DE102010046711A1

DE102010046711A1 - Rotor blade for wind power plant, has main wing including leading edge, profile surface and trailing edge, and auxiliary wing arranged at specific distance from profile surface of main wing during operation

Info

Publication number: DE102010046711A1
Application number: DE102010046711A
Authority: DE
Inventors: Georgios Pechlivanoglou
Original assignee: SMART BLADE GmbH
Current assignee: SMART BLADE GmbH
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2011-04-21

Abstract

The blade (1) has a main wing (2) including a leading edge (6), a profile surface and a trailing edge. An auxiliary wing (3) is arranged at a specific distance from the profile surface of the main wing during operation. Specific distance between a leading edge (7) of the auxiliary wing and the leading edge of the main wing along a chord line (4) of the main wing ranges from 10 to 90 percent of length of the chord line of the main wing. An angle between another chord line (5) of the auxiliary wing and the former chord line of the main wing is ranged between 60 and 20 degrees.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rotor blade for a wind turbine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Die Effektivität eines Rotorblatts hängt vom Anströmverhalten des Rotorblatts ab.The effectiveness of a rotor blade depends on the flow behavior of the rotor blade.

Ein Anströmwinkel eines Profilabschnittes an einem Rotorblatt ermittelt sich aus der vektoriellen Addition der Rotationsgeschwindigkeit des Rotorblatts und der ungestörten äußeren Anströmung. Die aus der Rotation herrührende Geschwindigkeitskomponente nimmt mit zunehmendem Abstand von einer Drehachse des Rotors linear zu. Dies bedeutet, dass sich der Winkel der Anströmung eines Rotorblatts über die Rotorblattlänge ändert. Um dennoch über eine Länge eines Rotorblatts Anstellwinkel zu erhalten, die, wenn möglich nicht, zu einem unerwünschten Strömungsabriss führen, sind Rotorblätter verwunden. Um an einem Rotorblatt über dessen gesamte Länge eine bestmögliche Anströmung zu erhalten, bedarf es einer vergleichsweise großen Verwindung von über 40°. Moderne Rotorblätter besitzen aufgrund fertigungstechnischer Beschränkungen jedoch eine Verwindung von ca. 8°.An angle of attack of a profile section on a rotor blade is determined from the vectorial addition of the rotational speed of the rotor blade and the undisturbed external flow. The speed component resulting from the rotation increases linearly with increasing distance from an axis of rotation of the rotor. This means that the angle of the flow of a rotor blade changes over the rotor blade length. Nevertheless, in order to obtain over a length of a rotor blade angles of attack, which, if possible, do not lead to an undesirable stall, rotor blades are wound. To obtain a best possible flow on a rotor blade over its entire length, it requires a comparatively large distortion of over 40 °. However, modern rotor blades have a torsion of about 8 ° due to manufacturing limitations.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anströmverhalten eines Rotorblatts zu verbessern.The invention has for its object to improve the flow behavior of a rotor blade.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 11 gelöst.This object is solved by the features of claims 1 and 11.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims advantageous and expedient developments of the invention are given.

Die Erfindung geht von einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage mit einem Hauptflügel aus, der eine Profilvorderkante, eine Profiloberfläche und eine Profilhinterkante besitzt. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass auf der Seite des Hauptflügels, der im Betrieb die Saugseite darstellt, ein Hilfsleitflügel im Abstand zur Profiloberfläche des Hauptflügels angeordnet ist.The invention is based on a rotor blade for a wind power plant with a main wing, which has a profile leading edge, a profile surface and a profile trailing edge. The essence of the invention lies in the fact that on the side of the main wing, which represents the suction side during operation, an auxiliary vane is arranged at a distance from the profile surface of the main vane.

Bei bekannten Rotoren für Windkraftanlagen sind die Hauptflügel so ausgebildet, dass radial außen liegende Profilbereiche optimal angeströmt werden. Denn aus diesem Abschnitt des Profils ergibt sich ein Hauptanteil des Energieertrags der Windkraftanlage. Durch die auf regelmäßig 8° beschränkte Verwindung hat ein radial innen liegender Bereich kein optimales Anströmverhalten. Beispielsweise treten Strömungsabrisse auf, die den Wirkungsgrad eines Rotors einer Windkraftanlage limitieren. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Hilfsleitflügel kann die Anströmung insbesondere in diesen Bereichen eines Profilabschnitts so verändert werden, dass Strömungsabrisse deutlich reduziert oder gar ganz vermieden werden. Auf diese Weise kann ein überwiegender Anteil von Profilbereichen eines Hauptflügels eines Rotorblatts mit einem gewünschten Anströmverhalten arbeiten, wodurch sich die Effektivität des Rotorblatts erhöht. Damit lässt sich aus einer Windkraftanlage ein höherer Ertrag erzielen.In known rotors for wind turbines, the main wings are designed so that radially outer profile regions are optimally flown. Because this section of the profile results in a major part of the energy yield of the wind turbine. Due to the distortion, which is limited to a regular 8 °, a radially inward area does not have an optimal flow behavior. For example, stalls occur that limit the efficiency of a rotor of a wind turbine. With the help of Hilfsleitflügel invention, the flow can be changed in particular in these areas of a profile section so that stalls are significantly reduced or even completely avoided. In this way, a predominant proportion of profile areas of a main wing of a rotor blade can work with a desired flow behavior, which increases the effectiveness of the rotor blade. This makes it possible to achieve a higher yield from a wind turbine.

