CN111243769B - 一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法 - Google Patents

一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，在缠绕工作前，先对缠绕芯模施加了一个向其一端张拉的轴向预应力。与现有技术相比，本发明可以解决长尺寸核燃料包壳管缠绕时的细长芯模弯曲断裂和缠绕纱线移位问题。

Description

一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠 绕的缠绕方法
技术领域
本发明属于材料缠绕方法技术领域，涉及一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法。
背景技术
核用碳化硅陶瓷包壳具有优异的耐高温、耐辐照和耐腐蚀等性能。该技术是目前国内国际的研究重点。
由于核燃料包壳管本身具有尺寸长，直径细的特点,通常直径为8-10毫米，长度为4米左右，这要求包壳管芯模直径更细，强度刚度要求更高。目前行业内所用的主要芯模材料为石墨、陶瓷或金属，这些材料在核燃料包壳尺寸限定下，一般直径为8-10mm，长度为1-4m。在进行预制件缠绕或编织时，受到缠绕或编织张力的作用，芯模会发生比较严重的弯曲而影响缠绕纱片的排布，严重的弯曲甚至会导致芯模断裂。
而一般的缠绕机缠绕时，芯模是通过顶或者套的方式，通过对芯模施加推力或使用套筒来进行芯模固定，并无芯模尾端夹持装置。在缠绕尤其是大张力缠绕时，芯模受到缠绕张力的作用，会受力弯曲影响缠绕纱线排布，严重时会导致芯模断裂。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法。在缠绕时对缠绕芯模施加轴向预应力，让芯模处于绷紧的状态，在芯模受到缠绕张力时，降低芯模的变形量，使芯模能在直线的形态下完成缠绕工作。减小芯模因受缠绕张力导致芯模弯曲带来的芯模断裂和缠绕纱线移位的问题
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，在缠绕工作前，先对缠绕芯模施加了一个向其一端张拉的轴向预应力。
进一步的，所述的缠绕芯模的至少一端通过可回转夹套固定，所述可回转夹套固定在缠绕机上可移动的尾架，通过尾架沿缠绕芯模轴向的移动和固定，对所述缠绕芯模施加所述轴向预应力。
更进一步的，所述的可回转夹套通过螺栓固定在缠绕机的尾架上。
更进一步的，所述的可回转夹套包括固定端和夹持端，其中，所述固定端固定安装在尾架上，所述夹持端固定夹住所述缠绕芯模的端部，所述的夹持端与固定端之间转动连接，使得夹持端可随缠绕芯模自由旋转。
更进一步优选的，所述的夹持端与固定端之间通过轴承连接。
更进一步的，所述的缠绕芯模的一端采用三爪卡盘夹紧固定，另一端由所述可回转夹套夹持。
更进一步的，所述的可回转夹套为莫氏铣刀柄ER32刀柄。
进一步的，施加的轴向预应力的大小满足：缠绕芯模在缠绕张力作用下仍保持直线状态。
与现有技术相比，本发明在缠绕时对缠绕芯模施加轴向预应力，让芯模处于绷紧的状态，在芯模受到缠绕张力时，降低芯模的变形量，使芯模能在直线的形态下完成缠绕工作。
附图说明
图1为长尺寸芯模缠绕时的受力状态图；
图2为施加轴向预应力后芯模缠绕时的受力状态图；
图3为缠绕芯模与可回转夹套的夹持示意图；
图中标记说明：
1-缠绕芯模，2-尾架，3-可回转夹套，4-夹持端，5-固定端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明提出了一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，在缠绕工作前，先对缠绕芯模1施加了一个向其一端张拉的轴向预应力。
在本发明的一种具体的实施方式中，请参见图3所示，所述的缠绕芯模1的至少一端通过可回转夹套3固定，所述可回转夹套3固定在缠绕机上可移动的尾架2，通过尾架2沿缠绕芯模1轴向的移动和固定，对所述缠绕芯模1施加所述轴向预应力。
