WO1999018352A1 - Geräuscharmes rotorblatt und windenergieanlage mit solchen rotorblättern - Google Patents

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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a rotor blade and a wind energy installation with a rotor blade, the rotor blade being provided with a rear edge of the rotor blade and tapering towards the rear edge of the rotor blade.
  • Rotor blades for wind turbines are known in many forms. Unfortunately, many rotor blades from the prior art have the problem that they generate a not inconsiderable amount of noise emissions during operation of the wind energy installation and at wind speeds from about 5 to 6 m / s.
  • the formwork emissions that have occurred up to now have led to to the fact that wind turbines create resistance in broad sections of the population due to the noise. It follows that wind turbines can be difficult or impossible to enforce at all, since the licensing authorities refuse to approve the installation of wind turbines because of the existing environmental regulations - noise is also part of the environmental impact. In the vicinity of residential buildings in particular, it is therefore desirable for noise protection reasons, to comply with legal regulations and to increase the acceptance of wind energy plants to reduce the considerable formwork emissions mentioned.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is characterized in that the degree of tapering of the rotor blade increases at certain intervals in the direction of the rear edge of the rotor blade. It is particularly preferred that kinks in the cross-section of the trailing edge section of the rotor blade, i.e. a section adjacent to the rear edge of the rotor blade, and between these kinks this section of the rotor blade is essentially flat. In this form of the invention, the planes lying between the bends then form very flat angles to one another, so that overall the shape of a convexly curved surface of the cross section of the trailing edge section of the rotor blade results.
  • three kinks are each formed essentially parallel to the rear edge of the rotor blade. This embodiment represents an optimal compromise between the effort involved in producing the kinks in the rotor blade and a desired significant reduction in the noise level of the moving rotor blade
  • the inclined planes which adjoin one another in the form of kinks and which form the tapering of the rotor blade in the direction of the rear edge of the rotor blade are formed only on one side of the rotor blade. It is advantageous if the kinks only on the suction side of one a pressure and a suction side rotor blade are formed. This results in a particularly significant reduction in noise emissions.
  • FIG. 1 shows a cross section through a rear portion of the rotor blade rear edge facing an embodiment of the rotor blade according to the invention
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1
  • FIG. 1 shows an embodiment of a rotor blade 1 according to the invention.
  • FIG. 1 only the rear part of the rotor blade 1 is shown, which is adjacent to a trailing edge 2 of the rotor blade.
  • the two sides of the rotor blade 1 meet at the trailing edge 2 of the rotor blade 1, a suction side 4 shown in the figure above and a pressure side 6 shown in the figure below one another.
  • the two sides of the rotor blade 1 meet at an acute angle a.
  • the angle a is formed by a plane S which contains the essentially 'laughing pressure side 6 of the rotor blade 1 and an inclined plane a the Eoene a contains a de r rotor blade trailing edge 2 directly adjacent portion of a de r suction side 4 of the rotor blade 1 therefore, the substantially flat formed portion 4a is determined in a Abscnnitt a the degree of taper of the Rotorolattes 1 for the rotor blade trailing edge 2 out.
  • a section 4b of the suction side 4 adjoins the section 4a continuously d h.
  • the angle ß is smaller than the angle a so that the portion 4b the Suction side 4 includes a more acute angle with the pressure side 6 than is the case between the cut-off and the plane 8, st.
  • the degree of tapering of rotor blade 1 is therefore determined by the slope of section 4b.
  • the degree of taper in area B of section 4b is less than in area A of section 4a. Within the respective areas B and A, however, the degree of taper is almost constant, since the sections 4b and 4a of the suction side 4 are essentially flat in themselves.
  • the next section 4c of the suction side 4 which is also designed as an inclined plane, is formed in the direction of the rotor blade leading edge (not shown) at the section 4b.
  • Section 4c is part of a plane c, which forms an angle ⁇ with plane 8.
  • the angle y is again smaller than the angle ⁇ .