Vorzugsweise wird durch den Einsatz eines Hilfsleitflügels im Wesentlichen der Hauptflügel eines Rotorblatts so verändert, dass sich im Arbeitsbereich ein gewünschtes optimales Anströmverhalten am ganzen Hauptflügel einstellt.Preferably, the use of an auxiliary guide vane essentially changes the main wing of a rotor blade in such a way that a desired optimum flow behavior is established on the entire main wing in the working area.

Die Wirkung des Hilfsleitflügels ist durch seine geometrische Lage zum Hauptflügel wesentlich bestimmt.The effect of the Hilfsleitflügels is essentially determined by its geometric position to the main wing.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsleitflügel in Bezug auf die Profilvorderkante des Hauptflügels derart angeordnet, dass eine Profilvorderkante des Hilfsleitflügel ein Abstand zur Profilvorderkante des Hauptflügels entlang einer Profilsehne des Hauptflügels von 10 bis 90% der Länge der Profilsehne des Hauptflügels besitzt. Vorzugsweise liegt ein solcher Wert in einem Bereich von 30 bis 60% der Länge des Hauptflügels. Denkbar ist zum Beispiel ein Abstand, der in einem Bereich von ca. 50% der Länge der Profilsehne des Hauptflügels liegt.In a preferred embodiment of the invention, the Hilfsleitflügel is arranged with respect to the profile leading edge of the main wing such that a profile leading edge of Hilfsleitflügel has a distance from the leading edge of the main wing along a chord of the main wing from 10 to 90% of the length of the chord of the main wing. Preferably, such a value is in a range of 30 to 60% of the length of the main wing. It is conceivable, for example, a distance that is in a range of about 50% of the length of the chord of the main wing.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsleitflügel über der Profiloberfläche des Hauptflügels so angeordnet, dass der Abstand der Profilvorderkante des Hilfsleitflügels, durch die die Profilsehne des Hilfsleitflügels verläuft, bezogen auf die Sehne, die durch den Hauptflügel von der Profilvorderkante zur Profilhinterkante verläuft, einen senkrechten Abstand von 3 bis 50% der Länge der Profilsehne des Hauptflügels besitzt. Bevorzugt liegt der Abstand in einem etwas eingeschränkteren Bereich von etwa 3 bis 30% oder gegebenenfalls 10 bis 30%.In a further preferred embodiment of the invention, the Hilfsleitflügel over the profile surface of the main wing is arranged so that the distance of the profile leading edge of Hilfsleitflügels through which the chord of the Hilfsleitflügels extends, based on the chord, which runs through the main wing from the profile leading edge to the profile trailing edge has a vertical distance of 3 to 50% of the length of the chord of the main wing. Preferably, the distance is in a somewhat more limited range of about 3 to 30% or optionally 10 to 30%.

Ein wesentlicher Parameter für die geometrische Lage des Hilfsleitflügels ist die Lage der Sehne des Hilfsleitflügels in Bezug zur Sehne des Hauptflügels. Bevorzugt sind Winkel zwischen minus 60° und plus 20°. Vorzugsweise ist der Bereich von minus 30° bis plus 10° noch vorteilhafter. Bei positiven Winkeln ist die Profilsehne des Hilfsleitflügels in Richtung Profilvorderkante des Hauptflügels nach vorne abgekippt, wogegen bei negativen Winkeln die Profilsehne des Hilfsleitflügels in Bezug auf die Profilvorderkante des Hauptflügels aufgestellt ist.An essential parameter for the geometric position of the auxiliary vane is the position of the chord of the auxiliary vane with respect to the chord of the main wing. Preference is given to angles between minus 60 ° and plus 20 °. Preferably, the range of minus 30 ° to plus 10 ° is even more advantageous. In the case of positive angles, the chord of the auxiliary guide wing is tilted forward in the direction of the profile leading edge of the main wing, whereas the profile chord of the auxiliary guide wing is set up with respect to the leading edge of the main wing at negative angles.

Zur Erreichung einer großen Variabilität für die Performance-Einstellung eines Rotorblatts wird im Weiteren vorgeschlagen, dass der Hilfsleitflügel schwenkbar in Bezug zum Hauptflügel angeordnet ist. Damit kann abhängig vom Arbeitspunkt eines Rotors der Hilfsleitflügel so eingestellt werden, dass sich ein bestmögliches Anströmverhalten erreichen lässt. In order to achieve a great variability for the performance setting of a rotor blade, it is further proposed that the auxiliary guide vane is arranged pivotably in relation to the main vane. Thus, depending on the operating point of a rotor of Hilfsleitflügel be adjusted so that the best possible flow behavior can be achieved.

