DK174261B1 - Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge - Google Patents

Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge Download PDF

Info

Publication number
DK174261B1
DK174261B1 DK200001450A DKPA200001450A DK174261B1 DK 174261 B1 DK174261 B1 DK 174261B1 DK 200001450 A DK200001450 A DK 200001450A DK PA200001450 A DKPA200001450 A DK PA200001450A DK 174261 B1 DK174261 B1 DK 174261B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
spoiler
cavity
blade
wing
deactivated
Prior art date
Application number
DK200001450A
Other languages
English (en)
Inventor
Henrik Stiesdal
Original Assignee
Bonus Energy As
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
Priority to DK200001450A priority Critical patent/DK174261B1/da
Application filed by Bonus Energy As filed Critical Bonus Energy As
Priority to AU2001291641A priority patent/AU2001291641A1/en
Priority to DE60110098T priority patent/DE60110098T2/de
Priority to EP01971723A priority patent/EP1320680B1/en
Priority to AT01971723T priority patent/ATE293213T1/de
Priority to US10/148,264 priority patent/US7419356B2/en
Priority to ES01971723T priority patent/ES2240519T3/es
Priority to PCT/DK2001/000622 priority patent/WO2002029247A1/en
Priority to DK01971723T priority patent/DK1320680T3/da
Publication of DK200001450A publication Critical patent/DK200001450A/da
Application granted granted Critical
Publication of DK174261B1 publication Critical patent/DK174261B1/da

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0244Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking
    • F03D7/0252Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking with aerodynamic drag devices on the blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/0608Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0633Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades
    • F03D1/0641Rotors characterised by their aerodynamic shape of the blades of the section profile of the blades, i.e. aerofoil profile
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/305Flaps, slats or spoilers
    • F05B2240/3052Flaps, slats or spoilers adjustable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/306Surface measures
    • F05B2240/3062Vortex generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/32Characteristics 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

