DE102012108570A1

DE102012108570A1 - Rotorflügelanordnung für eine Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102012108570A1
Application number: DE102012108570A
Authority: DE
Inventors: Xiomara Irizarry-Rosado
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-03-14
Also published as: US20130064677A1; CN102996330A; DK201200565A

Abstract

Eine Rotorflügelanordnung für eine Windkraftanlage ist offenbart. Die Rotorflügelanordnung enthält einen Rotorflügel mit Flächen, die eine Druckseite, eine Saugseite, eine Anströmkante und eine Abströmkante definieren, die sich zwischen einer Spitze und einem Fuß erstrecken. Die Flächen definieren außerdem einen Innenraum, und der Rotorflügel definiert zudem eine Spannweite und eine Sehne. Weiter weist die Rotorflügelanordnung eine Strebe auf, die im Inneren angeordnet ist und die sich zwischen der Druckseite und der Saugseite erstreckt. Eine Länge der Strebe erstreckt sich im Wesentlichen in Spannweitenrichtung, und eine Breite der Strebe erstreckt sich diagonal zu der Sehne.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Rotorflügelanordnungen und spezieller Rotorflügelanordnungen mit inneren Strukturen, die darauf eingerichtet sind Knick- oder Verbeulungsgefahren zu reduzieren.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Windkraft wird als eine der saubersten und umweltfreundlichsten gegenwärtig verfügbaren Energiequellen erachtet und finden in dieser Hinsicht zunehmend Beachtung. Zu einer modernen Windkraftanlage gehören gewöhnlich ein Turmgerüst, ein Generator, ein Getriebe, eine Gondel und ein oder mehrere Rotorflügel. Die Rotorflügel entziehen dem Wind kinetische Energie, indem sie bekannte Prinzipien aerodynamischer Strömungsprofile nutzen. Die Rotorflügel übertragen die kinetische Energie in Form von Rotationsenergie, um eine Welle drehend anzutreiben, die die Rotorflügel mit einem Getriebe, oder falls kein Getriebe verwendet wird, unmittelbar mit dem Generator verbindet. Der Generator wandelt anschließend die mechanische Energie in elektrische Energie um, die in ein Versorgungsnetz eingespeist werden kann.
Die speziellen Abmessungen von Windturbinenrotorflügeln sind ein wesentlicher Faktor, der den Gesamtwirkungsgrad der Windkraftanlage beeinflusst. Insbesondere können Steigerungen der Länge oder Spannweite eines Rotorflügels allgemein zu einem Gesamtanstieg der Energieausbeute einer Windturbine führen. Daher tragen Bemühungen, die Abmessung von Rotorflügeln zu vergrößern, zu einem ständigen Wachsen der Windturbinentechnologie und zur Einführung von Windenergie als einer alternativen Energiequelle bei. Mit größeren Rotorflügelabmessungen steigt allerdings auch das Gewicht der Rotorflügel. Dieses höhere Gewicht birgt ein erhöhtes Risiko, dass ein Rotorflügel insbesondere während des Betriebs der Windkraftanlage knickt. Die Knickung eines Rotorflügels kann zur Beschädigung oder möglicherweise völligen Zerstörung des Rotorflügels und/oder der Windkraftanlage führen.
Herkömmliche Ansätze, die Gefahr der Knickens eines Rotorflügels zu reduzieren, beinhalteten beispielsweise eine Erhöhung der Festigkeit von Holmabdeckungen und/oder Scherstegen des Rotorflügels. Allerdings sind solche Steigerungen der Festigkeit mit entsprechenden Steigerungen der Abmessungen und des Gewichts verbunden.
