[发明专利]一种手指型氦冷偏滤器模块及其制造方法

权利要求书

1.一种手指型氦冷偏滤器模块，用于聚变等离子的排杂，包括钨瓦(1)、套管(2)和喷管(3)，钨瓦(1)上表面面向聚变等离子；套管(2)上端嵌入并紧贴钨瓦(1)下表面，用于传导钨瓦(1)所承受的热量；喷管(3)嵌套于套管(2)内部，以在喷管(3)与套管(2)之间形成高温氦气输出流道，喷管(3)上端的头部设有喷嘴(33)；工作时，低温氦气从喷管(3)内部经喷嘴(33)喷向套管(2)下表面，对套管(2)进行喷流冷却，同时吸热变成高温氦气，从高温氦气输出流道流出；其特征在于，

套管(2)包括位于上端的球形头部(21)和连接于球形头部(21)下端的圆形出气管道(22)，球形头部(21)嵌入钨瓦(1)下表面，圆形出气管道(22)延伸至钨瓦(1)外部，圆形出气管道(22)的直径小于球形头部(21)的直径，且圆形出气管道(22)的轴线经过球形头部(21)的球心；

喷管(3)包括位于上端的球形喷头(31)和连接于球形喷头(31)下端的圆形进气管道(32)，圆形进气管道(32)的直径小于球形喷头(31)的直径，且圆形进气管道(32)的轴线经过球形喷头(31)的球心；球形喷头(31)与球形头部(21)同心布置，圆形进气管道(32)与圆形出气管道(22)同轴布置；球形喷头(31)上分散布置多个喷嘴(33)。

2.如权利要求1所述的一种手指型氦冷偏滤器模块，其特征在于，钨瓦(1)横截面为正四边形或正六边形。

3.如权利要求1或2所述的一种手指型氦冷偏滤器模块，其特征在于，钨瓦(1)的上表面是正六边形，其外接圆半径为15～50mm；钨瓦(1)的厚度为8～20mm；钨瓦(1)的材料为钨、铍或钼。

4.如权利要求3所述的一种手指型氦冷偏滤器模块，其特征在于，钨瓦(1)的外接圆半径为20mm；钨瓦(1)的厚度为12mm；钨瓦(1)的材料为钨。

5.如权利要求1或2所述的一种手指型氦冷偏滤器模块，其特征在于，套管(2)的厚度为0.5～2mm；套管(2)的材料为钨、铜、铝及其合金中的任意一种。

6.如权利要求5所述的一种手指型氦冷偏滤器模块，其特征在于，套管(2)的厚度为1mm；套管(2)的材料为钨镧合金。

7.如权利要求1或2所述的一种手指型氦冷偏滤器模块，其特征在于，球形喷头(31)直径为6～18mm；圆形进气管道(32)直径为5～15mm；球形喷头(31)和圆形进气管道(32)的材料为氧化物弥散强化钢或低活性马氏体钢。

8.如权利要求7所述的一种手指型氦冷偏滤器模块，其特征在于，球形喷头(31)直径为12mm。

9.如权利要求1～8任意一项所述的一种手指型氦冷偏滤器模块的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立如权利要求1～5任意一项所述的手指型氦冷偏滤器模块的原始三维模型；

(2)基于步骤(1)的原始三维模型，对其氦冷换热过程进行模拟仿真，获得具有最佳换热效率的手指型氦冷偏滤器模块的结构尺寸、喷嘴大小及分布，从而得到用于生产制造的设计三维模型；

(3)对步骤(2)的设计三维模型进行切片处理，然后将切片文件导入到多材料SLM装备中，准备进行SLM成形；该多材料SLM设备，具有多材料微细管吸送粉装置，能够进行多种材料的复合3D打印；

(4)将钨瓦材料装入该多材料SLM装备的送粉缸中，将套管和喷管的材料分别装入多材料微细管吸送粉装置中的不同送粉管中；

(5)当切片对应的成形层只有钨瓦材料时，只有送粉缸工作，直接将粉末送到成形腔进行铺粉；当切片对应的成形层还包括套管材料，或还包括套管和喷管材料时，需要先铺一层钨粉，然后通过多材料微细管吸送粉装置中的吸粉嘴将套管或者喷管切片区域的钨粉吸走，再通过装有相应材料的送粉嘴将对应的套管和/或喷管材料的粉末输送到成型层中套管切片或喷管切片对应的区域；

(6)将所述SLM设备的成形基板下降一个铺粉层高度，重复步骤(4)和(5)直至完成整个手指型氦冷偏滤器模块的制造。