CH714302B1 - Aerodynamisch optimiertes Rotorblatt. - Google Patents

Abstract

Ein Rotorblatt (1) für einen Rotor (2) weist eine Anströmseite (11) und eine Abströmseite auf. Die Anströmseite (11) und die Abströmseite erstrecken sich von einem Rotorblattgrund (15) bis zu einer Rotorblattspitze (16), wobei die Anströmseite (11) und die Abströmseite in einem luvseitigen Kantenbereich (13) oder in einem leeseitigen Kantenbereich (14) aneinander angrenzend angeordnet sind. Das Rotorblatt (1) enthält einen Strömungskanal (20), der sich vom luvseitigen Kantenbereich (13) zum leeseitigen Kantenbereich (14) erstreckt.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt, welches als ein aerodynamisch optimiertes Rotorblatt ausgebildet ist. Ein derartiges Rotorblatt kann beispielsweise für Rotor insbesondere für eine Windkraftanlage zum Einsatz kommen.

[0002] Eine Windkraftanlage umfasst einen turmförmigen Fuss, welcher einen Rotor trägt, der eine Mehrzahl von Rotorblättern enthält sowie ein Getriebe, welches zum Antrieb eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet wird. Rotor, Getriebe und Generator werden in einer Gondel auf dem turmförmigen Fuss angebracht. Die Rotorblätter können einen den Propellern eines Flugzeugs ähnlichen Aufbau aufweisen. Langsam laufende Rotorblätter haben ein hohes Drehmoment und können bereits bei geringen Windstärken in Betrieb gesetzt werden. Schnell laufende Rotoren weisen eine möglichst kleine Anzahl an Rotorblättern auf, deren Form aerodynamisch optimiert ist. Diese Schellläufer können mit Windgeschwindigkeiten von mindestens 10 km/h betrieben werden. Zumeist werden drei Rotorblätter verwendet, da deren Auslegung in Bezug auf ihr Schwingungsverhalten optimiert werden kann.

[0003] Die Rotordurchmesser können bis zu 100 Meter betragen. Grössere Rotordurchmesser würden durch das Auftreten von hohen Zentrifugalkräften eine sehr hohe Beanspruchung des Rotorenwerkstoffs zur Folge haben, sodass der Rotordurchmesser nicht beliebig gross gewählt werden kann. Die Rotoren können sich mit 0.3 bis 2 Umdrehungen pro Sekunde drehen. Die Leistung eines derartigen Windkraftwerks kann von einigen 100 Kilowatt bis ungefähr 6 Megawatt betragen.

[0004] Die Rotorblätter können verstellbar sein, sodass die Angriffsfläche je nach Windstärke und Windrichtung angepasst werden kann. Zusätzlich kann der Rotor um die Turmachse drehbar gelagert sein, sodass die Rotorblätter bei wechselnder Windrichtung entsprechend der Windrichtung optimal ausgerichtet werden können.

[0005] Es ist aus der DE10 2009 022 537 A1 bekannt, zur Verminderung der Wirbelbildung in der Luftströmung einer Windkraftanlage einen Strömungskanal in der Gondel vorzusehen, sodass derjenige Luftstromanteil, der die Gondel aussen umströmt, am Ende der Gondel auf den axial durch die Gondel im Strömungskanal strömenden Luftstrom trifft und sich mit diesem laminar, d.h. ohne Wirbelbildung verlustarm einmischt. Allerdings ist der durch den axialen Strömungskanal strömende Luftstrom nicht mehr für die Energiegewinnung verwendbar.

[0006] WO2010088892 A2 zeigt einen Propellerflügel für einen Propeller mit einem Flügelkörper, der eine Düseneinheit aufweisen kann, die auf einer Oberfläche des Flügelkörpers eine Eingangsöffnung aufweist, durch welche das anströmende Fluid einströmen kann. Die Düseneinheit kann als separate Einheit oder zumindest teilweise integriert in den Propellerflügel bzw. den Flügelkörper ausgebildet sein. Die Eingangsöffnung kann in einem Düseneinheitkörper oder im Flügelkörper ausgebildet sein. Die Düseneinheit weist mindestens eine Ausgangsöffnung auf. Die Eingangsöffnung und die Ausgangsöffnung sind fluidisch miteinander verbunden, sodass insbesondere ein durchströmendes Fluid bevorzugt beschleunigt wird. Da sich die Eingangsöffnung auf der Anströmseite des Propellerflügels befindet, wird das auf die Anströmseite auftreffende Fluid im Bereich der Eingangsöffnung in die Düseneinheit geleitet. Die Ausgangsöffnung befindet sich auf der Abströmseite des Propellers. Wenn die Strömung auf der Abströmseite ablöst, kommt es zur Ausbildung von Verwirbelungen, wodurch es zu Dissipationseffekten des durch die Düseneinheit allenfalls erzeugten beschleunigten Fluidstroms kommen kann, sodass eine Verbesserung des Wirkungsgrads nicht in allen Strömungsfällen nicht bei allen Strömungsgeschwindigkeiten zu erwarten ist.

