DE102013201871A1 - Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage - Google Patents

Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage Download PDF

Info

Publication number
DE102013201871A1
DE102013201871A1 DE201310201871 DE102013201871A DE102013201871A1 DE 102013201871 A1 DE102013201871 A1 DE 102013201871A1 DE 201310201871 DE201310201871 DE 201310201871 DE 102013201871 A DE102013201871 A DE 102013201871A DE 102013201871 A1 DE102013201871 A1 DE 102013201871A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vortex generator
base plate
wing
rotor blade
thermoplastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE201310201871
Other languages
English (en)
Other versions
DE102013201871C5 (de
DE102013201871B4 (de
Inventor
Markus Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Senvion GmbH
Original Assignee
Senvion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=51263799&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE102013201871(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Senvion GmbH filed Critical Senvion GmbH
Priority to DE102013201871.1A priority Critical patent/DE102013201871C5/de
Publication of DE102013201871A1 publication Critical patent/DE102013201871A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013201871B4 publication Critical patent/DE102013201871B4/de
Publication of DE102013201871C5 publication Critical patent/DE102013201871C5/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • B29C2045/0027—Gate or gate mark locations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/10—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated venting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/082—Blades, e.g. for helicopters
    • B29L2031/085—Wind turbine blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/306—Surface measures
    • F05B2240/3062—Vortex generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/32—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor with roughened surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/60—Structure; Surface texture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vortexgenerator (10) für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage zum Beeinflussen einer Luftströmung an einer Oberfläche des Rotorblattes, wobei der Vortexgenerator (10) eine Grundplatte (12) mit einer Oberseite und wenigstens einen quer zur Grundplatte (12) an der Oberseite angeordneten Flügel (14) mit einer ersten Seitenfläche (16, 16') und einer zweiten Seitenfläche (16, 16') umfasst. Der Vortexgenerator (10) wird erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass die Grundplatte (12) und der wenigstens eine Flügel (14) einstückig ausgebildet sind, wobei die erste Seitenfläche (16, 16') und die zweite Seitenfläche (16, 16') des Flügels (14) jeweils einen Übergangsbereich (18, 18') aufweisen, in dem die Seitenflächen (16, 16') kantenfrei in eine Oberfläche (20) an der Oberseite der Grundplatte (12) übergehen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Vortexgenerators (10) für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, eine Spritzgussform für einen Vortexgenerator (10) eines Rotorblatts einer Windenergieanlage sowie ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage zum Beeinflussen einer Luftströmung an einer Oberfläche des Rotorblattes, wobei der Vortexgenerator eine Grundplatte mit einer Oberseite und wenigstens einen quer zur Grundplatte an der Oberseite angeordneten Flügel mit einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Vortexgenerators für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage. Die Erfindung betrifft ferner eine Spritzgussform für einen Vortexgenerator eines Rotorblatts einer Windenergieanlage sowie ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage.
