KR20190126162A - 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트 및 방법 - Google Patents

풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트 및 방법 Download PDF

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KR20190126162A
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로이 케르슈텐
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보벤 프로퍼티즈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트(1, 214, 224, 235, 244), 풍력 발전 설비-타워 섹션, 풍력 발전 설비-타워, 풍력 발전 설비 및 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 제조를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상부면(10)과 상부면 반대편의 하부면, 내주측(11)과 외주측 및, 제1 단부 상의 제1 접합측과 제2 단부 상의 제2 접합측을 가지며, 특히 제1 단부(3)로부터 제2 단부(4)로 링 방향으로 연장되는 부분 링 모양의 기본 바디(2, 216, 226), 기본 바디의 상부면(10)에 배치되고 실질적으로 제1 단부로부터 제2 단부로 링 방향으로 연장되는 플랜지 돌출부(20, 218, 228)를 포함하는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트(1, 214, 224, 235, 244)에 관한 것이다.

Description

풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트 및 방법
본 발명은 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트, 풍력 발전 설비-타워 섹션, 풍력 발전 설비-타워, 풍력 발전 설비 및 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
전술한 방식의 풍력 발전 설비는 충분히 공개되어 있다. 현재 가장 일반적인 유형의 풍력 발전 설비는 일반적으로 3개의 로터 블레이드가 장착된, 소위 수평축 풍력 발전 설비이며, 이 경우 1개, 2개, 4개 또는 더 많은 로터 블레이드를 갖는 풍력 발전 설비도 가능하다. 풍력 발전 설비는, 한편으로는 더 높은 정격 전력을 달성하기 위해 그리고 다른 한편으로는 바람을 더 잘 이용할 수 있도록 하기 위해, 점점 더 큰 구조적 형상을 갖는다.
풍력 발전 설비는 나셀에 배치된 로터 외에 일반적으로 타워를 포함하고, 실질적으로 수직으로 정렬된 축을 중심으로 회전 가능하게 로터와 함께 나셀이 상기 타워 위에 배치된다. 타워는 일반적으로 가늘고 긴 건축물이며, 상기 건축물은 바람직하게는 거대한 높이를 가지며, 또한 바람직하게는 이러한 높이에 대해 수직으로 비교적 작은 치수를 갖는다. 타워는 바람직하게는 실질적으로 콘크리트 및/또는 스틸로 구성되거나 이를 포함한다. 타워의 설계의 선택 폭은 그리드 구조로부터 케이블 장력 시스템이 있거나 없는 관형 스틸 파이프 타워를 거쳐 콘크리트 구조에까지 이른다. 관형 스틸 타워는 단일 부품 또는 다수의 부품으로 구성되거나 이러한 부품을 포함할 수 있다.
타워는, 특히 그 종방향 길이를 따라, 원통형 및 원추형 섹션들을 가질 수 있고, 상기 타워는 주로 원통형 및 원추형 영역을 포함한다. 이러한 영역들은 바람직하게는 링 모양의 섹션을 갖는다. 또한, 이러한 섹션들은 링 세그먼트로 형성될 수도 있어서, 원통형 섹션은 다양한 세그먼트로 링 방향으로 조립된다. 타워의 개별 원통형 및/또는 원추형 섹션은 예를 들어 약 30 톤 내지 50 톤의 개별 중량을 가질 수 있다. 이러한 섹션들의 운송을 위해 일반적으로 중장비 운송이 필요하고, 이러한 중장비 운송은 높은 비용을 수반한다. 또한, 많은 지역/국가에서 특정한, 주로 시간과 관련한 운행 제한이 있기 때문에, 중장비 운송은 일반적으로 시간적으로 융통성이 없다.
또한, 타워의 건설 시 현장에서 이러한 무거운 섹션을 취급하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 특히 악천후 조건에서, 무거운 섹션들이 배치될 때, 타워의 건설은 종종 중단되는데, 그 이유는 이러한 무거운 섹션들은 종종 큰 풍력 노출 영역을 갖고 따라서 바람은 추정하기 어려운 힘을 섹션에 가할 수 있기 때문이다. 또한, 개별 섹션들을 서로 고정하는 것은 과제와 관련이 있다. 일반적으로 섹션들은 연결 지점에 플랜지를 가지며, 2개의 수직으로 이웃한 섹션 및/또는 수평으로 이웃한 세그먼트 부품은 상기 플랜지에 의해 서로 연결된다. 플랜지는 바람직하게는 추가 부품으로서 섹션에 또는 세그먼트 부품에 배치된다. 섹션 또는 세그먼트 부품에 추가 부품으로서 배치된 플랜지는 일반적으로 용접에 의해 부착된다. 이러한 세그먼트 부품들은 일반적으로, 이들이 상당한 노력을 들여서만 연결될 수 있는 것을 특징으로 한다. 특히 정확한 제조에도 불구하고 일반적으로, 플랜지를 갖는 완전히 동일한 세그먼트 부품들을 제조하는 것은 불가능하다. 기존의 세그먼트화된 스틸 타워 및 풍력 발전 설비용 세그먼트화된 스틸 타워를 건설하기 위한 방법은 다양한 장점을 제공하지만, 추가 개선이 바람직하다.
독일 특허청은 본 출원의 우선권 출원 시 다음의 선행기술들을 조사하였다: DE 10 2013 016 604 A1호, WO 2016/091 499 A1호, DE 103 25 032 B3호 및 DE 101 26 049 A1호.
따라서 본 발명의 과제는 전술한 단점들 중 하나 이상을 줄이거나 제거하는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트, 풍력 발전 설비-타워 섹션, 풍력 발전 설비-타워, 풍력 발전 설비 및 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 제조를 위한 방법을 제공하는 것이다. 특히 본 발명의 과제는 풍력 발전 설비용 스틸 타워의 조립을 단순화하는 해결 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 풍력 발전 설비-타워의, 특히 풍력 발전 설비-타워의 섹션들의 제조- 및 조립 비용을 감소시키는 해결 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 과제는 비용이 저렴한 풍력 발전 설비를 가능하게 하는 해결 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면 상기 과제는 제1 단부로부터 제2 단부로 링 방향으로 연장되며, 상부면과 상부면 반대편의 하부면, 내주측과 외주측, 및 제1 단부 상의 제1 접합측과 제2 단부 상의 제2 접합측을 갖는 부분 링 모양의 기본 바디와 기본 바디의 상부면에 배치되고 실질적으로 제1 단부로부터 제2 단부로 링 방향으로 연장되는 플랜지 돌출부를 포함하는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트용 플랜지 세그먼트에 의해 해결된다.
플랜지 세그먼트는 제1 단부로부터 제2 단부로 링 방향으로 연장되는 부분 링 모양의 기본 바디를 포함한다. 기본 바디의 부분 링 모양의 형상은 특히, 기본 바디가 링의 섹션의 형상을 갖는 것을 의미한다. 링 모양의 기본 바디는 또한, 바람직하게는 접선 방향에 대해 평행하게 정렬된 방향으로 연장된다. 또한, 이러한 링 방향은 바람직하게는 항상 부분 링 모양의 기본 바디의 방사 방향에 대해 수직으로 정렬된다.
플랜지 세그먼트는 바람직하게는, 이것이 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 배치될 수 있도록 형성된다. 또한, 플랜지 세그먼트는 바람직하게는, 이것이 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 배치되도록 및 수직으로 이웃한 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 플랜지 세그먼트에 연결되도록 형성된다.
