DE10064912A1 - Rotor blade for wind turbine is fitted with system for altering its surface, e.g. pivoting flap or section of rotor which can be wound up on to core - Google Patents

Rotor blade for wind turbine is fitted with system for altering its surface, e.g. pivoting flap or section of rotor which can be wound up on to core

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Abstract

The rotor blade (10) for a wind turbine is fitted with a system for altering its surface. This is e.g. a pivoting flap (14) or a section of the rotor which can be wound up on to a core.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage sowie eine Windenergieanlage mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Rotorblatt.The present invention relates to a rotor blade for a wind turbine and a wind turbine with at least one rotor blade according to the invention.

Rotorblätter für Windenergieanlagen sind allgemein bekannt und an jeder Wind­ energieanlage weithin sichtbar. Diese Rotorblätter weisen eine äußere Form auf, die den besonderen aerodynamischen Anforderungen Rechnung trägt. Um Material und Gewicht einzusparen, bestehen diese Rotorblätter allgemein aus einer ersten, inneren Tragstruktur und einer diese erste Tragstruktur umhüllenden, aerodyna­ misch günstig ausgebildeten Oberfläche.Rotor blades for wind turbines are generally known and in every wind energy system visible from afar. These rotor blades have an outer shape that takes into account the special aerodynamic requirements. To material and To save weight, these rotor blades generally consist of a first, inner support structure and an aerodyna enveloping this first support structure mixed favorable trained surface.

Bei großen Windenergieanlagen nehmen die Rotorblätter aus Gründen der Aerody­ namik beträchtliche Dimensionen an. Dies wirkt sich zum einen auf die Fertigung und den Transport, und zum anderen auf die Lasten aus, welche auf die Wind­ energieanlage im Betrieb einwirken. Diese ergeben sich insbesondere aus der mit steigender Größe automatisch zunehmenden Blattoberfläche wie auch der ver­ größerten von den Rotorblättern überstrichenen Fläche.In large wind turbines, the rotor blades take on aerody reasons namik considerable dimensions. On the one hand, this affects manufacturing and transportation, and on the other hand on the loads that are on the wind energy system in operation. These result in particular from the  increasing size automatically increasing leaf surface as well as the ver largest area swept by the rotor blades.

Windenergieanlagen müssen nach vorgegebenen Richtlinien für bestimmte Lastfälle ausgelegt werden. Dies sind zum einen die im Betrieb vorkommenden Lasten (sogenannte Betriebslasten) und zum anderen die sogenannten Extremlastfälle. Diese Extremlastfälle werden aus bestimmten Situationen bzw. Störungen wie z. B. einem Netzausfall, einer Störung der Blattverstellung, einer außerordentlichen starken Windbö (Jahrhundertbö), etc. abgeleitet.Wind turbines must comply with specified guidelines for certain load cases be interpreted. On the one hand, these are the loads that occur during operation (so-called operating loads) and secondly the so-called extreme load cases. These extreme load cases are caused by certain situations or disturbances such. B. a power failure, a fault in the blade adjustment, an extraordinary strong wind gust (century gust), etc. derived.

Dabei ist es verständlich, dass die von den Rotorblättern auf die Anlage über­ tragenen Lasten wesentlich von der dem Wind ausgesetzten Rotorblatt-Oberfläche abhängen. Für die Berechnung der Extremlast wird angenommen, dass die gesamte Rotorblattfläche einem Maximalwind ausgesetzt ist. Entsprechend müssen alle nachfolgenden Komponenten wie Antriebsstrang, Maschinenträger, Turm, Fun­ dament, usw. ausgelegt werden.It is understandable that the from the rotor blades to the system carried loads significantly from the rotor blade surface exposed to the wind depend. For the calculation of the extreme load it is assumed that the entire Rotor blade surface is exposed to a maximum wind. So everyone has to subsequent components such as drive train, machine frame, tower, fun to be interpreted, etc.

Daraus ergibt sich, dass, je kleiner die Windangriffsfläche, also insbesondere die Rotorblattfläche ist, um so geringer das Lastniveau ist, für welches die Anlage ausgelegt werden muss. Das bedeutet auch einen geringeren Materialaufwand und damit geringere Kosten.It follows from this that the smaller the area exposed to the wind, in particular the Rotor blade area is the lower the load level for which the system is must be interpreted. This also means less material and thus lower costs.

Dem gegenüber steht allerdings eine aus aerodynamischen Gründen benötigte, minimale Oberflächengröße, um die erforderlichen Kräfte für den Betrieb der Windenergieanlage - die Drehung des Generators - aufbringen zu können. Dabei ist es bei den bekannten Rotorblättern nachteilig, dass insbesondere im Blattwurzel­ nahen Bereich eine mit zunehmender Rotorblattgröße ebenfalls zunehmende Rotorblattiefe benötigt wird. Diese Tiefe wird dabei so groß, dass bereits ein Straßentransport eines solchen Rotorblattes nicht mehr, bzw. nur noch mit un­ verhältnismäßig hohem Aufwand möglich ist. On the other hand, there is an aerodynamic, minimum surface area to the necessary forces for the operation of the Wind turbine - the rotation of the generator - to be able to apply. It is it is disadvantageous in the known rotor blades that in particular in the blade root close range is also increasing with increasing rotor blade size Rotor blade depth is required. This depth becomes so great that a Road transport of such a rotor blade no longer, or only with un relatively high effort is possible.  