  • Im Stand der Technik sind Rotorblätter für Windenergieanlagen bekannt, die zur Optimierung ihrer aerodynamischen Eigenschaften Vortexgeneratoren aufweisen. Vortexgeneratoren bestehen in der Regel aus flachen Flügeln oder Winglets mit dreieckiger Grundform, die aufrecht stehend an einer Oberfläche des Rotorblatts befestigt sind.
  • Vortexgeneratoren werden eingesetzt, um die Luftströmung an der Oberfläche des Rotorblatts zu beeinflussen. Insbesondere soll verhindert werden, dass sich eine dicke turbulente Grenzschicht ausbildet, die zu einem Ablösen der laminaren Umströmung vom Rotorblatt und dadurch zu einer Abnahme der Auftriebskräfte führen kann.
  • Im Betrieb sind Vortexgeneratoren erheblichen Belastungen durch hohe aerodynamische Kräfte ausgesetzt, die insbesondere zu einer Biegebelastung der Flügel quer zu ihrer Grundfläche führen. Dadurch wird insbesondere auch die untere, am Rotorblatt angeordnete Kante der Flügel stark beansprucht, so dass bekannte Vortexgeneratoren häufig innerhalb weniger Jahre abbrechen oder abreißen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Lebensdauer eines aerodynamisch optimierten Rotorblatts zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage zum Beeinflussen einer Luftströmung an einer Oberfläche des Rotorblattes, wobei der Vortexgenerator eine Grundplatte mit einer Oberseite und wenigstens einen quer zur Grundplatte an der Oberseite angeordneten Flügel mit einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche umfasst, der dadurch weitergebildet wird, dass die Grundplatte und der wenigstens eine Flügel einstückig ausgebildet sind, wobei die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche des Flügels jeweils einen Übergangsbereich aufweisen, in dem die Seitenflächen kantenfrei in eine Oberfläche an der Oberseite der Grundplatte übergehen.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Vortexgenerator mit der Grundplatte, die insbesondere entlang der Oberfläche des Rotorblatts ausgerichtet ist oder wird, großflächig mit dem Rotorblatt verbunden, beispielsweise verklebt, werden kann. Ein Abreißen des Vortexgenerators wird dadurch wirksam verhindert.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Flügel und die Grundplatte, die insbesondere quer zueinander angeordnet sind, einstückig ausgebildet sind, so dass eine Verbindungsstelle von Grundplatte und Flügel, die eine potenzielle Schwachstelle darstellt, entfällt.
  • Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oberfläche an der Oberseite der Grundplatte kantenfrei in die beiden Seitenflächen des Flügels übergeht. Auch hierdurch werden Schwachstellen, an denen das Material vorzeitig ermüden und aufreißen oder brechen kann, vermieden. Dadurch wird vorteilhafterweise ein Abbrechen des Flügels von der Grundplatte wirksam vermieden.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Übergangsbereich der ersten Seitenfläche und/oder der Übergangsbereich der zweiten Seitenfläche derart ausgebildet, dass eine im Betrieb der Windenergieanlage in dem jeweiligen Übergangsbereich auftretende Materialspannung gleichmäßig über den jeweiligen Übergangsbereich verteilt ist.
  • Bei einem Flügelquerschnitt, der über die gesamte Flügelhöhe variiert, kann vorzugsweise eine Materialspannung auch außerhalb des jeweiligen Übergangsbereichs gleichmäßig verteilt sein.