DK 174261 B1
Opfindelsen angår en anordning Hl brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge, og hvor anordningen omfatter mindst en spoiler, som er fremstillet af et fleksibelt materiale, der er forsynet med mindst en hulhed, og hvor hulheden i en deaktiveret form har et første volumen, og i en aktiveret form har et andet volumen, og 5 hvor hulhedens volumen kan blive ændret fra den deaktiverede form til den aktiverede form ved at lede et fluid til hulheden
Det er kendt, at man på enhver mølle er nødt til at begrænse effekten i høj vind, da møllen ellers kan blive overbelastet De normale metoder til effektbegrænsmng er 10 stallregulenng og pitchregulenng
Ved almindelig stallregulenng er vingerne fast monteret på møllenavet og kan ikke drejes om deres længdeakse Den mdstillingsvinkel, vingerne har på navet, justeres én gang for alle ved møllens opstilling og indkønng Vingerne er designet, så luftstrøm-15 ningen over dem af sig selv giver større luftmodstand i høj vind og derved begrænser effekten På grund af denne passive udnyttelse af vingernes aerodynamiske egenskaber bliver reguleringen simpel og robust under alle forhold, med kun små spidsbelastninger 20 Almindelig stallregulenng har den ulempe, at maksimaleffekten afhænger af luftens massefylde og vingens overfladeruhed Der vil derfor være ændnnger i maksimaleffekten fra sommer til vinter, og ved snavsede vinger Stalleffekten afhænger også i høj grad af udformningen af vingens forkant Små fremstilhngstolerancer i forkantens form kan give betydelige forskelle i det effektmveau, en vindmølle stallregulerer på 25
Ved pitchregulenng er vingerne monteret på lejer på møllenavnet, så de kan drejes om deres længdeakse I høj vind bliver indstillingsvinklen hele tiden justeret væk fra stall, så opdnfren begrænses til at give netop den ønskede effekt Med den aktive regulering kan der kompenseres for luftens massefylde, vingens overfladeruhed og indflydelsen 30 fra fremstillingstolerancer DK 174261 B1 2
Pitchregulenng har den ulempe, at do* kræves en forholdsvis kompliceret, aktiv regu- '> lenng, som i høj vind kan være følsom overfor turbulens Derfor forudsætter pitchregulenng i praksis en speciel generator med helt eller delvist vanabelt omløbstal, så møllen kan løbe lidt op i fart ved vindstød Ellers kan den aktive regulenng nemlig 5 ikke følge med vindens vanationer, og man får for store spidsbelastninger Pitchregulenng har også den ulempe i forhold til stallregulenng med fast indstillede vinger, at vingerne skal monteres drejeligt på møllenavnet, og derfor skal forsynes med lejer og aktuenngssystemer Disse komponenter skal kunne overføre store belastninger, og medfører et forøget servicebehov 10
En nyere reguleringsform er aktiv stallregulenng Her bliver de to normale metoder til effektbegrænsning kombineret Ligesom ved pitchregulenng er der lejer mellem vinger og møllenav, så indgangsvinklen kan justeres, men selve effektbegrænsningen i høj vind sker ved stall 15
Sammenlignet med almindelig stallregulenng har aktiv stall den fordel, at maksimal-effekten med sikkerhed kan fastholdes på den ønskede værdi, uanset luffens massefylde, eventuelt snavs på vingerne og indflydelsen fra fremstilhngstolerancer Sammenlignet med pitchregulenng har aktiv stallregulenng den fordel, at selve reguleringen 20 sker ved stall, altså ved en passiv udnyttelse af vingens aerodynamiske egenskaber, så følsomheden overfor turbulens stadig er lille Det er derfor ikke nødvendigt at bruge specielle generatorer, vanabelt omløbstal eller lignende for at undgå store spidsbelastninger 25 Aktiv stallregulenng har dog også sine ulemper i forhold til passiv stallregulenng med fast indstillede vinger Ligesom ved pitchregulenng er der den ulempe, at vingerne skal monteres drejeligt på møllenavnet, og derfor skal forsynes med lejer og aktuenngssystemer Disse komponenter skal kunne overføre store belastninger, og medfører et øget servicebehov Ved aktiv stallregulenng er regulenngen langsommere end ved 30 pitchregulenng, og kravene er aktuenngssystememe er derfor mindre, men kompleksiteten er dog væsentligt større end ved passiv stallregulenng 3 DK 174261 B1
Udover de reguleringssystemer, som baserer sig på drejmng af hele vinger, kendes der også spoilere på fast indstillede vinger, hvor reguleringen sker ved spoilervirknmg, normalt understøttet af helt eller delvist stall af vingen Spoileren kan typisk være udført som en skinne, der er anbragt over vingens sugeside, og som ved udfældning giver 5 forøget luftmodstand og turbulens, og måske også tripper et egentligt stall Sådanne spoilere blev anvendt på de vindmøller, der under 2 Verdenskrig blev opført af FL Smidt i Danmark
Spoilersystemer af denne art har normalt den ulempe, at de indebærer mekaniske dele 10 langt ude ad vmgen Erfaringsmæssigt er det vanskeligt at holde en høj rådelighed på sådanne systemer, da driftsforholdene er meget vanskelige, og da aktuenngsmeka-msmeme til spoilere normalt er dårligt egnet til at modstå de hundredvis af millioner påvirkninger, systemet udsættes for under normal dnft Dertil kommer, at spoilere anbragt over vingens overflade, også når de ikke er aktiveret, normalt har en vis be-15 standig spoilervirknmg, som vil reducere vingens aerodynamiske virkningsgrad Den eksterne montering kan også give et væsentligt støjbidrag
