一种风电叶片的叶尖延长结构的制作方法

本实用新型涉及风电叶片的涉及领域，具体涉及一种对原有风电叶片进行加长的叶尖延长结构。

背景技术：

风电叶片是风力发电机组用来捕捉风能的最重要部件，在相同的风资源、叶片气动性能相近的情况下，叶片的扫掠面积越大，叶片的发电量就越大。为了提升叶片的发电量，现有技术中出现了多种增功增效的方法，其中叶尖延长是非常有效的一种。较之于其他方式，延长叶尖的成本较低、回收周期短，因此越来越多的厂家选择了延长原有叶片。现有技术中主要通过在原有叶片的基础上增加一叶尖延长段的方式进行叶片的加长，为保证叶尖安装的可靠性和有效性，防止新叶尖脱落是最重要的。结构上设计要避免刚度的突变，严格控制粘接剂的厚度。然而现有技术中大多都是切除原有叶片的叶尖，通过粘接一新的具备更大长度的叶尖延长段的预制件的方式，来延长叶片长度，该方式存在的主要问题在于浪费了切除部分叶尖的玻璃钢材料，不能充分利用原叶尖的结构设计。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述缺点和不足，本实用新型提出了一种风电叶片的叶尖延长结构，通过在新旧叶片的叶尖之间，填充三明治夹心结构进行随型，保证新旧叶尖运动的连续性，同时有效可靠地延长了叶尖，避免了切除原叶尖玻璃钢本体,有效利用了原叶尖的刚度,提升了经济效益；此外，本实用新型充分考虑了挥舞和摆振两个主要载荷方向在新旧叶尖之间的受力传递，考虑叶尖弯扭耦合的力矩效应，提出了箱式梁帽和腹板组合连接，有效提高了连接的可靠性；对于新旧叶尖的连接，本实用新型还结合使用手糊玻璃布加真空袋压的方式，避免使用粘接剂，进一步提升了连接的可靠性。

为实现其技术目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种风电叶片的叶尖延长结构，包括基础叶尖段、叶尖延长过渡组件、预制叶尖延长段和延长过渡区蒙皮，所述基础叶尖段、预制叶尖延长段沿叶片变桨轴线依次布置，其特征在于，

--所述叶尖延长过渡组件，设置在所述基础叶尖段的延长过渡区域，包括若干组摆振方向支撑部件、至少一组挥舞方向支撑部件，其中，

所述若干组摆振方向支撑部件沿叶片变桨轴线的方向间隔布置在所述基础叶尖段上，每组摆振方向支撑部件包括一前缘支撑件和一尾缘支撑件，每一所述前缘支撑件、尾缘支撑件的内侧分别设置一与所述基础叶尖段的前缘、尾缘形状相适配的安装槽，各所述前缘支撑件、尾缘支撑件分别通过其安装槽固定设置在所述基础叶尖段的前缘、尾缘上；

每组挥舞方向支撑部件包括一压力面条形延长件和一吸力面条形延长件，所述压力面条形延长件、吸力面条形延长件的内侧表面沿叶片变桨轴线方向分别随形固定设置在所述基础叶尖段的压力面和吸力面上，且所述压力面条形延长件、吸力面条形延长件在所述基础叶尖段上的弦向布置位置至少基本与所述叶片变桨轴线的弦向位置相同，所述挥舞方向支撑部件形成为所述延长过渡区域的梁帽；

--所述预制叶尖延长段，包括一预制箱型组件和一预制叶尖蒙皮，其中，

所述预制箱型组件包括上下壁面和左右壁面，所述上下壁面形成为所述预制叶尖延长段的梁帽，所述左右壁面形成为所述预制叶尖延长段的腹板，所述上下壁面沿其长度方向固定连接在所述预制叶尖蒙皮的内侧，且所述上下壁面的弦向布置位置至少基本与所述叶片变桨轴线的弦向位置相同，

所述预制箱型组件的长度方向的末端伸出至所述预制叶尖蒙皮之外且未被所述预制叶尖蒙皮覆盖，所述预制箱型组件的末端与所述挥舞方向支撑部件的末端沿叶片变桨轴线方向相互抵接，且在二者相互抵接的外表面上使用单向布进行连接，

--所述延长过渡区蒙皮，完全覆盖所述叶尖延长过渡组件以及所述预制叶尖延长段的未被所述预制叶尖蒙皮覆盖的区域，且所述延长过渡区蒙皮与所述基础叶尖段的未设置所述叶尖延长过渡组件的表面区域以及所述预制叶尖蒙皮的表面区域具有一致的气动外形表面。

