KR20150018814A - 풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리 - Google Patents

Abstract

풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리가 제공되며, 이 블레이드 어셈블리는, 블레이드를 형성하기 위해 각각의 결합 단부(10, 20)에서 길이 방향으로 결합될 수 있는 적어도 2개의 블레이드부(1, 2)를 포함하고, 이들 블레이드부 중의 한 블레이드부(1)는 그의 결합 단부(10)에서 적어도 하나의 공동부(11)를 가지며, 다른 블레이드부(2)는 그의 결합 단부(20)에서 적어도 하나의 돌출부(21)를 갖는다. 공동부(11)는 상기 블레이드의 길이 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 수축 위치로 수축될 수 있다.

Description

풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리{BLADE ASSEMBLY FOR A WIND TURBINE ROTOR}

본 발명은 풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리 및 풍력 터빈 로터용 블레이드를 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.

일반적으로 알려져 있는 풍력 터빈에서, 복수의 블레이드가 허브에 장착된다. 이 허브는 발전기 시스템에 연결되어 있다. 발전기 시스템은 블레이드에 가해지는 풍력 에너지의 의한 회전력으로 발전하게 된다. 일반적으로 알려져 있는 풍력 터빈 장치에서, 허브는 회전가능하게 장착되고 그의 축선은 실질적으로 수평하게 정렬되는데, 그러한 장치를 수평축 풍력 터빈이라고 한다.

최근에, 단일 터빈에서 1 MW(el) 이상의 출력을 갖는 풍력 장치를 제공하기 위해, 풍력 터빈의 길이는 증가하고 있다. 따라서, 그러한 풍력 터빈 장치의 구성 요소들의 운반과 관련한 특정 제한이 도입되어 있다. 그러나, 대형 풍력 터빈 장치는 증가된 출력, 향상된 효율, 게다가 여러 경제적인 개선을 제공한다.

통상적인 로터 시스템에는 단일체의 블레이드가 설치되는데, 이 블레이드는 풍력 터빈 장치의 건설 현장에서 허브에 장착된다. 대형 풍력 터빈 장치는 종종 먼 위치에서 셋업되므로, 50 m 이상의 길이를 갖는 블레이드의 운반과 관련한 제한으로 인해, 단일 풍력 터빈의 출력이 제한되고 또한 그래서 경제적 및 에너지 효율이 감소 된다.

통상적인 대형 풍력 터빈 블레이드는, 풍력 터빈 장치의 건설 현장에 편리하게 운반할 수 있도록 2개 이상의 블레이드부를 포함한다. 이 블레이드부는 건설 현장에서 조립되어 완전한 블레이드를 형성하게 되며, 그 완전한 블레이드는 로터를 완성하기 위해 풍력 터빈의 허브에 장착된다.

본 발명은 블레이드의 형성을 위한 향상된 장착성을 가능하게 하고 또한 조립된 블레이드 어셈블리의 증가된 강도 및 작동 안전성을 제공하는 풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 간단하고 조립된 블레이드 어셈블리의 증가된 강도 및 작동 안전성을 제공하는, 풍력 터빈 로터용 블레이드를 제작하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다.

본 발명의 기본 개념에 따르면, 풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리가 제공되는데, 이 블레이드 어셈블리는, 블레이드를 형성하기 위해 각각의 결합 단부에서 길이 방향으로 결합될 수 있는 적어도 2개의 블레이드부를 포함하고, 이들 블레이드부 중의 한 블레이드부는 그의 결합 단부에서 적어도 하나의 공동부를 가지며, 다른 블레이드부는 그의 결합 단부에서 적어도 하나의 돌출부를 가지며, 상기 공동부는 상기 블레이드의 길이 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 수축 위치로 수축될 수 있다.

본 구성이 기초하고 있는 개념은 완전히 신규한 것이고 다양한 유리한 효과를 제공한다. 즉, 수축가능한 공동부에 의해, 비수축 위치에 있는 공동부 안으로 돌출부가 원활하게 들어갈 수 있으며, 수축 위치는 돌출부와 공동부의 내벽 사이의 강한 결합을 형성한다. 따라서, 본 발명에 따른 공동부는 붕괴가능한 공동부이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부의 단면은 확장 위치(비수축 위치라고도 함)에서 보다 상기 수축 위치에서 더 작다. 수축 위치에서의 단면과 비수축 위치에서의 단면 사이의 상기 관계는, 서로 짝을 이르는 표면들 사이의 밀접한 접촉이 얻어질 수 있으면서 원활하고 힘이 들지 않는 삽입이 가능하므로 유리한 결합을 제공한다. 본 발명에 따른 비수축 위치에 있는 블레이드부의 외부 형상 또는 형태는 바람직하게는 수축 위치에서 보다 더 크다. 즉, 공동부를 갖는 블레이드부가 수축 위치에 있을 때, 이 블레이드부의 외부 형상은, 블레이드부들의 천이 영역에서 블레이드의 목표 형상과 같게 된다. 다시 말해, 블레이드부들의 천이 영역에서, 블레이드부들의 외부 형상 또는 윤곽은 공동부의 수축 위치에서 일치하는데, 즉 블레이드부들 사이에는 단차가 없다. 블레이드부들 사이의 천이 영역에서, 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 형상 또는 윤곽은 비수축 또는 확장 위치에서, 공동부를 갖지 않는 블레이드부의 외부 형상 또는 윤곽 보다 크다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부를 갖는 상기 블레이드부의 재료는 적어도 상기 결합 단부에서 변형가능하다. 이 개념에 따르면, 공동부의 수축성은 재료에 관련된 특정 특성으로 인해 얻어진다. 그러한 특성은 필요한 가요성 또는 탄성이 제공될 부분에서 발포부를 사용하는 것과 관련될 수 있다. 또한, 그러한 부분에서의 섬유의 설계, 즉 섬유의 패턴에 관련될 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 재료 중단부가 상기 적어도 하나의 공동부의 내부 표면으로부터 상기 적어도 하나의 공동부를 갖는 상기 블레이드부의 외부 표면까지 연장되어 형성되어 있다. 이 개념에 따르면, 공동부의 수축성은 블레이드부의 형태 또는 형상에 관련된 특정의 특성으로 인해 얻어진다.

상기 실시 형태에서, 재료에 관련된 특성 또는 블레이드부의 형태 또는 형상에 관련된 특성이 언급 된다. 그러나, 재료에 관련된 특성을 블레이드부의 형태 또는 형상에 관련된 특성과 결합하는 것도 본 발명의 범위에 속한다.

공동부의 내부 표면으로부터 이 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 표면까지 연장되어 형성되어 있는 적어도 하나의 재료 중단부를 제공함으로써, 그 적어도 하나의 재료 중단부로 인해 공동부가 확장 또는 수축가능하므로 돌출부를 공동부 안으로 삽입하는 결합 작업이 향상된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 재료 중단부는 상기 블레이드부의 결합 단부에 있는 그 블레이드부의 끝에서부터 블레이드부의 길이 방향으로 연장되어 있다. 상기 블레이드부의 결합 단부에 있는 그 블레이드부의 끝에서부터 블레이드부의 길이 방향으로 연장되어 있는 적어도 하나의 재료 중단부를 제공함으로써, 다른 블레이드부의 돌출부를 삽입하고 결합하기 위해 수축 또는 확장을 위한 공동부를 갖는 블레이드부의 특성이 향상된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 재료 중단부는 적어도 하나의 슬릿으로 형성되어 있다. 본 발명의 실시 형태에 따른 적어도 하나의 슬릿은 공동부를 갖는 블레이드부를 형성하는 재료에서 형성하기가 쉬우며, 공동부의 적절한 수축성 또는 확장성을 얻기 위해 소정의 치수를 가질 수 있다. 그 슬릿은 블레이드부를 잘라서 도는 그 블레이드부의 성형 과정 중에 형성될 수 있다.