Der findes andre spoilersystemer, som bestå af skinner eller bælge nedfældet i vingens overflade Virkningen beror igen på forøget luftmodstand og turbulens, men ^forhold 20 til eksterne spoilere er mekanismen noget bedre beskyttet Sådanne spoilere er bl a set anvendt tidlige vindmøller af WindMatic-typen i Danmark Ved at være nedfældet i vmgeoverfladen har denne type spoilere den fordel, at de ikke i nævneværdig grad reducerer vingens aerodynamiske virkningsgrad, når de ikke er udfældet 25 Nedfældede spoilere har normalt den ulempe, at de kræver særlige vingestrukturer med udsparinger og hulheder Desuden kan de normalt kun vanskeligt udføres ved selve forkanten, hvor luftkræfteme er store, men må anbringes længere omme på profilets sugeside Her er driftsforholdene bedre, men spoilervirkningen er til gengæld mere begrænset, og spoileren skal derfor være væsentlig størrelse Der kan være støj-30 problemer ved de skilleflader, der er mellem hovedvinge og spoiler, og virkningen kan være usikker under ovensmng og ved kraftig forurening med støv m v, hvor ud- og indfældning kan være hæmmet DK 174261 B1 4
Fra europæisk patentansøgning EP 0 394 882 Al kendes en spoilertype, som består af en fleksibel membran anordnet radialt ud ad en vindmøllevinge omtrent midt på vingens sugeside, og som ved opblæsmng udløser stall på de sektioner af vingen, som er forsynet med denne spoiler Spoilersystemer af denne art har den ulempe, at virknin-S gen af et stall udløst midt på sugesiden normalt ikke vil være tilstrækkeligt til at give en væsentlig regulering Dertil kommer den ulempe, at spoilertypen forudsætter en udsparet kanal på vingen i et område, hvor der af styrkemæssige årsager er brug for en ubrudt og kontinuert struktur 10 Fra europæisk patentansøgning EP 0 283 730 Al kendes et strømmngslegeme, hvor i det mindste den ene side er overdækket med en membran, der kan forandre form som funktion af et indre trykmedium Dette legeme kan ved opblæsmng antages at forandre sme aerodynamiske egenskaber i så høj grad, at en vis regulering kan tilvejebringes Et membransystem af denne art har den ulempe, at det dækker store dele af vingens 15 overflade, og at regulermgsvirkmngen på grund af de store flader kan være noget vanskelig at styre
Det er kendt, at luftens strømning over en vindmøllevinge kan reguleres med flowre-gulerende midler Eksempler på sådanne midler er f eks beskrevet i dansk brugsmo-20 delansøgning DK 95 00238 W Her er bl a afbildet vortex generators (figur 5)
Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en anordning til effektre-gulenng af vindmøller med fast indstillede vinger, som reducerer de ulemper der er forbundet med kendte anordninger 25
Dette formål opnås ved at benytte en anordning af den indledningsvis nævnte type, som er særpræget ved, at anordningen omfatter mindst en spoiler, som er fremstillet af et fleksibelt materiale, der er forsynet med mindst én hulhed, og hvor hulheden i en deaktiveret form har et første volumen, og i en aktiveret form har et andet volumen, og 30 hvor hulhedens volumen kan blive ændret fra den deaktiverede form til den aktiverede form ved at lede et fluid til hulheden 5 DK 174261 B1
Opfindelsen er således baseret på en fleksibel spoiler, der er anbragt på vingens sugeside sammenbygget med eller anbragt i tilknytning til en anden type flowregulerende aggregat, og som aktiveres ved fyldning med et flydende eller luftformigt medium 5 Denne fremgangsmåde er overraskende effektiv og har en lang række fordele i forhold til kendte systemer
Ved at være baseret på aktiv regulering undgås de ulemper, der normalt er forbundet med passiv stallregulenng med fast indstillede vinger Med den aktive regulering kan 10 der kompenseres for luftens massefylde, vingens overfladenihed og indflydelsen fra fremstillingstolerancer
Ved at være baseret på en spoilervirkmng undgås de ulemper, der normalt er forbundet med vingedrejmngssystemer I forhold til de væsentlige udgifter til vmgelejer og ak-15 tuenngssystemer, der skal kunne overføre store belastninger, er udgiften til spoilersystemet helt marginal, ligesom servicebehovet er kraftigt reduceret
Ved at være baseret på en fleksibel spoilertype, der er monteret på vingens overflade, undgås de ulemper, der normalt er forbundet med spoilere af kendte typer 20
Der er intet tab af aerodynamisk virkningsgrad, når spoileren ikke er udfældet, og ved passende udformning af kanterne, så højden af overgangen til vingens overflade er lille i forhold til grænselaget, kan nsikoen for støjproblemer minimeres Ved at være monteret på vingens overflade kan spoileren undvære de udsparinger og hulheder, der 25 normalt er forbundet med nedfældede spoilere Ved ikke at have skilleflader mellem spoiler og hovedvinge bliver spoilerens funktion sikker også under overisning og ved kraftig forurening af støv m v
