WO2014198353A1 - Rotor blade and vortex generator - Google Patents

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WO2014198353A1
WO2014198353A1 PCT/EP2014/000581 EP2014000581W WO2014198353A1 WO 2014198353 A1 WO2014198353 A1 WO 2014198353A1 EP 2014000581 W EP2014000581 W EP 2014000581W WO 2014198353 A1 WO2014198353 A1 WO 2014198353A1
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WO
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wing
rotor blade
vortex generator
aerodynamic
rotational
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Application number
PCT/EP2014/000581
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Bert Gollnick
Tilman RICHERS
Jens Kulenkampff
Marc Petsche
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Senvion Se
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a rotor blade for a wind energy plant with a wing arranged on a surface of the rotor blade for influencing an air flow on the surface of the rotor blade.
  • the invention further relates to a vortex generator for a rotor blade of a wind energy plant comprising a wing, which is or will be arranged on a surface of the rotor blade when the vortex generator is used as intended.
  • a wing is understood in the context of the invention, the part of a vortex generator, which generates a vortex in interaction with the air flowing around the wing.
  • Under wing is understood in particular a vortex-generating sheet.
  • the energy yield of the wind energy plant can thereby be increased, in particular at wind speeds below the rated wind speed.
  • the object of the present invention is to improve the aerodynamic properties of a rotor blade of a wind power plant in such a way that the structural loads, in particular at wind speeds above the rated wind speed, are reduced while the energy yield remains constant.
  • a rotor blade for a wind energy plant with a wind turbine arranged on a surface of the rotor blade.
  • Neten wing for influencing an air flow on the surface of the rotor blade, wherein the wing, based on a direction of flow of the wing at a designated flow around the rotor blade, a variable effective aerodynamic cross-sectional area.
  • the invention provides a large effective aerodynamic cross-sectional area of the blade at a low flow velocity, such as prevailing at wind speeds below the rated wind speed of the wind turbine, so that the wing advantageously produces high turbulence or vortex, thereby increasing the buoyancy of the rotor blade and thus the energy yield of the wind turbine is improved.
  • the invention makes it possible to modify, in particular reduce, the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing, in the case of high wind speeds, in particular above the rated wind speed. This reduces the swirling or vortexing of the wing, thereby reducing structural stresses on the rotor blade and / or the wind turbine.
  • a smaller effective aerodynamic cross-sectional area means less air resistance, so that the invention also allows a variation of the contribution from the wing to the air resistance of the entire rotor blade and, within certain limits, the change in the quotient of lift and air resistance.
  • the invention provides additional operating configurations with improved energy efficiency for the operation of a wind energy plant. yield with simultaneously lower structural load available.
  • the effective aerodynamic cross-sectional area is understood to be, in particular, the projected cross-sectional area which the wing of the air intended for the purpose of opposing the rotor blade opposes.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the wing to change its effective aerodynamic cross-sectional area about an axis of rotation, which is aligned in particular transversely to the surface of the rotor blade, rotatable and / or about a pivot axis which is aligned in particular along the surface of the rotor blade is pivotally configured, wherein the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in a first rotational or pivotal position is greater than the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in a second rotational or pivotal position.
  • the first rotational or pivotal position is particularly characterized in that the wing in this position provides an optimal or maximum or maximum contribution to the buoyancy of the rotor blade
  • the second rotational or pivotal position is particularly characterized in that the wing in this position a particularly makes a small contribution to the buoyancy of the rotor blade, which in particular can be zero or negative.
  • the contribution of the wing to the buoyancy of the rotor blade is understood in particular to be the difference between the buoyancy of the rotor blade and the wing in the respective turning or pivoting position on the one hand and the buoyancy of a comparable rotor blade without wings under identical inflow conditions on the other hand.
  • the wing has a transverse direction which is excellent in that the dimension or dimension of the wing along the transverse direction is minimal in comparison with all other directions.
  • the orientation of the wing is specified in the context of the invention by means of a wing main plane, which is particularly characterized in that it is aligned perpendicular to the transverse direction of the wing.
  • An angle between the direction of flow of the wing and the wing main plane is referred to below as the angle of rotation of the wing.
  • An angle between the wing main plane and the surface of the rotor blade is referred to below as the swing angle of the wing.
  • the main plane of the wing is preferably arranged transversely to the surface of the rotor blade for the largest possible effective aerodynamic cross-sectional area of the wing, for example with a pivoting angle of about 90 °.
  • the main plane of the wing in the first rotational or pivoting position is preferably oriented obliquely to the inflow direction of the air flowing around the rotor blade, the sign of the rotational angle influencing the vortex direction of the generated vortex.
  • the second rotational or pivotal position of the wing which is particularly characterized in that the wing in the second rotational or pivotal position has a smaller effective aerodynamic cross-sectional area than in the first rotational or pivotal position, in particular has a relation to the first rotary or Swivel position smaller angle of rotation and / or smaller swivel angle.
  • the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing is reduced in particular by the fact that the wing is pivoted toward the surface of the rotor blade and / or ged to the direction of flow of the air flowing around the rotor blade.
  • the wing is arranged on the rotor blade, that acts due to a proper flow around the rotor blade, an aerodynamic force on the wing, the at least one sub-component in the direction of a rotary or pivotal movement of the wing from the first rotational or pivotal position in the second rotary or Has pivoting position.
  • the wing in the absence of the aerodynamic force, assumes the first turning or pivoting position, which is achieved for example by suitably balanced bearing of the wing, suitable counterweights or by means of a return device for the wing.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the wing located in the first rotary or pivoting position remains there until an aerodynamic force acting on the wing under normal flow around the rotor blade is greater than a, in particular predeterminable, first threshold force.
  • the rotor blade comprises, for example, a suitable holding device for the wing.
  • the force may also be present a corresponding torque that is greater than a torque limit to bring the wing in a second rotational or pivotal position.
  • the wing located in the second rotational or pivoting position remains there until an aerodynamic force acting on the wing during intended flow around the rotor blade is smaller than a, in particular predeterminable, second force threshold.
  • the rotor blade according to the invention is designed such that in a first flow around the rotor blade, in which acting in the first rotational or pivotal position on the wing aerodynamic force is greater than the first force threshold, in the second rotational or pivotal position on the wing acting aerodynamic force is greater than the second force threshold and that in a second flow around the rotor blade, wherein the force acting in the second rotational or pivotal position on the wing aerodynamic force is smaller than the second force threshold, in the first rotational or pivotal position on the aerodynamic force acting on the wing is smaller than the first force threshold.
  • the first force threshold and the second force threshold are further coordinated so that there is a transition region for the flow or wind speed, in which the wing remains in its position, regardless of whether it is in the first rotational or pivotal position or in the second rotational or pivotal position is.
  • the turning or pivoting behavior is preferably provided with a hysteresis.
  • the wing is at least partially deformable to change its effective aerodynamic cross-sectional area, so that deforms the wing in response to a force acting on the wing under proper flow of the rotor blade aerodynamic force, in particular the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in an undeformed state is greater than the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in a deformed state.
  • the wing can, in a suitable embodiment, twist comparable to a rotation and / or bend laterally comparable to a pivoting.
  • the deformation takes place in particular continuously as a function of the applied force, so that sudden changes in the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing are prevented.
  • flexible wings are in particular resistant to external mechanical influences, such as may occur, for example, during icing of the rotor blade or in the case of improper handling during transport and installation of the rotor blade. As a result, the life of the wings is increased and improves the efficiency of the wind turbine.
  • a rotor blade for a wind turbine with a arranged on a surface of the rotor blade for influencing an air flow on the surface of the rotor blade which is in particular a rotor blade according to one of the embodiments of the invention already described, wherein the Wing has a cross section corresponding to an aerodynamic profile, in particular an asymmetric aerodynamic profile with straight pressure side and curved suction side.
  • the inventive design of the wing with an aerodynamic profile causes a reduction in the air resistance of the wing and thus also a reduction in the air resistance of the rotor blade and thus also contributes to a reduction of the structural load of the rotor blade.
  • the strength of a vortex or vortex generated by the wing is increased by the aerodynamic profile of the wing and thus the buoyancy of the rotor blade, so that a comparable energy yield at lower angles of attack of the rotor blade and thus lesser structural load of the rotor blade are made possible.
  • the inventive design of the wing with an aerodynamic profile surprisingly causes an ne improvement in other problems in the prior art.
  • the wings or winglets of known wind power plants are not mechanically loadable, in particular because they are designed to be relatively thin at least in sections in the interests of aerodynamic properties.
  • the reinforcement of these weak points by more material deteriorates the aerodynamic properties and the performance and yield increases desired, so that usually an increased maintenance and repair costs for defective or functionally impaired wings is accepted.
  • the invention substantially improves the mechanical stability of the wing, while maintaining or improving the desired aerodynamic characteristics of the wing.
  • a vortex generator for a rotor blade of a wind turbine in particular for a rotor blade according to the invention described above, comprising a wing, which is or will be arranged on intended use of the vortex generator on a surface of the rotor blade, wherein the vortex generator is formed ,
  • a vortex generator for a rotor blade of a wind turbine in particular for a rotor blade according to the invention described above, comprising a wing, which is or will be arranged on intended use of the vortex generator on a surface of the rotor blade, wherein the vortex generator is formed ,
  • the vortex generator is designed in particular as a component or replacement part for a rotor blade of a wind energy plant, in particular for a previously described inventive rotor blade or for a rotor blade, which together with the vortex generator Having described features of the invention.
  • the vortex generator in a first variant of the invention comprises a fastening device for fastening the wing to the rotor blade, wherein the fastening device for a rotation of the wing about an axis of rotation, which is aimed at the intended use of the fastening device, in particular transversely to the surface of the rotor blade, and / or a pivoting of the wing about a pivot axis, which is aligned in accordance with the intended use of the vortex generator, in particular along the surface of the rotor blade is formed, wherein at least a first rotational or pivotal position and a second rotational or pivotal position are provided for the wing.
  • the first rotational or pivot position for a comparatively large effective aerodynamic cross-sectional area of the wing and the second rotational or pivotal movement for a comparatively small effective aerodynamic cross-sectional area of the wing is formed, wherein the terms comparatively large and comparatively small in particular to a comparison of different rotation - or pivot positions of the same wing relate.
  • the vortex generator comprises a first holding device for the wing, which holds the wing located in the first rotational or pivot position there, until an acting on the wing in the direction of the second rotational or pivotal external force is greater than a predetermined first force threshold.
  • the external force is, in particular, a vortex generator used for the intended flow around a rotor blade with the intended use of the vortex generator or for the intended use. tion of the vortex generator acting aerodynamic force, in particular a component of this aerodynamic force in the direction of the second rotational or pivotal position.
  • the vortex generator comprises a second holding device for the wing, which holds the wing located in the second rotational or pivot position there, as long as an external force acting on the wing from the direction of the first rotational or pivotal position is smaller than a predetermined second force threshold.
  • a vortex generator according to the invention comprise both a first and a second holding device. It can also be provided an embodiment of the invention, in which the first and the second holding device are realized in a single holding device. Furthermore, a variant is conceivable in which only a second holding device is realized.
  • the vortex generator preferably comprises a restoring device for returning the wing to the first turning or pivoting position. This ensures that the wing returns to the first rotational or pivotal position as soon as the external force acting on the wing, and thus in particular the instantaneous wind condition, permits this.
  • a vomerogenital ensures a suitable design, a smooth movement of the wing between the first rotational or pivotal position and second rotational or pivotal position, which damped chaotic, erratic or oscillating movements of the wing with corresponding undesirable changes in its aerodynamic properties or prevented.
  • the first holding device and / or the second holding device and / or the rear part device comprises a magnet and / or a spring and / or a system with at least two releasably connectable connecting elements.
  • first holding device and / or the second holding device and / or the restoring device comprise action means for acting on the wing with a holding or restoring force.
  • active agents with remote action for example based on electrical or magnetic fields and forces
  • these can also be active agents without remote action.
  • the latter include, in particular, mechanical solutions, for example detachable fastening systems with form-locking or force-locking interlocking fastening elements, as well as detachable adhesive bonds.
  • the vortex generator according to the invention comprises a positioning device with an actuator for the wing, which brings the wing in a, in particular via control commands predeterminable, rotational or pivotal position and holds there.
  • the wing of the vortex generator is deformable at least in sections so that the wing arranged as intended on the rotor blade deforms as a function of an external force acting on the wing.
  • the wing deforms in principle elastic, the wing after completion of the force in its original jump form returns.
  • the wing is at least partially designed to plastically deform as soon as an external force acting on the wing exceeds a predetermined safety force threshold.
  • Such a predetermined bending point has in particular the advantage over a predetermined breaking point that, in addition, a risk of injury in the surroundings of the wind energy plant is avoided by detached vortex generators or wings.
  • the change in the effective aerodynamic cross-sectional area of the blade is coupled to a torsion of the rotor blade.
  • the surface of the rotor blade on which a vortex generator is mounted or the attachment device of the vortex generator deforms with a corresponding torsion of the rotor blade, so that due to the deformation of a force on the wing or a position of the wing changing Device is exercised so that the position of the wing or the position of the wing changes.
  • at least two metastable layers of the wing are provided. For example, a snapped-in position and a snapped-off position can be provided.
  • a vortex generator for a rotor blade of a wind turbine in particular for a rotor blade according to the invention described above, comprising a wing, which is or is arranged at the intended use of the vortex generator on a surface of the rotor blade, wherein the wing has a cross section which corresponds to an aerodynamic profile, in particular an asymmetrical aerodynamic profile with a straight pressure side and a curved suction side.
  • the vortex generator additionally has one or more of the features according to the invention already described.
  • a rotor blade according to the invention comprises a vortex generator according to the invention, wherein in particular the blade of the rotor blade or the wing, which is arranged on the rotor blade, is a wing of the vortex generator.
  • Fig. 1 shows schematically a portion of an inventive
  • FIG. 2 schematically shows a plan view of a vortex generator according to the invention according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3a schematically shows a sectional view along the line A - A from FIG. 2;
  • FIG. 3b schematically shows an enlarged partial view of the sectional view from FIG. 3a;
  • Fig. 4 is a schematic sectional view taken along the line B-B of Fig. 2;
  • Fig. 5 is a schematic side view of a vortex generator according to the invention according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 6 shows schematically a plan view of an inventive
  • Vortex generator according to another embodiment of the invention.
  • Fig. 7a shows schematically a top view of a device according to the invention
  • Vortex generator according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 7b schematically shows a perspective view of the wing of the vortex generator according to the invention from FIG. 7a.
  • FIG. 1 schematically shows a section of a rotor blade 10 according to the invention in a perspective view.
  • the rotor blade 10 has a cross section with an aerodynamic profile 14 and has a pressure side 15 and a suction side 16.
