DE102011000627A1

DE102011000627A1 - Rotor blade for wind turbine with orthogonal rotor axis arranged in wind direction, has slat and main wing, where slat has round or oval cross section

Info

Publication number: DE102011000627A1
Application number: DE102011000627A
Authority: DE
Inventors: Robert Penn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-08-16

Abstract

The rotor blade (40) has a slat (44) and a main wing (42), where the slat has a round or oval cross section. The rotor blade is guided at one of its ends along a circular holder and is coupled with a magnetic element. A voltage is induced in a coil during a movement of the rotor blade around the rotor axis.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft Rotorblätter für einen H-Rotor, der um eine zur Windrichtung orthogonale Rotorachse drehbar ist.The invention relates to rotor blades for an H rotor, which is rotatable about a rotor axis orthogonal to the wind direction.

Stand der TechnikState of the art

H-Rotoren sind werden Umwandlung von Windenergie in Rotationsenergie eingesetzt. Diese Rotationsenergie kann dann zur Verrichtung mechanischer Arbeit, z. B. zum Pumpen von Wasser verwendet oder durch einen Generator in elektrische Energie umgewandelt werden. H-Rotoren sind um eine zur Windrichtung orthogonale Rotorachse drehbare Rotoren, mit mindestens einem, meist drei oder mehr Rotorblättern, die in etwa das Profil eines Tragflügels haben und um die Rotorachse drehbar angeordnet sind. An den Rotorblättern entsteht durch die Umströmung des Windes eine Druckdifferrenz zwischen der Vor- und der Rückseite des Profil wodurch eine den Rotor antreibende Kraft resultiert. Dieser Effekt wird auch als aerodynamischer Auftrieb oder Vortrieb bezeichnet. Der H-Rotor nach dem Stand der Technik hat eine Rotorwelle, die mit der Rotorachse fluchtet. An der Rotorwelle sind die Rotorblätter angeschlagen. Dabei unterscheidet man zwei Fälle: Zum einen den Fall, dass die Rotorblätter mittels je mindestens einer Querstrebe an der Rotorwelle befestigt sind – der klassische H-Rotor – und zum zweiten den Fall bei dem die Rotorblätter mit Ihren Enden an der Welle befestigt sind. Dann sind die Rotorblätter bogenartig gekrümmt. Dieser zweite Fall wird auch nach seinem Erfinder als Darrieus-Rotor bezeichnet. Im Rahmen dieser Patentanmeldung fallen beide Typen wegen der prinzipiell gleichen Wirkungsweise unter den Begriff H-Rotor.H rotors are used to convert wind energy into rotational energy. This rotational energy can then be used to perform mechanical work, eg. B. are used for pumping water or converted by a generator into electrical energy. H-rotors are rotors rotatable about a rotor axis orthogonal to the wind direction, with at least one, usually three or more rotor blades, which have approximately the profile of a wing and are arranged rotatably about the rotor axis. Due to the flow around the wind, a difference in pressure between the front and the back of the profile is created on the rotor blades, resulting in a force that drives the rotor. This effect is also referred to as aerodynamic lift or propulsion. The H rotor of the prior art has a rotor shaft which is aligned with the rotor axis. At the rotor shaft, the rotor blades are struck. There are two different cases: On the one hand, the case where the rotor blades are attached to the rotor shaft by means of at least one cross brace - the classic H rotor - and the second case where the rotor blades are attached to the shaft with their ends. Then the rotor blades are curved like an arc. This second case is also referred to as its inventor Darrieus rotor. In the context of this patent application, both types fall under the term H-rotor because of the principle of the same mode of action.

