一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及核燃料制备技术领域，公开了一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，包括生坯压制单元、液压传动单元、抽真空单元和控制单元，所述生坯压制单元包括液压缸，所述液压缸内部套设有一端开口的弹性内胆，所述弹性内胆的内部叠设有多个弹性软模，且所述弹性软模内部设置有多个球形模腔。本发明专利技术提供的一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，通过在弹性内胆的内部叠设有多个弹性软模，且在所述弹性软模内部设置有多个球形模腔，实现了燃料元件球坯一次性压制多个，大大提高了生产效率；该设备结构简单，运行动作简化，结构紧凑，具有操作简单，便于与物料填装线自动化接口，该设备能够兼用于球形燃料元件燃料区球芯的成型。

Device and method for suppressing green fuel element green body

The invention relates to the technical field of nuclear fuel preparation, and discloses a device and a method for pressing green billets of spherical fuel elements, including a green compacting unit, a hydraulic transmission unit, a vacuum pumping unit and a control unit. The green compacting unit comprises a hydraulic cylinder with an elastic inner liner with an opening at one end. The inner part of the elastic inner liner is overlapped with a plurality of elastic soft molds, and the inner part of the elastic soft mold is provided with a plurality of spherical mold cavities. The invention provides a device and a method for pressing a green ball of a spherical fuel element. By overlapping a plurality of elastic soft dies in the elastic inner liner and setting a plurality of spherical cavity in the elastic soft die, the device realizes the one-time pressing of a plurality of fuel element balls, and greatly improves the production efficiency; the device has simple structure and has a plurality of spherical cavity. The device has the advantages of simplified operation, compact structure, simple operation and convenient automatic interface with material loading line. The device can be used for forming spherical fuel element core in fuel zone.

【技术实现步骤摘要】
一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法
本专利技术涉及核燃料制备
，尤其涉及一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法。
技术介绍
我国球床式高温气冷堆所使用的球形燃料元件直径为60mm，整体为石墨基体，外层为厚约5mm左右的无燃料区，内部为球形包覆颗粒(TRISO)弥散在石墨基体的燃料区。但现有的球形燃料元件生坯设备单次只能压制一个元件球坯，一定程度上影响了生产效率和元件生产成本，随着高温堆、熔盐堆等各种堆型的发展，对球形燃料元件制备的生产效率及成本提出了更高的要求，压制环节作为一个关键生产工艺，其生产效率有待大幅提高。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，旨在解决现有技术中的球形燃料元件生坯设备单次只能压制一个元件球坯，元件球坯生产效率低下，生产成本高的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种压制球形燃料元件生坯的装置，包括生坯压制单元、液压传动单元、抽真空单元和控制单元，所述生坯压制单元均与所述液压传动单元和抽真空单元连接，所述液压传动单元和抽真空单元均与所述控制单元电连接；所述生坯压制单元包括液压缸一端开口的弹性内胆、弹性软模，所述弹性内胆位于所述液压缸内部，所述弹性内胆的内部可容纳弹性软模，且所述弹性软模内部设置有多个球形模腔。其中，所述弹性内胆和弹性软模由天然橡胶、硅橡胶、聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、聚氯乙烯、聚氯丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯或聚异戊二烯中的一种或多种制成。其中，所述液压缸与所述弹性内胆之间形成一个用以容纳传压介质的第一密封空间。其中，所述生坯压制单元还包括压力冲头，所述压力冲头的前端呈阶梯状，所述压力冲头前端的细段与所述弹性内胆相套设，用以对所述弹性软模进行挤压。其中，所述压力冲头前端的阶梯面上设置有环绕所述压力冲头前端的O形密封圈，所述压力冲头与所述弹性内胆之间通过所述O形密封圈形成第二密封空间。其中，所述抽真空单元包括真空泵、第一真空管路和第二真空管路，所述真空泵分别通过所述第一真空管路和第二真空管路与所述第二密封空间连通，所述第一真空管路穿过所述液压缸与所述第二密封空间连通，所述第二真空管路穿过所述压力冲头与所述第二密封空间连通。其中，所述液压传动单元包括液压机和液压管路，所述液压机通过所述液压管路与所述第一密封空间连通。其中，弹性软模可以为单层，也可以为多层叠放，每层都设有多个球形模腔。本专利技术还提供了一种压制球形燃料元件生坯的方法，包括以下步骤：S1：将核燃料颗粒和基体粉混合后装入所述弹性软模的球形模腔内，并搅拌均匀；S2：将所述弹性软模放置在所述弹性内胆内，并通过所述传压介质加压，压制出球芯；S3：将步骤S2中的所述弹性软模通过造型，将所述球芯包裹在无燃料区的所述基体粉中；S4：将步骤S3中的所述弹性软模放置在所述弹性内胆内，先通过所述抽真空单元抽真空，然后通过所述传压介质加压，压制出生坯。其中，所述步骤S2中压制球芯的压力范围为0.5MPa至5MPa。其中，所述步骤S4中抽真空的真空度范围为-0.06MPa至0.1MPa；所述步骤S4中压制球坯的压力范围为180MPa至350MPa。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术的上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，通过在弹性内胆的内部叠设有多个弹性软模，且在所述弹性软模内部设置有多个球形模腔，实现了燃料元件球坯一次性压制多个；如果软模可以叠加2层，每层3个模腔，则一次性压制6个球坯，如果叠加3层，每层6个模腔，则一次可以压制18个球，以此类推，大大提高了生产效率；该设备结构简单，运行动作简化，结构紧凑，具有操作简单，便于与物料填装线自动化接口，该设备能够兼用于球形燃料元件燃料区球芯的成型。附图说明图1为本专利技术实施例的压制球形燃料元件生坯的装置的一种结构示意图；图2为本专利技术实施例的压制球形燃料元件生坯的装置的另一种结构示意图；其中，1-液压缸；2-传压介质；3-弹性内胆；4-弹性软模；5-球形模腔；6-压力冲头；7-O形密封圈；8-真空泵；9-第一阀体；10-第一真空管路；11-第二真空管路；12-液压机；13-第二阀体；14-液压管路。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参见图1至图2所示，本专利技术提供了一种压制球形燃料元件生坯的装置，包括生坯成型单元、液压传动单元、抽真空单元和控制单元，生坯成型单元均与液压传动单元和抽真空单元连接，液压传动单元和抽真空单元均与控制单元电连接；生坯成型单元包括液压缸1，一端开口的弹性内胆3，弹性软模4，所述弹性内胆3的内部可容纳弹性软模4，且弹性软模4内部设置有多个球形模腔5，具体地，所述弹性软模4为多层叠放，每层设有多个球形模腔5，多个球形模腔5以模具轴心线为圆心放射性均布。本专利技术提供的一种压制球形燃料元件生坯的装置及方法，与现有技术相比，通过在弹性内胆的内部叠设有多个弹性软模，且在所述弹性软模内部设置有多个球形模腔，实现了燃料元件球坯一次性压制多个；如果软模可以叠加2层，每层3个模腔，则一次性压制6个球坯。如果叠加三层，每层6个模腔，则一次可以压制18个球，大大提高了生产效率；该设备结构简单，运行动作简化，结构紧凑，具有操作简单，便于与物料填装线自动化接口，该设备能够兼用于球形燃料元件燃料区球芯的成型。进一步的，弹性内胆3和弹性软模4由天然橡胶、硅橡胶、聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、聚氯乙烯、聚氯丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯或聚异戊二烯中的一种或多种材料制成。需要说明的是，弹性内胆3和弹性软模4之间保持1mm至10mm的间隙。进一步的，液压缸1与弹性内胆3之间形成一个用以容纳传压介质2的第一密封空间。本实施例中，传压介质2为液体介质。进一步的，生坯压制单元还包括压力冲头6，压力冲头6的前端呈阶梯状，压力冲头6前端的细段与弹性内胆3相套设，用以对弹性软模4进行挤压。进一步的，压力冲头6前端的阶梯面上设置有环绕压力冲头6前端的O形密封圈7，压力冲头6与弹性内胆3之间通过O形密封圈7形成第二密封空间。压力冲头6可以从下往上升封堵弹性内胆3口，下降至一定高度以便取放模具。进一步的，抽真空单元包括真空泵8、第一真空管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压制球形燃料元件生坯的装置，其特征在于，包括生坯成型单元、液压传动单元、抽真空单元和控制单元，所述生坯成型单元均与所述液压传动单元和抽真空单元连接，所述液压传动单元和抽真空单元均与所述控制单元电连接；所述生坯成型单元包括液压缸(1)、一端开口的弹性内胆(3)、弹性软模(4)，所述弹性内胆(3)位于所述液压缸(1)内部，所述弹性内胆(3)的内部用于容纳弹性软模(4)，且所述弹性软模(4)内部设置有多个球形模腔(5)。

