DE4428730A1 - Metallic rotor blade for wind powered systems - Google Patents

Metallic rotor blade for wind powered systems

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DE4428730A1
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hollow profile
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Jochen Dr Auerbach
Thorsten Dipl Ing Barth
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INFAN GMBH INGENIEURGESELLSCHAFT FUER ANLAGENTECHN
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Biotech Zwickau Planungs GmbH
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    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

The windmill rotor blade is intended esp. for use at inland sites, where hoarfrost and ice accumulation causes problems. It has a hollow supporting profile (5) with two metal, flat web sheets (6) and two metal, cambered flange sheets (8). The flange sheets correspond to the surface contour of the blade. Ribs (9,10) are arranged to support leading (9) and trailing (10) edge coverings, and are frictionally connected to the web sheets. The covering sheets (12) are also frictionally connected to the flange sheets and to the ribs. The ribs and web sheets have gaps (7,15) over at least fifteen percent of their area.

Description

Die Erfindung betrifft ein metallisches Rotorblatt für Windkraftanlagen, insbesondere für Windkraftanlagen an Binnenlandstandorten, das aus einem tragenden Hohlprofil, daran befestigten Spanten und Verkleidungsblechen für Flügelnase und Flügelschwanz besteht, wie es für die rationelle Nutzung der regenerativen Energiequelle Windkraft benötigt wird.The invention relates to a metallic rotor blade for wind turbines, especially for wind turbines at inland locations, which from one load-bearing hollow profile, frames and cladding panels attached to it Wing nose and wing tail exist as it is for the rational use of the regenerative energy source wind power is needed.

Windkraftanlagen nach dem Stande der Technik zeichnen sich durch Rotoren aus, die dem verfügbaren Wind am jeweiligen Standort mittels hochleistungsfähiger Rotorblätter mechanische Energie entziehen und über die Rotornabe auf die Hauptwelle oder direkt einem Generator übertragen.State-of-the-art wind turbines are characterized by rotors, the available wind at the respective location using high-performance Extract mechanical energy from the rotor blades and apply them to the rotor hub Main shaft or transmitted directly to a generator.

In der Leistungsklasse 50 bis 1.000 kW dominieren heute Rotorblatt-Bauweisen, deren CharakteristikaIn the 50 to 1,000 kW power class, rotor blade designs dominate today, their characteristics

  • - hochwertige Verbundwerkstoffe für die tragenden Bauteile,- high-quality composite materials for the load-bearing components,
  • - die Nutzung organischer Matrixmaterialien für das Sichern der Korrosionsbeständigkeit, geringer Baumassen und hoher Oberflächengüte und- The use of organic matrix materials for securing the Corrosion resistance, small dimensions and high surface quality and
  • - das Verlagern der tragenden Querschnitte in die äußere Kontur der Rotorblattprofile- the shifting of the load-bearing cross-sections into the outer contour of the Rotor blade profiles

sind.are.

Bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten von weniger als 3 m/s anlaufende Rotoren sollen überwiegend mit Rotorblättern mit möglichst geringer Masse bestückt sein. Derartige Rotorblätter werden überwiegend in Handarbeit im sogenannten Auflegeverfahren gefertigt, was teilweise aufwendige Prozeduren für das Gewinnen von Rotorblatt-Sätzen erfordert, wenn die einzelnen Rotorblätter nicht nur über annähernd gleiche Einzelmassen, sondern außerdem im Interesse geringer Unwuchten und vermeidbarer Zusatzbelastungen der verwendeten Maschinenelemente, Turmkonstruktionen und Fundamente über möglichst gleiche Masseverteilungen verfügen sollen.Starting at low wind speeds of less than 3 m / s Rotors should predominantly have rotor blades with the lowest possible mass be equipped. Such rotor blades are mainly handmade in so-called lay-up processes, which are sometimes complex procedures required for winning rotor blade sets if the individual Rotor blades not only over approximately the same individual masses, but also in Interest in low unbalance and avoidable additional loads on the used machine elements, tower structures and foundations should have the same mass distributions as possible.

Während bisherige Hauptanwendungegebiete für die Nutzung von Windkraftanlagen in windreichen Küstenregionen mit überwiegend vergleichmäßigten klimatischen Bedingungen bestanden, gewinnen nun auch an Binnenlandstandorten Windkraftanlagen an Bedeutung. While previous main areas of application for the use of Wind turbines in windy coastal regions with predominantly If there were more uniform climatic conditions, they are now also gaining Inland locations of wind power plants in importance.  

Häufig genannte Gründe für diese Entwicklung sind:Common reasons for this development are:

  • - das gewachsene Umweltbewußtsein von Energieanlagenbetreibern und Energieverbrauchern;- the growing environmental awareness of energy system operators and Energy consumers;
  • - die wachsenden Kosten für die Energiebereitstellung auf der Basis fossiler Energieträger;- the growing costs of energy supply based on fossil fuels Energy source;
  • - die Verbrauchernähe von Windkraftanlagen an Binnenlandstandorten, verbunden mit geringeren Energieübertragungsverlusten;- the proximity of consumers to wind turbines at inland locations, associated with lower energy transmission losses;
  • - die im allgemeinen günstigeren energetischen und verkehrstechnischen Erschließungsgrade von Binnenlandstandorten;- the generally cheaper energetic and traffic engineering Degrees of development of inland locations;
  • - die überwiegend unproblematischeren Baugrundbedingungen an orografisch vorteilhaften Standorten im Binnenland und- The largely unproblematic subsoil conditions on orographically advantageous locations inland and
  • - das zunehmend verbesserte Preis-Leistungs-Verhältnis moderner Anlagenkonstruktionen.- the increasingly improved price-performance ratio of modern Plant designs.

Binnenlandstandorte für Windkraftanlagen sind jedoch oft mit Anforderungen verbunden, die mit bisher verfügbaren Konstruktionen nicht zufriedenstellend zu erfüllen sind. Derartige Anforderungen bestehen bekanntlich insbesondere inInland locations for wind turbines are often demanding connected, which is not satisfactory with previously available designs are fulfilled. Such requirements are known to exist in particular in

  • - stark wechselnden klimatischen Bedingungen an einem Binnenlandstandort von tiefen Temperaturen um -30°C über rauhreifbegünstigende Temperaturen zwischen -5°C und -1°C bis zu 50°C hohen Umgebungstemperaturen;- Strongly changing climatic conditions at an inland location from low temperatures around -30 ° C to temperatures that favor roughness between -5 ° C and -1 ° C up to 50 ° C high ambient temperatures;
  • - anerkannt höherer Blitzeinschlaggefahr;- recognized higher risk of lightning strikes;
  • - größerer Flauten- und Böenhäufigkeit;- greater frequency of gusts and gusts;
  • - häufigerer Windrichtungswechsel;- frequent changes of wind direction;
  • - möglicher Nähe zu lärmimmissiongefährdeten Bereichen.- possible proximity to areas at risk of noise pollution.