In der Offenlegungsschrift WO 2010/139600 ist ein H-Rotor mit um eine Rotorachse drehbaren Rotorblättern beschrieben, die über Querstreben an einer Rotorwelle befestigt sind. Um den Wirkungsgrad des H-Rotors zu erhöhen, sitzt der H-Rotor im Zentrum einer Windlinse aus statischen Windleitelementen, um die Windgeschwindigkeit auf der Luvseite des H-Rotors zu erhöhen und die Windrichtung mit der der Wind auf den Rotor auftrifft, derart umzulenken, dass der Winkel mit der der Wind auf die rotierenden Rotorblätter auftrifft über einen weiten Winkelbereich konstant ist.In the published patent application WO 2010/139600 is described an H-rotor with rotatable about a rotor axis rotor blades, which are fastened by cross struts to a rotor shaft. In order to increase the efficiency of the H-rotor, the H-rotor sits in the center of a wind lens of static wind deflectors to increase the wind speed on the windward side of the H rotor and to redirect the wind direction with which the wind hits the rotor, that the angle with which the wind impinges on the rotating rotor blades is constant over a wide angular range.

Der nächstliegende Stand der Technik ist in der Gebrauchsmusterschrift DE2020 080 06 801 U1 beschrieben: Ein Rotorblatt für eine Windkraftanlage hat einen U-förmigen Vorflügel der die Nase des Hauptflügels übergreift. Dieser Vorflügel soll in den Winkelstellungen des Rotors, bei denen der Hauptflügel keinen aerodynamischen Auftrieb bzw. Vortrieb entwickelt einen Staudruck erzeugen, um Anlaufschwierigkeiten des H-Rotors zu vermeiden. Durch den Vorflügel genügt ein flaches Hauptflügelprofil, wodurch die Schwingungsbelastung des Rotors reduziert werden soll. Der entsprechende Rotor ist sowohl ein Widerstandsläufer als auch ein Auftriebsläufer, wobei der Widerstand durch den Vorflügel und der aerodynamische Auftrieb durch den Hauptflügel erzeugt wird.The closest prior art is in the utility model DE2020 080 06 801 U1 described: A rotor blade for a wind turbine has a U-shaped slat over the nose of the main wing. This slat should generate in the angular positions of the rotor, where the main wing no aerodynamic buoyancy or propulsion developed a dynamic pressure to avoid start-up difficulties of the H rotor. Through the slat a flat main wing profile is sufficient, whereby the vibration load of the rotor should be reduced. The corresponding rotor is both a resistance rotor and a lift rotor, with resistance being provided by the slat and aerodynamic lift by the main wing.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass die Kombination von Vor- und Hauptflügel nach der Gebrauchsmusterschrift DE2020 080 06 801 U1 strömungstechnisch ungünstig ist, weil ein H-Rotor seine maximale Leistung typischerweise bei einer Geschwindigkeit der Rotorblätter erreicht, die deutlich über der Windgeschwindigkeit liegt. Meist werden H-Rotoren mit einer Geschwindigkeit der Rotorblätter betrieben, die etwa dem 1,6-fachen der Windgeschwindigkeit entspricht. Bei dieser Geschwindigkeit der Rotorblätter trägt der Vorflügel nach der der Gebrauchsmusterschrift DE2020 080 06 801 U1 jedoch nichts zum Vortrieb bei. Im Gegenteil, der Vorflügel verschlechtert die Anströmung des Hauptflügels, wirkt als Strömungswiderstand und reduziert den Wirkungsgrad des H-Rotors.The invention is based on the observation that the combination of front and main wing according to the utility model DE2020 080 06 801 U1 aerodynamically unfavorable, because an H-rotor typically reaches its maximum power at a speed of the rotor blades, which is well above the wind speed. Most H-rotors are operated at a speed of the rotor blades, which corresponds to about 1.6 times the wind speed. At this speed of the rotor blades, the slat carries the utility model DE2020 080 06 801 U1 but nothing to drive forward. On the contrary, the slat deteriorates the flow of the main wing, acts as a flow resistance and reduces the efficiency of the H rotor.

