WO2017148669A1 - Serrations comprising relief slots - Google Patents

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WO2017148669A1
WO2017148669A1 PCT/EP2017/052831 EP2017052831W WO2017148669A1 WO 2017148669 A1 WO2017148669 A1 WO 2017148669A1 EP 2017052831 W EP2017052831 W EP 2017052831W WO 2017148669 A1 WO2017148669 A1 WO 2017148669A1
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rotor blade
serrations
slot
notch
notch base
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Lenz Zeller
Enno Eyb
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Senvion Gmbh
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • F05B2240/311—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape flexible or elastic
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a rotor blade according to the preamble of claim 1.
  • rotor blades are well known in the art.
  • the rotor blades discussed here are intended in particular for mounting on wind turbines.
  • Modern wind turbines may have rotor blades with lengths up to 80 or even more meters, so that the rotational speeds of the rotor blades can be very large, especially in the tip of the rotor blades. There may be disturbing noise.
  • the relative wind impinging on the rotor blade trailing edge in the form of the serrations is still perpendicular to the serration, but the eddies formed by the serrations are not all formed parallel next to each other along the rotor blade trailing edge, but along the trailing edge formed by the serrations be formed angled arranged to each other.
  • the vertebrae partially lift and cause a significantly reduced noise.
  • EP 2 631 467 A1 discloses a rotor blade with two serration components which are connected to one another in a noise-saving manner by means of a stepped rebate.
  • WO 2015/091797 A1 discloses a rotor blade with a trailing edge on which serrations are arranged, which are designed to be foldable. The movable arrangement of the serrations at the trailing edge is intended to prevent a stall.
  • Serrations are disclosed, which are arranged in two layers one above the other and are displaceable relative to each other and can be fixed in the shifted position on the rotor blade.
  • US 201 1/0142635 A1 there is disclosed a rotor blade having a serration member which may have notches opposite the apex of a serration extending from the leading edge of the serration member via a fastening strip.
  • the object is achieved by an initially mentioned rotor blade with the characterizing features of claim 1.
  • the rotor blade according to the invention is intended in particular for mounting on the rotor of a wind energy plant.
  • the rotor blade has serrations arranged along a trailing edge which protrude from the trailing edge.
  • the serrations are preferably in extension of and in alignment with the rotor blade outer skin of the rotor blade trailing edge.
  • a notch is provided with a notch root, and the notch has an extension along a blade width and an extension along a blade length.
  • the serrations can be structurally identical to one another or can be constructed identically in groups or else in pairs differently from one another.
  • the serrations are in a plan view of the suction side and / or the Pressure side of the rotor blade triangular shaped.
  • the triangle can be made isosceles. It is also conceivable that the two triangle sides have different lengths. They are preferably formed straight, but may also be formed arcuate or jagged.
  • the serrations are formed wider along a width of the rotor blade than along a longitudinal direction of the rotor blade. Ie. the width of the serrations is preferably greater than the length. A height of the serrations perpendicular to the width and the length is many times smaller than the other two dimensions.
  • the width may be 5 cm to 30 cm and take any intermediate value, the length may be 2 cm to 1 5 cm and also accept any intermediate value.
  • the serrations preferably form a serrated trailing edge of the rotor blade.
  • a notch with a notch root is disposed between adjacent serrations, and the notch also has an extension along a blade width and an extension along a blade length.
  • the relative wind directed approximately perpendicularly to the trailing edge and also to the serration generates at the rotor blade edge usually arranged parallel to each other vortex, which cause disturbing noises.
  • the Serrations the arrangement of the vertebrae is changed to each other, whereby the noise is basically reduced.
  • the material at the notch base is exposed to alternating voltages and high voltage maxima. This fatigues the material at the notch bottom faster than the rest of the material of the serrations and it can come to propagating cracking, starting from the notch base in the material. It has been shown that the noise is particularly low when the notch is particularly pointed and narrow. However, this disadvantageously has the consequence that particularly high stress maxima occur at the notch base, which can lead to material fatigue and cracking between the serrations.
  • at least one relief slot is provided, which extends along the rotor blade longitudinal direction and is arranged at one of the notch bases.
  • the invention provides here, the tensile loads and in particular maxima of the tensile loads in the material in which the Serrations and notches are formed to reduce significantly by the discharge slots.
  • the relief slots are preferably arranged where the highest stress maxima occur in the material, thus expediently in the region of the notch base.
  • the relief slots are to be understood as conventional slots having a slot width and a slot length, wherein the slot length is significantly greater than the slot width and the slot length extends predominantly in the longitudinal direction of the rotor blade.
  • portions of the longitudinal extent of the relief slot may also run along the width of the rotor blade.
  • the discharge slot is assigned to one of the notch bases and expediently the discharge slot is connected by a connecting slot with the notch base assigned to it.
  • the notch on the notch base goes open into the connection slot and the connection slot closes open to the discharge slot.
  • two cheeks are formed in the material at the notch base, which are moved relative to each other at stresses in the material and thereby reduce stresses, in particular stress maxima in the material around the notch base.
  • the cheeks are expediently formed by the described construction of relief slot and connecting slot.
  • Relief slot and connection slot are preferably designed approximately T-shaped with hanging T-arms.
  • each discharge slot is arranged on each of the notch bases, this makes it possible to relieve each notch base against stress maxima, the discharge slots can all be of the same shape or also formed differently from one another. However, it is particularly preferred to form the relief slots the same, which of course is simpler in terms of production technology and leads to lower production costs.
  • the relief slot is bent arcuately to the notch base, spaced from the notch base and formed to extend around the notch base.
  • the discharge slot is formed quarter-arc-shaped and arranged symmetrically about an angle bisector of the notch. It has been found to be particularly preferred that ends of the quarter-arc-shaped relief slot are arranged such that tangents directly at the two ends of the arcuate relief slot each form a 45 ° angle to the longitudinal direction of the rotor blade. However, the tangents can also be arranged at an angle of 45 ° ⁇ 10 °, preferably 45 ° ⁇ 5 °.
  • the serrations are preferably arranged on attachment strips. They may be integrally molded there or subsequently glued or otherwise secured to the fastening strips.
  • a plurality of serrations is expediently arranged on the fastening strip.
  • the fastening strip and the serrations arranged on it form a serration component.
  • the serration component can be formed in one piece, for example in a lamination process. It may be a fiber composite component.
  • the Serrations component may also be an injection molded part. Injection molding components are inexpensive to produce, especially in larger quantities.
  • the fastening strip expediently has a length, a width and a thickness. The serrations protrude from an outer longitudinal edge and the fastening strip is glued to the rotor blade outer skin with an adhesive layer.
  • the material in which the notches and the notch bases are formed is therefore expediently likewise a fiber composite material, such as, for example, a laminate.
  • the fiber composite material the tensile stresses and their maxima are formed, which are reduced by the discharge slots.
  • a plurality of serration components are arranged along the rotor blade trailing edge, preferably they are all arranged in the tip section, because the greatest noise load is generated by the tip section.
  • the Serrations- components may be identical or at least be identical in groups.
  • the relief slots are desirably formed to extend along the entire thickness of the fastening strip.
  • the fastening strip preferably has a different thickness over the width, so the fastening strip is on its trailing edge thicker than at its leading edge; the thickness is a few millimeters, preferably about 3 mm.
  • the fastening strip is glued to the outer skin of the rotor blade with an approximately 1 -3 mm thick adhesive layer or a 1 mm thick adhesive tape, preferably the relief slots pierce the fastening strip along the thickness completely, so that the Switzerlandwoodsmaxima can be minimized over the entire thickness.
  • the serrations on the attachment strips are formed as serration components, i. H. a certain number of serrations are produced on a fastening component in preferably a lamination process or otherwise and provided as a preferably one-piece component, however, other production methods can also be selected; the serration components can then be placed next to one another, preferably in a form-fitting manner along a conventional rotor blade trailing edge Exterior skin of the preferably pressure side rotor blade half shell are glued.
  • the Serration components are glued with their respective mounting strip on the rotor blade half shell, while the serrations themselves, so the tips, project beyond the previous rotor blade trailing edge of the rotor blade.
  • the relief slots are completely closed by gluing on the rotor blade outer skin of the rotor blade outer skin.
  • the relief slots for each of the notched bases are formed in two parts, it may be appropriate to provide two relief slot sections opposite one another at each notch base, so that the notch base with the two relief slot sections has an approximately T-shaped form.
  • the relief slots may also have a connection to the notch base.
  • the discharge slots have no open connection to the notch base, but are spaced therefrom.
  • the relief slots are then bent arcuate towards the notch base out, but it can also relief slots, which are predominantly, at least partially rectilinear, are used.
  • the relief slots may also have a different relief slot width along their relief slot length.