Das Schwenken kann zum Beispiel um einen Drehpunkt erfolgen. Eine Verkippung ist auch denkbar durch das Verändern des Abstandes von zwei entfernt zueinander liegenden Haltepunkten des Hilfsflügels am Hauptflügel.The pivoting can be done, for example, about a pivot point. Tilting is also conceivable by changing the distance of two mutually remote holding points of the auxiliary wing on the main wing.

Bei einer solchen Art der Verstellung wird regelmäßig neben einer reinen Schwenkbewegung eine translatorische Bewegung überlagert.In such a type of adjustment a translational movement is regularly superimposed in addition to a pure pivoting movement.

Die Anbringung des Hilfsleitflügels auf der Profiloberfläche des Hauptflügels erfolgt vorzugsweise in einer Weise, dass der Hauptflügel dadurch eine höhere Belastung aufnehmen kann, in dem der Hilfsleitflügel den Hauptflügel sozusagen verstrebt und gegebenenfalls weiter aussteift.The attachment of the Hilfsleitflügels on the profile surface of the main wing is preferably carried out in such a way that the main wing can thereby take a higher load, in which the Hilfsleitflügel the main wing so to speak braced and possibly further stiffened.

Eine Ausführung des Hilfsleitflügels kann ein Profil ohne Wölbung enthalten. Denkbar sind jedoch auch Profile mit Wölbung. Symmetrische Profile haben eine Wölbung von 0%. Als Wölbung bezeichnet man die größte Abweichung einer Skelettlinie des Profils von der Profilsehne. Als Skelettlinie wird die Linie definiert, die im gleichen Abstand exakt zwischen der Ober- und Unterseite des Flügels verläuft. Vorzugsweise besitzt der Hilfsflügel eine Wölbung von 0 bis 30%.An embodiment of the auxiliary wing may include a profile without curvature. Conceivable, however, are also profiles with curvature. Symmetrical profiles have a curvature of 0%. Curvature refers to the largest deviation of a skeleton line of the profile from the chord. As a skeleton line, the line is defined, which runs at the same distance exactly between the top and bottom of the wing. Preferably, the auxiliary wing has a curvature of 0 to 30%.

Ein weiterer Parameter, der Einfluss auf eine Strömungsumlenkung am Hauptflügel besitzt, ist die Profiltiefe des Hilfsleitflügels. Diese ist vorzugsweise geringer als eine Profiltiefe des Hauptflügels am Montageort. Vorteilhafterweise befindet sich die Profiltiefe des Hilfsleitflügels innerhalb einer senkrecht zur Profilsehne des Hauptflügels projizierten Fläche. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, wenn der Hilfsleitflügel weder über die Profilvorderkante noch über die Profilhinterkante des Hauptflügels übersteht, wenn man in einer Richtung senkrecht auf die Profilsehne des Hauptflügels schaut.Another parameter which influences a flow deflection on the main wing is the profile depth of the auxiliary wing. This is preferably less than a tread depth of the main wing at the installation site. Advantageously, the tread depth of the auxiliary vane is within a projected perpendicular to the chord of the main wing surface. In other words, it is preferable if the auxiliary guide wing protrudes neither over the profile leading edge nor over the profile trailing edge of the main wing, when looking in a direction perpendicular to the chord of the main wing.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Hilfsleitflügel auf der Profiloberfläche des Hauptflügels angeordnet. Denkbar ist eine Anordnung übereinander und/oder hintereinander und/oder nebeneinander. Zum Beispiel sind mehrere Hilfsleitflügel entlang einer Längserstreckung des Hauptflügels angeordnet. Um einen radial innen liegenden Bereich eines Rotorblatts auf dessen Anströmverhalten zu verbessern, bei vorausgesetzter optimierter Verwindung im radial äußeren Bereich, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass sich eine oder mehrere Hilfsleitflügel in einem Bereich erstrecken, der auf maximal 2/3 des Rotationsradius eines Rotorblatts liegt.In a further particularly preferred embodiment of the invention, a plurality of auxiliary guide vanes are arranged on the profile surface of the main wing. An arrangement is conceivable one above the other and / or behind each other and / or side by side. For example, a plurality of auxiliary vanes are arranged along a longitudinal extent of the main wing. In order to improve a radially inner region of a rotor blade on its Anströmverhalten, assuming optimized distortion in the radially outer region, it is further proposed that extend one or more Hilfsleitflügel in a range which is at most 2/3 of the radius of rotation of a rotor blade ,

Bei mehreren Hilfsleitflügeln ist es darüber hinaus bevorzugt, wenn die Profilvorderkanten der Hilfsleitflügel zumindest ungefähr in einer Flucht liegen. Auf diese Weise lassen sich unerwünschte Strömungsstörungen weiter reduzieren.In the case of several auxiliary guide vanes, it is furthermore preferred if the profile leading edges of the auxiliary guide vanes are at least approximately in alignment. In this way, unwanted flow disturbances can be further reduced.

