KR20130001266A - 윈드 터빈 로터 블레이드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 루트(131), 팁(132), 선단 에지(133) 및 후단 에지(134)를 포함하는 윈드 터빈 로터 블레이드에 관한 것이다. 또한, 로터 블레이드는 압력면(136), 흡입면(135), 및 흡입면(135)과 압력면(136) 사이에 적어도 부분적으로 배열되는 적어도 하나의 웨브(200)를 갖는다. 로터 블레이드는 루트(131)와 팁(132) 사이에서 연장되는 종방향을 갖는다. 웨브(200)는 로터 블레이드의 종방향으로 파형이다.

Description

윈드 터빈 로터 블레이드{WIND TURBINE ROTOR BLADE}
본 발명은 풍력 장치 로터 블레이드에 관한 것이다.
독일 특허 제103 36 461호에는 복합 섬유 재료의 스파(spar)가 종방향으로 로터 블레이드에 제공된 풍력 장치 로터 블레이드가 개시되어 있다. 이런 스파는 예컨대, 수지 함침에 의해 예컨대, 유리섬유강화 섬유로 제조될 수 있다. 스파는 통상 로터 블레이드의 흡입면 및 압력면 양자 모두에 제공된다. 스파는 사전에 제조된 다음, 로터 블레이드 또는 하프 쉘 부분에 끼워 맞춰질 수 있다. 이로 인해, 스파가 일정한 조건하에서 사전에 제조될 수 있다는 이점이 생긴다. 특히, 이는 스파가 제조 중에 파형으로 형성되는 것을 방지하려는 의도이다. 스파의 파형도(waviness)는 스파가 하중을 지탱하는 기능을 하기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 스파가 파형으로 또는 굴곡형(undulating)으로 형성되는 것을 방지하는 품질 보증을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 값싼 제조가 가능한 풍력 장치 로터 블레이드를 제공하는 것이다.
당해 기술의 전반적인 사항은 독일 특허출원 제10 2008 022 548 A1호 및 독일 실용신안 제203 20 714 U1호에 개시되어 있다.
상술된 목적은 청구항 제1항에 따른 풍력 장치 로터 블레이드에 의해 달성된다.
따라서, 풍력 장치 로터 블레이드가 제공된다. 로터 블레이드는 로터 블레이드 루트, 로터 블레이드 팁, 로터 블레이드 선단 에지 및 로터 블레이드 후단 에지를 갖는다. 또한, 로터 블레이드는 압력면(pressure side), 흡입면(suction side), 및 압력면과 흡입면 사이에 적어도 부분적으로 배열되는 적어도 하나의 웨브를 갖는다. 로터 블레이드는 로터 블레이드 루트와 로터 블레이드 팁 사이에 종방향을 갖는다. 웨브는 로터 블레이드의 종방향으로 파형 구조이다.
본 발명의 일 양태에서, 로터 블레이드는 압력면 및 흡입면에 스파를 갖는다. 적어도 하나의 웨브는 스파 구역에 고정된다.
본 발명의 다른 양태에서, 웨브는 섬유강화 열가소성 재료의 열간 성형에 의해 제조된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 웨브의 파형은 사인 곡선 구조이다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 적어도 2개의 사실상 서로 평행한 웨브가 제공된다.
또한, 본 발명은 풍력 장치 로터 블레이드의 제조시의 파형 구조 웨브의 사용에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상술된 바와 같은 적어도 하나의 로터 블레이드를 갖는 풍력 장치에 관한 것이다.
본 발명은 로터 블레이드의 압력면과 흡입면 사이에 웨브를 갖는 풍력 장치 로터 블레이드를 제공하는 개념에 기초하고 있다. 웨브는 종방향으로 직선형이 아니라, 파형 또는 굴곡형 구조이다.
