本發明涉及一種風力發電機葉片，尤其涉及一種風電葉片葉尖延長結構及方法，屬于風力發電設備的零部件。

背景技術：

隨著全球氣候的變化，風電場的風資源特性也會發生一定的變化，使得原風力資源特性下匹配的風力機輸出功率下降。風力機主要靠風電葉片捕獲風能，風電葉片的長度直接影響風力機捕獲風能的能力和風力發電機組的輸出功率。在低風速下增加風電葉片長度可以有效的提高風力機的發電量。

另外，風電葉片成本約占整機機組成本的15％-20％，如果對現役風電葉片進行整體更換勢必增加過高的改造成本，增加發電成本，因此葉片的整體更換不利于提高風電機組改造的經濟性。設計一種結構可靠，實施簡單的的風電葉片延長段和實施工藝，降低改造成本，是非常重要的。現有的葉片葉尖延長技術，葉片的葉尖延長段多為一體結構，主要通過粘結或借助機械連接的方式將葉尖延長段同基礎葉片連接在一起，存在諸多缺陷，主要表現在：葉尖延長段需要整體加工制造，存在生產成本高、生產效率低的缺陷，不能滿足實際需要；無論是通過粘結或借助機械連接的方式將葉尖延長段同基礎葉片連接在一起，都存在連接強度不高，連接區域應力分布不合理等缺陷，嚴重影響了延長后的葉片壽命。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明所要解決的技術問題是提供一種風電葉片葉尖延長結構及方法，葉片尖部延長段通過增加現役風電葉片長度來實現風電機組功率提升，葉尖延長段采用分塊預制拼接成形，大大提高了生產效率，使得葉尖延長段安裝簡便，此外，葉尖延長段各預制片體之間采用Z形粘接槽拼接結構既不影響葉片的氣動外形又增加了片體間的粘接強度，葉尖延長段與基礎葉片段之間采用預制粘接舌進行加固，增加了粘接強度，此外，預制粘接舌拐角采用鈍角可以大大減小膠接面的應力集中，粘接舌兩端端面采用楔形過渡和齒形端部；在葉尖延長段的末端為楔形過渡，并包含齒形端部和展向溝槽，這種結構可以有效的減小粘接局部應力集中，抑制膠接層裂紋在疲勞載荷下連續擴展，提高膠接強度和疲勞壽命。

根據本發明的一方面，本發明為解決其技術問題所采取的技術方案是：

一種風電葉片葉尖延長結構，包括基礎葉片段和葉尖延長段，其特征在于，所述基礎葉片段和葉尖延長段通過預制粘接舌連接在一起，其中，

--所述葉尖延長段包括分體制備的延長段前緣片體、延長段吸力面片體、延長段尾緣片體和延長段壓力面片體，各片體分別在預制模具中用纖維復合材料鋪設而成；各片體的兩個側邊均形成有粘接槽，相鄰兩片體之間通過各自側邊的粘接槽結合在一起；各片體靠近葉根的一端形成為楔形過渡的齒形端部，并且在所述齒形端部上設置有展向溝槽；各延長段均采用楔形鋪層設計來緩解總體厚度的急劇變化。通過設計齒形端部和展向溝槽結構來緩解連接端部的應力集中，抑制疲勞裂紋擴展，提高膠接的承載能力和可靠性。

--所述葉尖延長段靠近葉根的一端與基礎葉片段靠近葉尖的一端相互搭接，相互搭接的區域中設置有粘接劑；所述葉片延長段與基礎葉片段連接處用所述預制粘接舌加強連接，所述預制粘接舌的一端緊貼基礎葉片段的內側，另一端緊貼葉尖延長段的內側，所述預制粘接舌與基礎葉片段、葉尖延長段的貼合區均設置有粘接劑。

優選地，所述預制粘接舌整體呈Z字形，包括兩個拐角，每個拐角均為鈍角。

優選地，所述預制粘接舌的兩端均為楔形過渡的齒形端部。

優選地，所述預制粘接舌由復合材料預制而成，可以預制成單條，然后并行鋪設，也可預制成整塊。

優選地，所述粘接槽為Z形粘接槽，相鄰兩葉尖延長段片體之間通過各自側邊的Z形粘接槽結合在一起。

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

根據本發明的另一方面，本發明為解決其技術問題還提供了一種風電葉片葉尖延長方法，其特征在于，所述風電葉片葉尖延長方法包括以下步驟：

SS1.將基礎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制延長段前緣片體、延長段吸力面片體、延長段尾緣片體、延長段壓力面片體，將各片體界面粘接層的纖維布沿展向進行裁剪形成鋸齒槽，使其在成形時形成楔形過渡的鋸齒形端部；各片體兩側的Z形粘接槽可采用預制的方法，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.制作預制粘接舌，在模具上鋪設邊緣開槽的纖維布，將纖維通過真空吸注成形粘接舌，可以預制成多條，也可以根據延長段吸力面片體和延長段壓力面片體的寬度預制成一個整塊，也可由大塊纖維復合材料切割而成。

SS4.分別在基礎葉片段連接端的外側和延長段吸力面片體、延長段壓力面片體的內側涂敷粘接劑，將延長段吸力面片體和延長段壓力面片體的內側緊貼基礎葉片段的外側，加熱固化。

SS5.將預制粘接舌的兩端緊貼基礎葉片段和延長段吸力面延長段壓力面的內側，用粘接劑將其膠接。

SS6.根據延長段吸力面和延長段壓力面的安裝位置，利用定位設備分別將延長段前緣片體和延長段尾緣片體調節到對應的位置，在粘接槽中涂敷粘接劑，然后加熱固化使其成為一個整體。

