DK164294B - Fremgangsmaade og organ til aendring af formen paa en eksisterende vindmoellevinges tip - Google Patents

Description

i

DK 164294 B

5 Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til ændring af tippens form på en eksisterende vindmøllevinge. Endvidere angår opfindelsen et organ til brug ved udøvelse af den anførte fremgangsmåde samt anvendelse af organet.

10 I forbindelse med etablering af vindmøller udføres der et intensivt forskningarbejde med henblik på opnåelse af den béds-t mulige virkningsgrad for den enkelte vindmølletype samt reduktion af vindmøllens støjemission.

15 Det hører til almen viden for en fagmand på området, at især vingetippen har betydelig indflydelse på ydelse og støjemission for en vindmøllevinge. Vingetippens udformning har ligget fast for det enkelte produkt, så det har været en fast parameter ved en given vinge, hvordan vingetippen 20 var udformet.

I takt med den udførte forskning har det imidlertid ofte vist sig, at man ved forholdsvis små ændringer af en vindmøllevinge og især af dens vingetip kunne opnå væsentlig 25 forbedring af såvel virkningsgrad som støjemission, men sådanne ændringer har tidligere kun været udført ved en total udskiftning af vingerne på vindmøllen, hvilket selvsagt er kostbart, idet dette medfører en skrotning af de i og for sig fortsat brugbare vindmøllevinger. Således har en ameri- 30 kansk fabrikant forsøgt sig med en alternativ vingetip på en ældre vingekonstruktion, men denne nye vingetip er bibragt vingen ved en ændring af den oprindelige støbeform, hvori vingen blev fremstillet.

35 Der består derfor et behov for at kunne forbedre virknings graden af en bestående vindmølle, uden at det er nødven-

DK 164294 B

2 digt at kassere de i og for sig fuldt anvendelige vindmøllevinger, som blot ikke længere er i stand til at leve op til de nyeste forskningsresultater på området.

5 Det er således formålet med den foreliggende opfindelse at angive en fremgangsmåde til ændring af tippens form på en eksisterende vindmøllevinge, så det ikke vil være nødvendigt at kassere denne, idet der samtidigt skal angives et organ til brug ved udøvelse af den omhandlede fremgangsmåde 10 samt anvendelse af dette organ.

Détte formål opnås ved en fremgangsmåde, der ifølge opfindelsen er særegen ved, at i det mindste den radialt yderste ende af vingen forsynes med en hætte, hvis ydre overflade 15 er forskellig fra den ydre form af vingebladet og vingetip-pen, idet den enten har, eller under vingens drift indtager, den ønskede ændrede form, henholdsvis ved et organ til brug ved udøvelse af den angivne fremgangsmåde, hvilket organ ifølge opfindelsen er særegent ved, at organet har form 20 som en hætte, der er indrettet til at kunne anbringes på i det mindste den radialt yderste ende af vingen, og at hættens ydre overflade er forskellig fra den ydre form af den radialt yderste ende af vingebladet og vingetippen.

25 Ved denne i og for sig beskedne konstruktion er det muligt ved eftermontage på en eksisterende vindmølles vinger at ændre vingernes facon til en ydre form, der kan leve op til de nyeste forskningsresultater inden for vindmølleteknikken og uden at skulle kassere de bestående vindmøllevinger.

30 Herved er det blevet muligt med beskedne omkostninger og med simple midler at opnå en aerodynamisk forbedring, der kan udmønte sig i forøget produktion, reduceret støjemission, bedre funktion af luftbremser og lignende foranstaltninger, hvorved værdien af disse forbedringer langt over-35 stiger prisen på udøvelse af fremgangsmåden.

3

DK 164294 B

Fremgangsmåden og organet ifølge opfindelsen er fordelagtig ved, at hætten kan udføres som en tynd skal, for eksempel af glasfiber, metal eller et lignende materiale, hvorved man dels kan tilpasse hættens ydre form på den mest fordel-5 agtige måde og dels kan gøre dette ved den lavest mulige forøgelse af vægten af den således ændrede vinge.

Det er også fordelagtigt, at hætten på den i brugsstillingen radialt yderste ende udføres med en dråbe- eller torpe-10 doformet del, der er tildannet af for eksempel polyure-thanskum, gummi eller et lignende materiale, idet længderetningen af den dråbe- eller torpedoformede del hovedsageligt strækker sig tangentielt i forhold til vingebladets længderetning, og at overgangen mellem den tynde skal og 15 den dråbe- eller torpedoformede del udføres elastisk efter-givelig på en sådan måde, at længderetningen af delen kan ændre hældning i forhold til den tynde skal og denned også til vingebladets rotationsplan.

20 Herved er det muligt for den dråbe-, eller torpedoformede del at ændre længderetning, så denne passer bedst muligt efter retningen af den i afhængighed af vingebladets rotationstal foreliggende slipstrøm ved vingetippen, hvorved støjemissionen mindskes ved, at trykforskellen mellem vind-25 og læside af vingen reduceres.

