叶尖延长连接结构及其装配方法组成比例

本公开提供了一种叶尖延长连接结构及其装配方法，由叶根段和叶尖段采用胶接连接而成；叶根段为原叶片切去叶尖部分后的残余结构，叶尖段为新制造的结构；叶根段沿展向分别由叶根完整段、叶根补强段和叶根粘结段组成；叶尖段沿展向由叶尖粘结段和叶尖完整段组成；叶根段在压力面和吸力面具有从最外侧截面向内的沿展向的连接槽口，叶尖段设有连接腹板，叶根段嵌套在叶尖段内，叶根段的连接槽口对准叶尖段的连接腹板进行插接，使叶根段与叶尖段连接。本公开的有益效果为保证了叶片剪切腹板的连续分布，提高了叶片胶接结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
叶尖延长连接结构及其装配方法
本公开涉及风力发电机叶片设计领域，尤其涉及一种叶尖延长连接结构及其装配方法。
技术介绍
随着全球气候的变化，风电场的风资源特性也会发生一定的变化，使得原风资源特性下匹配的风力机输出功率下降。风力机主要靠风电叶片捕获风能，风电叶片的长度直接影响风力机捕获风能的能力和风力发电机组的输出功率。在低风速下增加风电叶片长度可以有效的提高风力机的发电量。另外，风电叶片成本约占整机机组成本的15％-20％，如果对现役风电叶片进行整体更换势必增加过高的改造成本，增加发电成本，因此叶片的整体更换不利于提高风电机组改造的经济性。设计一种结构可靠，实施简单的风电叶片延长段和实施工艺，降低改造成本，是非常重要的。现有的叶片叶尖延长技术多在现有的叶片结构基础上简单粘接一复合材料壳体来延长叶片的长度，容易导致胶接面过长而不利施工、胶接自由端没有补强导致疲劳强度的不足、剪切腹板沿展向不连续导致结构强度和稳定性差等不利影响。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种叶尖延长连接结构及其装配方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种叶尖延长连接结构，包括：叶根段，叶根段在压力面和吸力面具有从最外侧截面向内的沿展向的连接槽口；叶尖段，叶尖段设有连接腹板；叶根段嵌套在叶尖段内，且叶根段的连接槽口对准叶尖段的连接腹板进行插接，叶根段与叶尖段连接。在本公开的一些实施例中，叶根段包括：叶根完整段，叶根完整段第一端与风机轮毂连接；叶根补强段，叶根补强段第一端与叶根完整段第二端连接；叶根粘结段，叶根粘结段第一端与叶根补强段第二端连接，叶根粘结段第二端与叶尖段连接；叶尖段包括：叶尖粘结段，叶尖粘结段第一端与叶根段连接；叶尖完整段，叶尖完整段与叶尖粘结段第二端连接。在本公开的一些实施例中，连接腹板自叶尖粘结段延伸至叶尖完整段。在本公开的一些实施例中，叶根段沿展向的最外侧切割面具有传递剪切应力的腹板。在本公开的一些实施例中，腹板的个数为n，其中，n≥1。在本公开的一些实施例中，叶尖段的粘结段在前缘和/或尾缘位置设置有沿展向的缝隙；缝隙形状为矩形或锥形。在本公开的一些实施例中，叶尖段在蒙皮内侧设置有Z型辅助结构，用于改善胶接自由端的应力集中。在本公开的一些实施例中，叶根段和叶尖段粘接后，对叶片蒙皮外侧胶接自由端补强。在本公开的一些实施例中，叶根段和叶尖段粘接后，对叶片蒙皮前缘和尾缘缝隙补强外侧胶接自由端补强。根据本公开的另一个方面，提供了一种叶尖延长连接结构装配方法，包括以下步骤：步骤a：在原始叶片选取具有腹板的截面，将原始叶片的叶尖部分截掉；在叶根粘接段的压力面和吸力面沿展向切割连接槽口；步骤b：在模具中分别制备叶尖段的压力面、吸力面蒙皮以及连接腹板；在压力面和吸力面蒙皮上预制Z型辅助结构，使蒙皮与Z型辅助结构成为一个整体；将叶尖段各部件采用胶接/二次吸注/其它工艺，装配成一个完整的结构；步骤c：在叶根粘接段表面涂敷待固化的结构胶，将叶根段连接槽口对准叶尖段连接腹板，将叶根段嵌套进叶尖段，固定叶尖段和叶根段结构，加热使结构胶固化；步骤d：补强粘接自由端和叶片前缘、尾缘缝隙周围。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开叶尖延长连接结构及其装配方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)叶根段的连接槽口与叶尖段的连接腹板的连接结构，保证了叶片剪切腹板的连续分布，提高叶片胶接结构的可靠性。(2)将原叶片的叶尖部分切割构成的叶根段结构，避免在原叶片基础上的简单粘贴以延长叶片的长度，造成剪切腹板沿展向不连续导致结构强度和稳定性差等问题。(3)叶根段上设置的腹板，有利于传递剪切应力。(4)叶尖段上缝隙的结构设置，便于在粘接时保障叶尖段具有一定的形变量。(5)Z型辅助结构，有利于改善胶接自由端的应力集中。(6)叶根段和叶尖段在完成粘结后对叶片蒙皮外侧胶接自由端补强，有利于改善胶接自由端的应力集中的问题。