[0007] Aus der CH209491 A1 ist es bekannt eine abgerissene Strömung durch Absaugen einer Grenzschicht wieder zum Anliegen zu bringen, um den Quertrieb zu vergrössern und den Widerstand zu vermindern. Gemäss der Lehre der CH209491 A1 wird die Strömung von der Eingangsöffnung in einen Kanal geführt, der im Innenraum des Propellers umgelenkt wird und in Richtung der Flügelspitze verläuft. Die Zielsetzung besteht darin, an den Eingangsöffnungen ein möglichst grosses Fluidvolumen anzusaugen, wobei die Ausgangsöffnung in einem Strömungsbereich endet, in welchem ein möglichst niedriger Druck herrscht oder das Fluid durch die Wirkung der Zentrifugalkräfte ausgeschoben wird.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad der Rotorblätter insbesondere für eine Windkraftanlage weiter zu verbessern.

[0009] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Rotorblatt enthaltend einen Strömungskanal gemäss Anspruch 1. Vorteilhafte Varianten des Rotorblatts sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9.

[0010] Wenn der Begriff „beispielsweise“ in der nachfolgenden Beschreibung verwendet wird, bezieht sich dieser Begriff auf Ausführungsbeispiele und/oder Ausführungsformen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugtere Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. In ähnlicher Weise sind die Begriffe „vorzugsweise“, „bevorzugt“ zu verstehen, indem sie sich auf ein Beispiel aus einer Menge von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen, was nicht notwendigerweise als eine bevorzugte Anwendung der Lehre der Erfindung zu verstehen ist. Dementsprechend können sich die Begriffe „beispielsweise“, „vorzugsweise“ oder „bevorzugt“ auf eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen beziehen.

[0011] Die nachfolgende detaillierte Beschreibung enthält verschiedene Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemässe Rotorblatt enthaltend den Strömungskanal. Die Beschreibung eines bestimmten Rotorblatts ist nur als beispielhaft anzusehen. In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ als „enthalten, aber nicht beschränkt auf“ interpretiert.

[0012] Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass ein Rotorblatt für einen Rotor vorgesehen ist. Das Rotorblatt kann drehbar um eine durch einen Rotor verlaufende Drehachse angeordnet sein. Das Rotorblatt weist eine Anströmseite und eine Abströmseite auf. Die Anströmseite bildet eine Oberfläche für ein auftreffendes Fluid aus. Das Fluid kann insbesondere im Wesentlichen in einem Winkel von 90 Grad auf die Anströmseite auftreffen. Die Abströmseite ist gegenüberliegend zur Anströmseite angeordnet. Die Anströmseite und die Abströmseite erstrecken sich von einem Rotorblattgrund bis zu einer Rotorblattspitze. Die Anströmseite und die Abströmseite sind in einem luvseitigen Kantenbereich aneinander angrenzend angeordnet. Die Anströmseite und die Abströmseite sind in einem leeseitigen Kantenbereich aneinander angrenzend angeordnet. Jeder der Kantenbereiche kann derart ausgebildet sein, dass die Anströmseite und Abströmseite sich entlang einer Linie, der Kante, berühren. Zumindest einer der Kantenbereiche kann auch derart ausgebildet sein, dass zwischen der Abströmseite und der Anströmseite eine Oberfläche ausgebildet ist. Diese Oberfläche kann insbesondere als eine gewölbte Oberfläche ausgebildet sein.

[0013] Das Rotorblatt enthält einen Strömungskanal, der sich vom luvseitigen Kantenbereich zum leeseitigen Kantenbereich erstreckt. Insbesondere erstreckt sich der Strömungskanal nicht vom Rotorblattgrund zur Rotorblattspitze.

[0014] Das Rotorblatt kann eine Mehrzahl von Strömungskanälen enthalten, insbesondere mindestens 2 Strömungskanäle enthalten, vorzugsweise mindestens 3 Strömungskanäle enthalten.

[0015] Nach einem Ausführungsbeispiel kann der oder jeder der Strömungskanäle eine Mittenachse umfassen, wobei der Abstand der Mittenachsen benachbarter Strömungskanäle im Wesentlichen gleich zum Abstand der Mittenachse des zum Rotorblattgrund nächstliegenden Strömungskanals zum Rotorblattgrund oder der Abstand der Mittenachse des zur Rotorblattspitze nächstliegenden Strömungskanals zur Rotorblattspitze ist. Die Mittenachse kann insbesondere einen Schnittpunkt mit dem luvseitigen oder leeseitigen Kantenbereich aufweisen. Die Mittenachse kann als eine Gerade ausgebildet sein. Die Mittenachse kann einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Insbesondere verläuft die Mittenachse nicht parallel zur Rotorblatthauptachse.

