DE102009026066A1 - Spinner für eine Windenergieanlage - Google Patents

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DE102009026066A1
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spinner
wind turbine
rotor blade
hub
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DE102009026066A
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Stefan Herr
Peter Gauchel
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Original Assignee
General Electric Co
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Abstract

Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf einen Spinner (150) für eine Windenergieanlage, der dazu eingerichtet ist, auf einer Nabe der Windenergieanlage angebracht zu sein, wobei wenigstens ein Rotorblatt (140) mit der Nabe (130) verbunden ist und das Rotorblatt einen Innenabschnitt (144) und einen profilierten Außenabschnitt (142) aufweist, wobei der Spinner dazu eingerichtet ist, in der Windrichtung einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts des Rotorblattes zu verdecken, und der Spinner einen Vorderabschnitt (150) aufweist, der dazu eingerichtet ist, vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein. Weiterhin bezieht sich die Anmeldung auf eine Windenergieanlage mit einer Nabe (130) und wenigstens einem mit der Nabe verbundenen Rotorblatt (140), das einen Innenabschnitt (144) und einen profilierten Außenabschnitt (142) aufweist, wobei die Windenergieanlage weiterhin einen an der Nabe montierten Spinner (150) aufweist, der dazu eingerichet ist, in der Windrichtung einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts zu verdecken, und einen Vorderabschnitt (150) aufweist, der dazu eingerichet ist, vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf einen Spinner bzw. eine Naben-Stromlinienverkleidung für Windenergieanlagen, wobei der Spinner dazu eingerichtet ist, auf einer Nabe einer Windenergieanlage angebracht zu werden. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf eine Windenergieanlage mit einem Spinner. Schließlich bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Steigerung der Effizienz einer vorhandenen Windenergieanlage.
  • Gewöhnlich weisen die Rotorblätter von Windenergieanlagen in dem inneren Rotorbereich kein gutes aerodynamisches Profil auf. Der Luftstrom kann in dem inneren Rotorbereich an dem Rotor der Windenergieanlage vorbeiströmen, ohne zur Energieerzeugung genutzt zu werden. Dadurch wird nicht die gesamte kinetische Energie des Windes, der an einer Fläche vorbeiströmt, die von den Rotorblättern bewegt wird, zur Energieerzeugung genutzt.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Im Hinblick auf das oben Gesägte wird ein Spinner für eine Windenergieanlage geschaffen, wobei der Spinner dafür geeignet ist, auf einer Nabe der Windenergieanlage angebracht zu werden, wobei das wenigstens eine Rotorblatt mit der Nabe verbunden ist und das Rotorblatt einen Innenabschnitt und einen als Profil ausgebildeten Außenabschnitt aufweist und der Spinner dazu eingerichtet ist, einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts des Rotorblattes in der Windrichtung zu überdecken, wobei der Spinner einen Vorderabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, vor dem zylindrischen Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Patentanmeldung wird eine Windenergieanlage geschaffen, die eine Nabe und wenigstens ein mit der Nabe verbundenes Rotorblatt aufweist, das einen Innenabschnitt und einen profilierten Außenabschnitt aufweist, wobei die Windenergieanlage weiterhin einen an der Nabe angebrachten Spinner aufweist, der dazu eingerichtet ist, einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts in der Windrichtung zu überdecken, und einen Vorderabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, vor dem zylindrischen Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steigerung der Effizienz einer vorhandenen Windenergieanlage mit wenigstens einem Rotorblatt, das mit einer Nabe verbunden ist, geschaffen, wobei das wenigstens eine Rotorblatt einen Innenabschnitt und einen profilierten Außenabschnitt aufweist, wobei das Verfahren enthält: Anbringen eines Spinners auf der Nabe, wobei der Spinner in der Windrichtung zum Überdecken eines wesentlichen Teils des Innenabschnitts eingerichtet ist und einen Vorderabschnitt aufweist, der vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblatts der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet ist, wobei ein hinteres Ende des Vorderabschnitts einen im Wesentlichen glatten Umfang aufweist.