Bei mehreren Hilfsleitflügeln ist es außerdem bevorzugt, dass diese unterschiedliche Dimensionen aufweisen. Separat veränderbare Parameter sind insbesondere die Profiltiefe, die Profilbreite, die Wölbung des Profils sowie die Position in Bezug auf den Hauptflügel. Die Hilfsleitflügel können unterschiedliche Abstände in Bezug auf die Profilvorderkante des Hauptflügels bzw. in Bezug auf die Profilsehne des Hauptflügels aufweisen. Zudem können verschiedene Winkel zwischen den Profilsehnen realisiert sein.In the case of several auxiliary vanes, it is also preferred that they have different dimensions. Separately modifiable parameters are, in particular, the profile depth, the profile width, the curvature of the profile and the position with respect to the main wing. The Hilfsleitflügel may have different distances with respect to the profile leading edge of the main wing or with respect to the chord of the main wing. In addition, different angles between the chords can be realized.

Ein weiterer Kerngedanke der Erfindung liegt ausgehend von einem Rotorblatt für eine Windkraftanlage mit einem Hauptflügel, der eine Vorderkante, eine Profiloberfläche und eine Profilhinterkante aufweist, darin, dass auf der Seite des Hauptflügels, der im Betrieb die Saugseite darstellt, ein Hilfsleitflügel über einen Verfahrmechanismus verfahrbar ist, sodass dieser einen unterschiedlichen Abstand zur Profiloberfläche aufweisen kann. Beispielsweise lässt sich der Hilfsleitflügel vollständig einfahren, sodass dieser aerodynamisch gar nicht oder im Wesentlichen nicht in Erscheinung tritt. Daneben sind vorzugsweise mehrere ausgefahrene Positionen denkbar, bei welchen der Hilfsleitflügel über seine komplette Ausdehnung von der Profiloberfläche unterschiedlich beabstandet ist.A further basic idea of the invention, starting from a rotor blade for a wind power plant with a main wing, which has a front edge, a profile surface and a profile trailing edge, is that on the side of the main wing, which represents the suction side during operation, an auxiliary vane can be moved via a traversing mechanism is, so that it can have a different distance to the profile surface. For example, the Hilfsleitflügel can retract completely, so that aerodynamically not or substantially not appear. In addition, a plurality of extended positions are preferably conceivable in which the auxiliary guide vanes are differently spaced over their entire extent from the profile surface.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Hilfsleitflügel über den Verfahrmechanismus unterschiedliche Winkelpositionen zur Profiloberfläche einnehmen. Dadurch ergibt sich eine weitere Einstellmöglichkeit neben einem mittleren Abstand des Hilfsleitflügels durch Vorgabe verschiedener Anstellwinkel.In a preferred embodiment of the invention, the Hilfsleitflügel can take on the traversing mechanism different angular positions to the profile surface. This results in a further adjustment next to a mean distance of Hilfsleitflügels by specifying different angles of attack.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sitzt der Hilfsleitflügel in einem eingefahrenen Zustand in einer Vortiefung. Dadurch ist es möglich, den Hilfsleitflügel aerodynamisch in einem eingefahrenen Zustand zu neutralisieren.In a particularly preferred embodiment of the invention the Hilfsleitflügel sits in a retracted state in a Vortiefung. This makes it possible to aerodynamically neutralize the Hilfsleitflügel in a retracted state.

Dies ist insbesondere dann möglich, wenn z. B. die Vortiefung und der Hilfsleitflügel derart aufeinander abgestimmt sind, dass in einem in die Vortiefung eingefahrenen Zustand der Hilfsleitflügel und die übrige Profiloberfläche zusammen eine neue Profiloberfläche bilden, die im Wesentlichen der Profiloberfläche ohne Störung durch die Vortiefung entspricht.This is especially possible if z. B. the Vortiefung and Hilfsleitflügel are coordinated so that form in a retracted into the Vortiefung state of Hilfsleitflügel and the rest of the profile surface together form a new profile surface, which is essentially the Profile surface without interference by the Vortiefung corresponds.

Um das Rotorblatt insbesondere auch im ausgefahrenen Zustand des Hilfsleitflügels gegenüber äußeren Einflüssen, z. B. Wettereinflüssen widerstandsfähig zu machen, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass die Profiloberfläche des Rotorblatts mit Mittel, insbesondere einer Haut ausgestattet ist, um eine abgedichtete Vertiefung für den Hilfsleitflügel zu erhalten.To the rotor blade in particular in the extended state of Hilfsleitflügels against external influences, eg. As to make weathering resistant, it is further suggested that the tread surface of the rotor blade is provided with means, in particular a skin, to obtain a sealed recess for the Hilfsleitflügel.