재료 중단부는 위에서 언급한 바와 같이 적어도 하나의 슬릿으로 구현될 수 있다. 대안으로, 재료 중단부는, 공동부를 갖는 블레이드부에서, 그 블레이드부의 길이 방향에 대해 지그재그 절개부 또는 구불구불한 형상의 절개부와 같은 비선형 슬릿으로 형성될 수 있다. 재료 중단부는 일련의 구멍들로 형성할 수 있는데, 이 경우 그 구멍들은 공동부의 내부 표면에서부터 그 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 표면까지 연장되어 있다. 구멍들은 원형 구멍일 수 있다. 대안적으로, 구멍들은 타원형일 수 있는데, 그래서 그 구멍들의 수축 및 이에 따른 공동부의 수축도 가능하게 된다. 블레이드부에 단지 하나의 구멍을 제공하는 것도 가능하다. 다른 대안으로서, 재료 중단부는 적어도 하나의 부분적인 슬릿으로 형성될 수 있는데, 이 슬릿은 공동부의 내부 표면으로부터 그 공동부를 갖는 블레이드부의 외주면 쪽으로 연장되어 있고, 슬릿은 공동부의 외부 표면에 이르기 전에 끝나 있다. 상기 재료 중단부의 상기 형태들은 적절히 조합될 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부는 상기 적어도 하나의 슬릿이 열리도록 상기 확장 위치로 확장가능하고 또한 상기 적어도 하나의 슬릿이 닫히도록 상기 수축 위치로 수축가능하다. 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 슬릿의 크기는, 돌출부를 공동부 안으로 용이하게 삽입하고 또한 상기 블레이드부들 중의 한 블레이드부의 돌출부를 다른 블레이드부의 공동부에 결합하기 위한 수축 위치로 공동부를 있게 하기 위해 요구되는 특성을 블레이드부, 즉 그의 결합 단부에 제공하도록 미리 정해질 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 돌출부의 단면 형성과 상기 공동부의 단면 형상은 비원형이다. 상기 돌출부의 단면 형성과 상기 공동부의 단면 형상을 비원형 단면 형상으로 함으로써, 잠금이 제공되고 또한 그래서 결합 작업시 또는 조립 완료 후에 한 블레이드부가 다른 블레이드부에 대해 회전하거나 기울어지는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 내부 맞물림 수단이 상기 공동부의 내부 표면에 제공되어 있고, 외부 맞물림 수단이 상기 돌출부의 외부 표면에 제공되어 있으며, 상기 공동부가 수축 위치에 있을 때 상기 내부 맞물림 수단과 외부 맞물림 수단이 서로에 잠금된다.

이 실시 형태에 따르면, 공동부의 내부 표면과 돌출부의 외부 표면에 그러한 맞물림 수단을 제공함으로써 특정의 잠금 조건이 얻어질 수 있다. 상기 맞물림 수단은, 완전한 블레이드를 형성하기 위한 조립이 완료된 후에 블레이드부들 간의 상대적인 움직임을 방지하기 위해 내부 맞물림 수단과 외부 맞물림 수단 사이에 맞물림이 이루어지도록 배치된다. 상기 맞물림 수단은 돌출부의 외부 표면 및/또는 공동부의 내부 표면에 있는 돌출 요소 및/또는 오목부와 같은 단일의 또는 다수의 요소를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부가 확장 위치에 있을 때 상기 돌출부는 그 공동부 안으로 삽입가능하고, 공동부가 수축 위치에 있을 때는, 그 공동부 안에 삽입되어 있는 돌출부는 상기 공동부 안에 잠금된다.

공동부의 확장 또는 수축을 가능케 해주는 특정의 특성을 갖는 공동부를 갖는 결합 단부를 제공함으로써, 공동부를 수축 위치에 있게 하여 돌출부의 외부 표면에 있는 맞물림 수단과 공동부의 내부 표면에 있는 맞물림 수단이 효율적으로 맞물릴 수 있다는 특별한 이점이 얻어진다. 일 특별한 이점으로서, 이 실시 형태에 따르면, 블레이드부들의 결합 과정에서 돌출부가 공동부 안으로 용이하게 삽입될 수 있으면서, 블레이드부들 사이에 잠금 조건이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 내부 및 외부 맞물림 수단은 상기 공동부의 내부 표면에 있는 내부 세레이션(serration) 및 돌출부의 외부 표면에 있는 외부 세레이션으로 형성되어 있고, 상기 세레이션은 적어도 부분적으로 각 블레이드부의 길이 방향에 실질적으로 수직하게 배향되어 있다. 세레이션은 돌출부의 외부 표면 또는 공동부의 내부 표면 상에 쉽게 형성될 수 있으며, 특히 블레이드의 길이 방향으로의 높은 하중을 지탱할 수 있는데, 이는 회전시 그러한 블레이드를 갖는 풍력 터빈의 작동 안전성에 중요하다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 내부 세레이션 및 외부 세레이션은, 상기 공동부가 수축 위치에 있을 때 돌출부를 공동부 안에 잠금 맞물림시키도록 되어 있다.

이 실시 형태에 따르면, 잠금 맞물림은 공동부를 수축 위치에 있게 함으로써 달성된다. 본 발명에 따른 블레이드 어셈블리로 형성되는 블레이드에서 공동부는 수축 위치에 있게 되므로, 이러한 배치 구성의 고유한 강도로 인해 돌출부와 공동부 사이의 잠금 맞물림에 의해 개선된 작동 안전성이 제공된다.

세레이션들이 각 블레이드부의 길이 방향에 대해 실질적으로 수직하게 배향되는 것이 필수적인 것은 아니다. 잠금 맞물림이 얻어지고 또한 블레이드의 길이 방향으로의 힘이 조립된 블레이드부들 사이에서 전달될 수 있다면, 세레이션은 경사질 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 공동부를 갖는 상기 블레이드부의 상기 결합 단부에 두개의 슬릿이 제공되며, 이들 두 슬릿은 상기 공동부의 양 측에 제공되어 있다. 결합 단부에 2개의 슬릿을 제공함으로써, 공동부를 확장 위치로부터 수축 위치에 있게 하는 작업이 더 쉽게 또한 더 높은 정확도로 행해질 수 있으므로 결합 작업을 더 단순하게 해주는 결합 구조가 제공된다. 또한, 공동부를 갖는 블레이드부의 재료는 공동부가 확장 위치에서 수축 위치로 갈 때의 영향을 덜 받는다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 돌출부가 공동부 안에 삽입되고 그 공동부가 수축 위치에 있을 때 상기 돌출부의 외부 표면과 공동부의 내부 표면 사이의 경계에는 적어도 하나의 미리 정해진 유동로가 형성된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 서로 평행한 그리고/또는 서로에 대해 분기되어 있는 복수의 유동로가 제공되어 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 유동로는 지그재그형이거나 구불구불한 형태이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 유동로는 이 유동로를 따라 흐르도록 수지, 특히 열경화성 수지를 도입하기 위한 입구 및 배출 수지를 오버플로우로서 배출시키기 위한 출구를 갖는다.

상기 돌출부의 외부 표면과 공동부의 내부 표면 사이의 경계에 형성되는 적어도 하나의 미리 정해진 유동로를 포함하는 상기 개념은 조립된 블레이드 어셈블리의 강도와 작동 안전성을 더 향상시키는데 채용될 수 있다. 특히, 블레이드부들 사이에, 특히 돌출부의 외부 표면과 공동부의 내부 표면 사이에 최적을 결합을 제공하기 위해, 지그재그형 또는 구불구불한 형태와 같은 소정의 형상을 갖고 소정의 위치에 배치되는 유동로 안으로 수지를 도입시킬 수 있다. 그 유동로는, 돌출부의 끝면 및 공동부의 바닥면 및/또는 각 블레이드부의 끝에 있는 축방향 표면(블레이드부들이 결합하면 서로 접촉될 수 있음)과 같은, 블레이드부의 경계 영역의 추가 영역까지 연장되어 있을 수 있다.

