DE19780521B4 - ROTOR FOR A WIND POWER PLANT - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Windkraftanlage, mit einem zentralen Mittelteil (22), das konzentrisch zur Drehachse (18) angeordnet ist, und mehreren von dem Mittelteil (22) abstehenden Rotorblättern (24), deren Längserstreckung durch ein innenliegendes Ende (26) und ein außenliegendes Ende (28) und deren Breitenerstreckung durch zwei Seitenränder (30, 32) begrenzt ist, wobei jedes Rotorblatt (24) an seinem innenliegenden Ende (26) mit dem Mittelteil (22) verbunden ist, wobei jedes Rotorblatt (24) gekrümmt ist und einen kontinuierlich konvex gekrümmt sowie einen kontinuierlich konkav gekrümmt verlaufenden Seitenrand (30, 32) aufweist, wobei jedes Rotorblatt (24) ausgehend von seinem innenliegenden Ende (26) bis zu seinem außenliegenden Ende (28) eine kontinuierlich abnehmende Breite aufweist und die Seitenränder (30, 32) jedes Rotorblattes (24) an dessen innenliegendem Ende (26) derart verlaufen, dass sie tangential in eine konzentrisch zur Drehachse (18) verlaufende gedachte Kreislinie (20) übergehen, wobei das Verhältnis aus dem Krümmungsradius (r) jedes Rotorblattes (24) und dem Abstand (R) seines außenliegenden Endes (28) zur Drehachse (18) etwa 0,5 bis 2,5 beträgt.The invention relates to a rotor for a wind power plant, having a central middle part (22), which is arranged concentrically to the axis of rotation (18), and a plurality of rotor blades (24) protruding from the middle part (22), whose longitudinal extent is defined by an internal end (26). and an outboard end (28) and its widthwise extent is bounded by two side edges (30, 32), each rotor blade (24) being connected at its inboard end (26) to the central part (22), each rotor blade (24) curved and having a continuously convexly curved and a continuously concavely curved side edge (30, 32), wherein each rotor blade (24), starting from its inner end (26) to its outer end (28) has a continuously decreasing width and the side edges (30, 32) of each rotor blade (24) extend at its inner end (26) such that they run tangentially into a concentric with the axis of rotation (18) The ratio of the radius of curvature (r) of each rotor blade (24) and the distance (R) of its outer end (28) to the axis of rotation (18) is about 0.5 to 2.5.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Windkraftanlage.The The invention relates to a rotor for a wind turbine.

Zur regenerativen Energiegewinnung auf Windkraft bedient man sich Windkraftanlagen, die einen Mast mit einem daran drehbar angeordneten Rotar aufweisen. Zumeist werden mehrere derartige Masten in bestimmten Abständen voneinander angeordnet (Windparks). Auch wenn die Energiegewinnung durch diese Windkraftanlagen vom ökonomischen und ökologischen Standpunkt her zufriedenstellend ist, scheitert die Installation von Windkraftanlagen in letzter Zeit in zunehmendem Maße an Widerständen in der Bevölkerung. Dabei werden vor allem die von den Rotoren erzeugten Windgeräusche und der sogenannte "Schlagschatten" bemängelt.to Regenerative energy production on wind power is used to wind turbines, which have a mast with a Rotar rotatably mounted thereon. In most cases, several such masts are at certain distances from each other arranged (wind farms). Even if the energy through this Wind turbines from the economic and ecological Position is satisfactory, the installation fails of wind turbines lately increasing in resistances in the population. Here are mainly the wind noise generated by the rotors and the so-called "shadow" criticized.

Aus klima- und energiepolitischer Sicht kann aber langfristig auf die umweltfreundliche regenerative Energiegewinnung aus Windkraft nicht verzichtet werden, Inzwischen werden auch sogenannte Schwachwindgebiete im Inland für diese Ressourcen erschlossen. Technisch ausgereifte Anlagen mit geringerer Beeinträchtigung der Umwelt in einem ästhetisch ansprechenden Design könnten die Einsatzbreite dieser Energiegewinnung erweitern, indem auch die Akzeptanz solcher Anlagen in der Öffentlichkeit erreicht wird. Somit käme einer verbesserten Anlage neben reinen zweckorientierten technischen Ausrichtungen der gestalterischen Komponenten auch eine starke Bedeutung zu. Voraussetzung jedoch ist es, Rotorblätter bzw. Rotoren zu entwickeln, die bessere Stabilitätsverhalten, geringere Schwingungen, erhöhte Wirkungsgrade und verminderte Geräuschentwicklungen aufweisen und darüber hinaus eine variable ästhetische Gestaltung erlauben, so daß bei spielsweise mit einer Reduzierung des Schlagschatteneffekts (Stroboskop- bzw. "Disco"-Effekt), der abhängig vom Sonnenstand und der Winkelung der Rotorblätter ist, akzeptablere Anlagen erzielt werden.Out climate and energy policy can, however, long term on the environmentally friendly renewable energy from wind power not be waived, Meanwhile, so-called weak wind areas inland for these resources are tapped. Technically mature plants with lesser impairment the environment in an aesthetic appealing design could expand the range of application of this energy by, too the acceptance of such facilities in the public is achieved. Thus would come an improved system in addition to pure purpose-oriented technical alignments the design components also have a strong meaning. requirement however, it is rotor blades or rotors to develop better stability behavior, lower vibration, increased Have efficiencies and reduced noise developments and above addition, a variable aesthetic Design allow, so that for example with a reduction of the drop shadow effect (stroboscopic or "disco" effect), which depends on the Sun position and the pitch of the rotor blades is more acceptable be achieved.