Weiter ist es bevorzugt, wenn der Hilfsleitflügel, mit Verstellmechanismus den gleichen Dimensionierungsvorschriften wie der Hilfsleitflügel ohne erfindungsgemäßen Verfahrmechanismus folgt, z. B. in Bezug auf die Profilvorderkante des Hauptflügels derart anordenbar ist, dass eine Profilvorderkante des Hilfsleitflügels einen Abstand zur Profilvorderkante entlang der Profilschiene des Hauptflügels von 10–90% der Länge der Profilschiene des Hauptflügels besitzt, vorzugsweise der Abstand in einem Bereich von 30–60%, z. B. bei 50% liegt.Further, it is preferred if the Hilfsleitflügel, with adjustment follows the same sizing as the Hilfsleitflügel without traversing mechanism according to the invention, z. B. in relation to the profile leading edge of the main wing is arranged such that a profile leading edge of Hilfsleitflügels has a distance to the profile leading edge along the rail of the main wing of 10-90% of the length of the rail of the main wing, preferably the distance in a range of 30-60 %, z. B. is 50%.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn in einem ausgefahrenen Zustand der Hilfsleitflügel über der Profiloberfläche des Hauptflügels derart angeordnet ist, dass die Profilvorderkante des Hilfsleitflügels durch die die Profilsehne des Hilfsleitflügels verläuft, bezogen auf die Sehne, die durch den Hauptflügel verläuft, einen senkrechten Abstand von 3–50% der Länge der Profilsehne des Hauptflügels besitzt, z. B. 3–30% oder ggf. 10–30%.Furthermore, it is advantageous if the Hilfsleitflügel is arranged in an extended state over the profile surface of the main wing such that the profile leading edge of the Hilfsleitflügels by which the chord of the Hilfsleitflügels extends, based on the chord, which passes through the main wing, a vertical distance from 3-50% of the length of the chord of the main wing has, for. B. 3-30% or possibly 10-30%.

Außerdem bevorzugt ist es, wenn der Hilfsleitflügel einen Winkel zwischen der Sehne des Hilfsleitflügels und der Sehne des Hauptflügels zwischen minus 60 Grad und plus 20 Grad einnehmen kann. Vorteilhaft ist zum Beispiel insbesondere ein Bereich von minus 30 Grad bis plus 10 Grad.It is furthermore preferred if the auxiliary guide wing can assume an angle between the chord of the auxiliary guide wing and the chord of the main wing between minus 60 degrees and plus 20 degrees. For example, a range from minus 30 degrees to plus 10 degrees is particularly advantageous.

Im Weiteren ist es bevorzugt, wenn der Hilfsleitflügel eine Profilwölbung besitzt, die in einem Bereich von 0–30% liegt, ggf. in einem Bereich von 10–20%. Darüber hinaus bevorzugt ist eine Profiltiefe des Hilfsleitflügels, die geringer ist als die des Hauptflügels am Montageort am Hauptflügel, insbesondere kleiner als 2/3, 1/2 oder 1/3 der Tiefe des Hauptflügels.Furthermore, it is preferred if the auxiliary vane has a profile curvature which is in a range of 0-30%, possibly in a range of 10-20%. In addition, a profile depth of the auxiliary guide vane which is smaller than that of the main vane at the installation location on the main vane, in particular smaller than 2/3, 1/2 or 1/3 of the depth of the main vane, is preferred.

Ein Rotor einer Windkraftanlage besitzt vorzugsweise lauter identische derartige Rotorblätter, insbesondere drei. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise lassen sich auch bestehende Windkraftanlagen durch die nachträgliche Anbringung von geeigneten Hilfsleitflügeln nachrüsten. Damit kann der Ertrag bestehender Windkraftanlagen gesteigert werden.A rotor of a wind turbine preferably has all identical rotor blades, in particular three. By the procedure according to the invention can also be retrofitted existing wind turbines by the subsequent attachment of suitable Hilfsleitflügeln. Thus, the yield of existing wind turbines can be increased.

Vorzugsweise wird ein Hilfsleitflügel an einem Hauptflügel eines Rotorblatts angeklebt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Hilfsleitflügel nachgerüstet werden. Denkbar ist jedoch auch eine andere Art der Anbringung, die zum Beispiel auf eine im Rotorblatt liegende Tragstruktur zugreift. Damit ist es insbesondere möglich, eine Stabilitätsverbesserung des Rotorblatts zu erzielen.Preferably, a Hilfsleitflügel is adhered to a main wing of a rotor blade. This is particularly advantageous when Hilfsleitflügel be retrofitted. It is also conceivable, however, another type of attachment, which accesses, for example, a lying in the rotor blade support structure. This makes it possible in particular to achieve an improvement in the stability of the rotor blade.

Zeichnungendrawings

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten nachstehend näher erläutert.Several embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail below, indicating further advantages and details.

