DE102004028916A1 - Rotor blade for power generating wind turbine has porous material on blade tip with regular structure or foam structure to allow drainage of condensation from inside hollow blade - Google Patents

Rotor blade for power generating wind turbine has porous material on blade tip with regular structure or foam structure to allow drainage of condensation from inside hollow blade Download PDF

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Abstract

Most of the length of the blade (10) has an impervious surface. The surface of the blade tip (12) is made of woven or foam material which is permeable to air and water. Water condensing inside the hollow blade is flung to the tip and drains out through the porous material. The whole tip may be covered with porous material or just the leading edge or trailing edge.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage. Rotorblätter moderner Windenergieanlagen besitzen in der Regel zwei Halbschalen. Zwischen den Halbschalen befinden sich große Hohlräume, in denen sich infolge von Kondensation oder direktem Eindringen Wasser sammelt. Wenn dieses Wasser nicht abgeführt wird, besteht im Winter die Gefahr, daß das gefrorene Wasser das Rotorblatt beschädigt oder gar zerstört. Auch besteht die Gefahr, daß infolge von Blitzschlag in das Rotorblatt es zu einer explosionsartigen Verdampfung des Wassers kommt, so daß auch hierdurch das Rotorblatt und sein Aufbau zerstört werden können.The The present invention relates to a rotor blade for a wind turbine. Rotor blades modern Wind turbines usually have two half shells. Between The half-shells are large cavities, in which as a result from condensation or direct penetration collects water. If this Water not drained There is a risk in winter that the frozen water will Rotor blade damaged or even destroyed. Also there is a risk that due to from lightning in the rotor blade it becomes an explosive Evaporation of the water comes, so that thereby the rotor blade and destroyed its construction can be.

Es ist bekannt, in der Spitze des Rotorblatts Bohrungen zur Entwässerung vorzusehen. Diese Bohrungen werden an Stellen angebracht, die beim normalen Betrieb der Windenergieanlage sicherstellen, daß kein Wasser im Rotorblatt verbleibt. Die Größe dieser Bohrungen ist jedoch unter dem Gesichtspunkt des Lärmschutzes begrenzt, da die hohe Anströmgeschwindigkeit an dem Rotorblatt zu Geräuschen führt.It is known, in the tip of the rotor blade holes for drainage provided. These holes are placed in places that are normal Operation of the wind turbine ensure that there is no water in the rotor blade remains. The size of this However, drilling is from the point of view of noise protection limited because of the high flow velocity to the rotor blade to noise leads.

Neben dem Wasser in dem Rotorblatt befinden sich im Inneren des Rotorblatts in der Regel auch Schmutz, Staub und abgelöste Kleinteile aus der Fertigung des Rotorblatts. Ebenso wie das Wasser werden diese Teile unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft in dem Rotorblatt bewegt. Dies birgt die Gefahr in sich, daß die Entwässerungsbohrung durch ein Gemisch aus Staub, Schmutz und Wasser verstopft und sich auf Dauer zusetzt.Next The water in the rotor blade is located inside the rotor blade usually also dirt, dust and detached small parts from the production of the rotor blade. Just like the water, these parts are under the influence of Centrifugal force in the rotor blade moves. This carries the danger in itself, that the drain hole clogged by a mixture of dust, dirt and water and become permanently added.

Aus DE 102 48 201 A1 ist ein Kunststoffformkörper aus unregelmäßig zusammengesinterten Granulatkörnern aus Kunststoff bekannt. Der Formkörper eignet sich als Vorfiltermaterial.Out DE 102 48 201 A1 is a plastic molding of irregularly sintered granules of plastic known. The shaped body is suitable as a prefilter material.

