本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，尤其涉及一種風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及方法，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的零部件。

背景技術(shù)：

隨著全球氣候的變化，風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)資源特性也會(huì)發(fā)生一定的變化，使得原風(fēng)力資源特性下匹配的風(fēng)力機(jī)輸出功率下降。風(fēng)力機(jī)主要靠風(fēng)電葉片捕獲風(fēng)能，風(fēng)電葉片的長(zhǎng)度直接影響風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的能力和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率。在低風(fēng)速下增加風(fēng)電葉片長(zhǎng)度可以有效的提高風(fēng)力機(jī)的發(fā)電量。

另外，風(fēng)電葉片成本約占整機(jī)機(jī)組成本的15％-20％，如果對(duì)現(xiàn)役風(fēng)電葉片進(jìn)行整體更換勢(shì)必增加過(guò)高的改造成本，增加發(fā)電成本，因此葉片的整體更換不利于提高風(fēng)電機(jī)組改造的經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)可靠，實(shí)施簡(jiǎn)單的的風(fēng)電葉片延長(zhǎng)段和實(shí)施工藝，降低改造成本，是非常重要的。現(xiàn)有的葉片葉尖延長(zhǎng)技術(shù)，葉片的葉尖延長(zhǎng)段多為一體結(jié)構(gòu)，主要通過(guò)粘結(jié)或借助機(jī)械連接的方式將葉尖延長(zhǎng)段同基礎(chǔ)葉片連接在一起，存在諸多缺陷，主要表現(xiàn)在：葉尖延長(zhǎng)段需要整體加工制造，存在生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低的缺陷，不能滿足實(shí)際需要；無(wú)論是通過(guò)粘結(jié)或借助機(jī)械連接的方式將葉尖延長(zhǎng)段同基礎(chǔ)葉片連接在一起，都存在連接強(qiáng)度不高，連接區(qū)域應(yīng)力分布不合理等缺陷，嚴(yán)重影響了延長(zhǎng)后的葉片壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及方法，葉片尖部延長(zhǎng)段通過(guò)增加現(xiàn)役風(fēng)電葉片長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組功率提升，葉尖延長(zhǎng)段采用分塊預(yù)制拼接成形，大大提高了生產(chǎn)效率，使得葉尖延長(zhǎng)段安裝簡(jiǎn)便，此外，葉尖延長(zhǎng)段各預(yù)制片體之間采用Z形粘接槽拼接結(jié)構(gòu)既不影響葉片的氣動(dòng)外形又增加了片體間的粘接強(qiáng)度，葉尖延長(zhǎng)段與基礎(chǔ)葉片段之間采用預(yù)制粘接舌進(jìn)行加固，增加了粘接強(qiáng)度，此外，預(yù)制粘接舌拐角采用鈍角可以大大減小膠接面的應(yīng)力集中，粘接舌兩端端面采用楔形過(guò)渡和齒形端部；在葉尖延長(zhǎng)段的末端為楔形過(guò)渡，并包含齒形端部和展向溝槽，這種結(jié)構(gòu)可以有效的減小粘接局部應(yīng)力集中，抑制膠接層裂紋在疲勞載荷下連續(xù)擴(kuò)展，提高膠接強(qiáng)度和疲勞壽命。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

一種風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，包括基礎(chǔ)葉片段和葉尖延長(zhǎng)段，其特征在于，所述基礎(chǔ)葉片段和葉尖延長(zhǎng)段通過(guò)預(yù)制粘接舌連接在一起，其中，

--所述葉尖延長(zhǎng)段包括分體制備的延長(zhǎng)段前緣片體、延長(zhǎng)段吸力面片體、延長(zhǎng)段尾緣片體和延長(zhǎng)段壓力面片體，各片體分別在預(yù)制模具中用纖維復(fù)合材料鋪設(shè)而成；各片體的兩個(gè)側(cè)邊均形成有粘接槽，相鄰兩片體之間通過(guò)各自側(cè)邊的粘接槽結(jié)合在一起；各片體靠近葉根的一端形成為楔形過(guò)渡的齒形端部，并且在所述齒形端部上設(shè)置有展向溝槽；各延長(zhǎng)段均采用楔形鋪層設(shè)計(jì)來(lái)緩解總體厚度的急劇變化。通過(guò)設(shè)計(jì)齒形端部和展向溝槽結(jié)構(gòu)來(lái)緩解連接端部的應(yīng)力集中，抑制疲勞裂紋擴(kuò)展，提高膠接的承載能力和可靠性。