Es zeigenShow it

1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotorblatts, 1 a schematic sectional view of a rotor blade according to the invention,

2 eine zweite Ausführungsform in einer schematischen perspektivischen Darstellung, 2 a second embodiment in a schematic perspective view,

3 eine dritte Ausführungsform in einer zu 2 entsprechenden Darstellung und 3 a third embodiment in one 2 corresponding representation and

4a/4b eine vierte Ausführungsform mit verfahrbarem Hilfsleitflügel in einer Schnittansicht. 4a / 4b a fourth embodiment with movable Hilfsleitflügel in a sectional view.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Das in 1 dargestellte Rotorblatt 1 umfasst einen Hauptflügel 2 mit einer Profilsehne 4 sowie einen Hilfsleitflügel 3 mit einer Profilsehne 5. Die Profilsehnen sind die Verbindungslinien der jeweiligen Profilvorderkante 6, 7 mit der jeweiligen Profilhinterkante 8, 9. Die Profilvorderkanten weisen einen Abstand a in einer parallelen Richtung zur Profilsehne 4 auf.This in 1 illustrated rotor blade 1 includes a main wing 2 with a chord 4 and a Hilfsleitflügel 3 with a chord 5 , The chords are the connecting lines of the respective profile leading edge 6 . 7 with the respective profile trailing edge 8th . 9 , The profile leading edges have a distance a in a direction parallel to the chord 4 on.

Außerdem besitzt die Profilvorderkante 7 des Hilfsleitflügels 3 einen senkrechten Abstand b zur Profilsehne 4 des Hauptflügels 2.In addition, the profile leading edge has 7 of the auxiliary wing 3 a vertical distance b to the profile chord 4 of the main wing 2 ,

Durch den Hilfsleitflügel 3 wird die Strömung auf der Oberseite 10 in gewünschter Weise verändert, so dass kein Strömungsabriss auftritt, sondern die Wirkung des Hauptflügels 2 voll zur Geltung kommen kann.Through the auxiliary wing 3 will the flow on the top 10 changed in the desired manner, so that no stall occurs, but the action of the main wing 2 can be fully realized.

Die Profilsehnen 4, 5 sind nicht exakt parallel zueinander ausgerichtet. Vielmehr ist der Hilfsleitflügel 3 und damit dessen Profilsehne 5 zur Profilsehne 4 des Hauptflügels 2 verkippt, so dass zwischen den Profilsehnen ein positiver Winkel α von ca. 2° vorhanden ist.The chords 4 . 5 are not aligned exactly parallel to each other. Rather, the Hilfsleitflügel 3 and thus its chord 5 to the chord 4 of the main wing 2 tilted, so that between the chords a positive angle α of about 2 ° is present.

Die Wirkung des Hilfsleitflügels 3 lässt sich durch Ändern der Abstandswerte a, b sowie des Winkels α verändern. The effect of the auxiliary wing 3 can be changed by changing the distance values a, b and the angle α.

Vorzugsweise ist der Hilfsleitflügel 3 zum Hauptflügel 2 verkippbar angeordnet, so dass ein variabler Winkel α möglich ist, der auf entsprechende Betriebsbedingungen des Rotorblatts 1 angepasst werden kann. Gegebenenfalls ist der Winkel α während des Betriebs des Rotorblatts einstellbar.Preferably, the Hilfsleitflügel 3 to the main wing 2 arranged tiltable, so that a variable angle α is possible, the corresponding operating conditions of the rotor blade 1 can be adjusted. Optionally, the angle α during operation of the rotor blade is adjustable.

Mit Sensoren, die das Anströmverhalten am Hauptflügel 2 erfassen, kann auch eine vollautomatische Vorgabe des Winkels α zwischen den Profilsehnen realisiert werden. Beispielsweise wird bei einem drohenden Strömungsabriss der Winkel α in einer Weise nachgestellt, dass es nicht dazu kommt.With sensors that control the flow on the main wing 2 Capture, a fully automatic specification of the angle α between the chords can be realized. For example, the angle α is adjusted in an impending stall in such a way that it does not come to that.

In der perspektivischen Darstellung von 2 ist ein Rotorblatt 20 mit einem Hauptflügel 21 und zwei Hilfsleitflügeln 22, 23 gezeigt.In the perspective view of 2 is a rotor blade 20 with a main wing 21 and two auxiliary wings 22 . 23 shown.

Die Hilfsleitflügel 22, 23 sind über Montagestege 24 im Abstand zu einer Profiloberfläche 25 montiert.The auxiliary wings 22 . 23 are over mounting bars 24 in the distance to a profile surface 25 assembled.

Die Hilfsleitflügel 23, 24 sind getrennt voneinander positioniert, wobei der Hilfsleitflügel 22 etwas kleiner dimensioniert ist als der Hilfsleitflügel 23, gemäß den aerodynamischen Anforderungen, um am betreffenden Profilbereich des Hauptflügels 21 das gewünschte Anströmverhalten der Profiloberfläche 25 zu erhalten.The auxiliary wings 23 . 24 are positioned separately from each other, the Hilfsleitflügel 22 is slightly smaller than the Hilfsleitflügel 23 according to the aerodynamic requirements, to the relevant profile area of the main wing 21 the desired flow behavior of the profile surface 25 to obtain.

Entsprechend ausgestaltete Hilfsleitflügel 22, 23 mit Montagestegen 24 sind auch als Nachrüstsätze für bestehende Windkraftanlagen denkbar.According designed auxiliary vanes 22 . 23 with mounting bars 24 are also conceivable as retrofit kits for existing wind turbines.