Aus der US 1 919 588 ist ein Rotor für eine Windkraftanlage bekannt, bei dem jedes Rotorblatt gekrümmt ist und einen konvex und einen konkav gekrümmten Seitenrand aufweist. Die Breite der Rotorblätter variiert über ihre Länge.From the US 1,919,588 For example, a rotor for a wind turbine is known in which each rotor blade is curved and has a convex and a concavely curved side edge. The width of the rotor blades varies over their length.

Aus der DE 4 134 062 A1 ist eine Luftschraube mit Tandemprofil bekannt, deren Rotorblätter gekrümmt sind und ein konvex und ein konkav gekrümmten Seitenrand aufweisen, wobei die Breite eines jeden Rotorblattes über seine Erstreckung zur Spitze hin abnimmt.From the DE 4 134 062 A1 For example, a tandem profile propeller is known whose rotor blades are curved and have a convex and a concave curved side edge, the width of each rotor blade decreasing over its extension towards the tip.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für eine Windkraftanlage zu schaffen, der bei hohem Wirkungsgrad eine geringe Geräuschentwicklung aufweist.Of the Invention is based on the object, a rotor for a wind turbine to create the low noise at high efficiency having.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Rotor für eine Windkraftanlage vorgeschlagen, der versehen ist mit

  • – einem zentralen Mittelteil, das konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist, und
  • – mehreren von dem Mittelteil abstehenden Rotorblättern, deren Längserstreckung durch ein innenliegendes Ende und ein außenliegendes Ende und deren Breitenerstreckung durch zwei Seitenränder begrenzt ist, wobei
  • – jedes Rotorblatt an seinem innenliegenden Ende mit dem Mittelteil verbunden ist,
  • – jedes Rotorblatt gekrümmt ist und einen kontinuierlich konvex gekrümmt sowie einen kontinuierlich konkav gekrümmt verlaufenden Seitenrand aufweist,
  • – jedes Rotorblatt ausgehend von seinem innenliegenden Ende bis zu seinem außenliegenden Ende eine kontinuierlich abnehmende Breite aufweist und
  • – die Seitenränder jedes Rotorblatts an dessen innenliegendem Ende derart verlaufen, daß sie tangential in eine konzentrisch zur Drehachse verlaufende gedachte Kreislinie übergehen, wobei das Verhältnis aus dem Krümmungsradius jedes Rotorblattes und dem Abstand seines außenliegenden Endes zur Drehachse 0,5 bis 2,5 beträgt.
To solve this problem, a rotor for a wind turbine is proposed with the invention, which is provided with
  • - A central central part, which is arranged concentrically to the axis of rotation, and
  • - A plurality of projecting from the central part rotor blades whose longitudinal extent is bounded by an inner end and an outer end and its width extension by two side edges, wherein
  • - Each rotor blade is connected at its inner end to the central part,
  • Each rotor blade is curved and has a continuously convex curve and a continuously concavely curved side edge,
  • - Each rotor blade, starting from its inner end to its outer end has a continuously decreasing width and
  • - The side edges of each rotor blade at its inner end extend such that they pass tangentially into an imaginary circular line extending concentrically to the axis of rotation, wherein the ratio of the radius of curvature of each rotor blade and the distance of its outer end to the axis of rotation is 0.5 to 2.5.

Der erfindungsgemäße Rotor weist ein zentrales Mittelteil auf, von dem sich aus einzelne Ratorblätter radial erstrecken. Das Mittelteil ist konzentrisch zur Drehachse angeordnet. Die Längserstreckung der Rotorblätter ist durch innenliegende und außenliegende Enden begrenzt, während Seitenränder der Rotorblätter die Breitenerstreckung definieren. Die Rotorblattflächen sind also durch die innen- und außenliegenden Enden sowie die Seitenränder definiert.Of the rotor according to the invention has a central central portion from which individual rator blades radially extend. The middle part is arranged concentrically to the axis of rotation. The longitudinal extension the rotor blades is through internal and external Ends limited while margins the rotor blades define the width extension. The rotor blade surfaces are so by the inside and outside Ends as well as the margins defined.