  • the wings 20 On the suction side 16 of the rotor blade 1 0 12 small wings 20 are arranged on the rotor blade surface.
  • the wings 20 have a triangular basic shape and are up to 140 mm long and 35 to 70 mm high.
  • the rotor blade 10 is intended to flow against the rotor blade nose 17, as shown schematically by the arrow 30.
  • the rotor blade 1 0 flows around from the rotor blade nose 17 to the rotor blade trailing edge 18.
  • the orientation of a wing 20 to the direction 30 indicates the direction of rotation of the respective vortex.
  • the orientation of the wings 20 is preferably as shown in FIG. 1 alternately so that adjacent vortices have opposite directions of rotation.
  • the strength of a vortex depends on the effective aerodynamic cross-sectional area of the respective wing 20, which approximately corresponds to the projected cross-sectional area which the wing 20 opposes to the inflowing air.
  • the vanes 20 of the rotor blade 10 are, for example, part of a vortex generator 40, 40 'which is fastened to the rotor blade 10 is.
  • the effective aerodynamic cross-sectional area is designed to be variable, in particular to adapt the aerodynamic effect of the wing to different wind conditions, in particular different wind speeds.
  • FIG. 2 schematically shows a plan view of a vortex generator 40 according to a first embodiment of the invention.
  • Schematic cross-sectional views of the vortex generator 40 of FIG. 2 taken along the line A-A are shown in FIGS. 3a and 3b, and
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of the vortex generator 40 of FIG. 2 taken along the line B-B.
  • the vortex generator 40 comprises a base plate 42 and vanes 20 movably mounted to the base plate 42, the vanes 20 being shown in a first wing position 22 in solid lines and the wings 20 in a second wing position 24 in broken lines.
  • the vortex generator 40 is attached to a rotor blade 10, in particular the top of the base plate 42, i. the side of the base plate 42, on which the wings 20 are arranged, is or becomes part of the rotor blade surface 12.
  • the wings 20 are aligned transversely to the base plate 42 and the rotor blade surface 12 and in particular stand upright on the base plate 42.
  • the wings 20 in the first position 22 has a relatively large effective aerodynamic cross-sectional area and generate correspondingly strong vortex.
  • the wings 20 in the second position 24 has a comparatively small effective aerodynamic cross-sectional area, because in particular the projection of the wings 20 in the direction of flow 30th in the second position 24 is much flatter than in the first position 22.
  • the vortex generator 40 comprises a mounting base 44 fastened to the base plate 42 or formed as part of the base plate 42 for a wing 20.
  • a mounting base 44 serves for fastening a vortex generator according to the invention to a rotor blade 10, wherein this vortex generator in particular has no base plate 42.
  • a rotor blade 10 according to the invention has a corresponding mounting base 44 for a wing 20.
  • Fig. 3b is an enlarged view of the sectional view of Fig. 3b shown with further details.
  • the wing 20 is connected by means of a pivot bearing 46 with the mounting base 44, whereby a pivoting of the wing 20 from the first position 22 in the second wing position 24 and vice versa is made possible.
  • a remindstellvorrich- not shown which is formed for example as a return spring, provided, which acts on the wing 20 with a restoring force in the direction of the first wing position 22.
  • the restoring force is preferably provided sufficiently large to overcome the forces acting on the wing 20 mass forces. This will take the wing 20 in each position of the vortex generator 40 and the corresponding rotor blade 10, the first wing position 22, if no other forces, in particular aerodynamic forces acting on the wing 20.
  • a first magnet 48 which acts on the wing 20 in the first wing position 22 with a holding force.
  • the first magnet 48 is arranged, for example, on the mounting base 44, the wing 20 in this case having a ferromagnetic material.
  • the first magnet 48 is, for example, a permanent magnet, which can in particular provide a maximum holding force for acting on the wing 20 in the first wing position 22. If this maximum holding force is overcome by an external force acting on the wing 20, for example an aerodynamic force, the magnet 48 can no longer hold the wing 20 in the first wing position 22 and the wing pivots or tilts into the second wing position 24. As a result In particular, a first force threshold is provided for an external force, wherein the wing 20 located in the first wing position 22 remains there until the external force exceeds the force threshold.
  • the magnet 48 may for example also be designed as an electromagnet.
  • an active control is possible, wherein the strength of the magnet 48 and thus the force threshold is changed for example on the basis of sensor data or measured values.
  • the sensor data relate, for example, to a mechanical load on the vortex generator 40 and / or the prevailing wind and flow conditions.
  • the sensor data or measured values preferably relate to a torsion of the rotor blade, so that, depending on the torsion of the rotor blade, a vane position on is specifiable.
  • the first wing position 22 is in particular aligned so that the wing 20 swirls the incoming air 30 as intended.
  • aerodynamic forces act on the wing 20 in the first wing position 22, which in particular have a force component in the direction of the movement possibility of the wing 20 toward the second wing position 24.
  • this force or force component overcomes the holding force of the magnet 48 or an alternative fixture, the wing 20 moves from the first wing position 22 toward the second wing position 24. This reduces the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing 20, thereby reducing both the strength of the vortex generated as well as the aerodynamic forces acting on the wing decrease.
  • the pivot axis 47 of the wing which is predetermined in particular by the orientation of the pivot bearing 46 (see FIG. 3 b), is preferably oriented slightly inclined relative to the base plate 42 or to the rotor blade surface 12, as shown in FIG. 4.
  • a second magnet 48 ' may be provided for holding the wing 20 in the second wing position 24.
  • the wing 20 is acted upon in the second wing position 24 with a further force component that can be easily and accurately specified by appropriate specification of the magnetic field strength.
  • a further creative degree of freedom which can be used, for example, to optimize the reliability.
  • the inclination of the pivot axis 27 can be designed for minimized air resistance of the wing 20 in the second wing position 24, wherein the magnet 28 is suitably selected to specify the second force threshold.
  • the magnets 48, 48 ' can also be replaced by suitable alternative holding devices with active means for applying a holding force to the wing.
  • suitable alternative holding devices with active means for applying a holding force to the wing In addition to active agents with remote action, for example the described magnets 48, 48 ', these can also be active agents without remote action.
  • the latter include, for example, releasable fastening systems with positive or non-positive intermeshing fastening elements and detachable adhesive joints.
  • Fig. 5 shows schematically the side view of a wing 20 of a further embodiment of the invention.
  • the vane 20 is rigidly connected to the base plate 42 of a vortex generator 40, wherein alternative rigid attachments to a vortex generator 40 or a rotor blade 10 are according to the invention.
  • the wing 20 has a flexible region 26 near the attachment. This is realized for example by a suitable material or a suitable shaping of the wing 20.
  • the wing 20 When the blade engages an external force transverse to its surface, such as when properly used to create a vortex, the wing 20 is deformed in the flexible region 26, the orientation and shape of the flexible region 26 dictating how large and in which The wing 20 and the flexible portion 26 of the wing 20 is deformed depending on the applied force. In particular, there is a continuous balance between the size and type of deformation on the one hand and the strength of the force acting on the wing 20 force.
  • the elongate flexible region 26 shown in FIG. 5, for example, causes a tilting movement of the wing 20, which corresponds to the pivoting movement of the previously described embodiment of the invention.
  • the flexible portion 26 is deformed more and more with increasing tilt angle, which requires correspondingly increasingly strong external forces.
  • the deformation behavior of the wing 20 can be predetermined in many different ways and can be adapted and optimized for the respective embodiment of the invention in individual cases. Variations within the scope of the invention are, in particular, wings 20, in which the flexible region 26 essentially corresponds to the entire wing 20.
  • FIG. 6 shows schematically the plan view of a vortex generator 40 'according to a further embodiment of the invention, which is of the kind shown in FIG. 2 corresponds.
  • the vortex generator 40 comprises a base plate 42 and two transverse to the base plate aligned wings 20.
  • the wings 20 are rotatably supported by means of a respective pivot bearing 49, which is aligned in particular transversely to the base plate 42.
  • the pivot bearing 49 is in each case arranged in front of the aerodynamic center of gravity of the wing 20, so that in the illustrated inflow direction 30 of the wing 20 under the action of an aerodynamic force in the so-called feathering position, in which the wing 20 is aligned in particular longitudinal to the flow direction 30, rotates.
  • an unillustrated reset element is advantageously provided.
  • the movement of a wing 20 was carried out in each case due to a force acting externally on the wing, in particular a force occurring when the wing 20 is used as intended, aerodynamic force.
  • a force acting externally on the wing in particular a force occurring when the wing 20 is used as intended, aerodynamic force.
  • embodiments which comprise an actuator for moving a wing 20 are also encompassed by the invention. In this way, an active control of the aerodynamic properties of the wing 20 and thus of the rotor blade 10, on the surface 12 of the wing 20 is arranged according to the invention, allows.
  • the wings 20 of a rotor blade 10 according to the invention or of a vortex generator 40, 40 'according to the invention have a cross-sectional area 28, 28' which corresponds to an aerodynamic profile 50.
  • a wing 20 according to this variant is shown in FIGS. 7a and 7b, wherein FIG. 7a shows a perspective illustration and FIG. 7b shows a schematic plan view of the wing 20 according to the invention.
  • the wing has a base surface or cross-sectional area 28 at its base.
  • the cross-sectional area 28 has the shape of an aerodynamic profile 50 or corresponds to an aerodynamic profile 50.
  • the aerodynamic profile 50 is in particular asymmetrical with a straight pressure side 52 and a convexly curved or curved suction side 54.
  • the cross-sectional area 28 'at half the height of the wing 20 is additionally shown in dashed lines in FIGS. 7a and 7b.
  • the cross-sectional area 28 ' is, for example, similar in shape to the cross-sectional area 28, and thus in particular has the same aerodynamic profile as the cross-sectional area 28.
  • also encompassed by the invention are those embodiments in which the aerodynamic profile of the cross-sectional area 28, 28 'of the wing 20 varies with the height of the wing.
  • first wing position 24 second wing position 26 flexible section

Abstract

The invention relates to a rotor blade (10) for a wind power plant having a vane (20) arranged on a surface (12) of the rotor blade (10) for influencing an air flow on the surface (12) of the rotor blade (10). A rotor blade according to one embodiment of the invention is further designed such that the vane (20) has a variable effective aerodynamic cross-sectional area, based on an inflow direction of the vane (20) during proper flow (30) around the rotor blade (10). A rotor blade (10) according to an additional embodiment of the invention is further designed such that the vane (20) has a cross section (28, 28') which corresponds to an aerodynamic profile (50). The invention further relates to a vortex generator (40, 40') for a rotor blade (10) of a wind power plant, comprising a vane (20) which, during proper use of the vortex generator (40, 40'), is or becomes arranged on a surface (12) of the rotor blade (10). A vortex generator (40, 40') according to an embodiment of the invention is further designed such that the vortex generator (40, 40') is designed for a modification of an effective aerodynamic cross-sectional area of the vane (20) based on an inflow direction (30) of a rotor blade (10), around which flow properly occurs, by the properly used vortex generator (40, 40'). A vortex generator (40, 40') according to an additional embodiment of the invention is further designed such that the vane (20) has a cross-section (28, 28') which corresponds to an aerodynamic profile (50).

Description

Rotorblatt und Vortexgenerator Beschreibung  Rotor blade and vortex generator description
Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage mit einem an einer Oberfläche des Rotorblattes angeordneten Flügel zur Beeinflussung einer Luftströmung an der Oberfläche des Rotorblattes. The invention relates to a rotor blade for a wind energy plant with a wing arranged on a surface of the rotor blade for influencing an air flow on the surface of the rotor blade.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage umfassend einen Flügel, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Vortexgenerators an einer Oberfläche des Rotorblattes angeordnet ist oder wird. The invention further relates to a vortex generator for a rotor blade of a wind energy plant comprising a wing, which is or will be arranged on a surface of the rotor blade when the vortex generator is used as intended.
Bei Windenergieanlagen ist es bekannt, zur Erhöhung des Auftriebs eines Rotorblattes das Rotorblatt mit Flügeln zu versehen, die oft eine dreieckige Grundform aufweisen und aufrecht stehend an einer Oberfläche des Rotorblattes befestigt sind . Bei Umströmung des Rotorblattes erzeugt jeder Flügel einen oberflächennahen Wirbel, einen sogenannten Vortex. Diese Wirbel verhindern das Ausbilden einer übermäßig dicken turbulenten Grenzschicht zwischen der In wind turbines, it is known to increase the buoyancy of a rotor blade to provide the rotor blade with wings, which often have a triangular basic shape and are mounted upright on a surface of the rotor blade. When the rotor blade flows around, each blade generates a near-surface vortex, a so-called vortex. These vortices prevent the formation of an excessively thick turbulent boundary layer between the
BESTÄTIGUNGSKOPIE Oberfläche des Rotorblattes und der das Rotorblatt umströmenden laminaren Luftströmung, wodurch ein Abreißen oder Ablösen der laminaren Strömung vom Rotorblatt unterdrückt und höhere Auftriebskräfte auf das Rotorblatt ausgeübt werden. Unter einem Flügel wird im Rahmen der Erfindung der Teil eines Vortexgenerators verstanden , der in Wechselwirkung mit der den Flügel umströmenden Luft einen Wirbel erzeugt. Unter Flügel wird insbesondere ein Wirbel erzeugender Flächenkörper verstanden. CONFIRMATION COPY Surface of the rotor blade and the rotor blade flowing around laminar air flow, whereby a tearing off or detachment of the laminar flow from the rotor blade suppressed and higher buoyancy forces are exerted on the rotor blade. Under a wing is understood in the context of the invention, the part of a vortex generator, which generates a vortex in interaction with the air flowing around the wing. Under wing is understood in particular a vortex-generating sheet.
Aufgrund des höheren Auftriebs lässt sich dadurch insbesondere bei Windgeschwindigkeiten unterhalb der Nennwindgeschwindigkeit die Energieausbeute der Windenergieanlage erhöhen. Due to the higher buoyancy, the energy yield of the wind energy plant can thereby be increased, in particular at wind speeds below the rated wind speed.
