[发明专利]通过热等静压制造具有中空区域的模件的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及通过使用热等静压缩(hot isostatic compression，热等静压)实施的扩散焊接来制造具有中空区域的模件(module)的领域。

特别地，本发明涉及这样的模件的制造，用于该模件的中空区域采用一个或多个通道的形状，优选地旨在用于流体的循环。

许多应用可以考虑这种模件，像热交换器，并且优选地为所谓的紧凑型板交换器，对于所述紧凑型板交换器，由于交换表面面积与交换器的体积的比率大，因此获得的热交换是非常令人满意的。例如，这可以是这样一种热交换器系统，该热交换器系统包括一模件或者沿堆叠板的方向交替地形成的模件的堆叠、第一流体循环区域和第二流体循环区域，并且该热交换器系统被设计成使得在这些流体循环区域中的至少一个内发生化学的、可能地催化的反应。因此，由于在这些区域中的至少一个内发生化学反应，这种交换器也被称为反应器。更一般地，这种热交换器被称为交换器/反应器。

应注意到，对于这种类型的交换器系统可以考虑若干种应用，例如，生产化学或者医药产品。

对于中空的模件也可以考虑其他应用，应用在冷却压力装置、热吸收器、热回收器、以及更一般地应用在包括用于流体循环的内部通道的所有装置中。

背景技术

从现有技术中，已知的是由两个带槽板制造中空模件，这两个带槽板相互抵靠以共同地限定空腔，在所述空腔中被插入几何形状与期望的循环通道的几何形状对应的导管。在这种情况下，将要通过扩散组装的表面首先要被清洁，部件被堆叠然后两块板的周边通过焊接或者通过将这些板插入也通过焊接制成的防漏外壳中而制成为防漏的。此外，导管的端部的周边通过与这两个相同的板或者与外壳(也被称为容器)焊接而制成为防漏的。

在对由此形成的组件的常规脱气处理之后，所述组件经受热等静压缩周期，在所述热等静压缩周期期间，加压气体不能透入组件的元件之间的界面中，所述组件的元件然后可以通过扩散来适当地焊接至彼此。另一方面，加压气体透入导管的内部以使得所述导管承受与组件的外部表面的压力相同的压力。因此，没有导管压碎的情况发生，这保持了导管的原始几何形状。

然而，在一些实施方式中，通道的形状使得无法从导管到达所述通道，特别是当所述形状包括太显著以至于不能通过弯曲直的导管来获得的弯曲部时。

在这方面，应注意到，通过利用热等静压缩的扩散焊接来组装带槽板(所述带槽板之间没有插入任何导管)只有在付出显著的结构恶化的代价下才是可能的。实际上，如果通道的入口和出口没有被可密封地封闭，加压气体在带槽板之间透入并且妨碍所述带槽板的焊接。相反地，如果通道的入口和出口被可密封地封闭，则所述通道被压力压碎，这导致通道的尺寸精度中的不可接受的损失，或者甚至导致所述通道消失。在这种情况下，压力的降低将当然使得对通道的挤压变弱，但是也将伴随着焊接接头的抵抗性的降低。

避免通道压碎的另一种技术方案包括用芯部填充槽，所述芯部由在组装后可以通过化学溶解或者通过其他方式被移除的材料制成，比如，这在文献JP-A-2006 263746中进行了描述。但是，实际上，填充材料的确定及其移除被证明都是非常困难的。

此外，另一种制造方法从文献FR-A-2 879 489中已知。它包括：在板内机械加工预先考虑了通道的槽，通过用焊接将薄带附加至这些槽来密封这些槽的顶部，然后在带槽板上通过利用热等静压缩的扩散焊接来组装具有覆盖所述薄带的盖子的形状的第二元件。这种解决方案具有多个缺点，其中有：高成本、当通道不直时薄带的焊接困难、对于包括多个通道或者长度很长的通道的结构而言控制和保证所述带的所有焊缝的密封很困难、或者进一步地，考虑到形成所谓的《三维(3D)》通道，不可能在通道的高度上构造具有不规则的通道宽度的通道。

最后，从核材料期刊(Journal of Nuclear Materials)307-311(2002)中的、P.Norajitra等的名称为《HIP experiments on the first wall and cooling plate specimens for the EUHCPB blanket》的文献中已知另一种制造方法。在该文献中描述了一种原理，包括在两个步骤中通过利用热等静压缩的扩散焊接来组装基本部件。通过并置所述基本部件中所有或者部分，提供了重构期望的通道的可能性。这些基本部件被插入密封的容器中以形成随后被脱气并且然后被封闭的组件。替换地，基本部件的周边被可密封地焊接，并且通道被封闭，以便始终形成包含中空区域的防漏外壳。