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Rotorblatt anzugeben, bei dem die beschriebenen Nachteile vermieden werden und welches die aerodyna­ misch erforderliche Oberfläche aufweist.The object of the present invention is therefore to provide a rotor blade at which the disadvantages described are avoided and which the aerodyna has the required surface.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Rotorblatt mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.The object is achieved according to the invention with a rotor blade with the features Claim 1 solved. Advantageous further developments are in the further claims described.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Normalbetrieb der Wind­ energieanlage eine bestimmte Rotorblattfläche (Nennfläche) erforderlich ist, wäh­ rend diese bei Extremwind und z. B. in einer Transportsituation u. U. zu groß ist.The invention is based on the knowledge that in normal operation the wind energy system a certain rotor blade area (nominal area) is required rend this in extreme wind and z. B. in a transport situation u. U. is too large.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, ein Rotorblatt der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Teil der Oberfläche aktiv verformbar oder bewegbar ist.According to the invention, it is therefore proposed to use a rotor blade of the type mentioned at the beginning Kind in such a way that part of the surface is actively deformable or is movable.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Teil der Oberfläche aus einem verformbaren Material gebildet, das Teil eines geschlossenen Behälters ist. Dieser geschlossene Behälter kann z. B. mit einem gasförmigen Medium gefüllt werden, wobei dieses gasförmige Medium mit einem vorgebbaren Druck beauf­ schlagt wird. Dadurch ergibt sich eine teilweise aufblasbare Oberfläche des Rotor­ blattes, die während des Transportes oder bei Auftreten von Extremwind entlüftet werden kann und somit weniger Raum beansprucht bzw. unter dem Winddruck nachgibt. Dadurch wird die wirksame Oberfläche des Rotorblattes und damit die Angriffsfläche für den Wind kleiner. Gleichzeitig sinkt die Belastung der nachfolgen­ den Komponenten einschließlich des Turmes.In a preferred embodiment of the invention, part of the surface is made of formed of a deformable material that is part of a closed container. This closed container can e.g. B. filled with a gaseous medium are, this gaseous medium with a predetermined pressure is struck. This results in a partially inflatable surface of the rotor sheet that is vented during transportation or when extreme wind occurs can be used and therefore takes up less space or under the wind pressure gives way. As a result, the effective surface of the rotor blade and thus the Smaller surface for the wind. At the same time, the burden of following them decreases the components including the tower.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Rotor­ blatt eine an sich und/oder in sich bewegbare zweite Tragstruktur auf.In a particularly preferred embodiment of the invention, the rotor has sheet a second and / or in itself movable second support structure.

Dabei kann das verformbare Material an vorgebenen Stellen dieser zweiten Tragstruktur befestigt sein. Weiterhin kann das verformbare Material mit einer Seite an einem drehbaren Wickelkern befestigt sein.The deformable material can be at predetermined locations on this second support structure  be attached. Furthermore, the deformable material can be applied to one side be attached to a rotatable winding core.

Im Normalbetrieb der Windenergieanlage kann nun die zweite Tragstruktur ausge­ fahren sein, d. h., Faltarme können vollständig gestreckt oder teleskopartige Arme voll ausgefahren sein. Das verformbare Material kann mit einer Seite an einem drehbaren Wickelkern befestigt sein. Soll nun die Rotorblattfläche verringert wer­ den, wird - analog zu einer Markise - der Wickelkern so gedreht, dass er das verformbare Material aufwickelt. Gleichzeitig werden die Faltarme gefaltet und verkleinern die zweite Tragstruktur im Bereich der verkleinerbaren Oberfläche, so dass sich die Oberfläche des Rotorblattes entsprechend verringert.In normal operation of the wind turbine, the second supporting structure can now be used be driving, d. that is, folding arms can be fully extended or telescopic arms be fully extended. The deformable material can have one side on one be rotatable winding core attached. Now who should reduce the rotor blade area analogue to an awning, the winding core is rotated so that it deformable material coiled. At the same time the folding arms are folded and shrink the second supporting structure in the area of the shrinkable surface, see above that the surface of the rotor blade is reduced accordingly.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung besteht ein Teil der Oberfläche des Rotorblattes aus lamellenartigen Streifen, die jeweils auf einer um die eigene Längsachse schwenkbaren Tragschiene angeordnet sind. Dabei sind diese Lamellen im Normalbetrieb so ausgerichtet, dass sie die aerodynamisch wirksame Oberfläche des Rotorblattes vergrößern. Für den Transport und/oder bei Extremlasten können die Tragschienen so geschwenkt werden, dass diese Lamellen z. B. in den Wind­ schatten des verbleibenden Rotorblattes gelangen und dadurch wird die Oberfläche des Rotorblattes verringert.In an alternative embodiment of the invention, part of the surface exists of the rotor blade made of lamellar strips, each on its own Longitudinal pivotable mounting rail are arranged. These are slats aligned in normal operation so that they have the aerodynamically effective surface enlarge the rotor blade. Can be used for transport and / or extreme loads the mounting rails are pivoted so that these slats z. B. in the wind shade of the remaining rotor blade and this will make the surface of the rotor blade reduced.