Bei dem erfindungsgemäßen Rotor sind die Rotorblätter an ihren innenliegenden Enden vorzugsweise fest mit dem Mittelteil verbunden. Darüber hinaus ist jedes Rotorblatt gekrümmt, und zwar vorzugsweise derart, daß die Krümmungsrichtung der Rotorblätter und die Rotationsrichtung des Rotors entgegengesetzt zueinander sind. Ferner weist jedes Rotorblatt ausgehend von seinem innenliegenden Ende bis zu seinem außenliegenden Ende eine kontinuierlich sich verringernde Breite auf, indem der eine Seitenrand des Rotorblatts kontinuierlich konvex gekrümmt ist und der andere Seitenrand kontinuierlich konkav gekrümmt verläuft. Der Übergang der Rotorblätter zum Mittelteil ist derart ausgestaltet, daß die Seitenränder jedes Rotorblatts an dessen innenliegenden Ende tangential in eine konzentrisch zur Drehachse verlaufende gedachte Kreislinie übergehen.at the rotor according to the invention are the rotor blades preferably at their inner ends fixed to the central part connected. About that In addition, each rotor blade is curved, and preferably in such a way that the direction of curvature of the rotor blades and the direction of rotation of the rotor are opposite to each other. Furthermore, each rotor blade, starting from its inner End to its outboard End up a continuously decreasing width by the a side edge of the rotor blade is continuously convexly curved and the other side edge is continuously concavely curved. The transition the rotor blades to the middle part is designed such that the side edges of each Rotor blade tangentially into a concentric at its inner end go to the axis of rotation extending imaginary circular line.

Bei dem erfindungsgemäßen Rotor ist jedes Rotorblatt an seinem innenliegenden Ende über die gesamte Breitenerstreckung des innenliegenden Endes mit dem Mittelteil verbunden. Ferner sind die Rotorblätter gekrümmt, so daß sich in Draufsicht eine sichelartige Struktur ergibt. Durch diese beiden Konstruktionsmerkmale wird die Rotorblattfläche im Verhältnis zum Radius verlängert, d.h. die Streckung (aspect ratio) vergrößert. Die Rotorblätter des erfindungsgemäßen Rotors weisen also infolge ihrer Krümmung eine größere Streckung auf als geradlinig radial verlaufende Rotorblätter (bei gleichbleibendem Radius des Rotors). Durch diese Vergrößerung der Streckung verringert sich der induzierte Widerstand des Rotors, was zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades führt. Durch die Sichelform lassen sich ferner die Geräuschentwicklungen reduzie ren. Ferner wird durch die bis zur Verbindung der Rotorblätter mit dem Mittelteil sich vergrößernde Breite der Rotorblätter das Windfeld, dem der Rotor ausgesetzt ist, optimal ausgenutzt, da die Windkraft auch im mittelteilnahen Bereich des Rotors zur Rotation desselben ausgenutzt werden kann.at the rotor according to the invention each rotor blade is at its inner end over the entire Width extension of the inner end connected to the middle part. Furthermore, the rotor blades curved, so that in plan view gives a sickle-like structure. Through these two Design features extend the rotor blade area relative to the radius, i. enlarges the aspect ratio. The rotor blades of the according to the invention rotor thus have due to their curvature a larger stretch on as a straight radial rotor blades (at the same radius of the rotor). By this enlargement of the extension reduces the induced resistance of the rotor, resulting in a Improvement of the efficiency leads. Let go through the sickle shape Furthermore, the noise developments Reduzie ren. Furthermore, by the up to the connection of the rotor blades with the middle part increasing width the rotor blades optimally utilized the wind field to which the rotor is exposed, because the wind power in the middle part near the area of the rotor Rotation of the same can be exploited.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der in Rotationsrichtung betrachtet vordere, d.h. der in Rotationsrichtung weisende Seitenrand der Rotorblätter konvex gekrümmt ist, während der in Rotationsrichtung betrachtet hintere, also der entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Rotors weisende Seitenrand konkav gekrümmt ist.In Advantageous development of the invention is provided that the in Rotation direction regards front, i. in the direction of rotation pointing side edge of the rotor blades convexly curved is while the viewed in the direction of rotation rear, so the opposite to the direction of rotation of the rotor facing side edge is concavely curved.

