KR20130093531A - 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법 및 풍력 터빈 블레이드 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법은, 제 1 블레이드 부재를 예비 제작하는 단계, 상기 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 접합 몰드 내에 배치하는 단계, 및 일체화된 블레이드 부품을 형성하기 위해 진공 보조 함침 공법을 이용하여 상기 제 1 블레이드 부재를 제 2 블레이드 부재와 결합하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법에 관한 것이다. 다른 양태에서, 본 발명은 소정의 제조 방법에 의해 제조되는 풍력 터빈 블레이드에 관한 것이다.
풍력 터빈의 발전 추세가 풍력 터빈의 대형화로 진화되어 왔기 때문에, 특히, 해상 풍력 터빈의 블레이드와 관련한, 풍력 터빈 블레이드의 크기도 대폭 증대되었다. 이러한 발전의 결과로서, 풍력 터빈 블레이드의 제조가 극히 어려운 일이 됨과 아울러, 최근 그 중요성이 현저히 부각되었다.
풍력 터빈 블레이드의 거대한 크기 때문에, 풍력 터빈 블레이드는 단일 부재로 제조되지 않는다. 일반적으로, 2개의 블레이드 하프 쉘(half shells)이 각각 별개로 제조되고, 그 후에 결합된다. 또한, 각각의 블레이드 하프 쉘을 수개의 블레이드 하프 쉘 부품으로부터 복수의 공정에서 제조하는 것도 일반적이다. 이러한 부품들은 접합 몰드 내에서 결합되어 완전한 블레이드 하프 쉘을 형성하게 된다. 여러 블레이드 하프 쉘 부품들을 결합할 때, 일반적으로, 접착 페이스트 등의 접착제가 사용된다. 접착제를 도포하는 것의 단점은 접착제의 분포 및 결합 강도를 거의 제어할 수 없고, 결과적으로 접합 품질의 편차가 발생한다는 것이다.
미국 특허 출원 공개 번호 제 2009/0155084 A1호에는 전술한 문제의 해결을 시도한 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 제조 방법은 블레이드의 길이 방향으로 복수의 풍력 터빈 블레이드 세그먼트를 조립하는 것을 포함하고 있다. 접착제의 확산을 촉진하는 결합 격자(bonding grid)를 설치하고, 여러 풍력 터빈 블레이드 세그먼트를 접착제로 결합한다. 이 해법의 단점은, 블레이드를 길이 방향으로 수개의 세그먼트로 분할하기 때문에, 블레이드의 길이 방향으로 연장하는 스파 캡(spar caps) 등의 강도 부재의 사용이 제한된다는 점이다. 다른 단점은, 상기 방법이 매우 복잡하기 때문에, 블레이드 세그먼트를 접착제로 결합하는 것과 관련한 노력이 저감되지 않는다는 것이다.
또 다른 주된 단점은, 접합 몰드에 대한 접근이 제한되기 때문에, 접합 몰드에서 결합되어야 하는 블레이드 구축 재료나 블레이드 부품을 위치시키는 것이 어렵게 되고, 이에 따라 풍력 터빈 블레이드의 제조가 더욱 더 곤란하게 된다는 것이다.
본 발명은 개선된 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 향상된 제조 방법에 의해 제조된 풍력 터빈 블레이드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법은 몰드에서 제 1 블레이드 부재를 예비 제작(pre-manufacturing)하는 단계를 포함한다. 예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 접합 몰드 내에 배치되고, 진공 보조 함침 공법(Vacuum Assisted Infusion Process)을 이용하여 제 2 블레이드 부재와 결합하여 일체화된 블레이드 부품을 형성한다. 접합 몰드는 제 1 블레이드 부재가 예비 제작된 몰드와 동일한 몰드이거나 다른 몰드일 수 있다.
예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 스파 캡을 포함하는 것이 바람직하다. 스파 캡은 블레이드의 중량과 블레이드에 작용하는 하중을 받는 블레이드의 주요 구조 부재이다. 스파 캡은 섬유가 블레이드 길이 방향으로 연장하는 복합 재료를 포함하고, 실질적으로 블레이드 전체 길이를 따라 연장되어 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재가 강고(强固)한 쉘 구조에 의해 연결되는 2개의 스파 캡을 포함하고 있다. 쉘 구조는 복합 재료를 포함할 수도 있고, 바람직하게는 단일 구조 또는 샌드위치 형 구조도 포함할 수 있다.