  • the relief slots along the rotor blade trailing edge are all formed the same, but it may also be possible that the relief slots are smaller dimensioned towards the tip of the rotor blade as the relief slots to the rotor blade root, in particular, the serrations can have a greater width to the rotor blade root as to Rotor blade tip, and wider Serrations correspond preferably with longer relief slots, in particular with relief slots, which have a larger opening cross-section.
  • FIG. 1 is a plan view of a tip section of a rotor blade according to the invention
  • FIG. 2 is a partial view B in FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in Fig. 1,
  • Fig. 4 is a schematic representation of the invention Serration component.
  • FIG. 1 shows a tip section of a rotor blade 1 according to the invention.
  • 1 represents a quarter of the extent in the longitudinal direction L of the rotor blade 1.
  • the rotor blade 1 has a front edge 2, which is shown in Fig. 1 below and a trailing edge 3, which is shown in Fig. 1 above.
  • Serrations 4 are arranged side by side.
  • a direct tip section 5 and the tip 6 of the rotor blade 1 has no serrations 4 at the trailing edge 3, while the rest of the tip section except for the immediate tip section 5 itself Serrations 4 different extent along a width of the rotor blade 1, that is, having different extension perpendicularly projecting from the rotor blade trailing edge 3.
  • the rotor blade 1 comprises two rotor blade half-shells, in which Fig. 1 is a plan view of a pressure-side rotor blade half shell is shown.
  • the serrations 4 are parts of serration components 7 which comprise a fastening strip 8 from which the serrations 4 depart.
  • the fastening strip 8 and the serrations 4 can be formed in one piece, the serration components 7 can be produced as laminate components.
  • the rotor blade half shells are also manufactured in a lamination process.
  • first several layers of natural or synthetic fabric, carbon fiber fabric, balsa wood or the like in a mold half shell placed on each other or side by side, also foam layers and the like can be used, all of which are layered in a predetermined manner side by side and one above the other and form a semi-finished product.
  • the semifinished product is first formed in the mold half shell, then the semifinished product is sealed internally with a vacuum film, d. H. a vacuum film is placed inside the semifinished product and the vacuum film is sealed at the edges of the mold half shell, then a resin system is infused into the semifinished product via supply and discharge lines in the mold half shell and / or in the vacuum film, with first air and after impregnation of the semifinished product the resin system, the still liquid resin system is sucked out through discharge lines from the semifinished product. The liquid resin system is introduced into the semifinished product via supply lines.
  • the curing process of the preferably two-component resin system starts in the form of an exothermic reaction, thereby generating heat.
  • the exothermic peak passed during the curing reaction may well have temperatures well above 100 ° C.
  • the rotor blade trailing edge 3 has a pressure-side rotor blade half shell and a suction-side rotor blade half shell.
  • FIG. 3 the pressure-side rotor blade half-shell 30 is shown at the top, while the suction-side rotor blade half shell 31 is shown below.
  • An adhesive line 32 between the two rotor half shells 30, 31 is shown in FIG.
  • the serration components 7 are glued to the outer skin of the pressure-side rotor blade half shell 30 by means of an adhesive layer 33.
  • the fastening strips 8 of the Serration components 7 are glued to the outer skin by means of an approximately 1 mm thick and 9 mm wide adhesive tape, the serrations are perpendicular to the longitudinal direction L of the rotor blade 1 from.
  • the serration component 7 is slightly angled in cross section according to FIG. H. between the fastening strip 8 and the serrations 4, a small angle of 3 ° to 5 ° is provided along the width B of the Serration component 7.
  • Fig. 3 also shows that the fastening strip 8 is rounded or flattened along its longitudinal edge in the direction of the rotor blade leading edge 2, in order not to form sharp edges for vortex formation.
  • FIG. 2 shows the detail B in FIG. 1.
  • two serration components 7 are joined to one another in a form-fitting manner, and the serrations 4 are guided through the two serration components 7 along the rotor blade trailing edge 3.
  • 2 shows the serration components 7 of medium width, narrower serration components 7 are provided directly adjacent to the tip 6, while wider serration components 7 are used in the area towards the rotor blade root.
  • the fastening strips are formed in the same width along the width B and length in the longitudinal direction L and at a constant height H, while the extent of the serrations 4 along the width B differ from each other.
  • serrations 4 of different serration components 7 have a different extent into the broad B.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the serrations 4 along the serration component 7 as a uniformly jagged outline, which point towards the rotor blade trailing edge 3
  • Indentations are also referred to herein as notches 20 and the innermost point of the notches 20 is the notch base 21.
  • the notch base 21 is not exactly acute-angled, but slightly rounded.
  • the notches 20 each have an opening angle of about 30 °.
  • Each notch base 21 around relief lugs 34 are performed, which have a distance of about 1 cm - 2 cm from its associated Kerbground 21.
  • Each notch base 21 is associated with exactly one discharge slot 34.
  • Each relief slot 34 is formed almost quarter-circular.
  • Each of the relief slots is connected by means of a suitably over its entire length connecting slot 35 with the associated Kerbground 21.
  • the connecting slot 35 may also be formed arcuate or angled.
  • the arrangement of a relief slot with the connecting slot 35 is formed in some T-shape with slightly hanging T-arms, the T in Fig. 2 is upside down. But there are also other forms such as with upstanding T-arms conceivable.
  • the relief slot with connecting slot 35 two opposing cheeks are formed, which extend along the height H over the entire material at the notch base 21.
  • the relief slots 34 and the connecting slots 35 extend along the height H through the entire material and are open to the suction and the pressure side of the rotor blade.
  • the connection slots connect the associated notch base 21 open with the associated relief slot 34.
  • Each of the relief slots 34 reduces the tensile stress maxima occurring at the associated notch base 21 significantly.
  • the wind forces acting on the serrations 4, in particular on the serration peaks, during the operation of the rotor blade generate tensile stresses on the notch base 21, which stress the material heavily and lead to fatigue fractures due to the occurring load changes.
  • the relief slots the number of possible load changes is significantly increased and thus significantly increases the service life of the Serration- components.
  • FIG. 4 shows a basic illustration of the serration component 7 according to the invention with serations 4 of equal width and equal length, in which case the width is greater than the length of each individual serration 4.
  • the serrations 4 are integrally formed on the fastening strip 8.
  • a Serration component 7 as a one-piece fiber composite component getting produced.
  • 4 of the serrations 4 are all equally far from the rotor leading edge 2 facing the longitudinal edge of the fastening strip 8 and the notch bases 21 are also all equally far embedded in the mounting strip 8.
  • the connecting lines between the Serrationsspitzen 40 and the two adjacent Kerbgrounden 21 are linear.
  • the Serrations dictate 40 itself and the notch base 21 itself are slightly rounded.
  • a relief slot 34 is guided, the relief slot 34 is approximately quarter-arc-shaped and guided along an angle bisector of the associated notch 20 symmetrically about the associated notch base 21 around. It has been found that quarter-arc-shaped relief slots 34 are designed to be particularly favorable when tangents of the ends of the relief slots form an angle of 45 ° with respect to the longitudinal direction L.
  • the smallest distance of the relief slot 34 from the associated notch base 21 is 1 cm to 2 cm, but it is also possible distances of 2 cm to 3 cm and 3 cm to 4 cm.
  • the distance of the relief slot 34 from the associated notch base 21 also depends on the width and length of the serration 4; in particular, the relief slots 34 are guided at a greater distance from the notch base 21 with wider serrations 4.
  • the relief slots 21 are guided as shown in FIG. 3 through the entire thickness of the fastening strip 8, ie with disassembled fastening strip 8 can see through the relief slots 34 in Fig. 2.
  • the relief slots 34 are arranged on the fastening strip 8 such that when the serration components 7 are applied to the fastening strips 8 on the outer skin of the pressure-side rotor blade half shell 30 according to FIG. 3, the relief slots 34 are completely closed by the rotor blade outer skin.
  • the relief slots 34 can be closed with an elastic adhesive.
  • the elastic adhesive is aligned with an outside of the fastening strip 8, so that no sharp edges are formed for attacking the wind.
  • the Serrations 4 basically have the function to reduce the noise of the rotor blades 1 during operation. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

The invention relates to a rotor blade (1) of a wind turbine, comprising serrations (4) that are located along a trailing edge (3) and protrude therefrom, further comprising one notch (20) each between two adjoining serrations (4), said notches (20) having a root (21) that has a certain dimension along a rotor blade width (B) and a certain dimension along a longitudinal direction (L) of the rotor blade, and comprising at least one relief slot (34) which extends in the longitudinal direction (L) of the rotor blade and is located at one of the notch roots (21).

Description

Serrations mit Entlastungsschlitzen  Serrations with relief slots
Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . The invention relates to a rotor blade according to the preamble of claim 1.