Zudem ist ein solcher Vorflügel nach der Gebrauchsmusterschrift DE 2020 080 06 801 U1 unnötig, wenn der H-Rotor eine Windlinse nach der WO 2010/139600 hat, weil durch die Umlenkung des Windes immer mindestens eines der drei Rotorblätter so im Wind steht, dass es aerodynamischen Vortrieb erzeugt, d. h. der H-Rotor läuft an.In addition, such a slat according to the utility model DE 2020 080 06 801 U1 unnecessary if the H rotor is a wind lens after the WO 2010/139600 has, because by the deflection of the wind always at least one of the three rotor blades is so in the wind that it generates aerodynamic propulsion, ie the H rotor starts.

Die Erfindung hat zum Ziel den Wirkungsgrad von H-Rotoren weiter zu steigern.The invention aims to further increase the efficiency of H-rotors.

Diese Aufgabe ist durch einen Rotorblatt nach dem Patentanspruch 1 und einen H-Rotor mit dem Rotorblatt gelöst. Die abhängigen Patentansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.This object is achieved by a rotor blade according to claim 1 and an H rotor with the rotor blade. The dependent claims relate to advantageous embodiments.

Das Rotorblatt für Windkraftanlagen mit orthogonal zur Windrichtung angeordneter Rotorachse hat einen Vorflügel und einen Hauptflügel. Der Vorflügel ist in Rotationsrichtung vor der Nase des Hauptflügels angeordnet und hat einen runden oder ovalen Querschnitt. Der Vorflügel ist somit verkürzt formuliert ein vor dem Hauptflügel parallel dazu angeordneter bevorzugt langgestreckter Körper mit rundem oder ovalem Querschnitt. Oval umfasst hier sowohl, elliptisch, ei-förmig oder rennbahnartig („racetrack-förmig”).The rotor blade for wind turbines with orthogonal to the wind direction arranged rotor axis has a slat and a main wing. The slat is arranged in the direction of rotation in front of the nose of the main wing and has a round or oval cross-section. The slat is thus shortened formulated a preferably elongated body with a round or oval cross-section arranged parallel to the main wing. Oval here includes both elliptical, egg-shaped or racetrack-like ("racetrack-shaped").

Der Vorflügel ist ein zusätzlicher aerodynamischer Vortriebskörper und wirkt nicht wie nach dem Stand der Technik als „Widerstandsläufer”. Wenn der Rotor um seine Rotorachse rotiert, genügt seine Relativbewegung zum Wind, um eine beschleunigte Strömung zwischen dem Vorflügel und dem Hauptflügel zu erzeugen. Dadurch wird die Strömung von der Nase des Hauptflügels über dessen nach außen weisende Wölbung zusätzlich beschleunigt, wodurch der aerodynamische Vortrieb des Rotorblatts erhöht wird. Zudem wird der für den Vortrieb verantwortliche aus den Druckdifferenzen resultierende Kraftvektor etwas stärker gegen die Bewegungsrichtung verkippt. Entsprechend steigt der vom Rotorblatt bei gegebenen Wind und gegebener Rotationsgeschwindigkeit erzeugte Vortrieb.The slat is an additional aerodynamic propulsion body and does not function as a "drag runner" as in the prior art. If the rotor rotates about its rotor axis, its relative movement to the wind is sufficient to produce an accelerated flow between the slat and the main wing. As a result, the flow is additionally accelerated by the nose of the main wing over its outward-pointing curvature, whereby the aerodynamic propulsion of the rotor blade is increased. In addition, the responsible for the propulsion resulting from the pressure differences force vector is tilted slightly stronger against the direction of movement. Accordingly, the propulsion generated by the rotor blade at given wind and given rotational speed increases.

