DE10300284A1 - Turbine rotor blade for wind-powered energy plant has tip region curved or angled in direction of rotor blade trailing edge - Google Patents

Turbine rotor blade for wind-powered energy plant has tip region curved or angled in direction of rotor blade trailing edge Download PDF

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Abstract

The rotor blade (10) has an aerodynamic profile with a rotor blade leading edge (18) and a rotor blade trailing edge (20), the tip region (12) of the rotor blade curved or bent at an angle of between 1 and 45 degrees in the direction of the trailing edge of the rotor blade and/or the cross-section of the tip region of the rotor blade is reduced. Also included are Independent claims for the following: (a) a rotor blade tip; (b) a wind-powered energy plant

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage, mit einem eine Rotorblattvorderkante und eine Rotorblatthinterkante aufweisenden aerodynamischen Profil. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Rotorblattspitze für ein Rotorblatt mit einem eine Druck- und eine Saugseite aufweisenden aerodynamischen Profil, wobei die Rotorblattspitze in ihrem Endbereich in Richtung der Druckseite des Rotorblattes abgebogen oder abgewinkelt ist.The present invention relates a rotor blade for a wind turbine, with a rotor blade leading edge and a rotor blade trailing edge having aerodynamic profile. Furthermore, the present invention relates to a rotor blade tip for a rotor blade with a pressure and a suction side having aerodynamic Profile, wherein the rotor blade tip in its end in the direction the pressure side of the rotor blade is bent or angled.

Solche Rotorblätter und Rotorblattspitzen sind im Stand der Technik seit langer Zeit bekannt. Insbesondere abgebogene Rotorblattspitzen werden z. B. bei Rotorblättern des Herstellers Enercon seit einiger Zeit verwendet. Diese bekannten Rotorblattspitzen sollen die zwangsläufig am Rotorblattende entstehenden Randwirbel verringern und damit die Entstehung unerwünschten Schalls verringern.Such rotor blades and rotor blade tips are known in the art for a long time. In particular, bent Rotor blade tips are z. B. in rotor blades manufacturer Enercon used for some time. These known rotor blade tips are intended the inevitable At the end of the rotor blade edge whirls decrease and thus the emergence undesirable Reduce sound.

Weiterhin sind Rotorblätter der eingangs genannten Art bekannt, deren Spitzen elliptisch auslaufen. Auch diese Ausbildung der Rotorblattspitzen soll vom Rotorblatt bzw. insbesondere von dessen Spitze ausgehende Schallemissionen verringern.Furthermore, rotor blades are the initially mentioned type whose tips leak elliptical. Also this training of the rotor blade tips should from the rotor blade or in particular emanating from the top of sound emissions to decrease.

Da Windenergieanlagen inzwischen keine Einzelphänomene mehr sind, sondern vielerorts anzutreffen sind, finden sie sich auch zunehmend in der Nähe von Wohngebieten. Gerade dort ist die Akzeptanz von Windenergieanlagen u. a. von der Schallemission abhängig und es ist leicht nachvollziehbar, dass leisere Windenergieanlagen eher akzeptiert werden als laute.Because wind turbines meanwhile no individual phenomena are more, but can be found in many places, they find each other also increasingly close of residential areas. This is precisely where the acceptance of wind turbines is u. a. dependent on the sound emission and it is easy to understand that quieter wind turbines to be accepted rather than loud.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Schallemissionen von Windenergieanlagen weiter zu verringern.Object of the present invention It is therefore the sound emissions of wind turbines on to reduce.

Diese Aufgabe wird bei einem Rotorblatt für eine Windenergieanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Rotorblatt in seinem Endbereich in Richtung der Hinterkante des Rotorblattes in der Rotorblattebene abgebogen oder abgewinkelt ist. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem sich an der Spitze nicht zuspitzenden Rotorblatt die wirksame Rotorblattoberfläche gerade im äußeren Bereich, in welchem die Wirkung am größten ist, unverringert erhalten bleibt. Durch das Abbiegen bzw. Abwinkeln des Endbereiches des Rotorblattes wird jedoch die Hinterkante im Endbereich des Rotorblattes nach hinten verlegt, so dass sich die Strömung an der Rotorblatthinterkante mit einem zeitlichen Versatz im äußeren Bereich löst. Damit wird auch die Beeinflussung der beim Lösen der Strömung von der Rotorblatthinterkante entstehenden Wirbel untereinander und somit auch die davon ausgehende Schallemission verringert. Gerade bei einem Luv-Läufer wird durch die Erfindung auch die Wechselwirkung zwischen Blattspitzenumströmung und Turmvorstau vermindert.This task is with a rotor blade for one Wind turbine of the type mentioned solved in that the rotor blade in its end region in the direction of the trailing edge of the rotor blade is bent or angled in the rotor blade plane. The invention is based on the finding that at a The rotor blade surface, which does not taper at the tip, just straightens the effective rotor blade surface in the outer area, in which the effect is greatest, remains undisturbed. By turning or bending However, the end of the rotor blade is the trailing edge in Rear end of the rotor blade laid back so that the flow to the rotor blade trailing edge with a time offset in the outer region solves. This will be also influencing the release of the flow from the rotor blade trailing edge arising vertebrae with each other and thus also outgoing it Sound emission reduced. Especially when a windward runner is by the invention, the interaction between blade tip flow and Turmvorstau reduced.