Andererseits führen die Flügel bei Windgeschwindigkeiten oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit, d .h. in Betriebsbereichen, in denen die Windenergieanlage üblicherweise durch Änderung des Anstellwinkels auf Nennleistung gesteuert bzw. geregelt wird , dazu, dass erhöhte strukturelle Belastungen des Rotorblattes und der Windenergieanlage auftreten, weil beispielsweise aufgrund des durch die Flügel erhöhten Auftriebes und Luftwiderstands des Rotorblattes die Windenergieanlage mit ungünstigen Anstellwinkeln betrieben werden muss. On the other hand, at wind speeds above the nominal wind speed, i. E. in operating areas in which the wind turbine is usually controlled or regulated by changing the angle of attack on rated power, to the fact that increased structural loads of the rotor blade and the wind turbine occur because, for example, due to the increased buoyancy and air resistance of the rotor blade through the wind turbine wind turbine with unfavorable Anstellwinkeln must be operated.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aerodynamischen Eigenschaften eines Rotorblattes einer Windenergieanlage derart zu verbessern , dass bei gleichbleibend guter Energieausbeute die strukturellen Belastungen, insbesondere bei Windgeschwindigkeiten oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit, verringert werden . The object of the present invention is to improve the aerodynamic properties of a rotor blade of a wind power plant in such a way that the structural loads, in particular at wind speeds above the rated wind speed, are reduced while the energy yield remains constant.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage mit einem an einer Oberfläche des Rotorblattes angeord- neten Flügel zur Beeinflussung einer Luftströmung an der Oberfläche des Rotorblattes, wobei der Flügel, bezogen auf eine Anströmrichtung des Flügels bei bestimmungsgemäßer Umströmung des Rotorblattes, eine veränderbare effektive aerodynamische Querschnittsfläche aufweist. This object is achieved by a rotor blade for a wind energy plant with a wind turbine arranged on a surface of the rotor blade. Neten wing for influencing an air flow on the surface of the rotor blade, wherein the wing, based on a direction of flow of the wing at a designated flow around the rotor blade, a variable effective aerodynamic cross-sectional area.
Die Erfindung bietet bei einer niedrigen Anströmgeschwindigkeit, wie sie insbesondere bei Windgeschwindigkeiten unterhalb der Nennwindgeschwindigkeit der Windenergieanlage vorherrscht, eine große effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels, so dass der Flügel vorteilhafterweise eine hohe Verwirbelung oder einen starken Vortex erzeugt, wodurch der Auftrieb des Rotorblattes erhöht und somit der Energieertrag der Windenergieanlage verbessert wird . The invention provides a large effective aerodynamic cross-sectional area of the blade at a low flow velocity, such as prevailing at wind speeds below the rated wind speed of the wind turbine, so that the wing advantageously produces high turbulence or vortex, thereby increasing the buoyancy of the rotor blade and thus the energy yield of the wind turbine is improved.
Gleichzeitig ermöglicht die Erfindung die Veränderung, insbesondere Verringerung, der effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche des Flügels, für den Fall hoher Windgeschwindigkeiten , insbesondere oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit. Dadurch wird die Verwirbelung oder die Stärke des Vortexes des Flügels verringert, wodurch strukturelle Belastungen für das Rotorblatt und/oder die Windenergieanlage reduziert werden . At the same time, the invention makes it possible to modify, in particular reduce, the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing, in the case of high wind speeds, in particular above the rated wind speed. This reduces the swirling or vortexing of the wing, thereby reducing structural stresses on the rotor blade and / or the wind turbine.
Gleichzeitig bedeutet eine kleinere effektive aerodynamische Querschnittsfläche einen geringeren Luftwiderstand , so dass die Erfindung auch eine Veränderung des Beitrags von dem Flügel zum Luftwiderstand des gesamten Rotorblattes und in gewissen Grenzen die Veränderung des Quotienten von Auftrieb und Luftwiderstand ermöglicht. At the same time, a smaller effective aerodynamic cross-sectional area means less air resistance, so that the invention also allows a variation of the contribution from the wing to the air resistance of the entire rotor blade and, within certain limits, the change in the quotient of lift and air resistance.
Dadurch stellt die Erfindung für den Betrieb einer Windenergieanlage zusätzliche Betriebskonfigurationen mit verbesserter Energie- ausbeute bei gleichzeitig geringerer struktureller Belastung zur Verfügung. As a result, the invention provides additional operating configurations with improved energy efficiency for the operation of a wind energy plant. yield with simultaneously lower structural load available.
Im Sinne der Erfindung wird unter der effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche insbesondere die projizierte Querschnittsfläche verstanden, die der Flügel der das Rotorblatt bestimmungsgemäß umströmenden Luft entgegenstellt. For the purposes of the invention, the effective aerodynamic cross-sectional area is understood to be, in particular, the projected cross-sectional area which the wing of the air intended for the purpose of opposing the rotor blade opposes.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ausgezeichnet, dass der Flügel zur Veränderung seiner effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche um eine Drehachse, die insbesondere quer zu der Oberfläche des Rotorblattes ausgerichtet ist, drehbar und/oder um eine Schwenkachse, die insbesondere längs der Oberfläche des Rotorblattes ausgerichtet ist, schwenkbar ausgebildet ist, wobei die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels in einer ersten Dreh- oder Schwenkposition größer ist als die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels in einer zweiten Dreh- oder Schwenkposition. An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the wing to change its effective aerodynamic cross-sectional area about an axis of rotation, which is aligned in particular transversely to the surface of the rotor blade, rotatable and / or about a pivot axis which is aligned in particular along the surface of the rotor blade is pivotally configured, wherein the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in a first rotational or pivotal position is greater than the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in a second rotational or pivotal position.
Die erste Dreh- oder Schwenkposition ist insbesondere dadurch ausgezeichnet, dass der Flügel in dieser Position einen optimalen oder maximalen oder größtmöglichen Beitrag zum Auftrieb des Rotorblattes liefert, wohingegen die zweite Dreh- oder Schwenkposition insbesondere dadurch ausgezeichnet ist, dass der Flügel in dieser Position einen besonders geringen Beitrag zum Auftrieb des Rotorblattes leistet, der insbesondere null oder negativ sein kann. In diesem Zusammenhang wird unter dem Beitrag des Flügels zum Auftrieb des Rotorblattes insbesondere die Differenz von dem Auftrieb des Rotorblattes mit dem Flügel in der jeweiligen Dreh- oder Schwenkposition einerseits und dem Auftrieb eines vergleichbaren Rotorblattes ohne Flügel bei identischen Anströmbedingungen andererseits verstanden. Der Flügel weist insbesondere eine Querrichtung auf, die dadurch ausgezeichnet ist, dass die Ausdehnung oder Abmessung des Flügels entlang der Querrichtung im Vergleich zu allen anderen Richtungen minimal ist. Die Orientierung des Flügels wird im Rahmen der Erfindung mittels einer Flügelhauptebene angegeben, die insbesondere dadurch ausgezeichnet ist, dass sie senkrecht zu der Querrichtung des Flügels ausgerichtet ist. The first rotational or pivotal position is particularly characterized in that the wing in this position provides an optimal or maximum or maximum contribution to the buoyancy of the rotor blade, whereas the second rotational or pivotal position is particularly characterized in that the wing in this position a particularly makes a small contribution to the buoyancy of the rotor blade, which in particular can be zero or negative. In this context, the contribution of the wing to the buoyancy of the rotor blade is understood in particular to be the difference between the buoyancy of the rotor blade and the wing in the respective turning or pivoting position on the one hand and the buoyancy of a comparable rotor blade without wings under identical inflow conditions on the other hand. In particular, the wing has a transverse direction which is excellent in that the dimension or dimension of the wing along the transverse direction is minimal in comparison with all other directions. The orientation of the wing is specified in the context of the invention by means of a wing main plane, which is particularly characterized in that it is aligned perpendicular to the transverse direction of the wing.
Ein Winkel zwischen der Anströmrichtung des Flügels und der Flügelhauptebene wird im Folgenden als Drehwinkel des Flügels bezeichnet. Ein Winkel zwischen der Flügelhauptebene und der Oberfläche des Rotorblattes wird im Folgenden als Schwenkwinkel des Flügels bezeichnet. An angle between the direction of flow of the wing and the wing main plane is referred to below as the angle of rotation of the wing. An angle between the wing main plane and the surface of the rotor blade is referred to below as the swing angle of the wing.
In der ersten Dreh- oder Schwenkposition ist die Hauptebene des Flügels vorzugsweise für eine möglichst große effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels quer zur Oberfläche des Rotorblattes angeordnet, beispielsweise mit einem Schwenkwinkel von etwa 90°. In the first rotational or pivoting position, the main plane of the wing is preferably arranged transversely to the surface of the rotor blade for the largest possible effective aerodynamic cross-sectional area of the wing, for example with a pivoting angle of about 90 °.
Gleichzeitig ist die Hauptebene des Flügels in der ersten Dreh- oder Schwenkposition vorzugsweise schräg zur Anströmrichtung der das Rotorblatt umströmenden Luft ausgerichtet, wobei das Vorzeichen des Drehwinkels die Wirbelrichtung des erzeugten Vortexes beein- flusst. At the same time, the main plane of the wing in the first rotational or pivoting position is preferably oriented obliquely to the inflow direction of the air flowing around the rotor blade, the sign of the rotational angle influencing the vortex direction of the generated vortex.
Die zweite Dreh- oder Schwenkposition des Flügels, die insbesondere dadurch ausgezeichnet ist, dass der Flügel in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition eine kleinere effektive aerodynamische Querschnittsfläche aufweist als in der ersten Dreh- oder Schwenkposition, weist insbesondere einen gegenüber der ersten Dreh- oder Schwenkposition kleineren Drehwinkel und/oder kleineren Schwenkwinkel auf. The second rotational or pivotal position of the wing, which is particularly characterized in that the wing in the second rotational or pivotal position has a smaller effective aerodynamic cross-sectional area than in the first rotational or pivotal position, in particular has a relation to the first rotary or Swivel position smaller angle of rotation and / or smaller swivel angle.
Die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügel wird insbesondere dadurch verringert, dass der Flügel zur Oberfläche des Rotorblattes hin verschwenkt und/oder zur Anströmrichtung der das Rotorblatt umströmenden Luft hin ged reht wird . The effective aerodynamic cross-sectional area of the wing is reduced in particular by the fact that the wing is pivoted toward the surface of the rotor blade and / or ged to the direction of flow of the air flowing around the rotor blade.
Von der Erfindung umfasst sind ausdrücklich auch solche Ausführungsformen, bei denen der Flügel zwischen der ersten Dreh- oder Schwenkposition und der zweiten Dreh- oder Schwenkposition eine Bewegung ausführt, die einer Überlagerung einer Drehbewegung und einer Schwenkbewegung entspricht. Expressly embraced by the invention are those embodiments in which the wing between the first rotational or pivotal position and the second rotational or pivotal position performs a movement corresponding to a superposition of a rotational movement and a pivoting movement.
Vorteilhafterweise ist der Flügel derart am Rotorblatt angeordnet, dass aufgrund einer bestimmungsgemäßen Umströmung des Rotorblattes eine aerodynamische Kraft auf den Flügel einwirkt, die wenigstens eine Teilkomponente in Richtung einer Dreh- oder Schwenkbewegung des Flügels von der ersten Dreh- oder Schwenkposition in die zweite Dreh- oder Schwenkposition aufweist. Advantageously, the wing is arranged on the rotor blade, that acts due to a proper flow around the rotor blade, an aerodynamic force on the wing, the at least one sub-component in the direction of a rotary or pivotal movement of the wing from the first rotational or pivotal position in the second rotary or Has pivoting position.
Vorteilhafterweise nimmt der Flügel in Abwesenheit der aerodynamischen Kraft die erste Dreh- oder Schwenkposition ein, was beispielsweise durch entsprechend ausbalancierte Lagerung des Flügels, geeignete Gegengewichte oder mittels einer Rückstellvorrich- tung für den Flügel erreicht wird . Advantageously, in the absence of the aerodynamic force, the wing assumes the first turning or pivoting position, which is achieved for example by suitably balanced bearing of the wing, suitable counterweights or by means of a return device for the wing.
Dadurch wird insbesondere eine mechanische, passive Bauweise ermöglicht, bei der die wirkenden aerodynamischen Kräfte als Antrieb für die Bewegung des Flügels eingesetzt und durch vorgegebene Gegenkräfte kontrolliert wird . Diese Bauweise ist in der Her- Stellung einfach und kostengünstig sowie im Betrieb zuverlässig und wartungsarm. As a result, in particular a mechanical, passive construction is made possible, in which the acting aerodynamic forces are used as a drive for the movement of the wing and controlled by predetermined opposing forces. This construction is in the Easy and cost-effective position, reliable and low-maintenance during operation.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ausgezeichnet, dass der in der ersten Dreh- oder Schwenkposition befindliche Flügel dort verbleibt, bis eine bei bestimmungsgemäßer Umströmung des Rotorblattes auf den Flügel einwirkende aerodynamische Kraft größer ist als eine, insbesondere vorgebbare, erste Kraftschwelle. Hierfür umfasst das Rotorblatt beispielsweise eine geeignete Haltevorrichtung für den Flügel. Anstelle der Kraft kann auch ein entsprechendes Drehmoment vorliegen , das größer als ein Drehmomentgrenzwert ist, um den Flügel in eine zweite Dreh- oder Schwenkposition zu bringen. A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the wing located in the first rotary or pivoting position remains there until an aerodynamic force acting on the wing under normal flow around the rotor blade is greater than a, in particular predeterminable, first threshold force. For this purpose, the rotor blade comprises, for example, a suitable holding device for the wing. Instead of the force may also be present a corresponding torque that is greater than a torque limit to bring the wing in a second rotational or pivotal position.
Dadurch wird erreicht, dass der Flügel im I nteresse einer optimalen Energieausbeute in der ersten Dreh- oder Schwenkposition verbleibt, so lange sich die strukturellen Belastungen des Rotorblattes oder der Windenergieanlage trotz des Beitrags des Flügels zu Auftrieb und Luftwiderstand des Rotorblattes in einem akzeptablen Bereich bewegen. This ensures that the wing remains in the interest of optimum energy yield in the first rotational or pivotal position, as long as the structural loads of the rotor blade or the wind turbine despite the contribution of the wing to buoyancy and air resistance of the rotor blade in an acceptable range.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn der in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition befindliche Flügel dort verbleibt, bis eine bei bestimmungsgemäßer Umströmung des Rotorblattes auf den Flügel einwirkende aerodynamische Kraft kleiner ist als eine, insbesondere vorgebbare, zweite Kraftschwelle. It is also advantageous if the wing located in the second rotational or pivoting position remains there until an aerodynamic force acting on the wing during intended flow around the rotor blade is smaller than a, in particular predeterminable, second force threshold.
