專利名稱：核反應(yīng)堆用燃料組件中定位格架的焊接方法與設(shè)備以及用于經(jīng)格架內(nèi)部進行焊接的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆燃料組件中定位格架的交錯狹帶的焊接方法與裝置。
核反應(yīng)堆的，特別是由加壓水冷卻的核反應(yīng)堆的燃料組件，包括有一束稱作為燃料棒的長圓柱形的燃料元件，它們保持于燃料組件的框架內(nèi)，布置成使這些棒取相互平行的形式。
此種燃料組件的框架包括定位格架，它有一批柵元，按規(guī)則的格子排列，用來從橫向上保持住燃料組件中的燃料棒；導管，它們配合在定位格架的某些柵元中，其長度大于燃料棒的長度；以及端部管嘴，它們固定于導管的端部上，可增強上述框架和保持住燃料棒。
這些定位格架則是沿著導管的長向按規(guī)則的間隔分布，用以在橫向平面內(nèi)將上述束棒保持于同定位格架的柵元格子相一致的格子內(nèi)。
定位格架包括若干棱柱狀的柵元，它們一般具方形的橫剖面，用來納置上述框架的一個燃料棒或一根導管。
上述定位格架通常由一些交錯的金屬狹帶構(gòu)成，它們按成90°角的兩個方向上排列，限定出一批橫剖面為方形的平行六面體柵元，用來收容燃料組件的燃料棒與導管。構(gòu)成上述定位格架的具有方形單元的上述格子中的各個狹帶，與所有同它成90°方向配置的狹帶相交。兩條狹帶的各個相交部分構(gòu)成一個具有四個90°二面角的十字撐，以及一條為所述格架的四個柵元共用的會合邊。這些狹帶經(jīng)聯(lián)鎖然后沿格架的四個柵元所共用的會合邊焊合而裝配到一起。
一般，為了沿著一條邊將構(gòu)成十字撐的狹帶裝配好，是去利用占這種帶寬度一半的槽把這些帶相互結(jié)合起的。
首先，在定位格架的方形單元格子內(nèi)將狹帶相互組配好，同時組裝上此格架的周邊束帶而組裝起此格架。然后在各邊的端部處將這些狹帶的交點相互焊合，同時將構(gòu)成封閉著格架周邊柵元的外束帶的格柵中周邊狹帶焊合。此種定位格架的柵元所具尺寸使得燃料棒能以頗大的間隙配合到柵元內(nèi)。為了將燃料棒保持于格架的柵元內(nèi)，采用了伸入到各個柵元內(nèi)的保持裝置。這些保持裝置可以包括通過對金屬狹帶作切開后將其推擠入柵元內(nèi)而獲得的凹座，以及能裝配到部分狹帶構(gòu)成的柵元壁部上的彈簧，后者也可以通過對狹帶的金屬材料作切開與推擠加工而形成。
上述導管實質(zhì)上是無間隙地引入到定位格架的柵元內(nèi)，并可以經(jīng)焊合而固定到燃料組件的某些格架上。
在傳統(tǒng)類型的燃料組件用定位格架內(nèi)，每個柵元例如可以包括在兩組相鄰壁上的兩個凹座和兩個在與這些凹座相對的在另兩個鄰壁上的彈簧。于這種定位格架的柵元中，燃料棒是被各個彈簧推迫到位于與此彈簧相對的兩個凹座上。
在組裝和焊接這種定位格架時，經(jīng)相互組裝起的狹帶包括有凹座和用來伸入到格架各柵元內(nèi)的彈簧。這些狹帶還包括其它一些經(jīng)切開和推擠出的部件，例如用來提高組裝好的格架的剛性與強度的舌片或凸肋。
將定位格架的狹帶，在其由組合的兩個狹帶部件所形成的十字撐邊緣的邊緣處焊合到一起，是必須的和有利的。
在焊合燃料組件定位格架時所遇到的問題之一涉及到焊接中會使狹帶加熱，加熱的結(jié)果則使格架變形和出現(xiàn)應(yīng)力。
已提出過種種用來連續(xù)地焊接定位格架邊緣的方法，而得以盡可能地限制因焊接加熱使格架受到應(yīng)力與變形的影響。
例如，在與本申請同時提出的一項專利申請中提出了這種一種用于燃料組件的定位格架，其中在組成一十字撐的二面角的兩個成90°角的二等分平面上將十字撐連續(xù)地焊接。沿著格架一狹帶長度上所設(shè)的相鄰接的十字撐包括著相續(xù)的一批焊接點，它們沿著格架的一個端面的附近的十字撐邊的一部分長度上，在此十字撐的兩個二面角中的第一個二等分平面上排成一直線，然后，對相續(xù)的十字撐來說，再沿著與第一個二等分平面成90°的屬第二個十字撐的兩個二面角的第二個等分平面排成一直線。