Dabei ist der zeitliche Versatz von dem Winkel abhängig, in dem der Endbereich zur Fädelachse des Rotorblattes verläuft. Je größer der Winkel ist, um so besser gelingt die Verringerung von Schallemissionen. Da aber andererseits mit zunehmender Feilung auf das Rotorblatt wirkende Torsionsmomente zunehmen , hat sich ein Winkel von 1 bis 45 Grad, bevorzugt von 1 bis 15 Grad, als vorteilhaft erwiesen.Here is the time offset of depending on the angle, in which the end area to the threading axis of Rotor blade runs. The bigger the Angle, the better the reduction of acoustic emissions. But on the other hand with increasing filing on the rotor blade acting torsional moments increase, has an angle of 1 to 45 degrees, preferably from 1 to 15 degrees, proved to be advantageous.

Weiterhin ist ein fließender Übergang vom Rotorblatt in den Endbereich vorteilhaft, da sich bei einem schroffen Abknicken im Bereich des Knicks zusätzliche Druckschwankungen ergeben. Diese können zu einer Leistungsminderung und zu zusätzlichen Geräuschen führen.Furthermore, a flowing transition from the rotor blade in the end region advantageous because at a Rough kinking in the region of the bend result in additional pressure fluctuations. these can lead to a reduction in performance and additional noise.

Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Rotorblatt in seinem Endbereich einen vorgegebenen Krümmungsradius auf, wobei die Krümmung besonders bevorzugt zur Rotorblattspitze hin zunimmt, d. h., der Krümmungsradius wird kleiner. Durch eine geeignet gewählte Krümmung kann der Endbereich des Rotorblattes mechanisch in einem Winkel von etwa 5 Grad abgebogen sein, während sich eine aerodynamische Wirkung ergibt, die einem Winkel von 10 Grad entspricht. Dadurch wird ein günstiges akustisches Ergebnis bei gleichzeitig ebenfalls günstigem aerodynamischem Verhalten verwirklicht.Preferably, the rotor blade according to the invention in its end a predetermined radius of curvature, wherein the curvature particularly preferably increases towards the rotor blade tip, d. h., the radius of curvature gets smaller. By a suitably chosen curvature of the end portion of the rotor blade be mechanically bent at an angle of about 5 degrees while gives an aerodynamic effect that is an angle of 10 degrees equivalent. This will be a cheap one acoustic result at the same time also favorable aerodynamic Behavior realized.

Durch diese Feilung entstehen jedoch gleichzeitig größere Torsionsmomente in dem Rotorblatt, die auch auf den Rotorblattanschluss wirken. Dies führt natürlich auch zu einer dauerhaft höheren Beanspruchung der Anlage. Um diese höhere Belastung jedenfalls für den Rotorblattanschluss und die nachfolgenden Komponenten der Windenergieanlage auszugleichen, ist besonders vorteilhaft ein mittlerer Bereich des Rotorblattes, also ein Bereich zwischen der Rotorblattwurzel und dem in Richtung der Hinterkante gefeilten Endbereich, in Richtung der Blattvorderkante abgebogen. Dabei ist diese Abbiegung so, bemessen, dass die äußere Hinterkante des gefeilten Endbereichs nicht tiefer ist als bei einem Blatt ohne einen gefeilten Endbereich.By this filing, however, arise simultaneously greater torsional moments in the rotor blade, which also act on the rotor blade connection. This leads, of course, too to a permanently higher stress the plant. To this higher At least for the rotor blade connection and the following components of the wind turbine It is particularly advantageous to balance a middle region of the Rotor blade, so an area between the rotor blade root and in the direction of the rear edge gefeilten end, in the direction bent the leading edge of the sheet. This turn is so, measured, that the outer trailing edge the filed Endbereichs is not deeper than a leaf without a filed end area.

Auf diese Weise entstehen in dem Rotorblatt selbst entgegengesetzt wirkende Torsionsmomente, die sich bei geeigneter Auslegung aufheben, so dass zwar das Rotorblatt selbst nach wie vor dieser Belastung unterworfen ist, jedoch der Rotorblattanschluss und die weiteren Komponenten der Windenergieanlage keine zusätzlichen Lasten aufnehmen müssen.In this way arise in the Rotor blade itself oppositely acting torsional moments, the cancel out with a suitable design, so that although the rotor blade itself still subject to this burden, however Rotor blade connection and the other components of the wind turbine No additional Have to take loads.

Um einerseits eine einfache Montage und andererseits eine Nachrüstung bereits vorhandener Rotorblätter zu erlauben, ist der Endbereich bevorzugt als in das Rotorblatt einsetzbares Teil ausgestaltet und weist vorzugsweise eine Länge von nicht mehr als 1/3 der Rotorblattlänge und insbesondere bevorzugt von ca. 1/10 der Rotorblattlänge auf.On the one hand a simple installation and on the other hand a retrofit already existing rotor blades to allow the end region is preferred as in the rotor blade usable part configured and preferably has a length of not more than 1/3 of the rotor blade length and particularly preferred of about 1/10 of the rotor blade length on.