En særlig fordel ved opfindelsen hidrører fra montering på vingens overflade Dette 30 medfører, at spoileren kan eftermonteres, så fremgangsmåden til regulering kan indføres på eksisterende vindmøller Dette vil normalt ikke være muligt ved kendte spoiler- DK 174261 B1 6 typer, bortset fra måske den helt oprindelige type, som er monteret et stykke over vingens overflade I kraft af, at spoileren er sammenbygget med eller anbragt i tilknytning til en anden 5 type flowregulerende aggregat, opnås et særlig gunstigt resultat af vekselvirkningen mellem spoileren og det flowregulerende aggregat
Denne særlig gunstige vekselvirkning vil optræde, hvor det flowregulerende aggregat i sig selv er af en type, som helt eller delvist forsinker aerodynamisk stall af vmgeprofi-10 let, eksempelvis udført som vortex generators Vekselvirkningen kan da komme til udtryk på to måder
For det første vil en eventuel mindre, utilsigtet spoilervirkning af spoileren i ikke-aktiveret tilstand blive elimineret, når spoileren er anbragt i tilknytning til det flowre-15 gulerende aggregat, når blot dette har tilstrækkelig kapacitet til at overstyre en sådan utilsigtet og uhensigtsmæssig spoilervirknmg i ikke-aktiveret tilstand
For det andet kan spoiler og flowregulerende aggregat dimensioneres således i forhold til hinanden, at spoileren, når den er aktiveret, helt eller delvist eliminerer virkningen 20 af det flowregulerende aggregat
Hvis det flowregulerende aggregat har en væsentlig indflydelse på vmgens aerodynamiske egenskaber, kan der opnås stor regulenngsvirkning med spoileren 25 Den flowregulerende anordning kan udvirke, at flowregulenngen giver det aerodynamiske profil en højere opdnftskoefficient eller på anden måde forårsager, at stall først indtræder ved en højere vindhastighed Herved vil vindmøllens maksimaleffekt forøges i forhold til, hvad der ville have været tilfældet, hvis det andet flowregulerende aggregat ikke var monteret på vmgens yderside 30
Anordningen kan endvidere udvirke, at spoilerens ændring i strømningen af luft omkring vingen ændrer flowregulenng der etableres af en vortex generator og at ændnn- 7 DK 174261 B1 gen i strømningen af luft omknng vingen reguleres, så effektydelsen fra vindmøllen i høj vind fastholdes på et bestemt niveau
Anordningen ifølge opfindelsen kan være udformet på forskellig vis således 5 -at spoileren udgør en folie med en yderside, der er bestemt til at vende udefter i forhold til overfladen af vingen, og en inderside, der er bestemt til at vende indefter i forhold til overfladen af vingen, at indersiden af folien er bestemt til at blive fastgjort til overfladen af vingen, og at hulheden er dannet mellem ydersiden og indersiden af folien, 10 -at folien har et midterste område, hvor hulheden er dannet, og som har en tykkelse T, at den midterste del konvergerer mod kantområder, der har en tykkelse t, og at tykkelsen t er mindre end tykkelsen T, -at det midterste område af spoileren, når spoileren antager den deaktiverede form, har en yderside, der konvergerer kontinuert mod kantområdeme, og at det midterste områ-15 de af spoileren, når spoileren antager den aktiverede form, i det mindste medfører et ændret profil for vingen, fortrinsvis udviser en diskontinuitet i forhold til overfladen af vingen, -at der gennem hulheden mellem ydersiden af spoileren og indersiden af spoileren er dannet støttenbber, der er i stand til at fastholde en givet mindste afstand mellem 20 ydersiden og indersiden af spoileren, når anordningen befinder sig i sin deaktiVérede form, -at der gennem hulheden er dannet passager, der strækker sig i smallere kanaler i hulheden, og som forløber mellem bredere kanaler i hulheden, at passagerne er klappet sammen, når spoileren antager sin deaktiverede form, og at passagerne er udvidede, 25 når spoileren antager sin aktiverede form, -at spoileren bliver bragt fra sin deaktiverede form til sin aktiverede form ved, at hulheden bliver fyldt med en given mængde fluid, fortrinsvis trykluft eller anden tryksat luftart, alternativt hydraulikolie eller anden væske, -at spoileren bliver bragt fra sin aktiverede form tilbage til sin deaktiverede form ved, 30 at hulheden bliver tømt for fluid ved hjælp af luftstrømningen, der virker på overfladen af vingen og på ydersiden af folien, og/eller ved hjælp af centrifugalkraften, der virker på fluidet, DK 174261 B1 8 -at spoileren er anbragt på sugesiden af vingen på kun en del af vingen, -at spoileren er anbragt på radielle positioner fra inderst 0-30 % til yderst 30-80 % af vingelængden, -at spoileren er anbragt umiddelbart foran en sene vortex generators med højde i om-5 rådet 3-50 mm, eller -at spoileren er fremstillet af gummi, alternativt er fremstillet af plast, og fortrinsvis er fremstillet af et ekstruderet profil af siliconegummi og med en bredde på 50-250 mm I det følgende besknves opfindelsen nærmere, idet der henvises til figurerne 10