Es besteht daher auf diesem Gebiet ein Bedarf nach einer verbesserten Rotorflügelanordnung für Windkraftanlagen. Beispielsweise wäre eine Rotorflügelanordnung vorteilhaft, die eine innere Struktur aufweist, die konstruiert ist, um Knick- oder Verbeulungstendenzen zu verringern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung erörtert oder können sich offensichtlich aus der Beschreibung ergeben, oder sie können durch die Praxis der Erfindung erfahren werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist eine Rotorflügelanordnung für eine Windkraftanlage offenbart. Die Rotorflügelanordnung enthält einen Rotorflügel mit Flächen, die eine Druckseite, eine Saugseite, eine Anströmkante und eine Abströmkante definieren, die sich zwischen einer Spitze und einem Fuß erstrecken. Die Flächen bilden zudem einen Innenraum, und der Rotorflügel definiert außerdem eine Spannweite und eine Sehne. Weiter weist die Rotorflügelanordnung eine Strebe auf, die im Inneren angeordnet ist, und die sich zwischen der Druckseite und der Saugseite erstreckt. Eine Länge der Strebe erstreckt sich im Wesentlichen in Spannweitenrichtung, und eine Breite der Strebe erstreckt sich diagonal zu der Sehne.
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche verständlicher. Die beigefügten Zeichnungen, die dieser Beschreibung einverleibt sind und einen Bestandteil davon bilden, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundzüge der Erfindung zu erläutern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine vollständige und in die Praxis umsetzbare Beschreibung der vorliegenden Erfindung, die den besten Modus der Erfindung beinhaltet und sich an den Fachmann richtet, ist in der Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren unterbreitet:
1 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht eine Windkraftanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Draufsicht einer Rotorflügelanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Rotorflügelanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Rotorflügelanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Rotorflügelanordnung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
6 zeigt in einer Querschnittsansicht eine Rotorflügelanordnung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nun im Einzelnen auf Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, wobei einige Beispiele derselben in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Sämtliche Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken. Der Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Gegenstand oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht oder beschrieben sind, in Verbindung mit einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden, um noch ein weiteres Ausführungsbeispiel hervorzubringen. Die vorliegende Erfindung soll daher solche Modifikationen und Abweichungen abdecken, soweit diese in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren äquivalenten Formen fallen.
1 veranschaulicht eine Windkraftanlage 10 herkömmlicher Konstruktion. Die Windkraftanlage 10 enthält ein Turmgerüst 12 mit einer daran befestigten Gondel 14. Mehrere Rotorflügel 16 sind an einer Rotornabe 18 angebracht, die wiederum mit einem Hauptflansch verbunden ist, der eine Rotorhauptwelle drehend antreibt. Die Komponenten zur Stromerzeugung und zur Regelung-/Steuerung der Windkraftanlage sind in der Gondel 14 untergebracht. Die Ansicht von 1 dient lediglich der Veranschaulichung, um die vorliegende Erfindung in einem exemplarischen Gebiet der Verwendung anzusiedeln. Es sollte als Vorteil erachtet werden, dass die Erfindung nicht auf irgend einen speziellen Windkraftanlagentyp beschränkt ist.
Unter Bezugnahme auf 2 kann ein Rotorflügel 16 gemäß der vorliegenden Beschreibung äußere Flächen aufweisen, die eine Druckseite 22 und eine Saugseite 24 definieren (siehe 3 bis 5), die sich zwischen einer Anströmkante 26 und einer Abströmkante 28 erstrecken, und die sich von einer Rotorflügelspitze 32 zu einem Rotorflügelfußpunkt 34 erstrecken können. Die Druckseite 22 und die Saugseite 24 treffen an der Anströmkante 26 und an der Abströmkante 28 zusammen und definieren sie auf diese Weise. Die Außenflächen können im Wesentlichen aerodynamische Flächen sein, die allgemein aerodynamische Umrisse aufweisen, wie es aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Rotorflügel 16 mehrere einzelne Rotorflügelsegmente beinhalten, die von der Rotorflügelspitze 32 ausgehend zu dem Rotorflügelfußpunkt 34 in einer Stirn-an-Stirn-Anordnung fluchtend ausgerichtet sind. Jedes der einzelnen Rotorflügelsegmente kann speziell konfiguriert sein, so dass die vielen Rotorflügelsegmente einen vollständigen Rotorflügel 16 bilden, der ein konstruktionsmäßiges aerodynamisches Profil, eine Länge und sonstige gewünschte Eigenschaften aufweist. Beispielsweise kann jedes der Rotorflügelsegmente ein aerodynamisches Profil aufweisen, das dem aerodynamischen Profil benachbarter Rotorflügelsegmente entspricht. In dieser Weise können die aerodynamischen Profile der Rotorflügelsegmente ein fortlaufendes aerodynamisches Profil des Rotorflügels 16 bilden. In einer Abwandlung kann der Rotorflügel 16 als ein einzelner, ganzheitlicher Rotorflügel ausgebildet sein, der das konstruktionsmäßige aerodynamische Profil, die Länge und die sonstigen gewünschten Eigenschaften aufweist.