제 1 블레이드 부재의 예비 제작은 함침 공법을 이용하여 한 공정으로 이루어지거나, 스파 캡을 함침으로 예비 제작하고 이 스파 캡을 다이렉트 로빙(direct roving)으로 쉘 구조와 접속하는 복수의 공정으로 이루어질 수 있다.
제 1 블레이드 부재와 제 2 블레이드 부재 간의 결합은 진공 보조 함침 공법을 이용하여 이루어질 수 있다. "함침 공법"이라는 용어는 결합에 사용되는 결합 수단을 함침하는 단계를 포함하는 임의의 결합 공법에 관련된다. "진공 보조"라는 용어는 결합 수단이 함침되는 영역에 진공을 부여하는 것을 의미한다. 바람직하게, 함침되는 영역 상에 배치되어 진공 형성을 가능하게 하는 진공 백(vacuum bag)으로서의 호일(foil)을 사용하여 진공을 부여한다. 이에 따라, 일단 진공이 형성되면, 균일하고 제어가능한 결합 수단의 유동성을 확보할 수 있다. 결과적으로, 우수한 결합 품질을 달성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법은 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 경화하는 단계, 제 1 블레이드 부재를 몰드로부터 분리하는 단계, 및 일체화된 블레이드 부품을 형성하도록 제 2 블레이드 부재와 결합되는 접합 몰드로 제 1 블레이드 부재를 운반하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 일체화된 블레이드 부품은 경화되어, 다시 진공 보조 함침 공법을 이용하여 또 다른 블레이드 부재와 결합된다. 이 단계들은 블레이드 하프 쉘 또는 블레이드 전체가 완성될 때까지 반복된다. 여기에서의 경화(curing)는 어느 정도의 강성은 생기지만 완전한 강도를 아직 발현하지는 않는 예비 경화(pre-curing) 또는 부재의 완전한 강도가 발현되는 후경화(post-curing)를 의미할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 적어도 하나의 스파 캡을 포함한다. 바람직하게, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 일반적으로 작업자가 접근하기 매우 어려운 접합 몰드의 중앙에 배치된다. 더욱 바람직하게, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 실질적으로 제조되는 블레이드의 전체 길이를 따라 연장한다. 미리 예비 제작된 블레이드 부재를 접합 몰드의 중앙 영역에 배치함으로써, 그 중앙 영역에 접근하기 위해 작업자가 몰드 내부를 걷거나 크레인을 사용할 필요가 없다. 이에 따라, 일반적으로 매우 제한되었던 접합 몰드의 중앙 영역에 대한 접근이 극복되기 때문에, 블레이드 제조가 매우 용이하게 된다.
또한, 접합 몰드의 중앙에 배치되어 있고 그 길이 방향을 따라 연장하는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 접합 몰드 내부로 제 2 블레이드 부재를 운반 및 설치하기 위해 사용될 정도로 충분한 강도를 갖는다. 예비 제작된 제 1 블레이드 부재, 특히, 스파 캡은 접합 몰드 내에 제 2 블레이드 부재를 배치하기 위해 블레이드를 제작하는 작업자가 걸을 수 있도록 구성되어 있다.
