KR20190023502A - 풍력발전기의 타워플랜지 장치 - Google Patents

풍력발전기의 타워플랜지 장치 Download PDF

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KR20190023502A
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김현오
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Abstract

풍력발전기의 타워플랜지 장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 풍력발전기의 타워플랜지 장치는: 제1타워 섹션부에 구비되는 제1플랜지부와, 제1타워 섹션부와 결합되는 제2타워 섹션부에 구비되는 제2플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

풍력발전기의 타워플랜지 장치{TOWER FLANGE DEVICE OF WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 풍력발전기의 타워플랜지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 구조적 안전성이 향상되는 풍력발전기의 타워플랜지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전기의 타워는 블레이드의 회전력을 전기에너지로 변화하는 나셀(nacelle)을 지지하는 구조물이다. 이러한 풍력발전기의 타워는 외풍, 진동 등 다양한 내부 또는 외부 환경에 의해 영향을 받는데, 대형화되어 하중이 증가됨에 따라 구조적 안정성이 위협받는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1766258호(발명의 명칭:풍력발전기의 타워 제조방법 및 그 타워, 등록일:2017.08.02.)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 구조적 안전성이 향상되는 풍력발전기의 타워플랜지 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 풍력발전기의 타워플랜지 장치는: 제1타워 섹션부에 구비되는 제1플랜지부; 및 상기 제1타워 섹션부와 결합되는 제2타워 섹션부에 구비되는 제2플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플랜지부는 상기 제1타워 섹션부의 내측에 일체로 형성되며, 원주방향으로 이격되게 복수개의 결합홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2플랜지부는 상기 제2타워 섹션부의 내측에 일체로 형성되며, 상기 결합홈부에 삽입되는 복수개의 결합돌기가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합홈부에는 걸림턱이 돌출형성되며, 상기 결합돌기는 상기 결합홈부를 따라 회전되어 상기 걸림턱에 걸리는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합돌기는, 상기 제2플랜지부에서 상기 결합홈부 측으로 연장형성되는 제1결합돌기; 및 상기 제1결합돌기에서 상기 걸림턱 측으로 연장형성되는 제2결합돌기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2결합돌기는 상기 결합홈부를 따라 회전되어 상기 걸림턱에 접촉되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플랜지부에는 원주방향으로 복수개의 제1체결홀부가 형성되고, 상기 제2플랜지부에는 상기 제1체결홀부와 마주보는 상기 제2체결홀부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1체결홀부와 상기 제2체결홀부를 관통하여 상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부를 체결시키는 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부는 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치는 결합홈부가 형성되는 제1플랜지부와 결합홈부에 삽입되는 결합돌기가 구비되는 제2플랜지부를 통해 제1타워 섹션부와 제2타워 섹션부가 서로 견고하게 연결됨으로써, 구조적 안전성이 향상될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1타워 섹션부와 제2타워 섹션부가 제2플랜지부의 결합돌기와 제1플랜지부의 결합홈부를 통해 1차적으로 결합된 상태에서 볼트 및 용접을 통해 2차적으로 결합됨으로써, 풍압에 의해 발생되는 제1타워 섹션부와 제2타워 섹션부의 최대응력을 저감시켜 구조적 안정성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1플랜지부와 제2플랜지부를 2차적으로 결합할 때 제1타워 섹션부와 제2타워 섹션부가 제2플랜지부의 결합돌기와 제1플랜지부의 결합홈부를 통해 1차적으로 결합된 상태이므로, 작업자는 제1플랜지부와 제2플랜지부를 지지하는 별도의 도구가 없이도 용이하게 제1플랜지부와 제2플랜지부를 2차적으로 결합할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 요부 사시도이다.
도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 요부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 요부 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제2타워 센셕부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부의 다른 예를 나타낸 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부와 제2타워 센셕부가 결합되는 방식의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10의 B부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 요부 사시도이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 요부 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 요부 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제2타워 센셕부를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부의 다른 예를 나타낸 분해사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부의 다른 예를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치의 제1타워 센셕부와 제2타워 센셕부가 결합되는 방식의 다른 예를 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10의 B부분 확대도이다.
도 1 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치(1)는 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)를 포함한다. 제1플랜지부(100)는 제1타워 섹션부(10)에 구비된다. 제2플랜지부(200)는 제2타워 섹션부(20)에 구비된다. 도 1과 같이, 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)는 기둥 형상으로 수직방향으로 서로 접촉되면서 배열된다. 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)는 블레이드(30)의 회전력을 전기에너지로 변환하는 나셀(40)을 지지한다.