Wenn der Vorflügel starr ist, ist ein im Querschnitt ovaler Vorflügel besonders geeignet. Alternativ ist der Vorflügel um seine Längsachse rotationsangetrieben und hat einen runden Querschnitt. Dadurch wird ein Magnuseffekt erzeugt, der den Vortrieb weiter erhöht. Der Antrieb des Vorflügels kann bevorzugt elektrisch oder durch eine kleine Windturbine, z. B. einen Savonius-Rotor, der z. B. am oberen Ende des Rotorblatts angeordnet ist, erfolgen. Bei dieser Ausführungsform sollte der entsprechende H-Rotor Mittel zum Abführen von Luft aus dem Innenraum des Rotors aufweisen, so dass Luvseitig mehr Luft zuströmt als Leeseitig austritt, d. h. der Wind wird zumindest zum Teil über mindestens eine Öffnung in Richtung der Rotorachse abgeführt, z. B. durch mindestens ein parallel zur Rotorachse angeordnetes Gebläse. Alternativ oder zusätzlich kann in dem H-Rotor ein Savonius-Rotor angeordnet sein, der unabhängig von den Rotorblättern des H-Rotors drehbar ist. Bevorzugt ist die Rotorachse des Savonius-Rotors identisch mit der des H-Rotors. Dadurch wird die der Drehrichtung entgegengesetzte auf den rotierenden Vorflügel wirkende Kraft des Magnuseffektes beim Durchlaufen der Leeseite des H-Rotors reduziert, d. h. das resultierende Drehmoment des H-Rotors wird erhöht.If the slat is rigid, a cross-sectionally oval slat is particularly suitable. Alternatively, the slat is rotationally driven about its longitudinal axis and has a round cross-section. As a result, a Magnuseffekt is generated, which further increases the propulsion. The drive of the slat may preferably be electrically or by a small wind turbine, z. B. a Savonius rotor z. B. is arranged at the upper end of the rotor blade done. In this embodiment, the corresponding H-rotor should have means for discharging air from the interior of the rotor, so that more air flows in on the windward side than on the leeward side, ie. H. the wind is at least partially removed via at least one opening in the direction of the rotor axis, z. B. by at least one parallel to the rotor axis arranged fan. Alternatively or additionally, a Savonius rotor can be arranged in the H rotor, which is rotatable independently of the rotor blades of the H rotor. Preferably, the rotor axis of the Savonius rotor is identical to that of the H rotor. As a result, the force of the Magnus effect acting opposite to the direction of rotation on the rotating slat is reduced when passing through the leeward side of the H rotor, ie. H. the resulting torque of the H rotor is increased.

In einer Ausführungsform ist das Rotorblatt an mindestens einem seiner Enden entlang einer kreisförmigen Halterung geführt. Dadurch kann die nach dem Stand der Technik notwendige, den Rotor durchsetzende Rotorwelle entfallen und der Strömungswiderstand des Rotors wird reduziert. Dieser Effekt kann auch bei Rotoren ohne Vorflügel erreicht werden. Beispielsweise kann das Rotorblatt durch mindestens eine kreisförmige schienenartige Halterung geführt werden. Alternativ kann das Rotorblatt zwischen zwei Scheiben oder Scheibensegmenten, die das Rotorblatt bevorzugt seitlich überragen, angeordnet sein. Wenn die Scheiben das Rotorblatt seitlich überragen wird der Wirkungsgrad des Rotorblatts weiter verbessert.In one embodiment, the rotor blade is guided at at least one of its ends along a circular support. This eliminates the need for the prior art, the rotor passing through the rotor shaft and the flow resistance of the rotor is reduced. This effect can also be achieved with rotors without slats. For example, the rotor blade can be guided by at least one circular rail-like holder. Alternatively, the rotor blade can be arranged between two disks or disk segments, which project laterally beyond the rotor blade. If the disks laterally project beyond the rotor blade, the efficiency of the rotor blade is further improved.

