DE4132453A1 - Fluegel fuer windkraftanlagen - Google Patents

Fluegel fuer windkraftanlagen

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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F03D—WIND MOTORS
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/70—Wind energy
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Description

Die Erfindung betrifft einen Flügel für Windkraftanla­ gen, umfassend einen Haupt- und mindestens einem Vorflü­ gel.
Es sind Flügel für Windkraftanlagen der eingangs genann­ ten Art bekannt (GB 21 85 788), wobei Haupt- und Vorflü­ gel-Teilen so miteinander verbunden sind, daß sich in Ab­ hängigkeit von der Drehzahl des Flügels der Abstand zwi­ schen beiden Flügeln verändert. Bei sehr hohen Drehzah­ len liegt der Vorflügel am Hauptflügel an. Um eine sol­ che Anlage zu ermöglichen, sind die einander gegenüber­ liegenden Flächen von Haupt- und Vorflügel parallel zu­ einander ausgebildet. Durch diese parallele Ausbildung ist zwischen beiden Flügelteilen auch bei von Hauptflü­ gel beabstandeten Vorflügel keine Verengung gegeben, die für eine beschleunigte Abfuhr der Luft auf der hinteren Flügelfläche sorgt und somit störende Verwirbelungen ver­ hindert. Die Ausbildung von Haupt- und Vorflügel nach dieser Druckschrift dient lediglich einer Vergrößerung der Fläche und der Entstehung einer Unterdruckregion am Luftspalt, wobei der Querschnitt des Hauptflügels im we­ sentlichen bikonvex bzw. plankonvex ausgebildet ist.
Weiterhin ist ein Flügel für Windmotore bekannt (DE-OS 29 08 761), der an sich bekannte Elemente enthält, die der Auftriebserhöhung dienen und als "Start- und Lande­ hilfen" bezeichnet sind. Um durch Erhöhung der Wegstrec­ kenunterschiede die Druckdifferenz zwischen Sog- und Druckfläche zu vergrößern, ist nach dieser Lösung zusätz­ lich zu dem Hauptflügel ein Nachflügel angeordnet. Um eine den jeweiligen Umständen angepaßte Flächenvergröße­ rung erreichen zu können, ist dieser hintere Hilfs- bzw. Nachflügel schwenkbar ausgebildet.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Flügel für Windkraftanlagen zu schaffen, der für eine beschleunigte Abfuhr der Luft auf der hinteren Flü­ gelfläche sorgt und somit die Bremswirkung erhöhende Verwirbelungen vermindert.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einander gegenüberliegenden Flächen von Haupt- und Vorflügel gegeneinander gewölbt ausgebildet sind und zwischen sich einen bikonkaven Spalt zur beschleunigten Abführung der Luft auf die Sogseite des Hauptflügels durch Düsenwir­ kung bestimmen. Neben der beschleunigten Abführung der Luft auf die Sogseite des Hauptflügels wird durch einen so ausgebildeten Flügel auch eine störende Verwirbelung der Luft vermindert, so daß eine sehr geringe Bremswir­ kung erreicht ist. Somit ist die Leistungsausbeute bezo­ gen auf den Quadratmeter überstrichene Flügelfläche mehr­ fach höher als bei herkömmlichen Windkraftanlagen. Wei­ terhin wird durch diesen Flügel erreicht, daß die Ober­ flächengeschwindigkeit auf der Rückseite des Hauptflü­ gels stark erhöht wird. Daraus resultiert ein frühes Ansprechen des Flügels schon auf niedrige Windgeschwin­ digkeiten, was ebenfalls zu einer Leistungserhöhung gegenüber bekannten Flügeln für Windkraftanlagen führt.
Vorteilhafterweise kann der Hauptflügelquerschnitt im wesentlichen durch zwei in gleicher Krümmungsrichtung verlaufende Parabel-Bogenstücke bestimmt sein. Durch diese Ausbildung eines Hauptflügels ist eine besonders gute Luftabführung erreicht.
Vorteilhafterweise kann der Vorflügel über Abstandhalter starr mit dem Hauptflügel verbunden sein. Damit ist im Betriebszustand ständig eine Düsenwirkung erreicht, so daß eine beschleunigte Abführung der Luft auf die Sogseite des Hauptflügels gegeben ist.
Der Hauptflügel kann zusätzlich einen im festen Abstand starr angeordneten Nachflügel in fluchtender Verlänge­ rung der Erstreckung des Hauptflügelquerschnittes aufwei­ sen. Dabei ist das Profil des hinteren Nachflügels neu­ tral, d. h. er weist gleiche Druck- bzw. Sogflächen auf. Durch die starre Anordnung dieses Nach- bzw. Hilfsflü­ gels über Abstandhalter ist eine ungünstige Wirbelbil­ dung an der Abrißkante des Hauptflügels verhindert und die Wirbel werden weit hinter die Abrißkante des Haupt­ flügels verlagert. Damit ist eine weitere Verminderung der Bremswirkung erreicht und die Leistungsausbeute erhöht.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen oder -möglichkei­ ten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung des in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispieles hervor. Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Flügel.
Ein erfindungsgemäßer Flügel für eine Windkraftanlage umfaßt einen Hauptflügel 1 und einen Vorflügel 2 sowie einen Nachflügel 3. Dabei sind sowohl Vorflügel 2 als auch Nachflügel 3 über Abstandhalter 6 starr am Haupt­ flügel 1 befestigt. Die einander gegenüberliegenden Flächen 4 von Haupt- und Vorflügel 2 sind gegeneinander gewölbt ausgebildet und schließen zwischen sich einen bikonkaven Spalt 5 ein. Durch den so ausgebildeten Spalt 5 wird eine Düsenwirkung erzielt, die zu einer beschleu­ nigten Abführung der Luft auf die Sogseite des Hauptflü­ gels 1 führt. Der Hauptflügelquerschnitt ist im wesent­ lichen durch zwei in gleicher Krümmungsrichtung verlau­ fende Parabel-Bogenstücke bestimmt. Der Nachflügel 3 ist über einen Abstandhalter 6 in festen Abstand in fluchten­ der Verlängerung zur Erstreckung des Hauptflügelquer­ schnittes angeordmet.

Claims (4)

1. Flügel für Windkraftanlagen umfassend einem Haupt- und mindestens einen Vorflügel, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegen­ überliegenden Flächen (4) von Haupt- und Vorflügel (1, 2) gegeneinander gewölbt ausgebildet sind und zwischen sich einen bikonkaven Spalt (5) zur beschleu­ nigten Abführung der Luft auf die Sogseite des Haupt­ flügels (1) durch Düsenwirkung bestimmen.
2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hauptflügelquer­ schnitt im wesentlichen durch zwei in gleicher Krüm­ mungsrichtung verlaufende Parabel-Bogenstücke be­ stimmt ist.
3. Flügel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vorflügel (2) starr mit dem Hauptflügel (1) verbunden ist.
4. Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hauptflügel (1) zusätzlich einen im festen Abstand starr angeordneten Nachflügel (3) in fluchtender Ver­ längerung der Erstreckung des Hauptflügelquerschnittes aufweist.
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