바람직하게, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 다른 블레이드 부재와의 접속에 사용되는 일체화된 결합 플랜지를 포함한다. 대안적 실시예에서, 제 2 블레이드 부재는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재와의 접속에 사용되는 적어도 하나의 결합 플랜지를 포함한다. 특히, 제 1 블레이드 부재는 그 길이 방향의 양측에, 즉, 후연(後緣)측과 전연(前緣)측에 각각 하나의 결합 플랜지를 포함할 수 있다. 바람직하게, 결합 플랜지는 제 1 블레이드 부재의 전연측과 후연측의 전체 길이를 따라 연장한다. 다른 바람직한 실시예에서, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재의 단면에도 결합 플랜지가 설치된다. 특히 바람직한 실시예에서, 결합 플랜지는 다른 블레이드 부재와의 접속을 위해 양호한 표면 품질을 확보할 목적으로 함침 공법 전에 제거되는 얇은 보호층으로서의 박리층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제 2 블레이드 부재는 접합 몰드 내에 배치되어 제 1 블레이드 부재, 특히, 그 결합 플랜지와 중첩하는 블레이드 구축 재료를 포함한다. 결합 수단이 함침되는 블레이드 구축 재료에는 진공이 부여되며, 이에 따라, 블레이드 구축 재료에 결합 수단이 침투하게 된다. 그 결과, 제 1 블레이드 부재에 대한 결합 공정에서, 제 2 블레이드 부재가 형성된다. 바람직하게, 결합 수단은 에폭시 수지를 포함한다. 블레이드 구축 재료는 사전에 결합 수단이 침투하지 않은 재료를 의미하는 임의의 "드라이(dry)"재료일 수 있다. 블레이드 구축 재료는, 예를 들면, 섬유, 발사(balsa), 직물 또는 봉합 천 또는 샌드위치 코어를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 결합 수단을 경화하기 위해 일체화된 부품을 가열한다. 이는 일체화된 가열 시스템을 사용하여 실현할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 완전한 블레이드 하프 쉘은 예비 제작된 제 1 블레이드 부재의 후연측과 전연측에 각각 설치된 결합 플랜지에 상기 방법을 각각 적용하여 제조된다. 이는 블레이드 하프 쉘 전체가 제조될 때까지 접합 몰드를 그 횡단 방향을 따라 충전하고, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재에 블레이드 재료를 결합함으로써 실현된다.
다른 실시예에서는 제 2 블레이드 부재도 예비 제작된다. 예비 제작된 제 2 블레이드 부재는, 두 블레이드 부재 사이에 결합 갭(gap)인 공간이 존재하도록, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재에 인접하여 배치된다. 제 2 블레이드 부재는 제작 대상인 블레이드의 폭 방향 또는 길이 방향으로 예비 제작된 제 1 블레이드 부재에 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 제 2 블레이드 부재는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재의 상부에 배치될 수 있다. 바람직하게, 진공을 부여할 수 있는 기밀성의 플라스틱 호일 등의 진공 백을 이용하여, 결합 갭에 진공이 부여된다. 그 후, 결합 갭에는, 바람직하게, 에폭시 수지와 같이 경화 후 접속 상태가 확립되는 결합 수단이 함침된다. 접착 페이스트를 이용하는 경우에 비해, 진공 보조 함침 공법과 조합하여 에폭시 수지를 사용하는 것은 결합 갭의 두께 조정이 용이하면서도 결합 품질이 우수하기 때문에 유리하다. 바람직하게, 결합 수단의 유동성을 더욱 개선하기 위하여, 결합 갭에 유동성 매체를 주입한다. 유동성 매체는 분배 수단일 수도 있고, 바람직하게, 예컨대, 매트 등과 같이 구조화되며, 이를 통해 연속적인 제어 가능한 유동을 위한 결합 수단의 유로가 형성된다. 다른 바람직한 실시예에서, 결합 갭은 "드라이" 재료와 같은 적절한 종류의 재료로 충진되어 있으며, 특히, 결합 수단을 위한 유동성 매체로서의 기능을 하는 직물 재료 또는 편물 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 바람직하게, 일체화된 가열 시스템을 사용하여, 결합 수단을 경화하기 위해 일체화된 부품을 가열한다.
바람직한 실시예에서, 상술한 프로세스는 블레이드 하프 쉘 또는 블레이드 전체가 제조될 때까지 반복된다. 바람직하게, 상술한 방법은 예비 제작된 제 2 블레이드 부재를 경화하는 단계, 제 2 블레이드 부재를 몰드로부터 분리하는 단계, 및 제 2 블레이드 부재를 접합 몰드로 운반하는 단계를 포함한다. 이 단계들은 모든 예비 제작된 블레이드 부재들이 완성될 때까지 반복될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 블레이드는 중간부, 선단부 및 익근부(翼根部)를 포함한다. 블레이드의 중간부, 선단부 및 익근부와 일체화된 부품을 각각 형성하기 위해, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재는 진공 보조 함침 공법을 이용하여 적어도 하나의 다른 블레이드 부재와 결합된다. 블레이드의 중간부, 선단부 및 익근부와 일체화된 부품은, 바람직하게, 진공 보조 함침 공법을 이용하여, 블레이드 전체 또는 블레이드 하프 쉘 전체를 형성하기 위해 연속적으로 결합된다.