Das Rotorblatt ist dann bevorzugt derart mit einem magnetischen Element gekoppelt, dass bei einer Bewegung des Rotorblattes um die Rotorachse das magnetische Element eine Spannung in mindestens einer an starr zur Halterung angeordneten Spule induziert wird. Dadurch kann ein Generator zur Umwandlung mechanischer in elektrischer Energie in die Halterung und damit die Lagerung des Rotorblattes integriert werden und mechanische Verluste, die durch eine Transmission der mechanischen Leistung des Rotors zu einem Generator entstünden werden vermieden.The rotor blade is then preferably coupled to a magnetic element in such a way that upon movement of the rotor blade about the rotor axis, the magnetic element is induced a voltage in at least one coil arranged rigidly to the mounting. As a result, a generator for converting mechanical into electrical energy in the holder and thus the storage of the rotor blade can be integrated and mechanical losses that would result from a transmission of the mechanical power of the rotor to a generator are avoided.

Besonders bevorzugt sind in mindestens in einem Bereich der Oberfläche des Rotorblatts eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Ausnehmungen. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen insbesondere in dem Bereich des Vorflügels, der dem Hauptflügel zugewandt ist. Dadurch bildet sich in dem Bereich eine turbulente Zwischenschicht, wodurch die laminare Strömung um den Vorflügel später abreist. Somit wird die Anströmung des Hauptflügels verbessert. Das funktioniert besonders gut bei um ihre Längsachse rotierenden Vorflügeln.Particularly preferred are at least in a region of the surface of the rotor blade a plurality of juxtaposed recesses. Particularly preferably, the recesses are in particular in the region of the slat, which faces the main wing. As a result, a turbulent intermediate layer forms in the region, as a result of which the laminar flow around the slat later leaves. Thus, the flow of the main wing is improved. This works especially well with slats rotating around their longitudinal axis.

Bevorzugt kann das Rotorblatt einen Nebenflügel aufweisen der spiegelsymmetrisch zum Hauptflügel angeordnet ist. Vor dem Nebenflügel kann ein zweiter Vorflügel angeordnet sein.Preferably, the rotor blade may have a secondary wing which is arranged mirror-symmetrically to the main wing. Before the secondary wing, a second slat can be arranged.

Eine ein Rotor einer Windkraftanlage mit orthogonal zur Windrichtung angeordneter Rotorachse, hat bevorzugt mindestens eines der vorbeschriebenen Rotorblätter. Insbesondere, wenn der Rotor im Zentrum einer Windlinse nach WO 2010/139600 angeordnet ist, ist es vorteilhaft, wenn er Mittel zum Abführen in einer Richtung orthogonal zur Windrichtung aufweist. Diese Mittel können zum Beispiel eine Windhutze aufweisen, deren Auslass in Leerichtung zeigt, so dass Luft aus dem Innenraum des Rotors abgezogen wird. Als Innenraum wird der Raum verstanden, der von den rotierenden Rotorblättern eingeschlossen wird.A rotor shaft of a wind turbine with a rotor axis arranged orthogonally to the wind direction preferably has at least one of the above-described rotor blades. In particular, if the rotor in the center of a wind lens after WO 2010/139600 is arranged, it is advantageous if it has means for discharging in a direction orthogonal to the wind direction. These means may, for example, have a cowl, the outlet of which is in a vacuum, so that air is extracted from the interior of the rotor. Interior is the space enclosed by the rotating blades.

Bei der Beschreibung der Erfindung wurde bisher davon ausgegangen, dass der Rotor durch Wind, also eine Luftströmung angetrieben wird, welche an den Rotorblättern einen Vortrieb erzeugt. Natürlich lässt sich die Erfindung auch für Wasserkraftwerke verwenden, weil bei diesen die Gesetze der Fluiddynamik geltenIn the description of the invention has been assumed that the rotor is driven by wind, ie an air flow, which generates a propulsion on the rotor blades. Of course, the invention can also be used for hydroelectric power plants, because these apply the laws of fluid dynamics

Bisher wurde die Erfindung anhand eines Rotorblatts beschrieben. Natürlich ist diese Anzahl nur beispielhaft. Bei praktischen Versuchen hat sich gezeigt, dass der H-Rotor zwei, bevorzugt drei oder mehr Rotorblätter aufweisen sollte.So far, the invention has been described with reference to a rotor blade. Of course, this number is just an example. In practical experiments, it has been found that the H rotor should have two, preferably three or more rotor blades.