定位格架第二面的鄰區(qū)中的在各個柵元匯合邊上的焊接點是形成在與此格架第一面的鄰區(qū)中的邊的焊接點所在的二等分平面成90°的二等分平面內(nèi)。
這樣一種方法可以顯著地限制格架在焊接時所發(fā)生的應(yīng)力與變形，這是因為焊接線是圍繞格架的一定柵元分布，并且是分布在設(shè)于此格架一個面的鄰區(qū)中的柵元的端部處。
此外，激光束的焊接法則特別適合去焊接較薄的狹帶，尤其適合于沿著橫剖面小(例如約1×1cm2)的柵元邊焊接。
與制造燃料組件定位格架有關(guān)的一個問題涉及到焊接中所耗用的時間，這是由于要去形成極大數(shù)量的焊接點所致。
在上述方法中，由于要在各十字撐的四個二面角的每個二等分平面上連續(xù)地進行焊接，故需沿各柵元的每一匯合邊作四次焊接。
結(jié)果，在包括有16×16十字撐的格架的情形，對此格架的所有十字撐需要進行4×16×16＝1024次焊接。
因此必須要有這樣一種焊接方法，它能在順序進行的焊接中限制制格架中出現(xiàn)應(yīng)力與變形，并使整個格架所用的總的焊接時間盡可能最短。
此外，先有技術(shù)中對燃料組件定位格架進行激光焊接的周知方法，是從格架之外將激光束對準到格架的邊的一端，這樣就必須對此激光束作出精確的光學導向，使其聚焦到待焊接的區(qū)域上。這對于在柵元的二面角內(nèi)按良好規(guī)定的方向來焊接格架的邊部分，周知的先有技術(shù)中的相應(yīng)裝置已證明是不能滿足此種要求的。
于是本發(fā)明的目的在于提供一種方法，用來焊接核反應(yīng)堆燃料組件定位格架的交錯狹帶，同時限定出毗連的棱柱形柵元，這些柵元構(gòu)成一個格子，此格子中的一組相鄰的柵元具有一種共用邊，沿著此邊將構(gòu)成一十字撐的至少兩條狹帶焊合，此方法可實行這樣的焊接順序，得以限制格架在焊接中的加熱程度，應(yīng)力與變形，同時能在短時間內(nèi)亦即只用有限的成本完成定位格架的所有焊接。
為此目的，
將至少由四個焊接裝置所成之組中一部分的一個激光束焊接裝置，沿著柵元的軸線這樣的引入到一組至少四個柵元的各柵元內(nèi)，使得此由至少四個焊接裝置構(gòu)成的組將一焊接用激光束對準一相應(yīng)柵元的至少四個邊；沿著上述四個邊的至少是部分長度上同時進行至少是四個激光束焊接；以及在格架與這組激光束焊接裝置間作相對運動，以將這組裝置引入到此格架的至少四個新柵元內(nèi)。
本發(fā)明也涉及通過格架六面體內(nèi)部焊接定位格架的狹帶及快速焊接格架狹帶的裝置。
為便于清楚地說明本發(fā)明，下面通過非限制性的例子，對照附圖描述本發(fā)明焊接方法的兩個實施例以及能實施此方法的焊接裝置。


圖1是用于壓水核反應(yīng)堆的燃料組件的定位格架一部分的平面圖。
圖2是沿圖1中2-2線的垂直剖面圖。
圖3是能用來實施本發(fā)明的方法的激光束焊接裝置的軸向剖面圖。
圖4是用來實施本發(fā)明的方法的焊接設(shè)備的正視圖。
圖4A是圖4中的部分A的透視圖，表示焊頭。
圖5是對燃料組件定位格架十字撐的邊緣進行激光束焊接的焊接裝置的示意性透視圖。
圖6是一燃料組件格架的示意性平面圖，示明在實施本發(fā)明的方法且依據(jù)第一實施例時對此格架的十字撐進行焊接的程序。
圖7是與圖6類似的平面圖，示明在實施本發(fā)明的方法且依據(jù)第二實施例時所進行的焊接程序。
圖1與2示明了壓水核反應(yīng)堆用燃料組件的統(tǒng)一以標號1指明的定位格架的一部分。