특히, 총 2개의 플랜지, 또는 3개의 플랜지, 또는 4개의 플랜지, 또는 5개의 플랜지, 또는 6개의 플랜지, 또는 7개의 플랜지, 또는 8개의 플랜지, 또는 9개의 플랜지, 또는 10개의 플랜지, 또는 11개의 플랜지, 또는 12개의 플랜지, 또는 13개의 플랜지, 또는 14개의 플랜지, 또는 더 많은 플랜지가 완전한 링 모양을 형성하여 360도에 걸쳐 연장되면 바람직하다. 또한, 인접하게 배치된 플랜지 세그먼트는 3 미터 초과, 특히 3.5 미터 초과, 바람직하게는 4 미터 초과, 특히 4.1 미터 초과의 직경을 형성하는 것이 특히 바람직하다.
부분 링 모양의 기본 바디는 링 방향에 대해 수직 방향으로 및 방사방향에 대해 평행하게 폭을 갖는다. 기본 바디의 두께는 바람직하게는 기본 바디의 폭 방향 또는 폭의 방향에 대해 수직으로 및 링 방향에 대해 수직으로 연장된다. 부분 링 모양의 기본 바디는 또한 상부면 및 상부면 반대편의 하부면을 갖는다. 상부면과 하부면은 바람직하게는 링 방향으로의 연장부 및 폭 방향으로의 연장부에 의해 형성된다. 상부면 및/또는 하부면의 표면 법선은 바람직하게는 두께 방향으로 연장된다. 또한, 바람직하게는 상부면 및/또는 하부면의 표면 법선의 방향 성분은 두께 방향으로 연장된다.
또한, 부분 링 모양의 기본 바디는, 바람직하게는 링 방향으로의 및 두께 방향으로의, 즉 두께의 방향으로의 연장부에 의해 형성된 내주측과 외주측을 갖는다. 내주측 및/또는 외주측의 표면 법선은 바람직하게는 폭 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 내주측 및/또는 외주측의 표면 법선의 방향 성분은 폭 방향으로 연장된다.
또한, 부분 링 모양의 기본 바디는 제1 단부 상의 제1 접합측과 제2 단부 상의 제2 접합측을 갖고, 이 경우 제1 접합측과 제2 접합측은 바람직하게는 폭 방향 및 두께 방향으로의 기본 바디의 연장부에 의해 형성된다. 제1 접합측 및/또는 제2 접합측의 표면 법선은 바람직하게는 링 방향으로 연장된다. 또한, 바람직하게는 제1 접합측 및/또는 제2 접합측의 표면 법선의 방향 성분은 링 방향으로 연장된다.
플랜지 세그먼트는 부분 링 모양의 기본 바디 외에, 기본 바디의 상부면에 배치된 플랜지 돌출부를 갖는다. 또한, 기본 바디의 상부면 상의 플랜지 돌출부는 실질적으로 제1 단부로부터 제2 단부로 링 방향으로 연장된다. 제1 단부로부터 제2 단부로 링 방향으로 플랜지 돌출의 연장부는 바람직하게는 부분적으로 중단될 수 있다. 또한, 바람직하게는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장부는 연속한다.
플랜지 세그먼트는 바람직하게는 스틸로 구성되나 이를 포함한다. 특히, 내식성 스틸 및/또는 고강도 스틸이 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지 세그먼트는 비철 금속으로 구성되거나 이를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 플랜지 세그먼트는 알루미늄, 플라스틱, 목재, 콘크리트, 세라믹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 구성될 수 있거나 이러한 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는 기본 바디와 플랜지 돌출부는 동일한 재료로 구성된다. 또한, 바람직하게는 기본 바디와 플랜지 돌출부는 동일한 재료 또는 동일한 재료들을 포함한다. 또한, 기본 바디는 플랜지 돌출부와 다른 재료로 구성되거나 플랜지 돌출부와 다른 재료들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 플랜지 돌출부는 용접 가능한 재료로 구성되고 이러한 재료를 적어도 부분적으로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 특히, 플랜지 세그먼트가, 예를 들어 DE 101 26 049 A1호 및 DE 103 25 032 B3호에 공개된 링 모양의 플랜지와 달리 명확하고 예상치 못한 장점들을 갖는다는 사실에 기초한다. 공개된 링 모양의 연결 플랜지는, 특히 용접과 같은 연결 방법에서도 높은 치수 정확성을 허용하기 때문에 지금까지 사용되어 왔다. 동시에 직경이 큰 타워는 기존 운송 경로로 기존 치수의 제한으로 인해 당면한 과제가 된다. 본 발명은 특히, 플랜지 돌출부가 제공되면, 요구되는 높은 치수 정확도는 플랜지 세그먼트에 의해 달성될 수 있다는 사실에 기초한다. 이러한 플랜지 돌출부는 특히, 스틸 타워 링 세그먼트의 재킷 세그먼트에 연결되도록 하는데 특히 적합하다. 이러한 방식으로 훨씬 더 높은 치수 정확도를 갖는 스틸 타워 링 세그먼트와의 연결이 형성될 수 있는데, 그 이유는 예를 들어 용접 시 뒤틀림과 같은 연결 중의 변형이 크게 줄어들거나 방지될 수 있기 때문이다.
본 발명은 특히, 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 플랜지 세그먼트의 용접에 의해 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 바람직하지 않은 변형, 특히 뒤틀림이 야기될 수 있다는 사실에 기초한다. 이러한 변형으로 인해 2개 이상의 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 인접하게 배치하는 것은 가능하지만 어렵거나 불가능하다. 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 서로 연결하기 위해, 특히 훨씬 더 복잡한 위치 결정- 및 고정 조치가 필요하다. 그럼에도 불구하고, 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 연결하거나 이들을 조립 가능한 형태로 만들기 위해, 비용이 발생하고 조립 프로세스에 간섭을 받을 수 있다. 본 발명에 따른 플랜지 세그먼트는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 단부측에 또는 내주 섹션 또는 외주 섹션에 배치될 수 있고, 바람직하게는 여기에 용접될 수 있다. 플랜지 세그먼트의 플랜지 돌출부 상의 용접 시임에 의해, 부분 링 모양의 기본 바디와 이격된 위치에 용접 시임이 배치된다. 따라서 용접 공정 중에 발생하는 열 에너지는 부분 링 모양의 기본 바디가 아니라 실질적으로 플랜지 돌출부 내로 흐른다. 결과적으로, 기본 바디는 비교적 거의 또는 전혀 뒤틀리지 않으며, 결과적으로 스틸 타워 링 세그먼트는 매우 경미하게만 변형되거나 전혀 변형되지 않는다.
본 발명에 의해, 대량 생산으로 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 제조할 수 있으며 플랜지 세그먼트는 공개된 제조 방법을 이용해서 마찬가지로 대량 생산으로 제조할 수 있다. 대응하는 스틸 타워 링 세그먼트에 플랜지 세그먼트의 배치는 다양한 용접 방법에 의해 수행될 수 있다. 바람직한 용접 방법은, SA-용접이라고도 하는 예를 들어 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding) 및/또는 MAG-용접이라고도 하는, 활성, 즉 반응성 가스를 사용한 금속 용접 및/또는 전극 용접이다.