Dadurch wird verhindert, dass der Flügel die zweite Dreh- oder Schwenkposition verlässt und dadurch gegebenenfalls die effektive aerodynamische Querschnittsfläche vergrößert wird , so lange die damit verbundene Änderung von Auftrieb und Luftwiderstand des Rotorblattes zu unerwünscht hohen aerodynamischen und/oder strukturellen Belastungen des Rotorblattes und/oder der Windenergieanlage führen kann. This prevents the wing from leaving the second rotational or pivotal position, thereby potentially increasing the effective aerodynamic cross-sectional area, as long as the associated change in buoyancy and drag of the rotor blade result in undesirably high aerodynamic and / or can cause structural loads on the rotor blade and / or the wind turbine.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Rotorblatt derart ausgebildet, dass bei einer ersten Umströmung des Rotorblattes, bei der die in der ersten Dreh- oder Schwenkposition auf den Flügel einwirkende aerodynamische Kraft größer ist als die erste Kraftschwelle, die in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition auf den Flügel einwirkende aerodynamische Kraft größer ist als die zweite Kraftschwelle und dass bei einer zweiten Umströmung des Rotorblattes, bei der die in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition auf den Flügel einwirkende aerodynamische Kraft kleiner ist als die zweite Kraftschwelle, die in der ersten Dreh- oder Schwenkposition auf den Flügel einwirkende aerodynamischen Kraft kleiner ist als die erste Kraftschwelle. Preferably, the rotor blade according to the invention is designed such that in a first flow around the rotor blade, in which acting in the first rotational or pivotal position on the wing aerodynamic force is greater than the first force threshold, in the second rotational or pivotal position on the wing acting aerodynamic force is greater than the second force threshold and that in a second flow around the rotor blade, wherein the force acting in the second rotational or pivotal position on the wing aerodynamic force is smaller than the second force threshold, in the first rotational or pivotal position on the aerodynamic force acting on the wing is smaller than the first force threshold.
Dadurch wird erreicht, dass sich der Flügel stets entweder in der ersten Dreh- oder Schwenkposition oder in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition befindet und somit Zustände mit unkontrollierbaren Auswirkungen auf die Aerodynamik des Flügels und/oder des Rotorblattes vermieden werden. This ensures that the wing is always either in the first rotational or pivotal position or in the second rotational or pivotal position and thus states with uncontrollable effects on the aerodynamics of the wing and / or the rotor blade can be avoided.
Vorteilhafterweise sind die erste Kraftschwelle und die zweite Kraftschwelle ferner derart aufeinander abgestimmt, dass es für die Umströmung oder Windgeschwindigkeit einen Übergangsbereich gibt, in dem der Flügel in seiner Position verbleibt, unabhängig davon , ob er sich in der ersten Dreh- oder Schwenkposition oder in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition befindet. Dadurch wird verhindert, dass der Flügel bei turbulenten Windbedingungen oder wechselnder Umströmung ständig von einer Dreh- oder Schwenkposition in die andere Dreh- oder Schwenkposition wechselt. Das Dreh- oder Schwenkverhalten ist vorzugsweise mit einer Hysterese versehen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Flügel zur Veränderung seiner effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche wenigstens abschnittsweise verformbar ausgebildet ist, so dass sich der Flügel in Abhängigkeit einer bei bestimmungsgemäßer Umströmung des Rotorblattes auf den Flügel einwirkenden aerodynamischen Kraft verformt, wobei insbesondere die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels in einem unverformten Zustand größer ist als die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels in einem verformten Zustand . Advantageously, the first force threshold and the second force threshold are further coordinated so that there is a transition region for the flow or wind speed, in which the wing remains in its position, regardless of whether it is in the first rotational or pivotal position or in the second rotational or pivotal position is. This prevents the wing constantly changes from a rotational or pivotal position in the other rotational or pivotal position in turbulent wind conditions or changing flow around. The turning or pivoting behavior is preferably provided with a hysteresis. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the wing is at least partially deformable to change its effective aerodynamic cross-sectional area, so that deforms the wing in response to a force acting on the wing under proper flow of the rotor blade aerodynamic force, in particular the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in an undeformed state is greater than the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in a deformed state.
Durch Verformung lassen sich vergleichbare Effekte erzielen wie mittels der beschriebenen Drehung und/oder Verschwenkung des Flügels. Insbesondere kann sich der Flügel bei geeigneter Ausgestaltung vergleichbar zu einer Drehung verwinden und/oder vergleichbar zu einem Verschwenken seitlich verbiegen . By deformation comparable effects can be achieved as by means of the described rotation and / or pivoting of the wing. In particular, the wing can, in a suitable embodiment, twist comparable to a rotation and / or bend laterally comparable to a pivoting.
Durch geeignete Materialauswahl und geeignete Anordnung flexibler und starrer Abschnitte wird eine große Bandbreite an Flügeln mit unterschiedlichen Verformungseigenschaften bereitgestellt, aus denen die für den Einzelfall optimierte Ausführungsform geeignet verwendet werden kann. By suitable choice of material and suitable arrangement of flexible and rigid sections, a wide range of blades with different deformation properties is provided, from which the embodiment optimized for the individual case can be suitably used.
Außerdem erfolgt die Verformung insbesondere kontinuierlich in Abhängigkeit der einwirkenden Kraft, so dass sprunghafte Änderungen der effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche des Flügels verhindert werden. Dadurch wird insbesondere verhindert, dass aufgrund plötzlicher Änderung des Auftriebs oder des Luftwiderstandes eines erfindungsgemäßen Rotorblattes kurzzeitige Spitzen in der strukturellen Belastung auftreten . Des Weiteren sind flexible Flügel insbesondere widerstandsfähig gegen äußere mechanische Einwirkungen , wie sie beispielsweise bei Vereisung des Rotorblattes oder bei unsachgemäßer Handhabung bei Transport und Montage des Rotorblattes auftreten können. Dadurch wird die Lebensdauer der Flügel erhöht und die Wirtschaftlichkeit der Windenergieanlage verbessert. In addition, the deformation takes place in particular continuously as a function of the applied force, so that sudden changes in the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing are prevented. This prevents in particular that due to sudden change in the buoyancy or the air resistance of a rotor blade according to the invention short-term peaks occur in the structural load. Furthermore, flexible wings are in particular resistant to external mechanical influences, such as may occur, for example, during icing of the rotor blade or in the case of improper handling during transport and installation of the rotor blade. As a result, the life of the wings is increased and improves the efficiency of the wind turbine.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage mit einem an einer Oberfläche des Rotorblattes angeordneten Flügel zur Beeinflussung einer Luftströmung an der Oberfläche des Rotorblattes, das insbesondere ein Rotorblatt nach einer der bereits beschriebenen Ausführungen der Erfindung ist, wobei der Flügel einen Querschnitt aufweist, der einem aerodynamischen Profil, insbesondere einem asymmetrischen aerodynamischen Profil mit gerader Druckseite und gewölbter Saugseite, entspricht. The object underlying the invention is further achieved by a rotor blade for a wind turbine with a arranged on a surface of the rotor blade for influencing an air flow on the surface of the rotor blade, which is in particular a rotor blade according to one of the embodiments of the invention already described, wherein the Wing has a cross section corresponding to an aerodynamic profile, in particular an asymmetric aerodynamic profile with straight pressure side and curved suction side.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Flügels mit einem aerodynamischen Profil bewirkt eine Verringerung des Luftwiderstands des Flügels und somit auch einer Verringerung des Luftwiderstands des Rotorblattes und trägt somit ebenfalls zu einer Verringerung der strukturellen Belastung des Rotorblattes bei. The inventive design of the wing with an aerodynamic profile causes a reduction in the air resistance of the wing and thus also a reduction in the air resistance of the rotor blade and thus also contributes to a reduction of the structural load of the rotor blade.
Gleichzeitig wird die Stärke eines durch den Flügel erzeugten Vortex oder Wirbel durch das aerodynamische Profil des Flügels und somit der Auftrieb des Rotorblattes erhöht, so dass ein vergleichbarer Energieertrag bei geringeren Anstellwinkeln des Rotorblattes und somit geringerer struktureller Belastung des Rotorblattes ermöglicht werden. At the same time, the strength of a vortex or vortex generated by the wing is increased by the aerodynamic profile of the wing and thus the buoyancy of the rotor blade, so that a comparable energy yield at lower angles of attack of the rotor blade and thus lesser structural load of the rotor blade are made possible.
Des Weiteren bewirkt die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Flügels mit einem aerodynamischen Profil überraschenderweise ei- ne Verbesserung bei weiteren Problemen im Stand der Technik. Furthermore, the inventive design of the wing with an aerodynamic profile surprisingly causes an ne improvement in other problems in the prior art.
Die Flügel oder Winglets bekannter Windenergieanlagen sind in der Regel mechanisch wenig belastbar, insbesondere weil sie im Interesse der aerodynamischen Eigenschaften wenigstens abschnittsweise relativ dünn ausgestaltet sind . Die Verstärkung dieser Schwachstellen durch mehr Material verschlechtert die aerodynamischen Eigenschaften und die damit angestrebten Leistungs- und Ertragssteigerungen , so dass üblicherweise ein erhöhter Wartungsund Instandsetzungsaufwand für defekte oder in ihrer Funktion beeinträchtigte Flügel in Kauf genommen wird . As a rule, the wings or winglets of known wind power plants are not mechanically loadable, in particular because they are designed to be relatively thin at least in sections in the interests of aerodynamic properties. The reinforcement of these weak points by more material deteriorates the aerodynamic properties and the performance and yield increases desired, so that usually an increased maintenance and repair costs for defective or functionally impaired wings is accepted.
Im Vergleich zu diesem Stand der Technik wird durch die Erfindung die mechanische Stabilität des Flügels wesentlich verbessert, wobei gleichzeitig die erwünschten aerodynamischen Eigenschaften des Flügels erhalten oder verbessert werden. Compared to this prior art, the invention substantially improves the mechanical stability of the wing, while maintaining or improving the desired aerodynamic characteristics of the wing.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, insbesondere für ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Rotorblatt, umfassend einen Flügel, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Vortexgenerators an einer Oberfläche des Rotorblattes angeordnet ist oder wird , wobei der Vortexgenerator ausgebildet ist, eine effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels bezogen auf eine Anströmrichtung eines bestimmungsgemäß umströmten Rotorblattes mit dem bestimmungsgemäß verwendeten Vortexgenerator zu verändern oder änderbar vorzusehen. The object underlying the invention is further achieved by a vortex generator for a rotor blade of a wind turbine, in particular for a rotor blade according to the invention described above, comprising a wing, which is or will be arranged on intended use of the vortex generator on a surface of the rotor blade, wherein the vortex generator is formed , To change an effective aerodynamic cross-sectional area of the wing with respect to a direction of flow of a designated purpose flow around the rotor blade with the vortex generator used as intended or provide changeable.
Der Vortexgenerator ist insbesondere ausgebildet als Bestandteil oder Ersatzteil für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, insbesondere für ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Rotorblatt oder für ein Rotorblatt, das zusammen mit dem Vortexgenerator die beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale aufweist. The vortex generator is designed in particular as a component or replacement part for a rotor blade of a wind energy plant, in particular for a previously described inventive rotor blade or for a rotor blade, which together with the vortex generator Having described features of the invention.
Der Vortexgenerator umfasst in einer ersten Variante der Erfindung eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Flügels an dem Rotorblatt, wobei die Befestigungsvorrichtung für eine Drehung des Flügels um eine Drehachse, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Befestigungsvorrichtung insbesondere quer zur Oberfläche des Rotorblattes ausgerichtet ist, und/oder für eine Verschwenkung des Flügels um eine Schwenkachse, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Vortexgenerators insbesondere längs zu der Oberfläche des Rotorblattes ausgerichtet ist, ausgebildet ist, wobei für den Flügel wenigstens eine erste Dreh- oder Schwenkposition und eine zweite Dreh- oder Schwenkposition vorgesehen sind . The vortex generator in a first variant of the invention comprises a fastening device for fastening the wing to the rotor blade, wherein the fastening device for a rotation of the wing about an axis of rotation, which is aimed at the intended use of the fastening device, in particular transversely to the surface of the rotor blade, and / or a pivoting of the wing about a pivot axis, which is aligned in accordance with the intended use of the vortex generator, in particular along the surface of the rotor blade is formed, wherein at least a first rotational or pivotal position and a second rotational or pivotal position are provided for the wing.
Insbesondere ist die erste Dreh- oder Schwenkposition für eine vergleichsweise große effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels und die zweite Dreh- oder Schwenkbewegung für eine vergleichsweise kleine effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels ausgebildet, wobei sich die Begriffe vergleichsweise groß und vergleichsweise klein insbesondere auf einen Vergleich verschiedener Dreh- oder Schwenkpositionen desselben Flügels beziehen. In particular, the first rotational or pivot position for a comparatively large effective aerodynamic cross-sectional area of the wing and the second rotational or pivotal movement for a comparatively small effective aerodynamic cross-sectional area of the wing is formed, wherein the terms comparatively large and comparatively small in particular to a comparison of different rotation - or pivot positions of the same wing relate.
Bevorzugt umfasst der Vortexgenerator eine erste Haltevorrichtung für den Flügel, die den in der ersten Dreh- oder Schwenkposition befindlichen Flügel dort hält, bis eine auf den Flügel in Richtung der zweiten Dreh- oder Schwenkposition einwirkende externe Kraft größer ist als eine vorgebbare erste Kraftschwelle. Preferably, the vortex generator comprises a first holding device for the wing, which holds the wing located in the first rotational or pivot position there, until an acting on the wing in the direction of the second rotational or pivotal external force is greater than a predetermined first force threshold.
Die externe Kraft ist insbesondere eine bei bestimmungsgemäßer Umströmung eines Rotorblattes mit dem bestimmungsgemäß verwendeten Vortexgenerator oder bei bestimmungsgemäßer Verwen- dung des Vortexgenerators wirkende aerodynamische Kraft, insbesondere eine Komponente dieser aerodynamischen Kraft in Richtung der zweiten Dreh- oder Schwenkposition. The external force is, in particular, a vortex generator used for the intended flow around a rotor blade with the intended use of the vortex generator or for the intended use. tion of the vortex generator acting aerodynamic force, in particular a component of this aerodynamic force in the direction of the second rotational or pivotal position.
Vorteilhafterweise umfasst der Vortexgenerator eine zweite Haltevorrichtung für den Flügel, die den in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition befindlichen Flügel dort hält, so lange eine auf den Flügel einwirkende externe Kraft aus Richtung der ersten Dreh- o- der Schwenkposition kleiner ist als eine vorgebbare zweite Kraftschwelle. Advantageously, the vortex generator comprises a second holding device for the wing, which holds the wing located in the second rotational or pivot position there, as long as an external force acting on the wing from the direction of the first rotational or pivotal position is smaller than a predetermined second force threshold.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Vortexgenerators umfassen sowohl eine erste als auch eine zweite Haltevorrichtung. Es kann auch eine Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, bei der die erste und die zweite Haltevorrichtung in einer einzigen Haltevorrichtung realisiert sind. Ferner ist auch eine Variante denkbar, in der nur eine zweite Haltevorrichtung realisiert ist. Particularly preferred embodiments of a vortex generator according to the invention comprise both a first and a second holding device. It can also be provided an embodiment of the invention, in which the first and the second holding device are realized in a single holding device. Furthermore, a variant is conceivable in which only a second holding device is realized.