Fremgangsmåden og organet ifølge opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor: 30 fig. la, b og c viser en eksisterende vindmøllevinge, som er modificeret ifølge opfindelsen ved anbringelse af en hætte på den radialt yderste ende af vingen, set vinkelret på vingens rotationsplan, tangenti-35 alt i dette plan og vinkelret på vingens længdeak se henholdsvis radialt udefra indefter i nævnte

DK 164294 B

4 plan, fig. 2 viser den yderste ende af den i fig. 1 afbildede vindmøllevinge og det herpå anbragte organ, 5 fig. 3a, b og c viser en eksisterende vindmøllevinge, som er modificeret ifølge opfindelsen, idet det på vingen anbragte organ er forsynet med en dråbeeller torpedoformet del på den radialt yderste en-10 de af vingebladet, set på samme måde, som i fig.

1/ og fig. 4 er et til fig. 2 svarende billede af det i fig. 3 afbildede vingeblad.

15 I fig. 1 er med 1 angivet et eksisterende vindmølleblad 1, hvis i vindmøllebladets 1 brugsstilling radialt yderste ende 2 er skraveret til angivelse af den del af vindmøllebladet, der fortrinsvis kan forsynes med et organ 3 til forbe-20 dring af vindmøllebladets 1 aerodynamiske form, så denne nye form kan tilfredsstille de nyeste fremskridt inden for forskningen af vindmøller.

Organet 3, der er vist i fig. 2, foreligger som en hætte, 25 hvis indvendige overflade er tilpasset vindmøllebladets 1 overflade til tætsluttende anlæg, og hvis ydre overflade adskiller sig fra den ydre form af vindmøllebladet 1 på en sådan måde, at dettes aerodynamiske egenskaber forbedres, så der kan opnås en forøgelse af vindmøllebladets virk-30 ningsgrad og en reduktion af støjemissionen fra vindmøllebladet 1 under dettes drift og især fra vingetippen.

Denne hætte 3 er udført som en tynd skal af for eksempel glasfiber, metal eller et lignende materiale, der nemt kan 35 tildannes i den ønskede facon.

5

DK 164294 B

Hætten 3 er forsynet med på tegningen ikke viste fastgørelsesorganer, der kan tjene til på sikker måde at holde hætten 3 på plads på vindmøllebladet 1, så hætten 3 ikke slynges bort under indvirkningen af centrifugalkræfterne under 5 vindmøllens drift.

Hættens 3 form kan beskrives således: Med hætten 3 monteret på vindmøllebladet 1 forlænges dette med for eksempel 500 mm. Den eksisterende vingetips 2 forkant 4 forlænges radi-10 alt udefter stort set i efter en ret linie. Bagkanten 5 krummes efter en cirkelbue frem mod den forlængede forkant 4,i så for- og bagkant 4, 5 mødes i en spids 6, der dog afrundes passende over for eksempel 10 - 20 mm. Vingens 1 vindside 7 (den flade side) fastholdes udefter, så redukti-15 onen i tykkelse foretages fra den modstående krumme side 8 af vingebladet 1.

Et tværsnit af hætten 3 nær spidsen 6 må gerne have det oprindelige profil af vingebladet 1, men dette er dog ikke 20 strengt nødvendigt, da hættens 3 funktion mere er at forme en randhvirvel end at skabe egen opdrift.

Hættens 3 tykkelse kan beregningsmæssigt holdes på noget under 2 mm godstykkelse under forudsætning af et passende 25 egnet materiale, hvorfor en endelig godstykkelse på 2 - 3 mm vil være passende. Det er klart, at det vil være lettere at tildanne en hætte 3 efter et foreliggende vindmølleblad 1 jo mindre godstykkelsen er.

30 Hætten 3 kan fæstnes til vindmøllebladet 1 på enhver måde, som måtte være velegnet ud fra det materiale, hvoraf vindmøllebladet 1 og hætten 3 selv er blevet fremstillet. Der kan for eksempel hertil anvendes skruer eller hætten kan fastgøres ved klæbning eller svejsning.

Hætten 3 kan have en fast given form, eller den kan have en 35

DK 164294 B

6 vis fleksibilitet, opnået ved elasticitet i materialet, ved hjælp af hængsler eller lignende foranstaltninger, så hætten 3 i større eller mindre grad kan indrette sig efter en relativ vind ved vingetippen 2, og derved i endnu højere 5 grad kan mindske støjemission ved at reducere trykforskellen mellem vind- og læside af vindmøllebladet 1.

På fig. 3 og 4 er hætten 3 ifølge opfindelsen vist med en særligt fordelagtig udførelsesform, idet den i brugsstil-10 lingen radialt yderste ende af hætten 3 er -udstyret med en dråbe- eller torpedoformet del 9. Den dråbe- eller torpedo-formede dels 9 længderetning forløber i det væsentlige i vindmøllevingens 1 rotationsplan og tangentielt i forhold til dette.