Vorzugsweise gilt für das Verhältnis aus dem Krümmungsradius jedes Rotorblatts und dem Radius des Rotors, daß dieses Verhältnis zwischen 0,6 und 2 liegt. Insbesondere wird für dieses Verhältnis ein Wert gewählt, der zwischen 0,9 und 1,0 liegt. Mit anderen Worten ist es besonders günstig, den Krümmungsradius der Rotorblätter im wesentlichen gleich bzw. geringfügig kleiner als den Radius des Rotors zu wählen.Preferably applies to The relationship from the radius of curvature each rotor blade and the radius of the rotor, that this relationship between 0.6 and 2 lies. In particular, this value becomes a value selected which is between 0.9 and 1.0. In other words it is special Cheap, the radius of curvature the rotor blades substantially equal to or slightly smaller than the radius to choose the rotor.

Zweckmäßigerweise sind die Rotorblätter und das Mittelteil des Rotors einstückig miteinander ausgebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Rotor kann nämlich in vorteilhafter weise auf eine Verdrehung der Rotorblätter verzichtet werden, so daß die Verbindung zwischen den Rotorblättern und dem Mittelteil insoweit starr ausgeführt sein kann.Conveniently, are the rotor blades and the central part of the rotor in one piece formed together. Namely, in the rotor of the present invention, in advantageously dispensed with a rotation of the rotor blades so that the connection between the rotor blades and the middle part in this respect can be rigid.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Rotor mit drei Rotorblättern versehen, die um jeweils 120° gegeneinander versetzt um das Mittelteil herum angeordnet sind und von diesem abstehen. Dabei kreuzen bzw. überschneiden sich die gegenüberliegenden konvex und konkav gekrümmten Seiten ränder jeweils zweier benachbarter Rotorblätter (bei Betrachtung in Draufsicht auf den Rotor).Preferably is the rotor according to the invention with three rotor blades provided, each at 120 ° to each other offset around the middle part are arranged around and from this protrude. Cross or overlap the opposite ones convex and concave curved Sides edges each two adjacent rotor blades (when viewed in plan view on the rotor).

Als Profil (Querschnitt) der Rotorblätter wird insbesondere ein sogenanntes Naca-Profil verwendet. Dieses Profil hat sich in der Praxis grundsätzlich bewährt und liefert auch bei Anwendung in dem erfindungsgemäßen Rotor gute Ergebnisse.When Profile (cross section) of the rotor blades In particular, a so-called Naca profile is used. This Profile has basically proven in practice and delivers even when used in the rotor according to the invention good results.

Damit sich die Grenzschicht zwischen der Luftströmung und dem Rotorblatt, also die Oberfläche des Rotorblatts, an lokal unterschiedliche Druckausbildungen anpassen kann, ist es von Vorteil, die Rotorblattoberfläche zu profilieren, was beispielsweise durch eine Mikrostruktur aus sich kreuzenden, gruppenweise parallelen, rautenförmig verlaufenden oder wellenförmig verlaufenden Rippen (Prismenstruktur) erzielt werden kann. Wichtig hierbei ist, daß der Oberfläche der Rotorblätter eine gewisse Rauhigkeit verliehen wird. Dies reduziert Verwirbelungen im grenzschichtnahen Bereich der Rotorblätter sowie in der Grenzschicht selbst, was wiederum zu reduzierten Ablöseeracheinungen und damit zu reduzierten Geräuschentwicklungen führt. Die laminare Strömung an der Grenzschicht (Oberfläche des Rotorblattes) wird verlängert, so daß sich der auf das Rotorblatt wirkende Auftrieb vergrößert.In order to the boundary layer between the air flow and the rotor blade, so the surface of the rotor blade, to adapt to locally different pressure ratings can, it is advantageous to profile the rotor blade surface, which for example through a microstructure of intersecting, groupwise parallel, rhomboid running or undulating extending ribs (prism structure) can be achieved. Important here is that the surface the rotor blades a certain roughness is given. This reduces turbulence in the vicinity of the rotor blades and in the boundary layer themselves, which in turn reduced the dissolution and thus reduced noise generation leads. The laminar flow at the boundary layer (surface of the rotor blade) is extended, so that increases the buoyancy acting on the rotor blade.

