KR20150002044U - 고정장치를 가지는 블레이드 쉐어웹 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 블레이드 보강을 위해 내부에 서로 평행하게 고정된 복수 개의 쉐어웹; 및 상기 복수 개의 쉐어웹을 고정시키기 위해 각 인접된 쉐어웹에 고정된 고정장치를 포함하는 블레이드 쉐어웹 시스템에 관한 것이다.
상기와 같이, 본 고안에 따른 블레이드 쉐어웹 시스템을 통해 쉐어웹의 간격이 틀어지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있고, 조립 후 제거가 가능하게 설계되어 불필요한 질량증가를 없앨 수 있을 뿐 아니라 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고정장치를 가지는 블레이드 쉐어웹 시스템{BLADE SHEAR-WEB SYSTEM HAVING FIXING PART}

본 고안은 고정장치를 가지는 블레이드 쉐어웹 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인접하는 쉐어웹의 간격이 틀어지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있는 고정장치가 인접하는 쉐어웹 사이에 고정된 블레이드 쉐어웹 시스템에 관한 것이다.

종래 기술에서 전형적으로 알려진 풍력발전기는 타워와 상기 타워의 상부에 위치한 나셀(nacelle)을 구비한다. 그리고 다수개의 블레이드(blades)를 구비한 회전자(rotor)는 저속 샤프트(low speed shaft)를 통해 상기 나셀에 연결되며, 상기 샤프트는 상기 나셀 전방부로 연장된다.

그 중, 풍력발전기의 로터 블레이드는 터빈의 효율을 결정하는 가장 중요한 요인이며 그 크기와 중량에 따라 터빈설계가 진행된다. 따라서 블레이드의 특성은 터빈의 성능을 결정하는 직접적인 설계요인이 되며 세계 유수의풍력발전기 회사에서는 자사 고유의 블레이드 설계 생산 능력을 보유하고 있다. 최근 블레이드 설계 경향은 대형화 경량화 되고 있는 추세로 한정된 바람의 자원으로부터 최대 효율을 발생시키고 터빈에 걸리는 하중을 감소시켜 캐피탈 코스트(capital cost)를 줄이기 위한 공력 및 구조설계에 집중되고 있다. 결국 COE(Cost OfEnergy)의 최소화, 즉 연간에너지 생산량을 최대화 하고 터빈의 가격을 최소화하기 위해 최근 블레이드 규모는 육상발전기의 경우, 1.5MW 에 약 80m, 2MW 는 약 100m, 3MW는 115m, 해상발전기의 경우 약 150M까지 대형화되고 있다.

종래 기술에서 전형적으로 알려진 블레이드는 금속, 나무 또는 탄소 섬유들에 의해 강화된 섬유 유리로 만들어진다. 상기 블레이드는 일반적으로 2개의 독립적인 거푸집(mold)에서 2개의 블레이드 반쪽을 적층하고 이들을 접합(bonding)함으로써 제조된다.

또한, 블레이드의 내부에는 블레이드의 보강을 위해 쉐어웹(shear web)을 내부에 접합하는데, 이러한 접합부는 돌풍과 같은 극한 하중 뿐 아니라 오랜 피로하중에 따른 블레이드의 반복적 굽힘(예컨대, 높은 날류강도 및 윈드 쉐어(wind shear), 잦은 풍속 및 풍향변화 등에 의해 발생하는 굽힘)에 의해서도 균열이 많이 발생하고 있다.

또한, 국내공개특허공보 10-2008-0004468호에는 풍력터빈 블레이드를 제조하는 방법에 대해서 개시하고 있으나, 블레이드의 길이가 길기 때문에 정확한 shear web의 위치를 조절하기 어렵고, 길이에 따라 shear web 사이의 간격이 일정하지 않기 때문에 조립시 상당한 시간이 요구되는 문제점이 있다.

1. 국내공개특허공보 10-2008-0004468호 "풍력 터빈 블레이드를 제조하는 방법” (공개일자: 2008. 01. 09.)

본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 인접하는 쉐어웹의 간격이 틀어지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있는 고정장치가 인접하는 쉐어웹 사이에 고정된 블레이드 쉐어웹 시스템을 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 쉐어웹 고정장치는 조립 후 제거가 가능하게 설계되어 불필요한 질량증가를 없앨 수 있을 뿐 아니라 작업시간을 단축시킬 수 있는 블레이드 쉐어웹 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 블레이드 보강을 위해 내부에 서로 평행하게 고정된 복수 개의 쉐어웹; 및 상기 복수 개의 쉐어웹을 고정시키기 위해 각 인접된 쉐어웹에 고정된 고정장치를 포함하는 블레이드 쉐어웹 시스템에 관한 것이다.

상기 고정 장치는 복합재 재질의 봉 구조물인 것을 특징으로 하고, 각 쉐어웹의 중앙부에 고정될 수 있고 추가로 각 쉐어웰의 모서리부에 고정될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 쉐어웹의 간격이 틀어지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있는 고정장치가 인접하는 쉐어웹 사이에 고정된 블레이드 쉐어웹 시스템을 제시한다.