此格架1包括一組具正方形橫剖面的平行六面體的柵元2，排列在具有如圖1所示方形單元的格子內(nèi)。
上述格架1包括若干交錯金屬狹帶，其中的第一組狹帶3都相互平行且具備第一方向，而第二組狹帶3’也都相互平行且具備與狹帶組3方向成90°的第二方向。格架的每個柵元2由狹帶組3的兩條連續(xù)帶和狹帶組3’的兩條連續(xù)帶界定。
此定位格架的周邊柵元包括一外壁，此外壁包括定位格架周邊束帶4的一部分。組3與3’的狹帶包括有裝配槽，各槽所具的長度等于狹帶寬度之半并沿狹帶的長度分開一段相當于柵元2之邊長的距離。這些狹帶在包括有槽的部分上組裝到一起而組成一批十字撐，這些十字撐包括四個90°的二面角，它們有一共用邊5構(gòu)成了為具有方形底的四個平行六面體柵元2所共用的邊。
格架的這些柵元2是用來置納一燃料棒6或一導管7。
燃料棒6的直徑較柵元的邊長顯著地小，從而在插入柵元2內(nèi)的棒6與包括帶3與3’一部分的柵元的壁部間留有空隙。
為了將例如標號為6的燃料棒保持于格架的一個柵元2內(nèi)，對柵元2的兩個壁部進行切開與推擠，而形成排列于柵元2兩個相鄰壁上各有兩個止動件9與10的兩個組。
在柵元2的與上述包括止動件9與10的兩個壁部相對配置的壁部上分別設(shè)有兩個彈簧11與12。于是這兩個彈簧11與12就使棒6保持成與兩個止動件9與與10接觸。彈簧11與12可以通過對柵元2的壁部金屬材料進行切削或推擠而生產(chǎn)出，或可以裝附到柵元的壁部上并通過與壁部中的孔口相結(jié)合和焊接而固定住。
圖1與2所表示的格架包括有通過對柵元2的壁部的金屬作切開與擠壓而制造出的彈簧。在此情形下一柵元的每個壁部包括兩個斜槽，而在這兩個斜槽之間形成有一個彈簧11或12。
由圖1與2所示的格架1例如可以是由馬氏體鋼所制燃料組件的一個端部格架，而其中的凹座與彈簧是據(jù)熱處理的馬氏體鋼所制格架的壁部金屬材料加工而成。
導管7，它的直徑略大于燃料棒的直徑，實質(zhì)上是無間隙地插入到格架的柵元之內(nèi)。在由馬氏體鋼所制燃料組件下端部格架的情形，導管7可以固定到格架上以加強此組件。
另一種燃料組件的定位格架是由弱的中子吸收材料，例如Zircaloy-4(鋯-4合金)之類鋯合金構(gòu)成。此時的凹座是由對格架的柵元的鋯合金壁部作切開與推擠而形成，而彈簧則為裝附到柵元壁部上的鋼制的或處理過的鎳合金制的彈簧。
在所有情形中，格架的十字撐都是按相同方式焊接的，即在十字撐的各個二等分平面內(nèi)相續(xù)地執(zhí)行焊接程序。
用來焊接燃料組件定位格架的十字撐的特別有利的方法是采用激光束。
圖3中所示的普遍由參考字符13表示的焊接包括一支承件14和一空心圓柱體15，后殼的直徑小到足以把它沿軸向插入到一格架的棱柱形柵元內(nèi)。在帶有方形單元的格架情形，此焊接裝置的柱體15的直徑小于格架一柵元的邊長。
支承件14在制成管形的柱體15的中心孔的軸向延伸部上穿孔。柱體15的孔位于此焊接裝置的柱體15的軸向延伸部上，其中安裝有提供強力激光輻射的光學裝置以及一端位于柱體15入口部的光纖。支承件14的孔與柱體15共同的軸線組成了稱之為激光束焊接棒的焊接裝置13的軸線。
在柱體15的管狀部內(nèi)設(shè)有一組準直透鏡18和一組聚焦透鏡19。
在柱體15管狀部與支承件14相對的一端設(shè)有一個相對于柱體15的軸線17傾斜的拋光過的銅鏡。
通過柱體15的管狀部的壁部設(shè)有一光學窗21。
光纖16的端部設(shè)在準直透鏡組18的焦點附近，使得在給光纖16提供大功率的激光輻射時，會有一平行的激光束22在柱體15的管狀部內(nèi)傳送，并在為鏡20的表面反射前通過聚焦透鏡從而通過窗21。透鏡組19能將激光束聚焦到焊接棒13的柱體15外的一個精確的點上。這組光學元件18、19、20在柱體15與窗21之間的空心柱體15的中央通道內(nèi)導引此激光束，然后將其引至焊接區(qū)。