따라서, 파형 또는 굴곡형, 또는 사인 곡선 파형 웨브 또는 스파 웨브가 제공된다. 스파 웨브는, 자동 제조 라인이 예컨대 섬유강화 열가소성 재료의 열간 성형(hot shaping)에 의해 실시될 수 있도록, 예컨대 섬유강화 열가소성 재료로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 섬유강화 열가소성 재료는 롤로부터 풀린다.
바람직하게는, 웨브는 열가소성 재료를 기계 가공함으로써 제조된다. 대안으로서, 웨브는 후속적인 UV 경화 공정을 거치는 예비품(pre-preps)으로 제조될 수 있다.
웨브는 로터 블레이드의 강도를 증가시키는 기능을 한다. 이를 위해, 웨브는 로터 블레이드의 흡입면과 압력면 사이에 제공될 수 있다. 웨브는 예컨대, 압력면과 흡입면을 따라 제공된 스파에 고정되거나 접착될 수 있다. 이런 웨브는 강도를 제공하는 기능을 할 뿐, 로터 블레이드 내의 하중을 전달하는 기능을 하지는 않는다.
본 발명의 추가적인 구성은 첨부된 특허청구범위의 발명 주제이다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 풍력 장치를 위한 풍력 장치 로터 블레이드의 단면도이다.
도 3은 도 1의 풍력 장치를 위한 풍력 장치 로터 블레이드의 종방향 단면도이다.
본 발명의 이점 및 본 발명의 예로서의 실시예가 도면을 참조하여 이하에서 더 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 장치의 개략도이다. 풍력 장치(100)는 파일런(110)의 상단부에 포드(120)를 갖춘 파일런(110)을 갖는다. 예컨대, 3개의 로터 블레이드(130)가 포드(120)에 배열된다. 로터 블레이드(130)는 로터 블레이드 팁(132) 및 로터 블레이드 루트(131)를 갖는다. 로터 블레이드(130)는 로터 블레이드 루트(131)에서, 예컨대 로터 허브(121)에 고정된다. 로터 블레이드(130)의 피치각은 바람직하게는 현재의 우세한 풍속에 따라 제어될 수 있다.
도 2는 제1 실시예에 다른 풍력 장치 로터 블레이드의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 로터 블레이드(130)는 로터 블레이드 팁(132) 및 로터 블레이드 루트(131)를 갖는다. 또한, 로터 블레이드(130)는 선단 에지(133) 및 후단 에지(134)를 갖는다. 또한, 로터 블레이드(130)는 흡입면(135) 및 압력면(136)을 갖는다. 웨브 또는 스파 웨브(200)가 적어도 부분적으로 로터 블레이드의 길이를 따라(로터 블레이드 루트(131)와 로터 블레이드 팁(132) 사이에) 흡입면(135)과 압력면(136) 사이에 제공될 수 있다. 웨브는 제1 단부(201) 및 제2 단부(202)를 갖는다. 제1 단부(201)는 흡입면(135)에 고정되고 제2 단부(202)는 압력면(136)에 고정된다. 즉, 웨브는 흡입면 및 압력면에 기계적으로 연결된다. 웨브(200)는 바람직하게는 로터 블레이드의 기계적 안정성을 향상시키기 위해 제공된다. 웨브는 로터 블레이드 루트(131)와 로터 블레이드 팁(132) 사이에서 로터 블레이드의 길이 또는 종방향을 따라 연속적으로 또는 적어도 부분적으로 제공될 수 있다.
제1 실시예에서, 웨브(200)는 종방향을 따라 굴곡형 구조, 파형 구조, 또는 사인 곡선 구조이다. 대안으로서, 웨브(200)는 또한 종방향을 따라 톱니 형태이거나 삼각형으로 굴곡진 형태일 수도 있다.
웨브는 압력면에서 흡입면으로 양력의 일부를 전달하는 기능을 할 수 있다. 따라서, 웨브는 웨브의 종방향에 수직으로, 즉 로터 블레이드의 압력면에서 흡입면으로 힘을 전달할 수 있다. 그러나, 웨브는 웨브의 종방향으로 힘을 전달하는데는 덜 적합하다.