Für Binnenlandstandorte besonders geeignete Windkraftanlagen werden deshalb so ausgelegt,Wind turbines that are particularly suitable for inland locations are therefore designed so

  • - daß sie im sogenannten Schwachwindbereich zwischen 2 m/s bis 8m/s variablen Rotordrehzahlen und mit optimalen Leistungsausbeuten arbeiten können;- That they in the so-called low wind range between 2 m / s to 8m / s variable rotor speeds and work with optimal performance can;
  • - daß die witterungsbedingten Anlagenstillstände auf Werte von weniger als 15% der Kalenderzeit reduziert werden;- that the weather-related plant shutdowns to values of less than 15% the calendar time can be reduced;
  • - daß die maschinentechnischen Ausrüstungen bedarfsweise mit energieaufwendigen Beheizungs- und/oder Kühlsystemen ausgestattet- That the mechanical equipment if necessary with equipped with energy-intensive heating and / or cooling systems
  • - daß Maßnahmen zur Verminderung der von den Rotorblättern ausgehenden Lärmemissionen, beispielsweise durch Begrenzung der Rotordrehzahl auf möglichst kleine Werte, durch Sichern einer höchstmöglichen Qualität der Windabrißkanten an den Rotorblättern und durch Gewährleisten von erforderlichen Mindestabständen zwischen Rotorblatt und Standmast, getroffen werden.- That measures to reduce the outgoing from the rotor blades Noise emissions, for example by limiting the rotor speed to values as small as possible, by ensuring the highest possible quality of the Wind breaking edges on the rotor blades and by ensuring required minimum clearances between the rotor blade and the mast will.

Es hat deshalb bisher nicht an Versuchen gefehlt, geeignetere Rotorblätter für Windkraftanlagen zu entwickeln, die den vorgenannten Anforderungen besser entsprechen sollen.There has therefore been no lack of attempts to find more suitable rotor blades for To develop wind turbines that meet the above requirements better should correspond.

So beschreibt die DE 36 03 890 A1 einen Hohlflügel, der in Verbindung mit Luftleitblechen an den peripheren Enden der Flügel insbesondere bei höheren Windgeschwindigkeiten und größeren Rotordrehzahlen mittels selbsttätiger Luftförderung durch den Hohlflügel an die Peripherie des Rotors die Luftdrucksituation im Zentrum des Rotors vorteilhaft beeinflussen soll. Gemäß dieses Vorschlages wird lediglich angestrebt, eine Wirkungsgradverbesserung von Rotoren mit Verdrängungsflügeln bei höheren Windgeschwindigkeiten zu erreichen. Für die Gestaltung eines metallischen Rotorblattes mit Auftriebswirkung liefert die zitierte Lösung keine brauchbaren Hinweise.For example, DE 36 03 890 A1 describes a hollow wing which, in conjunction with Air baffles at the peripheral ends of the wings, especially at higher ones Wind speeds and higher rotor speeds by means of automatic Air delivery through the hollow wing to the periphery of the rotor Influencing air pressure situation in the center of the rotor should be advantageous. According to this proposal, the only aim is one Efficiency improvement of rotors with positive displacement blades at higher ones To reach wind speeds. For the design of a metallic The solution cited does not provide usable rotor blades with a buoyancy effect Hints.

Mit der DE 30 21 929 A1 wird bereits ein teilweise zur Stabilitätsverbesserung ausgeschäumtes metallisches Rotorblatt beschrieben, das ebenfalls ein sich zur Flügelspitze hin verjüngendes tragendes Hohlprofil aufweist, jedoch von den Verkleidungselementen vollständig eingeschlossen ist.DE 30 21 929 A1 already partially improves stability Foamed metallic rotor blade described, which is also a Wing tip has tapered supporting hollow profile, but of the Cladding elements are completely enclosed.

Mit einer derartigen Konstruktion können offensichtlich moderne Anforderungen an ein geeignetes Rotorblatt nicht erfüllt werden. Einerseits sind mit Hilfe dieser technischen Lösung die möglichen Stabilitätsreserven nur unvollständig zu erschließen. Andererseits ist die angestrebte Durchströmung des gesamten Rotorblattes mit erwähnter Abluft der maschinentechnischen Komponenten in der Maschinengondel und im Standmast der Windkraftanlage zur Vermeidung der Vereisung der Oberfläche des Rotorblattes erheblich behindert.With such a construction, obviously modern requirements to a suitable rotor blade cannot be met. On the one hand, with the help of this technical solution only incompletely to the possible stability reserves open up. On the other hand, the desired flow of the whole Rotor blade with the exhaust air of the mechanical components mentioned in the Machine nacelle and in the mast of the wind turbine to avoid the Icing of the surface of the rotor blade is considerably impeded.

Ein Rotorblatt für Windkraftanlagen, sowohl konstruktionsgetreu gefertigt als auch gleichermaßen unempfindlich gegen Wirkungen von Blitzeinschlägen, gegen Vereisungen der Rotorblattoberfläche mit damit einhergehender Beeinflussung des optimalen Flügelprofils und gegen die Wirkungen von häufigen Wechseln der Windrichtung und Windgeschwindigkeit ist, steht bisher nicht zur Verfügung.A rotor blade for wind turbines, both manufactured according to the design also insensitive to the effects of lightning strikes Icing of the rotor blade surface with the associated influence the optimal wing profile and against the effects of frequent changes the wind direction and wind speed is not yet available.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Beseitigung der genannten Mängel des Standes der Technik und in der Schaffung einer Lösung für ein metallisches Rotorblatt, das mit geringem technischen Aufwand herstellbar ist, das Anordnungen zum Zwecke des Austreibens von Feuchtigkeit und zur Vermeidung von Reif- oder Eisansatz an der Rotorblatt-Außenfläche aufweist und das ohne besondere Schwierigkeiten mit der Rotornabe verbunden werden kann und außerdem Voraussetzungen für eine mit einfachen Mitteln zu bewerkstelligenden Blattspitzenverdrehung aufweist. The object of the invention is therefore to eliminate the above Deficiencies in the prior art and in creating a solution for one metallic rotor blade that can be produced with little technical effort, the arrangements for the purpose of expelling moisture and for Avoiding frost or ice build-up on the rotor blade outer surface and that can be connected to the rotor hub without any particular difficulties can and also requirements for one with simple means too accomplishing leaf tip twist.  

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs 1 und deren vorteilhaften Ausgestaltungen gelöst.The object is achieved by the characterizing features of the Main claim 1 and their advantageous embodiments solved.

Das vorgeschlagene metallische Rotorblatt, das besonders vorteilhaft für Windkraftanlagen an Binnenlandstandorten geeignet sein soll, besteht aus einem über die gesamte Länge des Rotorblattes reichende und sich zur Blattspitze hin verjüngenden tragenden Hohlprofil, das aus zwei ebenen Stegblechen und zwei gewölbten Flanschblechen zusammengesetzt ist, wobei die Flanschbleche zugleich die gewünschte Oberflächenkontur des Rotorblattes im Bereich des Hohlprofils bilden.The proposed metallic rotor blade, which is particularly advantageous for Wind turbines at inland locations should be suitable consists of one extending over the entire length of the rotor blade and towards the blade tip tapered load-bearing hollow profile, consisting of two flat web plates and two curved flange plates is assembled, the flange plates at the same time the desired surface contour of the rotor blade in the area of Form hollow profile.

Die Ausbildung des Hohlprofils in dieser Weise sichert einerseits die Anordnung der Materialquerschnitte in statisch günstigster Lage und andererseits die angestrebte Durchströmbarkeit von der Nabe bis zur Flügelspitze. Gleichzeitig reduziert diese Ausbildung des Hohlprofils das Bereitstellen von Umformwerkzeugen auf die Vorrichtungen für die Formgebung der Flanschbleche.The formation of the hollow profile in this way on the one hand ensures the arrangement the material cross-sections in the structurally most favorable location and on the other hand the desired flowability from the hub to the wing tip. At the same time, this design of the hollow profile reduces the provision of Forming tools on the devices for shaping the Flange plates.