Rotorblätter sind im Stand der Technik natürlich hinlänglich bekannt. Die hier diskutierten Rotorblätter sind insbesondere zur Montage an Windkraftanlagen bestimmt. Moderne Windkraftanlagen können Rotorblätter mit Längen bis zu 80 oder noch mehr Metern aufweisen, sodass die Umlaufgeschwindigkeiten der Rotorblätter insbesondere im Tipbereich der Rotorblätter sehr groß werden können. Dort kann es zu störender Geräuschbildung kommen. Of course, rotor blades are well known in the art. The rotor blades discussed here are intended in particular for mounting on wind turbines. Modern wind turbines may have rotor blades with lengths up to 80 or even more meters, so that the rotational speeds of the rotor blades can be very large, especially in the tip of the rotor blades. There may be disturbing noise.
Während des Betriebs trifft der Relativwind das Rotorblatt an der Hinterkante etwa in einem Winkel von 90° und erzeugt an der Rotorblatthinterkante Wirbel, die zu einer größeren Geräuschbelästigung führen können. Es wird daher im Stand der Technik eine Reihe von Maßnahmen ergriffen, um die sich bildenden Geräusche zu minimieren. Eine dieser Maßnahmen ist beispielsweise aus der US 201 1 /0142635 A1 bekannt; dort werden sogenannte ,Serrations' im Tipabschnitt des Rotorblattes entlang der Rotorblatthinterkante montiert. Die Serrations haben die Funktion, den Verlauf der Rotorblatthinterkante zu verändern. Serrations bilden eine gezackte Linie aus. Das führt dazu, dass der auf die Rotorblatthinterkante in Form der Serrations treffende Relativwind zwar immer noch senkrecht auf die Serrations trifft, die durch die Serrations gebildeten Wirbel jedoch nicht mehr alle parallel nebeneinander entlang der Rotorblatthinterkante ausgebildet werden, sondern entlang der durch die Serrations gebildeten Hinterkante gewinkelt zueinander angeordnet ausgebildet werden. Dadurch heben sich die Wirbel teilweise auf und rufen eine deutlich verringerte Geräuschentwicklung hervor. During operation, the relative wind hits the rotor blade at the trailing edge approximately at an angle of 90 ° and generates at the rotor blade trailing edge vortex, which can lead to greater noise pollution. Therefore, a number of measures are taken in the prior art to minimize the noise that forms. One of these measures is known for example from US 201 1/0142635 A1; There, so-called 'serrations' are mounted in the tip section of the rotor blade along the rotor blade trailing edge. The serrations have the function of changing the course of the rotor blade trailing edge. Serrations form a serrated line. As a result, the relative wind impinging on the rotor blade trailing edge in the form of the serrations is still perpendicular to the serration, but the eddies formed by the serrations are not all formed parallel next to each other along the rotor blade trailing edge, but along the trailing edge formed by the serrations be formed angled arranged to each other. As a result, the vertebrae partially lift and cause a significantly reduced noise.
In der US 201 1 /0142635 A1 ist auch vorgesehen, die Serrations mittels eines Befestigungsstreifens an der Außenhaut der Rotorblattschale aufzukleben. Die Serrations der genannten Druckschrift sind in Form einteiliger Serration-Bauteile mit einem Befestigungsstreifen und den Serrations ausgebildet. Das Bauteil kann mit dem Befestigungsstreifen auf die Rotorblatthinterkante aufgeklebt werden. Es ist vorgesehen, Längsschnitte entlang der Breite des Serration-Bauteils, ausgehend von der der Rotorblattnase zugewandten Seite des Befestigungsstreifens vorzusehen, damit das Bauteil insgesamt leichter biegsam und einfacher auf die Rotorblattaußenhaut klebbar ist. In der EP 2 631 467 A1 ist ein Rotorblatt mit zwei Serrations-Bauteilen offenbart, die mittels eines Stufenfalzes in geräuschsparender Weise miteinander verbunden sind. Die WO 2015/091797 A1 offenbart ein Rotorblatt mit einer Hinterkante, an der Serrations angeordnet sind, die klappbar ausgebildet sind. Durch die bewegliche Anordnung der Serrations an der Hinterkante soll ein Strömungsabriss verhindert werden. In US 201 1/0142635 A1 it is also provided to glue the serrations to the outer skin of the rotor blade shell by means of a fastening strip. The Serrations said document are in the form of one-piece Serration components with a mounting strip and the Serrations formed. The component can be glued with the fastening strip on the rotor blade trailing edge. It is intended to provide longitudinal sections along the width of the serration component, starting from the side of the fastening strip facing the rotor blade nose, so that the component as a whole is more easily flexible and easier to adhere to the rotor blade outer skin. EP 2 631 467 A1 discloses a rotor blade with two serration components which are connected to one another in a noise-saving manner by means of a stepped rebate. WO 2015/091797 A1 discloses a rotor blade with a trailing edge on which serrations are arranged, which are designed to be foldable. The movable arrangement of the serrations at the trailing edge is intended to prevent a stall.
In der WO 2014/048437 A1 sind Serrations offenbart, die in zwei Schichten übereinander angeordnet und relativ zueinander verschiebbar sind und in der verschobenen Position auch am Rotorblatt fixiert werden können. In der US 201 1/0142635 A1 ist ein Rotorblatt mit einem Serrations-Bauteil offenbart, das gegenüber der Spitze einer Serration Einkerbungen aufweisen kann, die sich von der Vorderkante des Serration-Bauteils über einen Befestigungsstreifen erstrecken. In WO 2014/048437 A1 Serrations are disclosed, which are arranged in two layers one above the other and are displaceable relative to each other and can be fixed in the shifted position on the rotor blade. In US 201 1/0142635 A1 there is disclosed a rotor blade having a serration member which may have notches opposite the apex of a serration extending from the leading edge of the serration member via a fastening strip.
Es hat sich gezeigt, dass die Serrations-Bauteile einem erheblichen Verschleiß unterworfen sind und die Standzeit der Serrations durchaus geringer sein kann als die des Rotorblattes, sodass die Serrations nach einiger Zeit ausgewechselt werden müssen. It has been shown that the Serrations components are subject to considerable wear and the service life of the serration can be quite lower than that of the rotor blade, so that the Serrations must be replaced after some time.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein geräuscharmes Rotorblatt mit zur Verfügung zu stellen, das gegenüber herkömmlichen, geräuscharmen Rotorblättern längere Standzeiten aufweist. It is therefore an object of the present invention to provide a low-noise rotor blade which has longer service lives than conventional, low-noise rotor blades.
Die Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Rotorblatt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Rotorblatt ist insbesondere zur Montage am Rotor einer Windenergieanlage bestimmt. Das Rotorblatt weist entlang einer Hinterkante angeordnete Serrations auf, die von der Hinterkante abstehen. Dabei stehen die Serrations vorzugsweise in Verlängerung der und fluchtend mit der Rotorblattaußenhaut von der Rotorblatthinterkante ab. Zwischen benachbarten Serrations ist jeweils eine Kerbe mit einem Kerbgrund angeordnet, und die Kerbe weist eine Ausdehnung entlang einer Rotorblattbreite und eine Ausdehnung entlang einer Rotorblattlänge auf. The object is achieved by an initially mentioned rotor blade with the characterizing features of claim 1. The rotor blade according to the invention is intended in particular for mounting on the rotor of a wind energy plant. The rotor blade has serrations arranged along a trailing edge which protrude from the trailing edge. The serrations are preferably in extension of and in alignment with the rotor blade outer skin of the rotor blade trailing edge. Between adjacent serrations, a notch is provided with a notch root, and the notch has an extension along a blade width and an extension along a blade length.
Vorzugsweise werden zwei, drei oder jede höhere Anzahl an Serrations an der Rotorblatthinterkante angeordnet. Die Serrations können untereinander baugleich oder in Gruppen baugleich oder auch alle paarweise verschieden voneinander ausgeformt sein. Vorzugsweise sind die Serrations in einer Draufsicht auf die Saugseite und/oder die Druckseite des Rotorblattes dreieckig ausgeformt. Das Dreieck kann gleichschenklig ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die beiden Dreieckseiten verschiedene Längen aufweisen. Sie sind vorzugsweise gerade ausgeformt, können aber auch bogenförmig oder gezackt ausgebildet sein. Preferably, two, three or any higher number of serrations are placed on the rotor blade trailing edge. The serrations can be structurally identical to one another or can be constructed identically in groups or else in pairs differently from one another. Preferably, the serrations are in a plan view of the suction side and / or the Pressure side of the rotor blade triangular shaped. The triangle can be made isosceles. It is also conceivable that the two triangle sides have different lengths. They are preferably formed straight, but may also be formed arcuate or jagged.