Der Vortexgenerator umfasst bevorzugt eine Rückstelivorrichtung zur Rückstellung des Flügels in die erste Dreh- oder Schwenkposition. Dadurch wird erreicht, dass der Flügel in die erste Dreh- oder Schwenkposition zurückkehrt, sobald die auf den Flügel einwirkende externe Kraft und damit insbesondere die momentane Windbedingung dies zulässt. The vortex generator preferably comprises a restoring device for returning the wing to the first turning or pivoting position. This ensures that the wing returns to the first rotational or pivotal position as soon as the external force acting on the wing, and thus in particular the instantaneous wind condition, permits this.
Außerdem gewährleistet eine Rückstelivorrichtung bei geeigneter Ausgestaltung eine gleichmäßige Bewegung des Flügels zwischen erster Dreh- oder Schwenkposition und zweiter Dreh- oder Schwenkposition, wodurch chaotische, sprunghafte oder oszillierende Bewegungen des Flügels mit entsprechenden unerwünschten Änderungen in seinen aerodynamischen Eigenschaften gedämpft oder verhindert werden. In addition, a Rückstelivorrichtung ensures a suitable design, a smooth movement of the wing between the first rotational or pivotal position and second rotational or pivotal position, which damped chaotic, erratic or oscillating movements of the wing with corresponding undesirable changes in its aerodynamic properties or prevented.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haltevorrichtung und/oder die zweite Haltevorrichtung und/oder die Rücksteilvorrichtung einen Magneten und/oder eine Feder und/oder ein System mit wenigstens zwei miteinander lösbar verbindbaren Verbindungselementen umfasst. Advantageous embodiments of the invention are characterized in that the first holding device and / or the second holding device and / or the rear part device comprises a magnet and / or a spring and / or a system with at least two releasably connectable connecting elements.
Insbesondere umfassen die erste Haltevorrichtung und/oder die zweite Haltevorrichtung und/oder die RückStellvorrichtung Wirkmittel zum Beaufschlagen des Flügels mit einer Halte- bzw. Rückstellkraft. Dies können neben Wirkmitteln mit Fernwirkung, beispielswiese basierend auf elektrischen oder magnetischen Feldern und Kräften, auch Wirkmittel ohne Fernwirkung sein. Zu letzteren zählen insbesondere mechanische Lösungen, beispielsweise lösbare Befestigungssysteme mit formschlüssig oder kraftschlüssig ineinandergreifenden Befestigungselementen sowie lösbare Klebeverbindungen. In particular, the first holding device and / or the second holding device and / or the restoring device comprise action means for acting on the wing with a holding or restoring force. In addition to active agents with remote action, for example based on electrical or magnetic fields and forces, these can also be active agents without remote action. The latter include, in particular, mechanical solutions, for example detachable fastening systems with form-locking or force-locking interlocking fastening elements, as well as detachable adhesive bonds.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung umfasst der erfindungsgemäße Vortexgenerator eine Positionierungsvorrichtung mit einem Aktuator für den Flügel, die den Flügel in eine, insbesondere über Steuerbefehle vorgebbare, Dreh- oder Schwenkposition bringt und dort hält. In further embodiments of the invention, the vortex generator according to the invention comprises a positioning device with an actuator for the wing, which brings the wing in a, in particular via control commands predeterminable, rotational or pivotal position and holds there.
Bei einer zweiten Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Flügel des Vortexgenerators wenigstens abschnittsweise verformbar ausgebildet ist, so dass der bestimmungsgemäß am Rotorblatt angeordnete Flügel sich in Abhängigkeit einer auf den Flügel einwirkenden externen Kraft verformt. In a second variant of the invention, it is provided that the wing of the vortex generator is deformable at least in sections so that the wing arranged as intended on the rotor blade deforms as a function of an external force acting on the wing.
Vorzugsweise verformt sich der Flügel grundsätzlich elastisch, wobei der Flügel nach Beendigung der Krafteinwirkung in seine Ur- sprungsform zurückkehrt. Preferably, the wing deforms in principle elastic, the wing after completion of the force in its original jump form returns.
Vorteilhafterweise ist der Flügel wenigstens abschnittsweise dazu ausgebildet, sich plastisch zu verformen , sobald eine auf den Flügel einwirkende externe Kraft eine vorgebbare Sicherheitskraftschwelle übersteigt. Advantageously, the wing is at least partially designed to plastically deform as soon as an external force acting on the wing exceeds a predetermined safety force threshold.
Dadurch wird bei extremen Windbedingungen und entsprechend sehr hohen auf den Flügel einwirkenden externen Kräften zuerst der vergleichsweise einfach und kostengünstig zu ersetzende Vortexge- nerator beeinträchtigt oder zerstört, bevor unter Umständen kritische oder überkritische Spitzenbelastungen an dem Rotorblatt oder der Windenergieanlage auftreten. As a result, under extreme wind conditions and correspondingly very high external forces acting on the wing, the comparatively simple and cost-effective vortex generator to be replaced is first of all impaired or destroyed, before critical or supercritical peak loads on the rotor blade or the wind energy installation occur under certain circumstances.
Eine derartige Sollbiegestelle hat gegenüber einer Sollbruchstelle insbesondere den Vorteil, dass zudem eine Verletzungsgefahr in der Umgebung der Windenergieanlage durch abgelöste Vortexgene- ratoren oder Flügel vermieden wird. Such a predetermined bending point has in particular the advantage over a predetermined breaking point that, in addition, a risk of injury in the surroundings of the wind energy plant is avoided by detached vortex generators or wings.
Vorzugsweise ist die Veränderung der effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche des Flügels mit einer Torsion des Rotorblattes gekoppelt. Beispielsweise kann hierzu vorgesehen sein, dass die Oberfläche des Rotorblattes, an der ein Vortexgenerator angebracht ist bzw. die Befestigungsvorrichtung des Vortexgenerators bei entsprechender Torsion des Rotorblattes sich verformt, so dass aufgrund des Verformens eine Kraft auf den Flügel bzw. eine die Lage des Flügels verändernde Vorrichtung ausgeübt wird, so dass sich die Lage des Flügels bzw. die Position des Flügels ändert. Hierbei sind vorzugsweise wenigstens zwei metastabile Lagen des Flügels vorgesehen. Beispielsweise können eine eingeschnappte und eine ausgeschnappte Position vorgesehen sein. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, insbesondere für ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Rotorblatt, umfassend einen Flügel, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Vortexgenerators an einer Oberfläche des Rotorblattes angeordnet ist oder wird , wobei der Flügel einen Querschnitt aufweist, der einem aerodynamischen Profil, insbesondere einem asymmetrischen aerodynamischen Profil mit gerader Druckseite und gewölbter Saugseite, entspricht. Preferably, the change in the effective aerodynamic cross-sectional area of the blade is coupled to a torsion of the rotor blade. For example, it can be provided for this purpose that the surface of the rotor blade on which a vortex generator is mounted or the attachment device of the vortex generator deforms with a corresponding torsion of the rotor blade, so that due to the deformation of a force on the wing or a position of the wing changing Device is exercised so that the position of the wing or the position of the wing changes. In this case, preferably at least two metastable layers of the wing are provided. For example, a snapped-in position and a snapped-off position can be provided. The object underlying the invention is also achieved by a vortex generator for a rotor blade of a wind turbine, in particular for a rotor blade according to the invention described above, comprising a wing, which is or is arranged at the intended use of the vortex generator on a surface of the rotor blade, wherein the wing has a cross section which corresponds to an aerodynamic profile, in particular an asymmetrical aerodynamic profile with a straight pressure side and a curved suction side.
Vorzugsweise weist der Vortexgenerator zusätzlich eines oder mehrere der bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale auf. Preferably, the vortex generator additionally has one or more of the features according to the invention already described.
Bevorzugterweise umfasst ein erfindungsgemäßes Rotorblatt einen erfindungsgemäßen Vortexgenerator, wobei insbesondere der Flügel des Rotorblattes bzw. der Flügel, der an dem Rotorblatt angeordnet ist, ein Flügel des Vortexgenerators ist. Preferably, a rotor blade according to the invention comprises a vortex generator according to the invention, wherein in particular the blade of the rotor blade or the wing, which is arranged on the rotor blade, is a wing of the vortex generator.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich . Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen. Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments of the invention may satisfy individual features or a combination of several features.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen: The invention will be described below without limiting the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings, reference being expressly made to the drawings with respect to all in the text unspecified details of the invention. Show it:
Fig. 1 schematisch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Fig. 1 shows schematically a portion of an inventive
Rotorblattes mit Flügeln ; Fig. 2 schematisch eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Vortexgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Rotor blade with wings; FIG. 2 schematically shows a plan view of a vortex generator according to the invention according to a first embodiment of the invention; FIG.
Fig. 3a schematisch eine Schnittdarstellung entlang der Linie A- A aus Fig. 2; FIG. 3a schematically shows a sectional view along the line A - A from FIG. 2; FIG.
Fig. 3b schematisch eine vergrößerte Teilansicht der Schnittdarstellung aus Fig . 3a; FIG. 3b schematically shows an enlarged partial view of the sectional view from FIG. 3a;
Fig. 4 schematisch eine Schnittdarstellung entlang der Linie B- B aus Fig. 2; Fig. 4 is a schematic sectional view taken along the line B-B of Fig. 2;
Fig . 5 schematisch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Vortexgenerators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 5 is a schematic side view of a vortex generator according to the invention according to another embodiment of the invention;
Fig. 6 schematisch eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fig. 6 shows schematically a plan view of an inventive
Vortexgenerators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;  Vortex generator according to another embodiment of the invention;
Fig . 7a schematisch eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fig. 7a shows schematically a top view of a device according to the invention
Vortexgenerators gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und  Vortex generator according to another embodiment of the invention; and
Fig. 7b schematisch eine perspektivische Darstellung des Flügels des erfindungsgemäßen Vortexgenerators aus Fig. 7a. 7b schematically shows a perspective view of the wing of the vortex generator according to the invention from FIG. 7a.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird. In the drawings, the same or similar elements and / or parts are provided with the same reference numerals, so that of a renewed presentation is omitted in each case.
Figur 1 zeigt schematisch einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Rotorblattes 1 0 in einer perspektivischen Darstellung . Das Rotorblatt 1 0 weist einen Querschnitt mit einem aerodynamischen Profil 14 auf und hat eine Druckseite 1 5 sowie eine Saugseite 16. FIG. 1 schematically shows a section of a rotor blade 10 according to the invention in a perspective view. The rotor blade 10 has a cross section with an aerodynamic profile 14 and has a pressure side 15 and a suction side 16.
Auf der Saugseite 16 des Rotorblattes 1 0 sind an der Rotorblattoberfläche 12 kleine Flügel 20 angeordnet. Die Flügel 20 haben eine dreieckige Grundform und sind bis zu 140 mm lang und 35 bis 70 mm hoch. On the suction side 16 of the rotor blade 1 0 12 small wings 20 are arranged on the rotor blade surface. The wings 20 have a triangular basic shape and are up to 140 mm long and 35 to 70 mm high.
Das Rotorblatt 10 wird bestimmungsgemäß an der Rotorblattnase 17 angeströmt, wie durch den Pfeil 30 schematisch dargestellt ist. Dabei wird das Rotorblatt 1 0 von der Rotorblattnase 17 zur Rotorblatthinterkante 18 umströmt. The rotor blade 10 is intended to flow against the rotor blade nose 17, as shown schematically by the arrow 30. In this case, the rotor blade 1 0 flows around from the rotor blade nose 17 to the rotor blade trailing edge 18.
Wenn die Flügel 20 wie in Fig . 1 dargestellt quer zur Rotorblattoberfläche 12 und schräg zur Anströmrichtung 30 ausgerichtet sind , entsteht stromabwärts von jedem Flügel 20 ein Wirbel oder Vortex, wobei die Ausrichtung eines Flügels 20 zur Anströmrichtung 30 die Drehrichtung des jeweiligen Wirbels vorgibt. Die Ausrichtung der Flügel 20 ist vorzugsweise wie in Fig . 1 gezeigt alternierend, so dass benachbarte Wirbel gegenläufige Drehrichtungen aufweisen. If the wings 20 as shown in FIG. 1, transverse to the rotor blade surface 12 and aligned obliquely to the direction of flow 30, is formed downstream of each wing 20, a vortex or vortex, the orientation of a wing 20 to the direction 30 indicates the direction of rotation of the respective vortex. The orientation of the wings 20 is preferably as shown in FIG. 1 alternately so that adjacent vortices have opposite directions of rotation.
Die Stärke eines Wirbels ist abhängig von der effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche des jeweiligen Flügels 20, die näherungsweise der projizierten Querschnittsfläche entspricht, die der Flügel 20 der anströmenden Luft entgegenstellt. The strength of a vortex depends on the effective aerodynamic cross-sectional area of the respective wing 20, which approximately corresponds to the projected cross-sectional area which the wing 20 opposes to the inflowing air.
Die Flügel 20 des Rotorblattes 1 0 sind beispielsweise Bestandteil eines Vortexgenerators 40, 40', der an dem Rotorblatt 10 befestigt ist. The vanes 20 of the rotor blade 10 are, for example, part of a vortex generator 40, 40 'which is fastened to the rotor blade 10 is.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist die effektive aerodynamische Querschnittsfläche veränderlich ausgebildet, um insbesondere die aerodynamische Wirkung des Flügels an unterschiedliche Windbedingungen, insbesondere unterschiedliche Windgeschwindigkeiten, anzupassen. According to a first variant of the invention, the effective aerodynamic cross-sectional area is designed to be variable, in particular to adapt the aerodynamic effect of the wing to different wind conditions, in particular different wind speeds.
In Fig. 2 ist schematisch eine Draufsicht auf einen Vortexgenerator 40 gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Schematische Schnittdarstellungen des Vortexgenerators 40 aus Fig. 2 entlang der Linie A-A sind in Fig. 3a und 3b dargestellt, des Weiteren zeigt Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Vortexgenerators 40 aus Fig. 2 entlang der Linie B-B. FIG. 2 schematically shows a plan view of a vortex generator 40 according to a first embodiment of the invention. Schematic cross-sectional views of the vortex generator 40 of FIG. 2 taken along the line A-A are shown in FIGS. 3a and 3b, and FIG. 4 is a schematic sectional view of the vortex generator 40 of FIG. 2 taken along the line B-B.