플랜지 세그먼트의 바람직한 개선예에서, 플랜지 돌출부는 주 연장 방향으로 제1 단부로부터 제2 단부로 연장되고, 제1 단부와 제2 단부 사이에 적어도 부분적으로 다각형 프로파일을 갖는 것이 제공된다. 이러한 바람직한 개선예에서 플랜지 돌출부의 연장부는 바람직하게는 원형 섹션을 갖는 부분 링 형상을 갖는 것이 아니라, 적어도 하나의 챔퍼를 갖는 다각형 섹션을 갖는 부분 링 형상을 갖는다. 챔퍼란 특히, 주 연장 방향이 변하는 지점으로 파악된다. 챔퍼의 지점에, 바람직하게는 리세스가 내주에 형성된다. 바람직하게는 플랜지 돌출부는 제1 챔퍼와 제2 챔퍼 사이에 직선 섹션을 갖는다. 추가로 또는 대안으로서 바람직하게는 제1 챔퍼와 제2 챔퍼 사이의 플랜지 돌출부는 휘어진 섹션을 가지며, 상기 휘어진 섹션의 반경은 플랜지 돌출부의 링 모양의 프로파일의 반경보다 특히 작거나 크다. 또한, 플랜지 돌출부의 내주면은 제1 단부와 제2 단부 사이에 라운드된 프로파일을 갖고, 외주면은 제1 단부와 제2 단부 사이에 다각형 프로파일을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 플랜지 돌출부의 외주면은 제1 단부와 제2 단부 사이에 라운드된 프로파일을 갖고, 내주면은 제1 단부와 제2 단부 사이에 다각형 프로파일을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 플랜지 돌출부는 주 연장 방향으로 2개 이상의 직선 섹션에 의해 형성되고, 상기 직선 섹션들은 바람직하게는 6도 이하 및/또는 12도 이하 및/또는 12도 보다 큰 각도를 형성한다. 특히, 플랜지 돌출부의 2개 이상의 직선 섹션은 플랜지 돌출부의 다각형 프로파일을 형성하는 것이 바람직하다.
다각형 프로파일 및/또는 2개 이상의 직선 섹션은 특히, 챔퍼링된 풍력 발전 설비-타워 세그먼트가 플랜지 세그먼트에 배치될 수 있는 특수한 장점을 제공할 수 있다. 특히 일반적으로 개선된 그리고 특히 더 견고하고 바람직한 연결이 가능해진다. 이로써 전체 풍력 발전 설비-타워의 비용은, 변함없는 또는 더 개선된 강도에도 불구하고, 상당히 감소할 수 있다.
플랜지 세그먼트의 바람직한 변형 실시예에서, 상기 플랜지 세그먼트는 상부면과 외주측에 의해 형성된 외부 상부 에지 및/또는 상부면과 내주측에 의해 형성된 내부 상부 에지를 포함하고, 이 경우 플랜지 돌출부는 외부 상부 에지 및/또는 내부 상부 에지에 인접하며, 바람직하게는 플랜지 돌출부의 외부면은 외주측에 대해 정렬되므로, 플랜지 돌출부의 외부면과 기본 바디의 외주측은 플랜지 세그먼트 외부 표면을 형성하고, 및/또는 바람직하게는 플랜지 돌출부의 내부면은 내주측에 대해 정렬되므로, 플랜지 돌출부의 내부면과 기본 바디의 내주측은 플랜지 세그먼트 내부 표면을 형성한다.
외부 상부 에지에 인접하는 플랜지 돌출부는 특히, 플랜지 세그먼트가 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 내주면에 배치될 때 상기 플랜지 돌출부는 스틸 타워 링 세그먼트의 내주면에 직접 배치될 수 있고, 여기에서 상기 세그먼트와 용접될 수 있다는 장점을 갖는다. 내부 상부 에지에 플랜지 돌출부의 배치는 특히, 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 단부면에 플랜지 세그먼트의 고정이 특히 바람직하게는 이루어질 수 있는 장점을 갖는다.
플랜지 세그먼트의 다른 바람직한 변형 실시예에 따르면, 플랜지 돌출부와 외부 상부 에지 사이에 외부 숄더 표면이 형성되고, 상기 숄더 표면의 표면 법선은 바람직하게는 링 방향에 대해 및 방사 방향에 대해 수직으로 형성되도록 및/또는 플랜지 돌출부와 내부 상부 에지 사이에 내부 숄더 표면이 형성되고, 상기 숄더 표면의 표면 법선은 바람직하게는 링 방향에 대해 및 방사 방향에 대해 수직으로 정렬되도록, 외부 상부 에지와 내부 상부 에지 사이에 방사 방향으로, 특히 폭 방향으로 플랜지 돌출부가 배치되는 것이 제공된다. 숄더 표면은 실질적으로 플랜지 돌출부 및 이에 대응하는 요소들, 예를 들어 아래에서 설명될 연장부가 배치되지 않은 상부면의 표면이다.
숄더 표면은, 예를 들어 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 위한 배치 표면으로서 이용될 수 있으며, 이 경우 이와 같이 형성된 플랜지 세그먼트를 단부 측에서 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 배치하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 상기 숄더 표면에 배치될 수 있어서, 숄더 표면은, 필요 시 플랜지 돌출부와 조합하여, 위치 설정 보조부로서 작용한다. 이로써 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에서 플랜지 세그먼트의 폼 피팅 방식의 위치 설정이 실현될 수 있으므로, 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 플랜지 세그먼트의 고정은 간단해진다.
또한, 플랜지 돌출부로부터 내부 숄더 표면으로의 전이부는 프리폼 표면에 의해 형성되고, 상기 프리폼 표면은 바람직하게는, 내부 숄더 표면을 향한 플랜지 돌출부의 내주측과 내부 숄더 표면 사이에 반경이 형성되도록 설계되는 것이 바람직하다. 또한, 플랜지 돌출부로부터 외부 숄더 표면으로의 전이부는 프리폼 표면에 의해 형성되고, 상기 프리폼 표면은 바람직하게는, 외부 숄더 표면을 향한 플랜지 돌출부의 외주측과 외부 숄더 표면 사이에 반경이 형성되도록 설계되는 개선예가 바람직하다. 특히, 반경은 3 ㎜ 미만, 및/또는 5 ㎜ 미만, 및/또는 10 ㎜ 미만, 및/또는 10 ㎜ 초과인 것이 바람직하다. 또한 바람직하게는, 프리폼 표면은 볼록하게 및/또는 오목하게 형성된다. 또한, 전이부는 필릿 용접 시임 형태로 형성될 수도 있다.
플랜지 세그먼트의 다른 바람직한 개선예는, 외부 숄더 표면 및/또는 내부 숄더 표면이 하나, 2개 또는 보다 많은 관통 개구를 갖고, 상기 개구의 관통 방향 또는 관통 방향들은 바람직하게는 외부 숄더 표면 및/또는 내부 숄더 표면의 표면 법선에 대해 및/또는 두께 방향에 대해 평행하게 정렬되는 것을 특징으로 한다. 관통 개구는 특히 이웃한 고정 부재에, 바람직하게는 다른 플랜지 세그먼트에 플랜지 세그먼트의 배치를 가능하게 한다. 특히, 플랜지 세그먼트는 서로 등거리로 이격되고 또한 바람직하게는 곡선 상에 링 방향으로 배치된 중심점을 갖는 3개 이상의 관통 개구를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는, 플랜지 돌출부는 제1 돌출 단부로부터 제2 돌출 단부로 연장되고, 제1 돌출 단부에 제1 연장부가 및/또는 제2 돌출부에 제2 연장부가 배치되고, 상기 제1 연장부 및/또는 제2 연장부는 방사 방향으로 연장되고, 및/또는 제1 연장부는 상부면과 제1 접합측에 의해 형성된 제1 측면 상부 에지의 방향으로 연장되고, 및/또는 제2 연장부는 상부면과 제2 접합측에 의해 형성된 제2 측면 에지의 방향으로 연장되는 것이 제공된다.
