DE19644355A1

DE19644355A1 - Luftstrom- (Heißgas-) Rotorblattheizung

Info

Publication number: DE19644355A1
Application number: DE19644355A
Authority: DE
Inventors: Johannes Drayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-04-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Rotoren zur Windenergie Nutzung, sowohl in radialer als auch in axialer Bauform. Unabhängig davon, ob diese nach dem Widerstands- oder Auftriebsprinzip arbeiten.

Windrotoren werden zur Umwandlung der in der Luftströmung enthaltenen kinetischen Energie, in eine mechanische Dreh- bzw. Rotationsbewegung, eingesetzt. Die heute am weitest verbreiteten Windrotoren sind die Radialläufer nach dem aerodynamischen Auftriebsprinzip, zur Windenergienutzung für Pumpsysteme oder zum Antrieb elektrischer Generatoren. Wind rotoren unterliegen aufgrund ihrer weltweiten Verwendung und der am jeweiligen Standort herrschenden jahreszeitlichen Witterungsbedingungen, unterschiedlichsten Klimaeinflüssen. Hierbei kommt es z. B. durch die Vereisung der Rotorblätter zu mechanischen als auch zu aerodynamischen Funktions störungen, bis hin zu Schäden für Mensch und Technik, durch herabfallende Eisbrocken. Eisansatz an den Rotoren, führt zu Rotorstillstand und dadurch zu wirtschaftlichen Ausfallzeiten und Ertragseinbußen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Klimatisierung von Roto ren - bestehend aus Rotorblatt und Rotornabe - mittels Heiß luft (Heißgas), zum Schutz und zur Aufhebung von Rotorver eisung und Eisansatz.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß der Rotor durch einen zirkulierenden und geregelten Luftstrom - von innen klimatisiert wird. Dabei wird durch ein in der Maschinengondel befindliches Heißluft-Gebläse ein Luft strom erzeugt, der über einen Übergabetrichter, in das in nere des Rotorblattes strömt. Weiter führt der Luftstrom - unter Abgabe seiner Wärmeenergie - an der Innenseite des Rotorblattes entlang bis zur Rotorblattspitze. Dort strömt die abgekühlte Luft in einem Rohr zurück zur Rotornabe, wo sie in einem zweiten Übergabetrichter über den Rückström-Ver teiler des Heißluft Gebläses gesogen wird, um dort erneut erwärmt zu werden, womit der Kreislauf geschlossen ist.

Eine Erfindungsgemäße Luftstrom-Rotorblattheizung weist folgende Vorteile auf. Aufgrund der Rotorblattgeometrie - die am Flansch des Rotorblattes eine große Oberfläche mit großem Energiebedarf, und an der Blattspitze eine sehr kleine Oberfläche mit entsprechend niedrigerem Energiebe darf aufweist - bietet sich eine vom Flansch zur Spitze ge richtete Luftströmung zur Klimatisierung des Rotors an. Durch den Einsatz eines Heißluft-Gebläses ist eine materi alschonende und effiziente Temperaturregelung möglich. Durch die Übertragung der Luftströme in abgedichteten Übergabetrichtern die an der Rotornabe um die Rotorwelle herum angebracht sind, ist eine nahezu verschleißfreie Kopplung der einströmenden Warmluft und der rückströmenden Kaltluft, zwischen den festen und rotierenden Anlagenteile möglich. Durch den rein mechanischen Aufbau, lassen sich bei notwendigem Rotorblattaustauch, solche Luftstrom- (Heißgas-)Rotorblattheizungen problemlos nachrüsten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispieles und der beiliegenden Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 erläutert. Fig. 1 gewährt einen Einblick in das "Rohr in Rohr"-System in der das Rotorblatt 1 die Funktion des äußeren Rohres übernimmt. Weiter wird der Wärmekreislauf der Luftstrom- (Heißgas-)Rotorblattheizung gezeigt.