  • Weitere Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen deutlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Eine für einen Fachmann vollständige und die Anwendung ermöglichende Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Anwendungsart wird im Rest der Beschreibung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen geliefert:
  • 1 zeigt eine schematische Zeichnung einer Windenergieanlage;
  • 2 zeigt eine weitere schematische Zeichnung einer Ausführungsform einer Windenergieanlage gemäß der vorliegenden Patentanmeldung;
  • 3 zeigt eine weitere schematische Zeichnung einer Ausführungsform einer Windenergieanlage gemäß der vorliegenden Patentanmeldung;
  • 4 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Ausführungsform eines Spinners;
  • 5 zeigt eine schematische Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines Spinners; und
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verbesserung der Effizienz einer vorhandenen Windenergieanlage.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Es wird nun im Einzelnen auf die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Je des Beispiel wird zum Zwecke der Erläuterung der Erfindung gegeben und ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung zu verstehen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispiels dargestellt oder beschrieben sind, auch an anderen Ausführungsformen oder in Verbindung mit diesen verwendet werden, um eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung auch derartige Abwandlungen und Änderungen einschließt.
  • Außerdem wird die am 6. Dezember 2007 eingereichte, weitere anhängige US-Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Anwaltsaktenzeichen 225623 und dem Titel „Multi-Section Wind Turbine Rotor Blades and Wind Turbines Incorporating The Same” (Mehrabschnittsrotorblätter für Windenergieanlagen und dieselben enthaltende Windenergieanlagen) durch die Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen. Die Patentanmeldung liefert ein Blatt mit mehreren Abschnitten mit einer Verkleidung, die Teil des Rotorblattes ist. Die vorliegende Patentanmeldung liefert eine Abschirmung oder Verkleidung eines Innenabschnitts eines Rotorblattes, wobei die Abschirmung ein Teil des Spinners ist.
  • 1 zeigt eine Windenergieanlage 100. Die Windenergieanlage 100 enthält einen Turm 110, an dem eine Gondel 120 angeordnet ist. Innerhalb der Gondel ist ein (nicht gezeigter) Generator zur Erzeugung eines elektrischen Stromes angeordnet. Der Generator ist über eine im Wesentlichen horizontale Welle mit einer Nabe 130 verbunden. Drei Rotorblätter 140 sind mit der Nabe verbunden. Die Rotorblätter 140 und die Nabe 130 bilden einen Rotor der Windenergieanlage 100. Im Betrieb versetzt der Wind den Rotor aufgrund eines aerodynamischen Profils an den Rotorblättern 140 in eine Drehbewegung. Dadurch dreht sich der Rotor um eine im Wesentlichen horizontale Rotorachse X, die im Wesentlichen parallel zu der Windrichtung ist. Der Ro tor treibt den Generator an, so dass elektrische Energie erzeugt wird. Auf diese Weise wird kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umgewandelt.
  • Relative Adjektive bzw. Begriffe wie z. B. vorne, hinten, hinter und rückwärts sind unter Bezug auf die Windrichtung an einer in Betrieb befindlichen Windenergieanlage definiert, d. h. während die Windenergieanlage elektrische Energie erzeugt. Das bedeutet, dass der Wind von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende einer Windenergieanlage strömt. Die Begriffe axial oder radial beziehen sich auf die Rotorachse X der Nabe, wenn die Windenergieanlage elektrische Energie erzeugt. Demnach ist die Rotorachse X im Wesentlichen parallel zu der Windrichtung.