Das Nutzen der Flanschbleche als Teile der Flügeloberfläche mindert die Anforderungen an den Umfang der anzuordnenden Verkleidungselemente für die das Gewährleisten der definierten Oberflächenkontur am gesamten Rotorblatt. Die verwendeten Spanten sind als Spanten für die Flügelnasenverkleidung und für die Flügelschwanzverkleidung an den Stegblechen des tragenden Hohlprofils angeordnet, wobei die Spanten ausschließlich am jeweiligen Stegblech mit dem tragenden Hohlprofil kraftschlüssig verbunden sind.The use of the flange plates as parts of the wing surface reduces the Requirements for the scope of the cladding elements to be arranged for the ensuring the defined surface contour on the entire rotor blade. The frames used are as frames for the wing nose trim and for the wing tail cladding on the web plates of the load-bearing hollow profile arranged, the frames only on the respective web plate with the load-bearing hollow profile are non-positively connected.

Die Spanten dienen auf diese Weise nicht nur als konstruktives Bauteil sondern gleichzeitig als formgebende Lehre für das Sichern des erforderlichen Profils des Rotorblattes. Bei Wahl von Schweißverbindungen als kraftschlüssige Verbindung von Spanten und Verkleidungsblechen dient die Ausbildung der Spanten im äußeren Kantenbereich gleichzeitig als Auflage und Befestigungsblech. Die Bestimmung der Abstände zwischen den einzelnen Spanten erfolgt zweckdienlicherweise im Zuge der Dimensionierungsrechnung, um entweder masse- oder festigkeitsoptimale Konstruktionen realisieren zu können.In this way, the frames serve not only as a structural component but also at the same time as a formative teaching for securing the required profile of the Rotor blade. When welding connections are selected as a non-positive connection of frames and cladding sheets is used to form frames in outer edge area simultaneously as a support and mounting plate. The distances between the individual frames are determined expediently in the course of the dimensioning calculation to either to be able to realize structures that are optimal in terms of mass or strength.

Das Unterscheiden zwischen Spanten für die Flügelnasenverkleidung und in Spanten für die Flügelschwanzverkleidung führt im wesentlichen dazu, das tragende Hohlprofil unabhängig vom gewählten Profil des Rotorblattes möglichst im Bereich der Kraftwirkungslinie des Rotorblattes anzuordnen. Gleichzeitig erlaubt die vorgeschlagene Ausbildung des metallischen Rotorblattes das Verwenden unterschiedlicher Materialqualitäten und Blechdicken für die konstruktiven Elemente im Nasen- und im Schwanzbereich sowie in verschiedenen Längenbereichen des Rotorblattes. Distinguishing between frames for the wing nose fairing and in Frame for the wing tail fairing essentially leads to the fact that load-bearing hollow profile regardless of the selected profile of the rotor blade if possible to be arranged in the area of the line of action of the rotor blade. At the same time, the proposed design of the metallic rotor blade allows using different material qualities and sheet thicknesses for the constructive elements in the nose and tail area as well as in different length ranges of the rotor blade.  

Die Verkleidungsbleche an Flügelnase und Flügelschwanz sind dagegen sowohl mit den jeweiligen Spanten als auch mit den Flanschblechen des tragenden Hohlprofils kraftschlüssig verbunden. Damit sind die Spanten über die Profilgebungsfunktion hinaus ebenfalls für die Übertragung anteiliger Kräfte nutzbar. Außerdem besitzen die Spanten und die Stegbleche zwischen den einzelnen Spanten Aussparungen für den Durchtritt gasförmiger Medien, die eine Größe von wenigstens 15% der Flächen der jeweiligen Spanten und Stegblechbereiche aufweisen.The panels on the wing nose and wing tail are both with the respective frames as well as with the flange plates of the load-bearing Hollow profile non-positively connected. So the frames are over Profiling function also for the transfer of proportional forces usable. In addition, the frames and the web plates between the individual frames cutouts for the passage of gaseous media, the one Size of at least 15% of the area of the respective frames and Have web plate areas.

Dies ermöglicht es, praktisch alle Oberflächenbereiche des Rotorblattes mittels durchströmender Medien vom Innenraum des Rotorblattes aus zu temperieren und bedarfsweise von Kondensatfeuchte zu befreien. Das ist eine entscheidende Voraussetzung für das Vermeiden von Vereisungen und Rauhreifansatzbildungen, wie sie insbesondere an typischen Binnenlandstandorten auftreten können.This makes it possible to use practically all surface areas of the rotor blade to flow through flowing media from the interior of the rotor blade and, if necessary, to get rid of condensate moisture. That is a crucial one Prerequisite for avoiding icing and formation of hoarfrost, as can occur in particular in typical inland locations.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das tragende Hohlprofil mit einem den Nabenanschluß sichernden Ringflansch kraftschlüssig verbunden ist, dessen Durchmesser etwa der diagonalen lichten Weite des Hohlprofils in der Ebene der dem Ringflansch oder der Rotornabe nächstgelegenen Spanten entspricht. Damit wird nicht nur eine kostensparende und gedrungene Nabenbauweise ermöglicht sondern außerdem der homogene Kraftfluß vom verkleideten Bereich des Rotorblattes bis zum Nabenanschluß gesichert. Ein nicht unwesentlicher Vorteil besteht darüber hinaus in der Verkleinerung der für den Staudruck beim Wirken der Überlebens­ windgeschwindigkeit wesentlichen projizierten Anströmfläche des Rotors.Another advantageous embodiment of the invention is that load-bearing hollow profile with an annular flange securing the hub connection is non-positively connected, the diameter of which is about the diagonal clearance Width of the hollow profile in the plane of the ring flange or the rotor hub nearest frames. This will not only be a cost-saving and compact hub design also allows the homogeneous Power flow from the covered area of the rotor blade to the hub connection secured. Another not insignificant advantage is that Reduction in back pressure for survival wind speed essential projected flow area of the rotor.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung sieht die unverschlossene Ausbildung des der Nabe entgegengesetzten Endes des Rotorblattes vor. In diesem Fall gelangt die ausströmende Luft nicht über einzelne Ausströmdüsen sondern über den gesamten Querschnitt des unverschlossenen Endes des Rotorblattes ins Freie.A further advantageous embodiment of the solution according to the invention is shown in FIG unlocked formation of the opposite end of the hub Rotor blade. In this case, the air flowing out does not pass through individual ones Outflow nozzles but over the entire cross section of the unsealed End of the rotor blade outside.

Dies wirkt sich insbesondere bei hohen Rotordrehzahlen infolge der bewirkten Luftreibung am Ende des Rotorblattes geräuschmindernd aus.This is particularly the case at high rotor speeds due to the effects Air friction at the end of the rotor blade reduces noise.

Als vorteilhafte Ausführungsform ist es auch möglich, das erfindungsgemäße tragende Hohlprofil bei der Gestaltung des Rotorblattes mit einer beweglichen Blattspitze nur bis zur Trennstelle zwischen dem starren Rumpf und der beweglichen Blattspitze zu führen. Die Länge der beweglichen Blattspitze kann zwischen 10 und 50% der gesamten Länge des Rotorblattes betragen, weil die vorteilhafte Konstruktion des erfindungsgemäßen Rotorblattes die Verlagerung der Trennstelle aus der üblichen Lage von 5 bis 15%, gerechnet vom Ende des Rotorblattes, nunmehr bis hin zur halben Rotorblattlänge ermöglicht. As an advantageous embodiment, it is also possible to implement the invention load-bearing hollow profile in the design of the rotor blade with a movable Leaf tip only up to the point of separation between the rigid body and the to guide the movable blade tip. The length of the movable blade tip can between 10 and 50% of the total length of the rotor blade, because the advantageous construction of the rotor blade according to the invention the displacement the separation point from the usual position of 5 to 15%, calculated from the end of the Rotor blade, now possible up to half the length of the rotor blade.  

Die bewegliche Blattspitze kann in einem solchen Fall in einer an sich bekannten Konstruktion ausgebildet sein.In such a case, the movable blade tip can be in a known manner Construction be formed.