當焊接棒13的柱體15沿定位格架柵元的軸向插入到此柵元內(nèi)時，也即焊接棒13的軸線17與垂直于定位格架的面的柵元軸線相重合時，激光束22便集中到希望沿它形成焊點的邊5上。此外，聚焦透鏡19的光學特性會使此激光束22實際聚焦到邊5上，使得激光束22在沿著兩狹帶3和3’交線處的此邊上的焦點具有很小的尺寸。
圖5示意地表明了沿著一燃料組件的柵元2的軸線插入此柵之內(nèi)的焊接棒13的柱體15，由它得以焊接好由兩條狹帶3與3’的交線構(gòu)成之十字撐的邊5。
光纖16在其位于上述焊接棒的柱體15入口的端部，給鄰近這組準直透鏡18焦點的一個點提供激光輻射。為這組準直透鏡所產(chǎn)生的平行激光束由聚焦透鏡組19聚焦，同時為鏡20這樣地反射，使得這束光通過焊接棒的柱體15的窗21射出。焊接棒的柱體15定位成，使得激光束匯集到按直角裝配到一起的狹帶3與3’所構(gòu)成之十字撐的邊5上。此激光束22實際上是聚焦到邊5上。由這一強力的激光束所輸送的能量是能夠在邊5上熔化狹帶3與3’的金屬。使焊接棒的柱體15沿柵元的2的軸線方向運動，就能從定位格架的一個面開始沿邊5的一部分長度形成一條焊線23。
此預(yù)裝配起的定位格架一般按水平配置，然后沿十字撐邊的部分長度對此格架的十字撐進行激光束焊接，此時是從平放的上述預(yù)裝配起的定位格架的上表面開始，并結(jié)束于一定長度的相會合的邊，上述的匯合邊起始于平放的這一裝配起的定位格架的下表面。
焊接用激光束22實質(zhì)上是在狹帶3和3’所形成之二面體的徑向平面上成一直線，這是為了給狹帶3和3’產(chǎn)生出高質(zhì)量的焊點。
如圖3所示，焊接棒13的柱體15包括一用來供應(yīng)惰性氣體的噴嘴24，得以在這些狹帶金屬業(yè)已為激光束熔化的焊接區(qū)輸送惰性氣體流。
圖4示明了一種可用來實施本發(fā)明焊接方法的焊接設(shè)備。
圖4中所示的這一焊接設(shè)備包括一盒套25，其中可以形成惰性氣體環(huán)境，用以焊接設(shè)在此焊接設(shè)備的盒套25內(nèi)支承件26上水平放置的經(jīng)預(yù)組裝起的定位格架1。
上述焊接設(shè)備主要包括固定于空心軸28端部上的焊頭27，此空心軸28是以真空密封方式，并可以滑動地經(jīng)由一密封件29而通過盒套25的穿透套25a。
以其下端支承焊頭27的空心軸28在它的上端則連接一塊板30，此板30能由一位移裝置31帶動于垂直方向運動，位移裝置31則包括一馬達驅(qū)動的螺絲組件。這樣就能獲得在空心軸28與焊接頭27在兩個方向上的垂直運動，如雙箭頭32的方向。
格架1的水平支承件26本身又為設(shè)在盒套25內(nèi)一橫向架位移組件33所載承，而得以在水平面內(nèi)于兩個成90°的方向內(nèi)運動。
圖4A按放大的尺寸示明了焊頭27，后者包括一支承件27a，在此支承件上固定有四個與圖3與5所示的焊接棒13類似的焊接棒13a、13b、13c與13d。
焊接棒13a、13b、13c與13d這樣地固定到焊頭27的支承件27a上，即它們的軸線構(gòu)成一方形剖面的平行六面體的四個平行邊緣，它的邊長則等于待焊接的格架中柵元的邊長或是這個邊長的倍數(shù)。
圖6示意地表明了一種可以用焊頭27執(zhí)行的焊接程序，此焊頭的四個焊接裝置13a、13b、13c與13d取方形布置，它的邊長二倍于格架柵元的邊長。
此焊頭的四個焊接裝置可以同時引入到圖6所示格架35的四個柵元36a、36b、36c與36d中。
為了把這些激光束焊接裝置引到此四個柵元36a、36b、36c與36d內(nèi)，通過移動橫向架元使此格架定位成圍繞此格架一柵元36的四個柵元36a、36b、36c與36d的軸線與焊頭27的焊接棒13a、13b、13c與13d的軸線準直。