제1플랜지부(100)는 링 형상으로 제1타워 섹션부(10)의 내측에 일체로 형성된다. 제1플랜지부(100)에는 원주방향으로 이격되게 복수개의 결합홈부(110)가 형성된다.
제2플랜지부(200)는 링 형상으로 제2타워 섹션부(20)의 내측에 일체로 형성된다. 제2플랜지부(200)는 결합홈부(110)에 삽입되는 복수개의 결합돌기(210)가 구비된다. 즉, 결합돌기(210)는 제2플랜지부(200) 상에서 원주방향으로 결합홈부(110)와 동일한 간격으로 이격되게 배치된다(도 6, 도 7 참조).
결합홈부(110)에는 걸림턱(111)이 돌출형성되며, 결합돌기(210)는 결합홈부(110)를 따라 회전되어 걸림턱(111)에 걸릴 수 있다(도 8, 도 9 참조). 예를 들어, 제2플랜지부(200)의 결합돌기(210)를 제1플랜지부(100)의 결합홈부(110)에 삽입한 상태에서 제2플랜지부(200)를 시계방향으로(도 8, 도 9 기준) 회전시키면, 제2플랜지부(200)의 결합돌기(210)가 제1플랜지부(100)의 결합홈부(110)를 따라 시계방향으로(도 8, 도 9 기준) 회전되어 걸림턱(111)에 걸리게 될 수 있다. 이로 인해, 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)가 1차적으로 결합될 수 있다.
반대로, 제2플랜지부(200)를 반시계방향으로(도 8, 도 9 기준) 회전시키면, 제2플랜지부(200)의 결합돌기(210)가 제1플랜지부(100)의 결합홈부(110)를 따라 반시계방향으로(도 8, 도 9 기준) 회전되어 걸림턱(111)에 걸리는 것이 해제될 수 있다. 이로 인해, 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)가 서로 분리될 수 있다. 따라서, 작업자는 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)를 회전시켜 용이하게 결합하거나 분리시킬 수 있다.
결합돌기(210)는 제1결합돌기(211)와 제2결합돌기(211)를 포함한다. 도 7과 같이, 제1결합돌기(211)는 제2플랜지부(200)에서 결합홈부(110) 측으로 연장형성된다. 제2결합돌기(211)는 제1결합돌기(211)에서 걸림턱(111) 측으로 연장형성된다. 제2결합돌기(211)는 결합홈부(110)를 따라 회전되어 걸림턱(111)에 접촉된다. 제2결합돌기(211)가 걸림턱(111)에 접촉됨으로써, 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)가 견고하게 결합될 수 있다.
제1플랜지부(100)에는 원주방향으로 이격되게 복수개의 제1체결홀부(120)가 형성된다. 제1체결홀부(120)는 제1플랜지부(100) 상에서 원주방향으로 이격되게 형성된다. 이때, 제1체결홀부(120)는 복수개의 결합홈부(110)를 연결한 가상의 원의 바깥 쪽에 원주방향으로 이격되게 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 제1체결홀부(120)가 복수개의 결합홈부(110)를 연결한 가상의 원의 바깥 쪽에 원주방향으로 이격되게 형성되는 것으로 도시되지만, 이는 한정된 것이 아니라 상황에 따라 복수개의 결합홈부(110)를 연결한 가상의 원의 안쪽에 원주방향으로 이격되게 형성되도록 설계변경할 수 있다.
제2플랜지부(200)에는 제1체결홀부(120)와 마주보는 제2체결홀부(220)가 형성된다. 제2체결홀부(220)는 제2플랜지부(200) 상에서 제1체결홀부(120)와 동일한 간격으로 형성된다. 즉, 복수개의 제2체결홀부(220)를 연결한 가상의 원과, 복수개의 제1체결홀부(120)를 연결한 가상의 원은 동일할 수 있다. 이로 인해, 체결부(300)를 이용하여 제1체결홀부(120)와 제2체결홀부(220)를 용이하게 체결시킬 수 있다.
풍력발전기의 타워플랜지 장치(1)는 체결부(300)를 더 포함한다. 체결부(300)는 제1체결홀부(120)와 제2체결홀부(220)를 관통하여 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)를 체결시킨다.
체결부(300)는 체결볼트(310)와 너트(320)를 포함한다. 체결볼트(310)는 외측면에 제1나사산(311)이 형성된다. 너트(320)의 내측면에는 제1나사산(311)과 결합되는 제2나사산(321)이 형성된다. 너트(320)는 체결볼트(310)와 나사결합되어 체결볼트(310)가 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)로부터 이탈되는 방지한다.
제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)는 용접(W)에 의해 서로 결합될 수 있다. 도 10과 도 11과 같이, 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)를 제2플랜지부(200)의 결합돌기(210)와 제1플랜지부(100)의 결합홈부(110)를 통해 결합한 상태에서 용접(W)으로 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)를 한 번 더 결합한다. 그 결과, 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)는 이중결합됨으로써, 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)가 견고하게 결합될 수 있다.
본 발명에서는 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)가 볼트결합 또는 용접에 의해 서로 결합되는 것으로 도시되지만, 이는 한정된 것을 아니라 상황에 따라 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)의 결합방식은 변경가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)는 제2플랜지부(200)의 결합돌기(210)와 제1플랜지부(100)의 결합홈부(110)를 통해 1차적으로 결합된 상태에서 볼트 및 용접을 통해 2차적으로 결합된 것으로, 풍압의 영향에도 풍력발전기의 타워플랜지 장치(1)의 안정성을 도모할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 풍력발전기의 타워플랜지 장치(1)는 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20) 사이에 연결되는 체결장치를 더 부가함으로써, 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)가 이중결합되어 풍압에 의해 발생되는 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)의 최대응력을 저감시켜 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)를 2차적으로 결합할 때 제1타워 섹션부(10)와 제2타워 섹션부(20)가 제2플랜지부(200)의 결합돌기(210)와 제1플랜지부(100)의 결합홈부(110)를 통해 1차적으로 결합된 상태이므로, 작업자는 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)를 지지하는 별도의 도구가 없이도 용이하게 제1플랜지부(100)와 제2플랜지부(200)를 2차적으로 결합할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 풍력발전기의 타워플랜지 장치 10 : 제1타워 섹션부
20 : 제2타워 섹션부 30 : 블레이드
40 : 나셀 100 : 제1플랜지부
110 : 결합홈부 111 : 걸림턱
120 : 제1체결홀부 200 : 제2플랜지부
210 : 결합돌기 211 : 제1결합돌기
212 : 제2결합돌기 220 : 제2체결홀부
300 : 체결부 310 : 체결볼트
311 : 나사산 320 : 너트
321 : 나사산