Die Trennstelle enthält außerdem an sich bekannte Elemente zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem starren Rumpf des Rotorblattes und der beweglichen Blattspitze.The separation point also contains known elements for non-positive Connection between the rigid fuselage of the rotor blade and the movable one Leaf tip.

Vorteilhafterweise ist die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem starren Rumpf des Rotorblattes und der beweglichen Blattspitze an der Trennstelle mit einem Drehmechanismus ausgestattet, der die bedarfsweise Ausrichtung der Blattspitze in die Bremsstellung durch Verdrehen des Flügelschwanzes in den Wind, die bedarfsweise Ausrichtung der Blattspitze in die Anfahrstellung durch Verdrehen der Flügelnase in den Wind und die bedarfsweise Pitchregelung der Blattspitze ermöglicht. Das Anordnen beispielsweise einer Kugeldrehverbindung als kraftschlüssige Verbindung zwischen dem starren Rumpf des Rotorblattes und der beweglichen Blattspitze ist deshalb möglich, weil dazu die Verfügbarkeit des wenigstens bis zur Trennstelle geführten tragenden Hohlprofils die erforderliche einfache bautechnische Basis bietet.The positive connection between the rigid is advantageous Fuselage of the rotor blade and the movable blade tip at the separation point equipped with a rotating mechanism that the need to align the blade tip in the braking position Twisting the wing tail in the wind, the need to align the tip of the blade in the starting position Twisting the wing nose in the wind and the pitch control of the blade tip, if necessary, enables. The arrangement of, for example, a ball slewing ring as a positive connection Connection between the rigid fuselage of the rotor blade and the movable one Leaf tip is possible because the availability of at least until the required simple hollow profile led to the separation point offers a technical basis.

In einer besonderen Ausführungsform ist am Rotorblattende ein Klappenmechanismus angeordnet, mit dessen Hilfe der wahlweise Verschluß einer Rotorblattöffnung gegen das Eindringen von Regenwasser oder Schnee bei Stillstand der Anlage und/oder zum Zwecke der Wahrnahme einer zusätzlichen und feinfühligen Bremsfunktion für den Rotor die teilweise oder vollständige Nutzung der Verschlußklappe als parallel zur Rotorachse aufgerichtetes Paddel erreicht wird.In a special embodiment, a is at the end of the rotor blade Flap mechanism arranged, with the help of the optional closure a rotor blade opening against the ingress of rainwater or snow System downtime and / or for the purpose of performing an additional and sensitive braking function for the rotor the partial or complete Use of the flap as a paddle set up parallel to the rotor axis is achieved.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die erforderlichen kraftschlüssigen Verbindungen zwischen Steg- und Flanschblechen des tragenden Hohlprofils, zwischen dem tragenden Hohlprofil und Ringflansch sowie zwischen den Spanten den Verkleidungsblechen und dem tragenden Hohlprofil ausschließlich als Schweißverbindungen ausgeführt sind, wobei das Material der zu verbindenden Bauteile des metallischen Rotorblattes als auch das Schweißgut aus korrosionsbeständigem Stahl besteht.An advantageous embodiment of the invention is that the required positive connections between web and flange plates of the load-bearing hollow profile, between the load-bearing hollow profile and ring flange as well as between the frames, the cladding sheets and the load-bearing Hollow profile are designed exclusively as welded connections, the Material of the components of the metallic rotor blade to be connected as well Weld metal consists of corrosion-resistant steel.

Damit werden nicht nur besondere Aufwendungen für zusätzliche Beschichtungen der Bauteile und der Schweißverbindungen sondern auch funktionsbeeinträchtigende Korrosionen an unzugänglichen Teilen des metallischen Rotorblattes während der Nutzungszeit verhindert. This not only means special expenses for additional coatings of the components and the welded joints but also Functional corrosion on inaccessible parts of the metallic rotor blade prevented during use.  

Auf Grund der konstruktiven Beschaffenheit des erfindungsgemäßen metallischen Rotorblattes ist es möglich, die Verkleidungsbleche in den Nasen- und Schwanzbereichen des Rotorblattes mit geringeren Dicken als den Dicken der Steg- und Flanschbleche des tragenden Hohlprofils auszubilden.Due to the constructive nature of the metallic according to the invention Rotor blade it is possible to insert the cladding sheets in the nose and Tail areas of the rotor blade with smaller thicknesses than the thicknesses of the Form web and flange plates of the load-bearing hollow profile.

Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen metallischen Rotorblattes weist innerhalb des von den Verkleidungsblechen und/oder vom tragenden Hohlprofil eingeschlossenen Volumens des Rotorblattes einen oder mehrere geschlossene Behälter auf, die vorteilhafterweise in der Nähe der Trennstelle oder im letzten Drittel des Rotorblattes, von der Nabe aus betrachtet, anzuordnen sind und zur Aufnahme einer frostsicheren Ballastflüssigkeit dienen.A special embodiment of the metallic The rotor blade faces inside of the cladding plates and / or carrying hollow profile enclosed volume of the rotor blade one or several closed containers, which advantageously near the Separation point or in the last third of the rotor blade, viewed from the hub, are to be arranged and serve to hold a frost-proof ballast liquid.

Diese Behälter werden zum Zwecke der Vergößerung der Rotorträgheit nach Erreichen einer Mindestdrehzahl des Rotors mit Ballastflüssigkeit gefüllt und dämpfen in diesem Zustand die Reaktionen des Rotors auf Windflauten, Windböen und Windrichtungswechsel.These containers are used for the purpose of increasing the rotor inertia Reaching a minimum speed of the rotor filled with ballast liquid and dampen the reactions of the rotor to calm winds in this state, Wind gusts and changes in wind direction.

Die mit Ballastflüssigkeit vergrößerte Massenträgkeit des Rotors sorgt außerdem dafür, daß länger andauernde Windflauten mit drehendem Rotor überbrückt werden, ohne daß es zum Anlagenstillstand kommt.The increased inertia of the rotor with ballast fluid also ensures for bridging winds with a rotating rotor without the plant coming to a standstill.

Das Rückführen der Ballastflüssigkeit in den oder in die Vorratsbehälter, die beispielsweise innerhalb der Nabe oder in Nabennähe angeordnet sein können, ist erst bei Stillstand des Rotors erforderlich, um das Anlaufverhalten infolge der nach dieser Prozedur verminderten Massenträgheit des Rotors zu erleichtern.Returning the ballast fluid into or into the storage containers can be arranged for example within the hub or in the vicinity of the hub Required only when the rotor is at a standstill in order to ensure that the after this procedure to reduce the reduced inertia of the rotor.

Die Vorteile der Erfindung bestehen zusammenfassend insbesondere in der vergleichsweise unkomplizierten mechanischen Fertigungsfähigkeit des vorgeschlagenen metallischen Rotorblattes.The advantages of the invention consist in particular in the comparatively uncomplicated mechanical manufacturing ability of the proposed metallic rotor blade.

Es ist praktisch in allen Teilbereichen mittels gasförmiger Medien durchströmbar, insbesondere im Nasen- und Schwanzbereich des Rotorblattes, so daß es bei laufendem Anlagenbetrieb sowohl zum Austreiben gegebenenfalls in das Rotorblatt eingedrungener Feuchtigkeit und zugleich zum unmittelbaren Kontakt zwischen der warmen durch das Rotorblatt geförderten Abluft der Maschinenanlage und der Blechbeplankung des Rotorblattes kommt.It can be flowed through in practically all areas by means of gaseous media, especially in the nose and tail area of the rotor blade, so that it ongoing plant operation both for expulsion into the Rotor blade penetrated moisture and at the same time for direct contact between the warm exhaust air conveyed by the rotor blade Machine system and the sheet metal cladding of the rotor blade comes.