Durch entsprechende Dimensionierung und Anordnung und angepasst an auftretende Betriebszustände kann auch gemäß 3 ein einziger Hilfsleitflügel 32 an einem Hauptflügel 31 eines Rotorblatts 30 ausreichend sein.By appropriate dimensioning and arrangement and adapted to operating conditions occurring can also according 3 a single auxiliary wing 32 on a main wing 31 a rotor blade 30 be enough.

In diesem Fall ist die Montage über einer Profiloberfläche 33 einerseits über Montagestege 34 realisiert und andererseits durch auf die Oberfläche 33 heruntergezogene Enden 35 des Hilfsleitflügels 32.In this case, the assembly is over a profile surface 33 on the one hand via mounting bars 34 realized and on the other hand through to the surface 33 pulled down ends 35 of the auxiliary wing 32 ,

Die Enden 35 gehen sozusagen fließend in die Profiloberfläche 33 des Hauptflügels 31 über. Auf diese Weise lässt sich ein vergleichsweise stabiler und robuster Aufbau realisieren. Auch diese Art der Anbringung eines Hilfsleitflügels kann im Rahmen eines Nachrüstvorgangs an bereits im Feld befindlichen Rotoren vorgenommen werden.The ends 35 are fluent in the profile surface, so to speak 33 of the main wing 31 above. In this way, a comparatively stable and robust construction can be realized. This type of attachment of a Hilfsleitflügels can be made as part of a retrofit to already located in the field rotors.

Das in den 4a und 4b dargestellte Rotorblatt 36 umfasst einen Hauptflügel 37 sowie einen Hilfsleitflügel 38. Der Hilfsleitflügel ist an einem Verstellmechanismus 39 angeordnet, wodurch es möglich ist, den Hilfsleitflügel einzufahren und auszufahren. In 4a ist der eingefahrene Zustand des Hilfsleitflügels 38 und in 4b ein ausgefahrener Zustand des Hilfsleitflügels 38 dargestellt.That in the 4a and 4b illustrated rotor blade 36 includes a main wing 37 and a Hilfsleitflügel 38 , The Hilfsleitflügel is on an adjustment mechanism 39 arranged, whereby it is possible to retract the Hilfsleitflügel and extend. In 4a is the retracted state of the Hilfsleitflügels 38 and in 4b an extended state of Hilfsleitflügels 38 shown.

Vorzugsweise ist in einer Profiloberfläche 40 des Hauptflügels 37 eine Vertiefung 41 für den Hilfsleitflügel 38 vorgesehen, sodass der Hilfsleitflügel 38 darin passend versenkt werden kann. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn dadurch ein Oberflächenverlauf der Profiloberfläche entsteht, die im Wesentlichen keine aerodynamischen Störungen durch den Hilfsleitflügel im eingefahrenen Zustand verursacht.Preferably, in a tread surface 40 of the main wing 37 a depression 41 for the auxiliary wing 38 provided so that the auxiliary wing 38 it can be sunk in a suitable way. In particular, it is preferred if this results in a surface profile of the tread surface, which causes substantially no aerodynamic disturbances by the Hilfsleitflügel in the retracted state.

Die Verstelleinrichtung 39 umfasst zum Beispiel zwei Hubkolben 42 und 43 an deren Kolbenstangen 44 und 45 der Hilfsleitflügel 38 an beabstandeten Stellen 46 und 47 angelenkt ist.The adjusting device 39 For example, it includes two reciprocating pistons 42 and 43 at the piston rods 44 and 45 the auxiliary wing 38 at spaced locations 46 and 47 is articulated.

Damit ist es möglich verschiedene Abstände des Hilfsleitflügels 38 von der Profiloberfläche 40 zu realisieren. Durch eine unabhängige Einstellbarkeit der Hubkolben 42 und 43 oder vergleichbarer Einrichtungen kann zudem eine variable Winkeleinstellung des Hilfsleitflügels 38 in Bezug auf die Profiloberfläche realisiert werden.This makes it possible to different distances of the Hilfsleitflügels 38 from the profile surface 40 to realize. By an independent adjustment of the reciprocating piston 42 and 43 or comparable devices may also have a variable angle adjustment of Hilfsleitflügels 38 be realized in relation to the profile surface.

Im vollständig eingefahrenen Zustand reagiert das Rotorblatt vorzugsweise wie ein übliches Rotorblatt. Durch Ausfahren und Positionieren des Hilfsleitflügels wird es möglich das Rotorblatt an verschiedene Belastungszustände so anzupassen, dass eine bestmögliche Windausbeute realisierbar ist.In the fully retracted state, the rotor blade preferably reacts like a conventional rotor blade. By extending and positioning the auxiliary vane, it is possible to adapt the rotor blade to different load conditions so that a best possible wind yield can be realized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Rotorblattrotor blade
22: Hauptflügelmain wing
33: Hilfsleitflügelauxiliary guide vane
44: Profilsehnechord
55: Profilsehnechord
66: ProfilhinterkanteTrailing edge
77: ProfilhinterkanteTrailing edge
88th: ProfilunterkanteProfile lower edge
99: ProfilunterkanteProfile lower edge
1010: Oberseitetop
2020: Rotorblattrotor blade
2121: Hauptflügelmain wing
2222: Hilfsleitflügelauxiliary guide vane
2323: Hilfsleitflügelauxiliary guide vane
2424: Montagestegmounting rail
2525: Profiloberflächeprofile surface
3030: Rotorblattrotor blade
3131: Hauptflügelmain wing
3232: Hilfsleitflügelauxiliary guide vane
3333: Profiloberflächeprofile surface
3434: Montagestegmounting rail
3535: EndeThe End
3636: Rotorblattrotor blade
3737: Hauptflügelmain wing
3838: Hilfsleitflügelauxiliary guide vane
3939: Verstelleinrichtungadjustment
4040: Profiloberflächeprofile surface
4141: Vertiefungdeepening
4242: Hubkolbenreciprocating
4343: Hubkolbenreciprocating
4444: Kolbenstangepiston rod
4545: Kolbenstangepiston rod
4646: StelleJob
4747: StelleJob