  • the area C of the rotor blade 1, the dimensions of which are determined by the length of the section 4c of the suction side 4, also has an almost constant degree of tapering of the rotor blade 1, ⁇ a the section 4c and in this area opposite pressure side 6 are also substantially flat

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt und eine Windenergieanlage mit einem Rotorblatt, welches Rotorblatt mit einer Rotorblatthinterkante versehen ist, wobei sich das Rotorblatt zur Rotorblatthinterkante hin verjüngt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass im Bereich der Rotorblatthinterkante der Grad der Verjüngung des Rotorblattes in Richtung auf die Rotorblatthinterkante zunimmt, und zumindest in diesem Bereich des Rotorblatts keine treppenartige Stufe im Rotorblatt vorgesehen ist.

Description

GERÄUSCHARMES ROTORBLATT UND WINDENERGIEANLAGE MIT SOLCHEN ROTORBLÄTTERN
Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt und eine Windenergieanlage mit einem Rotorblatt, wobei das Rotorblatt mit einer Rotorblatthinterkante versehen ist und sich zur Rotorblatthinterkante hin verjüngt.
Rotorblätter für Windenergieanlagen sind in vielfacher Form bekannt. Leider haftet vielen Rotorblättern aus dem Stand der Technik das Problem an, daß sie in einem nicht unerheblichen Maße bei Betrieb der Windenergieanlage und bei Windstärken ab etwa 5 bis 6 m/s nicht unerhebliche Schallemissionen erzeugen. Die bislang sich einstellenden Schaliemissionen führen u.a. dazu, daß Windenergieanlagen aufgrund der Lärmentstehung Widerstände in breiten Bevölkerungsschichten entstehen lassen. Daraus folgt, daß sich Windenergieanlagen teilweise schwer oder gar nicht durchsetzen können, da die Genehmigungsbehörden wegen der bestehenden Umweltauflagen - auch Lärm zählt zur Umweltbelastung - die Genehmigung zur Aufstellung von Windenergieanlagen verweigern. Insbesondere in der Nähe von Wohngebäuden ist es daher aus Lärmschutzgründen, zur Erfüllung der gesetzlichen Vorschriften und zur Erhöhung der Akzeptanz von Windenergieanlagen erwünscht, die genannten erheblichen Schaliemissionen zu reduzieren.
Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Schaliemissionen von Windenergieanlagen zu verringern. Dieses Ziel wird mit einem Rotorblatt der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß im Bereich der Rotorblatthinterkante der Grad der Verjüngung des Rotorblattes in Richtung auf die Rotorblatthinterkante zunimmt, und zumindest in diesem Bereich des Rotorblattes keine treppenartige Stufe im Rotorblatt vorgesehen ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Grad der Verjüngung des Rotorblattes in bestimmten Abständen in Richtung auf die Rotorblatthinterkante zunimmt. Besonders bevorzugt ist es dabei, daß in den Abständen jeweils Knicke im Querschnitt des Hinterkantenabschnitts des Rotorblattes, d.h. einem der Rotorblatthinterkante benachbarten Abschnitt, gebildet sind und zwischen diesen Knicken dieser Abschnitt des Rotorblattes im wesentlichen eben ist. Bei dieser Form der Erfindung bilden dann die zwischen den Knicken liegenden Ebenen sehr flache Winkel zueinander, so daß sich insgesamt nahezu die Form einer konvex gekrümmten Oberflache des Querschnitts des Hinterkantenabschnitts des Rotorblattes ergibt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Rotorblattes sind drei Knicke im wesentlichen jeweils parallel zur Rotorblatthinter- kante verlaufend ausgebildet. Diese Ausfuhrungsform stellt einen optimalen Kompromiß zwischen dem Aufwand bei der Herstellung der Knicke in dem Rotorblatt und einer gewünschten deutlichen Reduzierung des Gerauschpegels des sich bewegenden Rotorblattes dar