Figur 1 viser en vindmøllevinge med en ekstern spoiler af kendt, ældre type Vinge-profilet 1 er forsynet med spoilerskinne 2, som bæres af en sene beslag 3 med hængsler 4 Spoileren er vist i normal deaktiveret stilling, hvor der ikke ønskes nogen spoi-lervirkmng 15
Figur 2 viser samme spoiler i aktiveret stilling, hvor spoileren ved mekaniske midler er drejet til maksimal virkning
Figur 3 viser en vindmøllevinge med en indbygget spoiler af kendt, nyere type Vin-20 geprofilet 5 er forsynet med en spoilerskinne 6, som er nedfældet i en hulhed 7 i vingens overflade, og som kan drejes om et hængsel 8 Spoileren er vist i normal deaktiveret stilling, hvor der ikke ønskes nogen spoilervirkning
Figur 4 viser samme spoiler i aktiveret stilling, hvor spoileren ved mekaniske midler 25 er drejet til maksimal virkning
Figur 5 viser en vindmøllevinge med en indbygget fleksibel spoiler af kendt, nyere type Vingeprofilet 9 er forsynet med en hulhed 10, der er overdækket med en fleksibel membran 11 Hulheden 10 strækker sig langs en del af vingens længde, og lukkes 30 indad mod vingeroden og udad mod vingetippen med ventiler, som ikke er vist på figuren Spoileren er vist i normal, deaktiveret stilling, hvor der ikke ønskes nogen spoilervirkning 9 DK 174261 B1
Figur 6 viser samme spoiler i aktiveret stilling, hvor spoilerens membran er blæst op til maksimal virkning Aktiveringen sker ved at åbne den inderste ventil og lukke for den yderste Opblæsmngen forårsages da af det overtryk, der hidrører fra centrifugalkraften på den luftsøjle, der står i vingens hulhed Deaktivering sker ved at lukke den 5 inderste ventil og åbne den yderste
Figur 7 viser et flowregulerende aggregat i form af vortex generators monteret på sugesiden af en vindmøllevinge Ved at lave hvirvler, som pumper energi ned i grænselaget, forsinker vortex generators forekomsten af stall 10
Figur 8 viser en passivt stallreguleret vindmølles effektkurve med og uden vortex generators Det ses, hvordan den vindhastighed, hvor reguleringen for alvor begrænser stigningen i effekten, forøges med vortex generators, og hvordan maksimaleffekten forøges tilsvarende 15
Figur 9 viser en vindmøllevinge med en spoiler i henhold til opfindelsen Vingeprofi-let 12 er forsynet med en fleksibel spoiler 13, der strækker sig langs en del af vingens længde Spoileren har et tværsnit med en hulhed 14 Hulheden 14 er delvist lukket udadtil mod vmgetippen, og forbindes indad mod vingeroden til et trykluftsystem, der 20 kan sætte støne eller mindre tryk på spoilerens hulhed Spoileren er vist i> normal, deaktiveret stilling, hvor der ikke ønskes nogen spoilervirkmng I tilknytning til spoileren er anbragt et flowregulerende aggregat 15, her udført som vortex generators Det flowregulerende aggregat er her anbragt mellem spoileren og vingens bagkant, men kan også være anbragt mellem spoileren og vingens forkant Det ses, hvordan en lille 25 hvirvel fra spoilerens forkant fuldstændig undertrykkes af de langt større hvirvler fra vortex generators
Figur 10 viser samme spoiler i aktiveret stilling, hvor spoileren er blæst op til maksimal virkning Aktiveringen sker normal ved at sætte tryk på spoilerens hulhed Spoile-30 ren kan opblæses trinløst, afhængig af det påførte tryk Deaktiveringen sker ved at reducere fyldningstrykket Tømningen forstærkes ved centrifugal virkningen på den luftsøjle, der står i spoilerens hulhed, eventuelt suppleret med ejektorvirknmgen fra DK 174261 B1 10 forbistrømmende luft ved spoilerens yderste ende Spoileren er her aktiveret i så høj grad, at luftstrømningen afbøjes uden om det flowregulerende aggregat, som derved bliver virkningsløst Alle mellemstadier af aktivering kan tænkes, så virkningen af det flowregulerende aggregat påvirkes i større eller mindre grad 5
Figur 11 viser eksempler på tværsnit af spoilere i henhold til opfindelsen, før spoilerne monteres på vingen Spoilerne kan f eks ekstruderes i siliconegummi eller i EPDM Shore 45, hvorved de let kan monteres på sugesider med forskellig krumning En normal fortrukket udførelse 16 kan have et antal ribber 17, som fastholder hulhedens form 10 ved eventuelt undertryk fra sugevirkningen under centnfugalpåvirkningen, men som alligevel giver god adgang for luft til opblæsning En tredje foretrukket udførelse 18 kan have uensartet tværsnit af hulheden, hvor én del 19 har stor godstykkelse af den side, som ekspanderer ved opblæsning, mens en anden del 20 har mindre godstykkelse Herved kan formen af den opblæste spoiler justeres til at give den mest for-15 delagtige afløsning af luftstrømmen I en ijerde foretrukket udførelse kan hulheden deles i to eller flere parallelle kanaler, som eventuelt kan opblæses til forskellige tryk Herved kan formen differentieres yderligere, ligesom en større del af spoileren kan bibringes en form, der er gunstig for afløsningen 20 Figur 12 viser et eksempel på en effektkurve for en mølle forsynet med en spoiler i henhold til opfindelsen De to grafer viser effektkurven hhv med og uden aktiv spoi-lerregulenng

