一种核电用双层滤网及其一体化设计与成型方法与流程

1.本发明涉及核电装备技术领域，尤其涉及一种核电用双层滤网及其一体化设计与成型方法。


背景技术：

2.核能是能源经济中的重要组成部分，在当今的能源构成中具有相当的占比，且极具发展前景。核能的获取与利用主要经由核电转换予以实现，可见核电单元是核能经济的关键环节。在核电单元中，滤网是重要部件之一，其作用时过滤回路中异物与杂质，防止进入核心部件，服役环境受力、复杂且恶劣，容损坏而失效。因此，滤网性能关系到整个核电系统的高效、安全运转。通常，滤网的性能的评价指标主要为过滤效能、力学性能、尺寸精度、抗变形性，优异的滤网不仅具有高效的过滤能力，且能在服役工况下长时间维持而需要优异的综合力学性能指标、高尺寸精度与强抗变形性能。
3.屈服于对高性能的追求，核电用滤网逐渐从简单的单层网状发展到“滤网层
‑
加固网层”双层构型，且结构愈发复杂。然而，因受制于制造工艺，这种先进的双层结构设计需要分体成型滤网和加固网还需其他组件如压条、法兰盘、对接环等辅助用以固定与装配，以及焊接相连。但是，这种方式获得复杂双层滤网存在尺寸精度差，装配与固定过程易引入人为误差等不足，造成在服役环境中力学性能差，翘曲以致脱网等造成失效，同时简单的滤网构型还影响到过滤效能。专利cn 209361943 u提出了一种较为先进的核电用双层滤网，其设计为顶部把手、中间滤网、底部空心基座相连的结构，滤网与空心滤网通过金属激光沉积工艺一体成型。这种方案过滤性能与结构可靠性虽然得到了提高，但仍需辅助部件装备，以及焊接相连，难以提高尺寸精度与力学性能，而且简单的滤网均匀孔设计难以进一步提升滤网的过滤效能。
4.鉴于此，提供综合力学性能优异的核电用双层滤网成为本领域技术人员的当务之急。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出有效提高滤网的力学性能以及抗变形性的核电用双层滤网及其一体化设计与成型方法。
6.为达到上述目的，本发明提出1、一种核电用双层滤网，包括底座(1)及固定于所述底座(1)上的一体化滤网组件；
7.所述一体化滤网组件(1)包括压环(2)、固定于所述压环(2)内的滤网(3)及固定于所述滤网(3)内的加固网(4)；
8.所述底座(1)为方形结构，且所述底座(1)的中间开设有一通孔，所述通孔中固接有一体化滤网组件(1)；
9.所述滤网与加固网网孔呈方孔，所述滤网的网孔比上所述加固网的网孔面积比为0.6:1；所述滤网的网孔与所述加固网的网孔相对转角为15
°
。
10.本发明还提出一种核电用双层滤网的一体化设计与成型方法，将双层滤网的压条、滤网以及加固网一体化设计，结合slm工艺对所述双层滤网进行堆积策略设计以及一体化成型；
11.进一步的，所述slm工艺一体化成型为对一体化设计的核电用复杂双层滤网在slm过程中进行打印工艺、堆积策略设计与成型的方法，通过doehlert设计矩阵快速构建slm成形工艺窗口，采用二阶模型的响应曲面优化法获取最优slm成形工艺后成型。
12.进一步的，所述doehlert设计矩阵快速构建的slm成形工艺窗口基于激光功率、扫描速度、堆积层厚与搭接距离参数，材料堆积序次基于热、应力、组织分析为压块、加固网、滤网。
13.进一步的，还应用几何与拓扑优化方法结合slm工艺对一体化的双层滤网进行结构设计，实现力学性能最优，依照使役环境构件受力方向屈服、抗拉强度安全阈值为准则，以slm工艺临界壁厚、曲率、凸出长度为条件，驱动与约束多级孔拓扑与几何特征参量变化，构件适宜于slm工艺一次成形且优化的打印结构。
14.进一步的，基于所述slm工艺对所述双层滤网进行堆积策略设计，所述加固网和所述滤网自中心向外环形交叉变速扫略。
15.与现有技术相比，本发明的优势之处在于：本发明通过slm工艺对所述双层滤网进行堆积策略设计以及一体化成型，实现压条、滤网以及加固网一体成型，并且利用几何与拓扑优化方法结合slm工艺对滤网的网孔与所述加固网的网孔的比例以及角度进行设计，使其力学性能达到最优，获得综合力学性能优异、尺寸精度高的高性能双层滤网，在显著提高过滤效能的同时，兼具长时维持工况环境下强抗变形性能。