Aus WO 02/48546 A1 ist die besondere Ausgestaltung eines Blitzfängers bekannt, der in einer Bohrung in der Blattspitze angeordnet ist. Blitzfänger und Bohrung bilden gemeinsam eine Entwässerungsöffnung. Nachteilig an dieser Konstruktion ist jedoch, daß auch diese Öffnung sich durch Schmutz und Kleinteile zusetzen kann.Out WO 02/48546 A1 discloses the special design of a lightning trap, which is arranged in a hole in the blade tip. Lightning catcher and Bore together form a drainage hole. A disadvantage of this Construction is, however, that too this opening can become clogged with dirt and small parts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwässerungsbohrung für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage zu schaffen, die leicht herstellbar ist und ein Zusetzen erfolgreich verhindert.Of the Invention is based on the object, a drainage hole for a rotor blade To create a wind turbine that is easy to produce and successfully prevented clogging.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Rotorblatt mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden die Gegenstände der Unteransprüche.According to the invention Problem solved by a rotor blade with the features of claim 1. advantageous Embodiments form the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Rotorblatt besitzt mindestens einen Hohlraum, der an eine Außenwand des Rotorblatts angrenzt. Die Außenwand des Rotorblatts besitzt mindestens eine Durchbrechung, in der ein poröses, wasserdurchlässiges Material angeordnet ist und die Durchbrechung verschließt. Bei der Erfindung ist an der Außenseite des Blatts keine Öffnung vorhanden, an der Lärm entstehen könnte. Hierdurch kann die Durchbrechung in einer geeigneten Größe gewählt werden, um ausreichend Wasser abzuführen. Das Wasser wird durch das poröse Material aus dem Innenraum des Rotorblatts heraustransportiert.The Rotor blade according to the invention has at least one cavity, which is connected to an outer wall of the Rotor blade adjoins. The outer wall of the rotor blade has at least one opening in which a porous water-permeable Material is arranged and closes the opening. at The invention is on the outside the leaf no opening present, at the noise could arise. hereby The aperture can be chosen in a suitable size to sufficient Dissipate water. The water gets through the porous Material transported out of the interior of the rotor blade.

In einer bevorzugten Ausgestaltung schließt das poröse Material bündig mit der Oberfläche der Außenwand des Rotorblatts ab. Abgesehen von dem Umstand, daß das Material eine poröse Oberfläche besitzt, ändern sich die Strömungseigenschaften des Rotorblatts nicht wesentlich, mitunter kann sogar die Geräuschbildung vermindert werden.In In a preferred embodiment, the porous material is flush with the surface the outer wall of the rotor blade. Apart from the fact that the material a porous one Surface possesses change the flow characteristics the rotor blade is not essential, sometimes even the noise be reduced.

Zweckmäßigerweise ist die Durchbrechung im Bereich der Blattspitze angeordnet, da das Wasser durch die Fliehkraft hierhin bei dem sich drehenden Rotorblatt gedrückt wird. Vorzugsweise befindet sich die Durchbrechung in dem freien Ende der Blattspitze, also dem am weitesten von der Blattwurzel entfernt liegenden Punkt.Conveniently, the aperture is located in the area of the blade tip, since the water here by the centrifugal force at the rotating rotor blade depressed becomes. Preferably, the opening is in the free End of the blade tip, the furthest from the blade root lying point.

Bevorzugt ist zusätzlich mindestens eine Durchbrechung auf der Saugseite des Rotorblatts vorgesehen. Alternativ ist es auch möglich die Durchbrechung auf einer Seite des Rotorblatts vorzusehen und auf eine Durchbrechung im Bereich der Blattspitze zu verzichten. Ferner kann die gesamte Blattpitze aus dem porösen Material bestehen.Prefers is additional provided at least one opening on the suction side of the rotor blade. Alternatively, it is also possible to provide the opening on one side of the rotor blade and to dispense with an opening in the area of the blade tip. Further, the entire blade tip may be made of the porous material.

Zweckmäßigerweise ist der Hohlraum im Bereich der Durchbrechung mit einer verschließbaren Zugriffsöffnung versehen. Die Zugriffsöffnung erlaubt es, bei Wartungsarbeiten in den Rotorblattinnenraum einzugreifen. Ferner ist bevorzugt ein Siebelement in dem Hohlraum nahe der Zugriffsöffnung angeordnet, wobei das Siebelement eine quer zur Längsrichtung des Rotorblatts stehende Auffangfläche für die oben genannten Schmutzpartikel besitzt.Conveniently, the cavity is provided in the region of the opening with a closable access opening. The access opening allows intervention in the rotor blade interior during maintenance work. Furthermore, a sieve element is preferably arranged in the cavity near the access opening, wherein the sieve a transverse to the longitudinal direction of Rotor blade standing collecting surface for the owns above-mentioned dirt particles.