배출 수지를 오버플로우로서 배출시키기 위한 출구를 제공함으로써, 출구로부터 나가는 수지의 오버플로우를 모니터링하여 유동로를 수지로 채우는 절차를 모니터링하거나 확인할 수 있는 이점이 얻어진다. 유동로는 입구와 출구 사이에 단일의 덕트로 형성될 수 있으므로, 출구로부터 나가는 수지의 오버플로우를 모니터링하여 유동로의 완전한 채움을 확인할 수 있다. 그러나, 서로 평행하거나 하나 이상의 입구 또는 출구를 갖는 분기 경로로서 형성될 수 있는 복수의 유동로를 제공하는 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부가 확장 위치에 있을 때 그 공동부 안으로 상기 돌출부를 삽입하고 상기 블레이드부를 눌러 공동부를 수축시키며 상기 유동로를 채울 수 있는 양의 수지를 그 유동로 안으로 도입시키며 그리고 그 수지를 굳게 하여, 바람직하게는 열경화시켜 블레이드를 형성하도록 블레이드 어셈블리가 결합가능하다.

상기 개념에 따르면, 적어도 2개의 블레이드부들 사이의 고정된 결합을 형성하기 위해 돌출부를 공동부 안으로 압입하기 위한 축방향 또는 길이 방향 누름 작업이 필요 없는 적어도 2개의 블레이드부를 포함하는 블레이드 어셈블리로 형성되는 블레이드가 제공된다. 오히려, 높은 길이 방향 압력을 가하지 않고도 한 블레이드부의 돌출부를 다른 블레이드부의 공동부 안으로 쉽게 넣을 수 있으며, 동시에 공동부를 수축 위치에 있게 하여 그 공동부의 내부 표면의 형상을 돌출부의 외부 표면의 형상으로 되게 하여 두 블레이드부 사이의 강성적인 강한 결합이 얻어진다. 상기 유동로를 채울 수 있는 양의 수지를 입구 안으로 도입하고 그 수지를 굳게 함으로써, 돌출부의 외부 표면과 공동부의 내부 표면에 제공되어 있는 맞물림 수단 사이의 선택적인 맞물림에 추가하여 상기 블레이드부들 사이의 영구적인 결합이 제공된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부에 추가하여, 하나 이상의 추가적인 공동부가 동일한 결합 단부에 제공되며, 상기 돌출부에 추가하여, 하나 이상의 추가적인 돌출부가 동일한 결합 단부에 제공되며, 공동부의 수는 돌출부의 수와 같다. 돌출부와 공동부는 서로 이격되어 있고, 결합된 블레이드부들의 서로에 대한 경사 또는 회전을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부와 돌출부는 타원형일 수 있다.

적어도 상기 블레이드 어셈블리로부터 풍력 터빈 로터용 블레이드를 제작하기 위한 방법은,

상기 적어도 하나의 공동부를 확장 또는 비수축 위치에 유지시키는 단계;

상기 적어도 하나의 돌출부를 상기 적어도 하나의 공동부 안으로 길이 방향으로 삽입하는 단계;

상기 적어도 하나의 공동부를 수축 위치에 있게 하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 공동부를 수축 위치에 유지시키는 단계를 포함한다.

상기 방법은 바람직하게는 상기 블레이드 어셈블리에 적용가능하고 그 블레이드 어셈블리와 동일한 이점과 효과를 제공한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부를 수축 위치에 있게 하는 상기 단계는 상기 공동부를 갖는 블레이드부의 상기 외부 표면을 누르는 것을 포함한다.

이 실시 형태에 따르면, 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 표면에 힘이나 압력이 가해지지 않을 때 그 공동부는 확장 위치에 있고, 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 표면에 힘이나 압력을 가하면 그 공동부는 수축 위치에 있을 수 있다. 즉, 공동부를 갖는 블레이드부는, 다른 블레이드부의 돌출부가 공동부 안으로 쉽게 삽입될 수 있도록 그 공동부가 확장 위치에 있는 상태에서 건설 현장에서 이용가능하다. 그 후, 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 표면은 공동부가 수축 위치에 있도록 눌려지게 된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 공동부를 수축 위치에 유지시키는 상기 단계는, 상기 돌출부와 공동부 사이의 영역 및/또는 상기 재료 중단부의 영역 안으로 수지를 공급 또는 압입하여 수지를 가하는 것을 포함한다.

블레이드 및 본 블레이드부를 제작하기 위한 재료는 특정의 탄성을 갖도록 설정될 수 있으므로, 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 표면에 대한 압력을 해제한 후에도 그 공동부의 수축 위치가 유지되어야 한다. 이는, 적어도 상기 돌출부와 공동부 사이의 영역 및/또는 상기 적어도 하나의 슬릿과 같은 재료 중단부의 영역 안으로 수지를 공급 또는 압입함으로써 달성된다. 수지는 굳어 공동부의 수축 위치를 유지하기 위한 접착 결합을 이룰 수 있다. 특히, 이 수축 위치는 수지가 굳은 후에 영구적인 상태로 된다. 또한, 수지는 굳은 후에 블레이드부들 사이에 강성적인 강한 결합을 생성하게 된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 방법은, 상기 수지를 압입하는 중에 파라미터를 모니터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 파라미터는 가해지는 수지의 양, 그 수지의 온도 및 수지의 압력을 포함한다.

특정 파라미터를 모니터링하면, 결합 절차를 최적화할 수 있고 블레이드부들을 서로 결합하는 단일 절차를 특별히 알고 있으므로 향상된 안전이 제공된다. 또한, 모니터링되는 파라미터는 블레이드부의 결합의 강도 및 질을 증가시키는 최적의 값으로 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 방법은 상기 수지의 오버플로우를 모니터링하고 가해지는 수지의 양을 제어하며 그리고/또는 모니터링되는 오버플로우의 양에 근거하여 가해진 수지의 양이 충분한지를 확인하는 단계를 더 포함한다.

이 실시 형태에 따르면, 모니터링되는 양의 수지는 돌출부와 공동부 사이의 영역에 공급되고, 가해진 또는 공급된 수지의 양에 근거하여 평가되는 오버플로우의 모니터링되는 양으로, 유동로와 같은 영역이 완전히 채워졌는지를 확인할 수 있다. 또한, 이 실시 형태에 따르면, 예컨대 블레이드부의 손상된 위치에서는 수지가 뜻하지 않게 누출됨으로 해서 부적절한 작업이 드러날 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 방법은 상기 수지를 굳게 하여 상기 적어도 2개의 블레이드부를 서로에 고정시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 수지를 굳게 하는 단계는 상기 수지에 열을 가하여 그 수지를 열경화시키는 것을 포함한다. 수지는 블레이드부들 사이의 결합을 개선한다. 열경화성 수지를 사용하면, 블레이드부들 사이의 결합의 강도가 더 증가 된다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 전술한 바와 같은 블레이드 어셈블리로 조립되거나 또는 전술한 바와 같은 방법으로 조립되는 블레이드가 제공된다. 또한, 이 블레이드는 풍력 터빈 장치에 사용되는 풍력 터빈 로터를 형성하는데 사용될 수 있다.