--所述葉尖延長(zhǎng)段靠近葉根的一端與基礎(chǔ)葉片段靠近葉尖的一端相互搭接，相互搭接的區(qū)域中設(shè)置有粘接劑；所述葉片延長(zhǎng)段與基礎(chǔ)葉片段連接處用所述預(yù)制粘接舌加強(qiáng)連接，所述預(yù)制粘接舌的一端緊貼基礎(chǔ)葉片段的內(nèi)側(cè)，另一端緊貼葉尖延長(zhǎng)段的內(nèi)側(cè)，所述預(yù)制粘接舌與基礎(chǔ)葉片段、葉尖延長(zhǎng)段的貼合區(qū)均設(shè)置有粘接劑。

優(yōu)選地，所述預(yù)制粘接舌整體呈Z字形，包括兩個(gè)拐角，每個(gè)拐角均為鈍角。

優(yōu)選地，所述預(yù)制粘接舌的兩端均為楔形過(guò)渡的齒形端部。

優(yōu)選地，所述預(yù)制粘接舌由復(fù)合材料預(yù)制而成，可以預(yù)制成單條，然后并行鋪設(shè)，也可預(yù)制成整塊。

優(yōu)選地，所述粘接槽為Z形粘接槽，相鄰兩葉尖延長(zhǎng)段片體之間通過(guò)各自側(cè)邊的Z形粘接槽結(jié)合在一起。

優(yōu)選地，所述Z形粘接槽沿展向形成在葉尖延長(zhǎng)段各片體的兩側(cè)，用來(lái)嚙合各預(yù)制片體，可以與各葉尖延長(zhǎng)段片體一起預(yù)制而成，也可在各葉尖延長(zhǎng)段片體形成后采用切割的方法制備。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題還提供了一種風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)方法，其特征在于，所述風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)方法包括以下步驟：

SS1.將基礎(chǔ)葉片的葉尖沿展向截掉一部分使其形成連接端面。

SS2.分別在模具中采用真空吸注方法預(yù)制延長(zhǎng)段前緣片體、延長(zhǎng)段吸力面片體、延長(zhǎng)段尾緣片體、延長(zhǎng)段壓力面片體，將各片體界面粘接層的纖維布沿展向進(jìn)行裁剪形成鋸齒槽，使其在成形時(shí)形成楔形過(guò)渡的鋸齒形端部；各片體兩側(cè)的Z形粘接槽可采用預(yù)制的方法，也可整片成形然后切割而成；將各片體從模具中固化取出后，在各片體的鋸齒形端部切割出展向溝槽。

SS3.制作預(yù)制粘接舌，在模具上鋪設(shè)邊緣開槽的纖維布，將纖維通過(guò)真空吸注成形粘接舌，可以預(yù)制成多條，也可以根據(jù)延長(zhǎng)段吸力面片體和延長(zhǎng)段壓力面片體的寬度預(yù)制成一個(gè)整塊，也可由大塊纖維復(fù)合材料切割而成。

SS4.分別在基礎(chǔ)葉片段連接端的外側(cè)和延長(zhǎng)段吸力面片體、延長(zhǎng)段壓力面片體的內(nèi)側(cè)涂敷粘接劑，將延長(zhǎng)段吸力面片體和延長(zhǎng)段壓力面片體的內(nèi)側(cè)緊貼基礎(chǔ)葉片段的外側(cè)，加熱固化。

SS5.將預(yù)制粘接舌的兩端緊貼基礎(chǔ)葉片段和延長(zhǎng)段吸力面延長(zhǎng)段壓力面的內(nèi)側(cè)，用粘接劑將其膠接。

SS6.根據(jù)延長(zhǎng)段吸力面和延長(zhǎng)段壓力面的安裝位置，利用定位設(shè)備分別將延長(zhǎng)段前緣片體和延長(zhǎng)段尾緣片體調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)的位置，在粘接槽中涂敷粘接劑，然后加熱固化使其成為一個(gè)整體。