In Ausführungsbeispielen kann der Rotorflügel 16 gekrümmt sein. Das Krümmen des Rotorflügels 16 kann ein Biegen des Rotorflügels 16 im Wesentlichen in Zugrichtung und/oder im Wesentlichen in Randrichtung beinhalten. Die Zugrichtung kann allgemein als die Richtung, in der der Auftrieb auf den Rotorflügel 16 wirkt (oder als die entgegengesetzte Richtung) erachtet werden. Die Randrichtung verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der Zugrichtung. Eine Krümmung des Rotorflügels 16 in Zugrichtung ist auch als Vorbiegung bekannt, während eine Krümmung in Randrichtung auch als Pfeilung bekannt ist. Somit kann ein gekrümmter Rotorflügel 16 vorgebogen und/oder gepfeilt sein. Die Krümmung kann die Festigkeit des Rotorflügels 16 gegen Belastungen in Zugrichtung und Randrichtung während des Betriebs der Windkraftanlage 10 steigern, und außerdem Toleranzabstand des Rotorflügels 16 von dem Turmgerüst 12 während des Betriebs der Windkraftanlage 10 schaffen.
Weiter kann der Rotorflügel 16 eine Sehne 42 und eine Spannweite 44 definieren. Wie in 2 gezeigt, kann die Sehne 42 über die Spannweite 44 des Rotorflügels 16 hinweg variieren. Eine örtliche Sehne kann somit für den Rotorflügel 16 an jedem beliebigen Punkt an dem Rotorflügel 16 entlang der Spannweite 44 ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann der Rotorflügel 16 einen inneren Bereich 52 und einen äußeren Bereich 54 definieren. Der innere Bereich 52 kann ein Spannweitenabschnitt des Rotorflügels 16 sein, der sich ausgehend von dem Fuß 34 erstreckt. Beispielsweise kann der innere Bereich 52 in einigen Ausführungsbeispielen 34 etwa 33 %, 40 %, 50 %, 60 %, 67 % oder einen beliebigen Prozentsatz bzw. Bereich von Prozentsätzen dazwischen, oder einen beliebigen sonstigen Prozentsatz oder Bereich von Prozentsätzen der Spannweite 44 ausgehend von dem Fuß beinhalten. Der äußere Bereich 54 kann ein Spannweitenabschnitt des Rotorflügels 16 sein, der sich ausgehend von der Spitze 32 erstreckt und in einigen Ausführungsbeispielen den übrigen Teil des Rotorflügels 16 zwischen dem inneren Bereich 52 und der Spitze 32 einschließen kann. Darüber hinaus oder alternativ kann der äußere Bereich 54 in einigen Ausführungsbeispielen etwa 33 %, 40 %, 50 %, 60 %, 67 % oder einen beliebigen Prozentsatz bzw. Bereich von Prozentsätzen dazwischen, oder einen beliebigen sonstigen Prozentsatz oder Bereich von Prozentsätzen der Spannweite 44 ausgehend von der Spitze 32 beinhalten.
Wie in 3 bis 6 gezeigt, können die Flächen des Rotorflügels 16 zudem einen Innenraum 60 des Rotorflügels 16 definieren. Der Innenraum 60 ist also der Hohlraum innerhalb des Rotorflügels 16 und er ist von den unterschiedlichen Flächen umgeben.
In einigen Ausführungsbeispielen können (nicht gezeigte) Holmabdeckungen in eine oder mehrere Außenflächen einbezogen sein. Gewöhnlich beispielsweise können eine oder mehrere Holmabdeckungen in die Druckseite 22 und in die Saugseite 24 einbezogen sein. Die Holmabdeckungen dienen gewöhnlich als strukturelle Glieder und können daher verhältnismäßig dicker sein oder aus einem anderen Material als die übrigen Flächen des Rotorflügels 16 ausgebildet sein.