Bezüglich der Anpassung der Grenzschicht an lokal unterschiedliche Druckausbildungen im Strömungsfeld, dem der Rotor ausgesetzt ist, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Oberfläche der Rotorblätter elastisch nachgiebig ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch Aufbringen einer elastischen Beschichtung erfolgen, bei der es sich zweckmäßigerweise um eine eingeschlossene Luftschicht oder eine eingeschlossene Schicht auf einem anderweitigen fließfähigen Fluid oder sonstigen Material handelt. Die Luftschicht kann beispielsweise in einzelne Luftkammern unterteilt sein. Die elastische Beschichtung wirkt also entweder durch ein auf der Oberfläche der Rotorblätter angeordnetes kompressibles Material (im Regelfall Gas) oder wird durch eine fließfähige Materialschicht realisiert, wobei dieses Material nicht notwendigerweise kompressibel sein muß sondern durch seine Fließeigenschaften lokalen Druckerhöhungen ausweichen kann.Regarding the Adaptation of the boundary layer to locally different pressure training in the flow field, To which the rotor is exposed, it is furthermore advantageous if the surface the rotor blades is designed elastically yielding. This can be done, for example Applying an elastic coating carried out in which it is expediently around an enclosed layer of air or an enclosed layer on another fluid flowable or other material. The air layer can, for example be divided into individual air chambers. The elastic coating So acts either by a arranged on the surface of the rotor blades Compressible material (usually gas) or is made by a flowable material layer realized, this material is not necessarily compressible but must be through its flow properties local pressure increases can dodge.

Wie bereits oben kurz dargelegt, können die Rotorblätter starr am Mittelteil des Rotors angeordnet sein. Um bei großen Windkräften einer Zerstörung des den Rotor tragenden Masts vorzubeugen, ist es von Vorteil, wenn dieser Mast flexibel ausgebildet ist, so daß der Rotor durch Biegung des Masts bei hohen Windkraftbelastungen nachgibt, so daß die Windkraftbelastungen des Rotors auf ein Maximum begrenzt sind.As already briefly stated above, can the rotor blades be arranged rigidly on the central part of the rotor. In case of big wind forces one Destruction of the To prevent the rotor bearing mast, it is advantageous if this mast is flexible, so that the rotor by bending the Masts at high wind loads, so that the wind load of the rotor are limited to a maximum.

Ein Kippen des Rotors kann alternativ zu der obigen Ausgestaltung aber auch dadurch realisiert werden, daß der den Rotor drehend tragende Haltekörper (im allgemeinen auch mit Gondel bezeichnet), der oben auf dem Mast vorzugsweise um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist, zusätzlich auch um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar ist, die quer zur Erstreckung des Masts verläuft. Durch diese horizontale Schwenkachse läßt sich der gesamte Haltekörper und damit auch der Rotor kippen, wenn dies die Windkraftverhältnisse und Windgeschwindigkeiten erfordern. Zweckmäßigerweise ist zum Verschwenken des Haltekörpers ein Antrieb vorgesehen, der insbesondere hydraulisch arbeitet und vorzugsweise als Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführt ist, die sich einerseits am Haltekörper und andererseits am Mast abstützt.A tilting of the rotor can alternatively be realized in the above embodiment but also in that the rotatably supporting the rotor supporting body (generally also called nacelle), which is mounted on the top of the mast preferably rotatable about a vertical axis, in addition to order a horizontal pivot axis is pivotable, which extends transversely to the extension of the mast. By this horizontal pivot axis, the entire holding body and thus also the rotor can tilt, if required by the wind power conditions and wind speeds. Conveniently, a drive is provided for pivoting the holding body, which operates in particular hydraulically and is preferably designed as a piston-cylinder unit, which is supported on the one hand on the holding body and on the other hand on the mast.

Im Hinblick auf die Montage eines Rotors einer Windkraftanlage am oberen Ende des Masts ist es zweckmäßig, wenn der Haltekörper um etwa 90° um die Schwenkachse schwenkbar ist. Dann nämlich kann der Rotor bei horizontaler Erstreckung bequem mit einem Kran o.dgl. angehoben und an dem um 90° abgekippten Haltekörper angebracht werden.in the With regard to the mounting of a rotor of a wind turbine at the top End of the mast, it is useful if the holding body around 90 ° around the pivot axis is pivotable. For then the rotor can be at horizontal Extension comfortably with a crane or the like. raised and on the order Tilted 90 ° holding body be attached.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, Im einzelnen zeigen:following will be an embodiment of the figures closer to the invention explains, Im single show:

1 eine Vorderansicht auf eine Windkraftanlage mit einem Mast und einem daran angebrachten Rotar, 1 a front view of a wind turbine with a mast and a rotar mounted thereon,

2 eine Seitenansicht des oberen Endes des Masts mit Gondel und an dieser befestigtem Rotor bei quer zur Erstreckung des Masts ausgerichteter Rotationsachse und 2 a side view of the upper end of the mast with gondola and fixed to this rotor with aligned transversely to the extension of the mast axis of rotation and

3 eine Seitenansicht des oberen Endes des Masts mit Gondel und an dieser befestigtem Rotor bei parallel zur Erstreckung des Masts ausgerichteter Rotationsachse. 3 a side view of the upper end of the mast with nacelle and fixed to this rotor with aligned parallel to the extension of the mast axis of rotation.