도 1 은 블레이드 조립체로 형성된 블레이드를 나타낸다.
도 2 는 결합되기 전에 있는 제 1 실시 형태에 따른 블레이드부의 결합 단부를 나타낸다.
도 3 은 결합되기 전에 있는 제 2 실시 형태에 따른 블레이드부의 결합 단부를 나타낸다.
도 4a ∼ 4d 는 결합되기 전에 있는 제 3 실시 형태에 따른 블레이드부의 결합 단부의 다양한 도를 나타낸다.
도 5a ∼ 5d 는 결합되기 전에 있는 제 4 실시 형태에 따른 블레이드부의 결합 단부의 다양한 도를 나타낸다.
도 6a ∼ 6e 는 결합되기 전에 있는 제 5 실시 형태에 따른 블레이드부의 결합 단부의 다양한 도를 나타낸다.
도 7 은 결합되기 전에 있는 제 6 실시 형태에 따른 블레이드부의 결합 단부를 나타낸다.

도 1 은 조립된 상태에 있는 본 발명의 풍력 터빈 로터용 블레이드를 나타낸다. 도 1 에서 보는 바와 같이, 상기 블레이드는 2개의 블레이드부(1, 2)로 형성되는데, 한 블레이드부(1)는 풍력 터빈 로터의 허브(미도시)에 장착되는 루트(root) 블레이드부(1)로 형성되어 있고, 다른 블레이드부(2)는 선단 블레이드부(2)로서 루트 블레이트부(1)에 직접 장착된다. 선단 블레이드부(2)는 도면에서 알 수 있는 바와 같이 완전한 불레이드의 상당 부분을 형성한다. 그러나, 본 발명의 개념이 실현되는 한, 선단 블레이드부(2)를 완전한 블레이드에 대해 어떤 비율로도 형성할 수 있다.

도 1 에 나타나 있는 조립된 블레이드의 외양은 종래 기술에 따른 풍력 터빈 로터의 허브에 장착되는 블레이드와 다르지 않고, 블레이드부(1, 2)를 서로 결합하기 위한 구조가 본 발명의 기본 개념을 이룬다.

도 2 는 본 발명에 따른 블레이드부의 결합부를 나타낸다.

도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 루트 블레이드부(1)는, 블레이드에 장착되는 그의 일 부분의 반대쪽에 있는 루트 블레이드부(1)의 단부에서 결합 단부(10)를 포함한다. 또한, 선단 블레이드부(2)는, 이 선단 블레이드부(2)의 선단부의 반대쪽에 있는 선단 블레이드부(2)의 단부에 있는 결합 단부(20)를 포함하며, 선단부는 조립된 블레이드의 선단을 형성한다.

이하, 도 2 에 나타나 있는 제 1 실시 형태에 따른 결합 단부(10, 20)의 특정 구성을 설명한다. 먼저, 선단 블레이드부(2)의 결합 단부(20)를 설명한다. 선단 블레이드부(2)는 이 선단 블레이드부(2)의 끝에 제공되어 있는 돌출부(21)를 포함한다. 이 돌출부(21)는 선단 블레이드부(2)의 일 부분으로부터 돌출되어 있고, 결합 단부(20)에서의 선단 블레이드부(2)의 외양 단면 보다 작은 단면으로 형성되어 있다. 돌출부(21)는 비원형 단면, 즉 거의 직사각형인 형상으로 형성되어 있고, 돌출부(21)의 두 상호 반대쪽 면들은 약간 볼록하게 되어 있다. 돌출부(21)는 외부 표면(23)을 갖는다. 본 실시 형태에서, 돌출부(21)의 단면 형상은 돌출부(21)의 길이 방향을 따라 기본적으로 일정하여 변하지 않고, 그 길이 방향은 대략 선단 블레이드부(2) 또는 조립된 블레이드의 길이 방향에 대응한다.

루트 블레이드부(1)의 결합 단부에는, 루트 블레이드부(1)의 길이 방향으로 연장되어 있는 공동부(11)가 형성되어 있으며, 그 길이 방향은 대략 루트 블레이드부(1) 또는 조립된 상태의 블레이드의 길이 방향에 대응한다. 공동부(11)는 긴 비원형 단면을 가지며, 선단 블레이드부(2)의 결합 단부(20)에 형성되어 있는 돌출부(21)의 길이에 적어도 대응하는 깊이로 길이 방향으로 루트 블레이드부(1)의 내부로 연장되어 있다.

본 실시 형태에서, 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)에는, 도 2 에서 보는 바와 같이 재료를 중단하는 형태로 된 2개의 슬릿(12a, 12b)이 제공되어 있다. 이들 슬릿(12a, 12b)은 공동부(11)로부터 루트 블레이드부(1)의 외측면까지 연장되어 있다. 본 실시 형태에서, 슬릿(12a, 12b)은 공동부(11)의 내부에서부터 루트 블레이드부(1)의 외측면까지 연장되어 있을 뿐만 아니라 길이 방향으로 루트 블레이드부(1)의 단부에서부터 결합 단부(10)에 대해 반대쪽 단부쪽으로도 연장되어 있다. 또한, 슬릿(12a, 12b) 사이의 관계는, 공동부(11)의 내부로부터 루트 블레이드부(1)의 외부로 향하는 연장 방향이 정렬되도록, 특히 루트 블레이드부(1) 또는 조립된 상태의 블레이드의 길이 방향에 수직인 방향에 대해 루트 블레이드부(1)의 일 측에서부터 그의 다른 측까지 일 직선을 형성하도록 되어 있다. 또한, 양 슬릿(12a, 12b)은 동일한 방향, 즉 루트 블레이드부(1)의 길이 방향으로 소정의 위치까지 연장되어 있다. 본 실시 형태에서, 슬릿(12a, 12b)은 루트 블레이드부(1)의 길이 방향으로 적어도 공동부(11)와 동일한 길이로 연장되어 있다. 바람직하게는, 슬릿(12a, 12b)은 공동부(11)의 바닥을 넘어 연장되어 있다.

도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 슬릿(12a, 12b)은 이들 슬릿(12a, 12b)에 의해 틈이 형성되도록 슬릿(12a, 12b)을 이격시키기 위해 열려 있다. 도 2 에 나타나 있는 위치를 공동부(11)의 확장 위치라고 한다. 즉, 공동부(11)의 단면은 확장되어 있고 공동부(11) 그 자체는 약간 열려 있는데, 즉 커져 있다.

공동부(11)의 확장 위치인 도 2 에 나타나 있는 위치는, 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)에 외부 하중이 가해지지 않을 때 나타나게 된다.

블레이드부(1, 2)를 형성하는데 사용되는 재료가 소정의 정도로 탄성적이므로, 슬릿(12a, 12b)의 길이 방향 연장에 수직이고 또한 공동부(11)의 내부로부터 루트 블레이드부(1)의 외부까지의 슬릿(12a, 12b)의 연장에 수직인 방향으로 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)를 누르면, 슬릿(12a, 12b)으로 형성된 상기 틈이 닫힐 수 있다. 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)를 누르면, 공동부(11)는 도 2 에 나타나 있는 확장 위치에서, 슬릿(12a, 12b)이 닫히는 수축 위치로 전환된다.

본 실시 형태에서, 공동부(11)의 단면 형상은, 전술한 바와 같이 슬릿(12a, 12b)을 닫음으로써 얻어지는 수축 위치에 공동부(11)가 있을 때 돌출부(21)의 단면 형상에 실질적으로 일치하게 된다. 이하, 선단 블레이드부(2)를 루트 블레이드부(1)에 결합하는 절차를 설명한다. 전술한 바와 같이, 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)의 외부 표면(14)에 외력이 가해지지 않으면 공동부(11)는 확장 위치에 있게 된다. 선단 블레이드부(2)를 루트 블레이드부(1)에 결합하기 위해, 공동부(11)의 단면 형상이 돌출부(21)의 단면 형상 보다 크게 되도록 공동부(11)를 확장 위치에 유지시킨다.