Wie in 2 bis 6 gezeigt, kann die vorliegende Beschreibung außerdem eine Rotorflügelanordnung 100 betreffen. Die Rotorflügelanordnung 100 kann einen Rotorflügel 16 enthalten. Darüber hinaus enthält die Rotorflügelanordnung 100 Konstruktionsmerkmale, die in dem Innenraum 60 des Rotorflügels 16 angeordnet sind. Solche Konstruktionsmerkmale sind geeignet angeordnet, um eine Verbeulung, ein Knicken und/oder sonstige unerwünschte Verbiegung des Rotorflügels 16 zu verhindern oder zu vermindern, und sie sind somit in der Lage, dem Rotorflügel 16 Steifigkeit und/oder Festigkeit zu verleihen. Verbeulungen, Knickungen und sonstige unerwünschte Verbiegungen können in der Zugrichtung oder in der Randrichtung, und/oder um die Sehne 42 oder um die Spannweite 44, oder in einer beliebigen sonstigen Richtung oder um eine beliebige sonstige Achse auftreten.
Die Rotorflügelanordnung 100 kann daher, wie in 3 bis 6 gezeigt, eine oder mehrere Streben 102 enthalten. Jede Strebe 102 kann in dem Innenraum 60 des Rotorflügels 16 angeordnet sein und kann sich zwischen der Druckseite 22 und der Saugseite 24 des Rotorflügels 16 erstrecken. Eine Strebe kann einen Grundkörper 104 aufweisen, der sich zwischen zwei Enden 106 erstreckt (von denen in den Schnittansichten von 3 bis 6 lediglich eines gezeigt ist). Die Strebe kann gewöhnlich, wie gezeigt, ein im Wesentlichen rechtwinkliges Querschnittprofil aufweisen. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die vorliegende Beschreibung nicht auf rechtwinklige Querschnittprofile beschränkt ist, und dass vielmehr ein beliebiges geeignetes Querschnittprofil in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fällt.
Die Ausrichtung jeder Strebe in dem Innenraum 60 kann vorteilhafterweise die Gefahr des Knickens, einer Verbeulung oder einer anderen unerwünschten Verbiegung des Rotorflügels 16 vermindern. Eine Strebe 102 gemäß der vorliegenden Beschreibung weist daher eine Länge 112, eine Breite 114 und eine Dicke 116 auf. Die Länge 112 erstreckt sich im Wesentlichen in der Spannweitenrichtung entlang der Spannweite 44. Somit sind die Enden 106 entlang der Spannweite 44 voneinander beabstandet. In einigen Ausführungsbeispielen kann sich die Länge 112 der Strebe 102 ausgehend von dem Fuß 34 durch die gesamte Spannweite 44 hindurch zu der Spitze 32 erstrecken. In weiteren Ausführungsbeispielen erstreckt sich die Länge 112 möglicherweise lediglich durch einen Teil der Spannweite 44.