附图说明
16.图1为本发明实施例中核电用双层滤网的整体结构示意图；
17.图2为本发明实施例中核电用双层滤网的剖面图；
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案作进一步地说明。
19.实施例1：
20.如图1和图2所示，本发明提出一种核电用双层滤网，包括底座1及固定于底座1上的一体化滤网组件1；
21.一体化滤网组件1包括压环2、固定于压环2内的滤网3及固定于滤网(3)内的加固网(4)；
22.底座1为方形结构，且底座1的中间开设有一通孔，通孔中固接有一体化滤网组件1；
23.滤网与加固网网孔呈方孔，滤网的网孔比上加固网的网孔面积比为0.6:1；滤网的网孔与加固网的网孔相对转角为15
°
。
24.在实施例1中，还涉及一种核电用双层滤网的一体化设计与成型方法，将双层滤网的压条、滤网以及加固网一体化设计，省略法兰盘、对接环的连接件，结合slm工艺对双层滤
网进行堆积策略设计以及一体化成型。其中成型过程的材料堆积策略通过基于应用热、应力、组织分析设计为压块、加固网、滤网序次堆积，其中加固网、滤网的成型策略为自中心向外环形交叉变速扫略。最终通过slm工艺成型为核电用复杂双层滤网一体化部件。
25.实施例2
26.本实施例提供了一种核电用复杂双层滤网。具体实施方案为：
27.(1)将压条、滤网、加固网、法兰盘、对接环分别加工成型，滤网、加固网网孔为圆形，二者网孔面积比为0.6:1，二者网孔相对转角15
°
。
28.(2)将压条、滤网、加固网通过法兰盘、对接盘拼接装配。
29.(3)对装配的双层滤网通过焊接工艺将压条、滤网、加工网依次连接成最终滤网部件。
30.参见表1的对照表可以看出，相比实例1，滤网的效能差，滤网部位易翘曲，力学性能差。
31.实施例3
32.本实施例提供了一种核电用复杂双层滤网。实例3与实例1整体相同，不同之处在于：
33.一体化结构未通过几何与拓扑优化分析，滤网与加固网网孔呈圆孔，二者网孔面积比为0.6:1。
34.参见表1的对照表可以看出，相比实例1，滤网的效能差，力学性能较差。
35.实施例4
36.本实施例提供了一种核电用复杂双层滤网。实例4与实例1整体相同，不同之处在于：
37.滤网与加固网网孔面积比为0.2:1。
38.参见表1的对照表可以看出，相比实例1，滤网的效能差。
39.实施例5
40.本实施例提供了一种核电用复杂双层滤网。实例5与实例1整体相同，不同之处在于：
41.滤网与加固网网孔面积比为0.9:1。
42.参见表1的对照表可以看出，相比实例1，滤网的效能差。
43.实施例6
44.本实施例提供了一种核电用复杂双层滤网。实例6与实例1整体相同，不同之处在于：
45.滤网与加固网网孔相对转角60
°
。
46.参见表1的对照表可以看出，相比实例1，滤网的效能差。
47.实施例7
48.本实施例提供了一种核电用复杂双层滤网。实例3与实例1整体相同，不同之处在于：
49.在制备过程中未通过基于应用热、应力、组织分析对材料堆积策略进行设计，加固网、滤网的成型策略为沿铺粉方向等速扫略。
50.参见表1的对照表可以看出，相比实例1，滤网的力学性能差。
51.实施例8
52.本实施例提供了一种核电用复杂双层滤网。实例8与实例1整体相同，不同之处在于：
53.在制备之前未基于slm工艺进行结构设计，在制备过程中由其他工艺而非slm一体化成型。
54.参见表1的对照表可以看出，相比实例1，滤网的尺寸精度差，力学性能差。
55.为进一步说明本专利的有益效果，表1列举对比了各实施例性能。
56.表1各实施例滤网性能对比
[0057] 过滤效能力学性能尺寸精度抗变形性实施例1优优优优实施例2差差差差实施例3差优优较差实施例4差优优优实施例5差优优优实施例6差优优优实施例7差优优优实施例8较差较差较差优
[0058]
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。