Claims (9)

  1. 제1타워 섹션부에 구비되는 제1플랜지부; 및
    상기 제1타워 섹션부와 결합되는 제2타워 섹션부에 구비되는 제2플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1플랜지부는 상기 제1타워 섹션부의 내측에 일체로 형성되며, 원주방향으로 이격되게 복수개의 결합홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2플랜지부는 상기 제2타워 섹션부의 내측에 일체로 형성되며, 상기 결합홈부에 삽입되는 복수개의 결합돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 결합홈부에는 걸림턱이 돌출형성되며,
    상기 결합돌기는 상기 결합홈부를 따라 회전되어 상기 걸림턱에 걸리는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 결합돌기는,
    상기 제2플랜지부에서 상기 결합홈부 측으로 연장형성되는 제1결합돌기; 및
    상기 제1결합돌기에서 상기 걸림턱 측으로 연장형성되는 제2결합돌기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2결합돌기는 상기 결합홈부를 따라 회전되어 상기 걸림턱에 접촉되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제1플랜지부에는 원주방향으로 복수개의 제1체결홀부가 형성되고,
    상기 제2플랜지부에는 상기 제1체결홀부와 마주보는 상기 제2체결홀부가 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1체결홀부와 상기 제2체결홀부를 관통하여 상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부를 체결시키는 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 제1플랜지부와 상기 제2플랜지부는 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기의 타워플랜지 장치.

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