In einer insbesondere bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht ein be­ weglicher Teil der aerodynamisch wirksamen Oberfläche des Rotorblattes aus einem einzelnen Flächenelement, welches in Richtung der Tiefe des Rotorblattes verschiebbar ist. Im Normalbetrieb verlängert dieses Flächenelement die Oberfläche des Rotorblattes, bevorzugt an der Saugseite, um eine große, aerodynamisch wirksame Oberfläche zu schaffen.In a particularly preferred development of the invention, there is a be movable part of the aerodynamically effective surface of the rotor blade a single surface element, which in the direction of the depth of the rotor blade is movable. In normal operation, this surface element extends the surface of the rotor blade, preferably on the suction side, around a large, aerodynamic to create effective surface.

Zur Verringerung der Oberfläche kann dieses Flächenelement, vergleichbar mit dem Klappensystem einer Flugzeugtragfläche so verfahren werden, dass es entweder in das Rotorblatt hinein verschoben wird und somit von der verbleibenden Oberfläche des Rotorblattes abgedeckt ist, oder auf die Oberfläche des Rotorblattes verscho­ ben wird und seinerseits die Oberfläche des Rotorblattes abdeckt. In jedem Fall ergibt sich hieraus eine Verringerung der Oberfläche des Rotorblattes.To reduce the surface, this surface element, comparable to the Flap system of an aircraft wing can be moved so that it is either in the rotor blade is moved in and thus from the remaining surface  of the rotor blade is covered, or shifted to the surface of the rotor blade ben and in turn covers the surface of the rotor blade. In any case this results in a reduction in the surface area of the rotor blade.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann dieses Flächenelement mit einer Seite schwenkbar an der ersten Tragstruktur bzw. der Hinterkante des Rotorblattes angelenkt sein. Zur Veränderung der Größe der Rotorblatt-Oberfläche kann dieses Element um diese Schwenkachse herum entweder zur Saugseite oder zur Druckseite des Rotorblattes hin geschwenkt werden.In an alternative embodiment of the invention, this surface element with one side pivotable on the first support structure or the rear edge of the Rotor blade be articulated. To change the size of the rotor blade surface can this element around this pivot axis either to the suction side or be pivoted towards the pressure side of the rotor blade.

Eine Schwenkung dieses Flächenelementes um etwa 90° bewirkt dabei, dass dieses Element im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Luftströmung am Rotorblatt steht und eine entsprechende Bremswirkung entfaltet, da es für die auf der Oberfläche des Rotorblattes entlang strömende Luft ein Hindernis bildet.A pivoting of this surface element by about 90 ° causes that this element is substantially perpendicular to the direction of air flow at Rotor blade stands and has a corresponding braking effect because it is on the Air flowing along the surface of the rotor blade forms an obstacle.

Im Folgenden werden mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:In the following, several embodiments according to the invention are described using the attached drawings explained in more detail. Show:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes vollständiges Rotorblatt; Figure 1 is a plan view of a complete rotor blade according to the invention.

Fig. 2 eine Draufsicht auf den vorderen Teil eines erfindungsgemä­ ßen Rotorblattes; Fig. 2 is a plan view of the front part of an inventive rotor blade SEN;

Fig. 3 eine vereinfachte Querschnitts-Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblattes; Fig. 3 is a simplified cross-sectional view of a first embodiment of a rotor blade of the invention;

Fig. 4 eine vereinfachte Querschnitts-Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblattes; Fig. 4 is a simplified cross-sectional view of a second embodiment of a rotor blade of the invention;

Fig. 5a, 5b eine vereinfachte Querschnitts-Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblattes; FIG. 5a, 5b is a simplified cross-sectional view of a third embodiment of a rotor blade of the invention;

Fig. 6 eine vereinfachte Querschnitts-Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblattes; Fig. 6 is a simplified cross-sectional view of a fourth embodiment of a rotor blade of the invention;

Fig. 7 eine vereinfachte Querschnitts-Darstellung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblattes; Fig. 7 is a simplified cross-sectional view of a fifth embodiment of a rotor blade of the invention;

Fig. 8a, 8b vereinfachte Querschnitts-Darstellungen einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblattes. Fig. 8a, 8b simplified cross-sectional views of a sixth embodiment of a rotor blade according to the invention.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht eines vollständigen, erfindungsgemäßen Rotorblattes vereinfacht dargestellt. Das Rotorblatt 10 ist in zwei Bereiche aufgeteilt. Dabei ist das Rotorblatt 10 in wesentlichen Teilen konventionell aufgebaut. In einem der Rotorblattwurzel 12 benachbarten Bereich, nämlich dem Bereich mit der größten Blatttiefe ist jedoch eine Teilung des Rotorblattes erkennbar. Diese Teilung markiert den Bereich des Rotorblattes 14, dessen Oberfläche bei Bedarf verringert und somit der Einwirkung des Windes entzogen werden kann.In Fig. 1 is a plan view of a complete rotor blade according to the invention is shown in simplified. The rotor blade 10 is divided into two areas. The rotor blade 10 is constructed conventionally in substantial parts. However, a division of the rotor blade can be seen in an area adjacent to the rotor blade root 12 , namely the area with the greatest blade depth. This division marks the area of the rotor blade 14 , the surface of which can be reduced if necessary and thus removed from the action of the wind.