  • Insbesondere ist die Form des Übergangsbereichs, die im Querschnitt beispielsweise abgerundet, kreisförmig oder hyperbolisch ausgebildet sein kann, durch Berechnungen oder Simulationen an die im Betrieb der Windenergieanlage zu erwartenden Belastungen des jeweiligen Einzelfalls angepasst.
  • Bevorzugt ist ferner, wenn ein Material des Vortexgenerators ein Thermoplast umfasst. Derartige Materialien sind kostengünstig, ausreichend stabil sowie einfach und schnell zu verarbeiten.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch ausgezeichnet, dass ein Material des Vortexgenerators Verstärkungsfasern für das Thermoplast aufweist, wobei insbesondere das Thermoplast ein faserverstärktes, insbesondere kurzfaserverstärktes, Thermoplast ist. Verstärkungsfasern nehmen insbesondere Zugspannungen auf und führen so zu einer Verstärkung des Materials des Vortexgenerators, insbesondere zu einer erhöhten Zugstabilität oder Spannungsstabilität. Die Gefahr eines Abreißens des Flügels wird durch höhere Materialfestigkeit wirksam verringert.
  • Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn die Verstärkungsfasern in dem Übergangsbereich der ersten Seitenfläche und/oder in dem Übergangsbereich der zweiten Seitenfläche entlang eines Kraftflusses einer im Betrieb der Windenergieanlage in dem jeweiligen Übergangsbereich auftretenden Materialspannung ausgerichtet sind. Dieses Merkmal kann vorzugsweise auch über die gesamte Flügelhöhe so ausgebildet sein.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Vortexgenerators für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, insbesondere eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vortexgenerators, wobei der Vortexgenerator eine Grundplatte mit einer Oberseite und wenigstens einem quer zur Grundplatte an der Oberseite angeordneten Flügel aufweist, wobei die Grundplatte und der wenigstens eine Flügel einstückig ausgebildet sind und in einem Spritzgussverfahren unter Verwendung eines Thermoplasts hergestellt werden, wobei das Thermoplast an wenigstens zwei an gegenüberliegenden Seiten des Flügels angeordnete Angussstellen zugeführt wird.
  • Auf diese Weise wird das Thermoplast für den Flügel gleichmäßig von beiden Seiten zugeführt, so dass sich eine gleichmäßige, blasenfreie Zufuhr des Thermoplasts für den Flügel ergibt, so dass Blasen und Lufteinschlüsse in dem Material des fertigen Flügels vermieden werden. Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Seitenflächen, insbesondere die Übergangsbereiche der Seitenflächen des Flügels, aus gleichmäßigem Material, das frei von Schwachstellen, wie zum Beispiel Blasen, ist, aufgebaut werden.
  • Vorzugsweise ist eine symmetrische Anordnung der Angussstellen, insbesondere mit einer geraden Anzahl von Angussstellen, vorgesehen.
  • Wenn vorzugsweise ein faserverstärktes Thermoplast, insbesondere ein kurzfaserverstärktes Thermoplast, verwendet wird, richten sich im Spritzguss die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Thermoplasts entlang der Fließrichtung des Thermoplasts aus. Im Betrieb der Windenergieanlage werden die Flügel des Vortexgenerators typischerweise quer zu den Seitenflächen belastet, so dass sich eine Materialspannung mit einem Kraftfluss zwischen der Oberfläche der Grundplatte und einer Seitenfläche des Flügels ergibt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Fließrichtung des Thermoplasts für die Übergangsbereiche der Seitenflächen des Vortexgenerators bezogen auf die Geometrie des zu fertigenden Vortexgenerators von der Grundplatte zum Flügel hin erfolgt und somit genau der Richtung des zuvor beschriebenen Kraftflusses entspricht.