이에 따라, 쉐어웹의 간격이 틀어지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있고, 조립 후 제거가 가능하게 설계되어 불필요한 질량증가를 없앨 수 있을 뿐 아니라 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 블레이드 쉐어웹 시스템을 나타내는 개략도,
도 2는 본 고안에 따른 쉐어 웹 사이에 고정장치가 부착된 상태를 나타내는 개략도이다.

이하에서는 본 고안에 따른 블레이드 쉐어웹 시스템에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2는 본 고안에 따른 블레이드 쉐어웹 시스템을 나타내는 개략도이다. 상기 도면들을 참조하여 이하 본 고안에 따른 블레이드 시스템을 설명한다.

본 고안은 블레이드(100) 보강을 위해 내부에 서로 평행하게 고정된 복수 개의 쉐어웹(200); 및 상기 복수 개의 쉐어웹을 고정시키기 위해 각 인접된 쉐어웹(200)에 고정된 고정장치(300)를 포함하는 블레이드 쉐어웹 시스템에 관한 것이다.

통상 풍력발전에 사용되는 블레이드에는 보통 1개 이상의 쉐어 웹(shear web)이 스파 캡(spar cap)을 연결하는 구조를 가지는데, 2MW급 이상 블레이드에 2개 이상의 shear web이 설치될 경우 블레이드의 길이가 길기 때문에 정확한 shear web의 위치를 조절하기 어렵다. 또한, 길이에 따라 복수개의 쉐어웹(shear web)을 고정시키는 경우 그 사이의 간격을 일정하게 하는 것이 중요하다.

본 고안에서는 상기 간격을 일정하게 유지하기 위해 복수 개의 쉐어웹(200)의 각 인접된 쉐어웹에 고정된 고정장치(300)를 설치한다. 도 1 및 도 2에 나와 있는 것과 같이 쉐어웹(200)의 중앙부에 고정장치(300)를 고정시키는데, 상기 고정장치(300)는 복합재 재질의 봉 구조물인 것이 바람직하고, 특히 쉐어웹(200)에 탈부착이 가능한 구조를 가지는 것이 특징이다.

이와 같은 탈부착이 가능한 구조를 가지는 이유는 고정장치가 고정된 후 블레이드의 질량 증가가 우려될 수 있으나 필요하면 조립 후 제거하는 방법으로 불필요한 질량 증가는 없앨 수 있기 때문이다.

또한, 본 고안에 사용되는 고정장치는 복합재 봉을 사용하는데, 그 이유는 복합재끼리 약간의 접착제만으로도 접착력이 우수하기 때문이고, 봉 끝은 몇 장의 섬유로 접착면적을 넓힌 후 접착제로 접착시키는 것이 바람직하다. 즉, 복합재끼리 간단하게 접착시킬 수 있는 것이 장점으로, 따로 재료를 수급하지 않아도 된다. 또한, 조립 후에 표면과 접착면적에 적용한 섬유 사이에 힘을 가해 간단히 떼어 낼 수 있으므로 적절한데, 실제로 경화 후 접착제만을 정과 같은 날카로운 도구로 때리는 작업을 통해서 깨끗하게 면불리가 가능하다.

다음으로 제작시 블레이드 스킨 셀(Skin shell)에 쉐어웹(Shear web)을 부착할 때 쉐어 웹 간의 간격을 조절하기가 어려워 작업 시간에 많은 시간이 소요될 경우, 이를 줄이기 위한 방법으로 쉐어웹(Shear web) 사이를 복합재 봉을 이용해 미리 가조립을 하는 방법을 사용할 수도 있다.

상기 복합재 봉은 각 쉐어웹 사이의 간격을 유지하기 위해 각 쉐어웹의 중앙부에 고정시키는 것이 일반적이나, 추가적으로 각 쉐어웹의 각 모서리부에 추가로 고정시키는 것도 가능하다.

이에 따라, 쉐어웹의 간격이 틀어지지 않도록 지지하는 역할을 할 수 있고, 조립 후 제거가 가능하게 설계되어 불필요한 질량증가를 없앨 수 있을 뿐 아니라 작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

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.

100 : 블레이드 200 : 쉐어웹
300 : 고정장치

Claims (3)

1. 블레이드(100) 보강을 위해 내부에 서로 평행하게 고정된 복수 개의 쉐어웹(200); 및 상기 복수 개의 쉐어웹(200)을 고정시키기 위해 각 인접된 쉐어웹(200)에 고정된 고정장치(300)를 포함하고,
   상기 고정장치(300)는 복합재 재질의 봉 구조물인 것을 특징으로 하는 블레이드 쉐어웹 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정장치(300)는 각 쉐어웹(200)의 중앙부에 고정되는 것을 특징으로 하는 블레이드 쉐어웹 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 고정장치(300)는 각 쉐어웹(200)의 모서리부에 추가로 고정되는 것을 특징으로 하는 블레이드 쉐어웹 시스템.

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