Lee und Luv sind auf die wahre Windrichtung bezogene Richtungsangaben. Luv weist gegen den Wind, Lee mit dem Wind. Die Luvseite eines Teils ist die dem wahren Wind zugewandte Seite des Teils und die Leeseite ist die dem wahren Wind abgewandte Seite des Teils.Lee and Luv are directional directions related to true wind direction. Luv points against the wind, Lee against the wind. The windward side of a part is the true windward side of the part and the leeward side is the side of the part facing away from the true wind.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben.The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings.

1 zeigt eine Skizze eines H-Rotors. 1 shows a sketch of an H rotor.

2 zeigt eine Skizze eines H-Rotors. 2 shows a sketch of an H rotor.

3 zeigt eine Skizze eines H-Rotors. 3 shows a sketch of an H rotor.

4 veranschaulicht die Umströmung eines Rotorblatts. 4 illustrates the flow around a rotor blade.

Der in 1 im Schnitt angedeutete H-Rotor 1 hat eine zu einer Rotorachse 10 konzentrische Welle 20 an der drei radiale Querstreben 30 befestigt sind. Der Winkel β zwischen den Querstreben beträgt hier beispielsweise je 2π/3 (= 120°). An den von der Welle 20 wegweisenden Enden der Querstreben 30 ist je ein Rotorblatt 40 mit einem Hauptflügel 42 und einem Vorflügel 44. Der Hauptflügel 42 hat ein tragflächenartiges Profil. Der Vorflügel 44 einen runden Querschnitt, er ist somit zylindrisch. An den Enden der Rotorblätter 40 ist je eine ovale Platte 46, die seitlich über den Vorflügel 44 und den in Rotationsrichtung (durch Pfeil 50 angedeutet) dahinter angeordneten Hauptflügel 42 hinausragt. Auch am oberen Ende der Rotorblätter 40 sitzt je eine Platte 46 (nicht dargestellt). Die Platten 46 verhindern, dass der Wind nach oben oder unten ausweicht, d. h. die effektiv wirksame Länge der Rotorblätter 40 wird erhöht. Bevorzugt sitzt der H-Rotor 1 aus 1 im Zentrum einer Windlinse, wie sie in der WO 2010/139600 A1 beschrieben ist. Diese wurde nur wegen der besseren Darstellung weggelassen. Das gilt auch für die in den 2 und 3 gezeigten Rotoren.The in 1 in section indicated H-rotor 1 has one to a rotor axis 10 concentric wave 20 at the three radial cross struts 30 are attached. The angle β between the transverse struts is here, for example, each 2π / 3 (= 120 °). At the of the wave 20 pioneering ends of the cross struts 30 is ever a rotor blade 40 with a main wing 42 and a slat 44 , The main wing 42 has a wing-like profile. The slat 44 a round cross-section, so it is cylindrical. At the ends of the rotor blades 40 is ever an oval plate 46 that run sideways over the slat 44 and in the direction of rotation (by arrow 50 indicated) arranged behind main wing 42 protrudes. Also at the upper end of the rotor blades 40 sits one plate each 46 (not shown). The plates 46 prevent the wind from escaping upwards or downwards, ie the effectively effective length of the rotor blades 40 will be raised. Preferably, the H rotor sits 1 out 1 in the center of a wind lens, as in the WO 2010/139600 A1 is described. This was omitted only because of the better presentation. This also applies to the in the 2 and 3 shown rotors.