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Spritzgussform für einen Vortexgenerator eines Rotorblattes einer Windenergieanlage, insbesondere eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen, wobei die Spritzgussform einen Hohlraum mit einem ersten Teilraum für eine Grundplatte des Vortexgenerators und einen zweiten Teilraum für einen Flügel des Vortexgenerators aufweist, wobei eine als Formfläche ausgebildete Oberfläche des Hohlraums zwischen dem ersten Teilraum und dem zweiten Teilraum kantenfrei ausgebildet ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilraum zwei oder mehr Angussstutzen zum Zuführen eines Thermoplasts zu dem Hohlraum aufweist, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des zweiten Teilraums angeordnet sind. Dadurch ist die erfindungsgemäße Spritzgussform vorteilhafterweise zur Anwendung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
  • Bevorzugt ist des Weiteren, dass der zweite Teilraum an einer dem ersten Teilraum abgewandten Seite einen Entlüftungsstutzen aufweist. Dadurch wird gewährleistet, dass das Thermoplast in der Spritzgussform die vorgegebene oder gewünschte Fließrichtung beibehält. Der Entlüftungsstutzen ist insbesondere in einem Bereich des zweiten Teilraums angeordnet, der einem Grat des in der Spritzgussform herzustellenden Vortexgenerators zwischen der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche des Flügels des Vortexgenerators entspricht.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Rotorblatt für eine Windenergieanlage mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Vortexgenerator oder mit einem Vortexgenerator hergestellt gemäß einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren oder mit einem Vortexgenerator hergestellt unter Verwendung einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Spritzgussform.
  • 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.
  • 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:
  • 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Vortexgenerator,
  • 2 schematisch einen Querschnitt eines Vortexgenerators aus dem Stand der Technik,
  • 3 schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Vortexgenerators entlang der Linie A-A aus 1 und
  • 4 schematisch eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Spritzgussform für einen Vortexgenerator.
  • 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.
  • 1 zeigt schematisch einen Vortexgenerator 10 mit einer Grundplatte 12 zur Befestigung des Vortexgenerators 10 an einem Rotorblatt einer Windenergieanlage. Der Vortexgenerator 10 weist an der Oberseite eine dem Rotorblatt abgewandte Oberfläche 20 auf.
  • An der Oberfläche 20, die beim Betrieb der Windenergieanlage der das Rotorblatt umströmenden Luftströmung ausgesetzt ist, weist der Vortexgenerator mehrere Flügel 14 auf. Die Flügel 14 stehen im Wesentlichen quer zu der Oberfläche 20 und weisen eine im Wesentlichen dreieckige Grundform auf. Die Flügel 14 sind paarweise derart zueinander angeordnet, dass die längserstreckten Übergangsbereiche 18, 18' der Seitenflächen 16, 16' jeweils eines Flügelpaares in einem vorgegebenen Winkel zueinander stehen.
  • Der Querschnitt eines Flügels 14 entlang der Schnittebene A-A wird im Folgenden näher erläutert.
  • 2 zeigt den Querschnitt eines Flügels 14 eines Vortexgenerators 10 aus dem Stand der Technik. Der Flügel 14 weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf und ist mit einer seiner Schmalseiten mit einer Grundplatte 12 verklebt. Es sind auch Vortexgeneratoren 10 im Stand der Technik bekannt, bei denen die Grundplatte und der Flügel 14 bei vergleichbarer Geometrie aus einem einzigen Bauteil bestehen.