In 1 ist eine Windkraftanlage 10 dargestellt, die einen (Rohr-)Mast 12 mit einem an dessen oberen Ende drehbar angeordneten Rotor 14 aufweist. Gemäß 2 ist der Rotor 14 von einem Haltekörper oder einer Gondel 16 drehbar gehalten, der bzw. die am oberen Ende des Masts 12 angeordnet ist. Der Rotor 14 weist eine Drehachse 18 auf, die drehbar an der Gondel 16 gelagert ist und drehfest mit einem durch eine gestrichelte Kreislinie 20 angedeuteten Mittelteil 22 des Rotors 14 verbunden ist. Von dem Mittelteil 22 des Rotors 14 aus erstrecken sich drei Rotorblätter 24, die jeweils um 120° gegeneinander versetzt angeordnet sind. Jedes Rotorblatt 24 ist nach Axt einer Sichel gekrümmt und weist ein innenliegendes Ende 26, an dem es in das Mittelteil 22 übergeht, und ein außenliegendes Ende 28 auf. Wie anhand der 1 gezeigt, verjüngt sich jedes Rotorblatt 24 in seiner Breite ausgehend von seinem innenliegenden Ende 26 bis zu seinem außenliegenden Ende 28 kontinuierlich. Die Rotorblätter 24 sind durch jeweils zwei Seitenränder 30, 32 begrenzt. Die Oberflächen 33 der Rotorblätter 24 verlaufen schräg, so daß sich bei Anströmung des Rotors 14 dieser in Richtung des Pfeils 34 dreht.In 1 is a wind turbine 10 represented a (tubular) mast 12 with a rotatably mounted at its upper end rotor 14 having. According to 2 is the rotor 14 from a holding body or a gondola 16 rotatably held, the or at the top of the mast 12 is arranged. The rotor 14 has an axis of rotation 18 on, rotatable on the nacelle 16 is mounted and rotationally fixed with a dashed circle 20 indicated middle part 22 of the rotor 14 connected is. From the middle part 22 of the rotor 14 out three rotor blades extend 24 , which are each offset by 120 ° from each other. Every rotor blade 24 is curved to the ax of a sickle and has an inboard end 26 in which it is in the middle part 22 passes, and an outboard end 28 on. As based on the 1 As shown, each rotor blade tapers 24 in its width, starting from its inner end 26 to its outer end 28 continuously. The rotor blades 24 are each by two side edges 30 . 32 limited. The surfaces 33 the rotor blades 24 run obliquely, so that when the flow of the rotor 14 this in the direction of the arrow 34 rotates.

Der Rotor 14 ist einteilig ausgebildet, d.h. daß das Mittelteil 22 und die Rotorblätter 24 einstückig ausgebildet sind. Die in Drehrichtung 34 vorderen Seitenränder 30 der Rotorblätter 24 sind konvex gekrümmt, während die in Rotationsrichtung 34 hinteren Seitenränder 32 konkav gekrümmt sind. In ihrer Verlängerung über ihre innenliegenden Enden 26 bis in das Mittelteil 22 hinein verlaufen die Seitenränder 30, 32 der Rotorblätter 24 tangential zur bei 20 angedeuteten Kreislinie, die ihrerseits konzentrisch zur Drehachse 18 ist. Die Rotorblätter 24 weisen ihre maximale Breite im Bereich des Mittelteils 22 an ihren innenliegenden Enden 26 auf, wobei sie sich ausgehend von diesen innenliegenden Enden 26 zu den außenliegenden Enden 28 verjüngen. Dabei ist zu beachten, daß die konvex und konkav gekrümmten Seitenränder 30, 32 im Bereich der Rotorblätter zwischen deren Enden 26 und 28 keine Wendepunkte aufweisen. Der Krümmungsradius r der Rotorblätter 24 beträgt etwa das 0,9- bis 1-fache des Radius R des Rotors 18.The rotor 14 is formed in one piece, ie that the middle part 22 and the rotor blades 24 are integrally formed. The in the direction of rotation 34 front margins 30 the rotor blades 24 are convexly curved while rotating 34 rear margins 32 are concavely curved. In its extension over its inner ends 26 to the middle part 22 the side edges run into it 30 . 32 the rotor blades 24 tangential to at 20 indicated circular line, which in turn concentric to the axis of rotation 18 is. The rotor blades 24 have their maximum width in the area of the middle part 22 at their inner ends 26 on, starting from these inner ends 26 to the outside ends 28 rejuvenate. It should be noted that the convex and concave curved side edges 30 . 32 in the area of the rotor blades between their ends 26 and 28 have no turning points. The radius of curvature r of the rotor blades 24 is about 0.9 to 1 times the radius R of the rotor 18 ,