2 zeigt einen weiteren H-Rotor 1 mit einer Rotorachse 10. Die Drehrichtung ist durch den Pfeil 50 angedeutet. Der H-Rotor hat zwei kreisförmige Scheiben 60, zwischen denen Rotorblätter 40 angeordnet sind. In 2 sind beispielhaft nur 2 dargestellt. Jedes der beiden Rotorblätter hat einen Vorflügel 44 und einen bezogen auf die Drehrichtung 50 dahinter angeordneten Hauptflügel 42. Die Profil der Vor 44 – und Hauptflügel 42 entsprechen denen in 1. Der H-Rotor in 2 hat zwischen außer den beiden Rotorblättern 40 zwischen den beiden den H-Rotor 1 nach oben bzw. unten begrenzenden Scheiben keine Strömungshindernisse, wodurch der Wirkungsgrad des H-Rotors erhöht wird. 2 shows another H rotor 1 with a rotor axis 10 , The direction of rotation is indicated by the arrow 50 indicated. The H rotor has two circular disks 60 , between which rotor blades 40 are arranged. In 2 only 2 are shown by way of example. Each of the two rotor blades has a slat 44 and one related to the direction of rotation 50 behind it arranged main wing 42 , The profile of the Vor 44 And main wing 42 correspond to those in 1 , The H rotor in 2 has between except the two rotor blades 40 between the two the H-rotor 1 Up or down limiting discs no flow obstacles, whereby the efficiency of the H rotor is increased.

3 zeigt einen weiteren H-Rotor 1. Dieser H-Rotor 1 hat wie der H-Rotor 1 in 2 hat zwei kreisförmige Scheiben 60, zwischen denen Rotorblätter 40 angeordnet sind. Soweit wird auf die Beschreibung zu 2 verwiesen. Der H-Rotor 1 in 3 unterscheidet sich von dem H-Rotor 1 in 2 durch eine Hutze 70, die relativ zum Rotor drehbar auf der Scheibe 60 sitzt. Entsprechend hat die obere der beiden Scheiben 60 eine Ausnehmung. Durch die Hutze 70 wird im „Innenraum” des H-Rotors, d. h. zwischen den beiden Rotorblättern 40 Luft abgesaugt. Es entweicht ein Teil der in den Rotor einströmenden Luft nach oben. 3 shows another H rotor 1 , This H rotor 1 has like the H-rotor 1 in 2 has two circular discs 60 , between which rotor blades 40 are arranged. As far as the description goes to 2 directed. The H rotor 1 in 3 differs from the H rotor 1 in 2 through a scoop 70 that rotates relative to the rotor on the disk 60 sitting. Accordingly, the upper of the two discs 60 a recess. Through the scoop 70 is in the "interior" of the H rotor, ie between the two rotor blades 40 Air sucked. Part of the air flowing into the rotor escapes upwards.

Die Strömungsgeschwindigkeit an der dem Wind zugewandten Luv-Seite des H-Rotors wird erhöht und auf der Lee-Seite verringert. Die Hutze 70 bietet den Vorteil, dass ein Gegendruck der durch den Strömungswiderstand einer Windlinse nach WO 2010/139600 A1 Leeseitig entsteht, reduziert wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad des H-Rotors weiter verbessert. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Luft aus dem Zentrum des H-Rotors aktiv abgesaugt, z. B. durch einen in der Rotormitte angeordneten gegenüber dem H-Rotor frei drehbaren Savonius-Rotor, so dass, wenn überhaupt nur ein kleiner Teil der Luft auf der Leeseite austritt. Das ermöglicht die Ausnutzung des Magnuseffektes, deswegen kann durch einen Drehantrieb des Vorflügels der Wirkungsgrad weiter gesteigert werden. Der Vorflügel hat dann bevorzugt die Form eines Flettner- oder besonders bevorzugt eines Thom-Rotors. Der Thom-Rotor kann als Weiterentwicklung des Flettner-Rotors angesehen werden und fällt deshalb im Rahmen dieser Patentanmeldung unter den Oberbegriff „Flettner-Rotor”. Der Hauptflügel kann entfallen.The flow rate at the windward windward side of the H rotor is increased and decreased on the leeward side. The scoop 70 offers the advantage that a back pressure of the through the flow resistance of a wind lens after WO 2010/139600 A1 Lee side arises, is reduced. As a result, the efficiency of the H rotor is further improved. In one embodiment of the invention, the air from the center of the H rotor is actively sucked, z. B. by a arranged in the rotor center relative to the H rotor freely rotatable Savonius rotor, so that, if at all, only a small part of the air exits on the lee side. This allows the utilization of the Magnus effect, therefore, the efficiency can be further increased by a rotary drive of the slat. The slat then preferably has the shape of a Flettner or more preferably a Thom rotor. The Thom rotor can be regarded as a further development of the Flettner rotor and therefore falls within the scope of this patent application under the generic term "Flettner rotor". The main wing can be omitted.