  • Im Betrieb der Windenergieanlage wirken auf den Flügel 14 aerodynamische Kräfte, deren Hauptrichtungen durch die Pfeile F, F' angedeutet sind.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Übergang zwischen dem Flügel 14 und der Grundplatte 12 bei bekannten Vortexgeneratoren 10 eine Schwachstelle darstellt, die erfindungsgemäß vermieden wird.
  • Der Querschnitt eines erfindungsgemäßen Vortexgenerators 10 aus 1 entlang der Linie A-A ist in 3 gezeigt. Die Seitenflächen 16, 16' des Flügels 14 weisen Übergangsbereiche 18, 18' auf, in denen die Seitenflächen 16, 16' kantenfrei an die Oberfläche 22 der Grundplatte 12 anschließen.
  • Die Krümmung des Übergangsbereichs 18' ist dabei derart gewählt, dass sich eine aufgrund der aerodynamischen Kraft in Richtung des Pfeils F auftretenden Materialspannung entlang des Pfeils 30 gleichmäßig über den Übergangsbereich 18' verteilt.
  • Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 3 im Gegensatz zur 2 mit dem Pfeil F nur eine Richtung der typischen aerodynamischen Belastungen dargestellt, wobei die Gegenrichtung analog zu dem Pfeil F' in 2 ebenso auftritt.
  • Für eine zusätzlich verbesserte Belastbarkeit des Vortexgenerators 10 besteht der Vortexgenerator 10 aus einem Material mit einem faserverstärkten Thermoplast, wobei die Verstärkungsfasern für das Thermoplast oder die Verstärkungsfasern des faserverstärkten Thermoplasts entlang der durch Pfeile 30 angedeuteten Spannkraft angeordnet sind.
  • Die gewünschte Ausrichtung der Verstärkungsfasern wird beispielsweise durch die in 4 gezeigte erfindungsgemäße Spritzgussform 40 gewährleistet.
  • Die Spritzgussform 40 umfasst einen Hohlraum 42 für den Vortexgenerator 10, wobei der Hohlraum 42 einen ersten Teilraum 43 für die Grundplatte 12 und einen zweiten Teilraum 44 für den Flügel 14 aufweist. Die innere Oberfläche 46 des Hohlraums 42 der Spritzgussform 40 ist als Formfläche für die Oberfläche 20 der Grundplatte und die Seitenflächen 16, 16' mit den Übergangsbereichen 18, 18' des Flügels 14 ausgebildet.
  • Der erste Teilraum 43 weist zwei oder mehr Angussstutzen 47 auf, durch die gleichmäßig Thermoplast zugeführt wird. Die Angussstutzen 47 sind vorzugsweise symmetrisch zum Flügel 14 angeordnet, damit die Fließwege gleich lang sind. Das Thermoplast breitet sich entlang der durch den Pfeil 50 dargestellten Fließrichtung in dem Hohlraum 42 aus, wobei sich Verstärkungsfasern eines kurzfaserverstärkten Thermoplasts von selbst im Wesentlichen entlang der Fließrichtung ausrichten.
  • Der zweite Teilraum 44 weist an seiner Spitze einen Entlüftungsstutzen 48 auf, durch den Luft und überschüssiges Thermoplast aus dem Hohlraum 42 entweichen können, so dass der Hohlraum 42 vollständig und blasenfrei mit dem Thermoplast ausgefüllt wird.
  • Nach Aushärten des Thermoplasts, Entformen des Vortexrohlings und Nachbereiten, insbesondere ein Glätten der Oberflächen im Bereich der Angussstutzen 47 und des Entlüftungsstutzens 48, wird schließlich ein erfindungsgemäßer Vortexgenerator 10 bereitgestellt.
  • Vorzugsweise ist ein Radius des Übergangsbereichs 18 und/oder 18‘ größer als 2 cm, insbesondere größer als 3 cm, insbesondere größer als 5 cm.
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vortexgenerator
    12
    Grundplatte
    14
    Flügel
    16, 16'
    Seitenfläche
    18, 18'
    Übergangsbereich
    20
    Oberfläche
    30
    Kraftfluss einer Materialspannung
    40
    Spritzgussform
    42
    Hohlraum
    43
    erster Teilraum
    44
    zweiter Teilraum
    46
    Formoberfläche
    47
    Angussstutzen
    48
    Entlüftungsstutzen
    50
    Fließrichtung
    F, F'
    aerodynamische Kraft