Dabei kann dieser Endbereich in einer vorteilhaften Weiterbildung hohl ausgeführt sein und an seinem der Abströmung abgewandten Ende eine Öffnung zum Entwässern aufweisen, so dass sich im Rotorblatt sammelnde Flüssigkeit, die sich z. B. in Folge von Kondensationsvorgängen bildet und durch Zentrifugalkraft zur Rotorblattspitze transportiert wird, aus dem Endbereich austreten und damit aus dem Rotorblatt entfernt werden kann.In this case, this end region can be made hollow in an advantageous development and have an opening for dewatering at its end facing away from the outflow, so that liquid collecting in the rotor blade, which can be e.g. B. as a result of condensation processes and transported by centrifugal force to the rotor blade tip is, exit from the end and thus can be removed from the rotor blade.

Um die Wirkung des erfindungsgemäßen Endbereiches zu unterstützen, ist erfindungsgemäß eine Rotorblattspitze für ein Rotorblatt mit einem solchen Endbereich vorgesehen, wobei die Rotorblattspitze als selbständiges, in den Endbereich des Rotorblattes einsetzbares Teil ausgestaltet ist.To the effect of the end region according to the invention to support, is a rotor blade tip according to the invention for a Rotor blade provided with such an end portion, wherein the rotor blade tip as an independent, designed in the end region of the rotor blade usable part is.

Alternativ kann zur Lösung der Aufgabe eine Rotorblattspitze der eingangs genannten Art derart weitergebildet werden, dass sich der „Außenbereich" verjüngt. Dieser Ausbildung der Rotorblattspitze liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die sich verringernde Blatttiefe eine verringerte Umströmung der Blattspitze erfolgt, da sich deren Energie vorher auf die Hinterkantenwirbel verteilt, aber gleichzeitig auch die wirksame Rotorblattoberfläche verringert wird. Durch das Abwinkeln der Rotorblattspitze bleibt die wirksame Rotorblatttiefe bis zur abgewinkelten Rotorblattspitze hin optimal. Der sich zuspitzende Bereich verläuft in einem vorgegebenen, bevorzugten Winkel von der Rotorblattebene weg in Richtung der Druckseite des Rotorblattes. Dabei wird der Wirbel an der Rotorblattspitze gleichzeitig aus der Rotorblattebene herausgelöst und in eine andere Ebene verlegt. Dies wirkt sich wiederum günstig auf die Schallemission des mit einer solchen Spitze ausgestatteten Rotorblattes aus.Alternatively, to solve the Task further developed a rotor blade tip of the type mentioned above become that the "outside" rejuvenates Training the rotor blade tip is based on the finding that Due to the decreasing blade depth a reduced flow around the blade tip takes place, as their energy previously on the trailing edge vertebrae distributed, but also reduces the effective rotor blade surface becomes. By bending the rotor blade tip remains the effective Rotor blade depth up to the angled rotor blade tip optimal. The tapered area runs in a predetermined, preferred angle away from the rotor blade plane in the direction of the pressure side of the rotor blade. At the same time, the vortex becomes at the rotor blade tip simultaneously detached from the rotor blade plane and into another plane laid. This in turn has a favorable effect on the noise emission of the equipped with such a tip rotor blade.

Besonders bevorzugt ist der Außenbereich der Rotorblattspitze aus der Horizontalen in einem Winkel von ca. 70° bis 90° aus der Horizontalen abgebogen. Anders ausgedrückt schließt die Rotorblattspitze mit dem Rotorblatt einen Winkel von ca. 110° bis 90° ein. Bei empirischen Untersuchungen haben sich bei diesen Winkeln die günstigsten Ergebnisse gezeigt.Particularly preferred is the exterior of the Rotor blade tip from the horizontal at an angle of about 70 ° to 90 ° from the Bent horizontally. In other words, the rotor blade tip closes with the rotor blade an angle of about 110 ° to 90 °. For empirical studies have at these angles the cheapest Results shown.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Rotorblattspitze als selbständiges, in das Rotorblatt einsetzbares Teil ausgestaltet. Darüber hinaus ist die Rotorblattspitze hohl ausgeführt und besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere Aluminium. Durch die hohle Ausführung kommt es zu einer Gewichtsverringerung und damit zu einer leichteren Handhabbarkeit.In a particularly preferred embodiment is the rotor blade tip according to the invention as an independent, designed in the rotor blade usable part. Furthermore the rotor blade tip is hollow and preferably consists of Metal, in particular aluminum. Through the hollow design comes it leads to a weight reduction and thus to easier handling.

Darüber hinaus kann eine hohle Rotorblattspitze ebenso wie ein oben beschriebener, hohler Endbereich eines Rotorblattes, z. B. zur Beseitigung bzw. Verminderung von Eisansatz, von Warmluft durchströmt werden.In addition, a hollow can Rotor blade tip as well as a hollow end portion described above a rotor blade, z. B. for the elimination or reduction of Ice mixture, flows through warm air become.