Beispielsweise kann ein für Knick- oder verbeulungsgefährdeter Bereich 120 für die Rotorflügelanordnung 100 definiert sein. Der Knick- oder verbeulungsgefährdete Bereich ist ein Bereich des Rotorflügels 16, für den eine verhältnismäßig höhere Wahrscheinlichkeit für eine Verbeulung oder ein Ausknicken besteht als für die übrigen Regionen des Rotorflügels 16. Die Strebe 102, oder ein Abschnitt davon, kann sich durch den gesamten oder einen Teil des Knick- oder Verbeulungs-gefährdeten Bereichs hindurch erstrecken, so dass die Gefahr einer Verbeulung oder eines Knickens in diesem Bereich vermindert wird. Der Verbeulungs- oder Knick-gefährdete Bereich kann der Bereich von etwa 0 % bis etwa 50 % der Spannweite 44 ausgehend von dem Fuß 34, oder von etwa 5 % bis etwa 40 % der Spannweite 44 ausgehend von dem Fuß 34, oder von etwa 10 % bis etwa 30 % der Spannweite 44 ausgehend von dem Fuß 34, oder ein beliebiger sonstiger Spannweitenbereich des Rotorflügels 16 sein, der verhältnismäßig anfälliger gegen Knicken oder eine Verbeulung ist als andere Regionen des Rotorflügels 16.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben entdeckt, dass die Ausrichtung der Breite 114 in Bezug auf die Sehne 42 von besonderem Vorteil für eine Verringerung der Verbeulungs- oder Knickgefahr ist. Daher erstreckt sich die Breite 114 der Strebe 102 diagonal zu der Sehne 42 und kann sich außerdem diagonal zu einer Achse 122 erstrecken. Die Achse 122 ist sowohl zu der Sehne 42 als auch zu der Spannweite 44 senkrecht definiert und erstreckt sich somit zwischen der Druckseite 22 und der Saugseite 24. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung bedeutet "diagonal" unter einem Winkel gegenüber der Sehne 42 und/oder der Achse 122. Ein Winkel 124 kann somit, wie gezeigt, in Bezug auf die Sehne 42 definiert sein. Eine Breite 114 der Strebe 102, die sich diagonal erstreckt, verläuft unter einem Winkel 124, der kleiner als 90 Grad und größer als 0 Grad ist.
In einigen Ausführungsbeispielen kann sich die Breite 114 unter einem Winkel 124 im Bereich zwischen etwa 20 Grad bis etwa 80 Grad ausgehend von der Sehne 42, beispielsweise im Bereich zwischen etwa 30 Grad bis etwa 70 Grad ausgehend von der Sehne 42, beispielsweise im Bereich zwischen etwa 40 Grad bis etwa 50 Grad ausgehend von der Sehne 42, z.B. etwa 45 Grad ausgehend von der Sehne 42 erstrecken.
Wie erwähnt, erstreckt sich die Strebe 102, z.B. deren Breite 114, zwischen der Druckseite 22 und der Saugseite 24. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Strebe 102 mit einer oder mehreren Flächen, die die Druckseite 22 und/oder Saugseite 24 definieren, mittels einer beliebigen geeigneten Verbindungseinrichtung verbunden sein. Beispielsweise können in einigen Ausführungsbeispielen geeignete mechanische Befestigungsmittel, z.B. Nägel, Schrauben, Mutter/Schraube-Kombinationen, Nieten oder sonstige geeignete mechanische Befestigungsmittel genutzt werden, oder die Streben 102 können mittels eines geeigneten Klebstoffs geklebt sein. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Strebe 102 beispielsweise mit einem Schersteg 130 oder einer sonstigen geeigneten Komponente des Rotorflügels 16 verbunden sein. Darüber hinaus kann die Strebe 102 in einigen Ausführungsbeispielen an den Scherstegen 130 oder an Flächen angrenzen, die die Druckseite 122 und/oder Saugseite 24 definieren, und sie kann mit diesen oder mit sonstigen derartigen Komponenten verbunden sein.
Wie weiter in 3 bis 5 gezeigt, können in einigen Ausführungsbeispielen ein oder mehrere Scherstege 130 in dem Innenraum des Rotorflügels 16 enthalten sein und sich zwischen der Druckseite 22 und der Saugseite 24 erstrecken.
Die Scherstege 130 können sich beispielsweise zwischen Druckseiten- und Saugseitenholmabdeckungen oder in sonstiger Weise zwischen der Druckseite 22 und der Saugseite 24 erstrecken. Jeder Schersteg 130 erstreckt sich, wie gezeigt, entlang der Achse 122, die senkrecht zu der Sehne 42 und der Spannweite 44 verläuft. Die Scherstege 130 sind im Wesentlichen aus Glasfaserstoff, Balsaholz und/oder Schaumstoff hergestellt. Weiter ist jeder Schersteg 130 in vielen typischen Rotorflügeln mit einer Dicke 132 von etwa 0,5 Zoll bis etwa 5 Zoll, von etwa 1 Zoll bis etwa 3 Zoll, oder von etwa 2 Zoll bemessen.