优选地，至少对于所述基础叶尖段的设置所述叶尖延长过渡组件的表面区域，在设置所述叶尖延长过渡组件前需要打磨涂层，并对表面进行粗糙化处理。

优选地，所述基础叶尖段在设置所述叶尖延长过渡组件前，需要去除其表面设置的防雷接闪器。

优选地，所述摆振方向支撑部件、挥舞方向支撑部件、所述预制箱型组件的左右壁面均为纤维增强树脂复合材料结构件，且其内部均填充有芯材。

优选地，所述摆振方向支撑部件、挥舞方向支撑部件外侧表面的形状基本与所述气动外形表面一致。

优选地，所述摆振方向支撑部件、挥舞方向支撑部件使用结构胶固定设置在所述基础叶尖段上。

优选地，所述预制叶尖蒙皮的压力面、吸力面的起始端面的切线与所述叶片变桨轴线具有夹角，且所述预制叶尖蒙皮的压力面、吸力面的起始端面的切线方向相反。

优选地，所述延长过渡区蒙皮的压力面、吸力面的起始端面的切线与所述叶片变桨轴线具有夹角，且所述延长过渡区蒙皮的压力面、吸力面的起始端面的切线方向相反。

优选地，所述延长过渡区蒙皮使用手糊布和真空袋压的方式，覆盖所述叶尖延长过渡组件以及所述预制叶尖延长段的未被所述预制叶尖蒙皮覆盖的区域。

优选地，所述预制叶尖延长段的尖端部分设置有防雷接闪器。

同现有技术相比，本实用新型的风电叶片的叶尖延长结构，通过在新旧叶片的叶尖之间，填充叶尖延长过渡组件进行随型，保证新旧叶尖运动的连续性，同时有效可靠地延长了叶尖，避免了切除基础叶尖的结构本体,有效利用了基础叶尖的刚度，提升了经济效益；此外，本实用新型充分考虑了挥舞和摆振两个主要载荷方向在新旧叶尖之间的受力传递，考虑叶尖弯扭耦合的力矩效应，提出了箱式梁帽和腹板组合连接，有效提高了连接的可靠性；对于新旧叶尖的连接，本实用新型还结合使用手糊玻璃布加真空袋压的方式，避免使用粘接剂，进一步提升了连接的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的风电叶片的叶尖延长结构示意图；

图2为基础叶尖段结构示意图；

图3为摆振方向支撑部件结构示意图；

图4为摆振方向支撑部件设置在基础叶尖段的结构示意图；

图5为挥舞方向支撑部件结构示意图；

图6为摆振、挥舞方向支撑部件同时设置在基础叶尖段的结构示意图；

图7为预制箱型组件的结构示意图；

图8为预制叶尖蒙皮的结构示意图；

图9为预制叶尖延长段的结构示意图；

图10为基础叶尖段与预制叶尖延长段之间的连接结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

如图1～10所示，本实用新型的风电叶片的叶尖延长结构，包括基础叶尖段100、叶尖延长过渡组件200、预制叶尖延长段300和延长过渡区蒙皮400，基础叶尖段100、预制叶尖延长段300沿叶片变桨轴线500依次布置。

如图2～6所示，叶尖延长过渡组件200，设置在基础叶尖段100的延长过渡区域，包括若干组摆振方向支撑部件210和至少一组挥舞方向支撑部件220，其中，若干组摆振方向支撑部件210沿叶片变桨轴线500的方向间隔布置在基础叶尖段100上，每组摆振方向支撑部件210包括一前缘支撑件211和一尾缘支撑件212，每一前缘支撑件、尾缘支撑件的内侧分别设置一与基础叶尖段100的前缘、尾缘形状相适配的安装槽，各前缘支撑件、尾缘支撑件分别通过其安装槽固定设置在基础叶尖段100的前缘、尾缘上；每组挥舞方向支撑部件220包括一压力面条形延长件和一吸力面条形延长件，压力面条形延长件、吸力面条形延长件的内侧表面沿叶片变桨轴线500方向分别随形固定设置在基础叶尖段100的压力面和吸力面上，且压力面条形延长件、吸力面条形延长件在基础叶尖段100上的弦向布置位置至少基本与叶片变桨轴线500的弦向位置相同，挥舞方向支撑部件220形成为延长过渡区域的梁帽。

如图7～10所示，预制叶尖延长段300，包括一预制箱型组件310和一预制叶尖蒙皮320，其中，预制箱型组件包括上下壁面311和左右壁面312，上下壁面311形成为预制叶尖延长段300的梁帽，左右壁面312形成为预制叶尖延长段300的腹板，上下壁面沿其长度方向固定连接在预制叶尖蒙皮320的内侧，且上下壁面311的弦向布置位置至少基本与叶片变桨轴线500的弦向位置相同；预制箱型组件310的长度方向的末端伸出至预制叶尖蒙皮320之外且未被预制叶尖蒙皮320覆盖，预制箱型组件310的末端与挥舞方向支撑部件220的末端沿叶片变桨轴线500方向相互抵接，且在二者相互抵接的外表面上使用单向布600进行连接。