Außerdem kann eine aus Metall hergestellte Rotorblattspitze als Blitzfänger dienen und somit gefangene Blitze in eine geeignete Ableitvorrichtung weiterleiten, um dadurch die Windenergieanlage im Fall eines Blitzeinschlages wirksam zu schützen.Also, one can be made of metal Rotor blade tip manufactured serve as a lightning catcher and thus trapped Pass flashes into a suitable discharge device to thereby the wind turbine effectively in the event of a lightning strike protect.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of Invention are in the subclaims specified.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:The invention is based on closer to the figures described. Showing:

1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Rotorblatt mit einem abgehobenen Endbereich gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a plan view of an inventive rotor blade with a raised end portion according to a first embodiment of the invention;

2 ein erfindungsgemäßes Rotorblatt mit einem abgebogenen Endbereich gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; 2 an inventive rotor blade with a bent end portion according to a second preferred embodiment of the invention;

3 eine weitere Darstellung der zweiten Ausführungsform der Erfindung; 3 another illustration of the second embodiment of the invention;

4 noch eine weitere Darstellung der zweiten Ausführungsform; 4 a still further illustration of the second embodiment;

5 eine dritte Ausführungsform eines gefeilten Rotorblattes; 5 a third embodiment of a filed rotor blade;

6 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Rotorblattspitze; 6 a side view of a rotor blade tip according to the invention;

7 eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorblattspitze; 7 a front view of an embodiment of a rotor blade tip according to the invention;

8 eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorblattspitze; 8th a front view of an alternative embodiment of a rotor blade tip according to the invention;

9 eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorblattspitze; und 9 a front view of an alternative embodiment of a rotor blade tip according to the invention; and

10 eine Darstellung eines Rotorblattes mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Endbereich und einer erfindungsgemäßen Rotorblattspitze. 10 a representation of a rotor blade with an inventively designed end portion and a rotor blade tip according to the invention.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Rotorblatt 10 einer Windenergieanlage gezeigt. In diesem Rotorblatt 10 ist die Fädelachse 14 angedeutet. Die Fädelachse 14 ist eine gedachte Achse, auf die alle Teile eines Rotorblattes 10 aufzufädeln sind, damit sich die gewünschte Rotorblattform ergibt.In 1 is a rotor blade according to the invention 10 a wind turbine shown. In this rotor blade 10 is the threading axis 14 indicated. The threading axis 14 is an imaginary axis on which all parts of a rotor blade 10 are aufzufädeln so that the desired rotor blade shape results.

Der Endbereich 12 des Rotorblattes 10 ist in einem vorgegebenen Winkel α gegenüber einer ersten Fädelachse 14 abgeknickt. Für den Endbereich 12 ist eine zweite Fädelachse 16 dargestellt und zwischen den beiden Fädelachsen 14, 16 ist der Winkel α angegeben. Dieser betrage in dieser 5 Grad. Dieses Maß stellt einen akzeptablen Kompromiss zwischen verringerter Schallemission und erhöhter Belastung dar.The end area 12 of the rotor blade 10 is at a predetermined angle α with respect to a first threading axis 14 kinked. For the end area 12 is a second threading axis 16 represented and between the two Fädelachsen 14 . 16 the angle α is given. This amount in this 5 Degree. This measure represents an acceptable compromise between reduced acoustic emission and increased stress.

Dabei ist der Endbereich in der Rotorblattebene in Richtung der Rotorblatt-Hinterkante 20 abgeknickt. Dieses Abknicken führt einerseits zu einer längeren Hinterkante und damit zu einer breiteren Verteilung der Wirbelenergie. Andererseits löst sich die Strömung an der Hinterkante des Rotorblattes 10 in dem abgeknickten Endbereich 12 später ab als in dem geraden Bereich des Rotorblattes 10. Dadurch entstehen die Geräusche erzeugenden Wirbel entsprechend später.The end region in the rotor blade plane is in the direction of the rotor blade trailing edge 20 kinked. This kinking leads on the one hand to a longer trailing edge and thus to a wider distribution of the vortex energy. On the other hand, the flow dissolves at the trailing edge of the rotor blade 10 in the bent end area 12 later than in the straight portion of the rotor blade 10 , As a result, the noise generating vortex corresponding later.

Eine verbesserte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblattes 10 ist in 2 gezeigt. Auch in dieser Figur sind die Fädelachsen 14, 16 eingezeichnet. Allerdings erfolgt der Übergang vom Rotorblatt 10 in den Endbereich 12 hier nicht in einem scharfen Knick, sondern verläuft eher stetig in Form einer Krümmung. Allerdings nimmt die Krümmung zur Rotorblattspitze hin zu. Der Krümmungsradius wird also zur Rotorblattspitze hin kleiner.An improved embodiment of a rotor blade according to the invention 10 is in 2 shown. Also in this figure are the threading axes 14 . 16 located. However, the transition from the rotor blade takes place 10 in the end area 12 not here in a sharp bend, but runs rather steadily in the form of a curvature. However, the curvature increases towards the rotor blade tip. The radius of curvature is thus smaller towards the rotor blade tip.

In dem Endbereich 12 ist in diesem Fall der Bogentangente an der Spitze der Rotorblatthinterkante 20 und zur Rotorblattmitte hin parallelverschoben. Zwischen den Fädelachsen 14, 16 ist ein Winkel β angegeben. Dieser betrage 10 Grad.In the end area 12 is in this case the arch tangent at the top of the rotor blade behind edge 20 and parallel to the rotor blade center. Between the threading axes 14 . 16 an angle β is given. This is 10 degrees.