Die Streben 102 können gemäß der vorliegenden Beschreibung in ähnlicher Weise auf der Basis eines geeigneten Materials, beispielsweise Glasfaserstoff, Balsaholz und/oder Schaumstoff, hergestellt sein. In einer Abwandlung können die Streben 102 auf Kohlenstoff, z.B. Kohlenstofffaser, oder auf einem beliebigen sonstigen leichtgewichtigen Verbundstoff basieren.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Dicke 116 einer Strebe 102 geringer sein als die Dicke 132 eines Scherstegs 130. Beispielsweise kann die Dicke 116 in einigen Ausführungsbeispielen zwei Drittel, die Hälfte, oder ein Drittel der Dicke 132 betragen.
Dementsprechend können die Streben 102 vorteilhafterweise dem Rotorflügel 16 Stabilität verleihen und ein Knicken, eine Verbeulung und sonstige unerwünschte Verbiegung des Rotorflügels 16 bei Beibehaltung geringen Gewichts und verhältnismäßig dünner Abmessungen verhindern. Steigerungen des Gewichts und der Masse des Rotorflügels 16 sind somit relativ gering.
3 bis 6 veranschaulichen unterschiedliche Ausführungsbeispiele einer Rotorflügelanordnung 100 gemäß der vorliegenden Beschreibung. Beispielsweise veranschaulicht 3 eine Strebe 102, die sich zwischen zwei Scherstegen 130 diagonal erstreckt. 4 stellt zwei Streben 102 dar, die sich ausgehend von einem einzelnen Schersteg 130 diagonal erstrecken. 5 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel von zwei Streben 102, die sich ausgehend von einem einzelnen Schersteg 130 diagonal erstrecken. 6 veranschaulicht neun Streben 102, die sich diagonal in dem Innenraum 60 und ohne Scherstege 130 in dem Innenraum 60 erstrecken. Es ist selbstverständlich, dass eine beliebige Anzahl von Streben 102 in dem Innenraum 60 angeordnet sein kann, und dass die Streben 102 auch entlang der gesamten Sehne 42, wie in 6 gezeigt, oder, wie in 3 bis 5 gezeigt, längs eines beliebigen Abschnitts davon angeordnet sein können.
Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich des besten Modus zu beschreiben und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente enthalten, die sich von dem Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.
Eine Rotorflügelanordnung für eine Windkraftanlage ist offenbart. Die Rotorflügelanordnung enthält einen Rotorflügel mit Flächen, die eine Druckseite, eine Saugseite, eine Anströmkante und eine Abströmkante definieren, die sich zwischen einer Spitze und einem Fuß erstrecken. Die Flächen definieren außerdem einen Innenraum, und der Rotorflügel definiert zudem eine Spannweite und eine Sehne. Weiter weist die Rotorflügelanordnung eine Strebe auf, die im Inneren angeordnet ist und die sich zwischen der Druckseite und der Saugseite erstreckt. Eine Länge der Strebe erstreckt sich im Wesentlichen in Spannweitenrichtung, und eine Breite der Strebe erstreckt sich diagonal zu der Sehne.
Bezugszeichenliste

10: Windkraftanlage
12: Turmgerüst
14: Gondel
16: Rotorflügel
18: Rotornabe
22: Druckseite
24: Saugseite
26: Anströmkante
28: Abströmkante
32: Rotorflügelspitze
34: Rotorflügelfußpunkt
42: Sehne
44: Spannweite
52: Innerer Bereich
54: Äußerer Bereich
60: Innenraum
100: Rotorflügelanordnung
102: Strebe
104: Körper
106: Ende
112: Länge
114: Breite
116: Dicke
120: Knick- oder Verbeulungs-gefährdeter Bereich
122: Achse
124: Winkel
130: Schersteg
132: Dicke

Claims