Die Serrations sind entlang einer Breite des Rotorblattes breiter als entlang einer Längsrichtung des Rotorblattes ausgeformt. D. h. die Breite der Serrations ist vorzugsweise größer als die Länge. Eine Höhe der Serrations senkrecht zur Breite und zur Länge ist um ein Vielfaches kleiner als die anderen beiden Ausdehnungen. Die Breite kann 5 cm bis 30 cm betragen und jeden Zwischenwert annehmen, die Länge kann 2 cm bis 1 5 cm betragen und ebenfalls jeden Zwischenwert annehmen. The serrations are formed wider along a width of the rotor blade than along a longitudinal direction of the rotor blade. Ie. the width of the serrations is preferably greater than the length. A height of the serrations perpendicular to the width and the length is many times smaller than the other two dimensions. The width may be 5 cm to 30 cm and take any intermediate value, the length may be 2 cm to 1 5 cm and also accept any intermediate value.
Die Serrations bilden vorzugsweise eine gezackte Hinterkante des Rotorblattes aus. The serrations preferably form a serrated trailing edge of the rotor blade.
Zwischen benachbarten Serrations ist jeweils eine Kerbe mit einem Kerbgrund angeordnet, und die Kerbe weist ebenfalls eine Ausdehnung entlang einer Rotorblattbreite und eine Ausdehnung entlang einer Rotorblattlänge auf. A notch with a notch root is disposed between adjacent serrations, and the notch also has an extension along a blade width and an extension along a blade length.
Der in Betrieb etwa senkrecht auf die Hinterkante und auch auf die Serrations gerichtete Relativwind erzeugt an der Rotorblattkante üblicherweise parallel zueinander angeordnete Wirbel, die störende Geräusche verursachen. Durch die Serrations wird die Anordnung der Wirbel zueinander verändert, wodurch die Geräuschentwicklung grundsätzlich verringert wird. Das Material am Kerbgrund ist wechselnden Spannungen und hohen Spannungsmaxima ausgesetzt. Dadurch ermüdet das Material am Kerbgrund schneller als das übrige Material der Serrations und es kann zu sich fortpflanzenden Rissbildungen ausgehend vom Kerbgrund in das Material hinein kommen. Es hat sich gezeigt, dass die Geräuschentwicklung besonders gering ist, wenn die Kerbe besonders spitz und schmal ausgebildet ist. Das hat jedoch nachteiligerweise zur Folge, dass am Kerbgrund besonders hohe Spannungsmaxima auftreten, die zu Materialermüdung und zu einer Rissbildung zwischen den Serrations führen können. Erfindungsgemäß ist daher wenigstens ein Entlastungsschlitz vorgesehen, der sich entlang der Rotorblattlängsrichtung erstreckt und bei einem der Kerbgründe angeordnet ist. The relative wind directed approximately perpendicularly to the trailing edge and also to the serration generates at the rotor blade edge usually arranged parallel to each other vortex, which cause disturbing noises. By the Serrations the arrangement of the vertebrae is changed to each other, whereby the noise is basically reduced. The material at the notch base is exposed to alternating voltages and high voltage maxima. This fatigues the material at the notch bottom faster than the rest of the material of the serrations and it can come to propagating cracking, starting from the notch base in the material. It has been shown that the noise is particularly low when the notch is particularly pointed and narrow. However, this disadvantageously has the consequence that particularly high stress maxima occur at the notch base, which can lead to material fatigue and cracking between the serrations. According to the invention, therefore, at least one relief slot is provided, which extends along the rotor blade longitudinal direction and is arranged at one of the notch bases.
Die Erfindung sieht hier vor, die Zugbelastungen und insbesondere Maxima der Zugbelastungen im Material, in das die Serrations und die Kerben eingeformt sind, durch die Entlastungsschlitze deutlich zu reduzieren. Die Entlastungsschlitze sind vorzugsweise dort angeordnet, wo die höchsten Spannungsmaxima im Material auftreten, zweckmäßigerweise also im Bereich des Kerbgrundes. Insbesondere sind die Entlastungsschlitze als herkömmliche Schlitze zu verstehen mit einer Schlitzbreite und einer Schlitzlänge, wobei die Schlitzlänge deutlich größer ist als die Schlitzbreite und sich die Schlitzlänge überwiegend in Längsrichtung des Rotorblattes erstreckt. Es können jedoch auch Abschnitte der Längsausdehnung des Entlastungsschlitzes entlang der Breite des Rotorblattes verlaufen. The invention provides here, the tensile loads and in particular maxima of the tensile loads in the material in which the Serrations and notches are formed to reduce significantly by the discharge slots. The relief slots are preferably arranged where the highest stress maxima occur in the material, thus expediently in the region of the notch base. In particular, the relief slots are to be understood as conventional slots having a slot width and a slot length, wherein the slot length is significantly greater than the slot width and the slot length extends predominantly in the longitudinal direction of the rotor blade. However, portions of the longitudinal extent of the relief slot may also run along the width of the rotor blade.
Vorzugsweise ist der Entlastungsschlitz einem der Kerbgründe zugeordnet und zweckmäßigerweise ist der Entlastungsschlitz durch einen Verbindungsschlitz mit dem ihm zugeordneten Kerbgrund verbunden. Dabei geht die Kerbe am Kerbgrund offen in den Verbindungsschlitz über und der Verbindungsschlitz schließt offen an den Entlastungsschlitz an. Preferably, the discharge slot is assigned to one of the notch bases and expediently the discharge slot is connected by a connecting slot with the notch base assigned to it. The notch on the notch base goes open into the connection slot and the connection slot closes open to the discharge slot.
Vorzugsweise sind am Kerbgrund zwei Wangen im Material ausgebildet, die bei Spannungen im Material relativ zueinander bewegt werden und dadurch Spannungen, insbesondere Spannungsmaxima im Material um den Kerbgrund herum abbauen. Die Wangen bilden sich zweckmäßigerweise durch die beschrieben Konstruktion von Entlastungsschlitz und Verbindungsschlitz aus. Entlastungsschlitz und Verbindungsschlitz sind vorzugsweise etwa T-förmig mit hängenden T-Armen gestaltet. Preferably, two cheeks are formed in the material at the notch base, which are moved relative to each other at stresses in the material and thereby reduce stresses, in particular stress maxima in the material around the notch base. The cheeks are expediently formed by the described construction of relief slot and connecting slot. Relief slot and connection slot are preferably designed approximately T-shaped with hanging T-arms.
Vorzugsweise ist jeweils ein Entlastungsschlitz an jedem der Kerbgrunde angeordnet, dadurch ist es möglich, jeden Kerbgrund gegenüber Spannungsmaxima zu entlasten, die Entlastungsschlitze können alle gleich ausgeformt sein oder auch unterschiedlich zueinander ausgeformt sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, die Entlastungsschlitze gleich auszuformen, was natürlich produktionstechnisch einfacher ist und zu geringeren Herstellungskosten führt. Vorzugsweise ist der Entlastungsschlitz bogenförmig zum Kerbgrund hingebogen, vom Kerbgrund beabstandet und um den Kerbgrund herum verlaufend ausgebildet. Preferably, in each case one discharge slot is arranged on each of the notch bases, this makes it possible to relieve each notch base against stress maxima, the discharge slots can all be of the same shape or also formed differently from one another. However, it is particularly preferred to form the relief slots the same, which of course is simpler in terms of production technology and leads to lower production costs. Preferably, the relief slot is bent arcuately to the notch base, spaced from the notch base and formed to extend around the notch base.
Vorzugsweise ist der Entlastungsschlitz viertelbogenförmig ausgebildet und symmetrisch um eine Winkelhalbierende der Kerb angeordnet. Es hat sich als besonders bevorzugt herausgestellt, dass Enden des viertelbogenförmigen Entlastungsschlitzes derart angeordnet sind, dass Tangentialen direkt an den beiden Enden des bogenförmigen Entlastungsschlitzes jeweils einen 45°- Winkel zur Längsrichtung des Rotorblattes ausbilden. Dabei können die Tangenten jedoch auch in einem Winkel von 45° ± 10°, vorzugsweise 45° ± 5° angeordnet sein. Preferably, the discharge slot is formed quarter-arc-shaped and arranged symmetrically about an angle bisector of the notch. It has been found to be particularly preferred that ends of the quarter-arc-shaped relief slot are arranged such that tangents directly at the two ends of the arcuate relief slot each form a 45 ° angle to the longitudinal direction of the rotor blade. However, the tangents can also be arranged at an angle of 45 ° ± 10 °, preferably 45 ° ± 5 °.