  • In 2 ist eine vereinfachte schematische Zeichnung einer Windenergieanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung gezeigt. Gleiche Bezugszeichen entsprechen den gleichen Elementen wie in 1. Aus Gründen der Einfachheit ist nur ein Teil der Rotorblätter 140 gezeigt. Das Rotorblatt 140 weist einen Außenabschnitt 142 und einen Innenabschnitt 144 auf. Die Begriffe außen und innen werden unter Bezug auf die Nabe 130 verwendet. Demnach befindet sich der Außenabschnitt 142 des Rotorblattes 140 in 2 radial außerhalb des Innenabschnitts 144. Der innere Bereich oder Innenabschnitt des Rotorblattes 140 weist in einer typischen Ausführungsform eine im Wesentlichen zylindrische Form auf und ist mit der Nabe 130 verbunden. Das Rotorblatt 140 kann in einem typischen Ausführungsbeispiel um seine Längsachse gedreht werden, um einen Anstellwinkel bzw. Pitch einzustellen. Zu diesem Zweck ist eine Anstellwinkelvorrichtung in der Nabe 130 und/oder der Gondel 120 der Windenergieanlage angeordnet. Der äußere Bereich oder Außenabschnitt 142 des Rotorblattes weist ein tragflächenförmiges Profil auf, so dass der Außenabschnitt auch als ein profilierter Bereich oder profilierter Außenabschnitt 142 des Rotorblattes 140 bezeichnet werden kann. Das vordere Ende des Rotorblattes 140 ist typischerweise von der Verbindung zu der Nabe bis zu dem Außenabschnitt 142, in einer anderen typischen Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung bis zu der Blattspitze des Rotorblatts 140 gerade. Dadurch definiert eine Vorderkante 146, d. h. die luvseitige oder vordere Kante des Rotorblattes während des Betriebs der Windenergieanlage, d. h. während die Nabe 130 und die Rotorblätter 140 sich um die Achse X drehen, eine im Wesentlichen flache Scheibe. Demnach beschreibt das äußere Ende des inneren zylindrischen Abschnitts 144 in etwa dort, wo der profilierte Abschnitt beginnt, d. h. wo an dem Rotorblatt in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel von einem nabenseitigen Ende des Rotorblattes 140 zu der Blattspitze hin betrachtet der leeseitige Vorsprung beginnt, einen Kreis um die Achse X herum.
  • Vorne, d. h. auf der Luvseite der Rotorblätter 140 ist gemäß der vorliegenden Patentanmeldung ein Spinner 150 symmetrisch bezogen auf die Drehachse X angeordnet. Der Spinner 150 kann mit der Nabe 130 verbunden sein oder später mit einem (nicht gezeigten) vorhandenen kleinen Spinner verbunden werden, der bereits an der Nabe der Windenergieanlage 100 montiert ist. In dem zweiten Fall überdeckt der Spinner 150 den kleinen Spinner. Demnach kann der Spinner 150 ein Nasenkonus der Nabe 130 sein. Der Spinner 150 ist in einem typischen Ausführungsbeispiel bezogen auf die Drehachse X nicht nur symmetrisch angeordnet, sondern ist auch zu der Drehachse X symmetrisch, wenn er an einer Windenergieanlage 100 angebracht ist. Der Spinner 150 kann eine parabolische oder halbkugelförmige äußere Form aufweisen. Weiterhin kann der Spinner 150 Verbindungselemente zum Befestigen des Spinners 150 an der Nabe 130 oder an dem vorhandenen kleineren Spinner enthalten. Demnach kann der Spinner 150 gemäß der Erfindung auch an bereits vor handenen Windenergieanlagen angebracht werden. Der Spinner 150 gemäß der vorliegenden Patentanmeldung leitet den Wind, der auf die Nabe 130 oder die Gondel 120 gerichtet ist, auf die profilierten oder äußeren Abschnitte 142 des Rotorblattes 140. Dadurch wird auch kinetische Energie des auf die Nabe 130 gerichteten Windes zur Umwandlung in elektrische Energie genutzt.