Einer schädigenden Wirkung bei evtl. Blitzeinschlag wird so weitgehend vorgebeugt. Zudem ist eine Ableitung auftreffender Blitzenergie auf der Oberfläche des Rotorblattes gewährleistet. A damaging effect in the event of a lightning strike is largely so leaning forward. In addition, there is a discharge of lightning energy on the Guaranteed surface of the rotor blade.  

Die Kühlwirkung der zusätzlich während des Anlagenbetriebes aus der Maschinengondel über die Rotornabe mittels der durchströmten Rotorblätter abgesaugten Luftmengen reduziert nicht nur die thermische Belastung der Maschinenanlage sondern führt auch zur Einsparung von Kühlaufwand für den Betrieb herkömmlicher Kühlaggregate.The cooling effect of the additional during system operation from the Machine nacelle over the rotor hub by means of the rotor blades through which the air flows extracted air quantities not only reduces the thermal load on the Machine system but also leads to savings in cooling effort for the Operation of conventional cooling units.

Die am Ende des Rotorblattes ausströmenden Luftmengen vermindern im Bereich der Blattspitzen mit den verhältnismäßig großen Umfangsgeschwindigkeiten die Lärmemission.The amount of air flowing out at the end of the rotor blade is reduced in the area of the blade tips with the relatively large peripheral speeds Noise emission.

Das metallische Rotorblatt bietet auch günstige Voraussetzungen für das Einordnen von Mechanismen für die wahlweise Blattspitzenverdrehung zum Zwecke der Drehzahlbegrenzung in Bremsstellung, zum Zwecke der Beschleunigung der Anlage aus dem Ruhezustand in der Anfahrstellung und zum Zwecke der Optimierung der Blattspitzenfunktion in der Pitchstellung. Mit der Nutzbarkeit der Blattspitze als Anfahrhilfe verkörpert eine größere Rotorblattmasse für die Bedingungen typischer Binnenlandstandorte nun keinen Mangel mehr. Sie dient vielmehr zum erwünschten Dämpfen der Wirkungen von kurzfristigen Windrichtungswechseln oder böenartiger Windgeschwindigkeitsänderungen auf die komplette Maschinenanlage. Dieser positive Effekt kann nun auch dadurch verstärkt werden, daß die Masseverteilung im erfindungsgemäßen Rotorblatt bei Erfordernis durch das Fördern von Ballastflüssigkeit von der Nabennähe in nahe an der Trennstelle zur Blattspitze gelegene Behälter für die Aufnahme von Ballastflüssigkeit zeitweilig veränderlich ist.The metallic rotor blade also offers favorable conditions for that Classification of mechanisms for the optional blade tip rotation for Purpose of speed limitation in braking position, for the purpose of Acceleration of the system from the idle state in the start position and to Purposes of optimizing the tip function in the pitch position. With the usability of the blade tip as a starting aid embodies a larger one No rotor blade mass for the conditions of typical inland locations Lack more. Rather, it serves to dampen the effects of short-term changes in wind direction or gusty Wind speed changes on the entire machine system. This positive effect can now also be reinforced by the fact that Mass distribution in the rotor blade according to the invention if required by the Delivery of ballast liquid from the hub near to the point of separation Temporary container for the absorption of ballast fluid temporarily is changeable.

Die Erfindung soll nachstehend mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment will.

In der beiliegenden Zeichnung zeigenShow in the attached drawing

Fig. 1 den schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen metallischen Rotorblattes Fig. 1 shows the schematic longitudinal section of a metallic rotor blade according to the invention

Fig. 2 den schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen metallischen Rotorblattes Fig. 2 shows the schematic cross section of a metallic rotor blade according to the invention

Fig. 3 die schematische Darstellung des Klappenmechanismus am Rotorblattende. Fig. 3 shows the schematic representation of the flap mechanism at the rotor blade end.

Der Rotor einer Windkraftanlage mit einer Nennleistung von 500 kW hat einen Durchmesser von 42 m. Die Nabe des Rotors ist mit drei metallischen Rotorblättern 1 bestückt. The rotor of a wind turbine with a nominal output of 500 kW has a diameter of 42 m. The hub of the rotor is equipped with three metallic rotor blades 1 .

Das metallische Rotorblatt 1 mit einer Gesamtlänge von 20 m besteht aus einem tragenden Hohlprofil 5, das sich von der Blattwurzel 2 bis zum der Nabe entgegengesetzten Ende des Rotorblattes hin stetig verjüngt.The metallic rotor blade 1 with a total length of 20 m consists of a load-bearing hollow profile 5 which tapers continuously from the blade root 2 to the end of the rotor blade opposite the hub.

Das Hohlprofil wird aus zwei ebenen Stegblechen 6 und zwei gewölbten Flanschblechen 8 gebildet.The hollow profile is formed from two flat web plates 6 and two curved flange plates 8 .

In der Querschnittsebene des Rotorblattes mit den größten Profilabmessungen von 650 mm Dicke und 2.400 mm Abstand zwischen Vorderkante der Flügelnase 3 und Abrißkante am Flügelschwanz 4 beträgt die Höhe der Stegbleche 6 des tragenden Hohlprofils 5 je 590 mm. Der Abstand der Stegbleche 6 beträgt in dieser Ebene 640 mm.In the cross-sectional plane of the rotor blade with the largest profile dimensions of 650 mm thickness and 2,400 mm distance between the front edge of the wing nose 3 and the tear-off edge on the wing tail 4 , the height of the web plates 6 of the supporting hollow profile 5 is 590 mm each. The distance between the web plates 6 is 640 mm in this plane.

Die Stegbleche 6 sind zwischen vorgeformten Flanschblechen 8 angeordnet, die etwa 20 mm über die Stegbleche 6 hinausragen.The web plates 6 are arranged between preformed flange plates 8 which protrude about 20 mm beyond the web plates 6 .

Die Verkleidung des tragenden Hohlprofils 5 beginnt in einem Abstand von 3.000 mm ab Blattwurzel 2. In diesem verkleidungsfreien Abschnitt des metallischen Rotorblattes 1 geht das tragende Hohlprofil 5 von dem Querschnitt in der Ebene mit den größten Profilabmessungen in ein kreisförmiges Profil mit einem Außendurchmesser von 800 mm über. Im Bereich der Blattwurzel ist dieses Profil mit einem Ringflansch für den Nabenanschluß 16 verbunden. In einem Abstand von 13.500 mm von der Blattwurzel 2 besitzt das Rotorblatt 1 eine Trennstelle 17, die mit einer Kugeldrehverbindung zwischen dem starren Rumpf des Rotorblattes 1 und der drehbaren Blattspitze 19 ausgestattet ist.The cladding of the load-bearing hollow profile 5 begins at a distance of 3,000 mm from the leaf root 2 . In this cladding-free section of the metallic rotor blade 1 , the load-bearing hollow profile 5 changes from the cross section in the plane with the largest profile dimensions into a circular profile with an outer diameter of 800 mm. In the area of the blade root, this profile is connected to an annular flange for the hub connection 16 . At a distance of 13,500 mm from the blade root 2 , the rotor blade 1 has a separating point 17 , which is equipped with a rotary ball connection between the rigid body of the rotor blade 1 and the rotatable blade tip 19 .

Der Drehmechanismus für die Blattspitze 20 ist jeweils mit den tragenden Hohlprofilen 5 des starren Rumpfes des Rotorblattes 1 und der Blattspitze 19 verschraubt und besitzt einen speziellen elektromotorischen Antrieb für die Auslenkung der Blattspitze 19 um jeweils bis zu 45 Grad aus der Normalstellung.The rotating mechanism for the blade tip 20 is screwed to the supporting hollow profiles 5 of the rigid body of the rotor blade 1 and the blade tip 19 and has a special electromotive drive for deflecting the blade tip 19 by up to 45 degrees from the normal position.