본 발명의 다른 양태에서, 블레이드는 횡단 방향으로 흡입측과 압력측을 포함한다. 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법은, 적어도 하나의 스파 캡, 적어도 하나의 전단 웨브(shear web), 적어도 하나의 후연부 및 적어도 하나의 전연부를, 바람직하게, 다수의 예비 몰드(pre molds)에서, 예비 제작하는 단계를 포함한다. 블레이드 전체 또는 흡입측 및 압력측 각각의 블레이드 하프 쉘 전체를 형성하기 위해, 이 예비 제작된 부품들이 진공 보조 함침 공법을 이용하여 결합된다. 이 결합 프로세스는 다른 블레이드 부품들을 포함할 수 있다. 특히, 스파 캡이 강고한 쉘 구조를 통해 다른 스파 캡과 접속될 수 있으나, 이때는 다른 블레이드 부품이 결합 플랜지를 포함할 수 있다. 선택적으로, 계속하여 블레이드 전체를 형성하기 위해 대응하는 블레이드 하프 쉘끼리 결합된다.
바람직한 실시예에서, 2개의 스파 캡 및 2개의 전단 웨브가 하나의 전연부 및 하나의 후연부와 동일하게 제조된다. 블레이드 하프 쉘 전체를 형성하기 위해 예비 제작된 부품들이 접합 몰드 내에 배치되며, 진공 보조 함침 공법을 이용하여 결합된다. 본 발명의 대안적 실시예에서, 전연부와 후연부는 모두 블레이드 흡입측의 일부를 형성하는 하나의 섹션과, 블레이드 압력측의 일부를 형성하는 다른 섹션을 갖도록 구성된다. 따라서, 전연부와 후연부를 적어도 2개의 예비 제작된 스파 캡과, 바람직하게, 2개의 예비 제작된 전단 웨브와 결합한 후에, 블레이드 전체가 제조된다.
다른 바람직한 실시예에서, 제작 대상인 블레이드의 길이 방향으로 다수의 전연부와 다수의 후연부가 예비 제작된다. 이러한 다수의 전연부와 다수의 후연부는 블레이드 하프 쉘 전체 또는 블레이드 전체를 형성하기 위해 진공 보조 함침 공법을 이용하여 서로 또는 다른 예비 제작된 부품과 결합된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 블레이드의 익근부 또는 블레이드 하프 쉘의 익근부를 형성하기 위해 하나 이상의 예비 제작된 부품들이 진공 보조 함침 공법을 이용하여 접합 몰드 내에서 익근(翼根) 강화 부품과 결합된다. 익근부는 블레이드 또는 블레이드 하프 쉘에서 익근에 위치하는 부위를 의미한다.
바람직한 실시예에서, 외측 익근 강화 부품을 형성하기 위해, 제작된 블레이드 전체의 익근부 외표면에 익근 외피층이 배치되며, 익근 외피층과 익근부가 진공 보조 함침 공법을 이용하여 결합된다. 대안적으로, 블레이드 익근부 주위의 익근 외피층을 권회(卷回)하는 권회 직물(fabric winding)이 이용될 수 있으며, 이에 따라, 외측 익근 강화 부품의 강도를 높일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 이하의 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 풍력 터빈 블레이드가 제공된다. 먼저, 제 1 블레이드 부재를 몰드 내에서 예비 제작하여 접합 몰드 내에 배치한다. 접합 몰드는 제 1 블레이드 부재가 예비 제작된 몰드와 동일한 몰드이거나 다른 몰드일 수 있다. 바람직하게, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 접합 몰드의 중앙에 배치한다. 그 다음, 진공 보조 함침 공법을 이용하여 다른 블레이드 부재와 순차적으로 결합함으로써 일체화된 블레이드 부품을 형성하기 위해 상기 제 1 블레이드 부재를 진공 보조 함침 공법을 이용하여 제 2 블레이드 부재와 결합한다. 이 프로세스는 블레이드 전체 또는 흡입측 및 압력측의 각 블레이드 하프 쉘 전체가 완성될 때까지 반복된다. 선택적으로, 블레이드 전체를 형성하기 위해 상기 블레이드 하프 쉘이 연속적으로 결합된다.
이하, 개략적으로 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1은 접합 몰드 내의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재의 단면도이다.
도 2는 도 1의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재 및 블레이드 구축 재료의 단면도이다.
도 3은 블레이드의 중간부 영역에서의 접합 몰드 내의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재 및 제 2 블레이드 부재의 단면도이다.