Claims

Rotor blade ( 1 . 20 . 30 ) for a wind turbine with a main wing ( 2 . 21 . 31 ), which has a profile leading edge ( 6 ), a profile surface and a profile trailing edge, characterized in that on the side of the main wing ( 2 . 21 . 31 ), which represents the suction side in operation, a Hilfsleitflügel ( 3 . 22 . 23 . 32 ) at a distance to the profile surface ( 10 . 25 . 33 ) of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) is arranged.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the Hilfsleitflügel ( 3 . 22 . 23 . 32 ) in relation to the profile leading edge ( 6 ) of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) is arranged such that a profile leading edge ( 7 ) of the auxiliary wing ( 3 . 22 . 23 . 32 ) a distance to the profile leading edge ( 6 ) along a chord ( 4 ) of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) from 10 to 90 of the length of the profile chord of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) owns.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the Hilfsleitflügel ( 3 . 22 . 23 . 32 ) above the profile surface ( 10 . 25 . 33 ) of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) is arranged such that the profile leading edge ( 7 ) of the auxiliary wing ( 3 . 22 . 23 . 32 ) through which the chord ( 5 ) of the auxiliary wing ( 3 . 22 . 23 . 32 ), based on the tendon ( 4 ) passing through the main wing ( 2 . 21 . 31 ), a vertical distance of 3 to 50 the length of the chord ( 4 ) of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) owns.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that an angle between the chord ( 5 ) of the auxiliary wing ( 2 . 21 . 31 ) and the tendon ( 4 ) of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) is between -60 ° and 20 °.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the Hilfsleitflügel ( 3 . 22 . 23 . 32 ) pivotable on the main wing ( 2 . 21 . 31 ) is arranged.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the Hilfsleitflügel ( 3 . 22 . 23 . 32 ) on the surface ( 10 . 25 . 39 ) of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) is arranged in such a way that the main wing ( 2 . 21 . 31 ) can absorb higher loads.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the Hilfsleitflügel ( 3 . 22 . 23 . 32 ) has a profile curvature which is in a range of 0 to 30%.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the tread depth of the auxiliary guide vane ( 3 . 22 . 23 . 32 ) is less than that of the main wing ( 2 . 21 . 31 ) at the mounting location on the main wing ( 2 . 21 . 31 ), in particular less than 2/3, 1/2 or 1/3 of the depth of the main wing ( 2 . 21 . 31 ).

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of auxiliary guide vanes ( 22 . 23 ) on the profile surface ( 25 ) of the main wing ( 21 ) are arranged.

Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that when several Hilfsleitflügeln ( 22 . 23 ) the auxiliary vanes ( 22 . 23 ) have different dimensions and / or in a different geometric position to the main wing ( 21 ) are arranged.

Rotor blade for a wind turbine with a main wing ( 37 ), which has a profile leading edge, a profile surface ( 40 ) and has a profile trailing edge, characterized in that on the side of the main wing, which is the suction side in operation, a Hilfsleitflügel ( 38 ) via a movement mechanism ( 42 - 45 ) is movable, so that this a different distance to the profile surface ( 40 ) can take.

Rotor blade according to claim 11, characterized in that the Hilfsleitflügel ( 38 ) via the movement mechanism ( 42 - 45 ) different angular positions to the profile surface ( 40 ) can take.

Rotor blade according to claim 11 or 12, characterized in that the Hilfsleitflügel ( 38 ) in the retracted state in a recess ( 41 ) of the main wing ( 37 ) sits.

A rotor blade according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the recess ( 41 ) and the auxiliary wing ( 38 ) are coordinated in such a way that in one in the recess ( 41 ) retracted state of Hilfsleitflügel ( 38 ) and the rest of the profile surface ( 40 ) together a new profile surface ( 40 ), which are essentially the profile surface ( 40 ) without disturbing the depression.

A rotor blade according to claim 11, 12, 13 or 14, characterized in that the Profile surface ( 40 ) of the rotor blade is provided with means to a sealed recess ( 41 ) for the auxiliary wing ( 38 ) to obtain.

Rotor for a wind turbine with a rotor blade according to one of the preceding claims.