4 zeigt den Strömungsverlauf an einem der vorgezeigten Rotorblätter 40. Wegen der Rotation der Rotorblätter kommt der scheinbare Wind, der durch Strömungslinien 80 angedeutet ist, schräg von vorne, wenn das Rotorblatt die Luvposition durchläuft. Durch den Vorflügel wird die Luft an der Vorderkante des Vorflügels beschleunigt, es entsteht deshalb dort ein Unterdruck und somit eine in Rotationsrichtung 50 weisende Kraft. An der Hinterkante entsteht nur ein geringerer Unterdruck, der zudem auch auf die Vorderkante des Hauptflügels wirkt und deshalb kompensiert wird. 4 shows the flow path on one of the rotor blades shown 40 , Because of the rotation of the rotor blades, the apparent wind comes through the flow lines 80 is indicated obliquely from the front, when the rotor blade passes through the windward position. Through the slat, the air is accelerated at the leading edge of the slat, it therefore creates a negative pressure and thus one in the direction of rotation 50 pointing power. At the trailing edge there is only a lower negative pressure, which also acts on the front edge of the main wing and is therefore compensated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: H-RotorH-rotor
1010: Rotorachserotor axis
2020: Wellewave
3030: Querstrebecrossmember
4040: Rotorblattrotor blade
4242: Hauptflügelmain wing
4444: Vorflügelvane
4646: Platteplate
5050: Rotationsrichtung/BewegungsrichtungThe direction of rotation / direction of movement
6060: Scheibedisc
70 70: Hutzescoop
7272: erweiterter Rand der Hutzeextended edge of the scoop
8080: Strömungsliniestreamline
ββ: Winkel zwischen QuerstrebenAngle between cross struts

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2010/139600 [0003, 0006, 0016]
DE 202008006801 U1 [0004, 0005, 0005, 0006]
WO 2010/139600 A1 [0025, 0028]

Claims

Rotor blade ( 40 ) for a wind turbine with a rotor axis arranged orthogonally to the wind direction ( 10 ) with a slat ( 44 ) and a main wing ( 42 ) characterized in that the slat ( 44 ) has a round or oval cross-section.

Rotor blade ( 40 ) according to claim 1, characterized in that the rotor blade ( 40 ) is guided at at least one of its ends along a circular holder.

Rotor blade ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade ( 40 ) is coupled to a magnetic element such that upon movement of the rotor blade ( 40 ) around the rotor axis ( 10 ) induces a voltage in at least one coil arranged rigidly to the holder.

Rotor blade ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least in a region of the surface of the rotor blade ( 40 ) are a plurality of juxtaposed recesses.

Rotor blade ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the slat ( 44 ) is coupled with at least one drive to the slat ( 44 ) in rotation about its longitudinal axis.

Rotor blade ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade ( 40 ) has a secondary wing which is mirror-symmetrical to the main wing ( 42 ) is arranged.

Rotor blade ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in front of the secondary wing a second slat ( 44 ) is arranged.

Rotor blade ( 40 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade ( 40 ) no slat ( 44 ) having.

Rotor ( 1 ) for a wind turbine with a rotor axis arranged orthogonally to the wind direction ( 10 ), characterized by at least one rotor blade ( 40 ) according to any one of the preceding claims.

Rotor ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that it comprises means ( 70 ) for discharging air from the rotor interior in a direction orthogonal to the wind direction.