Der feste Teil des Rotorblattes 10, dessen Oberfläche unverändert bleibt, ist in Fig. 2 gezeigt. Wie in dieser Figur deutlich erkennbar ist, ist die aerodynamisch wirksame Oberfläche des Rotorblattes 10 deutlich verringert, und dadurch ist auch die Belastung, insbesondere in Extremwind-Situationen, deutlich geringer als bei einem in konventioneller Weise aufgebauten Rotorblatt.The fixed part of the rotor blade 10 , the surface of which remains unchanged, is shown in FIG. 2. As can be clearly seen in this figure, the aerodynamically effective surface of the rotor blade 10 is significantly reduced, and as a result the load, in particular in extreme wind situations, is also significantly lower than in the case of a rotor blade constructed in a conventional manner.

Fig. 3 zeigt eine vereinfachte Querschnitts-Darstellung einer ersten erfindungs­ gemäßen Ausführungsform. Dabei ist das Rotorblatt 10 in einen vorderen Bereich 11 und einen Hinterkasten 14 aufgeteilt. Dieser Hinterkasten 14 besteht aus zwei Bahnen verformbaren Materials 18, die zusammen mit der Rückwand des vorderen Bereiches 11 einen geschlossenen Behälter 16 bilden. Wird nun dieser geschlosse­ ne Behälter 16 unter Druck mit einem gasförmigen Medium befüllt, bildet das verformbare Material 18 einen Teil (in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 14 kenntlich gemacht) der im Normalbetrieb aerodynamisch wirksamen Oberfläche des erfin­ dungsgemäßen Rotorblattes 10. Fig. 3 shows a simplified cross-sectional view of a first embodiment according to the Invention. The rotor blade 10 is divided into a front area 11 and a rear box 14 . This rear box 14 consists of two sheets of deformable material 18 , which together with the rear wall of the front area 11 form a closed container 16 . If this closed container 16 is filled under pressure with a gaseous medium, the deformable material 18 forms a part (identified in FIG. 1 by reference numeral 14 ) of the surface of the rotor blade 10 according to the invention which is aerodynamically active in normal operation.

Durch eine geeignete Wahl des Fülldruckes ergibt sich eine solche Stabilität dieses Teils des Rotorblattes 10, dass er bei normalen Windverhältnissen seine normale Wirkung entfaltet. In einer Extremwind-Situation ist der Winddruck auf diesen Teil des Rotorblattes 10 jedoch größer, so dass dann der äußere Druck größer als der Innendruck ist, und somit kommt es zu einer Verformung des Rotorblattes im Bereich des Hinterkastens 14 und das Rotorblatt gibt dem äußeren Winddruck nach. Dadurch wird die Angriffsfläche für diesen Extremwind geringer und damit die Lasten auf die nachfolgende Konstruktion kleiner.A suitable choice of the filling pressure results in such stability of this part of the rotor blade 10 that it has its normal effect in normal wind conditions. In an extreme wind situation, however, the wind pressure on this part of the rotor blade 10 is greater, so that the external pressure is then greater than the internal pressure, and thus the rotor blade is deformed in the region of the rear box 14 and the rotor blade gives the external wind pressure to. As a result, the area of attack for this extreme wind is smaller and the loads on the subsequent construction are smaller.

Um Beschädigungen insbesondere des Behälters 16 zu vermeiden, kann z. B. ein (nicht dargestelltes) Überdruckventil vorgesehen sein, durch welches ein sich im Behälter 16 bildender Überdruck entweichen kann.In order to avoid damage in particular to the container 16 , z. B. a (not shown) pressure relief valve can be provided, through which a pressure build-up in the container 16 can escape.

Durch die Verwendung eines Kompressors 17 kann der für den Normalbetrieb erforderliche Druck wieder hergestellt werden. Werden weiterhin (ebenfalls nicht dargestellte) steuerbare Ventile und/oder Drucksensoren vorgesehen, kann der Fülldruck in dem Behälter 16 auch bei Schwankungen des Winddruckes nach­ geführt werden, um so stets optimale Betriebsbedingungen beizubehalten.By using a compressor 17 , the pressure required for normal operation can be restored. If controllable valves and / or pressure sensors are also provided (also not shown), the filling pressure in the container 16 can also be followed in the event of fluctuations in the wind pressure, in order to always maintain optimal operating conditions.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher anstelle eines vollständigen Hinterkastens 14 die Oberfläche der Saugseite des Rotorblattes 10 verlängert ist. Diese Verlängerung ist ein Flächenelement 24, welches sich an die Oberfläche des vorderen Bereiches 11 anschliesst. Fig. 4 shows a second embodiment of the present invention, in which instead of a complete rear box 14, the surface of the suction side of the rotor blade 10 is extended. This extension is a surface element 24 , which adjoins the surface of the front area 11 .

Zur Verringerung der aerodynamisch wirksamen Fläche kann dieses Flächenelement 24 in der Richtung des Pfeiles verschoben werden. Dieses Verschieben kann z. B. hydraulisch, nämlich mit entsprechenden Hydraulikzylindern, pneumatisch, mit Pneumatikzylindern, durch Elektroantriebe oder auf andere geeignete Weise erfol­ gen. Dazu müssen natürlich entsprechende (jedoch aus Gründen der Übersicht­ lichkeit in der Figur nicht dargestellte) Pumpen, Kompressoren oder Antriebe (Aktuatoren) vorgesehen sein.To reduce the aerodynamically effective area, this area element 24 can be moved in the direction of the arrow. This shifting z. B. hydraulically, namely with appropriate hydraulic cylinders, pneumatically, with pneumatic cylinders, by means of electric drives or in another suitable manner. To do this, of course, corresponding pumps (not shown in the figure for reasons of clarity), pumps, compressors or drives (actuators) are provided his.