同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)及方法具有以下顯著的技術(shù)效果：

1、葉尖延長(zhǎng)段采用分塊預(yù)制拼接成形的結(jié)構(gòu)大大提高了生產(chǎn)效率，提高了葉尖延長(zhǎng)段安裝的簡(jiǎn)便性。

2、葉尖延長(zhǎng)段的各片體之間采用Z形粘接槽拼接結(jié)構(gòu)既不影響葉片的氣動(dòng)外形又增加了片體間的粘接強(qiáng)度。

3、葉尖延長(zhǎng)段與基礎(chǔ)葉片段的連接處采用預(yù)制粘接舌進(jìn)行加固，增加了葉尖延長(zhǎng)段與基礎(chǔ)葉片段的粘接強(qiáng)度。

4、預(yù)制粘接舌拐角采用鈍角可以大大減小膠接面的應(yīng)力集中，粘接舌兩端端面采用楔形過(guò)渡和齒形端部；在葉尖延長(zhǎng)段的末端為楔形過(guò)渡，并包含齒形端部和展向溝槽，這種結(jié)構(gòu)可以有效的減小粘接局部應(yīng)力集中，抑制膠接層裂紋在疲勞載荷下連續(xù)擴(kuò)展，提高膠接強(qiáng)度和疲勞壽命。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)段的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為葉尖延長(zhǎng)段的A-A截面視圖；

圖4為葉尖延長(zhǎng)段與基礎(chǔ)葉片段連接示意圖；

圖5為葉尖延長(zhǎng)段與基礎(chǔ)葉片段連接俯視圖；

圖6為葉尖延長(zhǎng)段與基礎(chǔ)葉片段連接三維視圖；

圖7為一體制成的預(yù)制粘接舌結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為分片制成的預(yù)制粘接舌結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)際上，在未背離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以在本發(fā)明中進(jìn)行各種修改和變化，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分示出或描述的特征可以與另一個(gè)實(shí)施例一起使用來(lái)產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖是本發(fā)明將這樣的修改和變化包括在所附的權(quán)利要求書和它們的等同物的范圍內(nèi)。

如圖1所示，本發(fā)明的風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)葉片段1和葉尖延長(zhǎng)段2，葉尖延長(zhǎng)段2通過(guò)粘接的方式同基礎(chǔ)葉片段1的端部連接在一起，葉尖延長(zhǎng)段2由分體制備的四個(gè)片體結(jié)構(gòu)組成。

如圖2、3所示，葉尖延長(zhǎng)段1由分體制備的延長(zhǎng)段前緣片體21、延長(zhǎng)段吸力面片體22、延長(zhǎng)段尾緣片體23、延長(zhǎng)段壓力面片體24等四個(gè)片體構(gòu)成氣動(dòng)外形，在各片體兩側(cè)邊沿葉片展向設(shè)置有Z形粘結(jié)槽25，各片體的側(cè)邊之間通過(guò)各自的Z形粘結(jié)槽25連接在一起，相鄰兩片體側(cè)邊上的Z形粘結(jié)槽25相互搭接扣合在一起，在搭接區(qū)中填充粘接劑。葉尖延長(zhǎng)段2采用分塊預(yù)制拼接成形的結(jié)構(gòu)大大提高了生產(chǎn)效率，大大提高了葉尖延長(zhǎng)段安裝的簡(jiǎn)便性。各片體之間采用Z形粘接槽拼接結(jié)構(gòu)既不影響葉片的氣動(dòng)外形又增加了片體間的粘接強(qiáng)度。