Die Serrations sind vorzugsweise an Befestigungsstreifen angeordnet. Sie können dort integral abgeformt sein oder an den Befestigungsstreifen nachträglich angeklebt oder anderweitig befestigt worden sein. An dem Befestigungsstreifen ist zweckmäßigerweise eine Mehrzahl an Serrations angeordnet. Der Befestigungsstreifen und die an ihm angeordneten Serrations bilden ein Serrations-Bauteil aus. Das Serrations-Bauteil kann einstückig ausgebildet werden, beispielweise in einem Laminierverfahren. Es kann sich um ein Faserverbundbauteil handeln. Das Serrations-Bauteil kann aber auch ein Spritzgussteil sein. Spritzgussbauteile sind insbesondere in größerer Menge kostengünstig herstellbar. Der Befestigungsstreifen weist zweckmäßigerweise eine Länge, eine Breite und eine Dicke auf. Von einer äußeren Längskante stehen die Serrations ab und der Befestigungstreifen wird mit einer Klebmittelschicht auf die Rotorblattaußenhaut geklebt. Das Material in das die Kerben und die Kerbgrunde eingeformt sind ist daher zweckmäßigerweise ebenfalls ein Faserverbundmaterial, wie beispielswiese ein Laminat. In dem Faserverbundmaterial bilden sich die Zugspannungen und deren Maxima aus, die durch die Entlastungsschlitze verringert werden. Vorteilhafterweise sind eine Vielzahl an Serrations-Bauteilen entlang der Rotorblatthinterkante angeordnet, vorzugsweise sind sie alle im Tipabschnitt angeordnet, weil durch den Tipabschnitt die größte Geräuschbelastung erzeugt wird. Die Serrations- Bauteile können baugleich sein oder zumindest in Gruppen baugleich sein. The serrations are preferably arranged on attachment strips. They may be integrally molded there or subsequently glued or otherwise secured to the fastening strips. A plurality of serrations is expediently arranged on the fastening strip. The fastening strip and the serrations arranged on it form a serration component. The serration component can be formed in one piece, for example in a lamination process. It may be a fiber composite component. The Serrations component may also be an injection molded part. Injection molding components are inexpensive to produce, especially in larger quantities. The fastening strip expediently has a length, a width and a thickness. The serrations protrude from an outer longitudinal edge and the fastening strip is glued to the rotor blade outer skin with an adhesive layer. The material in which the notches and the notch bases are formed is therefore expediently likewise a fiber composite material, such as, for example, a laminate. In the fiber composite material, the tensile stresses and their maxima are formed, which are reduced by the discharge slots. Advantageously, a plurality of serration components are arranged along the rotor blade trailing edge, preferably they are all arranged in the tip section, because the greatest noise load is generated by the tip section. The Serrations- components may be identical or at least be identical in groups.
Die Entlastungsschlitze sind günstigerweise derart ausgebildet, dass sie sich entlang der gesamten Dicke des Befestigungsstreifens erstrecken. Der Befestigungsstreifen weist über die Breite vorzugsweise eine unterschiedliche Dicke auf, so ist der Befestigungsstreifen an seiner Hinterkante dicker als an seiner Vorderkante; die Dicke liegt bei einigen Millimetern, vorzugsweise bei etwa 3 mm. Der Befestigungsstreifen wird mit einer etwa 1 -3 mm dicken Klebschicht oder einem 1 mm dicken Klebband auf die Außenhaut des Rotorblattes aufgeklebt, vorzugsweise durchstoßen die Entlastungsschlitze den Befestigungsstreifen entlang der Dicke vollständig, sodass die Zugspannungsmaxima über die gesamte Dicke minimiert werden können. The relief slots are desirably formed to extend along the entire thickness of the fastening strip. The fastening strip preferably has a different thickness over the width, so the fastening strip is on its trailing edge thicker than at its leading edge; the thickness is a few millimeters, preferably about 3 mm. The fastening strip is glued to the outer skin of the rotor blade with an approximately 1 -3 mm thick adhesive layer or a 1 mm thick adhesive tape, preferably the relief slots pierce the fastening strip along the thickness completely, so that the Zugspannungsmaxima can be minimized over the entire thickness.
Vorzugsweise sind die Serrations an den Befestigungsstreifen als Serration-Bauteile ausgeformt, d. h. eine bestimmte Anzahl von Serrations wird an einem Befestigungsbauteil in vorzugsweise einem Laminierverfahren oder anderweitig hergestellt und als vorzugsweise einstückiges Bauteil zur Verfügung gestellt, es können jedoch auch andere Herstellungsverfahren gewählt werden, die Serration-Bauteile können dann nebeneinander, vorzugsweise formschlüssig entlang einer herkömmlichen Rotorblatthinterkante auf eine Außenhaut der vorzugsweise druckseitigen Rotorblatthalbschale aufgeklebt werden. Dabei werden die Serration-Bauteile mit ihrem jeweiligen Befestigungsstreifen auf die Rotorblatthalbschale aufgeklebt, während die Serrations selber, also die Spitzen, über die bisherige Rotorblatthinterkante vom Rotorblatt abstehen. Die Entlastungsschlitze werden durch das Aufkleben auf die Rotorblattaußenhaut von der Rotorblattaußenhaut vollständig verschlossen. Preferably, the serrations on the attachment strips are formed as serration components, i. H. a certain number of serrations are produced on a fastening component in preferably a lamination process or otherwise and provided as a preferably one-piece component, however, other production methods can also be selected; the serration components can then be placed next to one another, preferably in a form-fitting manner along a conventional rotor blade trailing edge Exterior skin of the preferably pressure side rotor blade half shell are glued. The Serration components are glued with their respective mounting strip on the rotor blade half shell, while the serrations themselves, so the tips, project beyond the previous rotor blade trailing edge of the rotor blade. The relief slots are completely closed by gluing on the rotor blade outer skin of the rotor blade outer skin.
Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, die Entlastungsschlitze, nachdem die Serration-Bauteile auf die Rotorblattaußenhaut aufgebracht wurden, mit einer elastischen Füllung zu verschließen, um keine scharfen Kanten für den Windangriff zu bieten, der zusätzliche Luftwirbel und damit Geräusche erzeugen könnte. It may be particularly preferable to seal the relief slots with an elastic filling after the serration components have been applied to the rotor blade outer skin, in order to avoid sharp edges for the wind attack which could generate additional air turbulences and thus noises.
In anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rotorblattes sind die Entlastungsschlitze für jeden der Kerbgründe zweiteilig ausgebildet, es kann zweckmäßig sein, an jedem Kerbgrund zwei Entlastungsschlitzabschnitte sich gegenüberliegend vorzusehen, sodass der Kerbgrund mit den beiden Entlastungsschlitzabschnitten eine etwa T-förmige Gestalt hat. Dabei können die Entlastungsschlitze auch eine Verbindung zum Kerbgrund aufweisen. In other embodiments of the rotor blade according to the invention, the relief slots for each of the notched bases are formed in two parts, it may be appropriate to provide two relief slot sections opposite one another at each notch base, so that the notch base with the two relief slot sections has an approximately T-shaped form. The relief slots may also have a connection to the notch base.
In anderen Ausführungsformen ist es auch vorgesehen, dass die Entlastungsschlitze keine offene Verbindung zum Kerbgrund aufweisen, sondern von ihm beabstandet sind. Vorzugsweise sind die Entlastungsschlitze dann bogenförmig zum Kerbgrund hin gebogen angeordnet, es können jedoch auch Entlastungsschlitze, die vorwiegend, zumindest abschnittsweise geradlinig ausgebildet sind, verwendet werden. Die Entlastungsschlitze können auch eine unterschiedliche Entlastungsschlitzbreite entlang ihrer Entlastungsschlitzlänge aufweisen. In other embodiments, it is also provided that the discharge slots have no open connection to the notch base, but are spaced therefrom. Preferably, the relief slots are then bent arcuate towards the notch base out, but it can also relief slots, which are predominantly, at least partially rectilinear, are used. The relief slots may also have a different relief slot width along their relief slot length.
Vorzugsweise sind die Entlastungsschlitze entlang der Rotorblatthinterkante alle gleich ausgeformt, es kann jedoch auch möglich sein, dass die Entlastungsschlitze zum Tip des Rotorblattes hin kleiner dimensioniert sind als die Entlastungsschlitze zur Rotorblattwurzel hin, insbesondere können auch die Serrations eine größere Breite zur Rotorblattwurzel hin aufweisen als zum Rotorblatttip hin, und breitere Serrations korrespondieren vorzugsweise mit längeren Entlastungsschlitzen, insbesondere mit Entlastungsschlitzen, die eine größeren Öffnungsquerschnitt aufweisen. Preferably, the relief slots along the rotor blade trailing edge are all formed the same, but it may also be possible that the relief slots are smaller dimensioned towards the tip of the rotor blade as the relief slots to the rotor blade root, in particular, the serrations can have a greater width to the rotor blade root as to Rotor blade tip, and wider Serrations correspond preferably with longer relief slots, in particular with relief slots, which have a larger opening cross-section.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in vier Figuren beschrieben, dabei zeigen Fig. 1 eine Draufsicht eines Tipabschnittes eines erfindungsgemäßen Rotorblattes, Fig. 2 eine Teilansicht B in Fig. 1 , 1 is a plan view of a tip section of a rotor blade according to the invention, FIG. 2 is a partial view B in FIG. 1, FIG.