然后使此焊頭垂直下移而將這些焊接棒引到柵元36周圍的四個柵元內(nèi)。
棒13a、13b、13c與13d這樣的固定于焊頭27的支承件27a上，使得引入到一柵元內(nèi)的各個棒的主體定向成，能讓焊接用激光束與此柵元的一個二等分平面的取向一致，此二等分平面包含著四個焊接棒所圍繞的方形37的對角線。
從圖6可見焊接棒，13a、13b、13c與13d構(gòu)成一平行六面體的邊，此六面體的方形底37已在圖6中示明。為簡單起見，下面將要指出這些焊接棒是設(shè)于此方形底37的周圍，而此方形的邊長二倍于柵元的邊長。
圖6還指明了由引入定位格架的四根焊接棒所產(chǎn)生的四個激光束的四個方向38a、38b、38c與38d。這四個焊接方向38a、38b、38c與38d各處在四個十字撐之一的兩個相對二面角的二等分平面之中，這些十字撐的邊則是由柵元36的四個邊組成。每個二等分平面為焊接棒所結(jié)合的柵元的一個二面體和柵元36的一個二面體所共有。
柵元36的邊于是從環(huán)繞此柵元36的四個柵元起開始焊接，而這四個柵元的每個包括著與柵元36共有的一個十字撐與一條邊。
為了進行激光束的焊接作業(yè)，可將焊頭的四個焊接棒導入到柵元36周圍的四個柵元中，以使激光束對準和聚焦到設(shè)在格架35上表面附近的柵元36的部分邊緣上，此格架35是水平地平置于焊接設(shè)備的支承件26上的。
焊接時，激光束與方向38a、38b、38c與38d一致，同時地在柵元36的四個邊緣的一部分長度上進行，而且是從格架35的上表面開始。這樣就從柵元36的上部并從其外側(cè)部分地焊接起其邊。
這里所形成的焊接形式可以是沿著柵元36部分邊緣為連續(xù)的并取連續(xù)焊縫的形式，或者相反可以是沿著柵元36的邊緣的長度為不連續(xù)的且取相分開的接頭或焊接區(qū)的形式。
在形成了上述第一列的四個焊縫后，將焊頭27垂直上移，以便從四個柵元36a、36b、36c與36d中撤出焊接棒。
然后可在水平行柵元的方向?qū)⒏窦?5移過一個間距。再使焊頭的焊接棒與四個柵元相垂直，這四個柵元圍繞著水平行柵元中的柵元36的下一個柵元39，且它們各有一個與柵元39的二面體相對的二面體。
此時使焊頭向下垂直運動以將四個焊接棒放入柵元39周圍的四個柵元內(nèi)。
使此四個焊接棒所產(chǎn)生的焊接用激光束與虛線箭頭38’a、38’b、38’c與38’d所示的方向一致。
為了實行上述焊接方法，將焊頭移入到柵元39周圍的柵元內(nèi)，而得以從格架35的下表面開始來焊接柵元39的邊的下部。
在圍繞柵元36形成了第一批四個焊接部分后，還能在水平行的方向和箭頭40所示的方向使格架5移過兩個間距。
再使此四個焊接裝置與圍繞柵元41的四個柵元垂直，這四個柵元各有一個與柵元41共用的邊緣并各有一個與柵元41的一個二面體相對的二面體。
當上述四個焊接裝置同時引到柵元41周圍的四個柵元內(nèi)時，這四個焊接裝置的激光束的焊接方向可以由實線箭頭38”a、38”b、38”c與38”d所表示。柵元41各邊的上部于是可以從外側(cè)去焊接。柵元39的邊有兩個是與柵元36共用而另兩個則與柵元41共用，于是這些邊緣的上部是在格架35移過方形單元格子兩個間距后所分開的兩次相續(xù)焊接過程中所焊接的。這樣，水平行中三個相續(xù)的柵元所有邊的上部是在兩道相續(xù)的作業(yè)中完成的。
據(jù)此，可以相續(xù)地在格架的一個行中，對此行中各柵元以黑標記表示的邊的上部完成所有的焊接工作。
這些柵元邊的上部的所有焊接都可以通過格架在水平方向或垂直方向相續(xù)地移過兩個間距，四個接四個地完成。
還能夠在格架35移過一個間距后，相對于此格架邊的上部與下部相續(xù)地設(shè)置好焊接棒后，通過格架在水平行和在垂直行方向中相續(xù)地移過一個間距，而能以最好的方式完成格架邊中上部與下部(以虛線表出)的所有焊接。