Claims (12)

11 DK 174261 B1
1 Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge, og hvor anordningen omfatter mindst en spoiler, som er fremstillet af et fleksibelt maten- 5 ale, der er forsynet med mindst én hulhed, og hvor hulheden i en deaktiveret form har et første volumen, og i en aktiveret form har et andet volumen, og hvor hulhedens volumen kan blive ændret fra den deaktiverede form til den aktiverede form ved at lede et fluid til hulheden, kendetegnet ved, at nævnte mindst ene spoiler er monteret på vingens overside, og at der, set i strømmngsretningen, bag nævnte mindst ene spoi-10 ler er anbragt et flowregulerende aggregat
2 Anordning ifølge krav 1,kendetegnet ved, at spoileren udgør en folie med en yderside, der er bestemt til at vende udefter i forhold til overfladen af vingen, og en inderside, der er bestemt til at vende indefter i forhold til overfladen af vingen, at in- 15 dersiden af folien er bestemt til at blive fastgjort til overfladen af vingen, og at hulheden er dannet mellem ydersiden og indersiden af folien
3 Anordning ifølge krav 1 eller krav 2, kendetegnet ved, at folien har et midterste område, hvor hulheden er dannet, og som har en tykkelse T, at den midterste del 20 konvergerer mod kantområder, der har en tykkelse t, og at tykkelsen t er mindre end tykkelsen T
4 Anordning ifølge ethvert af kravene 1-3, kendetegnet ved, at det midterste område af spoileren, når spoileren antager den deaktiverede form, har en yderside, der 25 konvergerer kontinuert mod kantområdeme, og at det midterste område af spoileren, når spoileren antager den aktiverede form, i det mindste medfører et ændret profil for vingen, fortrinsvis udviser en diskontinuitet i forhold til overfladen af vingen
5 Anordning ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at der gennem hul-30 heden mellem ydersiden af spoileren og indersiden af spoileren er dannet støttenbber, der er i stand til at fastholde en givet mindste afstand mellem ydersiden og indersiden af spoileren, når anordningen befinder sig i sm deaktiverede form DK 174261 B1 12
6 Anordning ifølge ethvert af kravene 1-5, kendetegnet ved, at der gennem hulheden er dannet passager, der strækker sig i smallere kanaler i hulheden, og som forløber mellem bredere kanaler i hulheden, at passagerne er klappet sammen, når spoileren antager sin deaktiverede form, og at passagerne er udvidede, når spoileren antager 5 sin aktiverede fonn
7 Anordning ifølge ethvert af kravene 1-6, kendetegnet ved, at spoileren bliver bragt fra sin deaktiverede form til sin aktiverede form ved, at hulheden bliver fyldt med en given mængde fluid, fortnnsvis trykluft eller anden tryksat luftart, alternativt 10 hydraulikolie eller anden væske
8 Anordning ifølge krav 7, kendetegnet ved, at spoileren bliver bragt fra sin aktiverede form tilbage til sin deaktiverede form ved, at hulheden bliver tømt for fluid ved hjælp af luftstrømningen, der virker på overfladen af vingen og på ydersiden af 15 folien, og/eller ved hjælp af centrifugalkraften, der virker på fluidet
9 Anordning ifølge ethvert af kravene 1-8, kendetegnet ved, at spoileren er anbragt på sugesiden af vingen på kun en del af vingen 20 10 Anordning ifølge krav 9, kendetegnet ved, at spoileren er anbragt på radielle positioner fra inderst 0-30 % til yderst 30-80 % af vingelængden
11 Anordning ifølge krav 10, kendetegnet ved, at spoileren er anbragt umiddelbart foran en sene vortex generators med højde i området 3-50 mm 25
12 Anordning ifølge ethvert af kravene 1-11, kendetegnet ved, at spoileren er fremstillet af gummi, alternativt er fremstillet af plast, og fortrinsvis er fremstillet af et ekstruderet profil af siliconegummi og med en bredde på 50-250 mm
DK200001450A 2000-09-29 2000-09-29 Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge DK174261B1 (da)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK200001450A DK174261B1 (da) 2000-09-29 2000-09-29 Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge
DE60110098T DE60110098T2 (de) 2000-09-29 2001-09-28 Regelungsmethode für eine windturbine und regeleinrichtung dafür
EP01971723A EP1320680B1 (en) 2000-09-29 2001-09-28 Method for regulating a windmill and an apparatus for the use of said method
AT01971723T ATE293213T1 (de) 2000-09-29 2001-09-28 Regelungsmethode für eine windturbine und regeleinrichtung dafür
AU2001291641A AU2001291641A1 (en) 2000-09-29 2001-09-28 Method for regulating a windmill and an apparatus for the use of said method
US10/148,264 US7419356B2 (en) 2000-09-29 2001-09-28 Method for regulating a windmill, and an apparatus for the use of said method
ES01971723T ES2240519T3 (es) 2000-09-29 2001-09-28 Procedimiento para regular un molino de viento y aparato para usar dicho procedimiento.
PCT/DK2001/000622 WO2002029247A1 (en) 2000-09-29 2001-09-28 Method for regulating a windmill and an apparatus for the use of said method
DK01971723T DK1320680T3 (da) 2000-09-29 2001-09-28 Fremgangsmåde til regulering af en vindmölle samt en anordning til brug ved fremgangsmåden