Diese 10 Grad ergeben sich eben aus dem Verlauf der Bogentangente an der Rotorblattspitze, wobei die ausgeführte Feilung des Rotorblattes 10 aber nicht größer ist, als bei dem in 1 dargestellten Rotorblatt 10. Entsprechend weicht das aerodynamische Verhalten von dem in 1 gezeigten Rotorblatt nur geringfügig ab, während das akustische Verhalten aber aufgrund des größeren Winkels β besser ist.This 10 Grad arise just from the course of the arc tangent to the rotor blade tip, wherein the executed filing of the rotor blade 10 but not bigger than the one in 1 illustrated rotor blade 10 , Accordingly, the aerodynamic behavior deviates from that in 1 rotor blade only slightly, while the acoustic behavior is better due to the larger angle β.

Dieser vorstehend dargelegte Sachverhalt wird anhand von 3 noch eingehender erläutert. In dieser Figur ist insbesondere der Endbereich 12 des Rotorblattes 10 dargestellt. Die Hinterkante des Endbereiches 12 ist dabei einmal entsprechend der in 1 gezeigten Ausführungsform abgeknickt dargestellt. Diese Variante ist mit den Bezugszeichen 21 bezeichnet. Gleichzeitig ist auch die Ausführungsform mit der gebogenen Hinterkante 20 dargestellt.This situation is described on the basis of 3 explained in more detail. In this figure, in particular, the end region 12 of the rotor blade 10 shown. The trailing edge of the end area 12 is once according to the in 1 shown bent embodiment shown. This variant is denoted by the reference numerals 21 designated. At the same time is the embodiment with the curved trailing edge 20 shown.

Hier ist deutlich erkennbar, dass die äußerste Rotorblattspitze an den Hinterkanten 20 und 21 jeweils am gleichen Punkt liegt; die Rotorblatttiefe ist also aus aerodynamischer Sicht unverändert.Here it is clear that the outermost rotor blade tip at the trailing edges 20 and 21 each at the same point; The rotor blade depth is therefore unchanged from an aerodynamic point of view.

In dieser Figur ist weiterhin die erste Fädelachse 14 (ursprüngliche Blattfädelachse) angegeben. Weiterhin ist die parallel verschobene Bogentangente 17 und die zweite Fädelachse 16 (Tip-Fädelachse) entsprechend der Hinterkante 21 des Endbereichs eingetragen. Die Winkel α und β sind ebenfalls dargestellt. Der Winkel α betrage wiederum 5 Grad. Er wird gebildet durch die erste Fädelachse 14 des Rotorblattes 10 und die zweite Fädelachse 16 entsprechend der in 1 gezeigten Ausführungsform des Rotorblattes. Der Winkel β ist eingeschlossen zwischen der ersten Fädelachse 14 und der Bogentangente 17 entsprechend der in 2 dargestellten Ausführungsform. Der Winkel β betrage 10 Grad.In this figure is still the first threading axis 14 (original Blattfädelachse) specified. Furthermore, the parallel shifted arch tangent 17 and the second threading axis 16 (Tip threading axis) according to the trailing edge 21 of the end area. The angles α and β are also shown. The angle α again amounts to 5 degrees. It is formed by the first threading axis 14 of the rotor blade 10 and the second threading axis 16 according to the in 1 shown embodiment of the rotor blade. The angle β is included between the first threading axis 14 and the bow tangent 17 according to the in 2 illustrated embodiment. The angle β is 10 degrees.

Hier ist also der Vorteil der in 2 dargestellten Ausführungsform besonders gut erkennbar.So here is the benefit of in 2 illustrated embodiment particularly clearly visible.

4 zeigt nochmals das erfindungsgemäß gefeilte Rotorblatt 10 mit der Vorderkante 18, der Hinterkante 20 und dem in Richtung der Hinterkante 20 gefeilten Endbereich 12. Weiterhin sind in dieser Figur zwei Linien 22, 23 dargestellt, die den Verlauf der Vorderkante 18 und der Hinterkante 20 ohne den gefeilten Endbereich 12 darstellen. Bereits in dieser Figur ist gut zu erkennen, in welchem Maß der Endbereich 12 durch die Feilung in Richtung der Hinterkante 20 des Rotorblattes 10 gefeilt ist. 4 again shows the invention gefeilte rotor blade 10 with the front edge 18 , the trailing edge 20 and that towards the trailing edge 20 filed end area 12 , Furthermore, in this figure, two lines 22 . 23 shown the course of the leading edge 18 and the trailing edge 20 without the filed end area 12 represent. Already in this figure is easy to see to what extent the end 12 by the filing towards the trailing edge 20 of the rotor blade 10 is filed.

In 5 ist eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotorblattes 10 gezeigt, dass sich von dem in 4 dargestellten durch einen mittleren Abschnitt 13 unterscheidet, der in Richtung der Vorderkante 18 des Rotorblattes 10 gefeilt ist. Natürlich gilt auch für diese Feilung der Vorteil des fließenden Übergangs zwischen den einzelnen Bereichen des Rotorblattes 10. Dabei ist diese Feilung in Richtung der Vorderkante 18 so bemessen, dass der äußerste Punkt des in Richtung der Hinterkante 20 gefeilten Endbereiches 12 des Rotorblattes wieder innerhalb der gestrichelten Linien 22, 23 liegt, welche auch in dieser Figur den gedachten, geradlinigen Verlauf des Rotorblattes angeben.In 5 is an alternative embodiment of the rotor blade according to the invention 10 shown that from the in 4 represented by a middle section 13 different, in the direction of the leading edge 18 of the rotor blade 10 is filed. Of course, the advantage of the flowing transition between the individual areas of the rotor blade also applies to this filing 10 , This direction is in the direction of the leading edge 18 such that the outermost point of the toward the trailing edge 20 filed Endbereiches 12 the rotor blade again within the dashed lines 22 . 23 is, which indicate the imaginary, straight course of the rotor blade in this figure.