Der Vortexgenerator 40 umfasst eine Grundplatte 42 und beweglich an der Grundplatte 42 befestigte Flügel 20, wobei die Flügel 20 in einer ersten Flügelposition 22 in durchgängigen Linien und die Flügel 20 in einer zweiten Flügelposition 24 in gebrochenen Linien dargestellt sind. Bei bestimmungsgemäßer Verwendung ist der Vortexgenerator 40 an einem Rotorblatt 10 befestigt, wobei insbesondere die Oberseite der Grundplatte 42, d.h. die Seite der Grundplatte 42, an der die Flügel 20 angeordnet sind, Teil der Rotorblattoberfläche 12 ist oder wird. The vortex generator 40 comprises a base plate 42 and vanes 20 movably mounted to the base plate 42, the vanes 20 being shown in a first wing position 22 in solid lines and the wings 20 in a second wing position 24 in broken lines. When used as intended, the vortex generator 40 is attached to a rotor blade 10, in particular the top of the base plate 42, i. the side of the base plate 42, on which the wings 20 are arranged, is or becomes part of the rotor blade surface 12.
In der ersten Flügelposition 22 sind die Flügel 20 quer zur Grundplatte 42 bzw. zur Rotorblattoberfläche 12 ausgerichtet und stehen insbesondere hochkant auf der Grundplatte 42. Dadurch haben die Flügel 20 in der ersten Position 22 eine vergleichsweise große effektive aerodynamische Querschnittsfläche und erzeugen entsprechend starke Wirbel. In der zweiten Flügelposition 24 sind die Flügel 20 längs der Grundplatte 42 ausgerichtet und liegen insbesondere flach über der Grundplatte 42. Dadurch haben die Flügel 20 in der zweiten Position 24 eine vergleichsweise kleine effektive aerodynamische Querschnittsfläche, weil insbesondere die Projektion der Flügel 20 in Anströmrichtung 30 in der zweiten Position 24 sehr viel flacher ist als in der ersten Position 22. In the first wing position 22, the wings 20 are aligned transversely to the base plate 42 and the rotor blade surface 12 and in particular stand upright on the base plate 42. Thus, the wings 20 in the first position 22 has a relatively large effective aerodynamic cross-sectional area and generate correspondingly strong vortex. In the second wing position 24, the wings 20 are aligned along the base plate 42 and lie in particular flat over the base plate 42. As a result, the wings 20 in the second position 24 has a comparatively small effective aerodynamic cross-sectional area, because in particular the projection of the wings 20 in the direction of flow 30th in the second position 24 is much flatter than in the first position 22.
In der Schnittdarstellung der Fig. 3a ist gezeigt, dass der Vortexge- nerator 40 einen an der Grundplatte 42 befestigten oder als Bestandteil der Grundplatte 42 ausgebildeten Befestigungssockel 44 für einen Flügel 20 umfasst. In the sectional illustration of FIG. 3 a, it is shown that the vortex generator 40 comprises a mounting base 44 fastened to the base plate 42 or formed as part of the base plate 42 for a wing 20.
In einer vergleichbaren Ausführung dient ein Befestigungssockel 44 zur Befestigung eines erfindungsgemäßen Vortexgenerators an einem Rotorblatt 10, wobei dieser Vortexgenerator insbesondere keine Grundplatte 42 aufweist. In einer weiteren vergleichbaren Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßes Rotorblatt 10 einen entsprechenden Befestigungssockel 44 für einen Flügel 20 auf. In a comparable embodiment, a mounting base 44 serves for fastening a vortex generator according to the invention to a rotor blade 10, wherein this vortex generator in particular has no base plate 42. In a further comparable embodiment, a rotor blade 10 according to the invention has a corresponding mounting base 44 for a wing 20.
In Fig. 3b ist eine vergrößerte Ansicht der Schnittdarstellung aus Fig. 3b mit weiteren Details gezeigt. Der Flügel 20 ist mittels eines Schwenklagers 46 mit dem Befestigungssockel 44 verbunden, wodurch ein Verschwenken des Flügels 20 von der ersten Position 22 in die zweite Flügelposition 24 und umgekehrt ermöglicht wird. In Fig. 3b is an enlarged view of the sectional view of Fig. 3b shown with further details. The wing 20 is connected by means of a pivot bearing 46 with the mounting base 44, whereby a pivoting of the wing 20 from the first position 22 in the second wing position 24 and vice versa is made possible.
Am Schwenklager 46 ist eine nicht dargestellte Rückstellvorrich- tung, die beispielsweise als Rückstellfeder ausgebildet ist, vorgesehen, die den Flügel 20 mit einer Rückstellkraft in Richtung der ersten Flügelposition 22 beaufschlagt. Die Rückstellkraft ist dabei vorzugsweise ausreichend groß vorgesehen zur Überwindung der auf den Flügel 20 wirkenden Massenkräfte. Dadurch nimmt der Flügel 20 in jeder Lage des Vortexgenerators 40 bzw. des entsprechenden Rotorblattes 10 die erste Flügelposition 22 ein, sofern keine weiteren Kräfte, insbesondere aerodynamischen Kräfte, auf den Flügel 20 einwirken. On the pivot bearing 46, a Rückstellvorrich- not shown, which is formed for example as a return spring, provided, which acts on the wing 20 with a restoring force in the direction of the first wing position 22. The restoring force is preferably provided sufficiently large to overcome the forces acting on the wing 20 mass forces. This will take the wing 20 in each position of the vortex generator 40 and the corresponding rotor blade 10, the first wing position 22, if no other forces, in particular aerodynamic forces acting on the wing 20.
Des Weiteren ist ein erster Magnet 48 vorgesehen, der den Flügel 20 in der ersten Flügelposition 22 mit einer Haltekraft beaufschlagt. Der erste Magnet 48 ist beispielsweise am Befestigungssockel 44 angeordnet, wobei der Flügel 20 in diesem Fall ein ferromagneti- sches Material aufweist. Furthermore, a first magnet 48 is provided, which acts on the wing 20 in the first wing position 22 with a holding force. The first magnet 48 is arranged, for example, on the mounting base 44, the wing 20 in this case having a ferromagnetic material.
Der erste Magnet 48 ist beispielsweise ein Permanentmagnet, der insbesondere eine maximale Haltekraft zur Beaufschlagung des Flügels 20 in der ersten Flügelposition 22 bereitstellen kann. Wird diese maximale Haltekraft durch eine auf den Flügel 20 einwirkende externe Kraft, beispielsweise eine aerodynamische Kraft, überwunden, so kann der Magnet 48 den Flügel 20 nicht mehr in der ersten Flügelposition 22 halten und der Flügel schwenkt oder kippt in die zweite Flügelposition 24. Dadurch wird insbesondere eine erste Kraftschwelle für eine externe Kraft bereitgestellt, wobei der in der ersten Flügelposition 22 befindliche Flügel 20 so lange dort verbleibt, bis die externe Kraft die Kraftschwelle übersteigt. The first magnet 48 is, for example, a permanent magnet, which can in particular provide a maximum holding force for acting on the wing 20 in the first wing position 22. If this maximum holding force is overcome by an external force acting on the wing 20, for example an aerodynamic force, the magnet 48 can no longer hold the wing 20 in the first wing position 22 and the wing pivots or tilts into the second wing position 24. As a result In particular, a first force threshold is provided for an external force, wherein the wing 20 located in the first wing position 22 remains there until the external force exceeds the force threshold.
Der Magnet 48 kann beispielsweise auch als Elektromagnet ausgebildet sein. In diesem Fall ist eine aktive Steuerung ermöglicht, wobei die Stärke des Magneten 48 und somit die Kraftschwelle beispielsweise anhand von Sensordaten oder Messwerten verändert wird. Hierbei betreffen die Sensordaten beispielsweise eine mechanische Belastung an dem Vortexgenerator 40 und/oder die herrschenden Wind- und Strömungsbedingungen. Die Sensordaten oder Messwerte betreffen bevorzugt eine Torsion des Rotorblattes, so dass in Abhängigkeit der Torsion des Rotorblattes eine Flügelpositi- on vorgebbar ist. The magnet 48 may for example also be designed as an electromagnet. In this case, an active control is possible, wherein the strength of the magnet 48 and thus the force threshold is changed for example on the basis of sensor data or measured values. In this case, the sensor data relate, for example, to a mechanical load on the vortex generator 40 and / or the prevailing wind and flow conditions. The sensor data or measured values preferably relate to a torsion of the rotor blade, so that, depending on the torsion of the rotor blade, a vane position on is specifiable.
Die erste Flügelposition 22 ist insbesondere darauf ausgerichtet, dass der Flügel 20 die anströmende Luft 30 bestimmungsgemäß verwirbelt. Dadurch wirken auf den Flügel 20 in der ersten Flügelposition 22 aerodynamische Kräfte, die insbesondere eine Kraftkomponente in Richtung der Bewegungsmöglichkeit des Flügels 20 hin zur zweiten Flügelposition 24 haben . Wenn diese Kraft oder Kraftkomponente die Haltekraft des Magneten 48 oder einer alternativen Haltevorrichtung überwindet, bewegt sich der Flügel 20 aus der ersten Flügelposition 22 hin zur zweiten Flügelposition 24. Dabei verringert sich die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels 20, wodurch sowohl die Stärke des erzeugten Wirbels als auch die auf den Flügel wirkenden aerodynamischen Kräfte abnehmen. The first wing position 22 is in particular aligned so that the wing 20 swirls the incoming air 30 as intended. As a result, aerodynamic forces act on the wing 20 in the first wing position 22, which in particular have a force component in the direction of the movement possibility of the wing 20 toward the second wing position 24. As this force or force component overcomes the holding force of the magnet 48 or an alternative fixture, the wing 20 moves from the first wing position 22 toward the second wing position 24. This reduces the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing 20, thereby reducing both the strength of the vortex generated as well as the aerodynamic forces acting on the wing decrease.
Die Schwenkachse 47 des Flügels, die insbesondere durch die Orientierung des Schwenklagers 46 (siehe Fig. 3b) vorgegeben ist, ist vorzugsweise wie in Fig. 4 dargestellt leicht geneigt zur Grundplatte 42 bzw. zur Rotorblattoberfläche 12 ausgerichtet. Dadurch bekommt der Flügel 20 in der zweiten Flügelposition 24, in der die Stärke des Wirbels üblicherweise möglichst gering sein soll und entsprechend geringe aerodynamische Kräfte auf den Flügel 20 wirken, einen geringen negativen Anstellwinkel hin zur Anströmrichtung 30. Selbst bei laminarer Umströmung des Flügels 20, d . h . ganz ohne Wirbelbildung, wird so sichergestellt, dass eine Abtriebskraft auf den Flügel 20 einwirkt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Flügel 20 sich nach Verlassen der ersten Flügelposition 22 bis zur zweiten Flügelposition 24 bewegt. Außerdem wird verhindert, dass es zwischen der ersten Flügelposition 22 und der zweiten Flügelposition 24 unerwünschte labile oder metastabile Gleichgewichtspositionen für den Flügel 20 gibt. Die Neigung der Schwenkachse 27 und der dadurch vorgegebene Anstellwinkel des Flügels 20 in der zweiten Flügelposition 24 bestimmen eine minimale Anströmgeschwindigkeit, oberhalb derer die Abtriebskraft eine gegebenenfalls den Flügel 20 beaufschlagende Rückstellkraft überwindet und der Flügel 20 somit in der zweiten Flügelposition 24 verbleibt. Hierdurch wird eine zweite Kraftschwelle für eine externe auf den Flügel 20 einwirkende Kraft, insbesondere eine aerodynamische Kraft wie die beschriebene Abtriebskraft, vorgegeben. The pivot axis 47 of the wing, which is predetermined in particular by the orientation of the pivot bearing 46 (see FIG. 3 b), is preferably oriented slightly inclined relative to the base plate 42 or to the rotor blade surface 12, as shown in FIG. 4. This gives the wing 20 in the second wing position 24, in which the strength of the vortex is usually to be as low as possible and correspondingly low aerodynamic forces acting on the wing 20, a small negative angle of attack towards the flow direction 30. Even with laminar flow around the wing 20, d. H . without whirling, it is thus ensured that an output force acts on the wing 20. This ensures that the wing 20 moves to the second wing position 24 after leaving the first wing position 22. In addition, it is prevented that there are undesirable labile or metastable equilibrium positions for the wing 20 between the first wing position 22 and the second wing position 24. The inclination of the pivot axis 27 and thereby predetermined angle of attack of the wing 20 in the second wing position 24 determine a minimum flow velocity, above which the output force optionally overcomes the wing 20 acting on restoring force and the wing 20 thus remains in the second wing position 24. In this way, a second force threshold for an external force acting on the wing 20 force, in particular an aerodynamic force as the output force described, given.
Um diese Kraftschwelle geeignet vorzugeben oder festzulegen, kann wie in Fig. 3b gezeigt des weiteren ein zweiter Magnet 48' zum Halten des Flügels 20 in der zweiten Flügelposition 24 vorgesehen sein. Hierdurch wird der Flügel 20 in der zweiten Flügelposition 24 mit einer weiteren Kraftkomponente beaufschlagt, die durch geeignete Vorgabe der Magnetfeldstärke einfach und exakt vorgegeben werden kann. Dadurch eröffnet sich für die Auslegung der jeweiligen Ausführungsform der Erfindung ein weiterer gestalterischer Freiheitsgrad, der beispielsweise zur Optimierung der Betriebssicherheit herangezogen werden kann. Beispielsweise kann die Neigung der Schwenkachse 27 für minimierten Luftwiderstand des Flügels 20 in der zweiten Flügelposition 24 ausgelegt werden, wobei der Magnet 28 zur Vorgabe der zweiten Kraftschwelle geeignet gewählt wird. In order to predetermine or determine this force threshold, as shown in FIG. 3 b, a second magnet 48 'may be provided for holding the wing 20 in the second wing position 24. As a result, the wing 20 is acted upon in the second wing position 24 with a further force component that can be easily and accurately specified by appropriate specification of the magnetic field strength. This opens up for the interpretation of the respective embodiment of the invention, a further creative degree of freedom, which can be used, for example, to optimize the reliability. For example, the inclination of the pivot axis 27 can be designed for minimized air resistance of the wing 20 in the second wing position 24, wherein the magnet 28 is suitably selected to specify the second force threshold.
Im Rahmen der Erfindung sind auch andere Anordnungen der Magnete 48, 48' möglich, beispielsweise an dem Flügel 20 anstatt an dem Befestigungssockel. In the context of the invention, other arrangements of the magnets 48, 48 'are possible, for example on the wing 20 instead of the mounting base.