Fig. 3 Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1 , 3 is a sectional view taken along the line III-III in Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Serration-Bauteils. Fig. 4 is a schematic representation of the invention Serration component.
Fig. 1 zeigt einen Tipabschnitt eines erfindungsgemäßen Rotorblattes 1 . Der Tipabschnitt gemäß Fig. 1 stellt ein Viertel der Ausdehnung in Längsrichtung L des Rotorblattes 1 dar. Das Rotorblatt 1 weist eine Vorderkante 2 auf, die in Fig. 1 unten dargestellt ist sowie eine Hinterkante 3, die in Fig. 1 oben dargestellt ist. Entlang der Hinterkante 3 sind Serrations 4 nebeneinander angeordnet. 1 shows a tip section of a rotor blade 1 according to the invention. 1 represents a quarter of the extent in the longitudinal direction L of the rotor blade 1. The rotor blade 1 has a front edge 2, which is shown in Fig. 1 below and a trailing edge 3, which is shown in Fig. 1 above. Along the trailing edge 3 Serrations 4 are arranged side by side.
Ein unmittelbarer Tipabschnitt 5 sowie der Tip 6 des Rotorblattes 1 weist keine Serrations 4 an Hinterkante 3 auf, während der übrige Tipabschnitt bis auf den unmittelbaren Tipabschnitt 5 selber Serrations 4 unterschiedlicher Ausdehnung entlang einer Breite des Rotorblattes 1 , d. h. unterschiedlicher Ausdehnung senkrecht abstehend von der Rotorblatthinterkante 3 aufweist. A direct tip section 5 and the tip 6 of the rotor blade 1 has no serrations 4 at the trailing edge 3, while the rest of the tip section except for the immediate tip section 5 itself Serrations 4 different extent along a width of the rotor blade 1, that is, having different extension perpendicularly projecting from the rotor blade trailing edge 3.
Das Rotorblatt 1 umfasst zwei Rotorblatthalbschalen, in der Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine druckseitige Rotorblatthalbschale dargestellt. Die Serrations 4 sind Teile von Serration- Bauteilen 7, die einen Befestigungsstreifen 8 umfassen, von dem die Serrations 4 abgehen. Der Befestigungsstreifen 8 und die Serrations 4 können einteilig ausgebildet sein, die Serration-Bauteile 7 können als Laminatbauteile hergestellt werden. Die Rotorblatthalbschalen werden ebenfalls in einem Laminierverfahren gefertigt. Dazu werden zunächst mehrere Lagen aus Naturstoffen oder Kunststoffgewebe, Kohlestofffasergewebe, Balsaholz oder Ähnlichem in einer Formhalbschale aufeinander oder nebeneinander gelegt, des Weiteren können Schaumstofflagen und Ähnliches verwendet werden, die alle in vorbestimmter Weise nebeneinander und übereinander geschichtet werden und ein Halbzeug ausbilden. The rotor blade 1 comprises two rotor blade half-shells, in which Fig. 1 is a plan view of a pressure-side rotor blade half shell is shown. The serrations 4 are parts of serration components 7 which comprise a fastening strip 8 from which the serrations 4 depart. The fastening strip 8 and the serrations 4 can be formed in one piece, the serration components 7 can be produced as laminate components. The rotor blade half shells are also manufactured in a lamination process. For this purpose, first several layers of natural or synthetic fabric, carbon fiber fabric, balsa wood or the like in a mold half shell placed on each other or side by side, also foam layers and the like can be used, all of which are layered in a predetermined manner side by side and one above the other and form a semi-finished product.
Das Halbzeug wird zunächst in der Formhalbschale ausgebildet, anschließend wird das Halbzeug mit einer Vakuumfolie formschaleninnenseitig abgedichtet, d. h. eine Vakuumfolie wird innen auf das Halbzeug gelegt und die Vakuumfolie wird an Rändern der Formhalbschale abgedichtet, dann wird über Zufuhr- und Abführleitungen in der Formhalbschale und/oder in der Vakuumfolie ein Harzsystem in das Halbzeug infundiert, wobei zunächst Luft und nach Tränkung des Halbzeugs mit dem Harzsystem, das noch flüssige Harzsystem über Abführleitungen aus dem Halbzeug rausgesogen wird. Über Zufuhrleitungen wird das flüssige Harzsystem in das Halbzeug eingeführt. The semifinished product is first formed in the mold half shell, then the semifinished product is sealed internally with a vacuum film, d. H. a vacuum film is placed inside the semifinished product and the vacuum film is sealed at the edges of the mold half shell, then a resin system is infused into the semifinished product via supply and discharge lines in the mold half shell and / or in the vacuum film, with first air and after impregnation of the semifinished product the resin system, the still liquid resin system is sucked out through discharge lines from the semifinished product. The liquid resin system is introduced into the semifinished product via supply lines.
Wenn das Halbzeug vollständig mit Harz getränkt ist und auch schon während der Infusion, setzt der Aushärtevorgang des vorzugsweise zweikomponentigen Harzsystems in Form einer exothermen Reaktion ein, dabei wird Wärme erzeugt. Der während der Aushärtereaktion durchschrittene exotherme Peak kann durchaus Temperaturen von deutlich über 100 °C aufweisen. When the semifinished product is completely impregnated with resin and even during the infusion, the curing process of the preferably two-component resin system starts in the form of an exothermic reaction, thereby generating heat. The exothermic peak passed during the curing reaction may well have temperatures well above 100 ° C.
Nach Durchschreiten des exothermen Peaks wird dem Halbzeug extern Wärme zugeführt, über beispielsweise in der Formhalbschale angeordnete Heizschlangen oder Ähnliches sowie auf der der Formhalbschale gegenüberliegenden Seite des Laminates angeordnete Gebläse oder Ähnlichem. Aufgrund der externen Wärmezufuhr härtet das Harzsystem vollständig aus. Es bildet sich so die Rotorblatthalbschale aus. Nach dem Aushärten der Rotorblatthalbschale werden Gurte und Stege innen auf die Rotorblatthalbschale aufgeklebt und dann die beiden Formhalbschalen durch verbindende Gelenke übereinander geklappt und die beiden Rotorblatthalbschalen miteinander entlang der Rotorblattvorder- und Hinterkante 2, 3 verklebt. Die Rotorblatthinterkante 3 weist eine druckseitige Rotorblatthalbschale und eine saugseitige Rotorblatthalbschale auf. After passing through the exothermic peak, heat is externally supplied to the semifinished product, via heating coils arranged in the mold half shell or the like, for example, as well as blowers or the like arranged on the side of the laminate opposite the mold half shell. Due to the external heat supply, the resin system hardens completely. It thus forms the rotor blade half shell. After curing of the rotor blade half shell straps and webs are glued inside on the rotor blade half shell and then folded over the two half-shells by connecting joints and glued the two Rotorblatt half shells together along the Rotorblattvorder- and trailing edge 2, 3. The rotor blade trailing edge 3 has a pressure-side rotor blade half shell and a suction-side rotor blade half shell.
In Fig. 3 ist die druckseitige Rotorblatthalbschale 30 oben dargestellt, während die saugseitige Rotorblatthalbschale 31 unten dargestellt ist. Eine Verklebungslinie 32 zwischen den beiden Rotorblatthalbschalen 30, 31 ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3, the pressure-side rotor blade half-shell 30 is shown at the top, while the suction-side rotor blade half shell 31 is shown below. An adhesive line 32 between the two rotor half shells 30, 31 is shown in FIG.
Entlang der Rotorblatthinterkante 3 sind auf die Außenhaut der druckseitigen Rotorblatthalbschale 30 die Serration-Bauteile 7 mittels einer Klebmittelschicht 33 geklebt. Dabei sind die Befestigungsstreifen 8 der Serration-Bauteile 7 mittels eines etwa 1 mm dicken und 9 mm breiten Klebebandes auf die Außenhaut geklebt, die Serrations stehen senkrecht zur Längsrichtung L der Rotorblattes 1 ab. Along the rotor blade trailing edge 3, the serration components 7 are glued to the outer skin of the pressure-side rotor blade half shell 30 by means of an adhesive layer 33. The fastening strips 8 of the Serration components 7 are glued to the outer skin by means of an approximately 1 mm thick and 9 mm wide adhesive tape, the serrations are perpendicular to the longitudinal direction L of the rotor blade 1 from.
Das Serration-Bauteil 7 ist im Querschnitt gemäß Fig. 3 leicht gewinkelt ausgebildet, d. h. zwischen dem Befestigungsstreifen 8 und den Serrations 4 ist entlang der Breite B des Serration-Bauteils 7 ein geringer Winkel von 3° bis 5° vorgesehen. The serration component 7 is slightly angled in cross section according to FIG. H. between the fastening strip 8 and the serrations 4, a small angle of 3 ° to 5 ° is provided along the width B of the Serration component 7.