Fig. 2 zeigt den Aufbau und die Funktion der Übergabe trichter 2.1 und 2.2 mit dem äußeren 2.1 und dem inneren Segment 2.2, sowie die Funktion der beiden Abdichtringe 3.1 und 3.2. Das in Fig. 1 gezeigte Rückström-Rohr 3 wird schon bei der Rotorblattfertigung in das Rotorblatt 1 integriert und mit durchströmbaren Haltebügeln 4 fixiert, wobei es aber in sich drehbar bleibt. Bei der Rotor blattmontage wird das Rückström-Rohr 3 auf das in der Rotornabe 5 befindliche Rückleit-Rohr 6 aufgesteckt, wel ches durch den Montage-Flansch 8 hindurch ragt. Zusätzlich erhält das Rotorblatt an seiner Spitze eine Kondenswasser-Öffnung 9. Das in der Maschinengondel be findliche Heißluft-Gebläse 10 ist jeweils an einem Ein ström-Verteiler 11 für die Warmluft, und einem Rückström-Ver teiler 12 für die Kaltluft angeschlossen, welche je weils die Verteilung bzw. Aufnahme der Luftströmungen über nehmen. Die in Fig. 2 dargestellten Übergabetrichter 2.1 und 2.2 werden an der Innenseite der Rotornabe 5 um die Rotor welle 13 herum angebracht. Er besteht aus zwei nebeneinander liegenden, kreisförmigen Rinnen.

Die zwei Abdichtringe 3.1 und 3.2 dienen zur Vermeidung, von thermischen Verlusten und dem Schutz vor eindringen von Verunreinigungen in das Luftsystem, im Bereich der Übergabetrichter 2.1 und 2.2. Die zwei Abdichtringe 3.1 und 3.2 sind an der Maschinengondel befestigt und in die jeweiligen Trichter eingetaucht.

Während des Arbeitsbetriebes der Windkraftanlage wird zur Energieeinsparung die anfallende Generator- bzw. Getriebe abwärme zur Lufterwärmung mit heran gezogen.

Eine Luftstrom-(Heißgas-)Rotorblattheizung dient zur Beseitigung und Verhinderung von Rotorvereisung, durch einen klimatisierten Luft-(Gas-)strom.

Hierzu wird durch ein regelbares Heißluft-Gebläse Warmluft erzeugt, die durch ein Kanal-Rohrsystem in das Innere eines Rotorblattes geführt wird, an diesem entlang strömt und in einem weiteren Kanal-Rohrsystem bis zum Heißluft-Gebläse zurück gelangt, um erneut erwärmt zu werden.

Der Übergang bzw. die Kopplung des Kanal-Rohrsystems im Bereich der Rotornabe wird mit Hilfe eines Übergabetrichters hergestellt. Dieses ermöglicht eine Verschleiß- und Wartungsfreie Enteisung von Rotorblättern jeglicher Anwendung. Der rein mechanische Aufbau ermöglicht beim notwendigen Austausch der Rotorblattsätze, ein problemloses nachrüsten.

Claims

1. Rotorblattheizung, bestehend aus Rotorblatt mit integrierter Klimatisierung, durch Heißgase belie biger Zusammensetzung.

2. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heißgase - in der Form offener Systeme - an einer Stelle, in das Innere des Rotor blattes eingebracht werden und an einer anderen Stelle ins Freie entweichen.

3. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Heißgase - in der Form geschlossener Systeme - in das Innere des Rotorblattes eingebracht und an einer anderen Stelle - zur Wiedererwärmung - zurück geführt werden.

4. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1, und 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgase durch Abwärme - oder sonstige Energiequellen - auf Temperatur gebracht oder gehalten werden.

5. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Heißgase im Inneren des Rotorblattes durch ein Lenk- oder Kanalisierungs system zur Rotornabe hin, zurückgeleitet werden.

6. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle im Bereich der Rotornabe oder der Rotorblätter plaziert wird.

7. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Energiequelle auserhalb der Rotorblatt- und Rotornabenteile befindet.

8. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Heißgase durch eine Hohlwelle hindurch in das Innere der Rotornabe oder des Rotorblattes gelenkt bzw. kanalisiert wird.

9. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Heißgase mit einem um die Rotornabe herum angeordneten Übergabe trichter, gelenkt oder kanalisiert werden.

10. Rotorblattheizung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lenk- oder Kanalisierung sowie zur Übertragung der Strömung der Heißgase, Rohr in Rohr- Systeme verwendet werden. Hierbei ist es unbedeutend welche Form diese Rohre besitzen. Insbesondere das Rotorblatt selbst, stellt ein Rohr mit einem geschlossenen Ende dar.