[0016] Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Strömungskanal einen Eintrittsquerschnitt und einen Austrittsquerschnitt aufweisen, wobei der Eintrittsquerschnitt grösser als der Austrittsquerschnitt ist. Insbesondere kann der Strömungskanal einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt zum Austrittsquerschnitt kontinuierlich abnimmt. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Strömungskanal einen konischen Querschnittsverlauf aufweisen. Der Strömungskanal kann innerhalb des von der Anströmseite und der Abströmseite sowie dem luvseitigen Kantenbereich, dem leeseitigen Kantenbereich, dem Rotorblattgrund und der Rotorblattspitze begrenzten Rotorblattkörpers verlaufen.

[0017] Insbesondere kann die Anströmseite dazu eingerichtet sein, das Rotorblatt durch eine auf die Anströmseite auftreffende Fluidströmung in eine Drehbewegung um die Drehachse des Rotors zu versetzen.

[0018] Ein Verfahren zum Betrieb eines Rotorblatts nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele umfasst die nachfolgenden Schritte: das Rotorblatt wird durch eine Fluidströmung, die auf die Anströmseite des Rotorblatts auftrifft, in eine Drehbewegung um die Drehachse des Rotors versetzt, wobei während der Drehbewegung das Fluid auf den luvseitigen Kantenbereich auftrifft. Ein Teil des auf den luvseitigen Kantenbereich auftreffenden Fluids wird in den Strömungskanal eingeleitet, wobei das im Strömungskanal strömende Fluid durch den in Strömungsrichtung abnehmenden Querschnitt des Strömungskanals beschleunigt wird, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Strömungskanal strömenden Fluids an einem Austrittsquerschnitt des Strömungskanals grösser ist als an einem Eintrittsquerschnitt des Strömungskanals.

[0019] Mittels des Rotorblatts, welches einen Strömungskanal enthält, kann der Wirkungsgrad beispielsweise einer Windkraftanlage auch erhöht werden, wenn der Strömungskanal derart im Rotorblatt angeordnet ist, dass das aus dem Strömungskanal austretende Fluid auf eines der weiteren Rotorblätter auftrifft und dessen Bewegung unterstützt.

[0020] Ein Rotorblatt nach einem der vorgehend beschriebenen Ausführungsbeispiele findet vorzugsweise Verwendung in einer Windkraftanlage. Das Fluid kann insbesondere kompressibel sein, insbesondere ein Gas umfassen, beispielsweise Luft.

[0021] Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Rotorblatt anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Rotor enthaltend drei Rotorblätter nach einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Rotor enthaltend vier Rotorblätter nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Rotorblatt gemäss einem der in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiele, Fig. 4 ein Detail eines Strömungskanals gemäss Fig. 2 in einer Schnittdarstellung, Fig. 5 einen Schnitt durch einen Rotor enthaltend zwei Rotorblätter nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei jedes der Rotorblätter eine unterschiedliche Anordnung an Strömungskanälen sowie Strömungskanäle mit unterschiedlichem Querschnittsverlauf zeigt.

[0022] Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Rotorblatt 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Rotor 2 nicht vollständig dargestellt ist. Das Rotorblatt 1 ist mit dem Rotor 2 verbunden. Gemäss dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Rotorblätter 1 in im Wesentlichen äquidistanten Abständen zueinander angeordnet. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eines der Rotorblätter 1, wobei gemäss diesem Ausführungsbeispiel die anderen Rotorblätter den gleichen Aufbau aufweisen und die gleiche Funktion erfüllen. Das Rotorblatt 1 ist drehbar um eine Drehachse 6 des Rotors 2 angeordnet, wobei das Rotorblatt 1 eine Anströmseite 11 und eine Abströmseite 12 aufweist. Die Anströmseite 11 bildet eine Oberfläche für ein auftreffendes Fluid aus. Das Fluid kann insbesondere im Wesentlichen in einem Winkel von 90 Grad auf die Anströmseite 11 auftreffen. Die Abströmseite 12 ist gegenüberliegend zur Anströmseite 11 angeordnet. Die Anströmseite 11 und die Abströmseite 12 erstrecken sich von einem Rotorblattgrund 15 bis zu einer Rotorblattspitze 16. Die Anströmseite 11 und die Abströmseite 12 sind in einem luvseitigen Kantenbereich 13 aneinander angrenzend angeordnet. Der luvseitige Kantenbereich 13 bildet somit einen Übergangsbereich zwischen der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 aus. Der Übergangsbereich kann als Kante ausgebildet sein.

[0023] Die Anströmseite 11 und die Abströmseite 12 sind in einem leeseitigen Kantenbereich 14 aneinander angrenzend angeordnet. Das Rotorblatt 1 enthält einen Strömungskanal 20, der sich vom luvseitigen Kantenbereich 13 zum leeseitigen Kantenbereich 14 erstreckt.