  • Zu diesem Zweck weist der Spinner einen maximalen Außendurchmesser D vor den Rotorblättern 140 auf, der im Wesentlichen dem Durchmesser eines Kreises entspricht, der beim Betrieb der Windenergieanlage 100 durch das äußere Ende des inneren zylindrischen Abschnitts 144 definiert ist. Der maximale Außendurchmesser D kann auch geringfügig größer als der Kreis sein. Demnach wird der auf die Nabe 130 und die Gondel 120 gerichtete Wind an dem Spinner entlang auf den Außenabschnitt 142 des Rotorblattes 140 gelenkt.
  • Der Vorderabschnitt eines Spinners gemäß dieser Patentanmeldung ist ein Bereich des Spinners, der vor den Rotorblättern 140 und insbesondere vor dem Innenabschnitt 144 der Rotorblätter 140 angeordnet ist. Im Fall von 2 enthält der Spinner 150 nur einen Vorderabschnitt.
  • In einem weiteren in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Windenergieanlage 100 weist einen anderen Spinner als in 2 auf. Ein Spinner 150a gemäß 3 weist einen Vorderabschnitt 152a und einen Hinterabschnitt 154a auf. Der Vorderabschnitt 152a ist nach denselben Prinzipien wie der unter Bezug auf 2 beschriebene Spinner 150 aufgebaut. Daher kann er die Form eines sphärischen Segmentes oder eines Paraboloids mit einem maximalen Außendurchmesser D von etwa dem Durchmesser desjenigen Kreises aufweisen, der beim Betrieb der Windenergieanlage 100 von dem äußeren Ende des inneren zylindrischen Abschnitts 144 beschrieben wird.
  • Der Hinterabschnitt 154a des Spinners 150a erstreckt sich von dem Vorderabschnitt 152a, im Einzelnen von einem hinteren Ende des Vorderabschnitts 152a, in Richtung zu einem hinteren Ende der Gondel 120. Der Hinterabschnitt 154a kann eine im Wesentlichen zylindrische Form oder einen sich in Richtung zu seinem hinteren Ende hin leicht verringernden Durchmesser aufweisen. In dem zweiten Fall kann der hintere Abschnitt 154a eine konische Form aufweisen. Der Hinterabschnitt 154a umschließt die Nabe 130 der Windenergieanlage. Er weist nur im Wesentlichen kreisförmige Ausnehmungen für den (zylindrischen) Innenabschnitt 144 jedes Rotorblatts 140 auf. In jedem Fall ist der Hinterabschnitt 154a des Spinners 150a so ausgebildet, dass der tragflächenförmige Außenabschnitt 142 des Rotorblattes 140 unter einem beliebigen Anstellwinkel des Rotorblattes 140 den Hinterabschnitt 154a des Spinners 150a nicht berührt. Demnach ist der Spinner 150 dazu geeignet, einen geringen Luftwiderstand aufzuweisen und den Wind zu dem tragflächenförmigen Außenabschnitt 142 des Rotorblattes 140 zu leiten.
  • Die unter Bezug auf die 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiele können eine Gondel 120 mit einer Außenform aufweisen, die an einen zugehörigen Spinner angepasst ist. Die Gondel 120 und insbesondere ihr luvseitiger oder vorderer Abschnitt kann wenigstens teilweise eine Paraboloidform aufweisen. Demnach ist der Außendurchmesser der Gondel 120 an ihrem vorderen Ende größer als der Außendurchmesser an dem hinteren Ende der Gondel. In einer typischen Ausführungsform weist die Gondel an ihrem vorderen Ende einen kreisförmigen Querschnitt auf, der näherungsweise den gleichen Durchmesser oder einen geringfügig kleineren Durchmesser als den Durchmesser des äußeren Endes des inneren zylindrischen Abschnitts 144 beim Be trieb der Windenergieanlage 100 aufweist. Weiterhin kann die Gondel so bemessen sein, dass der tragflächenförmige Außenabschnitt 142 des Rotorblattes 140 die Gondel 120 nicht berühren kann. Dementsprechend weist das vordere Ende der Gondel in einer bestimmten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Patentanmeldung einen kleineren Durchmesser als den maximalen Außendurchmesser D des Spinners 150, 150a auf. In einer typischen Ausführungsform ist die Außenform so angepasst, dass sie eine laminare Strömung des Windes um den Spinner und die Gondel herum ermöglicht. Daher weist die Windenergieanlage 100 z. B. in der in 3 gezeigten Ausführungsform einen glatten Übergang von dem hinteren Bereich 143a zu der Außenform der Gondel 120 auf.