In einer bevorzugten Ausgestaltung, zur Verhinderung des Zusetzens des porösen Materials, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das poröse Material in den Hohlraum vorsteht und auf diese Weise eine große Innenfläche besitzt.In a preferred embodiment, to prevent clogging of the porous one Materials, it has proved to be useful when the porous material protrudes into the cavity and thus has a large inner surface.

Als zweckmäßig für das poröse Material hat es sich erwiesen, einen Aluminiumschaum und/oder Edelstahlhohlkugeln vorzusehen, die durch ein kunststoffbasiertes Bindemittel zusammengehalten werden. Alternativ kann poröses Material aus gesintertem Kunstostoffmaterial oder andere poröse Kunststoffmaterialien verwendet werden.As it has proven useful for the porous material, an aluminum foam and / or To provide hollow stainless steel balls, which are held together by a plastic-based binder. Alternatively, porous material of sintered plastic material or other porous plastic materials may be used.

Die Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.The The invention will be explained in more detail below with reference to the figures.

Es zeigt:It shows:

1 eine Ansicht der Spitze eines Rotorblatts, 1 a view of the tip of a rotor blade,

2 einen Schnitt durch die Spitze des Rotorblatts entlang der Längsachse des Rotorblatts und 2 a section through the tip of the rotor blade along the longitudinal axis of the rotor blade and

3 eine schematische Ansicht eines Rotorblatts von der Saugseite. 3 a schematic view of a rotor blade from the suction side.

1 zeigt eine Ansicht auf die Spitze eines Rotorblatts 1. Im Bereich der Spitze ist ein poröses Material 2 vorgesehen. Das poröse Material 2 besitzt ungeordnete Poren, über die Flüssigkeit nach außen transportiert wird. Da das poröse Material an der Flügelspitze angeordnet ist, wird das Wasser von der Innenseite zur Außenseite transportiert, wo es durch die Bewegung und ggf. durch eine geringere Feuchtigkeitskonzentration abtransportiert wird. 1 shows a view on the tip of a rotor blade 1 , In the area of the tip is a porous material 2 intended. The porous material 2 has disordered pores through which liquid is transported to the outside. Since the porous material is arranged at the wing tip, the water is transported from the inside to the outside, where it is transported away by the movement and possibly by a lower moisture concentration.

2 zeigt einen Querschnitt durch die Flügelspitze aus 1, die bereits abgelagerte Schmutzreste 3 zeigt. 2 shows a cross section through the wing tip 1 , the already deposited dirt residues 3 shows.

Um ein Zusetzen des porösen Materials zu verhindern, können verschiedene Ansätze gewählt werden. Bei einem ersten Ansatz wird beispielsweise eine Handklappe in der Rotorspitze vorgesehen, um bei Wartungsarbeiten in die Flügelspitze eingreifen zu können, damit das poröse Material auf der Innenseite gereinigt werden kann und Schmutzreste entfernt werden können. In einem zweiten Ansatz kann das poröse Material 2 auf seiner Innenseite erhaben, beispielsweise mit einem oder mehreren nach innen vorstehenden Vorsprüngen, einer Kegelform oder dergleichen ausgebildet sein, um auf diese Weise die Innenfläche des porösen Materials zu vergrößern. Die große Innenfläche verhindert ein Zusetzen. In einer dritten Möglichkeit kann zusammen mit der Handklappe ein Sieb oder ein Netz vor dem porösen Material angeordnet werden, um Schmutz und Kleinteile aufzufangen. Es ist ebenfalls möglich, jede der vorstehenden Möglichkeiten mit einer oder mehreren anderen Möglichkeiten zu kombinieren.In order to prevent clogging of the porous material, various approaches can be chosen. In a first approach, for example, a hand flap in the rotor tip is provided to engage in maintenance work in the wing tip, so that the porous material can be cleaned on the inside and dirt residues can be removed. In a second approach, the porous material 2 be raised on its inside, for example, with one or more inwardly projecting projections, a conical shape or the like, to increase in this way the inner surface of the porous material. The large inner surface prevents clogging. In a third possibility, a sieve or net can be placed in front of the porous material together with the hand flap to collect dirt and small parts. It is also possible to combine any of the above possibilities with one or more other possibilities.