如圖4～6所示，葉片延長(zhǎng)段2靠近葉根的一端與基礎(chǔ)葉片段1靠近葉尖的一端通過(guò)搭接并使用預(yù)制粘接舌3加強(qiáng)連接。葉尖延長(zhǎng)段2靠近葉根的一端為整體呈楔形過(guò)渡的齒形端部26，在葉尖延長(zhǎng)段2的斜面狀的齒形端部26上設(shè)置有展向溝槽27，斜面狀齒形端部26的內(nèi)側(cè)與基礎(chǔ)葉片段1端部的外側(cè)搭接并緊貼在一起，二者之間用粘接劑4連接，這種結(jié)構(gòu)可以有效的減小粘接局部應(yīng)力集中，抑制膠接層裂紋在疲勞載荷下連續(xù)擴(kuò)展，提高膠接強(qiáng)度和疲勞壽命。進(jìn)一步地，葉片延長(zhǎng)段2與基礎(chǔ)葉片段1連接處的階梯段用預(yù)制粘接舌3加強(qiáng)，預(yù)制粘接舌3的一端緊貼基礎(chǔ)葉片段1的內(nèi)側(cè)，另一端緊貼葉尖延長(zhǎng)段2的內(nèi)側(cè)，使用粘接劑4膠接。在葉片延長(zhǎng)段2與基礎(chǔ)葉片段1連接處采用預(yù)制粘接舌3進(jìn)行加固，可以有效增加葉尖延長(zhǎng)段2與基礎(chǔ)葉片段1之間的粘接強(qiáng)度。

如圖7、8所示，預(yù)制粘接舌3整體呈Z字形，包括兩個(gè)拐角，兩個(gè)拐角均為鈍角，預(yù)制粘接舌3的拐角采用鈍角可以大大減小膠接面的應(yīng)力集中。預(yù)制粘接舌3的兩端均呈楔形過(guò)渡，且每個(gè)端部均包含齒形端部31。如圖7所示，預(yù)制粘接舌3由復(fù)合材料預(yù)制而成，預(yù)制粘接舌3可以預(yù)制成一個(gè)整體。如圖8所示，預(yù)制粘接舌3也可以預(yù)制成單條，然后并行鋪設(shè)。條狀預(yù)制粘接舌3沿弦向鋪設(shè)在葉片內(nèi)側(cè)，與葉片間采用粘接劑9連接。

上述風(fēng)電葉片葉尖延長(zhǎng)工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

(1)將基礎(chǔ)葉片1的葉尖沿展向截掉一部分使其形成連接端面；

(2)分別在模具上采用真空吸注方法預(yù)制成形延長(zhǎng)段前緣片體21、延長(zhǎng)段吸力面片體22、延長(zhǎng)段尾緣片體23、延長(zhǎng)段壓力面片體24，將每個(gè)片體的界面粘接層的纖維布沿展向進(jìn)行裁剪形成較短的開口小槽，使其在成形時(shí)形成鋸齒形端部26。各片體兩側(cè)的Z形粘接槽25可采用預(yù)制的方法，也可整片成形然后切割而成；將延長(zhǎng)段前緣21、延長(zhǎng)段吸力面22、延長(zhǎng)段尾緣23、延長(zhǎng)段壓力面24從模具中固化取出后，在鋸齒形端部26上切割出展向溝槽27。

(3)制作預(yù)制粘接舌3，在模具上鋪設(shè)邊緣開槽的纖維布，使其在成形時(shí)形成鋸齒形端部31，將纖維通過(guò)真空吸注成形粘接舌3，可以預(yù)制成多條，也可以根據(jù)延長(zhǎng)段吸力面22和延長(zhǎng)段壓力面24的寬度預(yù)制成一個(gè)整塊，也可由整塊切割而成。

(4)分別在基礎(chǔ)葉片段1連接端的外側(cè)和延長(zhǎng)段吸力面22、延長(zhǎng)段壓力面24的內(nèi)側(cè)涂敷粘接劑4，將延長(zhǎng)段吸力面22和延長(zhǎng)段壓力面24的內(nèi)側(cè)緊貼基礎(chǔ)葉片段1的外側(cè)，加熱固化。

(5)將預(yù)制粘接舌3的兩端緊貼基礎(chǔ)葉片段1和延長(zhǎng)段吸力面22、延長(zhǎng)段壓力面24的內(nèi)側(cè)，用粘接劑4將其粘接。

(6)根據(jù)延長(zhǎng)段吸力面22和延長(zhǎng)段壓力面24的安裝位置，利用定位設(shè)備分別將延長(zhǎng)段前緣21和延長(zhǎng)段尾緣23調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)的位置，在Z形粘接槽25中涂敷粘結(jié)劑4，然后加熱固化使其成為一個(gè)整體。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。