  • In dem Fall, dass die Gondel eine Quaderform aufweist, können spezielle Nachrüstelemente an der quaderförmigen Gondel 120 angebracht werden, wie es schematisch in 3 gezeigt ist. Demnach können alle externen Elemente, nämlich der Spinner gemäß der vorliegenden Patentanmeldung und das paraboloidförmige Gehäuse für die Gondel an einer vorhandenen Windenergieanlage 100 angebracht werden.
  • 4 zeigt eine Vorderansicht einer Ausführungsform eines Spinners 150b mit einem kreisförmigen Umriss in der Vorderansicht. Der Spinner 150b kann in diesem Fall eine Paraboloidform oder eine Kugelsegmentform aufweisen. Wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt sind die im Wesentlichen zylindrischen Innenabschnitte 144 des Blattes 140 in der Windrichtung vollständig verdeckt. In einigen Ausführungsformen könnte auch nur ein wesentlicher Teil der Innenabschnitte 144 in der Richtung des Windes durch den Spinner 150b verdeckt sein. Ein wesentlicher Teil des Innenabschnitts könnte 50 bis 100%, 75 bis 100% oder 90 bis 100% der Gesamtlänge des inneren zylindrischen Abschnitts 144 betragen. Die Gesamtlänge des Innenab schnitts 144 ist typischerweise der Abstand von einem Verbindungsflansch zum Verbinden des Rotorblattes 140 mit der Nabe 130 bis zu dem Beginn des tragflächenförmigen oder profilierten Abschnitts 142 des Rotorblattes.
  • In einer weiteren Ausführungsform des Spinners, wie er in 5 gezeigt ist, kann der Spinner 150c in der Vorderansicht auch einen nicht kreisförmigen Umriss aufweisen. Der Umfang variiert in einer Vorderansicht zwischen zwei Radien, einem Außenkreisradius r2 und einem Innenkreisradius r1. Der unter Bezug auf die vorangegangenen Zeichnungen eingeführte Durchmesser D kann D = 2 × r2 betragen. Der Radius r2 ist so gewählt, dass der Spinner 150c einen wesentlichen Teil des zylindrischen Innenabschnitts 144 des Rotorblattes 140 überdeckt. Der Innenkreisradius r1 kann in einem Ausführungsbeispiel so gewählt sein, dass der Spinner 150c in der Windrichtung im Wesentlichen die Gondel 120 überdeckt. Der Außenkreisradius wird an der Umfangsposition des Rotorblattes 140 verwendet. Weiterhin liegt in einer speziellen Ausführungsform ein glatter Übergang zwischen dem Außenkreisradius r2 und dem Innenkreisradius r1 vor, wie es in 5 in einer Vorderansicht des Spinners 150c gezeigt ist. Demnach weist der Spinner 150c einen wellenförmigen Außenumfang auf. Dadurch tritt keine starke Strömungsablösung auf, und es werden keine starken Turbulenzen infolge eines abrupten Übergangs zwischen dem Außenkreisradius r2 und dem Innenkreisradius r1 erzeugt.
  • In einer typischen Ausführungsform der Erfindung weist das hintere Ende des Vorderabschnitts des Spinners einen im Wesentlichen glatten Umfang auf. In einer weiteren Ausführungsform kann das hintere Ende des Vorderabschnitts eine glatte Außenkontur aufweisen. Dies führt zu einer aerodynamischeren Form des Spinners und zu weniger Turbulenzen. Dies kann bei den in den 1 bis 5 gezeigten Spinnern übernommen werden.