Besonders bevorzugt ist es, daß die in Form von Knicken aneinander grenzenden, schrägen Ebenen, welche die Verjüngung des Rotorblattes in Richtung auf die Rotorblatthinterkante bilden, nur auf einer Seite des Rotorblattes ausgebildet sind Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Knicke nur auf der Saugseite eines eine Druck- und eine Saugseite aufweisenden Rotorblattes ausgebildet sind . Auf diese Weise stellt sich eine besonders deutlicne Reduz'erung der Schallemissionen ein. Dabe' nat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die spitzen Winkel, die die zwischen den Knicken egenden Eoenen der Saugseite des Rotorblattes mit der Drückseite αes Rotorblattes bilden zunehmend spitzer werden Die Abnahme der Winkelgroße erfolgt dabei von der Rotorblatthinterkante in Richtung auf die Vorde kante 3es Rotorblattes. Die der Rotorblatthinterkante am nächsten egende Teilebene der Saugseite bildet dann mit der flachen Druckseite die nahezu scnarfe Rotorblatt- hinterkanxe Mit dem erfindungsgemaßen Rotorblatt versenene Windenergieanlagen zeigen aufgrund der verminderten Schallemission des einzelnen Rotorblattes insgesamt eine deutliche Minderung des abgestrahlten Gerauschpegels. Somit stellen die erfindungsgemäßen Windenergieanlagen eine deutlich geringere Lärmbelästigung für die Bevölkerung dar. Daher werden durch die erfindungsgemäßen Windenergieanlagen die eingangs genannten Nachteile der Windenergieanlagen des Standes der Technik erheblich reduziert, die Akzeptanz von Windenergieanlagen in der Bevölkerung erhöht und bestehende Lärmschutzauflagen leichter erfüllt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert Die Figuren der Zeichnung zeigen in der
Figur 1 einen Querschnitt durch einen der Rotorblatthinterkante zugewandten hinteren Abschnitt einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Rotorblattes;
Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1
Die Figur 1 zeigt eine Ausfuhrungsform eines erfindungsgemaßen Rotorblattes 1 In der Figur 1 ist nur der hintere Teil des Rotorblattes 1 dargestellt, welcher einer Rotorblatthinterkante 2 benachbart ist An der Rotorblatthinterkante 2 treffen die beiden Seiten des Rotorbiattes 1 , eine in der Figur oben dargestellte Saugseite 4 und eine in der Figur unten dargestellte Druckseite 6 aufeinander Das Aufeinandertreffen der beiden Seiten des Rotorblattes 1 geschieht in einem spitzen Winkel a Der Winkel a wird gebildet von einer Ebene S welche die im wesentlichen 'lache Druckseite 6 des Rotorblattes 1 enthalt und einer schrägen Ebene a Die Eoene a enthalt einen der Rotorblatthinterkante 2 direkt benachbarten Abschnitt a der Saugseite 4 des Rotorblattes 1 Der im wesentlichen eben ausgebildete Abschnitt 4a bestimmt daher in einem Abscnnitt A den Grad der Verjüngung des Rotorolattes 1 zur Rotorblatthinterkante 2 hin. An den Abschnitt 4a schließt sich ein Abschnitt 4b der Saugseite 4 stufenlos d h. onne Bildung einer treppenartigen Abstufung, an Der Absc r'tt 3 st Teil e °er Eoe^e o we'ce mit der Ebene 8 einen r ke1 8 bildet Der Winkel ß ist kleiner als der Winkel a so daß der Abschnitt 4b der Saugseite 4 mit der Druckseite 6 einen spitzeren Winkel einschließt, als dies zwischen dem Abschn'tt a jnd der Ebene 8 der Fall ,st. Im Bereicn B der Figur 1 wird daher der Grad der Verjüngung des Rotorblattes 1 durch die Steigung des Abschnittes 4b bestimmt. Der Grad der Verjüngung im Bereich B des Abschnittes 4b ist geringer als im Bereich A des Abschnittes 4a. Innerhalb der jeweiligen Bereiche B bzw. A ist der Grad der Verjüngung jedoch nahezu konstant, da die Abschnitte 4b und 4a der Saugseite 4 in sich im wesentlichen eben sind.