實際上并不是逐行地掃描過此格架的所有柵元，而是相對于格架形成焊頭從格架中的開始的螺旋運動。如此即可限制格架因焊接中加熱造成的變形。
這樣就能以一種自動與快速的方式完成格架的所有焊縫，這些焊縫則是四個接四個地并且依可以自動化的精心規(guī)定的程序來形成。
如圖7所示，能夠在焊頭上使四個焊接裝置或棒排列成，令后者的軸線構(gòu)成一平行六面體的邊，而此平行六面體的底呈方形，方形的邊長即是一柵元的邊長。
圖7示明了格架45的一部分，其中采用一焊頭對此格架的柵元46的邊進行激光束焊接，此焊頭的四根焊接棒13a、13b、13c與13d圍繞一正方形47設(shè)置，此方形的邊長等于格架的柵元46的邊長。
上述四個焊接裝置13a、13b、13c與13d是同時引入四個相鄰的柵元46a、46b、46c、46d中的，這四個焊接裝置的軸線沿著一具有正方形底的平行六面體的邊布置，此底的邊長等于柵元的邊長。
圖7還示明了四個焊接棒13a、13b、13c與13d的四個焊接用激光束的方向48a、48b、48c與48d。這四個激光束的方向48a、48b、48c與48d沿著焊接棒所插入的各個柵元的二等分平面的方向，此二等分平面包含著焊頭所圍繞的方形47的對角線。能夠同時焊接四個柵元46a、46b、46c與46d的四個邊。
通過使格架在柵元行的方向中于兩次焊接作業(yè)中作相續(xù)的運動，并把焊接棒引入到相繼的由四個柵元所組成的各個組中，就能形成此格架邊緣的所有焊鏈。
在兩道焊接作業(yè)中通過使格架移過一個間距，就能相繼地完成與此格架第一面相鄰的以及第二面相鄰的所有焊縫。
在上述各種情形中，都能在完全自動的方式和減少作業(yè)時間的條件下來進行焊接作業(yè)。
通過格架的兩個面之一或是格架的兩個面將焊接裝置引入到柵元之內(nèi)，就可不必反轉(zhuǎn)格架而形成格架邊的所有焊縫?？梢栽谘刂窦艿妮S的任何位置上來完成焊縫。此種焊接裝置或棒可以自由地通到要進行焊接的柵元內(nèi)，也可以借助從柵元壁部上伸出的凹座或彈簧而自動取中。
本發(fā)明不限于上面所述的實施例。
例如，可對所述焊接設(shè)備的各產(chǎn)生一強力激光束的不同焊接裝置，各由獨立的激光源或以成組形式經(jīng)一或多個源與多通道器件提供激光。
可以存在有不同于上述焊頭中焊接棒的的排列方式，同樣可以存在有不同于適用于這種焊接棒排列方式的焊接程序。
可以在不同的方式下于垂直于柵元軸線的方向上，在格架和焊頭之間產(chǎn)生相對運動。也可以不讓格架在橫向運動架上移動而使格架不動而只讓焊頭運動。
還可以讓焊頭在與柵元和格架二者的對角線相對應(yīng)的方向上運動。
本發(fā)明適用于任何包括有構(gòu)成方形單元格子的平行六面體柵元的燃料組件用定位格架。
自然還可以設(shè)想來改進焊頭和改進用來運動格架或焊頭的程序，用以焊接柵元取任何格子形式排列的格架。
還能在例如邊部上的位置按垂直方向布置格架，也即是使此格架通過束帶的一側(cè)定位于一支承件上，然后將包括有四個焊接棒的至少一個焊頭相對此格架作橫向設(shè)備。這樣的焊接裝置或焊接棒可以沿一平行六面體的邊設(shè)置，此平行六面體的方形底部有一個邊其長度乃是格架一柵元的邊的任意整數(shù)倍。在實施這一方法時，上述焊接裝置即可導入到排成方形的四個柵元內(nèi)，而此方形的邊長則是格架中一柵元邊長的整數(shù)倍。
權(quán)利要求