Des Weiteren können im Rahmen der Erfindung die Magnete 48, 48' auch durch geeignete alternative Haltevorrichtungen mit Wirkmitteln zum Beaufschlagen des Flügels mit einer Haltekraft ersetzt werden. Dies können neben Wirkmitteln mit Fernwirkung, beispielsweise den beschriebenen Magneten 48, 48', auch Wirkmittel ohne Fernwirkung sein. Zu letzteren zählen beispielsweise lösbare Befestigungssysteme mit formschlüssig oder kraftschlüssig ineinandergreifenden Befestigungselementen sowie lösbare Klebeverbindungen. Furthermore, within the scope of the invention, the magnets 48, 48 'can also be replaced by suitable alternative holding devices with active means for applying a holding force to the wing. In addition to active agents with remote action, for example the described magnets 48, 48 ', these can also be active agents without remote action. The latter include, for example, releasable fastening systems with positive or non-positive intermeshing fastening elements and detachable adhesive joints.
Fig. 5 zeigt schematisch die Seitenansicht eines Flügels 20 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Der Flügel 20 ist starr mit der Grundplatte 42 eines Vortexgenerators 40 verbunden, wobei auch alternative starre Befestigungen an einem Vortexgenerator 40 oder einem Rotorblatt 10 erfindungsgemäß sind. Fig. 5 shows schematically the side view of a wing 20 of a further embodiment of the invention. The vane 20 is rigidly connected to the base plate 42 of a vortex generator 40, wherein alternative rigid attachments to a vortex generator 40 or a rotor blade 10 are according to the invention.
Der Flügel 20 weist nahe der Befestigung einen flexiblen Bereich 26 auf. Dieser ist beispielsweise durch ein geeignetes Material oder eine geeignete Formgebung des Flügels 20 realisiert. The wing 20 has a flexible region 26 near the attachment. This is realized for example by a suitable material or a suitable shaping of the wing 20.
Wenn auf den Flügel eine externe Kraft quer zu seiner Fläche angreift, wie beispielsweise bei bestimmungsgemäßer Verwendung zur Erzeugung eines Wirbels, so wird der Flügel 20 in dem flexiblen Bereich 26 verformt, wobei Ausrichtung und Form des flexiblen Bereichs 26 vorgeben, wie groß und in welcher Weise der Flügel 20 bzw. der flexible Bereich 26 des Flügels 20 in Abhängigkeit der einwirkenden Kraft verformt wird. Insbesondere ergibt sich ein kontinuierliches Gleichgewicht zwischen der Größe und Art der Verformung einerseits und der Stärke der auf den Flügel 20 wirkenden Kraft. When the blade engages an external force transverse to its surface, such as when properly used to create a vortex, the wing 20 is deformed in the flexible region 26, the orientation and shape of the flexible region 26 dictating how large and in which The wing 20 and the flexible portion 26 of the wing 20 is deformed depending on the applied force. In particular, there is a continuous balance between the size and type of deformation on the one hand and the strength of the force acting on the wing 20 force.
Der in Fig. 5 dargestellte längliche flexible Bereich 26 bewirkt beispielsweise eine Kippbewegung des Flügels 20, die der Schwenkbewegung der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung entspricht. Dabei wird der flexible Bereich 26 mit zunehmendem Kippwinkel immer stärker verformt, wozu es entsprechend immer stärkerer externer Kräfte bedarf. Gleichzeitig reduziert sich durch die Kippbewegung bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Flügels zur Bildung von Wirbeln die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels 20, so dass die auf den Flügel 20 einwirkenden aerodynamischen Kräfte mit zunehmendem Kippwinkel abnehmen. Auf diese Weise stellt sich stets eine Gleichgewichtslage des Flügels 20 mit einem von der Anströmgeschwindigkeit abhängigen Kippwinkel ein. The elongate flexible region 26 shown in FIG. 5, for example, causes a tilting movement of the wing 20, which corresponds to the pivoting movement of the previously described embodiment of the invention. In this case, the flexible portion 26 is deformed more and more with increasing tilt angle, which requires correspondingly increasingly strong external forces. At the same time reduced by the tilting movement in the proper use of the blade to form vortices the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing 20, so that the aerodynamic forces acting on the wing 20 decrease with increasing tilt angle. In this way, always establishes an equilibrium position of the wing 20 with a dependent of the flow velocity tilt angle.
Durch geeignete Ausgestaltung von Form und Lage des flexiblen Bereichs 26 im Flügel 20 sowie der maßgeblich durch Form und Material bestimmten Flexibilität des flexiblen Bereichs ist das Verformungsverhalten des Flügels 20 vielfältig vorgebbar und für die jeweilige Ausführungsform der Erfindung im Einzelfall anpassbar und optimierbar. Variationen im Rahmen der Erfindung sind insbesondere Flügel 20, bei denen der flexible Bereich 26 im Wesentlichen dem gesamten Flügel 20 entspricht. By suitable configuration of the shape and position of the flexible region 26 in the wing 20 and the flexibility of the flexible region decisively determined by shape and material, the deformation behavior of the wing 20 can be predetermined in many different ways and can be adapted and optimized for the respective embodiment of the invention in individual cases. Variations within the scope of the invention are, in particular, wings 20, in which the flexible region 26 essentially corresponds to the entire wing 20.
Fig. 6 zeigt schematisch die Draufsicht eines Vortexgenerators 40' gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung , die ihrer Art nach der Darstellung in Fig . 2 entspricht. FIG. 6 shows schematically the plan view of a vortex generator 40 'according to a further embodiment of the invention, which is of the kind shown in FIG. 2 corresponds.
Der Vortexgenerator 40' umfasst eine Grundplatte 42 und zwei quer zur Grundplatte ausgerichtete Flügel 20. Die Flügel 20 sind mittels jeweils eines Drehlagers 49, das insbesondere quer zur Grundplatte 42 ausgerichtet ist, drehbar gelagert. Das Drehlager 49 ist dabei jeweils vor dem aerodynamischen Schwerpunkt des Flügels 20 angeordnet, so dass sich bei der dargestellten Anströmrichtung 30 der Flügel 20 unter Einwirkung einer aerodynamischen Kraft in die sogenannte Fahnenstellung , in der der Flügel 20 insbesondere längs zu der Anströmrichtung 30 ausgerichtet ist, dreht. The vortex generator 40 'comprises a base plate 42 and two transverse to the base plate aligned wings 20. The wings 20 are rotatably supported by means of a respective pivot bearing 49, which is aligned in particular transversely to the base plate 42. The pivot bearing 49 is in each case arranged in front of the aerodynamic center of gravity of the wing 20, so that in the illustrated inflow direction 30 of the wing 20 under the action of an aerodynamic force in the so-called feathering position, in which the wing 20 is aligned in particular longitudinal to the flow direction 30, rotates.
Dabei ist vorteilhafterweise jeweils eine nicht dargestellte Rückstell- Vorrichtung für die Flügel 20 vorgesehen, die den Flügel 20 mit einer der aerodynamischen Kraft entgegenwirkenden Rückstellkraft beaufschlagt. Denkbar ist auch, die gegenläufig drehenden Flügel 20 paarweise mittels einer Rücksteilvorrichtung, die beispielsweise eine Feder umfasst, zu koppeln. In each case, an unillustrated reset element is advantageously provided. Device provided for the wings 20, which acts on the wing 20 with a counteracting the aerodynamic force restoring force. It is also conceivable to couple the counter-rotating vanes 20 in pairs by means of a rear-part device comprising, for example, a spring.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung erfolgte die Bewegung eines Flügels 20 jeweils aufgrund einer extern auf den Flügel einwirkenden Kraft, insbesondere einer bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Flügels 20 auftretenden aerodynamischen Kraft. Von der Erfindung umfasst sind jedoch auch solche Ausführungsformen, die einen Aktuator zur Bewegung eines Flügels 20 umfassen. Hierdurch wird eine aktive Steuerung der aerodynamischen Eigenschaften des Flügels 20 und somit des Rotorblattes 10, an dessen Oberfläche 12 der Flügel 20 erfindungsgemäß angeordnet ist, ermöglicht. In the previously described embodiments of the invention, the movement of a wing 20 was carried out in each case due to a force acting externally on the wing, in particular a force occurring when the wing 20 is used as intended, aerodynamic force. However, embodiments which comprise an actuator for moving a wing 20 are also encompassed by the invention. In this way, an active control of the aerodynamic properties of the wing 20 and thus of the rotor blade 10, on the surface 12 of the wing 20 is arranged according to the invention, allows.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung weisen die Flügel 20 eines erfindungsgemäßen Rotorblattes 10 bzw. eines erfindungsgemäßen Vortexgenerators 40, 40' eine Querschnittsfläche 28, 28' auf, der einem aerodynamischen Profil 50 entspricht. Ein Flügel 20 gemäß dieser Variante ist in Fig. 7a und 7b dargestellt, wobei Fig. 7a eine perspektivische Darstellung und Fig. 7b schematisch eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Flügels 20 zeigt. According to a second variant of the invention, the wings 20 of a rotor blade 10 according to the invention or of a vortex generator 40, 40 'according to the invention have a cross-sectional area 28, 28' which corresponds to an aerodynamic profile 50. A wing 20 according to this variant is shown in FIGS. 7a and 7b, wherein FIG. 7a shows a perspective illustration and FIG. 7b shows a schematic plan view of the wing 20 according to the invention.
Der Flügel weist an seiner Basis eine Basisfläche oder Querschnittsfläche 28 auf. Zur bestimmungsgemäßen Erzeugung eines Wirbels oder Vortexes wird der Flügel 20 derart ausgerichtet, dass die Basisfläche oder Querschnittsfläche 28 der Oberfläche 12 eines Rotorblattes 10 zugewandt ist und dass der Flügel 20 bei bestimmungsgemäßer Umströmung des Rotorblattes schräg aus der durch die als Pfeil dargestellte Anströmrichtung 30 angeströmt wird. Die Querschnittsfläche 28 hat die Form eines aerodynamischen Profils 50 bzw. entspricht einem aerodynamischen Profil 50. Das aerodynamische Profil 50 ist insbesondere asymmetrisch mit einer geraden Druckseite 52 und einer konvex gewölbten oder gekrümmten Saugseite 54. The wing has a base surface or cross-sectional area 28 at its base. For the purpose of producing a vortex or Vortexes the wing 20 is oriented such that the base surface or cross-sectional surface 28 of the surface 12 of a rotor blade 10 faces and that the wing 20 is flowed in accordance with the intended flow around the rotor blade obliquely from the indicated by the arrow flow direction 30 , The cross-sectional area 28 has the shape of an aerodynamic profile 50 or corresponds to an aerodynamic profile 50. The aerodynamic profile 50 is in particular asymmetrical with a straight pressure side 52 and a convexly curved or curved suction side 54.
Zum Verdeutlichen der dreidimensionalen Form des Flügels 20 ist in den Fig. 7a und 7b zusätzlich die Querschnittsfläche 28' auf halber Höhe des Flügels 20 als gestrichelte Linie gezeigt. Die Querschnittsfläche 28' ist beispielsweise formähnlich zu der Querschnittsfläche 28, und weist dadurch insbesondere dasselbe aerodynamische Profil wie die Querschnittsfläche 28 auf. Von der Erfindung umfasst sind jedoch auch solche Ausführungen, bei denen das aerodynamische Profil der Querschnittsfläche 28, 28' des Flügels 20 mit der Flügelhöhe variiert. In order to clarify the three-dimensional shape of the wing 20, the cross-sectional area 28 'at half the height of the wing 20 is additionally shown in dashed lines in FIGS. 7a and 7b. The cross-sectional area 28 'is, for example, similar in shape to the cross-sectional area 28, and thus in particular has the same aerodynamic profile as the cross-sectional area 28. However, also encompassed by the invention are those embodiments in which the aerodynamic profile of the cross-sectional area 28, 28 'of the wing 20 varies with the height of the wing.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 0 Rotorblatt 1 0 rotor blade
1 2 Rotorblattoberfläche 14 Rotorblattprofil  1 2 Rotor blade surface 14 Rotor blade profile
1 5 Druckseite  1 5 print page
16 Saugseite  16 suction side
17 Rotorblattnase  17 rotor blade nose
1 8 Hinterkante  1 8 trailing edge
20 Flügel  20 wings
22 erste Flügelposition 24 zweite Flügelposition 26 flexibler Abschnitt 22 first wing position 24 second wing position 26 flexible section
28, 28' Querschnittsfläche 28, 28 'cross-sectional area
30 Anströmrichtung  30 direction of flow
40, 40' Vortexgenerator  40, 40 'vortex generator
42 Grundplatte  42 base plate
44 Befestigungssockel 46 Schwenklager  44 Mounting base 46 Swivel bearing
47 Schwenkachse  47 pivot axis
48, 48' Magnet  48, 48 'magnet
49 Drehlager  49 pivot bearings
50 aerodynamisches Profil 52 Druckseite  50 aerodynamic profile 52 pressure side
54 Saugseite  54 suction side

Claims

Rotorblatt und Vortexgenerator Patentansprüche Rotor blade and vortex generator claims
1 . Rotorblatt (10) für eine Windenergieanlage mit einem an einer Oberfläche (12) des Rotorblattes (1 0) angeordneten Flügel (20) zur Beeinflussung einer Luftströmung an der Oberfläche (12) des Rotorblattes (1 0), wobei der Flügel (20), bezogen auf eine Anströmrichtung des Flügels (20) bei bestimmungsgemäßer Umströmung (30) des Rotorblattes (1 0) , eine veränderbare effektive aerodynamische Querschnittsfläche aufweist. 1 . Rotor blade (10) for a wind energy plant with a wing (20) arranged on a surface (12) of the rotor blade (1 0) for influencing an air flow on the surface (12) of the rotor blade (1 0), wherein the wing (20), has a variable effective aerodynamic cross-sectional area with respect to a direction of flow of the wing (20) when the flow around (30) of the rotor blade (10) is in accordance with the regulations.
2. Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (20) zur Veränderung seiner effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche um eine Drehachse (49), die insbesondere quer zu der Oberfläche ( 1 2) des Rotorblattes (1 0) ausgerichtet ist, drehbar und/oder um eine Schwenkachse (46, 47), die insbesondere längs der Oberfläche (12) des Rotorblattes (1 0) ausgerichtet ist, schwenkbar ausgebildet ist, wobei die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels (20) in einer ersten Dreh- oder Schwenkposition (22) größer ist als die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels in einer zweiten Dreh- oder Schwenkposition (24). 2. rotor blade (1 0) according to claim 1, characterized in that the wing (20) for changing its effective aerodynamic cross-sectional area about an axis of rotation (49), in particular transversely to the surface (1 2) of the rotor blade (1 0) aligned is rotatably and / or about a pivot axis (46, 47), which in particular along the surface (12) of the rotor blade (1 0) is aligned pivotally, wherein the effective aerodynamic cross-sectional area of Wing (20) in a first rotational or pivotal position (22) is greater than the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing in a second rotational or pivotal position (24).
Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (20) derart am Rotorblatt (10) angeordnet ist, dass aufgrund einer bestimmungsgemäßen Umströmung (30) des Rotorblattes (10) eine aerodynamische Kraft auf den Flügel (20) einwirkt, die wenigstens eine Teilkomponente in Richtung einer Dreh- oder Schwenkbewegung des Flügels (20) von der ersten Dreh- oder Schwenkposition (22) in die zweite Dreh- oder Schwenkposition (24) aufweist, wobei der Flügel (20) insbesondere in Abwesenheit der aerodynamischen Kraft die erste Dreh- oder Schwenkposition (22) einnimmt. Rotor blade (1 0) according to claim 2, characterized in that the wing (20) is arranged on the rotor blade (10) that due to a proper flow around (30) of the rotor blade (10) an aerodynamic force acts on the wing (20) comprising at least one sub-component in the direction of pivotal movement of the wing (20) from the first rotational or pivotal position (22) to the second rotational or pivotal position (24), the wing (20) in particular in the absence of the aerodynamic Force the first rotational or pivotal position (22) occupies.
Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in der ersten Dreh- oder Schwenkposition (22) befindliche Flügel (20) dort verbleibt, bis eine bei bestimmungsgemäßer Umströmung (30) des Rotorblattes (10) auf den Flügel (20) einwirkende aerodynamische Kraft größer ist als eine, insbesondere vorgebbare, erste Kraftschwelle. Rotor blade (1 0) according to claim 3, characterized in that in the first rotational or pivotal position (22) located wing (20) remains there until a proper flow around (30) of the rotor blade (10) on the wing (20 ) acting aerodynamic force is greater than a, in particular predeterminable, first force threshold.
Rotorblatt (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition (24) befindliche Flügel (20) dort verbleibt, bis eine bei bestimmungsgemäßer Umströmung (30) des Rotorblattes (1 0) auf den Flügel (20) einwirkende aerodynamische Kraft kleiner ist als eine, insbesondere vorgebbare, zweite Kraftschwelle. Rotor blade (10) according to claim 3 or 4, characterized in that the in the second rotational or pivotal position (24) located wing (20) remains there until a designated flow around (30) of the rotor blade (1 0) on the wing (20) acting aerodynamic force is smaller than a, in particular predeterminable, second force threshold.
Rotorblatt (1 0) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Umströmung (30) des Rotorblattes ( 1 0), bei der die in der ersten Dreh- oder Schwenkposition (22) auf den Flügel (20) einwirkende aerodynamische Kraft größer ist als die erste Kraftschwelle, die in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition (24) auf den Flügel (20) einwirkende aerodynamische Kraft größer ist als die zweite Kraftschwelle und dass bei einer Umströmung (30) des Rotorblattes (1 0), bei der die in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition (24) auf den Flügel (20) einwirkende aerodynamische Kraft kleiner ist als die zweite Kraftschwelle, die in der ersten Dreh- oder Schwenkposition (22) auf den Flügel (20) einwirkende aerodynamischen Kraft kleiner ist als die erste Kraftschwelle. Rotor blade (1 0) according to claim 4 and 5, characterized in that in a flow around (30) of the rotor blade (1 0), wherein the aerodynamic force acting on the wing (20) in the first rotational or pivotal position (22) is greater than the first force threshold, the aerodynamic force acting on the wing (20) in the second rotational or pivotal position (24) greater is as the second force threshold and that in a flow around (30) of the rotor blade (1 0), in which in the second rotational or pivotal position (24) acting on the wing (20) aerodynamic force is smaller than the second force threshold in the first rotational or pivotal position (22) on the wing (20) acting aerodynamic force is smaller than the first force threshold.
Rotorblatt (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (20) zur Veränderung seiner effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche wenigstens abschnittsweise verformbar ausgebildet ist, so dass sich der Flügel (20) in Abhängigkeit einer bei bestimmungsgemäßer Umströmung (30) des Rotorblattes (1 0) auf den Flügel (20) einwirkenden aerodynamischen Kraft verformt, wobei insbesondere die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels (20) in einem unverformten Zustand größer ist als die effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels (20) in einem verformten Zustand. Rotor blade (10) according to claim 1, characterized in that the wing (20) for changing its effective aerodynamic cross-sectional area is formed at least partially deformable, so that the wing (20) in dependence on an intended flow around (30) of the rotor blade (1 0) deforms on the wing (20) acting aerodynamic force, in particular, the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing (20) in an undeformed state is greater than the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing (20) in a deformed state.
Rotorblatt (1 0) für eine Windenergieanlage mit einem an einer Oberfläche ( 12) des Rotorblattes (1 0) angeordneten Flügel (20) zur Beeinflussung einer Luftströmung an der Oberfläche ( 12) des Rotorblattes ( 1 0), insbesondere Rotorblatt (1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Flügel (20) einen Querschnitt (28, 28') aufweist, der einem aerodynamischen Profil (50), insbesondere einem asymmetrischen aerodynamischen Profil (50) mit gerader Druckseite (52) und gewölbter Saugseite (54), entspricht. Rotor blade (1 0) for a wind energy plant with a wing (20) arranged on a surface (12) of the rotor blade (1 0) for influencing an air flow on the surface (12) of the rotor blade (1 0), in particular rotor blade (1 0) according to one of claims 1 to 7, wherein the wing (20) has a cross-section (28, 28 ') which an aerodynamic profile (50), in particular an asymmetrical aerodynamic profile (50) with straight pressure side (52) and curved Suction side (54), corresponds.
Vortexgenerator (40, 40') für ein Rotorblatt (1 0) einer Windenergieanlage, insbesondere für ein Rotorblatt (1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen Flügel (20), der bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Vortexgenerators (40, 40') an einer Oberfläche (12) des Rotorblattes (1 0) angeordnet ist oder wird , wobei der Vortexgenerator (40, 40') ausgebildet ist, eine effektive aerodynamische Querschnittsfläche des Flügels (20) bezogen auf eine Anströmrichtung (30) eines bestimmungsgemäß umströmten Rotorblattes (1 0) mit dem bestimmungsgemäß verwendeten Vortexgenerator (40, 40') zu verändern . Vortex generator (40, 40 ') for a rotor blade (1 0) of a wind energy plant, in particular for a rotor blade (1 0) according to one of claims 1 to 8, comprising a wing (20) which, when the vortex generator (40, 40 ') is arranged on a surface (12) of the rotor blade (1 0) or, wherein the vortex generator (40, 40') is formed, an effective aerodynamic cross-sectional area of the wing (20) with respect to a direction of flow (30) of an intended flow around Rotor blade (1 0) with the intended purpose vortex generator (40, 40 ') to change.
Vortexgenerator (40, 40') nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexgenerator (40, 40') eine Befestigungsvorrichtung (42, 44) zur Befestigung des Flügels (20) an dem Rotorblatt (10) umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung (42, 44) für eine Drehung des Flügels (20) um eine Drehachse (49) , die bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Befestigungsvorrichtung (42, 44) insbesondere quer zur Oberfläche (12) des Rotorblattes (1 0) ausgerichtet ist, und/oder für eine Verschwenkung des Flügels (20) um eine Schwenkachse (46, 47), die bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Vortexgenerators (40, 40') insbesondere längs zu der Oberfläche (1 2) des Rotorblattes ( 1 0) ausgerichtet ist, ausgebildet ist, wobei für den Flügel (20) wenigstens eine erste Dreh- oder Schwenkposition (22) und eine zweite Drehoder Schwenkposition (24) vorgesehen sind . Vortexgenerator (40, 40') nach Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexgenerator (40, 40') eine erste Haltevorrichtung (48, 48') für den Flügel (20) umfasst, die den in der ersten Dreh- oder Schwenkposition (22) befindlichen Flügel (20) dort hält, bis eine auf den Flügel (20) in Richtung der zweiten Dreh- oder Schwenkposition (24) einwirkende ex- terne Kraft größer ist als eine vorgebbare erste Kraftschwelle. Vortex generator (40, 40 ') according to claim 9, characterized in that the vortex generator (40, 40') comprises a fastening device (42, 44) for fastening the wing (20) to the rotor blade (10), wherein the fastening device (42 , 44) for a rotation of the wing (20) about an axis of rotation (49), which is aligned with the proper use of the fastening device (42, 44) in particular transversely to the surface (12) of the rotor blade (1 0), and / or for a Pivoting of the wing (20) about a pivot axis (46, 47), which is in particular when using the Vortexgenerators (40, 40 ') longitudinally aligned to the surface (1 2) of the rotor blade (1 0) is formed, wherein for the wing (20) at least a first rotational or pivotal position (22) and a second rotary or pivotal position (24) are provided. Vortex generator (40, 40 ') according to claim 1 0, characterized in that the vortex generator (40, 40') has a first Holding device (48, 48 ') for the wing (20) which holds the in the first rotational or pivotal position (22) located there wing (20) until one on the wing (20) in the direction of the second rotary or Swivel position (24) acting external force is greater than a predetermined first force threshold.
Vortexgenerator (40, 40') nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexgenerator (40, 40') eine zweite Haltevorrichtung (48, 48') für den Flügel (20) umfasst, die den in der zweiten Dreh- oder Schwenkposition (24) befindlichen Flügel dort hält, so lange eine auf den Flügel (20) einwirkende externe Kraft aus Richtung der ersten Dreh- oder Schwenkposition (22) größer ist als eine vorgebbare zweite Kraftschwelle. Vortex generator (40, 40 ') according to claim 10 or 1 1, characterized in that the vortex generator (40, 40') comprises a second holding device (48, 48 ') for the wing (20), which in the second rotary or swing position (24) located there holds, as long as an on the wing (20) acting external force from the direction of the first rotational or pivotal position (22) is greater than a predetermined second force threshold.
Vortexgenerator (40, 40') nach einem der Ansprüche 1 0 bisVortex generator (40, 40 ') according to one of claims 1 to
12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexgenerator (40, 40') eine RückStellvorrichtung zur Rückstellung des Flügels (20) in die erste Dreh- oder Schwenkposition (22) umfasst. 12, characterized in that the vortex generator (40, 40 ') comprises a return device for resetting the wing (20) in the first rotational or pivotal position (22).
Vortexgenerator (40, 40') nach einem der Ansprüche 1 1 bisVortex generator (40, 40 ') according to one of claims 1 1 to
1 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haltevorrichtung (48, 48') und/oder die zweite Haltevorrichtung (48, 48') und/oder die RückStellvorrichtung einen Magneten (48, 48') und/oder eine Feder und/oder ein System mit wenigstens zwei miteinander lösbar verbindbaren Verbindungselementen umfasst. 1 3, characterized in that the first holding device (48, 48 ') and / or the second holding device (48, 48') and / or the return device comprises a magnet (48, 48 ') and / or a spring and / or a System comprising at least two releasably connectable connecting elements.
Vortexgenerator (40, 40') nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Vortexgenerator (40, 40') eine Positionierungsvorrichtung mit einem Aktuator für den Flügel (20) umfasst, die den Flügel (20) in eine, insbe- sondere über Steuerbefehle vorgebbare, Dreh- oder Schwenkposition (22 , 24) bringt und dort hält. Vortex generator (40, 40 ') according to one of claims 1 1 to 14, characterized in that the vortex generator (40, 40') comprises a positioning device with an actuator for the wing (20), which the wing (20) in a in particular particular via control commands predetermined, rotary or pivotal position (22, 24) brings and holds there.
Vortexgenerator (40, 40') nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (20) wenigstens abschnittsweise verformbar ausgebildet ist, so dass der bestimmungsgemäß am Rotorblatt (10) angeordnete Flügel (20) sich in Abhängigkeit einer auf den Flügel einwirkenden externen Kraft verformt. Vortex generator (40, 40 ') according to claim 9, characterized in that the wing (20) is formed at least partially deformable, so that the intended on the rotor blade (10) arranged wings (20) in dependence of an external force acting on the wing deformed.
Vortexgenerator (40, 40') nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Flügel (20) elastisch verformt. Vortex generator (40, 40 ') according to claim 16, characterized in that the wing (20) elastically deformed.
Vortexgenerator (40, 40') nach Anspruch 16 oder 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (20) wenigstens abschnittsweise dazu ausgebildet ist, sich plastisch zu verformen, sobald eine auf den Flügel (20) einwirkende externe Kraft eine vorgebbare Sicherheitskraftschwelle übersteigt. Vortex generator (40, 40 ') according to claim 16 or 1 7, characterized in that the wing (20) is at least partially formed to deform plastically as soon as an external force acting on the wing (20) exceeds a predetermined safety force threshold.
Vortexgenerator (40, 40') nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der effektiven aerodynamischen Querschnittsfläche des Flügels (20) mit einer Torsion des Rotorblattes (1 0) gekoppelt ist. Vortex generator (40, 40 ') according to any one of claims 9 to 18, characterized in that the change in the effective aerodynamic cross-sectional area of the wing (20) with a torsion of the rotor blade (1 0) is coupled.
Vortexgenerator (40, 40') nach Anspruch 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei metastabile Lagen des Flügels (20) vorgesehen sind . Vortex generator (40, 40 ') according to claim 1 9, characterized in that at least two metastable layers of the wing (20) are provided.
Vortexgenerator (40, 40') für ein Rotorblatt (1 0) einer Windenergieanlage, insbesondere Vortexgenerator (40, 40') nach einem der Ansprüche 9 bis 20, insbesondere für ein Rotorblatt (1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen Flü- gel (20), der bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Vor- texgenerators (40, 40') an einer Oberfläche (12) des Rotorblattes (1 0) angeordnet ist oder wird , wobei der Flügel (20) einen Querschnitt (28, 28') aufweist, der einem aerodynamischen Profil (50), insbesondere einem asymmetrischen aerodynamischen Profil (50) mit gerader Druckseite (52) und gewölbter Saugseite (54), entspricht. Vortex generator (40, 40 ') for a rotor blade (1 0) of a wind turbine, in particular Vortexgenerator (40, 40') according to one of claims 9 to 20, in particular for a rotor blade (1 0) according to one of claims 1 to 8, comprising a wing gel (20), which is or will be arranged on a surface (12) of the rotor blade (10) when the preform generator (40, 40 ') is used as intended, the wing (20) having a cross-section (28, 28') which corresponds to an aerodynamic profile (50), in particular an asymmetrical aerodynamic profile (50) with a straight pressure side (52) and a curved suction side (54).
Rotorblatt (1 0) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassend einen Vortexgenerator (40, 40') nach einem der Ansprüche 9 bis 21 , wobei insbesondere der Flügel (20) des Rotorblattes (1 0) ein Flügel (20) des Vortexgenerators (40, 40') ist. Rotor blade (1 0) according to one of claims 1 to 8 comprising a vortex generator (40, 40 ') according to one of claims 9 to 21, wherein in particular the wing (20) of the rotor blade (1 0) a vane (20) of the vortex generator ( 40, 40 ').
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