Claims (11)

  1. Vortexgenerator (10) für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage zum Beeinflussen einer Luftströmung an einer Oberfläche des Rotorblattes, wobei der Vortexgenerator (10) eine Grundplatte (12) mit einer Oberseite und wenigstens einen quer zur Grundplatte (12) an der Oberseite angeordneten Flügel (14) mit einer ersten Seitenfläche (16, 16') und einer zweiten Seitenfläche (16, 16') umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (12) und der wenigstens eine Flügel (14) einstückig ausgebildet sind, wobei die erste Seitenfläche (16, 16') und die zweite Seitenfläche (16, 16') des Flügels (14) jeweils einen Übergangsbereich (18, 18') aufweisen, in dem die Seitenflächen (16, 16') kantenfrei in eine Oberfläche (20) an der Oberseite der Grundplatte (12) übergehen.
  2. Vortexgenerator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (18, 18') der ersten Seitenfläche (16, 16') und/oder der Übergangsbereich (18, 18') der zweiten Seitenfläche (16, 16') derart ausgebildet ist, dass eine im Betrieb der Windenergieanlage in dem jeweiligen Übergangsbereich (18, 18') auftretende Materialspannung gleichmäßig über den jeweiligen Übergangsbereich (18, 18') verteilt ist.
  3. Vortexgenerator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material des Vortexgenerators (10) ein Thermoplast umfasst.
  4. Vortexgenerator (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material des Vortexgenerators (10) Verstärkungsfasern für das Thermoplast aufweist, wobei insbesondere das Thermoplast ein faserverstärktes, insbesondere kurzfaserverstärktes, Thermoplast ist.
  5. Vortexgenerator (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern in dem Übergangsbereich (18, 18') der ersten Seitenfläche (16, 16') und/oder in dem Übergangsbereich (18, 18') der zweiten Seitenfläche (16, 16') entlang eines Kraftflusses (30) einer im Betrieb der Windenergieanlage in dem jeweiligen Übergangsbereich (18, 18') auftretenden Materialspannung ausgerichtet sind.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Vortexgenerators (10) für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage, insbesondere eines Vortexgenerators (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Vortexgenerator (10) eine Grundplatte (12) mit einer Oberseite und wenigstens einen quer zur Grundplatte (12) an der Oberseite angeordneten Flügel (14) aufweist, wobei die Grundplatte (12) und der wenigstens eine Flügel (14) einstückig ausgebildet sind und in einem Spritzgussverfahren unter Verwendung eines Thermoplasts hergestellt werden, wobei das Thermoplast an wenigstens zwei an gegenüberliegenden Seiten des Flügels (14) angeordnete Angussstellen (47) zugeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein faserverstärktes Thermoplast, insbesondere ein kurzfaserverstärktes Thermoplast, verwendet wird.
  8. Spritzgussform (40) für einen Vortexgenerator eines Rotorblattes einer Windenergieanlage, insbesondere eines Vortexgenerators (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Spritzgussform (40) einen Hohlraum (42) mit einem ersten Teilraum (43) für eine Grundplatte (12) des Vortexgenerators (10) und einen zweiten Teilraum (44) für einen Flügel (14) des Vortexgenerators (10) aufweist, wobei eine als Formfläche ausgebildete Oberfläche (46) des Hohlraums (42) zwischen dem ersten Teilraum (43) und dem zweiten Teilraum (44) kantenfrei ausgebildet ist.
  9. Spritzgussform (40) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilraum (43) zwei Angussstutzen (47) zum Zuführen eines Thermoplasts zu dem Hohlraum (42) aufweist, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des zweiten Teilraums (44) angeordnet sind.
  10. Spritzgussform (40) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teilraum (44) an einer dem ersten Teilraum (43) abgewandten Seite einen Entlüftungsstutzen (48) aufweist.
  11. Rotorblatt für eine Windenergieanlage mit einem Vortexgenerator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder mit einem Vortexgenerator (10) hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7 oder mit einem Vortexgenerator (10) hergestellt unter Verwendung einer Spritzgussform (40) nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
DE102013201871.1A 2013-02-05 2013-02-05 Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage Expired - Fee Related DE102013201871C5 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013201871.1A DE102013201871C5 (de) 2013-02-05 2013-02-05 Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013201871.1A DE102013201871C5 (de) 2013-02-05 2013-02-05 Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE102013201871A1 true DE102013201871A1 (de) 2014-08-21
DE102013201871B4 DE102013201871B4 (de) 2015-10-08
DE102013201871C5 DE102013201871C5 (de) 2018-09-06