1.核反應(yīng)堆用燃料組件定位格架(1，35，45)的交錯狹帶(3，3’)的焊接，所述交錯狹帶限定出的相鄰的棱柱形柵元(2，36，46)構(gòu)成一個格子，其中一組相鄰的柵元具有一個共用邊，沿著此共用邊將構(gòu)成一十字撐的至少兩個狹帶(3，3’)組裝起并焊接好，此方法的特征在于將至由四個焊接裝置形成之組中一部分的一個激光束焊接裝置，沿著柵元的軸線這樣地引入到一組至少四個柵元(36a、36b、36c與36d；46a、46b、46c與46d)的各個柵元內(nèi)，使得這一由至少四個焊接裝置構(gòu)成的組將一焊接用光輝束對準一相應(yīng)柵元的至少四個邊；沿著上述四個邊的至少是部分長度上同時進行至少是四個激光束焊接；以及在格架(35，45)與上述激光束焊接裝置(13a、13b、13c與13d)間作相對運動，以將此至少四個焊接裝置(13a、13b、13c與13d)引入到此格架(35，45)的至少四個新柵元(36a、36b、36c與36d；46a、46b、46c與46d)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的焊接方法，特征在于將四個激光束焊接裝置這樣地引入到格架(1，35，45)的呈方形剖面且有一方形布置的四個平行六面體柵元(36a、36b、36c與36d；46a、46b、46c與46d)內(nèi)，使得各個焊接裝置將一焊接用激光束沿著此裝置所引入的柵元中的一個二等分角平面的方向，此二等分平面包括著方形(37，47)的對角線，圍繞著此方形設(shè)有柵元組的四個柵元，而沿之進行焊接的四個邊則構(gòu)成了具有方形橫剖面的平行六面體的邊。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，特征在于四個焊接裝置(13a、13b、13c與13d)所進入的四個柵元(36a、36b、36c與36d)圍繞一方形排列，此方形的邊長是格架(35)的柵元(36)邊長的整數(shù)倍。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，特征在于四個焊接裝置(13a、13b、13c與13d)所進入的四個柵元(36a、36b、36c與36d)圍繞一方形排列，此方形的邊長是格架(35)的柵元(36)邊長的兩倍。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，特征在于四個焊接裝置(13a、13b、13c與13d)所進入的四個柵元(36a、36b、36c與36d)圍繞一方形排列，此方形的邊長等于格架(35)的柵元(36)的邊長。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，特征在于在垂直于格架(35，45)的柵元軸線的兩個方向中之一的方向上，以等于此格架一柵元(36，46)邊長二倍的距離，在兩次焊接作業(yè)中于格架(35，45)和焊接裝置(13a、13b、13c與13d)之間進行相對運動。
7.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，特征在于在垂直于格架(35，45)的柵元軸線的兩個方向中之一的方向上，以等于此格架一柵元(36，46)邊長的距離，在格架(35，45)的第一面的附鄰區(qū)域中與第二面的附鄰區(qū)域中相續(xù)地進行焊接作業(yè)。
8.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的方法，特征在于為了對格架(35，45)的柵元(36，46)的邊緣進行相續(xù)的焊接，沿著一螺旋形的路徑，從格架(35，45)的中央?yún)^(qū)出發(fā)，在一垂直于格架(35，45)的柵元軸線的平面內(nèi)，于格架(35，45)和焊接裝置(13a、13b、13c與13d)之間進行相對運動。