이 상태에서, 확장 위치에 있는 공동부(11) 안으로 돌출부(21)를 삽입시킨다. 이 작업은, 공동부(11)와 돌출부(21) 사이의 치수 관계로 인해, 블레이드부(1, 2)를 이들 블레이드부(1, 2)의 길이 방향으로 서로 누르지 않고도 돌출부(21)를 공동부(11) 안으로 삽입하는 과정이 수행될 수 있도록 루트 블레이드부(1)와 선단 블레이드부(2)를 길이 방향에 대해 정렬시키는 것을 포함한다. 돌출부(21)는 공동부(11) 안으로 쉽게 삽입될 수 있다.

확장 위치에 있는 공동부(11) 안에 돌출부(21)가 들어가 있는 상태에서, 루트 블레이드부(1)와 선단 블레이드부(2)가 정렬되어 있다. 이 상태에서, 슬릿(12a, 12b)에 의해 형성되는 상기 틈을 닫기 위해 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)의 외부 표면(14)을 누르게 된다. 슬릿(12a, 12b)에 의해 형성되는 상기 틈을 닫으면, 공동부(11)는 전술한 바와 같은 수축 위치로 되게 된다. 공동부(11)의 수축 위치에서, 그 공동부(11)의 단면 형상은 돌출부(21)의 단면 형상에 실질적으로 일치하게 되며, 그래서 공동부(11)의 내부 표면은 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 접촉하게 된다.

공동부(11)의 내부 표면(13)으로부터 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 가해지는 압력이, 선단 블레이드부(2)와 루트 블레이드부(1) 사이의 결합을 형성하는 결합력이 된다.

이 상태에서, 슬릿(12a, 12b)에 의해 형성되는 상기 틈을 닫기 위해 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)의 외부 표면(14)을 누르고 있는 중에, 공동부(11)의 수축 위치가 유지되도록 공동부(11)의 내부 표면(13)을 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 접착시키고 또한 슬릿(12a, 12b)를 형성하는 표면들을 서로 접착시켜, 돌출부(21)가 삽입되어 있는 공동부(11)의 수축 위치를 유지한다.

본 실시 형태에서, 돌출부(21)를 공동부(11) 안에 삽입하기 전에, 수지와 같은 접착제를 접착될 표면(13, 23)에 가한다. 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)의 외부 표면(14)을 누르고 가해진 접착제가 굳는데 충분한 소정의 시간 동안 그 상태를 유지시킴으로써, 공동부(11)의 수축 위치의 상태가 유지되고 또한 블레이드부(1, 2)가 영구적으로 서로 결합 된다.

본 발명의 기본 개념에 따르면, 돌출부(21)의 외부 표면(23)과 공동부(11)의 내부 표면(13) 사이의 밀접한 접촉을 이루기 위해 돌출부(21)는 큰 힘으로 공동부(11) 안으로 가압되지 않는다. 돌출부(21)의 외부 표면(23)과 공동부(11)의 내부 표면(13) 사이의 밀접한 접촉은, 결합 단부(10)에서 루트 블레이드부(1)의 외부 표면(14)을 누름으로써 이루어지게 되며, 이는 본 실시 형태에서 공동부(11)의 내부로부터 블레이드부(1)의 외부까지 연장되어 있는 슬릿(12a, 12b)의 제공으로 가능하게 된다. 돌출부(21)를 공동부(11) 안으로 삽입하기 위한 힘이 종래 기술에 비대 매우 작으므로, 블레이드부(1, 2)의 조립시 돌출부(21)과 공동부(11)가 마모되고 손상되는 문제가 해결된다.

제 1 실시 형태에 따르면, 공동부(11)의 수축 위치는, 공동부(11)의 내부 표면(13)을 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 접착시키고 또한 공동부(11)를 수축 위치에 있게 함으로써 접촉하게 되는 슬릿(12a, 12b) 내부의 표면을 접착시킴으로써 얻어지게 된다. 제 1 실시 형태에 따른 접착은, 돌출부(21)를 공동부(11) 안에 삽입하기 전에 접착제 또는 수지를 접착제를 접착될 표면(13, 23)에 가하여 이루어진다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 돌출부(21)를 공동부(11) 안에 삽입하고 또한 슬릿(12a, 12b)에 의해 형성되는 틈을 닫아서 공동부(11)를 수축 위치에 있게 하기 위해 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)의 외부 표면(23)에 압력을 가한 후에, 수지 또는 접착제 또는 수지를 접착될 표면(13, 23)에 가하게 된다.

본 변형예에서, 제 1 실시 형태에 대해 전술한 구성은 다음과 같은 차이점을 제외하고는 완전히 동일하다. 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)를 누르면 서로 밀접히 접촉하게 되는 상기 표면(13, 23)에는, 입구 및 출구를 갖는 유동로가 제공되어 있다. 특히, 돌출부(21)의 외부 표면(23)에는, 그 유동로의 일 부분을 형성하는 오목부가 제공되어 있고, 공동부(11)의 내부 표면(13)에는 상기 유동로의 다른 부분을 형성하는 오목부가 제공되어 있다. 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 있는 오목부와 공동부(11)의 내부 표면(13)에 형성되어 있는 오목부 사이의 위치 관계는, 그들 두 오목부에 의해 유동로가 형성되도록 되어 있으며, 그 유동로는 공동부(11)가 수축 위치에 있을 때 돌출부(21)의 외부 표면(23)과 공동부(11)의 내부 표면(13) 사이의 경계 영역에 있다.

또한, 슬릿(12a, 12b) 중 하나의 영역에는 입구가 동일한 방식으로 형성되어 있는데, 이 입구는 돌출부(21)가 공동부(11) 안으로 삽입되면 형성되는 상기 유동로의 일 단부에 연결된다. 추가로, 슬릿(12a, 12b) 중 하나의 영역에 출구가 전술한 바와 동일한 방식으로 제공되며 상기 유동로의 다른 단부에 연결되고, 따라서, 유동로의 안으로의 충전의 완료를 확인하기 위해 수지와 같은 접착제가 상기 입구안으로 도입되고 유동로를 따라 공급되어 출구에서 배출될 수 있다. 요컨대, 본 변형예에 따르면, 돌출부(21)는 공동부(11) 안으로 삽입되고, 상기 실시 형태와 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 공동부(11)를 수축 위치에 두기 위해 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)에 압력을 가하게 된다. 이렇게 함으로써, 돌출부(21)의 외부 표면(23)과 공동부(11)의 내부 표면(13) 사이의 경계 영역 및 슬릿(12a, 12b)의 표면에 상기 유동로가 형성된다. 유동로는 경화성 수지와 같은 접착제로 충전되며, 공동부(11)의 수축 위치는 소정의 시간 동안 유지된다. 이 소정의 시간은 유동로에 충전되는 접착제를 굳게 하는데 필요한 시간에 관련되어 있다.

접착제 또는 수지가 굳은 후에, 루트 블레이드부(1)와 선단 블레이드부(2) 사이의 영구적인 결합이 이루어진다.

제 2 실시 형태

도 3 의 도시에 근거하여 제 2 실시 형태를 설명한다.

제 2 실시 형태의 구성은 다음과 같은 차이점을 제외하고는 도 2 에 나타나 있는 제 1 실시 형태의 구성과 기본적으로 동일하다.