Das ist die Voraussetzung dafür, um im Havariefall schlagartig die Bremsstellung zur Vermeidung von Überdrehzahlen des Rotors durch Verstellung der Blattspitze 19 mit dem Flügelschwanz 4 in den Wind zu erreichen. Gleichzeitig ermöglicht der steuerbare Drehmechanismus für die Blattspitze 20 die Pitchregelung der Blattspitze bis zur Endstellung mit Ausrichtung der Flügelnase in den Wind. Bei laufendem Betrieb des Rotors wird mit dem Anfahren dieser Stellung ebenfalls eine Bremswirkung erreicht, während diese Stellung der Blattspitze 19 bei Anlagenstillstand als Anfahrhilfe wirksam ist. An der Trennstelle des Rotorblattes 17 sind die dort angeordneten Spanten 9, 10 sowohl für den starren Rumpf des Rotorblattes als auch für die bewegliche Blattspitze 9, 10 ohne Aussparungen 15 ausgeführt. Die Durchströmbarkeit des Rotorblattes 1 für gasförmige Medien wird an dieser Stelle über den offenen Querschnitt der tragenden Hohlprofile 5 und der Kugeldrehverbindung an der Trennstelle gewährleistet. This is the prerequisite for suddenly reaching the braking position to avoid overspeeding of the rotor in the event of an accident by adjusting the blade tip 19 with the wing tail 4 in the wind. At the same time, the controllable rotating mechanism for the blade tip 20 enables the pitch control of the blade tip to the end position with the wing nose aligned in the wind. When the rotor is in operation, a braking effect is likewise achieved when this position is approached, while this position of the blade tip 19 is effective as a starting aid when the system is at a standstill. At the separation point of the rotor blade 17 , the frames 9 , 10 arranged there are designed for the rigid body of the rotor blade as well as for the movable blade tip 9 , 10 without cutouts 15 . The flow through the rotor blade 1 for gaseous media is ensured at this point via the open cross-section of the load-bearing hollow profiles 5 and the rotary ball joint at the separation point.

Etwa im Abstand von 800 bis 1.000 mm sind an den Stegblechen 6 des tragenden Hohlprofils 5 Spantenbleche für die Verkleidung der Flügelnase 9 und Spantenbleche für die Verkleidung des Flügelschwanzes 10 befestigt.Approximately separated by 800 to 1.000 mm of the supporting hollow profile are attached to the casing of the tail wing 10 to the web plates 6 5 Spantenbleche for the covering of the wing leading edge 9 and Spantenbleche.

Die Spantenbleche 9, 10 sind mit Blechdicken zwischen 3 und 4 mm ausgeführt und an den äußeren Kanten über eine Länge von 10 bis 15 mm abgewinkelt. Diese Winkel bilden die Auflage und die verfügbare Verbindungsstelle 13 für die Verkleidungsbleche 12 mit den Spantenblechen 9, 10.The frame sheets 9 , 10 are designed with sheet thicknesses between 3 and 4 mm and angled on the outer edges over a length of 10 to 15 mm. These angles form the support and the available connection point 13 for the cladding sheets 12 with the frame sheets 9 , 10 .

Die Verkleidungsbleche 12 mit Blechdicken im Nasenbereich zwischen 2 und 3 mm und im Schwanzbereich zwischen 2,5 und 4 mm sind außerdem mit den Flanschblechen 8 verbunden.The cladding sheets 12 with sheet thicknesses in the nose area between 2 and 3 mm and in the tail area between 2.5 and 4 mm are also connected to the flange sheets 8 .

Alle kraftschlüssigen Verbindungen zwischen den Einzelteilen 6, 8 des tragenden Hohlprofils 5, zwischen Spanten 9, 10 und tragendem Hohlprofil 5, zwischen den Verkleidungsblechen 12 und Spantenblechen 9, 10 sowie Flanschblech 8 des tragenden Hohlprofils 5 und zwischen tragendem Hohlprofil 5 und dem Ringflansch für den Nabenanschluß 16 sind als Schweißverbindungen ausgeführt, die an der Außenfläche des Rotorblattes verschliffen sind.All non-positive connections between the individual parts 6 , 8 of the load-bearing hollow profile 5 , between frames 9 , 10 and load-bearing hollow profile 5 , between the cladding sheets 12 and frame plates 9 , 10 and flange plate 8 of the load-bearing hollow profile 5 and between load-bearing hollow profile 5 and the ring flange for the Hub connection 16 are designed as welded connections which are ground on the outer surface of the rotor blade.

Alle Konstruktionsteile des metallischen Rotorblattes 1 bestehen aus korrosionsbeständigem Crom-Nickelstahl, desgleichen das verwendete Schweißgut.All construction parts of the metallic rotor blade 1 consist of corrosion-resistant chromium nickel steel, as does the weld metal used.

Im Bereich der Verkleidung des Rotorblattes 1 besitzen die Stegbleche 6 des tragenden Hohlprofils 5 rechteckige Aussparungen 7, die etwa 25% der gesamten Stegfläche zwischen den jeweiligen Spanten 9, 10 umfassen und etwa mittig zwischen den Flanschblechen 8 angeordnet sind.In the area of the cladding of the rotor blade 1 , the web plates 6 of the supporting hollow profile 5 have rectangular recesses 7 , which comprise approximately 25% of the total web area between the respective frames 9 , 10 and are arranged approximately centrally between the flange plates 8 .

Die Spantenbleche 9, 10 besitzen ebenfalls Aussparungen 15, wobei diese Aussparungen 15 bis zu 30% der jeweiligen Fläche der Spanten 9, 10 erreichen, kreisförmig ausgebildet und mittig zwischen den Verkleidungsblechen 12 angeordnet sind.The frame sheets 9 , 10 also have cutouts 15 , these cutouts 15 reaching up to 30% of the respective area of the frames 9 , 10 , being circular and arranged centrally between the cladding sheets 12 .

Das unverkleidete Ende des Rotorblattes 21 ist zugleich das dem Drehmechanismus für die Blattspitze 20 entgegengesetzte Ende der Blattspitze. Es ist ohne Verwendung von Spantenblechen 9, 10 gefertigt und wird vom tragenden Hohlprofil 5 und den daran befestigten Verkleidungsblechen 12 gebildet.The unclad end of the rotor blade 21 is at the same time the end of the blade tip opposite the rotating mechanism for the blade tip 20 . It is manufactured without the use of frame sheets 9 , 10 and is formed by the load-bearing hollow profile 5 and the cladding sheets 12 attached to it.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auf das Installieren des Klappenmechanismus 22 für den wahlweisen Verschluß des unverkleideten Endes des Rotorblattes 21 und für das bedarfsweise Benutzen dieses Klappenmechanismus 22 für Bremszwecke angesichts der Ausstattung dem ausgeführten Rotorblattes 1 mit einem Drehmechanismus für die Blattspitze 20 verzichtet worden.In the present exemplary embodiment, the installation of the flap mechanism 22 for the optional closure of the uncovered end of the rotor blade 21 and for the use of this flap mechanism 22 for braking purposes, if necessary, has been dispensed with in view of the equipment of the executed rotor blade 1 with a rotating mechanism for the blade tip 20 .

In einem Abstand zwischen 11.000 und 13.000 mm von der Blattwurzel 2 ist das tragende Hohlprofil 5 als geschlossener Behälter für die Aufnahme von Ballastflüssigkeit 23 ausgebildet. At a distance of between 11,000 and 13,000 mm from the blade root 2 , the supporting hollow profile 5 is designed as a closed container for holding ballast liquid 23 .