연장부들은 바람직하게는, 연장부들이 길이 방향으로 연장되는 주 연장 방향을 갖는다. 연장부들은 바람직하게는 폭과 높이보다 큰 길이를 갖는다. 연장부들의 주 연장 방향은 방사 방향 및/또는 폭 방향에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되는 것이 특히 바람직하다.
플랜지 돌출부의 하나 또는 2개의 연장부는 특히 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 플랜지 세그먼트의 배치를 개선할 수 있다. 특히 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 수직 접합측의 챔퍼링된 플랜지는 수평 접합측에 의해 직접 플랜지 돌출부의 연장부에 연결될 수 있다. 이로써 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 플랜지 세그먼트의 개선되고 안전한 배치가 이루어진다.
또한, 기본 바디는 링 방향에 대해 평행하게 정렬된 표면 법선을 갖는 기본 바디 단면적을 가지며, 상기 기본 바디 단면적은 삼각형, 사각형, 특히 정사각형 및/또는 다각형 횡단면을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는 플랜지 돌출부는 그 연장부를 따라 크기 및 형상과 관련하여 일정한 돌출부 단면적을 갖는다. 또한, 바람직하게는 플랜지 돌출부는 그 연장부를 따라, 크기 및 형상과 관련하여 가변적인 돌출부 단면적을 갖는다. 특히, 돌출부 단면적은 사각형, 특히 정사각형 횡단면을 갖는 것이 바람직하다. 또한 바람직하게는, 돌출부 단면적은 삼각형 횡단면 및/또는 반원형 횡단면을 가질 수 있다. 특히, 돌출부 단면적은 상부면으로부터 떨어져 있는 섹션에서 테이퍼링되고, 바람직하게는 상부면으로부터 떨어져 있는 단부는 테이퍼부를 갖고 및/또는 경사지고, 및/또는 돌출부 횡단면은 상부면을 향한 제1 횡단면 섹션을 갖고, 상부면으로부터 떨어져 있으며 제1 횡단면 섹션에 배치된 제2 횡단면 섹션을 갖고, 상기 제2 횡단면 섹션은 실질적으로 삼각형 형상 및/또는 사다리꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는, 플랜지 세그먼트는 일체형으로 형성되는 것이 제공된다. 바람직하게는 플랜지 세그먼트는 고체 재료로 제조되고, 특히 밀링 방법이 사용될 수 있다. 또한 바람직하게는 플랜지 세그먼트는 성형 공정으로, 예를 들어 주조 방법 및 첨가제 제조 방법에 의해 제조된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 전술한 과제는 높이 방향 연장부, 링 방향 및 폭을 갖고 제1 수평 접합측과 제2 수평 접합측을 포함하는 재킷 세그먼트를 포함하는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 의해 해결되고, 조립된 상태에서 제1 수평 접합측은 제1 타워 기초부를 향하고, 제2 수평 접합측은 타워 팁을 향하며, 상기 제1 수평 접합측 및/또는 제2 수평 접합측에 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 플랜지 세그먼트가 배치되고 및/또는 배치될 수 있다.
풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 높이는 운전 모드에서 바람직하게는 타워의 높이 또는 종방향 길이에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 여기에는 타워의 원추형 섹션도 포함되며, 상기 섹션들은 타워의 높이 또는 종방향 길이를 향한 연장부에 대해 각도를 갖지만, 상기 각도는 타워의 치수의 경우 무시할 수 있을 정도로 작다.
풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 폭은 바람직하게는 방사 방향으로 연장된다. 링 방향은 바람직하게는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 높이와 폭에 대해 실질적으로 수직으로 정렬된다. 제1 수평 접합측과 제2 수평 접합측은 바람직하게는 링 방향으로 및 폭 방향으로 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 연장부에 의해 형성된다. 제1 수평 접합측과 제2 수평 접합측에 플랜지 세그먼트의 배치는 예를 들어 단부측에서 수행될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로 플랜지 세그먼트는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 내주면에도 배치될 수 있다. 특히 바람직한 변형 실시예에서 플랜지 세그먼트는, 단부측과 내주측으로 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 배치되도록 형성된다. 또한, 플랜지 세그먼트는 전체적으로 또는 부분적으로 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 외주 섹션에 배치될 수 있다.
또한, 이러한 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 의해, 스크루의 마찰 및 예비 응력을 통한 부품 내의 더 양호한 하중 분포로 인해 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트 내로 하중 도입의 개선이 이루어진다.
풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 바람직한 실시예는, 플랜지 돌출부와 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 인접하는 영역에 배치된 연결부에 의해 플랜지 세그먼트가 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 연결되고 및/또는 연결될 수 있는 것을 제공한다. 또한, 연결부는 적어도 하나의 용접 시임으로서 형성되는 것이 바람직하다. 용접 시임은 용접 충전제 유무에 관계없이 열 및/또는 압력을 이용하여 부품들을 분리될 수 없게 연결하는 용접 공정의 결과이다. 바람직하게는, 플랜지 세그먼트와 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 연결은 압력 용접에 의해 수행된다. 또한, 용융 용접이 이용되는 것이 바람직하다. 특히, 플랜지 세그먼트는 필릿 용접 시임이 배치될 수 있도록 배치 및 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 맞대기 용접 시임이 배치되는 것이 바람직할 수 있다.
풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 특히 바람직한 개선예에서, 상기 세그먼트는 수평 접합측에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 제1 수직 접합측과 제2 수직 접합측을 포함하며, 이 경우 제1 수직 접합측에 제1 수직 플랜지 및/또는 제2 수직 접합측에 제2 수직 플랜지가 배치되고, 제1 수직 플랜지 및/또는 제2 수직 플랜지는, 이들이 이웃한 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 수직 플랜지에 연결될 수 있도록 배치 및 형성되고, 이 경우 제1 수직 플랜지 및/또는 제2 수직 플랜지는 방사 방향 내측으로 돌출한다.
수직 접합측이란 특히, 운전 모드에서 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 접합측으로 이해된다. 특히, 이것은 풍력 발전 설비-타워의 높이에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된 접합측으로 이해된다. 원추형 타워 또는 원추형 섹션을 갖는 타워의 경우 원추형 요소의 연장부도 수직으로 파악된다. 수직 접합측의 표면 법선은 바람직하게는 실질적으로 링 방향으로 정렬된다. 제1 수직 플랜지 및/또는 제2 수직 플랜지는 방사 방향 내측으로 돌출한다. 이것은 특히, 플랜지의 표면 법선이 링 방향으로 정렬되는 것을 의미한다. 이러한 표면 법선은 특히, 다른 플랜지에 접촉하여 이들이 연결되도록 형성 및 배치된 플랜지의 표면에 배치된다. 또한, 바람직하게는 플랜지는 관통 개구를 갖고, 상기 관통 개구들은 바람직하게는 링 방향으로 정렬된 관통 방향을 갖는다.