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK200001450A DK174261B1 (da) 2000-09-29 2000-09-29 Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge
DK200001450 2000-09-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK200001450A DK200001450A (da) 2002-03-30
DK174261B1 true DK174261B1 (da) 2002-10-21

Family

ID=8159753

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK200001450A DK174261B1 (da) 2000-09-29 2000-09-29 Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge
DK01971723T DK1320680T3 (da) 2000-09-29 2001-09-28 Fremgangsmåde til regulering af en vindmölle samt en anordning til brug ved fremgangsmåden

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK01971723T DK1320680T3 (da) 2000-09-29 2001-09-28 Fremgangsmåde til regulering af en vindmölle samt en anordning til brug ved fremgangsmåden

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7419356B2 (da)
EP (1) EP1320680B1 (da)
AT (1) ATE293213T1 (da)
AU (1) AU2001291641A1 (da)
DE (1) DE60110098T2 (da)
DK (2) DK174261B1 (da)
ES (1) ES2240519T3 (da)
WO (1) WO2002029247A1 (da)

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10348060B4 (de) 2003-10-16 2016-10-27 Windreich GmbH Rotorblatt eines Rotors einer Windenergieanlage
US7469750B2 (en) 2004-09-20 2008-12-30 Owen Oil Tools Lp Expandable seal
US7387491B2 (en) * 2004-12-23 2008-06-17 General Electric Company Active flow modifications on wind turbine blades
US7582977B1 (en) * 2005-02-25 2009-09-01 Clipper Windpower Technology, Inc. Extendable rotor blades for power generating wind and ocean current turbines within a module mounted atop a main blade
BRPI0600613B1 (pt) * 2006-03-14 2015-08-11 Tecsis Tecnologia E Sist S Avançados S A Pá multielementos com perfis aerodinâmicos
US7708519B2 (en) * 2007-03-26 2010-05-04 Honeywell International Inc. Vortex spoiler for delivery of cooling airflow in a turbine engine
EP2031241A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-04 Lm Glasfiber A/S Blade for a rotor of a wind turbine provided with barrier generating means
DE102007059285A1 (de) * 2007-12-08 2009-06-10 Nordex Energy Gmbh Rotorblatt für Windenergieanlagen
EP2235366B1 (en) * 2007-12-21 2011-09-21 Vestas Wind Systems A/S Active flow control device and method for affecting a fluid boundary layer of a wind turbine blade
ES2343397B1 (es) * 2008-03-07 2011-06-13 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Una pala de aerogenerador.
US8267654B2 (en) * 2008-05-16 2012-09-18 Frontier Wind, Llc Wind turbine with gust compensating air deflector
US8192161B2 (en) * 2008-05-16 2012-06-05 Frontier Wind, Llc. Wind turbine with deployable air deflectors
WO2010048152A1 (en) * 2008-10-20 2010-04-29 Drexel University Vertical axis wind turbine
GB2466478A (en) * 2008-12-02 2010-06-30 Aerovortex Mills Ltd Suction generation device
GB2464163A (en) * 2009-02-25 2010-04-14 Vestas Wind Sys As Variable leading edge wind turbine blade
WO2011026009A1 (en) * 2009-08-28 2011-03-03 Polystrand, Inc Thermoplastic rotor blade
US20110103950A1 (en) * 2009-11-04 2011-05-05 General Electric Company System and method for providing a controlled flow of fluid to or from a wind turbine blade surface
US8061986B2 (en) 2010-06-11 2011-11-22 General Electric Company Wind turbine blades with controllable aerodynamic vortex elements
PL2405129T3 (pl) * 2010-07-06 2017-06-30 Lm Wp Patent Holding A/S Łopata turbiny wiatrowej o zmiennej krawędzi spływu
EP2444658B1 (en) * 2010-10-21 2016-10-19 Siemens Aktiengesellschaft Method to retrofit a blade of a wind turbine
US20110142676A1 (en) * 2010-11-16 2011-06-16 General Electric Company Rotor blade assembly having an auxiliary blade
CA2824611A1 (en) 2010-12-16 2012-06-21 Inventus Holdings, Llc A method for determining optimum vortex generator placement for maximum efficiency on a retrofitted wind turbine generator of unknown aerodynamic design
DK177250B1 (en) * 2010-12-21 2012-08-13 Envision Energy Denmark Aps A Wind Turbine Blade
US8251657B2 (en) * 2011-01-06 2012-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Load mitigation device for wind turbine blades
EP2484895A1 (en) * 2011-02-04 2012-08-08 LM Wind Power A/S Vortex generator vane pair with trapezium-shaped base
DK2484898T3 (da) * 2011-02-04 2014-07-21 Lm Wp Patent Holding As En vortexgeneratorindretning med tilspidsede dele
US20110268576A1 (en) * 2011-03-22 2011-11-03 General Electric Company System and method for increasing energy capture by wind turbines
EP2532510B1 (en) * 2011-06-07 2016-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Method of modifying the surface shape of a wind turbine rotor blade
US20120141271A1 (en) * 2011-09-13 2012-06-07 General Electric Company Actuatable spoiler assemblies for wind turbine rotor blades
US8491262B2 (en) 2011-10-27 2013-07-23 General Electric Company Method for shut down of a wind turbine having rotor blades with fail-safe air brakes
DE102011117176A1 (de) * 2011-10-28 2013-05-02 Voith Patent Gmbh Rotorblatt für eine Wasserturbine, insbesondere für ein Gezeitenkraftwerk, und Verfahren für dessen Betrieb
CN102434393A (zh) * 2011-12-31 2012-05-02 深圳市风发科技发展有限公司 一种垂直轴风力机制动装置
US9033661B2 (en) * 2012-02-15 2015-05-19 General Electric Company Rotor blade assembly for wind turbine
US9151270B2 (en) * 2012-04-03 2015-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Flatback slat for wind turbine
US9175666B2 (en) * 2012-04-03 2015-11-03 Siemens Aktiengesellschaft Slat with tip vortex modification appendage for wind turbine
ES2388514B1 (es) * 2012-05-18 2013-07-09 Manuel Torres Martínez Pala de aerogenerador, de geometría variable con control pasivo
DE102012216804B4 (de) * 2012-09-19 2015-06-03 Senvion Se Dämpfungssystem und Rotorblatt
US10677217B2 (en) * 2012-10-03 2020-06-09 General Electric Company Wind turbine and method of operating the same
US9759068B2 (en) * 2013-02-28 2017-09-12 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine based on identified surface conditions of the rotor blades
US9464532B2 (en) * 2013-03-05 2016-10-11 Bell Helicopter Textron Inc. System and method for reducing rotor blade noise
DE102013204879A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-25 Senvion Se Rotorblatt einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
DE102013210733B4 (de) * 2013-06-10 2021-03-25 Senvion Gmbh Rotorblatt und Vortexgenerator
US20150003985A1 (en) * 2013-06-27 2015-01-01 General Electric Company Moveable surface features for wind turbine rotor blades
US9267491B2 (en) 2013-07-02 2016-02-23 General Electric Company Wind turbine rotor blade having a spoiler
US20150211487A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 Siemens Aktiengesellschaft Dual purpose slat-spoiler for wind turbine blade
US9523279B2 (en) 2013-11-12 2016-12-20 General Electric Company Rotor blade fence for a wind turbine
EP3115599A4 (en) * 2014-03-04 2017-03-29 The Chugoku Electric Power Co., Inc. Wind power generation device
DK2937558T3 (da) * 2014-04-23 2019-05-13 Siemens Gamesa Renewable Energy As Strømafledningsindretning af en vindmølle og fremgangsmåde
ES2612213T3 (es) * 2014-12-22 2017-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Pala de rotor con generadores de vórtices
DE102015101765A1 (de) * 2015-02-06 2016-08-11 Airbus Operations Gmbh Vortexgeneratoranordnung
DE102015101763A1 (de) 2015-02-06 2016-09-01 Airbus Operations Gmbh Seitenleitwerk für ein Flugzeug
DK3290688T3 (da) 2016-08-30 2021-02-01 Siemens Gamesa Renewable Energy As Regulering af rotationshastighed ved ændring af vingeprofil
US11078885B2 (en) 2016-08-30 2021-08-03 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Flow control arrangement for a wind turbine rotor blade
CN107035614B (zh) * 2016-11-23 2019-06-11 西安交通大学 一种垂直轴风力发电机
US11536245B2 (en) 2017-01-26 2022-12-27 General Electric Company Rotor blade assembly and a wind turbine having the rotor blade assembly
ES2923392T3 (es) * 2017-08-23 2022-09-27 Lm Wind Power As Una pala de turbina eólica y un método para operar dicha pala de turbina eólica
EP4039966A1 (en) * 2018-01-17 2022-08-10 General Electric Company A rotor blade assembly and a wind turbine having the rotor blade assembly
EP3667082A1 (en) 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine blade flow regulation
EP3667068A1 (en) 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Adaptable spoiler for a wind turbine blade
EP3667064A1 (en) 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Damping vibrations in a wind turbine
EP3667060A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Blade for a wind turbine, wind turbine and method of preventing icing of the blade
EP3667074A1 (en) 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Device and method of damping front and backward movements of a tower of a wind turbine
EP3667061A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Adaptable spoiler for a wind turbine rotor blade
EP3667081A1 (en) 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine blade flow regulation
EP3667072A1 (en) 2018-12-13 2020-06-17 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Adaptable spoiler for a wind turbine blade
DE102019113044A1 (de) * 2019-05-17 2020-11-19 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Auslegen und Betreiben einer Windenergieanlage, Windenergieanlage sowie Windpark
EP3907401A1 (en) * 2020-05-05 2021-11-10 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Lift modifying device for a rotor blade, rotor blade of a wind turbine and method for modifying the lift of a rotor blade
CN111894817B (zh) * 2020-08-11 2021-10-26 石家庄铁道大学 一种涡流发生器
CN114687923A (zh) * 2020-12-25 2022-07-01 江苏金风科技有限公司 风力发电机组的叶片和控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4715782A (en) * 1985-12-24 1987-12-29 Fayette Manufacturing Corp. Hydraulic control device for wind turbine
EP0283730B1 (de) 1987-03-14 1992-11-04 Mtb Manövriertechnisches Büro Von Luft oder Wasser umströmter Strömungskörper
DE3913505A1 (de) * 1989-04-25 1989-11-16 Astrid Holzem Fluegel mit aerodynamischer bremse fuer windkraftmaschinen
DE4446031C2 (de) * 1994-12-23 1998-11-26 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Tragflügel mit Mitteln zum Verändern des Profils
EP1190175A1 (en) * 1999-06-07 2002-03-27 Bonus Energy A/S Method on regulating the air flow around the windmill wing and device for use in such method