Daraus resultieren einander entgegengesetzt wirkende Torsionsmomente in dem Endbereich 12 und dem mittleren Bereich 13 des Rotorblattes, die sich bei geeigneter Bemessung in ihrer Wirkung am Rotorblattanschluss aufheben.This results in oppositely acting torsional moments in the end region 12 and the middle area 13 of the rotor blade, which cancel each other with a suitable design in their effect on the rotor blade connection.

6 zeigt ein Rotorblatt 10 mit einem erfindungsgemäßen Randbogen 30, der von der Saugseite 24 des Rotorblattes 10 weg, also zur Druckseite des Rotorblattes 10 hin verläuft. Die Oberkante 36 des Randbogens weist eine möglichst geringe Profildicke auf, um den sich dort ablösenden Randwirbel so gering wie möglich zu halten, damit eine ebenfalls möglichst geringe Schallemission entsteht. 6 shows a rotor blade 10 with an edge bow according to the invention 30 from the suction side 24 of the rotor blade 10 away, so to the pressure side of the rotor blade 10 goes. The top edge 36 of the edge bend has the smallest possible profile thickness, in order to keep the edge vortex detaching there as low as possible, so that as little noise emission as possible is produced.

Der Randbogen 30 ist bevorzugt in einem Winkel von ca. 70° bis 90° aus der Horizontalen abgebogen. D. h., er schließt mit dem Rotorblatt einen Winkel zwischen 110° und 90° ein. Dieser Bereich wird durch zwei aufwärts abgebogene Abschnitte 30, 31 dargestellt, von denen einer mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist.The edge bow 30 is preferably bent at an angle of about 70 ° to 90 ° from the horizontal. D. h., He concludes with the rotor blade an angle between 110 ° and 90 °. This area is defined by two upwardly bent sections 30 . 31 one of which is shown with a dashed line.

In 7 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Randbogens 30 in der Vorderansicht dargestellt. In dieser Figur verläuft die Hinterkante 34 des Randbogens 30 sowie die Oberkante 36 des Randbogens geradlinig, während die Vorderkante 32 zwischen der Rotorblatt-Vorkante 26 und der Randbogen-Oberkante 36 von der Saugseite 24 des Rotorblattes weg mit einem vorgegebenen Winkel verläuft. Dadurch verkürzt sich die Randbogen-Oberkante 36 gegenüber der Tiefe des Rotorblattes, erkennbar an der Rotorblatt-Saugseite 24. Das Rotorblatt hat also bis zum Randbogen 30 hin seine aerodynamisch voll wirksame Tiefe und geht erst im Randbogen 30 in eine kürzere Randbogen-Oberkante 36.In 7 is a first embodiment of the edge bow according to the invention 30 shown in front view. In this figure, the trailing edge runs 34 of the margin 30 as well as the top edge 36 the edge arc straight, while the leading edge 32 between the rotor blade leading edge 26 and the edge arc top edge 36 from the suction side 24 of the rotor blade away at a predetermined angle. This shortens the edge of the edge of the sheet 36 opposite the depth of the rotor blade, recognizable by the rotor blade suction side 24 , The rotor blade has so to the edge bow 30 his aerodynamically fully effective depth and goes only in the margin 30 in a shorter edge of the rim 36 ,

Gleichzeitig wird der an der Rotorblatt-Oberkante 36 abreißende Randwirbel aus der Ebene des Rotorblattes 10 herausgeführt, so dass der Randwirbel von der Blattebene weggeführt wird.At the same time the at the rotor blade upper edge 36 tearing edge vortex from the plane of the rotor blade 10 led out so that the edge vortex is led away from the leaf level.

8 zeigt eine alternative Ausführungsform des in 7 gezeigten Randbogens. Während in 7 eine im Wesentlichen senkrecht zur Rotorblattlängsachse verlaufende Randbogen-Hinterkante 34 dargestellt ist, ist auch dieser Randbogen in 8 in Richtung der Hinterkante 34 gefeilt. Durch diese Feilung wird der Ablösepunkt 37, in dem sich die Strömung von diesem Randbogen löst, noch weiter nach hinten verlegt und entsprechend wird die Energie der Randwirbel noch weiter verteilt und die Schallemission ist noch weiter verringert. 8th shows an alternative embodiment of the in 7 shown edge bow. While in 7 a substantially perpendicular to the rotor blade longitudinal edge extending trailing edge 34 is shown, is also this edge bow in 8th towards the trailing edge 34 filed. By this filing becomes the detachment point 37 , in which the flow separates from this edge arch, moved even further back and accordingly the energy of the edge vortex is further distributed and the noise emission is further reduced.