또한, 재킷 세그먼트는 부분 링 모양의 횡단면을 가지며, 상기 횡단면의 표면 법선은 높이에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되고, 부분 링 모양의 횡단면은 부분 링 모양의 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 재킷 세그먼트의 부분 링 모양의 횡단면은 2개 이상의 직선 섹션에 의해 형성되고, 상기 2개 이상의 직선 섹션은 서로 각도를 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. 서로 각도를 갖도록 배치된 2개 이상의 섹션에 의해 각진(angled) 재킷 표면이 생성된다. 또한, 제1 수직 플랜지는, 재킷 세그먼트에 대해 각도를 갖도록 배치된 제1 직선 섹션에 의해 형성되고, 및/또는 제2 수직 플랜지는, 재킷 세그먼트에 대해 각도를 갖도록 배치된 직선 섹션에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 형성된 수직 플랜지에 의해, 특히 챔퍼링된 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지는 특히 2개의 수평으로 이웃한 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 연결하기에 적합하다. 바람직한 개선예에서 또한, 재킷 세그먼트와 제1 수직 플랜지 및 제2 수직 플랜지는 일체형으로 형성되는 것이 제공된다.
특히, 제1 수직 플랜지의 직선 섹션 및/또는 제2 수직 플랜지 사이에 90도 미만의 재킷 세그먼트에 대한 각도가 주어지는 것이 바람직하다. 특히, 제1 수직 플랜지 및/또는 제2 수직 플랜지는 재킷 세그먼트와 동일한 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 수직 플랜지와 제2 수직 플랜지는 재킷 세그먼트의 만곡된 섹션들이므로, 챔퍼링된 플랜지가 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 만곡된 섹션들은 굽힘 방법에 의해 도입되는 것이 바람직하다. 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 바람직한 변형 실시예에서, 상기 세그먼트는 스틸로 구성되거나 스틸을 포함하는 것이 추가로 제공된다. 또한 바람직하게는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 알루미늄으로 구성되거나 알루미늄을 포함할 수 있다
본 발명의 다른 양태에 따르면 전술한 과제는 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 적어도 하나의 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 세그먼트 및 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 세그먼트를 포함하는 풍력 발전 설비-타워 섹션에 의해 해결되고, 상기 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 적어도 하나의 실질적으로 수직 접합부에서 수직 접합측들 중 각각 하나와 서로 접합한다. 특히, 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 특히 관통 개구를 갖는 수직 플랜지를 갖고, 상기 플랜지에서 상기 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 이웃한 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 고정될 수 있는 것이 바람직하다. 특히, 풍력 발전 설비-타워 섹션은 2개 이상의 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 풍력 발전 설비-스틸 타워 세그먼트는 ± 0.1 ㎜ 및/또는 ± 0.2 ㎜의 공차로 수직 접합부에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 전술한 과제는 전술한 양태에 따른 2개 이상의 적층된 풍력 발전 설비-타워 섹션을 포함하는 풍력 발전 설비-타워에 의해 해결된다. 특히, 적층된 풍력 발전 설비-타워 섹션은 전술한 변형 실시예에 따른 플랜지 세그먼트를 포함하고, 이웃하게 적층 배치된 풍력 발전 설비-타워 섹션은 플랜지 세그먼트에 의해 서로 고정되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 풍력 발전 설비-타워 섹션의 제1 접합부가 수직 방향으로 제2 풍력 발전 설비-타워 섹션의 접합부 바로 위에 적층 배치되지 않도록, 풍력 발전 설비-스틸 타워 세그먼트로 구성된 풍력 발전 설비-타워 섹션들이 적층되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 제시된 과제는 전술한 양태에 따른 풍력 발전 설비-타워를 포함하는 풍력 발전 설비에 의해 해결된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 제시된 과제는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트, 특히 전술한 변형 실시예들 중 하나에 따른 풍력 발전 설비-타워 링 세그먼트의 제조를 위한 방법에 의해 해결되고, 상기 방법은 조립된 상태에서 타워 기초부를 향하는 제1 수평 접합측과 타워 팁을 향하는 제2 수평 접합측을 포함하며, 높이 방향 연장부, 링 방향 및 폭을 갖는 재킷 세그먼트를 제공하는 단계, 바람직하게는 한 조각의 원료로, 특히 밀링 방법을 이용해서 제조된 적어도 하나의 플랜지 세그먼트, 특히 전술한 실시예들 중 적어도 하나에 따른 플랜지 세그먼트를 제조 및 제공하는 단계, 제1 수평 접합측에 인접하는 제1 내주 섹션에 플랜지 세그먼트를 배치하는 단계 및/또는 제2 수평 접합측에 인접하는 제2 내주 섹션에 플랜지 세그먼트를 배치하는 단계, 플랜지 세그먼트 또는 플랜지 세그먼트들을 재킷 세그먼트에 연결하는 단계를 포함하며, 바람직하게는 상기 플랜지 세그먼트 또는 플랜지 세그먼트들을 재킷 세그먼트에 연결하는 단계는 용접 시임에 의해 이루어지고, 상기 용접 시임은 바람직하게는 플랜지 돌출부 및 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 인접하는 영역에 배치된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 전술한 과제는 풍력 발전 설비-타워 섹션, 특히 전술한 변형 실시예들 중 하나에 따른 풍력 발전 설비-타워 섹션의 제조를 위한 방법에 의해 해결되고, 상기 방법은 적어도 하나의 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 하나의 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트, 특히 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 전술한 변형 실시예들 중 적어도 하나에 따른 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 제공하는 단계, 수직 접합측들 중 각각 하나를 갖는 적어도 하나의 수직 접합부에 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 배치하는 단계, 적어도 하나의 수직 접합부에서 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 스틸 타워 링 세그먼트를 연결하는 단계를 포함하고, 바람직하게는 상기 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-타워 링 세그먼트는 제1 접합측 및/또는 제2 접합측에 대한 에지에 인접하는 내주면에 배치된 수직 플랜지를 가지며, 또한 바람직하게는 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 이웃한 2개의 수직 플랜지의 고정에 의해 서로 연결된다.
본 발명에 따른 방법 및 이들의 가능한 개선예는 본 발명에 따른 플랜지 세그먼트 및 그것의 개선예에 사용하기에 특히 적합한 특징 또는 방법 단계를 갖는다. 이러한 추가 양태 및 그것의 가능한 개선예의 추가 장점들, 변형 실시예 및 세부 사항은 플랜지 세그먼트의 대응하는 특징 및 개선예에 관한 전술한 설명이 참조된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 설명된다.
도 1은 풍력 발전 설비의 예시적인 실시예의 개략도를 도시한 도면.
도 2는 풍력 발전 설비-타워의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 타워의 개략적인 3차원 상세도를 도시한 도면.
도 4는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 5a는 플랜지 세그먼트의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 5b는 도 5a에 도시된 실시예의 상세도를 도시한 도면.
도 6은 플랜지 세그먼트를 갖는 4개의 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트 사이의 연결의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도 7은 서로 연결된 4개의 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 개략적인 3차원 도면을 도시한 도면.