공동부(11)의 내부 표면(13)과 돌출부(21)의 외부 표면(23)에는 후술하는 바와 같은 맞물림 수단(15, 25)이 제공되어 있다. 공동부(11)의 내부 표면(13)에는, 도 3 에 나타나 있는 바와 같이 공동부(11)의 내부 표면(13)에서 세레이션(serration)으로 형성되어 있는 내부 맞물림 수단(15)이 제공되어 있다. 돌출부(21)의 외부 표면(23)에는, 본 실시 형태에서 세레이션으로 형성되어 있는 외부 맞물림 수단(25)이 제공되어 있다. 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 있는 세레이션과 공동부(11)의 내부 표면(13)에 있는 세레이션은, 돌출부(21)를 공동부(11) 안으로 삽입하고 공동부(11)를 수축 위치에 있게 함으로써 잠금 맞물림이 얻어지도록 형성되어 있다. 즉, 전술한 바와 같이 공동부(11)를 수축 위치에 있게 함으로써, 공동부(11)의 내부 표면(13)은 돌출부(21)의 외부 표면(23)과 밀접하게 접촉하게 된다. 이들 표면에 세레이션을 제공함으로써, 그 세레이션들이 각각 서로에 맞물려 잠금 맞물림이 제공된다.

세레이션은 상기 표면에 짝을 이루는 홈과 핀(fin)으로서 형성될 수 있으며, 이들 홈과 핀은 공동부(11)가 수축 위치에 있게 되면 서로 맞물리게 된다.

본 실시 형태의 특정 이점은 아래에서 설명하는 바와 같다.

본 발명에 따른 공동부(11)는 확장 위치 및 수축 위치를 나타내므로, 그러한 맞물림 수단(25)이 결합될 요소의 표면으로부터 일반적으로 벗어나기 때문에 공동부(11)의 내부 표면(13) 및/또는 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 맞물림 수단(15)을 제공할 수 있다. 즉, 공동부(11)의 내부 표면(13) 및 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 형성되어 있는 맞물림 수단(15, 25)은, 서로 맞물릴 수 있는, 상기 표면으로부터 돌출하는 부분 또는 오목부를 형성하는 영역으로 형성될 수 있다. 따라서, 확장 위치에 있고 또한 수축 위치로 수축될 수 있는 특정의 특성을 갖는 공동부(11)를 제공함으로써, 짝을 이룰 표면(13, 23)으로부터 벗어나는 요소들에 근거하여 그러한 잠금 맞물림이 제공될 수 있다.

본 발명의 제 2 실시 형태에 따라 선단 블레이드부(2)를 루트 블레이드부(1)에 결합하는 다음과 같은 절차는 제 1 실시 형태에서와 동일하다. 유동로의 제공과 관련된 제 1 실시 형태의 변형예는 제 2 실시 형태에도 적용될 수 있음을 유의해야 한다.

제 3 실시 형태

도 4a ∼ 4d 의 도시에 근거하여 제 3 실시 형태를 설명하도록 한다. 도 4a 는, 제 1 실시 형태의 돌출부(21)에 추가하여 제공되어 있는 추가적인 돌출부(21a)를 갖는 선단 블레이드부(2)를 나타낸다. 도 4b 는 제 3 실시 형태에 따른 선단 블레이드부(2)의 결합 단부(20)의 상세를 나타내고, 도 4c 는 제 3 실시 형태에 따른 선단 블레이드부(2)의 3차원도를 나타내며, 도 4d 는 제 3 실시 형태에 따른 선단 블레이드부(2)의 단면도를 나타낸다. 본 실시 형태에서, 대응하는 루트 블레이드부(1)는 돌출부(21, 21a)에 대응하는 2개의 공동부를 갖는다.

이 실시 형태에 따르면, 결합 강도가 향상되고 또한 블레이드부(1, 2)의 서로에 대한 경사 또는 회전이 방지될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 돌출부는 원형일 수 있다. 그러나, 다른 형상도 본 발명의 범위 내에 있다.

제 4 실시 형태

도 5a ∼ 5d 의 도시에 근거하여 제 4 실시 형태를 설명하도록 한다. 도 5a 는, 제 1 실시 형태의 돌출부(21)에 추가하여 제공되어 있는 추가적인 돌출부(21a, 21b)를 갖는 선단 블레이드부(2)의 상면도를 나타낸다. 도 5b 는 도 5a 에 나타나 있는 선단 블레이드부(2)의 측면도를 나타낸다. 도 5c 는 도 5a 의 선단 블레이드부(2)의 3차원도를 나타내며, 도 5d 는 도 5a 의 선단 블레이드부(2)의 단면도이다. 본 실시 형태에서, 대응하는 루트 블레이드부(1)는 돌출부(21, 21a, 21b)에 대응하는 3개의 공동부를 갖는다.

이 실시 형태에 따르면, 결합 강도가 더욱 향상되고 또한 블레이드부(1, 2)의 서로에 대한 경사 또는 회전이 방지될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 돌출부(21, 21a, 21b)는 원형일 수 있다. 그러나, 다른 형상도 본 발명의 범위 내에 있다.

제 5 실시 형태

도 6a ∼ 6e 의 도시에 근거하여 제 5 실시 형태를 설명하도록 한다. 도 6a 는 타원형 돌출부(21)를 갖는 선단 블레이드부(2)의 상면도를 나타낸다. 도 6b 는 도 6a 의 선단 블레이드부(2)를 상세히 도시한 것이다. 도 6c 는 도 6a 의 선단 블레이드부(2)의 3차원도를 나타낸다. 도 6d 는 도 6a 의 선단 블레이드부(2)의 측면도이고, 도 6e 는 도 6a 의 선단 블레이드부(2)의 단면도이다. 이 도시에 나타나 있지 않은 공동부(11)는 동일한 타원형을 갖는다. 이러한 형상으로 인해, 강한 결합이 얻어지고, 또한 요구되는 공기 역학적 특성 때문에 평평한 프로파일을 갖는 요소인 블레이드에 특별히 적용될 때 공간이 최적으로 이용될 수 있다. 즉, 돌출부(21) 및 공동부(11)의 단면적은 블레이드부(1, 2)의 평평한 프로파일에 적합하게 되어 있다.

제 6 실시 형태

도 7 의 도시에 근거하여 제 6 실시 형태를 설명하도록 한다. 이 도시에서, 루트 블레이드부(1)는 기다란 단면을 갖는 공동부(11)를 갖는다. 선단 블레이드부(2)는 후술하는 바와 같이 공동부(11)의 수축 위치에서 대응하는 형상의 단면을 갖는 돌출부(21)를 갖는다.

본 실시 형태와 제 1 ∼ 5 실시 형태의 주된 차이점은, 본 실시 형태에서는 슬릿(12a, 12b) 또는 재료 중단부가 제공되어 있지 않다는 것이다. 본 실시 형태에서는, 공동부(11)를 갖는 블레이드부(1)의 결합 단부(10)가 어느 정도의 변형을 가능케 하는 재료로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서 이러한 특성을 이용하면, 슬릿(12a, 12b) 또는 재료 중단부를 제공하지 않고도, 결합 단부(10)의 영역에서 루트 블레이드부(1)의 외부 표면(14)을 눌러 공동부(11)를 수축시킬 수 있다.

이 실시 형태에 따른 공동부(11)의 형상은 바람직하게는, 그 공동부(11)의 수축이 가능하도록 되어 있다. 구체적으로, 그 형상은 공동부(11)의 단면에 대해 기다랗게 되어 있을 수 있다. 그러므로, 결합 단부(10)의 영역에서 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)를 누르면, 특히 기다란 공동부(11)의 긴 측부 쪽으로 누르면 그 공동부(11)가 평평하게 될 수 있다. 그러나, 이는 한정적인 것은 아니고, 공동부(11)의 단면이 그러한 누름으로 감소 된다면, 다른 위치에서도 누를 수 있다.

위의 제 1 ∼ 5 실시 형태에서 설명한 결합 절차는, 슬릿(12a, 12b) 또는 재료 중단부를 갖지 않는 이 구성에도 완전하게 적용될 수 있다. 또한, 입구와 출구는 슬릿(12a, 12b)과 서로 관련되어 있지 않다는 점을 제외하고는, 수지의 도입은 앞의 실시 형태에서와 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 그러므로, 이 실시 형태에서, 지정된 개구가 이러한 목적으로 루트 블레이드부(1)의 결합 단부(10)에 제공되어 있다.