Das Wirkprinzip ist bei der in 9 gezeigten Ausführungsform des Randbogens 30 ähnlich. Allerdings ist dieser Randbogen 30 auf einen möglichst geringen Randwirbel hin optimiert. Dazu verlaufen die Randbogen-Vorderkante 32 und die Randbogen-Hinterkante 34 mit einer vorgegebenen geschwungenen, besonders bevorzugt elliptischen Steigung zu der Randbogen-Oberkante 36 hin. Dabei ist die Randbogen-Oberkante 36 wiederum von der Rotorblatt-Saugseite 24 fort, also zu der Druckseite hin aus der Rotorblattebene abgebogen.The operating principle is at the in 9 shown embodiment of the edge bow 30 similar. However, this edge bow is 30 optimized for the smallest possible edge vortex. Ver run the edge of the bow leading edge 32 and the trailing edge 34 with a predetermined curved, particularly preferred elliptical slope to the edge of the edge sheet 36 out. The edge-arc top edge 36 is again from the rotor blade suction side 24 away, so bent to the pressure side out of the rotor blade plane.

Durch die elliptische Ausbildung der Randbogen-Vorderkante 32 und der Randbogen-Hinterkante 34 wird gleichzeitig die Strecke verlängert, auf welcher sich die Strömung vom Rotorblatt löst. Dies führt ebenfalls zu einer verringerten Schallemission, da eine Umströmung der Blattspitze anders als bei stumpf auslaufenden Blattgeometrien weitestgehend entfällt.Due to the elliptical design of the edge-bow leading edge 32 and the trailing edge 34 At the same time, the distance on which the flow separates from the rotor blade is lengthened. This also leads to a reduced noise emission, since a flow around the blade tip is largely eliminated unlike blunt leaking blade geometries.

10 zeigt ein Rotorblatt 10 mit einer Kombination aus abgebogenem Endbereich 12 und daran anschließenden Randbogen 30. Dabei ist die Abbiegung des Endbereiches 12 von der Vorderkante 26 des Rotorblattes hin zu der Hinterkante 20 sowie eine Abbiegung des Randbogens 30 aus der Rotorblattebene heraus deutlich erkennbar. Entsprechend vereinigen sich hier die vorteilhaften akustischen Wirkungen des abgebogenen Endbereichs 12 einerseits und des abgewinkelten Randbogens 30 andererseits. 10 shows a rotor blade 10 with a combination of bent end area 12 and adjoining marginal arc 30 , Here is the turn of the end area 12 from the front edge 26 of the rotor blade towards the trailing edge 20 and a turn of the rim 30 clearly visible from the rotor blade plane. Accordingly, here merge the advantageous acoustic effects of the bent end 12 on the one hand and the angled edge bow 30 on the other hand.

Das beschriebene erfindungsgemäße Rotorblatt ist Teil eines Rotors einer Windenergieanlage.The described rotor blade according to the invention is part of a rotor of a wind turbine.

Claims (29)