同現有技術相比，本發明的風電葉片葉尖延長結構及方法具有以下顯著的技術效果：

1、葉尖延長段采用分塊預制拼接成形的結構大大提高了生產效率，提高了葉尖延長段安裝的簡便性。

2、葉尖延長段的各片體之間采用Z形粘接槽拼接結構既不影響葉片的氣動外形又增加了片體間的粘接強度。

3、葉尖延長段與基礎葉片段的連接處采用預制粘接舌進行加固，增加了葉尖延長段與基礎葉片段的粘接強度。

4、預制粘接舌拐角采用鈍角可以大大減小膠接面的應力集中，粘接舌兩端端面采用楔形過渡和齒形端部；在葉尖延長段的末端為楔形過渡，并包含齒形端部和展向溝槽，這種結構可以有效的減小粘接局部應力集中，抑制膠接層裂紋在疲勞載荷下連續擴展，提高膠接強度和疲勞壽命。

附圖說明

圖1本發明的風電葉片葉尖延長結構示意圖；

圖2為風電葉片葉尖延長段的結構示意圖；

圖3為葉尖延長段的A-A截面視圖；

圖4為葉尖延長段與基礎葉片段連接示意圖；

圖5為葉尖延長段與基礎葉片段連接俯視圖；

圖6為葉尖延長段與基礎葉片段連接三維視圖；

圖7為一體制成的預制粘接舌結構示意圖；

圖8為分片制成的預制粘接舌結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。需要說明的是，以下所述僅為本發明的較佳實施例，并不因此而限定本發明的保護范圍。實際上，在未背離本發明的范圍或精神的情況下，可以在本發明中進行各種修改和變化，這對本領域技術人員來說將是顯而易見的。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可以與另一個實施例一起使用來產生又一個實施例。因此，意圖是本發明將這樣的修改和變化包括在所附的權利要求書和它們的等同物的范圍內。

如圖1所示，本發明的風電葉片葉尖延長結構包括基礎葉片段1和葉尖延長段2，葉尖延長段2通過粘接的方式同基礎葉片段1的端部連接在一起，葉尖延長段2由分體制備的四個片體結構組成。

如圖2、3所示，葉尖延長段1由分體制備的延長段前緣片體21、延長段吸力面片體22、延長段尾緣片體23、延長段壓力面片體24等四個片體構成氣動外形，在各片體兩側邊沿葉片展向設置有Z形粘結槽25，各片體的側邊之間通過各自的Z形粘結槽25連接在一起，相鄰兩片體側邊上的Z形粘結槽25相互搭接扣合在一起，在搭接區中填充粘接劑。葉尖延長段2采用分塊預制拼接成形的結構大大提高了生產效率，大大提高了葉尖延長段安裝的簡便性。各片體之間采用Z形粘接槽拼接結構既不影響葉片的氣動外形又增加了片體間的粘接強度。

如圖4～6所示，葉片延長段2靠近葉根的一端與基礎葉片段1靠近葉尖的一端通過搭接并使用預制粘接舌3加強連接。葉尖延長段2靠近葉根的一端為整體呈楔形過渡的齒形端部26，在葉尖延長段2的斜面狀的齒形端部26上設置有展向溝槽27，斜面狀齒形端部26的內側與基礎葉片段1端部的外側搭接并緊貼在一起，二者之間用粘接劑4連接，這種結構可以有效的減小粘接局部應力集中，抑制膠接層裂紋在疲勞載荷下連續擴展，提高膠接強度和疲勞壽命。進一步地，葉片延長段2與基礎葉片段1連接處的階梯段用預制粘接舌3加強，預制粘接舌3的一端緊貼基礎葉片段1的內側，另一端緊貼葉尖延長段2的內側，使用粘接劑4膠接。在葉片延長段2與基礎葉片段1連接處采用預制粘接舌3進行加固，可以有效增加葉尖延長段2與基礎葉片段1之間的粘接強度。

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

上述風電葉片葉尖延長工藝，按照以下步驟進行：

(1)將基礎葉片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制成形延長段前緣片體21、延長段吸力面片體22、延長段尾緣片體23、延長段壓力面片體24，將每個片體的界面粘接層的纖維布沿展向進行裁剪形成較短的開口小槽，使其在成形時形成鋸齒形端部26。各片體兩側的Z形粘接槽25可采用預制的方法，也可整片成形然后切割而成；將延長段前緣21、延長段吸力面22、延長段尾緣23、延長段壓力面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)制作預制粘接舌3，在模具上鋪設邊緣開槽的纖維布，使其在成形時形成鋸齒形端部31，將纖維通過真空吸注成形粘接舌3，可以預制成多條，也可以根據延長段吸力面22和延長段壓力面24的寬度預制成一個整塊，也可由整塊切割而成。

(4)分別在基礎葉片段1連接端的外側和延長段吸力面22、延長段壓力面24的內側涂敷粘接劑4，將延長段吸力面22和延長段壓力面24的內側緊貼基礎葉片段1的外側，加熱固化。

(5)將預制粘接舌3的兩端緊貼基礎葉片段1和延長段吸力面22、延長段壓力面24的內側，用粘接劑4將其粘接。

(6)根據延長段吸力面22和延長段壓力面24的安裝位置，利用定位設備分別將延長段前緣21和延長段尾緣23調節到對應的位置，在Z形粘接槽25中涂敷粘結劑4，然后加熱固化使其成為一個整體。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明。所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。