돌출부(21)의 외부 표면(23) 및 공동부(11)의 내부 표면(13)에 각각 제공되어 있는 내부 및 외부 맞물림 수단(15, 25)은 앞의 실시 형태와 동일한 방식으로 제공될 수 있다.

제 6 실시 형태에 의하면, 블레이드부(1)의 재료와 관련한 특성 때문에 공동부(11)가 수축가능하다. 본 실시 형태에서 기다랗게 되어 있는 공동부(11)의 형상은 재료와 관련된 특성과 협력하여 유리한 특성을 제공한다.

적용가능하다면, 상기 제 6 실시 형태는 제 1 ∼ 5 실시 형태에 대해 설명한 개념과 결합될 수 있다.

변형예

이하, 상기 실시 형태들의 변형예를 설명한다.

상기 실시 형태에서 공동부의 확장 위치는, 공동부를 갖는 블레이드부의 결합 단부에 하중이 가해지지 않을 때 나타나게 된다. 그러나, 하중이 가해지지 않을 때 공동부의 위치가 중간 위치에 있게 되는 중간 상태를 제공할 수 있고 또한 돌출부를 공동부 안으로 도입하면 공동부를 확장 위치로 확장시킬 수 있다. 돌출부를 공동부 안으로 도입시키는 중에 돌출부 상의 맞물림 수단이 공동부의 내부 표면에 있는 맞물림 수단과 접촉하도록 맞물림 수단을 배치할 수 있다. 그래서, 라쳇팅(ratcheting) 효과가 얻어질 수 있는데, 따라서 돌출부를 공동부 안으로 도입시키면 예비 조립 상태가 얻어지게 되며, 그리하여, 분리가능하게 부착된 블레이드부들을 포함하는 예비 조립체가 제공된다.

이 실시 형태의 경우, 비수축 위치에서 공동부의 단면이 공동부의 바닥 또는 저면에서 보다 블레이드부의 끝에서 약간 더 크도록 공동부를 형성할 수 있다. 즉, 도 7 에서 보는 바와 같이 공동부는 예컨대 약 1°의 테이퍼 각도로 약간 테이퍼져 있다. 이 경우, 돌출부는 특히 일정한 단면 형상을 가지면서 원통형으로 형성될 수 있고, 공동부의 내부 표면은 수축 위치에서 원통형을 갖게 되며, 이 원통형은 결국에는 돌출부의 외부 표면과 일치하게 된다.

전술한 바와 같이 상기 예비 조립체를 누르면, 블레이드부는 영구적으로 서로 결합 된다.

추가적으로, 하중이 가해지지 않으면 수축 상태에 있게 되는 공동부를 갖는 블레이드부를 제공하는 것도 가능하다. 대응하는 힘을 가하면 공동부는 확장 위치로 열릴 수 있다. 이러한 작용 후, 앞의 실시 형태에서 처럼 출부가 공동부 안으로 들어갈 수 있고 영구적인 결합이 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 재료 중단부는 도면에 나타나 있는 바와 같이 적어도 하나의 슬릿으로 형성될 수 있다. 도면에 나타나 있지 않은 일 변형예에서, 재료 중단부는 상기 공동부를 갖는 블레이드부에서, 그 블레이드부의 길이 방향에 대해 지그재그 절개부 또는 구불구불한 형상의 절개부와 같은 비선형 슬릿으로 형성될 수 있다. 재료 중단부는 일련의 구멍(도면에는 미도시)으로 형성될 수 있으며, 그 구멍들은 공동부의 내부 표면으로부터 그 공동부를 갖는 블레이드부의 외부 표면까지 연장되어 있다. 구멍들은 원형 구멍일 수 있다. 대안적으로, 구멍들은 타원형일 수 있는데, 그래서 그 구멍들의 수축 및 이에 따른 공동부의 수축도 가능하게 된다. 블레이드부에 단지 하나의 구멍을 제공하는 것도 가능하다. 도면에 나타나 있지 않은 다른 대안으로서, 재료 중단부는 적어도 하나의 부분적인 슬릿으로 형성될 수 있는데, 이 슬릿은 공동부의 내부 표면으로부터 그 공동부를 갖는 블레이드부의 외주면 족으로 연장되어 있고, 슬릿은 공동부의 외부 표면에 이르기 전에 끝나 있다. 상기 변형예들은 적절히 결합될 수 있다.

상기 슬릿의 수는 하나 또는 두 개일 수 있다. 특히, 슬릿의 수는 상기 효과가 얻어진다면 제한되지 않는다.

일 변형예에서, 양 블레이드부는 적어도 하나의 공동부 및 적어도 하나의 돌출부를 포함하며, 그래서 조립체는 서로 대응적으로 짝을 이루게 되는 적어도 두 개의 돌출부 및 적어도 두 개의 공동부를 포함한다.

다른 변형예에서, 결합 과정에서 길이 방향으로 서로 접촉하게 되는 블레이드부들의 짝을 이루는 표면들은 도 7 에 개략적으로 나타나 있는 바와 같이 길이 방향에 대해 경사져 있다.

상기 실시 형태에서, 블레이드 조립체는 2개의 블레이드부, 즉 루트 블레이드부 및 선단 블레이드부를 갖는 것으로 설명했다. 이는 단지 일 예일 뿐이다. 상기 실시 형태는 블레이드 조립체가 둘 이상의, 예컨대 3개의 블레이드부를 갖도록 변형될 수 있다. 본 발명의 개념에 따르면, 본원에서 정의한 바와 같이 2개의 블레이드부는 결합가능하고, 둘 이상의 블레이드부가 블레이드 조립체에 존재하는 경우에, 이 개념은 블레이드 조립체에 존재하는 3개 이상의 블레이드부들에도 적용가능하다.

더욱이, 상기 실시 형태들은 루트 블레이드부 및 선단 블레이드부와 관련하여 설명했다. 이는 한정적인 것이 아니다. 오히려, 루트 블레이드부 및 선단 블레이드부는 본 발명의 개념이 얻어지는 상태에서 상호 교환적으로 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 슬릿과 같은 재료 중단부는 본 발명에 있어 필수적인 것은 아니다. 오히려, 본 발명에서는 전술한 이점들을 얻기 위해서는 수축가능성이 필요한 것인데, 이 수축가능성은 블레이드부의 재료와 관련한 특성 및/또는 블레이드부의 형상 또는 형태와 관련한 특성에 근거하여 얻어질 수 있다.