Dabei kann dieses Verschieben in den vorderen Bereich hinein erfolgen, so dass die Oberfläche des vorderen Bereiches 11 das Flächenelement 24 überdeckt. Alternativ kann die Verschiebung auch auf der Oberfläche des vorderen Bereiches 11 erfol­ gen, so dass das Flächenelement 24 seinerseits den entsprechenden Teil der Oberfläche des vorderen Bereiches 11 überdeckt. In beiden Fällen ergibt sich eine Verringerung der aerodynamisch wirksamen Oberfläche des Rotorblattes 10.This shifting can take place into the front area so that the surface of the front area 11 covers the surface element 24 . Alternatively, the displacement can also take place on the surface of the front area 11 , so that the surface element 24 in turn covers the corresponding part of the surface of the front area 11 . In both cases, there is a reduction in the aerodynamically effective surface area of the rotor blade 10 .

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 5a und 5b gezeigt. Fig. 5a zeigt einen Wickel 20 eines verformbaren Materials und das Bezugszeichen 30 bezeichnet Faltarme, die im gefalteten Zustand sind. Die Mecha­ nik kann hier vergleichbar mit derjenigen einer Markise sein.A third embodiment of the present invention is shown in Figs. 5a and 5b. Fig. 5a shows a roll 20 of a deformable material and the reference numeral 30 denotes folding arms which are in the folded state. The mechanics here can be comparable to that of an awning.

In Fig. 5b ist diese Ausführungsform im Zustand des Normalbetriebs gezeigt. Die Faltarme 30 sind gestreckt, und da das verformbare Material 18 daran befestigt ist, wurde dieses beim Ausfahren der Faltarme 30 von dem Wickel 20 abgewickelt, so dass der Wickelkern 21 jetzt nicht mehr den gesamten Materialwickel trägt.In Fig. 5b, this embodiment is shown in the state of normal operation. The folding arms 30 are stretched, and since the deformable material 18 is attached to it, this was unwound from the winding 20 when the folding arms 30 were extended , so that the winding core 21 no longer carries the entire material winding.

In dieser abgewickelten Situation ist das verformbare Material 18 einerseits an dem Wickelkern 21 und andererseits an den in der Figur nach rechts weisenden Enden der Faltarme 30 befestigt. Diese Enden der Faltarme 30 können wiederum durch einen nicht dargestellten Steg verbunden sein, um einerseits eine höhere Festigkeit der Konstruktion zu erreichen und andererseits das verformbare Material zu fixie­ ren.In this developed situation, the deformable material 18 is fastened on the one hand to the winding core 21 and on the other hand to the ends of the folding arms 30 pointing to the right in the figure. These ends of the folding arms 30 can in turn be connected by a web, not shown, on the one hand to achieve a higher strength of the construction and on the other hand to fixie the deformable material.

Um ein Nachgeben des verformbaren Materials 18 zwischen dem Wickelkern 21 und den äußeren Enden der Faltarme 30 zu verhindern, kann unterhalb des ver­ formbaren Materials 18 eine (nicht dargestellte) scherengitterartige Vorrichtung vorgesehen sein, die synchron mit den Faltarmen 30 betätigt wird und das verform­ bare Material 18 im ausgefahrenen Zustand stützt.In order to prevent yielding of the deformable material 18 between the hub 21 and the outer ends of the folding arms 30, 18 has a scissor lattice-like device can be below the ver moldable material (not shown) may be provided in synchronism with the folding arms 30 is actuated and the Transform bare Material 18 supports in the extended state.

Ein Verringern der wirksamen Oberfläche verläuft in umgekehrter Weise; die Faltarme 30 und das (nicht dargestellte) Scherengitter werden eingefahren (gefal­ tet) und gleichzeitig wird das verformbare Material 18 auf dem Wickelkern 21 aufgewickelt, so dass sich schließlich wieder der in Fig. 5a dargestellte Wickel 20 ergibt und die wirksame Oberfläche des Rotorblattes 10 verringert ist.Decreasing the effective surface area is the reverse; the folding arms 30 and the scissor lattice (not shown) are retracted (folded) and at the same time the deformable material 18 is wound on the winding core 21 , so that finally the winding 20 shown in FIG. 5 a results and the effective surface of the rotor blade 10 is reduced.

In einer in Fig. 6 gezeigten vierten Ausführungsform der Erfindung ist das Flä­ chenelement 24 an der Rückseite des vorderen Bereiches 11 schwenkbar angelenkt und verlängert somit die Saugseite dieses vorderen Bereiches 11. Dabei wird das Flächenelement 24 von einer Druckfeder 28 gestützt, die zwischen dem Flächen­ element 24 und der Tragkonstruktion des vorderen Bereiches 11 angeordnet ist.In a fourth embodiment of the invention shown in FIG. 6, the surface element 24 is pivotably articulated on the rear of the front area 11 and thus extends the suction side of this front area 11 . The surface element 24 is supported by a compression spring 28 which is arranged between the surface element 24 and the supporting structure of the front region 11 .