도 4는 도 3의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재와 블레이드의 익근부 영역에서의 내측 익근 강화 부품의 단면도이다.
도 5는 블레이드의 중간부 영역에서의 2개의 대응하는 블레이드 하프 쉘의 단면도이다.
도 6은 블레이드의 익근부 영역에서의 도 5의 2개의 대응하는 블레이드 하프 쉘의 단면도이다.
도 7은 외측 익근 강화 부품을 가진 도 6의 블레이드의 익근부의 단면도이다.
도 1은 접합 몰드 내의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재의 단면도이다.
도 2는 도 1의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재 및 블레이드 구축 재료의 단면도이다.
도 3은 블레이드의 중간부 영역에서의 접합 몰드 내의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재 및 제 2 블레이드 부재의 단면도이다.
도 4는 도 3의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재와 블레이드의 익근부 영역에서의 내측 익근 강화 부품의 단면도이다.
도 5는 블레이드의 중간부 영역에서의 2개의 대응하는 블레이드 하프 쉘의 단면도이다.
도 6은 블레이드의 익근부 영역에서의 도 5의 2개의 대응하는 블레이드 하프 쉘의 단면도이다.
도 7은 외측 익근 강화 부품을 가진 도 6의 블레이드의 익근부의 단면도이다.
도 1은 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)와 접합 몰드(12)의 일부를 나타낸 단면도이다. 접합 몰드(12)는 제작 대상인 블레이드 부재 또는 블레이드 하프 쉘을 희망하는 형상으로 하기 위해 형성된 공동을 포함한다. 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)는 섬유 강화 재료로 피복된 경량 코어로 구성된 샌드위치 구조(15)를 통해 서로 접속되는 2개의 스파 캡(13, 14)을 포함한다. 또한, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)는 2개의 결합 플랜지, 즉, 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 후연측에 설치되는 하나의 결합 플랜지(16)와 전연측에 설치되는 하나의 결합 플랜지(17)를 포함한다. 결합 플랜지(16, 17)는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 길이 방향을 따라 연속적으로 연장한다. 결합 플랜지(16, 17)는 접합 몰드(12)와 각각 하나의 스파 캡(13, 14)에 인접하여 배치되는 제 1 부위(16a, 17a)를 포함한다. 또한, 결합 플랜지(16, 17)는 제 1 부위(16a, 17a)와 일체로 형성된 제 2 부위(16b, 17b)를 포함한다. 제 2 부위(16b, 17b)는 접합 몰드(12)에 인접한 평탄한 확장부로서 형성된다. 결합 플랜지(16, 17)는 모두 횡단 방향으로 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 폭의 약 30% 내지 50%에 해당하는 폭을 갖는다. 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 배치한 후, 일체화된 블레이드 부품(20)을 형성하기 위해 제 1 블레이드 부재는 제 2 블레이드 부재를 형성하는 2개의 전단 웨브(18, 19)와 진공 보조 함침 공법을 이용하여 결합된다. 이를 위해, 각 전단 웨브(18, 19)는 각각 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 각 스파 캡(13, 14)의 내측에 위치된다.
도 2는 접합 몰드(12) 내에 배치된 도 1의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)를 나타낸 단면도이며, 접합 몰드(12) 내에는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)와 인접하여 그 길이 방향의 양측에 각각 블레이드 구축 재료(21a, 21b)가 배치된다. 블레이드 구축 재료(21a, 21b)는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 결합 플랜지(16, 17)의 제 2 부위(16b, 17b)와 중첩하도록 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 길이 방향을 따라 배치된다. 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)와 블레이드 구축 재료(21a, 21b)는, 각각 블레이드 구축 재료(21a, 21b)에 진공을 부여하고 이에 결합 수단을 함침하는 진공 보조 함침 공법을 이용하여 결합된다. 이에 의해, 2개의 다른 블레이드 부재들이 2단계의 결합 프로세스에서 형성된다. 이 결합 프로세스에 의해, 블레이드 하프 쉘(22) 전체가 제조된다.
도 3은 제작 대상인 블레이드 하프 쉘의 중간부 영역에서의 접합 몰드(12) 내의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)를 나타내는 단면도이며, 제 1 블레이드 부재(11)는 2개의 스파 캡(13, 14)을 포함한다. 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)는 후연측에 설치된 결합 플랜지(16)와 전연측에 설치된 결합 플랜지(17)를 포함한다. 후연측의 결합 플랜지(16)에 인접하여 예비 제작된 후연부(23)가 배치되어 있으며, 이 후연부(23)는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 결합 플랜지(16)에 대응하는 대응 플랜지(23a)를 포함한다.