Durch die Krümmung der Rotorblätter 24 wird deren Rotorfläche bei gegebenem Rotorradius R vergrößert. Dadurch vergrößert sich die Streckung der Rotorblätter 24, was sich in vorteilhafter Weise auf eine Verringerung des induzierten Widerstandes an den außenliegenden Enden 28 der Rotorblätter 24 auswirkt. Damit aber wiederum wird eine Reduktion der bei Rotation des Rotors 14 von diesem erzeugten Geräuschen erreicht. Zusätzlich kann durch die kontinuierliche Verbreiterung der Rotorblätter 24 bis zum Mittelteil 22 hin das Strömungsfeld, dem der Rotor 14 aus gesetzt ist, optimal ausgenutzt und damit die Windenergie optimal in Bewegungsenergie umgesetzt werden.Due to the curvature of the rotor blades 24 whose rotor area is increased at a given rotor radius R. This increases the extension of the rotor blades 24 , which is advantageous to a reduction of the induced resistance at the outer ends 28 the rotor blades 24 effect. But this in turn is a reduction in the rotation of the rotor 14 achieved by this generated noise. In addition, by the continuous broadening of the rotor blades 24 to the middle part 22 towards the flow field, the rotor 14 is used optimally and thus the wind energy is optimally converted into kinetic energy.

Wie in den 2 und 3 verdeutlicht, läßt sich der Rotor 14 zwischen seiner vertikalen Ausrichtung (2) und einer horizontalen Ausrichtung (3) um eine horizontale Schwenkachse 35 kippen. Diese Kippbewegung kann genutzt werden, um die auf den Rotor 14 wirkende Windkraft bei hohen Windgeschwindigkeiten zu reduzieren. Die Gondel 16 ist mit einem Halterungsgestell 36 versehen, das die Rotorachse 18 trägt und um die Schwenkachse 35 schwenkbar ist. An dem Gestell 36 greift eine Kalben-Zylinder-Einheit 38 an, die sich einerseits am Gestell 36 und andererseits am Mast 12 abstützt. Die vorzugsweise hydraulisch betriebene Kalben-Zylinder-Einheit läßt sich ausfahren, wodurch es zu einer Verschwenkung der Gondel 16 und damit des Rotors 14 relativ zum Mast 12 kommt. Der Schwenkbereich beträgt dabei 90°, wie es sich aus den 2 und 3 ergibt. Die Verschwenkbarkeit des Haltekörpers 16 hat Vorteile bei der Montage der Windkraftanlage. So kann beispielsweise zunächst der Mast 12 mitsamt dem Haltekörper 16 montiert und aufgestellt werden. Durch Ausrichtung das Haltekörpers 16 gemäß 3 läßt sich dann der Rotor 14 bei horizontaler Ausrichtung bequem von oben auf den Haltekörper 16 aufsetzen und dort befestigen. Diese Art des Zusammenbaus ist für Windkraftanlagen recht komfortabel.As in the 2 and 3 clarifies, the rotor can be 14 between its vertical orientation ( 2 ) and a horizontal orientation ( 3 ) about a horizontal pivot axis 35 tilt. This tilting movement can be used on the rotor 14 to reduce acting wind power at high wind speeds. The gondola 16 is with a mounting frame 36 provided that the rotor axis 18 carries and around the pivot axis 35 is pivotable. On the frame 36 engages a calf-cylinder unit 38 on the one hand on the frame 36 and then on the mast 12 supported. The preferably hydraulically operated calf-cylinder unit can be extended, causing it to pivot the nacelle 16 and thus the rotor 14 relative to the mast 12 comes. The swivel range is 90 °, as can be seen from the 2 and 3 results. The pivotability of the holding body 16 has advantages in the installation of the wind turbine. For example, first of all the mast 12 together with the holding body 16 be mounted and set up. By aligning the holding body 16 according to 3 can then be the rotor 14 with horizontal orientation comfortably from above on the holding body 16 Put on and fasten there. This type of assembly is quite comfortable for wind turbines.

Die Schwenkbarkeit des Haltekörpers 16 und damit die Möglichkeit des Abkippens des Rotors 14 hat auch im Hinblick auf die Begrenzung der auf den Rotor wirkenden Windkraftbelastungen Vorteile, wenn man bedenkt, daß sich diese Belastung bei einer Verschwenkung des Rotors 16 um 20 % aus der Vertikalen um etwa die Hälfte verringert.The pivoting of the holding body 16 and thus the possibility of tipping the rotor 14 also has advantages with regard to the limitation of the wind forces acting on the rotor, considering that this load is reduced by about half when the rotor 16 is pivoted by 20% from the vertical.