Wiederum - in dem oben genannten Sinne - stufenlos sich in Richtung der (nicht dargestellten) Rotorblattvorderkante an den Abschnitt 4b anschließend ist der nächste, ebenfalls als schräge Ebene ausgebildete Abschnitt 4c der Saugseite 4 ausgebildet. Der Abschnitt 4c ist Teil einer Ebene c, welche mit der Ebene 8 einen Winkel γ bildet. Der Winkel y ist wiederum kleiner als der Winkel ß Der Bereich C des Rotorblattes 1 , dessen Ausmaße durch die Lange des Abschnittes 4c der Saugseite 4 bestimmt werden, weist ebenfalls einen nahezu konstanten Grad der Verjüngung des Rotorblattes 1 auf , αa der Abschnitt 4c und die in diesem Bereich gegenüberhegende Druckseite 6 ebenfalls im wesentlichen eben sind
Von der Rotorblatthinterkante 2 her gesehen hinter dem Abschnitt 4c schließt sich ein Abschnitt 4d wiederum stufenlos an. Für den Abschnitt 4d gilt ebenfalls das für die Abschnitte 4a bis 4c Gesagte entsprechend. Je nach den Anforderungen an das Rotorblatt 1 kann die zuvor beschriebene Aneinanderreihung von schrägen Ebenen innerhalb der Saugseite 4, welche zunehmend spitzere Winkel mit der Druckseite 6 einschließen, beliebig fortgesetzt werden In diesem Zusammenhang sei betont, daß die Zeichnung die tatsach cnen Verhaltnisse zur Verdeutlichung stark übertrieben wiedergibt
In der Figur 2 ist zur weiteren Verdeutlichung ein Ausschnitt 1 0 der Figur 1 vergrößert dargestellt Aus der Figur 2 wird insbesondere deutlicn, daß zwischen der Schräge 4a und der Schräge 4b keine Abstufung <n Form einer Treppenstufe vorhanden 'st, sondern die Abschnitte 4a und 4b an einem Knick 1 2 in der Saugse'te J- ane,nar,dergreπzen Eoe^falls wirc deut cn daß de W'nkel σ, welc er zwischen dem Abscnnitt 4a und der Druckseite 6 egt großer ist als der Winkel 3 welcher zwiscnen dem Abschnitt der Saugseite 4 und der Druckseite 6 eingeschlossen ist

Claims

A n s p r ü c h e
1 . Rotorblatt ( 1 ) mit einer Rotorblatthinterkante (2), wobei sich das Rotorblatt ( 1 ) zur Rotorblatthinterkante (2) hin verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Rotorblatthinterkante (2) der Grad der Verjüngung des Rotorblattes ( 1 ) in Richtung auf die Rotorbiatthinterkante (2) zunimmt, und zumindest in diesem Bereich des Rotorblattes keine treppenartige Stufe im Rotorblatt vorgesehen ist.
2. Rotorblatt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Verjüngung in Abständen (A, B, C) zunimmt und zwischen den Stellen ( 1 2) der Zunahme konstant bleibt.
3. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Verjüngung in Form von mindestens einem Knick ( 1 2) in dem Rotorblatt ( 1 ) zunimmt.
4. Rotorblatt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Knick/die Knicke ( 1 2) im wesentlichen parallel zur Rotorblatthinterkante (2) verläuft/verlaufen.
5. Rotorblatt nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Knicke (1 2) vorgesehen sind.
6. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Knick/die Knicke ( 1 21 nur auf einer Seite '4 6) des Rotorblattes ( 1 ) vorgesehen sind.
7. Rotorblatt nach einem der Ansprüche 3 bis 6, mit einer Druckseite und einer Saugseite, dadurch gekennzeichnet, daß der Knick, die Knicke ( 1 2> nur auf der Saugseite ι'4i vorgesehen ist/sind.
8. Rotorblatt nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Rotorblatthinterkantenabschnitt ( 14) des Rotorblattes, welcher der Rotorblatthinterkante (2) benachbart ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite (4, 6) des Rotorblatthinterkantenabschnitts (1 4) im wesentlichen eben ist.
9. Rotorblatt nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen ebene Seite (4, 6) des Rotorblatthinterkantenabschnitts ( 1 4) mit der anderen Seite (6, 4), von der Rotorblatthinterkante (2) aus gesehen, in Richtung der Rotorblattvorderkante zunehmend spitzere Winkel (a, ß, y) einschließt.
10. Windenergieanlage mit einem Rotor, welcher eines oder mehrere Rotorblätter ( 1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.
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