  • In 6 ist ein Verfahren zur Steigerung der Effizienz einer vorhandenen Windenergieanlage gezeigt. In einem ersten Schritt wird ein Spinner auf der Nabe angebracht. Der Spinner kann einer der zuvor hierin beschriebenen Spinner sein. In einem weiteren Schritt wird ein Gehäuse an der Gondel angebracht. Das Gehäuse kann an die Form des Spinners angepasst sein, wie es zuvor schon erläutert worden ist, und eine Paraboloidform aufweisen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird zuerst das Gehäuse an der Gondel und danach der Spinner an der Nabe angebracht.
  • Demnach werden die Abmessungen des Spinners vergrößert, oder mit anderen Worten wird eine profilierte Platte vor dem Spinner angebracht, so dass die an dem inneren Rotordurchmesser auf die Windenergieanlage auftreffende Luft zu den profilierten Rotorblattabschnitten geleitet wird und dadurch die Energieaufnahme der Windenergieanlage erhöhen wird. In einer typischen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Patentanmeldung können die Außenabmessungen der Gondel an den Spinner angepasst sein, um die Energieaufnahme zu steigern und einen Wirbel in der stromabwärtigen Windströmung zu vermeiden. Dadurch wird die Energieaufnahme erhöht, und es geht weniger Energie verloren, weil der Luftstrom an dem inneren Rotordurchmesser zu den profilierten Rotorblattabschnitten gelenkt wird.
  • Der Spinner kann aus jedem beliebigen geeigneten Material einschließlich Kohlenstofffasermaterial und/oder einem anderem Baumaterial ohne eine Beschränkung auf diese hergestellt sein.
  • Die vorliegende Patentanmeldung bezieht sich auf einen Spinner 150 für eine Windenergieanlage, der dazu eingerichtet ist, auf einer Nabe der Windenergieanlage angebracht zu sein, wobei wenigstens ein Rotorblatt 140 mit der Nabe 130 verbunden ist und das Rotorblatt einen Innenabschnitt 144 und einen profilierten Außenabschnitt 142 aufweist, wobei der Spinner dazu eingerichtet ist, in der Windrichtung einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts des Rotorblattes zu verdecken, und der Spinner einen Vorderabschnitt 150 aufweist, der dazu eingerichtet ist, vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein. Weiterhin bezieht sich die Anmeldung auf eine Windenergieanlage mit einer Nabe 130 und wenigstens einem mit der Nabe verbundenen Rotorblatt 140, das einen Innenabschnitt 144 und einen profilierten Außenabschnitt 142 aufweist, wobei die Windenergieanlage weiterhin einen an der Nabe montierten Spinner 150 aufweist, der dazu eingerichtet ist, in der Windrichtung einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts zu verdecken, und einen Vorderabschnitt 150 aufweist, der dazu eingerichtet ist, vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein.
  • Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele zur Offenbarung der Erfindung, die die beste Art enthalten und jeden Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen und zu verwenden. Während die Erfindung mit den Begriffen verschiedener spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung innerhalb des Geistes und Bereiches der Ansprüche auch mit Abwandlungen in die Praxis umgesetzt werden kann. Vor allem können sich gegenseitig nicht ausschließende Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden. Der patentierbare Bereich der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die Fachleuten einfallen. Es ist beabsichtigt, dass derartige weitere Beispiele innerhalb des Bereiches der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die nicht von dem Wortlaut der Ansprüche abweichen oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Abweichungen von dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
  • 100
    Windenergieanlage
    110
    Turm
    120
    Gondel
    130
    Nabe
    140
    Blatt
    142
    Außenabschnitt
    144
    Innenabschnitt
    150
    Spinner
    150a
    Spinner
    150b
    Spinner
    150c
    Spinner
    152a
    Vorderabschnitt
    154a
    Hinterabschnitt
    D
    Durchmesser
    W
    Windrichtung
    X
    Drehachse
    r1
    Innenradius
    r2
    Außenradius
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 225623 [0015]

Claims (10)

  1. Spinner (150, 150a, 150b, 150c) für eine Windenergieanlage (100), der dazu eingerichtet ist, auf einer Nabe der Windenergieanlage angebracht zu sein, wobei wenigstens ein Rotorblatt (140) mit der Nabe (130) verbunden ist, das einen Innenabschnitt (144) und einen profilierten Außenabschnitt (142) aufweist, und der Spinner dazu eingerichtet ist, in einer Windrichtung einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts des Rotorblattes zu überdecken, und der Spinner einen Vorderabschnitt (150, 152a) aufweist, der dazu eingerichtet ist, vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein.
  2. Spinner (150, 150a, 150b, 150c) nach Anspruch 1, der im Wesentlichen eine Kugelsegmentform oder eine Paraboloidform aufweist.
  3. Spinner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, der weiterhin einen Hinterabschnitt (154a) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Nabe zu umgeben, und der eine Ausnehmung aufweist, die zu jeweils einem zylindrischen Innenabschnitt eines Rotorblattes der Windenergieanlage gehört.
  4. Spinner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das hintere Ende des Vorderabschnitts des Spinners in einer Vorderansicht einen im Wesentlichen kreisförmigen Umfang aufweist.
  5. Windenergieanlage (100) mit einer Nabe (130) und wenigstens einem mit der Nabe verbundenen Rotorblatt (140), das einen Innenabschnitt (144) und einen profilierten Außenabschnitt (142) aufweist, wobei die Windenergieanlage weiterhin einen Spinner (150, 150a, 150b, 150c) aufweist, der an der Na be angebracht und dazu eingerichtet ist, in einer Windrichtung einen wesentlichen Teil des Innenabschnitts zu überdecken, wobei der Spinner einen Vorderabschnitt (150, 152a) aufweist, der dazu eingerichtet ist, vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes der in Betrieb befindlichen Windenergieanlage angeordnet zu sein, wobei ein hinteres Ende des Vorderabschnitts einen im Wesentlichen glatten Umfang aufweist.
  6. Windenergieanlage nach Anspruch 5, bei der der Spinner (150a) weiterhin einen Hinterabschnitt (154a) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Nabe (150) zu umgeben, und der eine Ausnehmung aufweist, die zu dem zylindrischen Innenabschnitt (144) des Rotorblattes (140) gehört.
  7. Windenergieanlage nach Anspruch 6, bei der der Hinterabschnitt (154a) einen Durchmesser aufweist, der einem minimalen Durchmesser des hinteren Endes des Vorderabschnitts (152a) entspricht.
  8. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, die weiterhin eine Gondel (120) aufweist, wobei die Nabe (130) mit der Gondel verbunden ist und das Gehäuse der Gondel (120) im Wesentlichen eine Paraboloidform aufweist, wobei der radiale Durchmesser des vorderen Endes der Gondel größer als der radiale Durchmesser des hinteren Endes der Gondel ist.
  9. Windenergieanlage nach Anspruch 8, bei der der radial äußere Durchmesser des vorderen Endes der Gondel kleiner als der minimale Durchmesser des hinteren Endes des Vorderabschnitts des Spinners ist.