Rotorflügelanordnung für eine Windkraftanlage, aufweisend: einen Rotorflügel mit Flächen, die eine Druckseite, eine Saugseite, eine Anströmkante und eine Abströmkante definieren, die sich zwischen einer Spitze und einem Fuß erstrecken, wobei die Flächen außerdem einen Innenraum bilden, wobei der Rotorflügel zudem eine Spannweite und eine Sehne definiert; und eine Strebe, die im Inneren angeordnet ist und sich zwischen der Druckseite und der Saugseite erstreckt, wobei sich eine Länge der Strebe im Wesentlichen in Spannweitenrichtung erstreckt, und wobei eine Breite der Strebe sich diagonal zu der Sehne erstreckt.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 1, wobei die Breite der Strebe sich außerdem diagonal zu einer Achse erstreckt, die senkrecht zu der Spannweite und der Sehne ist.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die Breite unter einem Winkel im Bereich zwischen etwa 20 Grad bis etwa 80 Grad ausgehend von der Sehne erstreckt.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 1, wobei sich die Breite ausgehend von der Sehne unter einem Winkel im Bereich zwischen etwa 40 Grad bis etwa 50 Grad erstreckt.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 1, wobei die Strebe in einem Knick- oder Verbeulungs-gefährdeten Bereich des Rotorflügels angeordnet ist.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 5, wobei der Knick- oder Verbeulungs-gefährdete Bereich etwa 5 % bis etwa 40 % der Spannweite ausgehend von dem Fuß beträgt.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 5, wobei der Knick- oder Verbeulungs-gefährdete Bereich ausgehend von dem Fuß etwa 10 % bis etwa 30 % der Spannweite beträgt.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 1, die außerdem mehrere Streben enthält.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 1, zu der zusätzlich ein Schersteg gehört, der sich zwischen der Druckseite und der Saugseite im Wesentlichen längs der Achse erstreckt, die senkrecht zu der Spannweite und der Sehne verläuft.
Rotorflügelanordnung nach Anspruch 9, wobei eine Dicke der Strebe geringer ist als eine Dicke des Scherstegs.
Windkraftanlage, zu der gehören: mehrere Rotorflügel, wobei mindestens einer der mehreren Rotorflügel Flächen aufweist, die eine Druckseite, eine Saugseite, eine Anströmkante und eine Abströmkante definieren, die sich zwischen einer Spitze und einem Fuß erstrecken, wobei die Flächen außerdem einen Innenraum definieren, wobei der mindestens eine der mehreren Rotorflügel außerdem eine Spannweite und eine Sehne definiert; und eine Strebe, die im Inneren angeordnet ist, und die sich zwischen der Druckseite und der Saugseite des wenigstens einen der mehreren Rotorflügel erstreckt, wobei sich eine Länge der Strebe im Wesentlichen in Spannweitenrichtung erstreckt, und wobei sich eine Breite der Strebe diagonal zu der Sehne erstreckt.
Windkraftanlage nach Anspruch 11, wobei die Breite der Strebe sich außerdem diagonal zu einer Achse erstreckt, die senkrecht zu der Spannweite und der Sehne verläuft.
Windkraftanlage nach Anspruch 11, wobei sich die Breite ausgehend von der Sehne unter einem Winkel im Bereich zwischen etwa 20 Grad bis etwa 80 Grad erstreckt.
Windkraftanlage nach Anspruch 11, wobei sich die Breite ausgehend von der Sehne unter einem Winkel im Bereich zwischen etwa 40 Grad bis etwa 50 Grad erstreckt.
Windkraftanlage nach Anspruch 11, wobei die Strebe in einem Knick- oder Verbeulungs-gefährdeten Bereich des Rotorflügels angeordnet ist.
Windkraftanlage nach Anspruch 15, wobei der Knick- oder Verbeulungs-gefährdete Bereich etwa 5 % bis etwa 40 % der Spannweite ausgehend von dem Fuß beträgt.
Windkraftanlage nach Anspruch 15, wobei der Knick- oder Verbeulungs-gefährdete Bereich etwa 10 % bis etwa 30 % der Spannweite ausgehend von dem Fuß beträgt.
Windkraftanlage nach Anspruch 11, die außerdem mehrere Streben enthält.
Windkraftanlage nach Anspruch 11, zu der außerdem ein Schersteg gehört, der sich zwischen der Druckseite und der Saugseite im Wesentlichen längs der Achse erstreckt, die senkrecht zu der Spannweite und der Sehne verläuft.
Windkraftanlage nach Anspruch 19, wobei eine Dicke der Strebe geringer ist als eine Dicke des Scherstegs.
Windkraftanlage nach Anspruch 11, wobei die Strebe anhand von Glasfaserstoff ausgebildet ist.