Fig. 3 zeigt auch, dass der Befestigungstreifen 8 entlang seiner Längskante in Richtung der Rotorblattvorderkante 2 abgerundet bzw. abgeflacht ist, um keine scharfen Kanten zur Wirbelbildung zu bilden. Fig. 3 also shows that the fastening strip 8 is rounded or flattened along its longitudinal edge in the direction of the rotor blade leading edge 2, in order not to form sharp edges for vortex formation.
Fig. 2 zeigt den Ausschnitt B in Fig. 1 . Dabei sind zwei Serration-Bauteile 7 formschlüssig aneinander gefügt, die Serrations 4 werden durch die beiden Serration-Bauteile 7 entlang der Rotorblatthinterkante 3 geführt. Fig. 2 zeigt die Serration-Bauteile 7 mittlerer Breite, direkt benachbart zum Tip 6 sind schmalere Serration-Bauteile 7 vorgesehen, während im Bereich zur Rotorblattwurzel hin breitere Serration-Bauteile 7 verwendet werden. Dabei sind die Befestigungsstreifen in gleicher Breite entlang der Breite B und Länge in Längsrichtung L sowie in gleichbleibender Höhe H ausgebildet, während sich die Ausdehnung der Serrations 4 entlang der Breite B voneinander unterscheidet. Insbesondere weisen Serrations 4 verschiedener Serrations-Bauteile 7 eine unterschiedliche Ausdehnung in die breite B auf. Fig. 2 zeigt die Anordnung der Serrations 4 entlang des Serration-Bauteils 7 als eine gleichmäßig gezackte Außenlinie, die zur Rotorblatthinterkante 3 weisenden spitzen Einbuchtungen werden hier auch als Kerben 20 bezeichnet und der innerste Punkt der Kerben 20 ist der Kerbgrund 21 . Der Kerbgrund 21 ist nicht exakt spitzwinklig ausgebildet, sondern leicht gerundet. Die Kerben 20 weisen jeweils einen Öffnungswinkel von etwa 30° auf. FIG. 2 shows the detail B in FIG. 1. In this case, two serration components 7 are joined to one another in a form-fitting manner, and the serrations 4 are guided through the two serration components 7 along the rotor blade trailing edge 3. 2 shows the serration components 7 of medium width, narrower serration components 7 are provided directly adjacent to the tip 6, while wider serration components 7 are used in the area towards the rotor blade root. In this case, the fastening strips are formed in the same width along the width B and length in the longitudinal direction L and at a constant height H, while the extent of the serrations 4 along the width B differ from each other. In particular, serrations 4 of different serration components 7 have a different extent into the broad B. FIG. 2 shows the arrangement of the serrations 4 along the serration component 7 as a uniformly jagged outline, which point towards the rotor blade trailing edge 3 Indentations are also referred to herein as notches 20 and the innermost point of the notches 20 is the notch base 21. The notch base 21 is not exactly acute-angled, but slightly rounded. The notches 20 each have an opening angle of about 30 °.
Um die Kerbgrunde 21 herum sind jeweils erfindungsgemäße Entlastungsschlitze 34 geführt, die vom dem ihm zugeordneten Kerbgrund 21 einen Abstand von etwa 1 cm - 2 cm aufweisen. Jedem Kerbgrund 21 ist genau ein Entlastungsschlitz 34 zugeordnet. Jeder Entlastungsschlitz 34 ist knapp viertelkreisförmig ausgebildet. Jeder der Entlastungsschlitze ist mittels eines zweckmäßigerweise über seine gesamte Länge geraden Verbindungsschlitzes 35 mit dem ihm zugeordneten Kerbgrund 21 verbunden. Der Verbindungsschlitz 35 kann aber auch bogenförmig oder gewinkelt ausgebildet sein. Die Anordnung aus einem Entlastungsschlitz mit dem Verbindungsschlitz 35 ist in etwas T-förmig ausgeformt mit leicht hängenden T-Armen, wobei das T in Fig. 2 auf dem Kopf steht. Es sind aber auch andere Formen etwa mit hochstehenden T-Armen denkbar. Around the notch base 21 around relief lugs 34 according to the invention are performed, which have a distance of about 1 cm - 2 cm from its associated Kerbgrund 21. Each notch base 21 is associated with exactly one discharge slot 34. Each relief slot 34 is formed almost quarter-circular. Each of the relief slots is connected by means of a suitably over its entire length connecting slot 35 with the associated Kerbgrund 21. The connecting slot 35 may also be formed arcuate or angled. The arrangement of a relief slot with the connecting slot 35 is formed in some T-shape with slightly hanging T-arms, the T in Fig. 2 is upside down. But there are also other forms such as with upstanding T-arms conceivable.
Durch den Entlastungsschlitz mit Verbindungsschlitz 35 werden zwei sich gegenüberliegende Wangen ausgebildet, die sich entlang der Höhe H über das gesamte Material am Kerbgrund 21 erstrecken. Auch die Entlastungsschlitze 34 und die Verbindungsschlitze 35 erstrecken sich entlang der Höhe H durch das gesamte Material hindurch und sind zur Saug- und zur Druckseite des Rotorblattes hin offen. Die Verbindungsschlitze verbinden den zugeordneten Kerbgrund 21 offen mit dem zugeordneten Entlastungsschlitz 34. Jeder der Entlastungsschlitze 34 verringert die am zugeordneten Kerbgrund 21 auftretenden Zugspannungsmaxima erheblich. Die auf die Serrations 4, insbesondere auf die Serrationsspitzen wirkenden Windkräfte, während des Betriebs des Rotorblattes, erzeugen am Kerbgrund 21 Zugspannungen, die das Material stark belasten und aufgrund der auftretenden Lastwechsel zu Ermüdungsbrüchen führen. Durch die Entlastungsschlitze wird die Anzahl der möglichen Lastwechsel deutlich erhöht und auch die Standzeit der Serration- Bauteile somit deutlich erhöht. Through the relief slot with connecting slot 35 two opposing cheeks are formed, which extend along the height H over the entire material at the notch base 21. The relief slots 34 and the connecting slots 35 extend along the height H through the entire material and are open to the suction and the pressure side of the rotor blade. The connection slots connect the associated notch base 21 open with the associated relief slot 34. Each of the relief slots 34 reduces the tensile stress maxima occurring at the associated notch base 21 significantly. The wind forces acting on the serrations 4, in particular on the serration peaks, during the operation of the rotor blade generate tensile stresses on the notch base 21, which stress the material heavily and lead to fatigue fractures due to the occurring load changes. Through the relief slots, the number of possible load changes is significantly increased and thus significantly increases the service life of the Serration- components.
Fig. 4 zeigt eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Serration-Bauteils 7 mit gleich breiten und gleich langen Serrations 4, wobei hier die Breite größer ist als die Länge jedes einzelnen Serrations 4. Die Serrations 4 sind an dem Befestigungsstreifen 8 integral ausgeformt. Üblicherweise kann ein Serration-Bauteil 7 als einteiliges Faserverbundbauteil hergestellt werden. Spitzen der Serrations 4 stehen gemäß Fig. 4 alle gleich weit von der der Rotorvorderkante 2 zugewandten Längskante des Befestigungsstreifens 8 ab und die Kerbgrunde 21 sind ebenfalls alle gleich weit in den Befestigungsstreifen 8 eingelassen. Die Verbindungslinien zwischen den Serrationsspitzen 40 und den beiden benachbarten Kerbgrunden 21 verlaufen linear. Die Serrationsspitze 40 selber und der Kerbgrund 21 selber sind leicht abgerundet. Entlang jedes einzelnen Kerbgrundes 21 ist ein Entlastungsschlitz 34 geführt, der Entlastungsschlitz 34 ist etwa viertelbogenförmig ausgebildet und entlang einer Winkelhalbierenden der zugeordneten Kerbe 20 symmetrisch um den zugeordneten Kerbgrund 21 herum geführt. Es hat sich gezeigt, dass viertelbogenförmige Entlastungsschlitze 34 besonders günstig ausgeführt sind, wenn Tangentialen der Enden der Entlastungsschlitze einen a=45° Winkel zur Längsrichtung L ausbilden. 4 shows a basic illustration of the serration component 7 according to the invention with serations 4 of equal width and equal length, in which case the width is greater than the length of each individual serration 4. The serrations 4 are integrally formed on the fastening strip 8. Usually, a Serration component 7 as a one-piece fiber composite component getting produced. 4 of the serrations 4 are all equally far from the rotor leading edge 2 facing the longitudinal edge of the fastening strip 8 and the notch bases 21 are also all equally far embedded in the mounting strip 8. The connecting lines between the Serrationsspitzen 40 and the two adjacent Kerbgrunden 21 are linear. The Serrationsspitze 40 itself and the notch base 21 itself are slightly rounded. Along each individual notch base 21, a relief slot 34 is guided, the relief slot 34 is approximately quarter-arc-shaped and guided along an angle bisector of the associated notch 20 symmetrically about the associated notch base 21 around. It has been found that quarter-arc-shaped relief slots 34 are designed to be particularly favorable when tangents of the ends of the relief slots form an angle of 45 ° with respect to the longitudinal direction L.