Claims (33)

1. 풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리로서, 이 블레이드 어셈블리는, 블레이드를 형성하기 위해 각각의 결합 단부(10, 20)에서 길이 방향으로 결합될 수 있는 적어도 2개의 블레이드부(1, 2)를 포함하고, 이들 블레이드부 중의 한 블레이드부(1)는 그의 결합 단부(10)에서 적어도 하나의 공동부(11)를 가지며, 다른 블레이드부(2)는 그의 결합 단부(20)에서 적어도 하나의 돌출부(21)를 가지며, 상기 공동부(11)는 상기 블레이드의 길이 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 수축 위치로 수축될 수 있는 풍력 터빈 로터용 블레이드 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공동부(11)의 단면은 확장 위치에서 보다 상기 수축 위치에서 더 작은 블레이드 어셈블리.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 공동부(11)를 갖는 상기 블레이드부(1)의 재료는 적어도 상기 결합 단부(10)에서 변형가능한 블레이드 어셈블리.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 재료 중단부가 상기 적어도 하나의 공동부(11)의 내부 표면(13)으로부터 상기 적어도 하나의 공동부(11)를 갖는 상기 블레이드부(1)의 외부 표면(14)까지 연장되어 형성되어 있는 블레이드 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 재료 중단부는 상기 블레이드부(1)의 결합 단부(10)에 있는 그 블레이드부의 끝에서부터 블레이드부(1)의 길이 방향으로 연장되어 있는 블레이드 어셈블리.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 재료 중단부는 적어도 하나의 슬릿(12a; 12b)으로 형성되어 있는 블레이드 어셈블리.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 돌출부(21)는 상기 적어도 2개의 블레이드부(1, 2)를 결합하기 위해 상기 공동부(11) 안으로 삽입가능한 블레이드 어셈블리.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
   상기 공동부(11)는 상기 적어도 하나의 슬릿(12a; 12b)이 열리도록 상기 확장 위치로 확장가능하고 또한 상기 적어도 하나의 슬릿(12a; 12b)이 닫히도록 상기 수축 위치로 수축가능한 블레이드 어셈블리.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 돌출부(21)의 단면 형상은 상기 수축 위치에 있는 공동부(11)의 단면 형상과 실질적으로 일치하는 블레이드 어셈블리.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부(21) 및 상기 공동부(11)의 상기 단면 형상은 비원형인 블레이드 어셈블리.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 맞물림 수단(15)이 상기 공동부(11)의 내부 표면(13)에 제공되어 있고, 외부 맞물림 수단(25)이 상기 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 제공되어 있으며, 상기 공동부(11)가 수축 위치에 있을 때 상기 내부 맞물림 수단(15)과 외부 맞물림 수단(25)이 서로에 잠금되는 블레이드 어셈블리.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공동부(11)가 확장 위치에 있을 때 상기 돌출부(21)는 그 공동부(11) 안으로 삽입가능하고, 공동부(11)가 수축 위치에 있을 때는, 그 공동부(11) 안에 삽입되어 있는 돌출부(21)는 상기 공동부(11) 안에 잠금되는 블레이드 어셈블리.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 맞물림 수단(15, 25)은 상기 공동부(11)의 내부 표면(13)에 있는 내부 세레이션(serration)(15) 및 돌출부(21)의 외부 표면(23)에 있는 외부 세레이션(25)으로 형성되어 있고, 상기 세레이션(15, 25)은 적어도 부분적으로 각 블레이드부(1, 2)의 길이 방향에 실질적으로 수직하게 배향되어 있는 블레이드 어셈블리.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 세레이션(15) 및 외부 세레이션(25)은, 상기 공동부(11)가 수축 위치에 있을 때 돌출부(21)를 공동부(11) 안에 잠금 맞물림시키도록 되어 있는 블레이드 어셈블리.
15. 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공동부(11)를 갖는 상기 블레이드부(1)의 상기 결합 단부(10)에 두개의 슬릿(12a, 12b)이 제공되며, 이들 두 슬릿(12a, 12b)은 상기 공동부(11)의 양 측에 제공되어 있는 블레이드 어셈블리.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부(21)가 공동부(11) 안에 삽입되고 그 공동부(11)가 수축 위치에 있을 때 상기 돌출부(21)의 외부 표면(23)과 공동부(11)의 내부 표면(13) 사이의 경계에는 적어도 하나의 미리 정해진 유동로가 형성되는 블레이드 어셈블리.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유동로는 지그재그형 또는 구불구불한 형태인 블레이드 어셈블리.
18. 제 16 항 또는 17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유동로는 이 유동로를 따라 흐르도록 수지, 특히 열경화성 수지를 도입하기 위한 적어도 하나의 입구 및 배출 수지를 오버플로우로서 배출시키기 위한 적어도 하나의 출구를 갖는 블레이드 어셈블리.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 평행한 그리고/또는 서로에 대해 분기되어 있는 복수의 유동로가 제공되어 있는 블레이드 어셈블리.
20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공동부(11)가 확장 위치에 있을 때 그 공동부(11) 안으로 상기 돌출부(21)를 삽입하고 상기 블레이드부를 눌러 공동부(11)를 수축시키며 상기 유동로를 채울 수 있는 양의 수지를 그 유동로 안으로 도입시키며 그리고 그 수지를 굳게 하여, 바람직하게는 열경화시켜 블레이드를 형성하도록 결합가능한 블레이드 어셈블리.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 블레이드부(1, 2)가 결합되기 전에 상기 공동부(11)는 확장 위치에 있고, 상기 공동부(11)를 갖는 블레이드부(1)의 외부 표면(14)에 소정의 압력을 가하면 그 공동부가 수축 위치에 있게 되는 블레이드 어셈블리.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공동부(11)에 추가하여, 하나 이상의 추가적인 공동부(11a, 11b)가 동일한 결합 단부에 제공되며, 상기 돌출부에 추가하여, 하나 이상의 추가적인 돌출부(21a, 21b)가 동일한 결합 단부에 제공되며, 공동부의 수는 돌출부의 수와 같은 블레이드 어셈블리.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공동부(11)에 추가하여 하나 이상의 돌출부가 동일한 결합 단부에 제공되며, 상기 돌출부에 추가하여 하나 이상의 공동부가 동일한 결합 단부에 제공되며, 공동부의 수는 돌출부의 수와 같은 블레이드 어셈블리.
24. 적어도 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 블레이드 어셈블리로부터 풍력 터빈 로터용 블레이드를 제작하기 위한 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 공동부(11)를 확장 또는 비수축 위치에 유지시키는 단계;
    상기 적어도 하나의 돌출부(21)를 상기 적어도 하나의 공동부(11) 안으로 길이 방향으로 삽입하는 단계;
    상기 적어도 하나의 공동부(11)를 수축 위치에 있게 하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 공동부(11)를 수축 위치에 유지시키는 단계를 포함하는,블레이드 어셈블리로부터 풍력 터빈 로터용 블레이드를 제작하기 위한 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 공동부(11)를 수축 위치에 있게 하는 상기 단계는 상기 공동부(11)를 갖는 블레이드부(1)의 상기 외부 표면(14)을 누르는 것을 포함하는 방법.
26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 공동부(11)를 수축 위치에 유지시키는 상기 단계는, 상기 돌출부(21)와 공동부(11) 사이의 영역 및/또는 상기 재료 중단부의 영역 안으로 수지를 압입하여 수지를 가하는 것을 포함하는 방법.
27. 제 26 항에 있어서,
    상기 수지를 압입하는 중에 파라미터를 모니터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 파라미터는 가해지는 수지의 양, 그 수지의 온도 및 수지의 압력을 포함하는 방법.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 수지의 오버플로우를 모니터링하고 가해지는 수지의 양을 제어하며 그리고/또는 모니터링되는 오버플로우의 양에 근거하여 가해진 수지의 양이 충분한지를 확인하는 단계를 더 포함하는 방법.
29. 제 26 항 내지 제 28 항 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지를 굳게 하여 상기 적어도 2개의 블레이드부(1, 2)를 서로에 고정시키는 단계를 포함하는 방법.
30. 제 29 항에 있어서,
    상기 수지를 굳게 하는 단계는 상기 수지에 열을 가하여 그 수지를 열경화시키는 것을 포함하는 방법.
31. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 블레이드 어셈블리 또는 제 24 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제작되며 소정의 프로파일을 갖는 풍력 터빈 로터용 블레이드.
32. 풍력 터빈의 발전기를 구동시키기 위한 허브를 갖는 풍력 터빈 로터로서, 제 31 항에 따른 적어도 하나의 블레이드를 갖는 풍력 터빈 로터.
33. 발전기를 갖는 풍력 터빈으로서, 상기 발전기는 제 32 항에 따른 풍력 터빈 로터에 의해 구동될 수 있는 풍력 터빈.

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