(7)对叶片蒙皮前缘和尾缘缝隙补强外层胶接自由端补强，有利于防止叶片结构的局部开裂。附图说明图1为本公开实施例叶尖延长连接结构叶根段与叶尖段的装配立体结构示意图。图2为本公开实施例叶根段与叶尖段装配俯视结构示意图。图3为本公开实施例叶根段与叶尖段装配正视结构示意图。图4为本公开实施例叶尖延长连接结构中叶根段结构示意图。图5为本公开实施例叶尖延长连接结构中叶根段的加工展向凹槽俯视示意图。图6为本公开实施例叶尖延长连接结构中叶根粘结段的A-A截面右视图。图7为本公开实施例叶尖延长连接结构中叶尖段正视图。图8为本公开实施例叶尖延长连接结构中叶尖段左视图。图9为本公开实施例叶尖延长连接结构中叶尖段俯视图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】10-叶根段；11-叶根完整段；12-叶根补强段；13-叶根粘结段；14-连接槽口；15-原叶片叶尖段；16-腹板；20-叶尖段；21-叶尖粘结段；22-叶尖完整段；23-连接腹板；24-缝隙；30-Z型辅助结构；A-A、B-B、C-C：截面。具体实施方式本公开提供了一种叶尖延长连接结构及其装配方法。由叶根段和叶尖段采用胶接连接而成；叶根段为原叶片切去叶尖部分后的残余结构，叶尖段为新制造的结构。叶根段沿展向分别由叶根完整段、叶根补强段和叶根粘结段组成。叶尖段沿展向由叶尖粘结段和叶尖完整段组成。叶根段在压力面和吸力面具有从最外侧截面向内的沿展向的连接槽口，叶尖段设有连接腹板，叶根段嵌套在叶尖段内，叶根段的连接槽口对准叶尖段的连接腹板进行插接，使叶根段与叶尖段连接，这样的结构设计保证了叶片剪切腹板的连续分布，以提高叶片胶接结构的可靠性。叶尖粘结段上还设有缝隙，便于在粘结时叶尖段具有一定的变形量。叶尖段在蒙皮内侧预制有Z型辅助结构，有利于改善胶接自由端的应力集中。叶根段和叶尖段在完成粘接后对叶片蒙皮外侧和叶片蒙皮前缘和尾缘缝隙胶接自由端补强，有利于改善胶接自由端的应力集中，防止叶片结构的局部开裂。在描述问题的解决方案之前，先定义一些特定词汇是有帮助的。本文所述的「蒙皮」，一般指用于形成风电叶片气动外形的压力面和吸力面壳体的总称。本文所述的「补强」，一般用于风电叶片常规设计所不能涉及的局部，用于增强结构局部不连续或应力集中可能带来的强度不足。本文所述的「压力面」，一般指风电叶片的迎风面。本文所述的「吸力面」，一般指风电叶片的背风面。本文所述的「展向」，一般指风电叶片沿长度的方向，从叶根指向叶尖。本文所述的「自由端」，一般指相应结构或材料的终端，因其不存在向外延伸方向的约束。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种叶尖延长连接结构。图1为本公开实施例叶尖延长连接结构叶根段与叶尖段的装配立体结构示意图。图2为本公开实施例叶根段与叶尖段装配俯视结构示意图。图3为本公开实施例叶根段与叶尖段装配正视结构示意图。如图1～3所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶尖延长连接结构，包括：叶根段，所述叶根段在压力面和吸力面具有从最外侧截面向内的沿展向的连接槽口；以及叶尖段，所述叶尖段设有连接腹板；所述叶根段嵌套在所述叶尖段内，且所述叶根段的连接槽口对准所述叶尖段的连接腹板进行插接，所述叶根段与所述叶尖段连接。

【技术特征摘要】
1.一种叶尖延长连接结构，包括：叶根段，所述叶根段在压力面和吸力面具有从最外侧截面向内的沿展向的连接槽口；以及叶尖段，所述叶尖段设有连接腹板；所述叶根段嵌套在所述叶尖段内，且所述叶根段的连接槽口对准所述叶尖段的连接腹板进行插接，所述叶根段与所述叶尖段连接。2.根据权利要求1所述的叶尖延长连接结构，其中，所述叶根段包括：叶根完整段，所述叶根完整段第一端与风机轮毂连接；叶根补强段，所述叶根补强段第一端与所述叶根完整段第二端连接；以及叶根粘结段，所述叶根粘结段第一端与所述叶根补强段第二端连接，所述叶根粘结段第二端与叶尖段连接；所述叶尖段包括：叶尖粘结段，所述叶尖粘结段第一端与所述叶根段连接；以及叶尖完整段，所述叶尖完整段与所述叶尖粘结段第二端连接。3.根据权利要求2所述的叶尖延长连接结构，其中所述连接腹板自所述叶尖粘结段延伸至叶尖完整段。4.根据权利要求1所述的叶尖延长连接结构，其中所述叶根段沿展向的最外侧切割面具有传递剪切应力的腹板。5.根据权利要求4所述的叶尖延长连接结构，所述腹板的个数为n，其中，n≥1。6.根据权利要求2所述的叶尖延长连接结构，所述叶尖段的粘结段在前...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦志文，黄吉，陈慧娟，张磊，宋娟娟，杨科，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11