도면에서, 동일하거나 실질적으로 기능적으로 동일한 또는 유사한 요소들은 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 풍력 발전 설비의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한다. 도 1은 특히 타워(102)와 나셀(104)을 갖는 풍력 발전 설비(100)를 도시한다. 3개의 로터 블레이드(108)와 스피너(110)를 갖는 로터(106)가 나셀(104)에 배치된다. 로터(106)는 작동 중에 바람에 의해 회전 운동하여, 나셀(104) 내의 발전기를 구동한다. 타워(102)는 특히 플랜지 세그먼트를 갖는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 포함한다. 이로 인해 타워(102)는 운반하기 용이한 부품들에 의해 건설되며, 상기 부품들은 또한 높은 정밀도로 힘을 들이지 않고 연결될 수 있다.
도 2는 풍력 발전 설비-타워의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한다. 타워(400)는 기초부 단부(401)로부터 헤드 단부(402)를 향해 길이 방향으로 연장된다. 운전 모드에서 또는 세워진 상태에서, 타워(400)의 길이 방향은 타워(400)의 높이 방향으로 정렬된다. 타워(400)는 6개의 타워 섹션(403~408)을 포함한다. 특히 도 3에서, 여기에 도시된 제3 타워 섹션(405) 및 제4 타워 섹션(406)의 타워 섹션들은 수평 접합부(409)에 인접하게 배치되는 것을 알 수 있다. 도 2 및 도 3에서 또한, 타워 섹션들(403-408)은 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트들을 포함하고, 상기 세그먼트들 중 하나는 도 4에 예로서 도시되어 있는 것을 알 수 있다.
도 4에 도시된 링 세그먼트(410)는 제1 단부(412)로부터 제2 단부(414)를 향해 연장된다. 바람직하게는, 조립된 상태에서 제1 단부(412)는 타워의 기초부를 향하고 제2 단부(414)는 타워 헤드를 향한다. 링 세그먼트(410)는 또한 횡단면을 가지며, 상기 횡단면의 표면 법선은 높이에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되고, 상기 횡단면은 부분 링 모양의 형상을 갖는다. 링 세그먼트(410)의 부분 링 모양의 횡단면은 복수의 직선 섹션에 의해 형성되고, 복수의 직선 섹션은 서로 각도를 이루도록 배치된다. 결과적으로 링 세그먼트(410)는 각진 재킷 표면(416)을 갖는다. 각진 재킷 표면은 여기에 도시된 바와 같이, 예를 들어 총 7개의 직선 섹션으로 형성되며, 상기 7개의 직선 섹션은 서로 각도를 이루도록 배치된다. 특히 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 개별 타워 섹션은 예를 들어 수평 방향으로 서로 이웃하도록 배치된 총 10개의 링 세그먼트를 가질 수 있다.
링 세그먼트는 타워 섹션을 형성하기 위해 수직으로 정렬된 접합 표면에 서로 인접하게 배치된다. 접합 표면에서 링 세그먼트(410)는 챔퍼링된 제1 플랜지(418)를 갖고, 반대편에 배치된 수직 접합측 상에 챔퍼링된 제2 플랜지(419)를 갖는다. 챔퍼링된 제1 플랜지(418)와 챔퍼링된 제2 플랜지(419)는 각각 링 세그먼트(410)에 대해 각도를 이루도록 배치된 직선 섹션에 의해 형성된다.
챔퍼링된 제1 플랜지(418)와 챔퍼링된 제2 플랜지(419)는 특히, 타워 섹션을 형성할 때 링 세그먼트(410)의 배치 시 플랜지들이, 거기에 배치된 관통 개구들이 링 방향에 실질적으로 평행하게 정렬된 관통 방향을 갖도록 정렬되는 방식으로 배치 및 형성된다.
도 5a는 플랜지 세그먼트의 예시적인 실시예의 개략적인 3차원 도면을 도시한다. 플랜지 세그먼트(1)는 기본 바디(2)와 플랜지 돌출부(20)를 갖는다. 기본 바디(2)는 제1 단부(3)로부터 제2 단부(4)로 링 방향으로 연장된다. 기본 바디(2)는 내주측(11)을 가지며, 상기 내주측은 링 방향으로 및 두께 방향으로 기본 바디(2)의 연장부에 의해 형성된다. 또한, 기본 바디(2)는 접합측(12)을 갖고, 상기 접합측은 폭 방향으로 및 두께 방향으로 기본 바디의 연장부에 의해 형성된다. 또한, 기본 바디는 상부면(10)을 가지며, 상기 상부면은 링 방향 연장부 및 폭 방향 연장부에 의해 형성된다.
상부면(10)과 내주측(11)은 상부 내부 에지(13)를 형성한다. 상부면(10)의 반대편에 배치된 하부면은 내주측(11)과 함께 하부 내부 에지(14)를 형성한다. 또한, 상부면(10)에 관통 개구들(16)이 등거리로 배치되며, 상기 개구들의 관통 방향은 실질적으로 두께 방향으로 정렬된다. 내주측(11)의 반대편에는 외주측이 배치된다. 외주측은 상부면(10)과 함께 상부 외부 모서리를 형성한다.
플랜지 돌출부(20)의 주 연장 방향은 마찬가지로 기본 바디(2)의 제1 단부(3)에 인접한 영역으로부터 기본 바디(1)의 제2 단부(4)에 인접한 영역까지 링 방향으로 연장된다. 플랜지 돌출부(20)는 제1 단부와 제2 단부 사이에 다각형 프로파일을 가지며, 상기 단부들 사이에서 주 연장 방향이 연장된다. 결과적으로 플랜지 돌출부(20)는 주 연장 방향을 따라 6개의 챔퍼(28)를 가지며, 이 경우 챔퍼 사이에 주 연장 방향을 따라 직선이 연장되고, 상기 직선들은 각도를 형성한다. 또한, 플랜지 돌출부(20)로부터 내부 숄더 표면(15)을 향한 전이부(26)는 프리폼(freeform) 표면에 의해 형성되고, 상기 프리폼 표면은, 반경이 형성되도록 설계된다. 내부 숄더 표면(15)은 플랜지 돌출부(20)의 내측에 배치된 표면(10)의 일부이다.
플랜지 돌출부(20)의 단부는 제1 단부(3)의 영역에 제1 연장부(22)를 갖는다. 제1 연장부(22)의 주 연장 방향은 실질적으로 폭 방향으로 연장된다. 플랜지 돌출부(20)는 기본 바디(2)의 제2 단부(4)에 유사한 방식으로 제2 연장부(24)를 갖는다. 연장부(22, 24)에 의해, 챔퍼링된 플랜지(202, 204)를 갖는 링 세그먼트(200)가 바람직하게는 플랜지 세그먼트(1)에 배치될 수 있다.
도 5b에서, 플랜지 돌출부(20) 내로의 연장부(22)는 연장편(23)에 의해 제1 단부(3)에서 끝나는 것을 알 수 있다. 또한, 연장편(23)과 플랜지 돌출부(20)의 외주측은 전이부(32)에 의해 외부 숄더 표면(30)으로 이어지는 것을 알 수 있다. 외부 숄더 표면(30)은 플랜지 돌출부(20)의 외측면에 배치된 표면(10)의 일부이다. 전이부(32)는 플랜지 돌출부(20)의 주 연장 방향을 따라 연장되어, 플랜지 돌출부(20)의 외주측은 전이부(32)에 의해 외부 숄더 표면(30)으로 이어진다.