如图1所示，延长过渡区蒙皮400，完全覆盖叶尖延长过渡组件200以及预制叶尖延长段300的未被预制叶尖蒙皮覆盖的区域，且延长过渡区蒙皮400与基础叶尖段100的未设置叶尖延长过渡组件200的表面区域以及预制叶尖蒙皮的表面区域具有一致的气动外形表面。优选地，延长过渡区蒙皮400使用手糊布和真空袋压的方式，覆盖叶尖延长过渡组件200以及预制叶尖延长段300的未被预制叶尖蒙皮320覆盖的区域。

作为优选的实施例，至少对于基础叶尖段100的设置叶尖延长过渡组件200的表面区域，在设置叶尖延长过渡组件200前需要打磨涂层，并对表面进行粗糙化处理。此外，基础叶尖段100在设置叶尖延长过渡组件200前，需要去除其表面设置的防雷接闪器。

优选地，摆振方向支撑部件210、挥舞方向支撑部件220、预制箱型组件310的左右壁面312均为纤维增强树脂复合材料结构件，且其内部均填充有芯材。摆振方向支撑部件210、挥舞方向支撑部件220外侧表面的形状基本与气动外形表面一致。摆振方向支撑部件210、挥舞方向支撑部件220使用结构胶固定设置在基础叶尖段100上。

优选地，预制叶尖蒙皮320的压力面、吸力面的起始端面的切线与叶片变桨轴线500具有夹角，预制叶尖蒙皮320的压力面、吸力面的起始端面的切线方向相反。类似的，延长过渡区蒙皮400的压力面、吸力面的起始端面的切线与叶片变桨轴线500具有夹角，延长过渡区蒙皮400的压力面、吸力面的起始端面的切线方向相反。

利用本实用新型的上述叶尖延长结构，进行风电叶片的叶尖延长时，按照如下步骤进行：

SS1.去除基础叶尖段100表面设置的防雷接闪器，并对基础叶尖段100需要设置叶尖延长过渡组件200的表面区域，进行打磨涂层和粗糙化处理；

SS2.制备叶尖延长过渡组件200，叶尖延长过渡组件200包括若干组摆振方向支撑部件210、至少一组挥舞方向支撑部件220，其中，

若干组摆振方向支撑部件210沿叶片变桨轴线500的方向间隔布置在基础叶尖段100上，每组摆振方向支撑部件210包括一前缘支撑件211和一尾缘支撑件212，每一前缘支撑件211、尾缘支撑件212的内侧分别设置一与基础叶尖段100的前缘、尾缘形状相适配的安装槽，各前缘支撑件211、尾缘支撑件212分别通过其安装槽固定设置在基础叶尖段100的前缘、尾缘上；

每组挥舞方向支撑部件220包括一压力面条形延长件和一吸力面条形延长件，压力面条形延长件、吸力面条形延长件的内侧表面沿叶片变桨轴线500方向分别随形固定设置在基础叶尖段100的压力面和吸力面上，且压力面条形延长件、吸力面条形延长件在基础叶尖段100上的弦向布置位置至少基本与叶片变桨轴线500的弦向位置相同，挥舞方向支撑部件220形成为延长过渡区域的梁帽；摆振方向支撑部件210、挥舞方向支撑部件220外侧表面的形状基本与整体气动外形表面一致。且摆振方向支撑部件210、挥舞方向支撑部件220使用结构胶固定设置在基础叶尖段100上。

SS3.制备一预制叶尖延长段300，预制叶尖延长段300包括一预制箱型组件310和一预制叶尖蒙皮320，其中，

预制箱型组件310包括上下壁面311和左右壁面312，上下壁面311形成为预制叶尖延长段300的梁帽，左右壁面312形成为预制叶尖延长段300的腹板，上下壁面311沿其长度方向固定连接在预制叶尖蒙皮320的内侧，且上下壁面311的弦向布置位置至少基本与叶片变桨轴线500的弦向位置相同，

预制箱型组件310的长度方向的末端伸出至预制叶尖蒙皮320之外且未被预制叶尖蒙皮320覆盖，预制箱型组件310的末端与挥舞方向支撑部件220的末端沿叶片变桨轴线500方向相互抵接，且在二者相互抵接的外表面上使用单向布600进行连接；所述预制叶尖蒙皮320的压力面、吸力面的起始端面的切线与叶片变桨轴线500具有夹角β。

SS4.设置延长过渡区蒙皮400，延长过渡区蒙皮400完全覆盖叶尖延长过渡组件200以及预制叶尖延长段300的未被预制叶尖蒙皮320覆盖的区域，且延长过渡区蒙皮400与基础叶尖段100的未设置叶尖延长过渡组件200的表面区域以及预制叶尖蒙皮320的表面区域具有一致的气动外形表面。延长过渡区蒙皮400的压力面、吸力面的起始端面的切线与叶片变桨轴线500具有夹角β，且延长过渡区蒙皮400的压力面、吸力面的起始端面的切线方向相反。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。