Dieser Behälter hat ein Fassungsvermögen von 400 l und kann bedarfsweise aus einem in der Rotornabe angeordneten Vorratsbehälter mit Ballastflüssigkeit befüllt werden, um bei Erfordernis die Massenträgkeit des Rotors beeinflussen zu können.This container has a capacity of 400 l and can be used if necessary a storage container with ballast liquid arranged in the rotor hub be filled to influence the inertia of the rotor if necessary can.

Das metallische Rotorblatt 1 gemäß dieses Ausführungsbeispiels hat ohne Ballastflüssigkeit eine Gesamtmasse von 2.300 kg. Es ist wegen der leitenden Verbindung der Hauptwelle mit der metallischen Turmkonstruktion der Windkraftanlage wenig anfällig für Blitzschäden. Die äußere Kontur der Rotornabe ist flexibel gegen die Umhausung der Maschinengondel abgedichtet, während die Rotornabe in Wellennähe ausreichend große Öffnungen zum Eintreten von erwärmter Luft aus der Turmkonstruktion und aus der Maschinengondel in die Nabe und die daran befestigten Rotorblätter 1 aufweist. Im Betriebszustand ist damit das ausgeführte Rotorblatt 1 auch bei extremen Witterungsbedingungen weitgehend gegen Vereisung und infolgedessen vor Masse- und Profilveränderungen geschützt.The metallic rotor blade 1 according to this exemplary embodiment has a total mass of 2,300 kg without ballast liquid. Because of the conductive connection of the main shaft to the metallic tower structure of the wind turbine, it is not very susceptible to lightning damage. The outer contour of the rotor hub is flexibly sealed against the housing of the machine nacelle, while the rotor hub near the shaft has sufficiently large openings for the entry of heated air from the tower construction and from the machine nacelle into the hub and the rotor blades 1 attached to it. In the operating state, the executed rotor blade 1 is thus largely protected against icing and consequently against changes in mass and profile even in extreme weather conditions.

Das ausgeführte Rotorblatt 1 verfügt infolge der erfindungsgemäßen Ausstattung über ein vorteilhaftes Anlaufverhalten, über eine im Bereich der Blattspitze 19 steuerbare Flügelstellung zum Zwecke optimierter Ausnutzung der Windenergie und zum Zwecke der Verhinderung von unzulässigen Rotordrehzahlen bei größeren Windgeschwindigkeiten.As a result of the equipment according to the invention, the executed rotor blade 1 has an advantageous starting behavior, a blade position that can be controlled in the area of the blade tip 19 for the purpose of optimized use of wind energy and for the purpose of preventing impermissible rotor speeds at higher wind speeds.

Claims (10)

1. Metallisches Rotorblatt für Windkraftanlagen, insbesondere für Windkraftanlagen an Binnenlandstandorten, bestehend aus einem Längs- Tragelement als sich zum Rotorblattende hin verjüngendes Hohlprofil mit daran befestigten Spanten, Flügelnasen- und Flügelschwanzverkleidungen, dadurch gekennzeichnet,
daß das tragende Hohlprofil (5) aus zwei ebenen Stegblechen (6) und zwei gewölbten Flanschblechen (8) besteht, wobei die Flanschbleche (8) entsprechend der erforderlichen Oberflächenkontur des Rotorblattes (1) im Bereich des Hohlprofils (5) geformt sind,
daß die eingesetzten Spanten (9, 10) als Spanten für die Flügelnasenverkleidung (9) und als Spanten für die Flügelschwanzverkleidung (10) an den Stegblechen des tragenden Holprofils (5) angeordnet sind, wobei die Spanten ausschließlich am jeweiligen Stegblech (6) mit dem tragenden Hohlprofil (5) kraftschlüssig verbunden sind, daß die Verkleidungsbleche (12) jeweils mit den Flanschblechen (8) des tragenden Hohlprofils (5) und den Spanten (9, 10) kraftschlüssig verbunden sind und
daß die Stegbleche (6) des tragenden Hohlprofils (5) zwischen den Spanten (9, 10) und die Spanten (9, 10) Aussparungen (7, 15) mit einer Fläche von wenigstens 15% der jeweiligen Stegblech- und Spantenfläche besitzen.
1. Metallic rotor blade for wind power plants, in particular for wind power plants at inland locations, consisting of a longitudinal support element as a tapering hollow profile towards the end of the rotor blade with attached frames, wing nose and wing tail linings, characterized in that
that the load-bearing hollow profile ( 5 ) consists of two flat web plates ( 6 ) and two curved flange plates ( 8 ), the flange plates ( 8 ) being shaped in accordance with the required surface contour of the rotor blade ( 1 ) in the region of the hollow profile ( 5 ),
that the frames used ( 9 , 10 ) as frames for the wing nose trim ( 9 ) and as frames for the wing tail trim ( 10 ) on the web plates of the load-bearing profile ( 5 ) are arranged, the frames only on the respective web plate ( 6 ) with the load-bearing hollow profile ( 5 ) are non-positively connected, that the cladding sheets ( 12 ) are each non-positively connected to the flange plates ( 8 ) of the supporting hollow profile ( 5 ) and the frames ( 9 , 10 ) and
that the web plates ( 6 ) of the load-bearing hollow profile ( 5 ) between the frames ( 9 , 10 ) and the frames ( 9 , 10 ) have recesses ( 7 , 15 ) with an area of at least 15% of the respective web plate and frame area.
2. Metallisches Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das tragende Hohlprofil (5) mit einem den Nabenanschluß sichernden Ringflansch (16) kraftschlüssig verbunden ist, dessen Durchmesser etwa der diagonalen lichten Weite des Hohlprofils (5) in der Ebene der der Rotornabe nächstgelegenen Spanten (18) entspricht.2. Metallic rotor blade according to claim 1, characterized in that the supporting hollow profile ( 5 ) with a hub flange securing ring flange ( 16 ) is non-positively connected, the diameter of which is approximately the diagonal clear width of the hollow profile ( 5 ) in the plane of the rotor hub nearest frames ( 18 ) corresponds. 3. Metallisches Rotorblatt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das tragende Hohlprofil (5) bis zum der Rotornabe entgegengesetzten Ende des Rotorblattes (21) reicht und dieses Ende bedarfsweise keine Verkleidung besitzt.3. Metallic rotor blade according to claim 1 and 2, characterized in that the load-bearing hollow profile ( 5 ) extends to the end of the rotor blade ( 21 ) opposite the rotor hub and this end does not have a covering if necessary. 4. Metallisches Rotorblatt nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das tragende Hohlprofil (5) nur bis zu einer Trennstelle des Rotorblattes (17) zwischen 50 und 90% der Rotorblattlänge, gerechnet vom Nabenanschluß, reicht und dort bedarfsweise mit einer Blattspitze (19) mit an sich bekannten Konstruktionen kraftschlüssig verbunden ist. 4. Metallic rotor blade according to claim 1 and 2, characterized in that the supporting hollow profile ( 5 ) only up to a point of separation of the rotor blade ( 17 ) between 50 and 90% of the rotor blade length, calculated from the hub connection, is sufficient and if necessary with a blade tip ( 19 ) is non-positively connected with known constructions. 5. Metallisches Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Trennstelle (17) ein
  • - die bedarfsweise Ausrichtung der Blattspitze (19) in die Bremsstellung durch Verdrehung des Flügelschwanzes (4) in den Wind,
  • - die bedarfsweise Ausrichtung der Blattspitze (19) in die Anfahrstellung durch Verdrehung der Flügelnase (3) in den Wind und
  • - die bedarfsweise Pitchregelung der Blattspitze (19) bewirkender Drehmechanismus (20) angeordnet ist.
5. Metallic rotor blade according to claims 1 to 4, characterized in that at the separation point ( 17 )
  • - The need to align the blade tip ( 19 ) in the braking position by rotating the wing tail ( 4 ) in the wind,
  • - The required alignment of the blade tip ( 19 ) in the starting position by turning the wing nose ( 3 ) in the wind and
  • - The pitch control of the blade tip ( 19 ) effecting rotary mechanism ( 20 ) is arranged as required.
6. Metallisches Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Rotorblattende (21) ein den wahlweisen Verschluß einer vorhandenen Rotorblattöffnung und/oder die zusätzliche Bremsfunktion sichernder Klappenmechanismus (22) angeordnet ist.6. Metallic rotor blade according to claims 1 to 5, characterized in that an optional closure of an existing rotor blade opening and / or the additional braking function securing flap mechanism ( 22 ) is arranged on the rotor blade end ( 21 ). 7. Metallisches Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungen zwischen Steg- und Flanschblechen (6, 7) des tragenden Hohlprofils (5), zwischen tragendem Hohlprofil (5) und Ringflansch (16) sowie zwischen den Spanten (9, 10), Verkleidungsblechen (12) und tragendem Hohlprofil (5) an sich bekannte Schweißverbindungen sind.7. Metallic rotor blade according to claims 1 to 6, characterized in that the connections between web and flange plates ( 6 , 7 ) of the supporting hollow profile ( 5 ), between supporting hollow profile ( 5 ) and ring flange ( 16 ) and between the frames ( 9 , 10 ), cladding sheets ( 12 ) and supporting hollow profile ( 5 ) are known welds. 8. Metallisches Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das für das tragende Hohlprofil (5), für die Spanten (9, 10), für die Verkleidungsbleche (12) und das Schweißgut verwendete Material an sich bekannter korrosionsbeständiger Stahl ist.8. Metallic rotor blade according to claims 1 to 7, characterized in that the material used for the load-bearing hollow profile ( 5 ), for the frames ( 9 , 10 ), for the cladding sheets ( 12 ) and the weld metal, known per se, corrosion-resistant steel is. 9. Metallisches Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verkleidungsbleche (12) geringere Dicken als die Steg- und Flanschbleche (6, 8) des tragenden Hohlprofils (5) aufweisen.9. Metallic rotor blade according to claims 1 to 8, characterized in that the cladding sheets ( 12 ) have smaller thicknesses than the web and flange sheets ( 6 , 8 ) of the supporting hollow profile ( 5 ). 10. Metallisches Rotorblatt nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Teilabschnitte des von den Verkleidungsblechen (12) und/oder vom tragenden Hohlprofil (5) eingeschlossenen Rotorblattvolumens in der Nähe der Trennstelle (17) als bedarfsweise Ballastflüssigkeit aufnehmende geschlossene Behälter (23) mit einem Gesamtvolumen von bis zu 2.000 l je Rotorblatt (1) ausgebildet sind.10. Metallic rotor blade according to claims 1 to 9, characterized in that partial sections of the enclosed by the cladding sheets ( 12 ) and / or the supporting hollow profile ( 5 ) rotor blade volume in the vicinity of the separation point ( 17 ) as required ballast liquid receiving closed container ( 23 ) with a total volume of up to 2,000 l per rotor blade ( 1 ).
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19614420A1 (en) * 1996-04-12 1997-10-16 Aloys Wobben Rotor blade for wind power plant
FR2754858A1 (en) * 1996-10-22 1998-04-24 Martinet Pierre Wind powered turbine
WO1998017912A1 (en) * 1996-10-22 1998-04-30 Veken Germaine V D Hooded wind power engine
DE19963086C1 (en) * 1999-12-24 2001-06-28 Aloys Wobben Rotor blade for wind-turbine energy plant divided into 2 sections with different blade tip to wind velocity ratios
DE19962989A1 (en) * 1999-12-24 2001-07-05 Aloys Wobben Butt joint for hollow profiles
FR2942508A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-27 Jean Louis Lariepe Blade for horizontal axis type wind turbine, has trajectories represented in layout depicting movement of air along horizontal axis based on distance traveled by point of blade tip or point of blade foot
US8454318B2 (en) 2006-12-15 2013-06-04 Bladena Aps Reinforced aerodynamic profile
US8485786B2 (en) 2007-01-16 2013-07-16 Bladena Aps Reinforced blade for wind turbine
US8632312B2 (en) 2007-01-25 2014-01-21 Bladena Aps Reinforced blade for wind turbine
US8807953B2 (en) 2008-06-24 2014-08-19 Bladena Aps Reinforced wind turbine blade
US9416768B2 (en) 2009-12-02 2016-08-16 Bladena Aps Reinforced airfoil shaped body
CN112065656A (en) * 2020-08-24 2020-12-11 河南恒聚新能源设备有限公司 Guide vane and vertical axis turbine wind power generation device
CN116658382A (en) * 2023-07-28 2023-08-29 傲拓科技股份有限公司 Wind power generation fan blade deicing control system based on PLC environmental data analysis

