의 외면 둘레를 따라 설치된다. 풍력발전기에는 바람의 유동에 따라 회전되는 날개(블레이드)가 통상 2개 내지 4개가 설치되어 있다.
따라서 피치 베어링(110)은 각 날개에 대응되도록 마련되며, 도 2 및 도 3에 도시된 풍력발전기는 3개의 피치 베어링(110)이 마련되어 있으며, 피치 베어링(110)은 풍력발전기의 날개 수에 따라 각각 달라지게 됨은 물론이다.
피치 베어링(110)의 외면 둘레에는 T형 커넥터(120)가 고정된다. T형 커넥터(120)는 피치 베어링(110)의 외면 둘레에 일정한 간격으로 다수개 고정된다. 이는 피치 베어링(110) 내부에 삽입된 그리스(grease)인 윤활유의 수집을 용이하게 하기 위함이다.
또한 T형 커넥터(120) 사이에는 호스(130)가 연결된다. 호스(130)는 합성수지재 또는 동 파이프 등을 사용할 수 있다. 이들 호스(130)는 윤활유의 이동이 원활하게 이루어지도록 피치 베어링(110) 보다 큰 원호 형상으로 이루어져 피치 베어링(110)을 감싸는 폐 루프(loop) 형상을 갖도록 한다.
이러한 호스(130)는 수집통(140)으로 연장되어 연결되며, 본 고안의 윤활유 수집장치에는 호스(130)와 수집통(140) 사이에 수집 분배기(150)를 더 포함할 수 있다.
즉, 하나의 피치 베어링(110)에는 하나의 수집 분배기(150)가 마련된다. 이는 윤활유가 수집 분배기(150)에 일차적으로 수집되게 한 다음 수집 분배기(150)에서 보다 큰 크기를 갖는 수집통(140)으로 수집되도록 하기 위함이다.
도 2 및 도 3에서와 같이 각각의 피치 베어링(110)에는 그 외면에 고정되는 T형 커넥터(120)와 연결된 호스(130)에 수집 분배기(150)가 장착된다. 이러한 수집 분배기(150)는 수집통(140)의 크기보다 작은 크기로 이루어져 피치 베어링(110)에서 배출되는 윤활유를 일시적으로 보관하게 된다.
한편 수집 분배기(150)는 각각의 피치 베어링(110)에 장착되지 않고서 각 피치 베어링(110)에 연결되어 있는 호스(130)가 직접 수집통(140)으로 연결될 수도 있다.
다음 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치의 결합관계를 상세하게 설명한다.
본 고안에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치는 일정 직경으로 이루어진 피치 베어링(110)의의 외면에 다수의 T형 커넥터(120)를 고정한다. 즉, 피치 베어링(110)에는 T형 커넥터(120)가 연결되도록 피치 베어링(110)의 내면까지 일정 길이를 형성하는 구멍(미도시)을 형성한다. 이러한 구멍은 피치 베어링(110)의 외면에서부터 강구(도 1의 베어링(141))과 접촉되는 내면까지 형성한다.
이는 베어링(141)의 이동에 의해 그리스(grease)가 쉽게 이동되도록 하여 줌으로써, 점성을 갖는 그리스(grease)가 T형 커넥터로 배출되도록 하기 위함이다.
또한 구멍은 T형 커넥터(120)가 용이하게 결합되도록 나사산 또는 니플과 같은 탈착 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 그리스로 된 윤활유는 피치 베어링(110)에 내장되어 있는 강구의 이동에 의해 피치 베어링(110)의 내면을 따라 이동되게 한다.
T형 커넥터(120)는 피치 베어링(110)의 외면을 따라 일정한 간격으로 고정한다. 아울러 이들 T형 커넥터(120) 사이에는 원호 형상으로 이루어진 호스(130)를 연결한다. 호스(130)는 원호 형상을 유지하는 합성수지 재질 또는 동(구리) 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 호스(130)는 각각의 T형 커넥터(120)에 연결 고정되며, 폐 루프 형태로 고정된다. 아울러 호스(130)의 일단에는 수집 분배기(150)를 마련한다. 수집 분배기(150)는 피치 베어링(110)에 대응되도록 각각 하나씩 마련한다. 즉, 하나의 피치 베어링(110)에서 배출되는 윤활유는 수집 분배기(150)에 일차적으로 수집된다.
이러한 수집 분배기(150)는 풍력발전기의 허브 공간 내에 고정된 수집통(140)과 연결하며, 수집 분배기(150)와 수집통(140)은 호스(130) 등으로 연결한다.
다음 도 2 및 도 3을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치의 작동방법을 상세하게 설명한다.
본 고안의 실시 예에 따른 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치는 피치 베어링(110)에 있는 윤활유인 그리스를 하나의 수집통(140)에 수집하게 된다. 피치 베어링(110)은 풍력발전기의 날개가 바람의 방향을 따라 선회 또는 회전되도록 제어된다. 피치 베어링(110)의 선회 또는 회전은 피치 제어장치(미도시)에 의해 제어되며, 이러한 피치 베어링(110)의 선회 또는 회전에 따라 내부 베어링이 이동 또는 회전하면서 내부에 채워진 윤활유가 이동하게 된다.
이와 같이 피치 베어링(110)의 선회 중에 이동되는 윤활유는 T형 커넥터(120)를 통해 호스(130)로 유입되고, 호스(130)에 유입된 윤활유는 원호 형상으로 이루어진 호스(130)를 따라 수집 분배기(150)로 이동된다.
수집 분배기(150)로 이동된 윤활유는 수집통(140)에 연결된 호스(130)를 통해 수집통(140)으로 수집된다.
아울러 각각의 피치 베어링(110)에서 배출된 윤활유는 풍력발전기의 허브 내에 고정되어 있는 수집통(140)으로 모이게 된다.
한편 장기간 사용되는 풍력발전기는 사용 도중에 유지 또는 보수 등을 위하여 점검하게 되는데, 이때 작업자는 풍력발전기의 허브 내에 고정되어 있는 수집통(140)을 분리하여 풍력발전기 외부로 꺼내게 된다.
이에 따라 작업자는 하나의 수집통(140)을 분리한 다음 새로운 수집통(140)을 설치하게 되면, 폐 그리스의 분리 작업이 완료된다.
또한 피치 베어링(110)에 윤활유의 주입 등은 본 고안의 범위를 벗어나므로, 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
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.
110: 피치 베어링 120: T형 커넥터
130: 호스 140: 수집통
150: 수집 분배기

Claims (5)

  1. 일정 직경으로 이루어진 다수의 피치 베어링,
    상기 피치 베어링에 일정한 간격으로 고정되는 다수의 T형 커넥터,
    상기 T형 커넥터에 연결되도록 일정 길이를 갖는 호스,
    상기 호스로부터 배출되는 폐 윤활유가 수집되는 수집통을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수집통은 각각 상기 T형 커넥터로부터 유입된 폐 윤활유가 일시적으로 저장되는 수집 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 T형 커넥터 및 상기 호스는 상기 피치 베어링의 외면에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 T형 커넥터 및 상기 호스는 상기 피치 베어링의 외측을 감싸는 형태의 폐 루프로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수집통은 풍력발전기의 허브 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 피치 베어링의 윤활유 수집장치.
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