3 zeigt das Rotorblatt in der Ansicht von der Saugseite. Im Bereich der Spitze ist das poröse Material 2 erkennbar. In Längsrichtung des Rotorblatts sind längliche Durchbrechungen 4 vorgesehen, die ebenfalls durch poröses Material verschlossen sind. Durch die Durchbrechungen 4 kann ebenfalls kondensiertes Wasser austreten und/oder ein Feuchtigkeitsausgleich mit der Umgebung stattfinden. 3 shows the rotor blade in the view from the suction side. In the area of the tip is the porous material 2 recognizable. In the longitudinal direction of the rotor blade are elongated openings 4 provided, which are also closed by porous material. Through the openings 4 may also leak condensed water and / or take place a moisture balance with the environment.

Claims (14)

Rotorblatt für eine Windenergieanlage, das mindestens einen Hohlraum aufweist, der an eine Außenwand (1) des Rotorblatts angrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand mindestens eine Durchbrechung besitzt, in der ein poröses, wasserdurchlässiges Material (2) angeordnet ist.Rotor blade for a wind turbine, which has at least one cavity, which is connected to an outer wall ( 1 ) of the rotor blade, characterized in that the outer wall has at least one opening in which a porous, water-permeable material ( 2 ) is arranged. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material bündig mit der Oberfläche der Außenwand abschließt.Rotor blade according to claim 1, characterized that this porous Material flush with the surface the outer wall concludes. Rotorblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung im Bereich der Blattspitze angeordnet ist.Rotor blade according to claim 1 or 2, characterized that the Opening is arranged in the area of the blade tip. Rotorblatt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung in dem freien Ende der Blattspitze angeordnet ist.Rotor blade according to claim 3, characterized that the Opening is arranged in the free end of the blade tip. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mindestens eine Durchbrechung (4) auf der Saugseite und/oder Druckseite des Rotorblatts angeordnet ist.Rotor blade according to one of claims 1 to 4, characterized in that in addition at least one opening ( 4 ) is arranged on the suction side and / or pressure side of the rotor blade. Rotorblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (4) auf der Saugseite und/oder Druckseite des Rotorblatts angeordnet ist.Rotor blade according to claim 1 or 2, characterized in that the opening ( 4 ) is arranged on the suction side and / or pressure side of the rotor blade. Rotorblatt nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (4) auf der Saugseite und/oder Druckseite eine längliche Form besitzt.Rotor blade according to claim 5 or 6, characterized in that the opening ( 4 ) has an elongated shape on the suction side and / or pressure side. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum im Bereich der Durchbrechung eine verschließbare Zugriffsöffnung aufweist.Rotor blade according to one of claims 1 to 7, characterized that the Cavity in the region of the opening has a closable access opening. Rotorblatt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Siebelement in dem Hohlraum nahe der Zugriffsöffnung angeordnet ist, wobei das Siebelement eine quer zur Längsrichtung des Rotorblatts stehende Auffangfläche besitzt.Rotor blade according to claim 8, characterized that at least a sieve is disposed in the cavity near the access opening is, wherein the sieve a transversely to the longitudinal direction of the rotor blade standing collection area has. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material in den Hohlraum vorsteht.Rotor blade according to one of claims 1 to 9, characterized that this porous Material protrudes into the cavity. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als poröses Material ein Aluminiumschaum vorgesehen ist.Rotor blade according to one of claims 1 to 10, characterized that as porous Material is provided an aluminum foam. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als poröses Material über einen Kunststoff gebundene Edelstahlhohlkugeln vorgesehen sind.Rotor blade according to one of claims 1 to 10, characterized that as porous Material over a plastic bonded hollow stainless steel balls are provided. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als poröses Material ein gesintertes Kunststoffmaterial vorgesehen ist.Rotor blade according to one of claims 1 to 10, characterized that as a porous one Material is provided a sintered plastic material. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als poröses Material ein poröses Kunststoffmaterial vorgesehen ist.Rotor blade according to one of claims 1 to 10, characterized that as a porous one Material a porous Plastic material is provided.
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