更具体的实施方式中，所述的可回转夹套3通过螺栓固定在缠绕机的尾架2上。
更具体的实施方式中，请再参见图3所示，所述的可回转夹套3包括固定端5和夹持端4，其中，所述固定端5固定安装在尾架2上，所述夹持端4固定夹住所述缠绕芯模1的端部，所述的夹持端4与固定端5之间转动连接，使得夹持端4可随缠绕芯模1自由旋转。更进一步优选的，所述的夹持端4与固定端5之间可以通过轴承等方式连接。
更具体的实施方式中，所述的缠绕芯模1的一端采用三爪卡盘夹紧固定，另一端由所述可回转夹套3夹持。
更具体的实施方式中，所述的可回转夹套3为莫氏铣刀柄ER32刀柄。
在本发明的一种具体的实施方式中，施加的轴向预应力的大小满足：缠绕芯模1在缠绕张力作用下仍保持直线状态。
以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合进行实施。
实施例1：
以直径为7mm长度1m的核燃料包壳管碳化硅纤维缠绕为例。
(1)将缠绕机尾顶支架使用螺栓固定，使其不能移动。
(2)将缠绕机尾顶上的莫氏锥顶取下，使用莫氏4号铣刀柄ER32刀柄(即可回转夹套3)替换锥顶。
(3)使用螺栓将莫氏4号铣刀柄ER32刀柄固定在缠绕机尾顶支架上，使其不因受力而移动。
(4)将直径为7mm，长度为1米的缠绕芯模1一端夹持在缠绕机三爪卡盘上，另一端夹持在莫氏铣刀柄ER32刀柄上。
(5)调节缠绕机尾顶的位置，给缠绕芯模1施加轴向拉力，拉力大小为50N。
(6)对缠绕芯模1进行包壳管碳化硅纤维缠绕。
以上缠绕工作长时间工作后，缠绕芯模1均保持在直线状态，请参见图2所示，缠绕纱线排布质量良好，且长时间工作也不会发生芯模断裂等问题。
而如图1所示，若不对缠绕芯模1施加轴向预应力，则在缠绕工作时，缠绕芯模1会出现明显的受力弯曲现象。
实施例2：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将莫氏4号铣刀柄ER32刀柄改为如图3所示的可回转夹套3。可回转夹套3包括固定端5和夹持端4，其中，固定端5固定安装在尾架2上，夹持端4固定夹住缠绕芯模1的端部，夹持端4与固定端5之间转动连接，使得夹持端4可随缠绕芯模1自由旋转。更进一步优选的，夹持端4与固定端5之间可以通过轴承等方式连接。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，其特征在于，在缠绕工作前，先对缠绕芯模施加了一个向其一端张拉的轴向预应力；
所述的缠绕芯模的至少一端通过可回转夹套固定，所述可回转夹套固定在缠绕机上可移动的尾架，通过尾架沿缠绕芯模轴向的移动和固定，对所述缠绕芯模施加所述轴向预应力；
施加的轴向预应力的大小满足：缠绕芯模在缠绕张力作用下仍保持直线状态。
2.根据权利要求1所述的一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，其特征在于，所述的可回转夹套通过螺栓固定在缠绕机的尾架上。
3.根据权利要求1所述的一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，其特征在于，所述的可回转夹套包括固定端和夹持端，其中，所述固定端固定安装在尾架上，所述夹持端固定夹住所述缠绕芯模的端部，所述的夹持端与固定端之间转动连接，使得夹持端可随缠绕芯模自由旋转。
4.根据权利要求3所述的一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，其特征在于，所述的夹持端与固定端之间通过轴承连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，其特征在于，所述的缠绕芯模的一端采用三爪卡盘夹紧固定，另一端由所述可回转夹套夹持。
6.根据权利要求1所述的一种用于长尺寸核燃料碳化硅陶瓷包壳管中间复合材料层缠绕的缠绕方法，其特征在于，所述的可回转夹套为莫氏铣刀柄ER32刀柄。
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