9.核反應(yīng)堆用燃料組件定位格架(1，35，45)的交錯狹帶(3，3’)的焊接裝置，所述交錯狹帶限定出的并置的棱柱形柵元(2，36，46)構(gòu)成一個格子，其中一組相鄰的柵元具有一個共用邊，沿著此共用邊將構(gòu)成一十字撐的至少兩個狹帶(3，3’)經(jīng)由一柵元(2，36，46)的內(nèi)部組裝起并焊接好，此裝置的特征在于它包括一個空心圓柱體(15)，其直徑小到足以使之能沿格子的一個柵元(2，36，46)的軸向插入此柵元(2，36，46)內(nèi)，此圓柱體包括一入口部，一出口窗(21)以及一在此入口部出口窗之間的通道；一個裝置(16)，用來將強力的激光輻射輸送給上述空心圓柱體(15)的入口部；以及光學裝置(18，19，20)，用來在上述入口部與出口窗(21)之間導引此強力的激光輻射同時用來聚焦，這樣的光學裝置設(shè)于此空心圓柱體的上述通道內(nèi)。
10.核反應(yīng)堆用燃料組件定位格架(35)的交錯狹帶的焊接設(shè)備，此交錯狹帶確定出具有方形橫剖面的并置的平行六面體柵元(36，46)而構(gòu)成一個格子，其中的四個相鄰柵元具有一共用邊，沿著此共用邊將構(gòu)成一十字撐的兩條狹帶(3，3’)組裝好并焊接起，特征在于此設(shè)備包括在一真空密封合套(25)內(nèi)的水平支承件(26)，用來置納取水平布置的格架(35)，其中此格架的柵元(36)的軸線與邊緣是垂直的；焊頭(27)，上面安裝著四個基本上是圓柱形的激光束焊接裝置(13a、13b、13c與13d)，后者是這樣地排設(shè)于此支承件上，使得它們的軸線平行并沿著一具有方形底的平行六面體的邊排列；用來使焊頭(27)在兩個方向上作垂直運動的裝置；以及用來使格架(35)的支承件(26)和使焊頭(27)在水平面內(nèi)成90°的兩個方向中運動的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，特征在于定位格架(35)的水平支承件(26)安裝在一位移組件(33)之上，后者帶有可在水平面內(nèi)沿兩個正交方向移動的橫向架。
12.如權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，特征在于，焊頭(15)的四個激光束焊接裝置(13a、13b、13c與13d)中的每一個都包括一管狀體(15)，其中沿此管狀體的軸線相繼地設(shè)有用來提供激光輻射的光纖(16)；一組準直透鏡(18)；一組聚焦透鏡(19)；以及一反射鏡(20)，此反射鏡有一個相對于相應(yīng)焊接裝置的管狀體(15)的軸線傾斜的表面，通過此管狀體設(shè)有一相對于反射鏡(20)取側(cè)向配置的窗(21)。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，特征在于光纖(16)是連接在一個提供強力激光輻射的裝置上。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，特征在于各個激光束焊接裝置(13a、13b、13c與13d)包括一個噴嘴(24)，用來給此焊接裝置的管狀體(15)的內(nèi)孔供應(yīng)惰性氣體。
全文摘要
將構(gòu)成至少由四個激光束焊接裝置所成之組一部分的一個焊接裝置沿一柵元的軸線引入到至少是四個柵元所成之組的各個柵元中，而讓激光束對準一柵元的邊。沿各柵元的邊的部分長度上同時進行激光束焊接，并在格架與焊接裝置間進行相對位移以將這些焊接裝置導引到格架的安排成方形的至少是四個新柵元中。本發(fā)明還涉及經(jīng)由格架的柵元內(nèi)部來焊接格架的裝置，還涉及用來快速焊接一格架的設(shè)備。
文檔編號B23K31/00GK1151339SQ96110148
公開日1997年6月11日 申請日期1996年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月29日
發(fā)明者多米尼克·迪索 申請人:弗良哥-貝爾格燃料制造公司