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19614420C2 (en) * 1996-04-12 2003-05-22 Aloys Wobben Rotor blade and wind turbine with a rotor blade
DE19614420A1 (en) * 1996-04-12 1997-10-16 Aloys Wobben Rotor blade for wind power plant
FR2754858A1 (en) * 1996-10-22 1998-04-24 Martinet Pierre Wind powered turbine
WO1998017912A1 (en) * 1996-10-22 1998-04-30 Veken Germaine V D Hooded wind power engine
US6246126B1 (en) 1996-10-22 2001-06-12 Germaine Van Der Veken Hooded wind power engine
US7481624B2 (en) 1999-12-24 2009-01-27 Aloys Wobben Butt connection for hollow profile members
DE19962989A1 (en) * 1999-12-24 2001-07-05 Aloys Wobben Butt joint for hollow profiles
WO2001048377A1 (en) 1999-12-24 2001-07-05 Aloys Wobben Rotor blade for a wind power installation
US6899523B2 (en) 1999-12-24 2005-05-31 Aloys Wobben Rotor blade for a wind power installation
DE19962989B4 (en) * 1999-12-24 2006-04-13 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Rotor blade for wind turbines
DE19963086C1 (en) * 1999-12-24 2001-06-28 Aloys Wobben Rotor blade for wind-turbine energy plant divided into 2 sections with different blade tip to wind velocity ratios
US8454318B2 (en) 2006-12-15 2013-06-04 Bladena Aps Reinforced aerodynamic profile
US8485786B2 (en) 2007-01-16 2013-07-16 Bladena Aps Reinforced blade for wind turbine
US8632312B2 (en) 2007-01-25 2014-01-21 Bladena Aps Reinforced blade for wind turbine
US8807953B2 (en) 2008-06-24 2014-08-19 Bladena Aps Reinforced wind turbine blade
US9784240B2 (en) 2008-06-24 2017-10-10 Bladena Solutions Aps Reinforced wind turbine blade
FR2942508A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-27 Jean Louis Lariepe Blade for horizontal axis type wind turbine, has trajectories represented in layout depicting movement of air along horizontal axis based on distance traveled by point of blade tip or point of blade foot
US9416768B2 (en) 2009-12-02 2016-08-16 Bladena Aps Reinforced airfoil shaped body
CN112065656A (en) * 2020-08-24 2020-12-11 河南恒聚新能源设备有限公司 Guide vane and vertical axis turbine wind power generation device
CN116658382A (en) * 2023-07-28 2023-08-29 傲拓科技股份有限公司 Wind power generation fan blade deicing control system based on PLC environmental data analysis
CN116658382B (en) * 2023-07-28 2023-10-27 傲拓科技股份有限公司 Wind power generation fan blade deicing control system based on environmental data analysis

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