Im Normalbetrieb stützt diese Druckfeder 28 das Flächenelement 24 so, dass es die gewünschte Position beibehält. Ergibt sich nun jenseits der normalen Betriebs­ bedingungen ein Winddruck auf der Oberseite des Rotorblattes 10, steigt der Druck auf die Oberfläche des Flächenelementes 24 und überwindet die Kraft der Feder 28, so dass das Flächenelement 24 in der Fig. 6 nach unten gedrückt wird, dem Winddruck also nachgibt, und somit die aerodynamisch wirksame Oberfläche entsprechend verringert.In normal operation, this compression spring 28 supports the surface element 24 so that it maintains the desired position. There is now a wind pressure beyond the normal operating conditions on the top of the rotor blade 10 , the pressure on the surface of the surface element 24 increases and overcomes the force of the spring 28 , so that the surface element 24 in Fig. 6 is pressed down, the So wind pressure gives way, and thus reduces the aerodynamically effective surface accordingly.

Alternativ zu der Feder 28 können natürlich entsprechende teleskopische Elemente wie hydraulische oder pneumatische Vorrichtungen oder mechanische Vorrichtun­ gen, z. B. mit Gewindestangen und Schneckenantrieb o. ä., verwendet werden, um das Flächenelement 24 in einer ersten vorgegebenen Position zu halten oder in eine zweite vorgegebene Position zu verfahren. Für die Betätigung dieser Stellglieder müssen natürlich entsprechende Pumpen, Kompressoren oder Antriebe vorgesehen sein, die in dieser Figur wiederum zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind.As an alternative to the spring 28 , corresponding telescopic elements such as hydraulic or pneumatic devices or mechanical devices, of course, can of course be used. B. with threaded rods and worm gear or the like, used to hold the surface element 24 in a first predetermined position or to move to a second predetermined position. Corresponding pumps, compressors or drives must of course be provided for the actuation of these actuators, which in turn are not shown in this figure to improve clarity.

Ebenso kann wiederum die Windlast erfasst werden, die auf das Flächenelement 24 einwirkt und abhängig von dieser erfassten Windlast kann das Flächenelement 24 um die Schwenkachse herum geschwenkt werden, um eine für die momentanen Betriebsbedingungen optimale Einstellung vorzunehmen. Likewise, the wind load that acts on the surface element 24 can in turn be detected and, depending on this detected wind load, the surface element 24 can be pivoted around the pivot axis in order to make an optimal setting for the current operating conditions.

Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. In dieser fünften Aus­ führungsform ist das Flächenelement 24 anstelle einer schwenkbaren Anlenkung an der Rückseite des vorderen Bereiches 11 auf einer um ihre eigene Längsachse drehbaren Schwenkachse 22 angeordnet. In der in Fig. 7 gezeigten Position verlängert das Flächenelement 24 wiederum die aerodynamisch wirksame Ober­ fläche des Rotorblattes 10. Fig. 7 shows a fifth embodiment of the invention. In this fifth embodiment, the surface element 24 is arranged instead of a pivotable articulation on the rear of the front region 11 on a pivot axis 22 which is rotatable about its own longitudinal axis. In the position shown in FIG. 7, the surface element 24 in turn extends the aerodynamically effective upper surface of the rotor blade 10 .

Zur Verringerung dieser Oberfläche wird nun die Schwenkachse 22 mit dem daran befestigten Flächenelement 24 um ihre Längsachse derart gedreht, dass sich das äußere Ende des Flächenelementes 24 in einer der beiden durch den Doppelpfeil gezeigten Richtungen bewegt. Dies führt wiederum zu einer Verringerung der aerodynamisch wirksamen Oberfläche des Rotorblattes 10 und damit einhergehend zu einer Veränderung der Windlast auf das Rotorblatt 10 und alle nachfolgenden Komponenten der Windenergieanlage.To reduce this surface, the pivot axis 22 with the surface element 24 attached to it is now rotated about its longitudinal axis in such a way that the outer end of the surface element 24 moves in one of the two directions shown by the double arrow. This in turn leads to a reduction in the aerodynamically effective surface of the rotor blade 10 and, as a result, to a change in the wind load on the rotor blade 10 and all subsequent components of the wind energy installation.

Eine Variante der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist in den Fig. 8a und 8b dargestellt. Dabei ist das in Fig. 7 mit 24 bezeichnete Flächenelement in Fig. 8a in drei lamellenartige Elemente 26 aufgeteilt. Diese sind in Fig. 8a absichtlich mit einem Abstand dargestellt, um diese Aufteilung zu verdeutlichen. In einer tatsächlichen Ausführungsform sind diese drei Elemente natürlich so angeordnet, dass sie eine möglichst geschlossene Fläche bilden, die wiederum möglichst glatt an den vorderen Bereich 11 des Rotorblattes 10 anschließt.A variant of the embodiment shown in FIG. 7 is shown in FIGS. 8a and 8b. The surface element denoted by 24 in FIG. 7 is divided into three lamella-like elements 26 in FIG. 8a. These are deliberately shown at a distance in FIG. 8a in order to clarify this division. In an actual embodiment, these three elements are of course arranged in such a way that they form as closed a surface as possible, which in turn connects as smoothly as possible to the front area 11 of the rotor blade 10 .