  10. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der das hintere Ende des Vorderabschnitts des Spinners (150c) in einer Vorderansicht einen im Wesentlichen wellenför migen Umfang aufweist, wobei wenigstens ein Wellenmaximum vor dem Innenabschnitt des wenigstens einen Rotorblattes angeordnet ist.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2740120C (en) 2008-10-09 2012-01-03 Biro Air Energy Inc. Wind powered apparatus having counter rotating blades
US8308437B2 (en) 2011-04-26 2012-11-13 General Electric Company Wind turbine with auxiliary fins
US8317469B2 (en) 2011-10-03 2012-11-27 General Electric Company Wind turbine shroud
US8985947B2 (en) * 2011-11-14 2015-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Power producing spinner for a wind turbine
US9194363B2 (en) * 2012-06-29 2015-11-24 General Electric Company Apparatus and method for aerodynamic performance enhancement of a wind turbine
US10132290B2 (en) 2012-06-29 2018-11-20 General Electric Company Apparatus and method for aerodynamic performance enhancement of a wind turbine
WO2014130482A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-28 Daegyoum Kim Horizontal-type wind turbine with an upstream deflector
US9249776B2 (en) * 2014-02-19 2016-02-02 General Electric Company Wind turbine dome and method of assembly
US11035340B2 (en) 2014-08-05 2021-06-15 Biomerenewables Inc. Fluidic turbine structure
US10578076B2 (en) 2014-08-05 2020-03-03 Ryan Church Fluid-redirecting structure
FR3028496B1 (fr) * 2014-11-14 2016-12-09 Airbus Helicopters Coupole de rotor, rotor et giravion
US10507902B2 (en) * 2015-04-21 2019-12-17 General Electric Company Wind turbine dome and method of assembly
US10240579B2 (en) * 2016-01-27 2019-03-26 General Electric Company Apparatus and method for aerodynamic performance enhancement of a wind turbine
US9926906B2 (en) 2016-04-29 2018-03-27 Mansberger Aircraft Inc. Thermodynamic wind turbine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US225623A (en) 1880-03-16 Stove-grate

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2674063A (en) * 1952-03-04 1954-04-06 Kaysun Inc Spinner for model airplane propellers
US3146007A (en) * 1960-11-12 1964-08-25 Electrolux Ab Apparatus for removably mounting on a drive shaft a part driven by the shaft
US3102679A (en) * 1962-01-15 1963-09-03 Loren Cook Company Centrifugal impeller units
US3703341A (en) * 1971-04-08 1972-11-21 Dominic Garofalo Propeller spinner for model airplanes
US3901627A (en) * 1974-07-17 1975-08-26 Sullivan Products Inc Spinner assembly for model airplanes
US4720640A (en) * 1985-09-23 1988-01-19 Turbostar, Inc. Fluid powered electrical generator
US5252160A (en) * 1990-11-15 1993-10-12 Auto Air Composites, Inc. Method of manufacturing a metal/composite spinner cone
US5702233A (en) * 1996-04-26 1997-12-30 United Technologies Corporation Blade opening filler
US6452287B1 (en) * 1999-06-14 2002-09-17 Ivan Looker Windmill and method to use same to generate electricity, pumped air or rotational shaft energy
US6358014B1 (en) * 2000-03-24 2002-03-19 General Electric Company Composite spinner and method of making the same
DE10020878C2 (de) * 2000-04-28 2002-05-02 Verax Ventilatoren Gmbh Lüfter insbesondere zur Belüftung von elektronischen Geräten
US6800956B2 (en) 2002-01-30 2004-10-05 Lexington Bartlett Wind power system
ITTO20020908A1 (it) * 2002-10-17 2004-04-18 Lorenzo Battisti Sistema antighiaccio per impianti eolici.
TWM279735U (en) * 2005-07-07 2005-11-01 Jetpo Technology Inc Improved wind-guiding hood structure for wind power generator
US7547194B2 (en) * 2006-07-31 2009-06-16 General Electric Company Rotor blade and method of fabricating the same
US20090148291A1 (en) 2007-12-06 2009-06-11 General Electric Company Multi-section wind turbine rotor blades and wind turbines incorporating same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US225623A (en) 1880-03-16 Stove-grate

Also Published As

Publication number Publication date
US20090191064A1 (en) 2009-07-30
US8287243B2 (en) 2012-10-16

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