【技术特征摘要】
1.一种压制球形燃料元件生坯的装置，其特征在于，包括生坯成型单元、液压传动单元、抽真空单元和控制单元，所述生坯成型单元均与所述液压传动单元和抽真空单元连接，所述液压传动单元和抽真空单元均与所述控制单元电连接；所述生坯成型单元包括液压缸(1)、一端开口的弹性内胆(3)、弹性软模(4)，所述弹性内胆(3)位于所述液压缸(1)内部，所述弹性内胆(3)的内部用于容纳弹性软模(4)，且所述弹性软模(4)内部设置有多个球形模腔(5)。2.根据权利要求1所述的压制球形燃料元件生坯的装置，其特征在于，所述弹性内胆(3)和弹性软模(4)由天然橡胶、硅橡胶、聚氨基甲酸酯、丁腈橡胶、聚氯乙烯、聚氯丁烯、聚丁二烯、聚异丁烯或聚异戊二烯中的一种或多种制成。3.根据权利要求1所述的压制球形燃料元件生坯的装置，其特征在于，所述液压缸(1)与所述弹性内胆(3)之间形成一个用以容纳传压介质(2)的第一密封空间。4.根据权利要求3所述的压制球形燃料元件生坯的装置，其特征在于，所述生坯压制单元还包括压力冲头(6)，所述压力冲头(6)的前端呈阶梯状，所述压力冲头(6)前端的细段与所述弹性内胆(3)相套设，用以对所述弹性软模(4)进行挤压。5.根据权利要求4所述的压制球形燃料元件生坯的装置，其特征在于，所述压力冲头(6)前端的阶梯面上设置有环绕所述压力冲头(6)前端的O形密封圈(7)，所述压力冲头(6)与所述弹性内胆(3)之间通过所述O形密封圈(7)形成第二密封空间。6.根据权利要求5所述的压制球形燃料元件生坯的装置，其特征在于，所述抽真空单元包括真空泵(8)、第一真空管路(10)和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢振明，张杰，刘兵，王磊，周湘文，宋晶，唐亚平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11