Rotorblatt für eine Windenergieanlage, mit einem eine Rotorblattvorderkante und eine Rotorblatthinterkante aufweisenden aerodynamischen Profil, wobei das Rotorblatt (10) in seinem Endbereich (12) in Richtung der Hinterkante (20) des Rotorblattes (10, 12) in der Rotorblattebene abgebogen oder abgewinkelt ist.Rotor blade for a wind energy plant, having a rotor blade leading edge and a rotor blade trailing edge having aerodynamic profile, wherein the rotor blade ( 10 ) in its end region ( 12 ) in the direction of the trailing edge ( 20 ) of the rotor blade ( 10 . 12 ) is bent or angled in the rotor blade plane. Rotorblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (12) in einem Winkel zwischen 1 und 45 Grad zur Fädelachse (14) verläuft.Rotor blade according to claim 1, characterized in that the end region ( 12 ) at an angle between 1 and 45 degrees to the threading axis ( 14 ) runs. Rotorblatt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel im Bereich von 1 bis 15 Grad liegt.Rotor blade according to claim 2, characterized that the angle is in the range of 1 to 15 degrees. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterkante des Rotorblattes (10) fließend in die Hinterkante (20) des Endbereichs (12) übergeht.Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the trailing edge of the rotor blade ( 10 ) flowing into the trailing edge ( 20 ) of the end region ( 12 ) passes over. Rotorblatt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterkante (20) des Endbereichs (12) einen vorgegebenen Krümmungsradius aufweist.Rotor blade according to claim 4, characterized in that the trailing edge ( 20 ) of the end region ( 12 ) has a predetermined radius of curvature. Rotorblatt nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zunehmende Krümmung zur Rotorblattspitze hin. Rotor blade according to claim 5, characterized by an increasing curvature towards the rotor blade tip. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (12) als selbständiges, in das Rotorblatt (10) einsetzbares Teil ausgestaltet ist.Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the end region ( 12 ) as an independent, in the rotor blade ( 10 ) usable part is designed. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (12) höchstens 1/3 der Rotorblattlänge bildet.Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the end region ( 12 ) forms at most 1/3 of the rotor blade length. Rotorblatt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (12) einen im Querschnitt verringerten Bereich zum Einsetzen in das Rotorblatt (10) aufweist.Rotor blade according to claim 7 or 8, characterized in that the end region ( 12 ) a reduced cross-sectional area for insertion into the rotor blade ( 10 ) having. Rotorblatt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Querschnitt verringerten Bereich wenigstens eine Aussparung vorhanden ist.Rotor blade according to claim 9, characterized that in the reduced cross-section area at least one recess is available. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (12) hohl ausgeführt ist.Rotor blade according to one of claims 7 to 10, characterized in that the end region ( 12 ) is made hollow. Rotorblatt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an seinem der Anströmung abgewandten Ende eine Öffnung zum Entwässern vorhanden ist.Rotor blade according to claim 11, characterized in that that at his the oncoming flow opposite end of an opening for dewatering is available. Rotorblatt nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Öffnung ein Röhrchen anschließt.Rotor blade according to claim 12, characterized in that that to the opening a tube connects. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in Richtung der Vorderkante abgewinkelten Bereich (13) zwischen der Rotorblattwurzel (11) und dem Endbereich (12).Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized by an angled region in the direction of the front edge ( 13 ) between the rotor blade root ( 11 ) and the end area ( 12 ). Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblatt (10) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht und dass leitfähige Elemente zum Blitzableiten in das Rotorblatt (10) eingearbeitet sind, die mit dem Endbereich (12) in leitendem Kontakt stehen.Rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade ( 10 ) consists of glass fiber reinforced plastic and that conductive elements for lightning in the rotor blade ( 10 ), which are connected to the end region ( 12 ) are in conductive contact. Rotorblattspitze für ein Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattspitze (30) als selbständiges, in den Endbereich (12) des Rotorblattes (10) einsetzbares Teil ausgestaltet ist.Rotor blade tip for a rotor blade according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade tip ( 30 ) as an independent, in the end ( 12 ) of the rotor blade ( 10 ) usable part is designed. Rotorblattspitze für ein Rotorblatt mit einem eine Druck- und eine Saugseite aufweisenden aerodynamischen Profil, wobei die Rotorblattspitze in ihrem Außenbereich in Richtung der Druckseite des Rotorblattes abgebogen oder abgewinkelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Außenbereich verjüngt.Rotor blade tip for a rotor blade with one Pressure and a suction side having aerodynamic profile, wherein the rotor blade tip in its outer area in the direction of Pressure side of the rotor blade is bent or angled, thereby characterized in that the outside area tapers. Rotorblattspitze nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblattprofil im Bereich der Biegung fließend in das Profil des Außenbereichs übergeht.Rotor blade tip according to claim 17, characterized in that the rotor blade profile in the region of the bend flowing in the profile of the outer region passes. Rotorblattspitze nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsebene des Außenbereichs in einem vorgegebenen Winkel zu der Querschnittsebene des übrigen Rotorblattes (10) verläuft.Rotor blade tip according to claim 17 or 18, characterized in that the cross-sectional plane of the outer region at a predetermined angle to the cross-sectional plane of the remaining rotor blade ( 10 ) runs. Rotorblattspitze nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattspitze (30) als selbständiges, in das Rotorblatt (10) einsetzbares Teil ausgestaltet ist.Rotor blade tip according to one of claims 17 to 19, characterized in that the rotor blade tip ( 30 ) as an independent, in the rotor blade ( 10 ) usable part is designed. Rotorblattspitze nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattspitze (30) einen im Querschnitt verringerten Bereich zum Einsetzen in das Rotorblatt (10) aufweist.Rotor blade tip according to one of claims 16 to 20, characterized in that the rotor blade tip ( 30 ) a reduced cross-sectional area for insertion into the rotor blade ( 10 ) having. Rotorblattspitze nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem im Querschnitt verringerten Bereich wenigstens eine Aussparung vorhanden ist.Rotor blade tip according to claim 21, characterized in the region reduced in cross section, at least one Recess is present. Rotorblattspitze nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblattspitze (30) hohl ausgeführt ist.Rotor blade tip according to one of claims 16 to 22, characterized in that the rotor blade tip ( 30 ) is made hollow. Rotorblattspitze nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass an ihrem der Anströmung abgewandten Ende eine Öffnung zum Entwässern vorhanden ist.Rotor blade tip according to claim 23, characterized that at their the flow opposite end of an opening for dewatering is available. Rotorblattspitze nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Öffnung ein Röhrchen anschließt.Rotor blade tip according to claim 24, characterized that to the opening a tube followed. Rotorblattspitze nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Metall, insbesondere Aluminium, besteht.Rotor blade tip according to one of claims 16 to 25, characterized in that it consists of metal, in particular aluminum, consists. Rotorblatt mit einer Rotorblattspitze nach einem der Ansprüche 17 bis 26.Rotor blade with a rotor blade tip after one the claims 17 to 26. Rotorblatt mit einer Rotorblattspitze nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblatt (10) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht und dass leitfähige Elemente zum Blitzableiten in das Rotorblatt (10) eingearbeitet sind, die mit der Rotorblattspitze (30) in leitendem Kontakt stehen.Rotor blade with a rotor blade tip according to one of claims 17 to 26, characterized in that the rotor blade ( 10 ) consists of glass fiber reinforced plastic and that conductive elements for lightning in the rotor blade ( 10 ) are incorporated with the rotor blade tip ( 30 ) are in conductive contact. Windenergieanlage mit einem Rotor, der mit wenigstens einem Rotorblatt und einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.Wind energy plant with a rotor, with at least a rotor blade and one of the preceding claims is.
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