Jede der Lamellen 26 ist auf einer eigenen Schwenkachse angeordnet. Jede dieser Schwenkachsen 28 ist um ihre eigene Längsachse drehbar und gestattet so durch ein Drehen der Schwenkachse 28 um die Längsachse ein Verschwenken der Lamellen 26.Each of the slats 26 is arranged on its own pivot axis. Each of these pivot axes 28 can be rotated about its own longitudinal axis and thus allows the slats 26 to pivot by rotating the pivot axis 28 about the longitudinal axis.

Fig. 8b zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Situation, in welcher diese Lamellen so geschwenkt sind, dass die aerodynamisch wirksame Oberfläche des Rotorblattes 10 verringert ist. Dabei sind die Lamellen 26 in den Strömungsschatten des vorderen Bereiches 11 geschwenkt. Dadurch wirken sie einerseits nicht mehr als Rotorblatt-Oberfläche, sind andererseits aber auch dem Angriff des Windes entzogen und damit keinen erhöhten Belastungen ausgesetzt. FIG. 8b shows the device according to the invention in the situation in which these blades are pivoted so that the aerodynamically active surface of the rotor blade 10 is reduced. The slats 26 are pivoted in the flow shadow of the front area 11 . This means that on the one hand they no longer act as a rotor blade surface, but on the other hand they are also protected from the onslaught of the wind and are therefore not exposed to increased loads.

Eine solche Anordnung wird erreicht, indem neben einer Drehung der Schwenk­ achsen 28 um ihre Längsachsen außerdem der Abstand zwischen der in der Figur linken Schwenkachse 28 und dem vorderen Bereich 11 des Rotorblattes 10 einer­ seits und zwischen den Schwenkachsen 28 untereinander andererseits verringert wird.Such an arrangement is achieved by axes in addition to a rotation of the pivot 28 also the distance between the left in the figure the pivot axis 28 and the front portion 11 of the rotor blade 10 a is part, and with each other hand, reduced between the pivot axes 28 about their longitudinal axes.

Sofern in den Figuren nur eine Verlängerung der Saugseite der Oberfläche darge­ stellt ist, kann natürlich alternativ oder ergänzend die Oberfläche der Druckseite entsprechend verändert werden.If only an extension of the suction side of the surface Darge in the figures is, of course, alternatively or additionally, the surface of the printed page be changed accordingly.

Wird eine Windenergieanlage mit den vorbeschriebenen Rotorblättern ausgestattet, so ist es möglich, dass bei Auftreten einer Extremwind-Situation nicht nur die große Windstärke festgestellt wird, was mittels Windgeschwindigkeitsmessgeräten erfolgen kann, sondern dass auch durch eine entsprechende Steuerung die Größe der Oberfläche des Rotorblattes dann deutlich verringert wird. Wie in Fig. 1 und 2 zu erkennen, ist beispielsweise die Fläche des Rotorblattes nach Fig. 1 um mehr als 10% größer als die Oberfläche des Rotorblattes nach Fig. 2. Während die Normalgröße des Rotorblattes im Nennbetrieb der Windenergieanlage eingestellt wird, beispielsweise bei einer Windgeschwindigkeit im Bereich von 2-20 m/s Windgeschwindigkeit, kann die Oberflächengröße bei einer Windgeschwindigkeit von oberhalb von 20 m/s verringert werden, so dass die Oberflächengröße deutlich - wie in Fig. 2 dargestellt - abnimmt.If a wind turbine is equipped with the above-described rotor blades, it is possible that when an extreme wind situation occurs, not only will the large wind force be determined, which can be done using wind speed measuring devices, but the size of the surface of the rotor blade will then also become clear through appropriate control is reduced. As can be seen in FIGS. 1 and 2, the area of the rotor blade according to FIG. 1 is, for example, more than 10% larger than the surface of the rotor blade according to FIG. 2. While the normal size of the rotor blade is set in the nominal operation of the wind power installation, for example at a wind speed in the range of 2-20 m / s wind speed, the surface size can be reduced at a wind speed of above 20 m / s, so that the surface size decreases significantly - as shown in FIG. 2.

Die Steuerung ist bevorzugt computergestützt und sorgt im Bedarfsfall für die jeweils optimal eingestellte Oberflächengröße des Rotorblattes.The control system is preferably computer-based and takes care of it if necessary each optimally adjusted surface size of the rotor blade.

Claims (15)