Claims (8)

Rotor für eine Windkraftanlage, mit – einem zentralen Mittelteil (22), das konzentrisch zur Drehachse (18) angeordnet ist, und – mehreren von dem Mittelteil (22) abstehenden Rotorblättern (24), deren Längserstreckung durch ein innenliegendes Ende (26) und ein außenliegendes Ende (28) und deren Breitenerstreckung durch zwei Seitenränder (30, 32) begrenzt ist, wobei – jedes Rotorblatt (24) an seinem innenliegenden Ende (26) mit dem Mittelteil (22) verbunden ist, – jedes Rotorblatt (24) gekrümmt ist und einen kontinuierlich konvex gekrümmt sowie einen kontinuierlich konkav gekrümmt verlaufenden Seitenrand (30, 32) aufweist, – jedes Rotorblatt (24) ausgehend von seinem innenliegenden Ende (26) bis zu seinem außenliegenden Ende (28) eine kontinuierlich abnehmende Breite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Seitenränder (30, 32) jedes Rotorblattes (24) an dessen innenliegendem Ende (26) derart verlaufen, dass sie tangential in eine konzentrisch zur Drehachse (18) verlaufende gedachte Kreislinie (20) übergehen, wobei das Verhältnis aus dem Krümmungsradius (r) jedes Rotorblattes (24) und dem Abstand (R) seines außenliegenden Endes (28) zur Drehachse (18) etwa 0,5 bis 2,5 beträgt.Rotor for a wind turbine, with - a central middle part ( 22 ) concentric with the axis of rotation ( 18 ), and - several of the middle part ( 22 ) projecting rotor blades ( 24 ), whose longitudinal extension through an internal end ( 26 ) and an outboard end ( 28 ) and their width extension by two side edges ( 30 . 32 ), wherein - each rotor blade ( 24 ) at its inner end ( 26 ) with the middle part ( 22 ), - each rotor blade ( 24 ) is curved and a continuously convexly curved and a continuously concave curved side edge ( 30 . 32 ), - each rotor blade ( 24 ) starting from its inner end ( 26 ) to its outer end ( 28 ) has a continuously decreasing width, characterized in that - the side edges ( 30 . 32 ) of each rotor blade ( 24 ) at its inner end ( 26 ) so that they are tangential in a concentric with the axis of rotation ( 18 ) imaginary circular line ( 20 ), the ratio of the radius of curvature (r) of each rotor blade ( 24 ) and the distance (R) of its outer end ( 28 ) to the axis of rotation ( 18 ) is about 0.5 to 2.5. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus dem Krümmungsradius (r) jedes Rotorblattes (24) und dem Abstand (R) seines außenliegenden Endes (28) zur Drehachse (18) etwa 0,6 bis 2,0 und insbesondere 0,9 bis 1,0 beträgt.Rotor according to claim 1, characterized in that the ratio of the radius of curvature (r) of each rotor blade ( 24 ) and the distance (R) of its outer end ( 28 ) to the axis of rotation ( 18 ) is about 0.6 to 2.0 and especially 0.9 to 1.0. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der konvex gekrümmte Seitenrand (30) jedes Rotorblatts (24) in Drehrichtung (34) und der konkav gekrümmte Seitenrand (32) jedes Rotorblatts (24) entgegengesetzt zur Drehrichtung (34) weist.Rotor according to claim 1 or 2, characterized in that the convexly curved side edge ( 30 ) of each rotor blade ( 24 ) in the direction of rotation ( 34 ) and the concavely curved side edge ( 32 ) of each rotor blade ( 24 ) opposite to the direction of rotation ( 34 ). Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter (24) und das Mittelteil (22) einstückig ausgebildet sind.Rotor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotor blades ( 24 ) and the middle part ( 22 ) are integrally formed. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Mittelteil (22) drei um 120° gegeneinander versetzt angeordnete Rotorblätter (24) abstehen, wobei sich die gegenüberliegenden konvex und konkav gekrümmten Seitenräner (30, 32) jeweils benachbarter Rotorblätter (24) überschneiden.Rotor according to one of claims 1 to 4, characterized in that from the middle part ( 22 ) three offset by 120 ° from each other arranged rotor blades ( 24 ), with the opposing convexly and concavely curved Seitenräner ( 30 . 32 ) in each case adjacent rotor blades ( 24 ) overlap. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Rotorblatt (24) eine mit einer Mikrostruktur profilierte Oberfläche (33) aufweist.Rotor according to one of claims 1 to 5, characterized in that each rotor blade ( 24 ) a surface profiled with a microstructure ( 33 ) having. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (33) eine elastische Beschichtung aufweist.Rotor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the surface ( 33 ) has an elastic coating. Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Beschichtung eine eingeschlossene Luftschicht oder eine Schicht aus einem eingeschlossenen fließfähigen Material ist.Rotor according to claim 7, characterized in that the elastic coating an enclosed air layer or is a layer of trapped flowable material.
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