[0024] Das Rotorblatt 1 kann eine Mehrzahl von Strömungskanälen 20 enthalten, insbesondere mindestens 2 Strömungskanäle enthalten, vorzugsweise mindestens 3 Strömungskanäle enthalten.

[0025] Nach einem Ausführungsbeispiel kann der oder jeder der Strömungskanäle 20 eine Mittenachse 21 umfassen, wobei der Abstand der Mittenachsen 21 benachbarter Strömungskanäle 20 im Wesentlichen gleich wie der Abstand der Mittenachse 21 des zum Rotorblattgrund 15 nächstliegenden Strömungskanals 20 zum Rotorblattgrund 15 oder der Abstand der Mittenachse 21 des zur Rotorblattspitze 16 nächstliegenden Strömungskanals 20 zur Rotorblattspitze 21 sein kann.

[0026] Die Mittenachse 21 kann insbesondere im Wesentlichen normal zur Drehachse 6 verlaufen.

[0027] Die Strömungsrichtung des durch den oder die Strömungskanäle 20 strömenden Fluids ist durch Pfeile angedeutet. Der Zulauf 4 zeigt schematisch mögliche Strömungsrichtungen des in den Strömungskanal 20 eintretenden Fluids, der Ablauf 5 zeigt die Strömungsrichtung des aus dem Strömungskanal 20 austretenden Fluids.

[0028] Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Rotors 2, welcher vier Rotorblätter 1 aufweist. Jedes der Rotorblätter 1 enthält wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl an Strömungskanälen 20. Die Form und Anordnung der Strömungskanäle 20 kann der in Fig. 1 dargestellten Form und Anordnung entsprechen. Es ist aber möglich, eine beliebige Kombination von Formen oder Anordnungen von Strömungskanälen 20 zu wählen, beispielsweise eine beliebige Kombination der in Fig. 4 gezeigten Strömungskanäle 20.

[0029] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Rotorblatt gemäss einem der in Fig. 1 oder Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiele, der im Wesentlichen normal zur Rotorblatthauptachse 10 verläuft und durch einen Strömungskanal 20 gelegt ist.

[0030] Gemäss dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Strömungskanal 20 einen Eintrittsquerschnitt 22 und einen Austrittsquerschnitt 23 aufweisen, wobei der Eintrittsquerschnitt 22 grösser als der Austrittsquerschnitt 23 ist. Insbesondere kann der Strömungskanal 20 einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt 22 zum Austrittsquerschnitt 23 kontinuierlich abnimmt. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Strömungskanal 20 einen konischen Querschnittsverlauf aufweisen. Der Strömungskanal kann innerhalb des von der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 sowie dem luvseitigen Kantenbereich 13, dem leeseitigen Kantenbereich 14, dem Rotorblattgrund 15 und der Rotorblattspitze 16 begrenzten Rotorblattkörpers 17 verlaufen. Der Strömungskanal 20 weist eine Mittenachse 21 auf. Die Mittenachse 21 wird durch die Mittelpunkte der Folge der Querschnittsflächen gebildet, welche den Strömungskanal 20 ausbilden. Wenn die Querschnittsfläche eine axiale Symmetrie oder eine Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Schnittpunkt der Symmetrieachsen oder durch die Drehachse der Querschnittsfläche. Wenn die Querschnittsfläche keine axiale Symmetrie oder Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Flächenschwerpunkt der entsprechenden Querschnittsfläche.

[0031] Der Strömungskanal 20 gemäss Fig. 3 hat eine konische Form. Die Querschnittsfläche des Konus ist im Bereich des Eintrittsquerschnitts 22 grösser als im Bereich des Austrittsquerschnitts 23.

[0032] Fig. 4 zeigt ein Detail X der Fig. 2, welches einen Strömungskanal 20 im Schnitt zeigt. Der Strömungskanal 20 weist einen Eintrittsquerschnitt 22 und einen Austrittsquerschnitt 23 auf, wobei der Eintrittsquerschnitt 22 grösser als der Austrittsquerschnitt 23 ist. Insbesondere kann der Strömungskanal 20 einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt 22 zum Austrittsquerschnitt 23 kontinuierlich abnimmt. Nach diesem Ausführungsbeispiel weist der Strömungskanal 20 einen konischen Querschnittsverlauf auf. Der Strömungskanal kann innerhalb des von der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 sowie dem luvseitigen Kantenbereich 13, dem leeseitigen Kantenbereich 14, dem Rotorblattgrund 15 und der Rotorblattspitze 16 begrenzten Rotorblattkörpers 17 verlaufen. Die Anströmseite 11 und die Abströmseite 12 sind in der vorliegenden Darstellung nicht sichtbar. Die Anströmseite 11 liegt vor der Zeichnungsebene und die Abströmseite 12 hinter der Schnittebene, welche in einer Ebene gelegt ist, welche die Rotorblatthauptachse 10 enthält. Der Strömungskanal 20 weist eine Mittenachse 21 auf. Die Mittenachse 21 wird durch die Mittelpunkte der Folge der Querschnittsflächen gebildet, welche den Strömungskanal 20 ausbilden. Die Schnittebene enthält in diesem Ausführungsbeispiel die Mittenachse 21.