도 3은 도 1의 풍력 장치를 위한 풍력 장치 로터 블레이드의 종방향 단면도이다. 로터 블레이드는 로터 블레이드 루트(131), 로터 블레이드 팁(132), 로터 블레이드 선단 에지(133) 및 로터 블레이드 후단 에지(134)를 갖는다. 또한, 웨브(200)는 (도 2에 도시된 바와 같이) 로터 블레이드의 압력면과 흡입면 사이에서 연장된다. 이런 웨브(200)는 로터 블레이드의 종방향을 따라 파형, 굴곡형 또는 사인 곡선 구조이다. 대안으로서, 웨브(200)는 또한 톱니 형태이거나 삼각형으로 굴곡진 형태일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 웨브는 예컨대, 열가소성 재료를 기계 가공함으로써 제조될 수 있다. 웨브는 예컨대, 섬유강화 열가소성 재료의 열간 성형에 의해 실시될 수 있다.
웨브는 특히, 롤업(rolled-up) 섬유강화 열가소성 재료로 제조될 수 있는데, 이 경우 파형부는 열간 성형 작업에 의해 형성될 수 있다.
10% 내지 20%의(특히 15%의) 재료 절감이 파형 구조의 웨브에 의해 달성될 수 있다. 웨브는 종방향으로 파형 또는 굴곡형 구조이기 때문에 하중을 지탱하는데 기여하지는 않지만, 하중은 상술된 바와 같이 압력면 및 흡입면에 제공된 섬유강화 스파에 의해 여전히 전달된다. 한편, 바람에 의해 유발된 양력은 예컨대, 웨브(200)에 의해 90%의 비율로 전달될 수 있다.
131 : 로터 블레이드 루트
133 : 로터 블레이드 선단 에지
134 : 로터 블레이드 후단 에지
200 : 웨브

Claims (9)

  1. 풍력 장치 로터 블레이드로서,
    로터 블레이드 루트(131), 로터 블레이드 팁(132), 로터 블레이드 선단 에지(133) 및 로터 블레이드 후단 에지(134)와,
    압력면(136) 및 흡입면(135)과,
    상기 흡입면(135)과 압력면(136) 사이에 적어도 부분적으로 배열되는 적어도 하나의 웨브(200)를 포함하며,
    상기 로터 블레이드는 로터 블레이드 루트(131)와 로터 블레이드 팁(132) 사이에 종방향을 갖는, 풍력 장치 로터 블레이드에 있어서,
    상기 로터 블레이드의 종방향으로의 웨브의 파형 구조를 특징으로 하는, 로터 블레이드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력면(136) 및/또는 흡입면(135)에 스파를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 웨브(200)는 스파 구역에 고정되는 것을 특징으로 하는, 로터 블레이드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 섬유강화 열가소성 재료의 열간 성형에 의해 제조되는 웨브를 특징으로 하는, 로터 블레이드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브의 파형부에 대한 사인 곡선 구조를 특징으로 하는, 로터 블레이드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 사실상 서로 평행한 웨브를 특징으로 하는, 로터 블레이드.
  6. 풍력 장치 로터 블레이드의 제조시의 파형 구조 웨브의 사용.
  7. 제1항 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 로터 블레이드를 갖는 풍력 장치.
  8. 로터 블레이드 루트(131), 로터 블레이드 팁(132), 로터 블레이드 선단 에지(133), 로터 블레이드 후단 에지(134), 압력면(136) 및 흡입면(135)을 갖는 풍력 장치 로터 블레이드의 제조 방법이며,
    상기 로터 블레이드의 종방향으로 파형 구조의 웨브를 제공하는 단계를 포함하는, 풍력 장치 로터 블레이드의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 웨브가 섬유강화 열가소성 재료의 열간 성형에 의해 제조되는, 풍력 장치 로터 블레이드의 제조 방법.
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