도 6 및 도 7은 총 4개의 링 세그먼트가 어떻게 수평 및 수직으로 서로 연결될 수 있는지를 도시한다. 제1 링 세그먼트(210)와 제2 링 세그먼트(220)는 제1 풍력 발전 설비-타워 섹션의 서브 섹션을 형성한다. 제3 링 세그먼트(230)와 제4 링 세그먼트(240)는 제2 풍력 발전 설비-타워 섹션의 서브 섹션을 형성한다. 제1 풍력 발전 설비-타워 섹션은 제2 풍력 발전 설비-타워 섹션 위에 이웃하게 배치된다. 제1 링 세그먼트(210)와 제2 링 세그먼트(220)는 수직 접합부(300)에 인접하게 배치된다. 제3 링 세그먼트(230)와 제4 링 세그먼트(240)는 수직 접합부(310)에 인접하게 배치된다.
수직 접합부(300)와 수직 접합부(310)는 수직 방향으로 직접 상하로 배치되지 않고 서로 오프셋되어 배치된다. 제1 링 세그먼트(210)는 제1 플랜지 세그먼트(214)를 갖고, 제2 링 세그먼트(220)는 제2 플랜지 세그먼트(224)를 갖고, 제3 링 세그먼트(230)는 제3 플랜지 세그먼트(234)를 가지며, 제4 링 세그먼트(240)는 제4 플랜지 세그먼트(244)를 갖는다. 플랜지 세그먼트(214, 224, 234, 244)는 전술한 설명에 따라 링 세그먼트(210, 220, 230, 240)에 배치된다. 플랜지 세그먼트에 배치된 관통 개구를 통해 수직으로 이웃하는 플랜지 세그먼트들이 서로 연결될 수 있다.
특히 도 6에, 플랜지 세그먼트(214, 224, 234, 244)가 링 세그먼트(210, 220, 230, 240)에 어떻게 배치되는지를 도시한다. 또한, 수평으로 이웃한 2개의 링 세그먼트의 수직 연결이 어떻게 이루어지는지 도시된다. 수직 플랜지(212, 222, 232, 242)도 관통 개구(211, 231)를 가지며, 상기 개구들의 관통 방향은 실질적으로 링 방향으로 정렬된다. 이러한 관통 개구와 스크루 및 너트와 같은 적합한 고정 부재를 사용하여 수직 플랜지들이 서로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 플랜지 세그먼트(200, 214, 224, 234, 244)에 의해 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240)는 특히 바람직한 방식으로 서로 연결될 수 있다. 플랜지 세그먼트에 플랜지 돌출부의 형성으로 인해, 플랜지 세그먼트는 바람직하게는 링 세그먼트에 배치될 수 있다. 특히 용접 방법에 의해, 상기 플랜지 세그먼트는 링 세그먼트에 간단하게 배치될 수 있으며, 이 경우 용접 공정 동안 열 도입에 의한 링 세그먼트의 뒤틀림 감소하거나 뒤틀림이 발생하지 않는다.
1 : 플랜지 세그먼트 2, 216, 226 : 기본 바디
3 : 제1 단부 4 : 제2 단부
10 : 상부면 11 : 내주측
12 : 제1 접합측 13 : 내부 상부 에지
14 : 내부 하부 에지 15 : 내부 숄더 표면
16 : 관통 개구 20, 218, 228 : 플랜지 돌출부
22 : 제1 연장부 23 : 연장편
24 : 제2 연장부 26, 32 : 전이부
28 : 챔퍼 30 : 외부 숄더 표면
100 : 풍력 발전 설비 102, 400 : 타워
104 : 나셀 106 : 로터
108 : 로터 블레이드 110 : 스피너
200 : 링 세그먼트 202, 418 : 챔퍼링된 제1 플랜지
204, 419 : 챔퍼링된 제2 플랜지 210 : 제1 링 세그먼트
211 : 관통 개구
212, 222, 232, 242 : 챔퍼링된 플랜지
214 : 제1 플랜지 세그먼트 220 : 제2 링 세그먼트
224 : 제2 플랜지 세그먼트 230 : 제3 링 세그먼트
231 : 관통 개구 234 : 제3 플랜지 세그먼트
240 : 제4 링 세그먼트 244 : 제4 플랜지 세그먼트
300, 310 수직 접합부 401 : 기초부 단부
402 : 헤드 단부 403 : 제1 타워 섹션
404 : 제2 타워 섹션 405 : 제3 타워 섹션
406 : 제4 타워 섹션 407 : 제5 타워 섹션
408 : 제6 타워 섹션 409 : 수평 접합부
410 : 링 세그먼트 412 : 제1 단부
414 : 제2 단부 416 : 각진 재킷 표면
418 : 제1 수직 플랜지 419 : 제2 수직 플랜지

Claims (15)

  1. 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240)용 플랜지 세그먼트(1, 214, 224, 235, 244)로서,
    - 제1 단부(3)로부터 제2 단부(4)로 링 방향으로 연장되는 부분 링 모양의 기본 바디(2, 216, 226)로서,
    ○ 상부면(10)과 상부면 반대편의 하부면
    ○ 내주측(11)과 외주측, 및
    ○ 제1 단부 상의 제1 접합측(12)과 제2 단부 상의 제2 접합측
    을 갖는 기본 바디,
    - 플랜지 돌출부로서,
    ○ 기본 바디의 상부면(10)에 배치되고,
    ○ 실질적으로 제1 단부로부터 제2 단부로 링 방향으로 연장되는 것인
    플랜지 돌출부
    를 포함하는 플랜지 세그먼트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플랜지 돌출부(20)는 주 연장 방향으로 제1 돌출 단부로부터 제2 돌출 단부로 연장되고, 제1 돌출 단부와 제2 돌출 단부 사이에 적어도 부분적으로 다각형 프로파일을 갖고, 및/또는
    상기 플랜지 돌출부(20)는 주 연장 방향으로 2개 이상의 직선 섹션에 의해 형성되며, 상기 직선 섹션들은 각도를 형성하는 것인 플랜지 세그먼트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 상부면(10)과 외주측에 의해 형성된 외부 상부 에지, 및/또는
    - 상기 상부면(10)과 내주측에 의해 형성된 내부 상부 에지(13)를 포함하고, 상기 플랜지 돌출부(20, 218, 228)는 외부 상부 에지 및/또는 내부 상부 에지에 인접하며, 바람직하게는 플랜지 돌출부의 외부면은 외주측에 대해 정렬되어, 플랜지 돌출부의 외부면과 상기 기본 바디(2, 216, 226)의 외주측은 플랜지 세그먼트 외부 표면을 형성하고, 및/또는
    - 바람직하게는 플랜지 돌출부의 내부면은 상기 내주측(11)에 대해 정렬되어, 플랜지 돌출부의 내부면과 기본 바디의 상기 내주측(11)은 플랜지 세그먼트 내부 표면을 형성하는 것인 플랜지 세그먼트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 플랜지 돌출부(20, 218, 228)와 외부 상부 에지 사이에 외부 숄더 표면(30)이 형성되고, 상기 외부 숄더 표면의 표면 법선은 바람직하게는 링 방향에 대해 및 방사 방향에 대해 수직으로 정렬되도록, 및/또는
    - 상기 플랜지 돌출부(20, 218, 228)와 상기 내부 상부 에지(13) 사이에 내부 숄더 표면(15)이 형성되며, 상기 내부 숄더 표면의 표면 법선은 바람직하게는 링 방향에 대해 및 방사 방향에 대해 수직으로 정렬되도록,
    외부 상부 에지와 상기 내부 상부 에지(13) 사이에 방사 방향으로 상기 플랜지 돌출부(20, 218, 228)가 배치되는 것인 플랜지 세그먼트.