Der geringste Abstand des Entlastungsschlitzes 34 vom zugeordneten Kerbgrund 21 beträgt 1 cm bis 2 cm, es sind jedoch auch Entfernungen von 2 cm bis 3 cm und 3 cm bis 4 cm denkbar. Die Entfernung des Entlastungsschlitzes 34 vom zugeordneten Kerbgrund 21 hängt auch von der Breite und Länge der Serrations 4 ab, insbesondere sind die Entlastungsschlitze 34 bei breiteren Serrations 4 in einem größeren Abstand vom Kerbgrund 21 geführt. Die Entlastungsschlitze 21 sind gemäß Fig. 3 durch die gesamte Dicke des Befestigungsstreifens 8 geführt, d. h. bei demontiertem Befestigungsstreifen 8 kann man durch die Entlastungsschlitze 34 in Fig. 2 hindurchsehen. Die Entlastungsschlitze 34 sind derart am Befestigungsstreifen 8 angeordnet, dass beim Aufbringen der Serration-Bauteile 7 mit den Befestigungsstreifen 8 auf der Außenhaut der druckseitigen Rotorblatthalbschale 30 gemäß Fig. 3, die Entlastungsschlitze 34 von der Rotorblattaußenhaut vollständig verschlossen werden. Nachdem die Serration-Bauteile 7 entlang der Rotorblatthinterkante 3 nebeneinander, formschlüssig aneinander aufgeklebt sind, können die Entlastungsschlitze 34 mit einer elastischen Klebmasse verschlossen werden. Die elastische Klebmasse fluchtet mit einer Außenseite der Befestigungsstreifen 8, sodass keine scharfen Kanten zum Angriff des Windes gebildet werden. Die Serrations 4 haben grundsätzlich die Funktion, die Geräusche der Rotorblätter 1 beim Betrieb zu verringern. Bezugszeichenliste The smallest distance of the relief slot 34 from the associated notch base 21 is 1 cm to 2 cm, but it is also possible distances of 2 cm to 3 cm and 3 cm to 4 cm. The distance of the relief slot 34 from the associated notch base 21 also depends on the width and length of the serration 4; in particular, the relief slots 34 are guided at a greater distance from the notch base 21 with wider serrations 4. The relief slots 21 are guided as shown in FIG. 3 through the entire thickness of the fastening strip 8, ie with disassembled fastening strip 8 can see through the relief slots 34 in Fig. 2. The relief slots 34 are arranged on the fastening strip 8 such that when the serration components 7 are applied to the fastening strips 8 on the outer skin of the pressure-side rotor blade half shell 30 according to FIG. 3, the relief slots 34 are completely closed by the rotor blade outer skin. After the serration components 7 are glued together next to one another in a form-fitting manner along the rotor blade trailing edge 3, the relief slots 34 can be closed with an elastic adhesive. The elastic adhesive is aligned with an outside of the fastening strip 8, so that no sharp edges are formed for attacking the wind. The Serrations 4 basically have the function to reduce the noise of the rotor blades 1 during operation. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Rotorblatt rotor blade
Rotorblattvorderkante  Rotor blade leading edge
Rotorblatthinterkante  Rotor blade trailing edge
Serration  serration
Unmittelbarer Tipabschnitt  Immediate tip section
Tip Tip
Serrations-Bauteile  Serrations components
Befestigungsstreifen fastener strips
Kerbe score
Kerbgrund druckseitige Rotorblatthalbschale saugseitige Rotorblatthalbschale Kerbgrund pressure-side rotor blade half-shell suction-side rotor blade half shell
Verklebungslinie  bond line
Klebmittelschicht  adhesive layer
Entlastungsschlitz  relief slot
Verbindungsschlitz  connecting slot
Serrationsspitzen Serration tips
Längsrichtung longitudinal direction
Breite  width
Höhe  height

Claims

Patentansprüche claims
Rotorblatt (1 ) einer Windenergieanlage mit entlang einer Hinterkante (3) angeordneten Serrations (4), die von der Hinterkante (3) abstehen, und jeweils einer zwischen benachbarten Serrations (4) angeordneten Kerbe (20) mit einem Kerbgrund (21 ), die eine Ausdehnung entlang einer Rotorblattbreite (B) und eine Ausdehnung entlang einer Rotorblattlängsrichtung (L) aufweist, Rotor blade (1) of a wind turbine with serrations (4) arranged along a trailing edge (3) projecting from the trailing edge (3) and a notch (20) arranged between adjacent serrations (4) with a notch base (21) has an extent along a rotor blade width (B) and an extent along a rotor blade longitudinal direction (L),
gekennzeichnet durch marked by
wenigstens einen Entlastungsschlitz (34), der sich entlang der Rotorblattlängsrichtung (L) erstreckt und bei einem der Kerbgründe (21 ) angeordnet ist. at least one relief slot (34) extending along the rotor blade longitudinal direction (L) and located at one of the notch bases (21).
Rotorblatt nach Anspruch 1 , Rotor blade according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Entlastungsschlitz (34) an jedem der Kerbgründe (21 ) angeordnet ist. characterized in that in each case a discharge slot (34) is arranged on each of the notched bases (21).
Rotorblatt nach Anspruch 1 oder 2, Rotor blade according to claim 1 or 2,
gekennzeichnet durch einen Verbindungsschlitz (35) zwischen dem Kerbgrund (21 ) und dem Entlastungsschlitz (34). characterized by a connecting slot (35) between the notch base (21) and the discharge slot (34).
Rotorblatt nach Anspruch 1 , 2 oder 3, Rotor blade according to claim 1, 2 or 3,
gekennzeichnet durch sich gegenüberliegende Wangen am Kerbgrund, die relativ zueinander beweglich sind und durch die Relativbewegung Spannungen in einem Material um den Kerbgrund abbauen. characterized by opposing cheeks on the notch base, which are movable relative to each other and reduce by the relative movement stresses in a material around the notch base.
Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, Rotor blade according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Entlastungsschlitz (34) characterized in that the at least one relief slot (34)
bogenförmig zum Kerbgrund (21 ) hingebogen und beabstandet zum Kerbgrund (21 ) bogenförmig um den Kerbgrund (21 ) herum verläuft. arcuately bent to the notch base (21) and spaced from the notch base (21) extends arcuately around the notch base (21).
Rotorblatt nach Anspruch 5, Rotor blade according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem Ende des wenigstens einen characterized in that one at one end of the at least one
Entlastungsschlitzes (34) angelegte Tangente die Rotorblattlängsrichtung (L) in einem Winkel von 45°±10°, vorzugsweise 45°±5° schneidet. Relief slot (34) applied tangent the rotor blade longitudinal direction (L) at an angle of 45 ° ± 10 °, preferably 45 ° ± 5 ° intersects.
7. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, 7. Rotor blade according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Entlastungsschlitz (34) sich entlang einer gesamten Dicke eines Befestigungsstreifens (8) erstreckt. 8. Rotorblatt nach Anspruch 7,  characterized in that the at least one relief slot (34) extends along an entire thickness of a fastening strip (8). 8. Rotor blade according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsstreifen (8) mit einer Innenseite an eine Außenhaut der Rotorblattschale aufgeklebt ist und der wenigstens eine  characterized in that the fastening strip (8) is glued with an inner side to an outer skin of the rotor blade shell and the at least one
Entlastungsschlitz (34) auf der Innenseite vollständig von der Außenhaut abgedeckt ist. 9. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche,  Relief slot (34) on the inside is completely covered by the outer skin. 9. Rotor blade according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Entastungsschlitz (34) mit einer elastischen Masse gefüllt ist.  characterized in that the at least one delimbing slot (34) is filled with an elastic mass.
10. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, 10. Rotor blade according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Entlastungsschlitz (34) zwei characterized in that the at least one relief slot (34) has two
Abschnitte aufweist, die sich gegenüberliegend von dem Kerbgrund (21 ) abgehen. Has portions that are opposite to the notch base (21).
1 1 . Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, 1 1. Rotor blade according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Kerbgrund (21 ) ein Entlastungsschlitz (34) vorgesehen ist und alle Entlastungsschlitze (34) die gleiche Form aufweisen.  characterized in that a relief slot (34) is provided for each notch base (21) and all the relief slots (34) have the same shape.
12. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, 12. Rotor blade according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Entlastungsschlitz (24) derart am Kerbgrund (21 ) angeordnet ist, dass auftretende Materialspannungen verringert werden.  characterized in that the at least one relief slot (24) is arranged on the notch base (21) such that occurring material stresses are reduced.
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