[發(fā)明專利]一種基于增材制造工藝的攪混格架

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010405715.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN111540481A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王君;陳曉明;焦海坤;謝哲東;楊丹;武海巍;孟祥雨;趙清來;許順;裴學(xué)良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G21C3/34
• 分類號(hào): G21C3/34;G21C3/356
• 代理公司: 長(zhǎng)春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 田春梅

本發(fā)明公開了一種基于增材制造工藝的攪混格架，該攪混格架具有多組柵元結(jié)構(gòu)，攪混格架采用增材制備工藝加工成型；方形柵元結(jié)構(gòu)具有螺旋延伸于夾持定位空間內(nèi)的導(dǎo)流葉片；柵元結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)計(jì)有凸起或彈簧。本發(fā)明的格架以增材制造工藝加工成型，格架強(qiáng)度更高，不易產(chǎn)生局部強(qiáng)度下降的問題。整體成型可以避免由于壓力加工、焊接連接等傳統(tǒng)加工工藝產(chǎn)生的工藝缺陷，且設(shè)備價(jià)格低、材料利用率高、生產(chǎn)效率高，本發(fā)明在柵元結(jié)構(gòu)之間設(shè)置了導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片沿柵元結(jié)構(gòu)的延伸方向呈螺旋延伸，其能夠?qū)α黧w起到攪混作用，由于導(dǎo)流葉片的導(dǎo)流作用強(qiáng)，所以能夠起到更好的攪混效果，另外由于葉片光滑連續(xù)，所以壓力損失低，且葉片在柵元內(nèi)部延伸，安全系數(shù)高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核燃料的燃料棒定位保持技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于增材制造工藝的攪混格架。

背景技術(shù)

核燃料組件的定位保持一般需要格架，現(xiàn)有技術(shù)中的格架由內(nèi)部條帶和外部條帶組成，且內(nèi)部條帶相互交錯(cuò)地插接在一起，以組成方形格柵結(jié)構(gòu)，而通常格架分割有多個(gè)格柵，每個(gè)該格柵稱之為一個(gè)格柵單元。

現(xiàn)有技術(shù)中，公開號(hào)為CN101069242A，申請(qǐng)?zhí)枮?00580040936.6的名為《用于核燃料組件的燃料棒保持格柵和相應(yīng)的組件》的中國發(fā)明專利申請(qǐng)(參見圖1至圖2所示)；以及授權(quán)公告號(hào)為CN103563003B，專利號(hào)為201280024553.X的名為《用于核燃料組件定位格架的條帶、定位格架及核燃料組件》的中國發(fā)明專利(參見圖3所示)。兩篇對(duì)比文件公開了現(xiàn)有技術(shù)中比較常見的定位格架結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過仔細(xì)分析，不難得出現(xiàn)有技術(shù)中的定位格架分為內(nèi)部條帶和外部條帶，且內(nèi)部條帶之間的交叉點(diǎn)通過焊接固定。多個(gè)內(nèi)部條帶通過四個(gè)外部條帶包圍，四個(gè)外部條帶圍成一個(gè)方形結(jié)構(gòu)，多組內(nèi)部條帶組成的格柵單元均形成于外部條帶圍成的方形結(jié)構(gòu)內(nèi)，而集成時(shí)外部條帶之間、外部條帶與內(nèi)部條帶之間均通過焊接的方式固定。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)部條帶的某些格柵單元的特定位置上通過焊接固定的方式設(shè)置了用以夾持燃料棒的彈簧。最后，現(xiàn)有技術(shù)中的外部條帶、內(nèi)部條帶以及彈簧均通過對(duì)金屬板材壓力加工制成。

經(jīng)過仔細(xì)研究和分析現(xiàn)有技術(shù)中上述的各種結(jié)構(gòu)特征，得出以下現(xiàn)有技術(shù)中的格架的缺陷：

1、內(nèi)部條帶和外部條帶均由金屬板材通過壓力加工成型。壓力加工成型的結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生裂紋、有回彈現(xiàn)象、對(duì)設(shè)備要求較高、需提前制作模具、且模具造價(jià)高、工藝缺陷多且工藝復(fù)雜、加工效率低；

2、格架的內(nèi)部條帶和外部條帶通過焊接成型。一般采用激光焊或者電子束焊，焊接設(shè)備昂貴、造價(jià)高；而且焊接缺陷較多、易產(chǎn)生氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋、凹坑、咬邊、焊瘤等；

3、在內(nèi)部條帶和外部條帶上的局部特征是通過壓力加工成型，會(huì)造成局部的板材變薄，影響了條帶的局部強(qiáng)度。詳細(xì)參考對(duì)比文件1中部件39、48等、以及對(duì)比文件2中部件38等；

4、內(nèi)部條帶和外部條帶通過焊接連接，在焊縫和焊點(diǎn)處形成了熱影響區(qū)，降低了寒風(fēng)和焊點(diǎn)附近的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；

5、為增加格架對(duì)流經(jīng)其內(nèi)部流體的攪混效果，現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)部條帶上設(shè)置了攪混翼片(詳見對(duì)比文件2中部件32)，用以增加流體的橫向流動(dòng)，攪混翼片的存在使得制造增加了難度，而且交換翼片位于內(nèi)部條帶上方，強(qiáng)度較弱，容易因?yàn)榕鲎捕l(fā)生損壞。交換翼片的攪混作用不強(qiáng)，增加了流體流經(jīng)格架的壓力損失。

基于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟需研發(fā)一種新型格柵單元、以及具有該種新型格柵單元的攪混格架。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于增材加工工藝的格柵單元、及具有該種格柵單元的攪混格架，以提高整體成型的強(qiáng)度、并降低制造成本、材料利用率、生產(chǎn)效率，該格架壓力損失低、安全系數(shù)高、攪混效果好。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：