  5. 제1항 내지 제4중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 플랜지 돌출부(20)로부터 상기 내부 숄더 표면(15)으로의 전이부(26)는 프리폼 표면에 의해 형성되며, 상기 프리폼 표면은 바람직하게는, 내부 숄더 표면을 향한 플랜지 돌출부의 내주측과 내부 숄더 표면 사이에 반경이 형성되도록 설계되고, 및/또는
    - 플랜지 돌출부로부터 외부 숄더 표면(30)으로의 전이부(32)는 프리폼 표면에 의해 형성되고, 상기 프리폼 표면은 바람직하게는, 외부 숄더 표면을 향한 플랜지 돌출부의 내주측과 외부 숄더 표면 사이에 반경이 형성되도록 설계되는 것인 플랜지 세그먼트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 플랜지 돌출부(20, 218, 228)는 제1 돌출 단부로부터 제2 돌출 단부로 연장되고, 제1 돌출 단부에 제1 연장부(22)가 및/또는 제2 돌출 단부에 제2 연장부(24)가 배치되고, 상기 제1 연장부 및/또는 제2 연장부는 방사 방향으로 연장되고, 및/또는
    - 제1 연장부는 상기 상부면(10)과 상기 제1 접합측(12)에 의해 형성된 제1 측면 상부 에지의 방향으로 연장되고, 및/또는 제2 연장부는 상기 상부면(10)과 제2 접합측에 의해 형성된 제2 측면 에지의 방향으로 연장되고, 및/또는
    - 상기 플랜지 세그먼트(1, 214, 224, 235, 244)는 일체형으로 형성되고, 바람직하게는 고체 재료로, 특히 밀링 방법에 의해 제조되는 것인 플랜지 세그먼트.
  7. 높이 방향 연장부, 링 방향 및 폭을 갖는 재킷 세그먼트를 포함하는 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240)로서,
    - 상기 재킷 세그먼트는 제1 수평 접합측과 제2 수평 접합측을 포함하고, 조립된 상태에서 상기 제1 수평 접합측은 타워 기초부를 향하고, 상기 제2 수평 접합측은 타워 팁을 향하고,
    - 상기 제1 수평 접합측 및/또는 상기 제2 수평 접합측에 제1항 내지 제6항 중 적어도 한 항에 따른 플랜지 세그먼트(1, 214, 224, 235, 244)가 배치되고 및/또는 배치될 수 있는 것인 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트.
  8. 제7항에 있어서,
    - 상기 플랜지 세그먼트(1, 214, 224, 235, 244)는 플랜지 돌출부(20, 218, 228)와 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 인접하는 영역에 배치된 연결부에 의해 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 연결되고 및/또는 연결될 수 있는 것인 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    - 수평 접합측에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 제1 수직 접합측과 제2 수직 접합측을 포함하고,
    - 상기 제1 수직 접합측에 제1 수직 플랜지(418), 및/또는
    - 상기 제2 수직 접합측에 제2 수직 플랜지(419)가 배치되고,
    - 상기 제1 수직 플랜지 및/또는 상기 제2 수직 플랜지는, 이들이 이웃한 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240)의 수직 플랜지에 연결될 수 있도록 배치 및 형성되고,
    - 상기 제1 수직 플랜지 및/또는 제2 수직 플랜지는 방사 방향 내측으로 돌출하는 것인 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재킷 세그먼트는 부분 링 모양의 횡단면을 가지며, 상기 횡단면의 표면 법선은 높이에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되고,
    - 부분 링 모양의 횡단면은 부분 링 모양의 형상을 갖고, 및/또는
    - 재킷 세그먼트의 부분 링 모양의 횡단면은 2개 이상의 직선 섹션에 의해 형성되고, 상기 2개 이상의 직선 섹션은 서로 각도를 갖도록 배치되고, 및/또는
    - 제1 수직 플랜지는, 재킷 세그먼트에 대해 각도를 갖도록 배치된 직선 섹션에 의해 형성되고, 및/또는
    - 제2 수직 플랜지는, 재킷 세그먼트에 대해 각도를 갖도록 배치된 직선 섹션에 의해 형성되고, 및/또는
    - 재킷 세그먼트와 제1 수직 플랜지 및 제2 수직 플랜지는 일체형으로 형성되는 것인 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트.
  11. 풍력 발전 설비-타워 섹션으로서,
    - 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240) 및 제7항 내지 제10항 중 중 적어도 하나에 따른 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240)를 포함하고,
    - 상기 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 적어도 하나의 실질적으로 수직 접합부(300, 310)에서 수직 접합측들 중 각각 하나와 서로 접합하는 것인 풍력 발전 설비-타워 섹션.
  12. 제11항에 따른 2개 이상의 적층된 풍력 발전 설비-타워 섹션을 포함하는 풍력 발전 설비-타워(102, 400).
  13. 제12항에 따른 풍력 발전 설비-타워(102, 400)를 포함하는 풍력 발전 설비(100).
  14. 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240), 특히 제7항 내지 제10항에 따른 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트의 제조를 위한 방법으로서,
    - 조립된 상태에서 타워 기초부를 향하는 제1 수평 접합측과 타워 팁을 향하는 제2 수평 접합측을 포함하며, 높이 방향 연장부, 링 방향 및 폭을 갖는 재킷 세그먼트를 제공하는 단계,
    - 바람직하게는 한 조각의 원료로, 특히 밀링 방법을 이용해서 제조된 적어도 하나의 플랜지 세그먼트(1, 214, 224, 235, 244), 특히 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 플랜지 세그먼트를 제조 및 제공하는 단계,
    - 제1 수평 접합측에 인접하는 제1 내주 섹션에 플랜지 세그먼트를 배치하고, 및/또는 상기 제2 수평 접합측에 인접하는 제2 내주 섹션에 플랜지 세그먼트를 배치하는 단계,
    - 플랜지 세그먼트 또는 플랜지 세그먼트들을 재킷 세그먼트에 연결하는 단계를 포함하고,
    - 바람직하게는 플랜지 세그먼트 또는 플랜지 세그먼트들을 재킷 세그먼트에 연결하는 단계는 용접 시임에 의해 이루어지고, 상기 용접 시임은 바람직하게는 플랜지 돌출부(20, 218, 228) 및 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트에 인접하는 영역에 배치되는 것인 방법.
  15. 풍력 발전 설비-타워 섹션, 특히 제11항에 따른 풍력 발전 설비-타워 섹션의 제조를 위한 방법으로서,
    - 적어도 하나의 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트(200, 210, 220, 230, 240)와 하나의 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트, 특히 제7항 내지 제10항 중 적어도 한 항에 따른 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제7항 내지 제10항 중 적어도 한 항에 따른 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 제공하는 단계,
    - 수직 접합측들 중 각각 하나를 갖는 적어도 하나의 수직 접합부에 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 배치하는 단계,
    - 적어도 하나의 수직 접합부에서 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트를 연결하는 단계를 포함하고,
    - 바람직하게는 상기 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 제1 접합측 및/또는 제2 접합측에 대한 에지에 인접하는 내주면에 배치된 수직 플랜지를 가지며,
    - 또한 바람직하게는 제1 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트와 제2 풍력 발전 설비-스틸 타워 링 세그먼트는 이웃한 2개의 수직 플랜지의 고정에 의해 서로 연결되는 것인 방법.
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