Also Published As

Publication number Publication date
US7419356B2 (en) 2008-09-02
ES2240519T3 (es) 2005-10-16
AU2001291641A1 (en) 2002-04-15
DE60110098T2 (de) 2006-05-18
DK200001450A (da) 2002-03-30
DE60110098D1 (de) 2005-05-19
DK1320680T3 (da) 2005-07-11
US20030091436A1 (en) 2003-05-15
WO2002029247A1 (en) 2002-04-11
EP1320680A1 (en) 2003-06-25
ATE293213T1 (de) 2005-04-15
EP1320680B1 (en) 2005-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK174261B1 (da) Anordning til brug ved regulering af luftstrømning omkring en vindmøllevinge
EP3488101B1 (en) Flow control arrangement for a wind turbine rotor blade
DK1995455T3 (da) Aktiveringssystem til en vindmøllevingeflap
US9945357B2 (en) Flexible flap arrangement for a wind turbine rotor blade
EP2122164B1 (en) Wind turbine blade with lift-regulating means in form of slots or holes
JP4504971B2 (ja) 風力発電設備のローターブレード
US8827644B2 (en) Wind turbine rotor blade
EP3517773A1 (en) Trailing edge assembly
US20110229321A1 (en) Vortex dynamics turbine
CA2625070A1 (en) Wind turbine blade with variable aerodynamic profile
US10677217B2 (en) Wind turbine and method of operating the same
EP1190175A1 (en) Method on regulating the air flow around the windmill wing and device for use in such method
WO2010014325A1 (en) Turbine blade system
WO2010000852A1 (en) A wind turbine blade
DK9500009U3 (da) Organ til forbedring af en vindmølles virkningsgrad
US11674497B2 (en) Wind turbine blade and a method of operating such a wind turbine blade
KR101434469B1 (ko) 풍력 발전장치용 블레이드
WO2023165884A1 (en) Rotor blade active flap

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Patent granted (law 1993)
PBP Patent lapsed

Ref document number: DK