예비 제작된 후연부(23)는 진공 보조 함침 공법을 이용하여 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)에 결합된다. 예비 제작된 전연부(24)도 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 결합 플랜지(17)에 대응하는 대응 플랜지(24a)를 포함하고 있으며, 이 예비 제작된 전연부(24)는 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 전연측의 결합 플랜지(17)에 위치하게 된다. 예비 제작된 전연부(24)는 진공 보조 함침 공법을 이용하여 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)에 결합된다. 이 결합 프로세스에 의해, 블레이드 하프 쉘(22) 전체가 제조된다.
도 4는 제작 대상인 블레이드 하프 쉘의 익근부 영역에서의 접합 몰드(12) 내의 도 3의 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)를 나타내는 단면도이다. 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)의 상부에는 다른 블레이드 부재, 즉, 내측 익근 보강 부품(26)이 배치된다. 내측 익근 보강 부품(26)은 블레이드 하프 쉘(22) 전체의 익근부를 형성하기 위해 진공 보조 함침 공법을 이용하여 예비 제작된 제 1 블레이드 부재(11)에 결합된다.
도 5는 2개의 대응하는 블레이드 하프 쉘, 즉, 블레이드의 압력측의 하나의 블레이드 하프 쉘(22a)과 흡입측의 하나의 블레이드 하프 쉘(22b)을 나타내는 단면도이다. 이러한 블레이드 하프 쉘(22a, 22b)은 접합 몰드(12a, 12b) 내에 각각 배치되며, 이 몰드(12a, 12b)들은 결합 프로세스에서 결합된다. 하프 쉘(22a, 22b)들은 중간부 영역의 블레이드(27) 전체를 제조하기 위해 접착 페이스트에 의해 결합된다.
도 6은 블레이드(27)의 익근부 영역에서의 도 5의 2개의 대응하는 블레이드 하프 쉘(22a, 22b)을 나타내는 단면도이다. 이러한 블레이드 하프 쉘(22a, 22b)들도 익근부 영역의 블레이드(27) 전체를 제조하기 위해 접착 페이스트에 의해 결합된다.
도 7에는 익근부 영역에서의 도 6의 블레이드(27) 전체가 도시되어 있다. 외측 익근 강화 부품을 형성하기 위해 제작된 블레이드(27) 전체의 익근부 외표면에 익근 외피층(28)이 배치되며, 상기 익근 외피층과 익근부가 진공 보조 함침 공법을 이용하여 결합된다.
Claims (18)
- 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법이며,
제 1 블레이드 부재를 예비 제작하는 단계;
상기 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 접합 몰드 내에 배치하는 단계; 및
일체화된 블레이드 부품을 형성하기 위해 진공 보조 함침 공법을 이용하여 상기 제 1 블레이드 부재를 제 2 블레이드 부재와 결합하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 경화하는 단계,
상기 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 몰드로부터 분리하는 단계; 및
상기 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 상기 접합 몰드로 운반하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 일체화된 블레이드 부품을 경화하는 단계;
진공 보조 함침 공법을 이용하여 상기 일체화된 블레이드 부품을 다른 블레이드 부재 또는 다른 일체화된 블레이드 부품과 결합하는 단계; 및
상기 단계들을 블레이드 전체 또는 블레이드 하프 쉘 전체가 완성될 때까지 반복하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 블레이드 부재는 스파 캡을 포함하며,
상기 제 1 블레이드 부재는 상기 접합 몰드의 중앙에 배치되는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 블레이드 부재는 당해 제 1 블레이드 부재를 제 2 블레이드 부재에 접속하기 위한 결합 플랜지를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 블레이드 부재는 블레이드 구축 재료로 제조되며,
상기 블레이드 구축 재료의 적어도 일부가 상기 제 1 블레이드 부재와 중첩하도록, 상기 블레이드 구축 재료를 상기 접합 몰드 내에 배치하는 단계;
상기 블레이드 구축 재료에 진공을 부여하는 단계; 및
상기 블레이드 구축 재료에 결합 수단을 함침하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 결합 수단을 경화하기 위해 상기 일체화된 블레이드 부재에 열이 적용되는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 블레이드 부재는 예비 제작되며,
상기 예비 제작된 제 2 블레이드 부재를, 상기 제 1 블레이드 부재와의 사이에 공간이 존재하도록, 상기 제 1 블레이드 부재에 인접하여 상기 접합 몰드 내에 배치하는 단계;
상기 제 1 블레이드 부재와 상기 제 2 블레이드 부재 사이의 상기 공간에 진공을 부여하는 단계; 및
상기 공간에 결합 수단을 함침하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 예비 제작된 제 2 블레이드 부재를 경화하는 단계;
상기 예비 제작된 제 2 블레이드 부재를 몰드로부터 분리하는 단계; 및
상기 예비 제작된 제 2 블레이드 부재를 상기 접합 몰드로 운반하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 결합 수단을 위한 유동성 매체를 상기 제 1 블레이드 부재와 상기 제 2 블레이드 부재 사이의 상기 공간에 배치하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 결합 수단을 경화하기 위해 상기 일체화된 블레이드 부재에 열이 적용되는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 블레이드는 중간부, 선단부 및 익근부를 포함하며,
상기 블레이드의 중간부, 선단부 및 익근부의 일체화된 부품을 각각 형성하기 위해, 상기 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 진공 보조 함침 공법을 이용하여 적어도 하나의 다른 블레이드 부재와 결합하는 단계; 및
블레이드 전체 또는 블레이드 하프 쉘 전체를 형성하기 위해, 상기 중간부의 일체화된 부품, 상기 선단부의 일체화된 부품 및 상기 익근부의 일체화된 부품을 결합하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 풍력 터빈 블레이드의 제조 방법이며,
상기 블레이드는 흡입측과 압력측을 포함하며,
적어도 하나의 스파 캡, 적어도 하나의 전단 웨브, 적어도 하나의 후연부 및 적어도 하나의 전연부를 예비 제작하는 단계;
블레이드 전체 또는 상기 흡입측 및 상기 압력측 각각의 블레이드 하프 쉘 전체를 형성하기 위해, 접합 몰드 내에서 진공 보조 함침 공법을 이용하여 상기 예비 제작된 부품들을 결합하는 단계; 및
선택적으로, 블레이드 전체를 형성하기 위해 상기 흡입측의 블레이드 하프 쉘과 상기 압력측의 블레이드 하프 쉘을 결합하는 단계를 포함하는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
길이 방향으로 배치된 다수의 전연부와 길이 방향으로 배치된 다수의 후연부가 예비 제작되며, 진공 보조 함침 공법을 이용하여, 각각 서로 결합되거나 다른 예비 제작된 부품과 결합되는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 블레이드 전체 또는 상기 블레이드 하프 쉘 전체의 익근부를 형성하기 위해, 하나 이상의 예비 제작된 부품들이 진공 보조 함침 공법을 이용하여 상기 접합 몰드 내에서 익근 강화 부품과 결합되는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 블레이드 전체 또는 상기 블레이드 하프 쉘 전체의 익근부의 표면에 익근 외피층이 배치되며,
상기 익근부와 상기 익근 외피층이 진공 보조 함침 공법을 이용하여 결합되는,
풍력 터빈 블레이드의 제조 방법. - 풍력 터빈 블레이드이며,
제 1 블레이드 부재를 예비 제작하는 단계;
상기 예비 제작된 제 1 블레이드 부재를 접합 몰드 내에 배치하는 단계;
일체화된 블레이드 부품을 형성하기 위해 진공 보조 함침 공법을 이용하여 상기 제 1 블레이드 부재를 제 2 블레이드 부재와 결합하는 단계;
진공 보조 함침 공법을 이용하여 상기 일체화된 블레이드 부품을 다른 블레이드 부재 또는 다른 일체화된 블레이드 부품과 결합하는 단계;
상기 단계들을 블레이드 전체 또는 블레이드 하프 쉘 전체가 완성될 때까지 반복하는 단계; 및
선택적으로, 블레이드 전체를 형성하기 위해 2개의 대응하는 블레이드 하프 쉘을 결합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된,
풍력 터빈 블레이드. - 제 17 항에 있어서,
상기 미리 제작된 제 1 블레이드 부재는 상기 접합 몰드의 중앙에 배치되는,
풍력 터빈 블레이드.
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