1. Rotorblatt einer Windenergieanlage, wobei das Rotorblatt eine bestimmte Oberfläche aufweist, die im Betrieb des Rotorblattes dem Wind ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche des Rotor­ blattes.1. rotor blade of a wind turbine, wherein the rotor blade has a certain surface that is exposed to the wind during operation of the rotor blade, characterized by means for changing the size of the surface of the rotor blade. 2. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblatt eine erste Tragstruktur und eine diese erste Tragstruktur umhüllende, aerodynamisch günstig ausgebildete Oberfläche aufweist, wobei die Größe der Oberfläche des Rotorblattes bei Extremwind-Situa­ tionen und/oder beim Transport in bestimmten Abschnitten des Rotorblattes deutlich geringer ist als bei dem Normalbetrieb des Rotorblattes und wobei die Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche des Rotorblattes so ausgebildet sind, dass mit ihnen der Querschnitt des Rotorblattes veränderbar, verformbar und/oder bewegbar ist.2. rotor blade according to claim 1, characterized in that the rotor blade has a first support structure and one first support structure enveloping, aerodynamically favorable surface has, the size of the surface of the rotor blade in extreme wind situations tion and / or during transport in certain sections of the rotor blade is significantly less than during normal operation of the rotor blade and the Means designed to change the size of the surface of the rotor blade are that with them the cross section of the rotor blade can be changed, deformed and / or is movable. 3. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche durch einen verformbaren Teil der Oberfläche (14) gebildet werden, welcher Teil eines geschlossenen Behälters (16) ist.3. Rotor blade according to one of claims 1 or 2, characterized in that the means for changing the size of the surface are formed by a deformable part of the surface ( 14 ) which is part of a closed container ( 16 ). 4. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche durch eine an sich und/oder in sich bewegbare zweite Tragstruktur in einem vorgegebenen Bereich der Oberfläche (14) des Rotorblattes gebildet werden. 4. Rotor blade according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that the means for changing the size of the surface are formed by a per se and / or in itself movable second support structure in a predetermined area of the surface ( 14 ) of the rotor blade , 5. Rotorblatt nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine wenigstens punktweise Befestigung des verformbaren Materials (18) an vorgegebenen Steilen der zweiten Tragstruktur (30).5. Rotor blade according to claim 4, characterized by an at least point fastening of the deformable material ( 18 ) at predetermined parts of the second support structure ( 30 ). 6. Rotorblatt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verformbare Material (18) mit einer Seite an einem drehbaren Wickelkern (21) befestigt ist.6. Rotor blade according to claim 4, characterized in that the deformable material ( 18 ) is attached with one side to a rotatable winding core ( 21 ). 7. Rotorblatt nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch wenigstens eine um die eigene Längsachse schwenkbare Tragschiene (22, 28), wobei an jeder Tragschiene (22, 28) ein flächenartiges Element (24, 26) angeordnet ist.7. Rotor blade according to claim 4, characterized by at least one support rail ( 22 , 28 ) which can be pivoted about its own longitudinal axis, a flat element ( 24 , 26 ) being arranged on each support rail ( 22 , 28 ). 8. Rotorblatt nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch mehrere um die eigene Längsachse schwenkbare Trag­ schienen (28) und an den Tragschienen (28) angeordnete, flächenartige Elemente (26), wobei der Abstand zwischen den Tragschienen in radialer Richtung veränder­ bar ist.8. The rotor blade according to claim 7, characterized by multiple pivotable about its longitudinal axis support rails (28) and arranged on the support rails (28), sheet-like elements (26), wherein the distance between the support rails in the radial direction is Variegated bar. 9. Rotorblatt nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Flächenelement (24), welches an der ersten Tragstruktur einseitig schwenkbar angelenkt ist.9. Rotor blade according to claim 4, characterized by a surface element ( 24 ) which is articulated on one side on the first support structure. 10. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen in Richtung der Tiefe des Rotorblattes (10) beweg­ baren Teil der Oberfläche.10. Rotor blade according to one of claims 1 or 2, characterized by a in the direction of the depth of the rotor blade ( 10 ) movable part of the surface. 11. Rotorblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche insbesondere der Teil der Oberfläche des Rotorblattes verändert werden kann, welcher im Bereich der Rotorblattwurzel bzw. dem Rotorblatt nahen Teil (14; Fig. 1) liegt.11. Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the means for changing the size of the surface, in particular the part of the surface of the rotor blade can be changed, which in the region of the rotor blade root or the part close to the rotor blade (14; FIG. 1 ) lies. 12. Windenergieanlage mit wenigstens einem Rotorblatt nach einem der vor­ stehenden Ansprüche.12. Wind turbine with at least one rotor blade according to one of the above standing claims. 13. Windenergieanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, durch die die Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche eingestellt werden.13. Wind turbine according to claim 12, characterized in that a control is provided by which the means can be set to change the size of the surface. 14. Windenergieanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel ausgebildet sind, mittels denen eine Extrem­ wind-Situation erfassbar ist und dass diese Mittel der Steuerung der Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche gekoppelt sind und dass bei einer Extrem­ wind-Situation, z. B. bei einer Windstärke von mehr als 20 m/s die Größe der Ober­ fläche des Rotorblattes oder der Rotorblätter geringer ist als bei einer Windge­ schwindigkeit unterhalb von 20 m/s.14. Wind power plant according to claim 13, characterized in that means are formed by means of which an extreme wind situation is detectable and that these means of controlling the means for Changing the size of the surface are coupled and that at one extreme wind situation, e.g. B. with a wind force of more than 20 m / s the size of the upper area of the rotor blade or the rotor blades is less than in a wind speed below 20 m / s. 15. Rotorblatt einer Windenergieanlage, mit einer ersten Tragstruktur und einer diese erste Tragstruktur umhüllenden, aerodynamisch günstig ausgebildeten Oberfläche, gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Größe der Oberfläche (11, 14).15. Rotor blade of a wind power plant, with a first support structure and an aerodynamically favorable surface covering this first support structure, characterized by means for changing the size of the surface ( 11 , 14 ).
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