Family

ID=51263799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013201871.1A Expired - Fee Related DE102013201871C5 (de) 2013-02-05 2013-02-05 Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013201871C5 (de)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107143470A (zh) * 2017-07-07 2017-09-08 中航瑞德（北京）科技有限公司 风电叶片涡流增效组件及其安装方法
DK201770222A1 (en) * 2017-03-28 2018-05-07 Vestas Wind Sys As A Wind Turbine with Improved Heat Exchanger
EP3348824A1 (de) 2017-01-16 2018-07-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wirbelgenerator, installationsverfahren dafür, windturbinenschaufel und windturbinenstromerzeugungsvorrichtung
EP3421782A1 (de) 2017-06-30 2019-01-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wirbelgenerator und windturbinenschaufelanordnung
US10330077B2 (en) 2015-11-12 2019-06-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator, wind turbine blade, and wind turbine power generating apparatus
US10443563B2 (en) 2015-11-13 2019-10-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator, wind turbine blade, and wind turbine power generating apparatus
US10458388B2 (en) 2016-08-08 2019-10-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine blade, wind turbine rotor, wind turbine power generating apparatus, and method of mounting vortex generator
CN111379661A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 中材科技风电叶片股份有限公司 风电叶片、风机及风电叶片制造方法
US10760546B2 (en) 2016-02-26 2020-09-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Mounting method and template for vortex generator
US10808676B2 (en) 2017-10-20 2020-10-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for determining arrangement position of vortex generator on wind turbine blade, method for producing wind turbine blade assembly, and wind turbine blade assembly
US11015569B2 (en) 2015-11-12 2021-05-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator, wind turbine blade, and wind turbine power generating apparatus
US11149707B2 (en) 2017-10-20 2021-10-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine blade and method for determining arrangement of vortex generator on wind turbine blade
US11319923B2 (en) 2016-02-26 2022-05-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator for wind turbine blade, wind turbine blade, wind turbine power generating apparatus, and method of mounting vortex generator
WO2022114106A1 (ja) 2020-11-27 2022-06-02 三菱重工業株式会社 風車翼用のボルテックスジェネレータ、風車翼及び風力発電装置
WO2022114102A1 (ja) 2020-11-27 2022-06-02 三菱重工業株式会社 風車翼用のボルテックスジェネレータ、風車翼及び風力発電装置並びに風車翼の製造方法
US12037977B2 (en) 2020-11-27 2024-07-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator for wind turbine blade, wind turbine blade, and wind power generating apparatus

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5058837A (en) 1989-04-07 1991-10-22 Wheeler Gary O Low drag vortex generators
NL1012949C2 (nl) 1999-09-01 2001-03-06 Stichting Energie Blad voor een windturbine.
DK174319B1 (da) 2000-06-20 2002-12-02 Lm Glasfiber As Vindmøllevinge med støjdæmpningsmidler
ATE537356T1 (de) 2006-06-09 2011-12-15 Vestas Wind Sys As Windturbinenrotorblatt und pitchgeregelte windturbine
CN101680423B (zh) 2007-03-20 2012-01-11 维斯塔斯风力***有限公司 具涡流发生器的风轮机叶片
US7927078B2 (en) 2007-07-12 2011-04-19 General Electric Company Wind turbine blade tip vortex breakers
US9039381B2 (en) 2010-12-17 2015-05-26 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade and method for manufacturing a wind turbine blade with vortex generators
DK2484898T3 (da) 2011-02-04 2014-07-21 Lm Wp Patent Holding As En vortexgeneratorindretning med tilspidsede dele