15

Den dråbe- eller torpedoformede del 9 kan fremstilles som et hult legeme eller kan være massivt, idet der efter omstændighedern vælges, et hertil egnet .materiale, der for eksempel . kan være polyurethanskum, gummi eller et lignende 20 materiale.

Den dråbe- eller torpedoformede del 9 kan fremstilles ved formstøbning eller tilsvarende for en fagmand almindeligt kendte produktionsmetoder.

25

Funktionen af den dråbe- eller torpedoformede del 9 hænger sammen med en forbedret afløsning af randhvirvlen på vindmøllebladet 1, og der er ved forsøg konstateret såvel en betydelig produktionsforbedring som en væsentlig reduktion 30 af vingens 1 støjemission.

Ved en eksisterende vindmøllepark, som omfatter tre ens vindmøller, blev vindrotoren på en af møllerne forsynet med hætter 3 med en dråbe- eller torpedoformet del 9. I lø-35 bet af en forsøgsperiode, som omfattede 110 døgn inden ændringen ved påsætning af hætterne og 90 døgn efter ændrin-

DK 164294 B

7 gen, blev der konstateret en væsentlig forbedring for den modificerede mølle.

Før ændringen producerede denne ene mølle således kun ca.

5 75% af gennemsnittet af de to andre møller, medens den ef ter montagen af hætter 3 med dråbe- eller torpedoformede dele 9 producerede omkring 105% af gennemsnittet af de andre møller.

10 De produktions forbedringer, der kan opnås, synes at være i størrelsesordenen 10 - 20% på årsproduktionen, svarende til for eksempel til en årlig merindtjening på 10.000 - 20.000 kr. for en 150 kW vindmølle. Montage af hætter 3 forsynet med dråbe- eller torpedoformede dele 9 anslås at kunne ud-15 føres for 5.000 - 10.000 kr. pr. 150 kW vindmølle.

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til ændring af tippens form på en eksisterende vindmøllevinge, kendetegnet ved, at i det 5 mindste den radialt yderste ende af vingen (1) forsynes med en hætte (3), hvis ydre overflade er forskellig fra den ydre form af den radialt yderste ende (2) af vingebladet (1) og vingetippen, idet den enten har, eller under vingens drift indtager, den ønskede ændrede form. 10

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hætten (3) udføres som en tynd skal, for eksempel af glasfiber, metal eller et lignende materiale.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hætten (3) på den i brugsstillingen radialt yderste ende udføres med en dråbe- eller torpedoformet del (9), der for eksempel er tildannet af polyurethanskum, gummi eller et lignende materiale, idet længderetningen af den dråbe- 20 eller torpedoformede del (9) hovedsageligt strækker sig tangentielt i forhold til vingebladets (1) længderetning, og at overgangen mellem den tynde.skal og den dråbe- eller torpedoformede del (9) udføres elastisk eftergivelig på en sådan måde, at længderetningen af delen (9) kan ændre hæld- 25 ning i forhold til den tynde skal og dermed også til vingebladets (1) rotationsplan.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at hætten (3) fastgøres til den 30 radialt yderste ende (2) af vingebladet (1) ved hjælp af fastgørelsesmidler, såsom skruer, svejsning, klæbning eller lignende midler.

5. Organ til brug ved udøvelse af den i krav 1 omhandlede 35 fremgangsmåde til ændring af tippens form på en eksisterende. vindmøllevinge, kendetegnet ved, at organet DK 164294 B 9 har form som en hætte (3), der er indrettet til at kunne anbringes på i det mindste den radialt yderste ende (2) af vingen (1), og at hættens (3) ydre overflade er forskellig fra den ydre form af den radialt yderste ende (2) af vin- 5 gebladet (1) og vingetippen.

6. Organ ifølge krav 5, kendetegnet ved, at hætten (3) er en tynd skal, der for eksempel består af glasfiber, metal eller et lignende materiale.

7. Organ ifølge krav 6, kendetegnet ved, at hætten (3) på den i brugsstillingen radialt yderste ende har é'n dråbe- eller torpedoformet del (9), der for eksempel består af polyurethanskum, gummi eller et lignende materia- 15 le, idet længderetningen af den dråbe- eller torpedoformede del (9) hovedsageligt strækker sig tangentialt i forhold til vingebladets (1) længderetning, og at overgangen mellem den tynde skal og den dråbe- eller torpedoformede del (9) er elastisk eftergivelig på en sådan måde, at længderetnin- 20 gen af delen (9) kan ændre hældning i forhold til skallen og dermed til også til vingebladets (1) rotationsplan.

8. Organ ifølge ethvert af kravene 5-7, kendetegnet ved, at skallen har fastgørelsesmid- 25 ler, som er indrettet til at kunne fastholde hætten til den radialt yderste ende (2) af vingebladet (1), hvilke midler for eksempel er skruer, svejsning, klæbning eller lignende midler.

9. Anvendelse af det i krav 5 -8 omhandlede organ til an bringelse på en eksisterende vindmøllevinge (1) til forbedring af dennes virkningsgrad og reduktion af dens støjemission.