[0033] Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch einen Rotor 2 enthaltend zwei Rotorblätter 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei jedes der Rotorblätter 1 eine unterschiedliche Anordnung an Strömungskanälen 20 sowie Strömungskanäle mit unterschiedlichem Querschnittsverlauf zeigt. Die Auswahl der Strömungskanäle 20 ist an den Einsatzzweck des Rotorblatts 1 angepasst. Beispielsweise ist die Auswahl der Anzahl, Anordnung oder Ausgestaltung des oder der Strömungskanäle 20 abhängig von den Abmessungen des Rotorblatts 1, von der Anzahl der Rotorblätter 1, von der Anordnung benachbarter Rotorblätter 1 zueinander, von der gewünschten Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter 1 oder der Verwendung der Rotorblätter 1.

[0034] Jeder der Strömungskanäle 20 enthält dieselben Merkmale, die in Zusammenhang mit Fig. 3 oder Fig. 4 beschrieben worden sind, allerdings können diese Merkmale eine Mehrzahl von Varianten umfassen, sodass in diesem Ausführungsbeispiel jede der dargestellten Varianten der Strömungskanäle 20 mit einem eigenen Bezugszeichen versehen wird. Fig. 5 enthält daher die Strömungskanalvarianten 30, 40, 50, 60, 70, 80. Diese Strömungskanalvarianten stellen nur eine Auswahl möglicher Strömungskanäle 20 dar, daher sind die Varianten der Fig. 5 als mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung anzusehen, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele in irgendeiner Weise eingeschränkt ist. Die Merkmale, welche für jede der Strömungskanalvarianten vorhanden sind, werden mit den Bezugszeichen bezeichnet, die bereits in einer der vorhergehenden Abbildungen, insbesondere Fig. 3 oder Fig. 4 verwendet worden sind, um die Darstellung nicht zu überladen. Daher wird in der Folge für diese Merkmale, beispielsweise für den Eintrittsquerschnitt 22 oder den Austrittsquerschnitt 23 pauschal auf Fig. 3 und Fig. 4 verwiesen, welche diese Merkmale im Detail zeigen.

[0035] Beispielsweise enthält der Strömungskanal 20 gemäss einer zweiten Strömungskanalvariante 30 einen Eintrittsquerschnitt 22 und einen Austrittsquerschnitt 23, wobei der Eintrittsquerschnitt 22 grösser als der Austrittsquerschnitt 23 ist. Insbesondere kann der Strömungskanal 20 gemäss der zweiten Strömungskanalvariante 30 einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt 22 zum Austrittsquerschnitt 23 abschnittsweise kontinuierlich abnimmt. Der Strömungskanal 20 gemäss der zweiten Strömungskanalvariante 30 weist einen abschnittsweise konischen Querschnittsverlauf auf. Der Strömungskanal 20 kann innerhalb des von der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 sowie dem luvseitigen Kantenbereich 13, dem leeseitigen Kantenbereich 14, dem Rotorblattgrund 15 und der Rotorblattspitze 16 begrenzten Rotorblattkörpers 17 verlaufen. Der Strömungskanal 20 weist eine Mittenachse 21 auf. Die Mittenachse 21 wird durch die Mittelpunkte der Folge der Querschnittsflächen gebildet, welche den Strömungskanal 20 ausbilden. Wenn die Querschnittsfläche eine axiale Symmetrie oder eine Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Schnittpunkt der Symmetrieachsen oder durch die Drehachse der Querschnittsfläche. Wenn die Querschnittsfläche keine axiale Symmetrie oder Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Flächenschwerpunkt der entsprechenden Querschnittsfläche. Gemäss der zweiten Strömungskanalvariante 30 weist der Konus des ersten Kanalabschnitts, der an den Eintrittsquerschnitt 22 anschliesst, eine grössere Steigung auf als der Konus des zweiten Kanalabschnitts, der an den ersten Kanalabschnitt anschliesst. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Kanalabschnitte vorgesehen sein.

[0036] Beispielsweise enthält der Strömungskanal 20 gemäss einer dritten Strömungskanalvariante 40 einen Eintrittsquerschnitt 22 und einen Austrittsquerschnitt 23, wobei der Eintrittsquerschnitt 22 grösser als der Austrittsquerschnitt 23 ist. Insbesondere kann der Strömungskanal 20 gemäss der zweiten Strömungskanalvariante 30 einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt 22 zum Austrittsquerschnitt 23 kontinuierlich abnimmt, aber die Abnahme des Querschnitts keinen linearen Verlauf hat. Der Strömungskanal 20 gemäss der dritten Strömungskanalvariante weist einen konischen Querschnittsverlauf auf, wobei der Querschnitt in der Nähe des Eintrittsquerschnitts 22 stärker abnimmt als in der Nähe des Austrittsquerschnitts 23. Der Strömungskanal 20 kann innerhalb des von der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 sowie dem luvseitigen Kantenbereich 13, dem leeseitigen Kantenbereich 14, dem Rotorblattgrund 15 und der Rotorblattspitze 16 begrenzten Rotorblattkörpers 17 verlaufen. Der Strömungskanal 20 weist eine Mittenachse 21 auf. Die Mittenachse 21 wird durch die Mittelpunkte der Folge der Querschnittsflächen gebildet, welche den Strömungskanal 20 ausbilden. Wenn die Querschnittsfläche eine axiale Symmetrie oder eine Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Schnittpunkt der Symmetrieachsen oder durch die Drehachse der Querschnittsfläche. Wenn die Querschnittsfläche keine axiale Symmetrie oder Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Flächenschwerpunkt der entsprechenden Querschnittsfläche. Gemäss der zweiten Strömungskanalvariante 30 weist der Konus des ersten Kanalabschnitts, der an den Eintrittsquerschnitt 22 anschliesst, eine grössere Steigung auf als der Konus des zweiten Kanalabschnitts, der an den ersten Kanalabschnitt anschliesst. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Kanalabschnitte vorgesehen sein.

[0037] Beispielsweise enthält der Strömungskanal 20 gemäss einer vierten Strömungskanalvariante 50 einen Eintrittsquerschnitt 22 und einen Austrittsquerschnitt 23, wobei der Eintrittsquerschnitt 22 grösser als der Austrittsquerschnitt 23 ist. Insbesondere kann der Strömungskanal 20 gemäss der vierten Strömungskanalvariante 50 einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt 22 zum Austrittsquerschnitt 23 abschnittsweise kontinuierlich abnimmt. Der Strömungskanal 20 gemäss der vierten Strömungskanalvariante 50 weist einen abschnittsweise konischen Querschnittsverlauf auf. Der Strömungskanal 20 kann innerhalb des von der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 sowie dem luvseitigen Kantenbereich 13, dem leeseitigen Kantenbereich 14, dem Rotorblattgrund 15 und der Rotorblattspitze 16 begrenzten Rotorblattkörpers 17 verlaufen. Der Strömungskanal 20 weist eine Mittenachse 21 auf. Die Mittenachse 21 wird durch die Mittelpunkte der Folge der Querschnittsflächen gebildet, welche den Strömungskanal 20 ausbilden. Wenn die Querschnittsfläche eine axiale Symmetrie oder eine Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Schnittpunkt der Symmetrieachsen oder durch die Drehachse der Querschnittsfläche. Wenn die Querschnittsfläche keine axiale Symmetrie oder Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Flächenschwerpunkt der entsprechenden Querschnittsfläche. Gemäss der vierten Strömungskanalvariante 50 weist der Konus des ersten Kanalabschnitts, der an den Eintrittsquerschnitt 22 anschliesst, eine geringere Steigung auf, als der Konus des zweiten Kanalabschnitts, der an den ersten Kanalabschnitt anschliesst. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Kanalabschnitte vorgesehen sein.

[0038] Beispielsweise enthält der Strömungskanal 20 gemäss einer fünften Strömungskanalvariante 60 einen Eintrittsquerschnitt 22 und einen Austrittsquerschnitt 23, wobei der Eintrittsquerschnitt 22 grösser als der Austrittsquerschnitt 23 ist. Insbesondere kann der Strömungskanal 20 gemäss der fünften Strömungskanalvariante 30 einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt 22 zum Austrittsquerschnitt 23 kontinuierlich abnimmt, aber die Abnahme des Querschnitts keinen linearen Verlauf hat. Der Strömungskanal 20 gemäss der dritten Strömungskanalvariante weist einen konischen Querschnittsverlauf auf, wobei der Querschnitt in der Nähe des Eintrittsquerschnitts 22 in einem ersten Kanalabschnitt weniger stark abnimmt als in einem an den ersten Kanalabschnitt anschliessenden zweiten Kanalabschnitt. Unter einer stärkeren Abnahme soll hierbei ein grösserer Neigungswinkel in Bezug auf die Mittenachse verstanden werden. Der Querschnitt im zweiten Kanalabschnitt kann wiederum stärker abnehmen als der Querschnitt in einem dritten Kanalabschnitt in der Nähe des Austrittsquerschnitts 23. Der Strömungskanal 20 kann innerhalb des von der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 sowie dem luvseitigen Kantenbereich 13, dem leeseitigen Kantenbereich 14, dem Rotorblattgrund 15 und der Rotorblattspitze 16 begrenzten Rotorblattkörpers 17 verlaufen. Der Strömungskanal 20 weist eine Mittenachse 21 auf. Die Mittenachse 21 wird durch die Mittelpunkte der Folge der Querschnittsflächen gebildet, welche den Strömungskanal 20 ausbilden. Wenn die Querschnittsfläche eine axiale Symmetrie oder eine Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Schnittpunkt der Symmetrieachsen oder durch die Drehachse der Querschnittsfläche. Wenn die Querschnittsfläche keine axiale Symmetrie oder Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Flächenschwerpunkt der entsprechenden Querschnittsfläche. Gemäss der fünften Strömungskanalvariante 60 weist der Konus des ersten Kanalabschnitts, der an den Eintrittsquerschnitt 22 anschliesst, eine geringere Steigung auf, als der Konus des zweiten Kanalabschnitts, der an den ersten Kanalabschnitt anschliesst. Der Konus des dritten Kanalabschnitts weist eine abnehmende Steigung auf. In der Schnittdarstellung ist der Verlauf der Schnittlinie der Schnittebene mit der Innenwand des Strömungskanals 20 s-förmig. Selbstverständlich können auch mehr als drei Kanalabschnitte vorgesehen sein.

[0039] Beispielsweise enthält der Strömungskanal 20 gemäss einer sechsten Strömungskanalvariante 70 einen Eintrittsquerschnitt 22 und einen Austrittsquerschnitt 23, wobei der Eintrittsquerschnitt 22 gemäss diesem Ausführungsbeispiel grösser als oder gleich gross wie der Austrittsquerschnitt 23 sein kann. Insbesondere kann der Strömungskanal 20 gemäss der sechsten Strömungskanalvariante 70 einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt 22 zum Austrittsquerschnitt 23 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist. Im ersten Kanalabschnitt, der an den Eintrittsquerschnitt 22 anschliesst, nimmt der Querschnitt des Strömungskanals kontinuierlich ab, aber die Abnahme des Querschnitts muss keinen linearen Verlauf haben. Der Strömungskanal 20 gemäss der sechsten Strömungskanalvariante weist im ersten Kanalabschnitt einen konischen Querschnittsverlauf auf, wobei der Querschnitt in der Nähe des Eintrittsquerschnitts 22 in einem ersten Kanalabschnitt stärker abnimmt als in einem an den ersten Kanalabschnitt anschliessenden zweiten Kanalabschnitt. Der Querschnitt im zweiten Kanalabschnitt ist im Wesentlichen konstant. Der Strömungskanal 20 kann innerhalb des von der Anströmseite 11 und der Abströmseite 12 sowie dem luvseitigen Kantenbereich 13, dem leeseitigen Kantenbereich 14, dem Rotorblattgrund 15 und der Rotorblattspitze 16 begrenzten Rotorblattkörpers 17 verlaufen. Der Strömungskanal 20 weist eine Mittenachse 21 auf. Die Mittenachse 21 wird durch die Mittelpunkte der Folge der Querschnittsflächen gebildet, welche den Strömungskanal 20 ausbilden. Wenn die Querschnittsfläche eine axiale Symmetrie oder eine Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Schnittpunkt der Symmetrieachsen oder durch die Drehachse der Querschnittsfläche. Wenn die Querschnittsfläche keine axiale Symmetrie oder Rotationssymmetrie aufweist, verläuft die Mittenachse 21 durch den Flächenschwerpunkt der entsprechenden Querschnittsfläche. Gemäss der sechsten Strömungskanalvariante 70 weist die Mittenachse 21 einen gekrümmten Verlauf auf.

[0040] In der Schnittdarstellung ist der Verlauf der Mittenachse bogenförmig. Gemäss einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnte der Verlauf der Mittenachse auch s-förmig sein. Selbstverständlich können auch andere Verläufe der Mittenachse vorgesehen sein, die zeichnerisch nicht dargestellt sind.

[0041] Insbesondere kann der Verlauf der Mittenachse 22 auch geradlinig sein, was die Darstellung des Strömungskanals 20 gemäss einer siebenten Strömungskanalvariante 80 zeigt. Der Querschnitt des Strömungskanals 20 ist gemäss diesem Ausführungsbeispiel konstant. Die Mittenachse 21 verläuft entlang einer geraden Linie.

[0042] Nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele kann das Rotorblatt 1 einen ersten Strömungskanal 20 und einen zweiten Strömungskanal 20 enthalten, die nicht miteinander verbunden sind. Insbesondere kann keiner der Strömungskanäle 20 mit einem anderen Strömungskanal, insbesondere einem benachbarten Strömungskanal 20 verbunden sein.

[0043] Insbesondere kann die Anströmseite 11 dazu eingerichtet sein, das Rotorblatt 1 durch eine auf die Anströmseite 11 auftreffende Fluidströmung in eine Drehbewegung um die Drehachse 6 zu versetzen.

[0044] Ein Verfahren zum Betrieb eines Rotorblatts 1 nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele umfasst die nachfolgenden Schritte: das Rotorblatt 1 wird durch eine Fluidströmung, die auf die Anströmseite des Rotorblatts 1 auftrifft, in eine Drehbewegung um die Drehachse 6 versetzt, wobei während der Drehbewegung das Fluid auf den luvseitigen Kantenbereich 13 auftrifft. Ein Teil des auf den luvseitigen Kantenbereich 13 auftreffenden Fluids wird in den Strömungskanal 20 eingeleitet, wobei das im Strömungskanal 20 strömende Fluid durch den in Strömungsrichtung abnehmenden Querschnitt des Strömungskanals 20 beschleunigt wird, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Strömungskanal 20 strömenden Fluids an einem Austrittsquerschnitt 23 des Strömungskanals 20 grösser ist als an einem Eintrittsquerschnitt 22 des Strömungskanals.

[0045] Für den Fachmann ist offensichtlich, dass viele weitere Modifikationen zusätzlich zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne vom erfinderischen Konzept abzuweichen. Der Gegenstand der Erfindung wird somit durch die vorangehende Beschreibung nicht eingeschränkt und ist durch den Schutzbereich bestimmt, der durch die Ansprüche festgelegt ist. Für die Interpretation der Ansprüche oder der Beschreibung ist die breitest mögliche Lesart der Ansprüche massgeblich. Insbesondere sollen die Begriffe „enthalten“ oder „beinhalten“ derart interpretiert werden, dass sie sich auf Elemente, Komponenten oder Schritte in einer nicht-ausschliesslichen Bedeutung beziehen, wodurch angedeutet werden soll, dass die Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden sein können oder genutzt werden können, dass sie mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten kombiniert werden können, die nicht explizit erwähnt sind. Wenn die Ansprüche sich auf ein Element oder eine Komponente aus einer Gruppe beziehen, die aus A, B, C bis N Elementen oder Komponenten bestehen kann, soll diese Formulierung derart interpretiert werden, dass nur ein einziges Element dieser Gruppe erforderlich ist, und nicht eine Kombination von A und N, B und N oder irgendeiner anderen Kombination von zwei oder mehr Elementen oder Komponenten dieser Gruppe.

Claims (10)

1. Rotorblatt (1) für einen Rotor (2), wobei das Rotorblatt (1) eine Anströmseite (11) und eine Abströmseite (12) aufweist, wobei die Anströmseite (11) und die Abströmseite (12) sich von einem Rotorblattgrund (15) bis zu einer Rotorblattspitze (16) erstrecken, wobei die Anströmseite (11) und die Abströmseite (12) in einem luvseitigen Kantenbereich (13) aneinander angrenzend angeordnet sind und wobei die Anströmseite (11) und die Abströmseite (12) in einem leeseitigen Kantenbereich (14) aneinander angrenzend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblatt (1) einen Strömungskanal (20) enthält, der sich vom luvseitigen Kantenbereich (13) zum leeseitigen Kantenbereich (14) erstreckt.

2. Rotorblatt (1) nach Anspruch 1, wobei das Rotorblatt eine Mehrzahl von Strömungskanälen (20) enthält.

3. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder jeder der Strömungskanäle (20) eine Mittenachse (21) umfasst, wobei der Abstand der Mittenachsen (21) benachbarter Strömungskanäle (20) im Wesentlichen gleich dem Abstand der Mittenachse (21) des zu dem Rotorblattgrund (15) nächstliegenden Strömungskanals (20) zum Rotorblattgrund (15) ist.

4. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei der oder jeder der Strömungskanäle (20) eine Mittenachse (21) umfasst, wobei der Abstand der Mittenachsen (21) benachbarter Strömungskanäle (20) im Wesentlichen gleich dem Abstand der Mittenachse (21) des zu der Rotorblattspitze (16) nächstliegenden Strömungskanals (20) zur Rotorblattspitze (16) ist.

5. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder jeder der Strömungskanäle (20) einen Eintrittsquerschnitt (22) und einen Austrittsquerschnitt (23) aufweisen, wobei der Eintrittsquerschnitt (22) grösser als der Austrittsquerschnitt (23) ist.

6. Rotorblatt (1) nach Anspruch 5, wobei der oder jeder der Strömungskanäle (20) einen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei der Querschnitt vom Eintrittsquerschnitt (22) zum Austrittsquerschnitt (23) kontinuierlich abnimmt.

7. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder jeder der Strömungskanäle (20) einen konischen Querschnittsverlauf aufweisen.

8. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der oder jeder der Strömungskanäle (20) innerhalb des von der Anströmseite (11) und der Abströmseite (12) sowie dem luvseitigen Kantenbereich (13), dem leeseitigen Kantenbereich (14), dem Rotorblattgrund (15) und der Rotorblattspitze (16) begrenzten Rotorblattkörpers (17) verlaufen.

9. Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anströmseite (11) eine Oberfläche für ein auftreffendes Fluid ausbildet, sodass das Rotorblatt (1) durch eine auf die Anströmseite (11) auftreffende Fluidströmung in eine Drehbewegung versetzbar ist.

10. Rotor (2), enthaltend ein Rotorblatt (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.