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11015569B2 (en) 2015-11-12 2021-05-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator, wind turbine blade, and wind turbine power generating apparatus
US10330077B2 (en) 2015-11-12 2019-06-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator, wind turbine blade, and wind turbine power generating apparatus
US10443563B2 (en) 2015-11-13 2019-10-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator, wind turbine blade, and wind turbine power generating apparatus
US10760546B2 (en) 2016-02-26 2020-09-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Mounting method and template for vortex generator
US11319923B2 (en) 2016-02-26 2022-05-03 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator for wind turbine blade, wind turbine blade, wind turbine power generating apparatus, and method of mounting vortex generator
US10458388B2 (en) 2016-08-08 2019-10-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine blade, wind turbine rotor, wind turbine power generating apparatus, and method of mounting vortex generator
EP3348824A1 (de) 2017-01-16 2018-07-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wirbelgenerator, installationsverfahren dafür, windturbinenschaufel und windturbinenstromerzeugungsvorrichtung
US10982647B2 (en) 2017-01-16 2021-04-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator, installation method for the same, wind turbine blade, and wind turbine power generating apparatus
DK201770222A1 (en) * 2017-03-28 2018-05-07 Vestas Wind Sys As A Wind Turbine with Improved Heat Exchanger
US10697427B2 (en) 2017-06-30 2020-06-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator and wind turbine blade assembly
EP3421782A1 (de) 2017-06-30 2019-01-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wirbelgenerator und windturbinenschaufelanordnung
CN107143470A (zh) * 2017-07-07 2017-09-08 中航瑞德（北京）科技有限公司 风电叶片涡流增效组件及其安装方法
US11149707B2 (en) 2017-10-20 2021-10-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine blade and method for determining arrangement of vortex generator on wind turbine blade
US10808676B2 (en) 2017-10-20 2020-10-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for determining arrangement position of vortex generator on wind turbine blade, method for producing wind turbine blade assembly, and wind turbine blade assembly
CN111379661A (zh) * 2018-12-29 2020-07-07 中材科技风电叶片股份有限公司 风电叶片、风机及风电叶片制造方法
US12037977B2 (en) 2020-11-27 2024-07-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vortex generator for wind turbine blade, wind turbine blade, and wind power generating apparatus
WO2022114106A1 (ja) 2020-11-27 2022-06-02 三菱重工業株式会社 風車翼用のボルテックスジェネレータ、風車翼及び風力発電装置
WO2022114102A1 (ja) 2020-11-27 2022-06-02 三菱重工業株式会社 風車翼用のボルテックスジェネレータ、風車翼及び風力発電装置並びに風車翼の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013201871C5 (de) 2018-09-06
DE102013201871B4 (de) 2015-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013201871B4 (de) Vortexgenerator für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage
EP2904262B1 (de) Faserverbundbauteil für das rotorblatt einer windturbine
EP2363599B2 (de) Rotorblatt für eine Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts
DE102011082664B4 (de) Form zur Herstellung eines Steges und Steg für ein Rotorblatt einer Windenergieanlage
EP1914383B1 (de) Fanschaufel aus Textilverbundwerkstoff
DE102011078951B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts für eine Windenergieanlage, Sandwich-Preform und Rotorblatt für eine Windenergieanlage
EP3114348B1 (de) Verfahren zum herstellen eines rotorblatts einer windenergieanlage, rotorblatt und windenergieanlage
EP2942521B1 (de) Reparaturverfahren für vortexgenerator und ein bausatz dafür
EP2666615B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Windenergieanlagenrotorblatthalbschale bzw. eines Windenergieanlagenrotorblatts und Herstellungsform zu diesem Zweck
EP2368792A2 (de) Stegverbindung für einen Flugzeugflügel
DE102014221966B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Rotorblatts einer Windenergieanlage
DE2339468A1 (de) Schaufelkonstruktion fuer von stroemungsmitteln durchstroemte maschinen
DE102015007289A1 (de) Rotorblatt, Rotorblattgurt und Verfahren zum Herstellen eines Rotorblattgurts
EP3551438B1 (de) Hinterkantengurt eines rotorblatts einer windenergieanlage, rotorblatt und verfahren zum herstellen eines hinterkantengurts
EP3421229B1 (de) Verfahren zum positionieren von faserbauteilen
WO2020109220A1 (de) Verfahren zum einbringen eines rotorblattgurts in eine rotorblattschale, gurtform, rotorblatt sowie windenergieanlage
EP3015702B1 (de) Rotorblatt für eine windkraftanlage und verfahren zum herstellen eines rotorblatts
DE102016100191A1 (de) Faserverbundbauteil und Strukturbauteil sowie Herstellungsverfahren
DE102021133916A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sandwichbauteils

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SENVION GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: REPOWER SYSTEMS SE, 22297 HAMBURG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE SEEMANN & PARTNER, DE

Representative=s name: SEEMANN & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE

Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SENVION GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SENVION SE, 22297 HAMBURG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE SEEMANN & PARTNER, DE

Representative=s name: SEEMANN & PARTNER PATENTANWAELTE MBB, DE

Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE

R026 Opposition filed against patent
R006 Appeal filed
R008 Case pending at federal patent court
R082 Change of representative

Representative=s name: WALLINGER RICKER SCHLOTTER TOSTMANN PATENT- UN, DE

R011 All appeals rejected, refused or otherwise settled
R034 Decision of examining division/federal patent court maintaining patent in limited form now final
R206 Amended patent specification
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee