本公開的領域大體上涉及具有限定在其中的內部通路的構件，且更具體而言，涉及利用帶護套芯形成此種構件。

背景技術：

一些構件需要限定在其中的內部通路，例如，以便執行預期的功能。例如但不作為限制，一些構件如燃氣渦輪的熱氣體路徑構件經歷高溫。至少一些構件具有限定在其中的內部通路，以接收冷卻流體流，使得構件能夠更好地經受高溫。另外舉例來說，但不作為限制，一些構件在與另一個構件的界面處經歷摩擦。至少一些此類構件具有限定在其中的內部通路，以接收潤滑劑流來便于減小摩擦。

在模具中形成具有限定在其中的內部通路的至少一些已知的構件，其中陶瓷材料的芯在模具腔內在針對內部通路選擇的位置處延伸。在熔化的金屬合金被引入陶瓷芯周圍的模具腔中且被冷卻來形成構件之后，諸如通過化學浸出移除陶瓷芯，以形成內部通路。然而，至少一些已知的陶瓷芯是易碎的，從而導致在無破壞的情況下生產和處理起來難且昂貴的芯。此外，用于形成此種構件的一些模具是通過熔模鑄造形成的，且至少一些已知的陶瓷芯缺乏足夠的強度以可靠地耐受用于形成用于熔模鑄造過程的模型(pattern)的材料的注射，材料諸如但不限于蠟。而且，從鑄件構件有效地移除至少一些陶瓷芯是困難且耗時的，尤其對于但不限于，芯的長度與直徑比大并且/或者芯基本上非線性的構件。

備選地或此外，具有限定在其中的內部通路的至少一些已知的構件首先形成為沒有內部通路，且在隨后的過程中形成內部通路。例如，至少一些已知的內部通路是通過將通路鉆到構件中而形成的，諸如但不限于電化學鉆孔過程。然而，至少一些此類鉆孔過程相對耗時且昂貴。而且，至少一些此種鉆孔過程不可形成某些構件設計需要的內部通路曲率。

技術實現要素：

在一個方面中，提供了一種形成構件的方法，該構件具有限定在其中的內部通路。該方法包括相對于模具定位帶護套芯。帶護套芯包括由第一材料形成的中空結構、設置在該中空結構內的內芯、和至少從內芯的第一端延伸通過內芯的至少一部分的芯通道。該方法還包括將熔融狀態下的構件材料引入模具的腔中，使得熔融狀態下的構件材料從腔內的帶護套芯至少部分地吸收第一材料。該方法還包括在腔中冷卻該構件材料以形成構件。內芯限定構件內的內部通路。

在另一方面中，提供了一種用于形成構件的模具組件，該構件具有限定在其中的內部通路。構件由構件材料形成。模具組件包括在其中限定模具腔的模具，和相對于模具定位的帶護套芯。帶護套芯包括由第一材料形成的中空結構、設置在該中空結構內的內芯、和至少從內芯的第一端延伸通過內芯的至少一部分的芯通道。第一材料能夠由熔融狀態下的構件材料至少部分地吸收。帶護套芯的一部分定位在模具腔內，使得帶護套芯的該部分的內芯限定構件內的內部通路的位置。

實施方案1.一種形成具有限定在其中的內部通路的構件的方法，所述方法包括：

相對于模具定位帶護套芯，其中，所述帶護套芯包括：

中空結構，其由第一材料形成；

內芯，其配置在所述中空結構內；和

芯通道，其至少從所述內芯的第一端延伸通過內芯的至少一部分；

將熔融狀態下的構件材料引入所述模具的腔中，使得熔融狀態下的所述構件材料從所述腔內的所述帶護套芯至少部分地吸收所述第一材料；和

在所述腔中冷卻所述構件材料以形成所述構件，其中，所述內芯限定所述構件內的所述內部通路。

實施方案2.根據實施方案1所述的方法，還包括從所述構件移除所述內芯以形成所述內部通路。

實施方案3.根據實施方案2所述的方法，其中，移除所述內芯包括使流體流動到所述芯通道中。

實施方案4.根據實施方案3所述的方法，其中，所述內芯由陶瓷材料形成，且其中，使所述流體流動到所述芯通道中包括使構造成與所述陶瓷材料相互作用的所述流體流動，使得所述內芯通過與所述流體的接觸而被從所述構件浸出。

實施方案5.根據實施方案4所述的方法，其中，所述芯通道從所述第一端延伸至所述內芯的相反的第二端，且使所述流體流動到所述芯通道中包括使所述流體在所述芯通道內的壓力下從所述第一端流動到所述第二端。

實施方案6.根據實施方案1所述的方法，其中，定位所述帶護套芯包括定位所述帶護套芯，所述帶護套芯還包括定位在所述中空結構內的多個間隔件，使得所述芯通道延伸通過所述間隔件中的各個。

實施方案7.根據實施方案6所述的方法，其中，定位所述帶護套芯包括定位所述帶護套芯，所述帶護套芯還包括由以下材料形成的所述多個間隔件，該材料能夠與所述內芯一起且以與所述內芯相同的方式從所述構件選擇性地移除。

實施方案8.根據實施方案1所述的方法，還包括通過以下步驟形成所述帶護套芯：

將線定位在所述中空結構內，所述線由第二材料形成；和

在定位所述線之后在所述中空結構內添加內芯材料，使得所述內芯材料填充在所述線周圍，其中，所述內芯材料形成所述內芯且所述線限定所述內芯內的所述芯通道。

實施方案9.根據實施方案8所述的方法，還包括熔化所述線，以便于從所述芯通道移除所述線。

實施方案10.根據實施方案9所述的方法，其中，熔化所述線包括加熱模具材料的殼以熔化定位在所述殼內的模型材料，其中，所述帶護套芯在所述模型材料內延伸，使得所述線被加熱到高于所述第二材料的熔點。

實施方案11.根據實施方案9所述的方法，其中，熔化所述線包括燒制模具材料的殼以形成所述模具，其中，所述帶護套芯在所述殼內延伸，使得所述線被加熱到高于所述第二材料的熔點。

實施方案12.根據實施方案8所述的方法，其中，將所述線定位在所述中空結構內包括：

通過多個間隔件穿過所述線；和

將穿有所述線的所述間隔件定位在所述中空結構內。

實施方案13.一種用于形成構件的模具組件，所述構件具有限定在其中的內部通路，所述構件由構件材料形成，所述模具組件包括：

模具，其在其中限定模具腔；和

帶護套芯，其相對于所述模具定位，所述帶護套芯包括：

中空結構，其由第一材料形成；

內芯，其配置在所述中空結構內；和

芯通道，其至少從所述內芯的第一端延伸通過所述內芯的至少一部分，其中；

所述第一材料能夠由熔融狀態下的所述構件材料至少部分地吸收，且

所述帶護套芯的一部分定位在所述模具腔內，使得所述帶護套芯的所述部分的所述內芯限定所述構件內的所述內部通路的位置。

實施方案14.根據實施方案13所述的模具組件，其中，所述內芯由內芯材料形成，所述內芯材料能夠通過流動到所述芯通道中的流體而從所述構件移除。

實施方案15.根據實施方案14所述的模具組件，其中，所述內芯材料為能夠通過所述流體而從所述構件浸出的陶瓷材料。

實施方案16.根據實施方案13所述的模具組件，其中，所述芯通道從所述第一端延伸至所述內芯的相反的第二端。

實施方案17.根據實施方案13所述的模具組件，其中，所述芯通道從所述中空結構的內表面偏移非零的偏移距離。

實施方案18.根據實施方案13所述的模具組件，其中，所述帶護套芯還包括定位在所述中空結構內的多個間隔件，使得所述芯通道延伸通過所述間隔件中的各個。

實施方案19.根據實施方案18所述的模具組件，其中，所述間隔件基本上被包圍在所述內芯內。

實施方案20.根據實施方案13所述的模具組件，其中，所述間隔件中的各個由以下材料形成，該材料能夠與所述內芯一起且以與所述內芯相同的方式從所述構件選擇性地移除。

附圖說明

圖1是示范旋轉機器的示意圖；

圖2為用于與圖1中所示的旋轉機器一起使用的示范構件的示意性透視圖；

圖3為用于制作圖2中所示的構件的示范模具組件的示意性透視圖，該模具組件包括相對于模具定位的帶護套芯；

圖4為沿圖3中所示的4-4線截取的用于與圖3中所示的模具組件一起使用的示范帶護套芯的示意截面圖；

圖5為沿圖3中所示的5-5線截取的圖3的示范帶護套芯的示意截面圖；

圖6為可用于形成圖3-5中所示的帶護套芯的示范前體(precursor)帶護套芯的示意截面圖；且

圖7為形成具有限定在其中的內部通路的構件(如圖2中所示的構件)的示范方法的流程圖。

部件列表

10旋轉機器

12進氣區段

14壓縮機區段

16燃燒器區段

18渦輪區段

20排氣區段

22轉子軸

24燃燒器

36殼體

40壓縮機葉片

42壓縮機定子導葉

70轉子葉片

72渦輪定子導葉

74壓力側

76吸引側

78構件材料

80構件

82內部通路

84前緣

86后緣

88根部端部

89軸線

90末梢端部

92距離

94距離

96葉片長度

300模具

301模具組件

302內部壁

304模具腔

306模具材料

310帶護套芯

311第一端

312末梢部分

313第二端

314末梢部分

315部分

316根部部分

318根部部分

320中空結構

322第一材料

323內表面

324內芯

326內芯材料

328壁厚

330特征寬度

340線(wire)

342線材料

350間隔件

352間隔件材料

354間隔件開口

356偏移距離

358偏移距離

360芯通道

362流體

370前體帶護套芯

700方法

702定位

704引入

706冷卻

708移除

710流動

712流動

714流動

716定位

718定位

720定位

722添加

724熔化

726加熱

728燒制

730穿過

732定位。

具體實施方式

在以下說明和權利要求中，將參照多個用語，這些用語應被限定為具有以下含義。

單數形式“一”、“一個”、和“該”包括復數個指示物，除非上下文另外清楚地規定。

“可選的”或“可選地”意思是指隨后描述的事件或情形可發生或可不發生，且該描述包括發生該事件的實例和不發生該事件的實例。

在本文中貫穿說明書和權利要求書使用的近似語言可用于修飾任何量的表現，其可以可容許地變化，而不導致其涉及的基本功能中的變化。因此，由一個或多個用語如“大約”、“近似”和“大致”修飾的值不限于指定的準確值。在至少某些實例中，近似語言可對應用于測量該值的工具的精度。在此且貫穿說明書和權利要求，可確定范圍限制。此種范圍可組合并且/或者互換，且包括其中包含的所有子范圍，除非上下文或語言另外指出。

本文所述的示范構件和方法克服了與用于形成具有限定在其中的內部通路的已知組件和方法相關的至少一些缺點。本文所述的實施例提供了相對于模具定位的帶護套芯。帶護套芯包括(i)由第一材料形成的中空結構、(ii)設置在該中空結構內的內芯、和(iii)在內芯內延伸的芯通道。內芯在模具腔內延伸，以限定待在模具中形成的構件內的內部通路的位置。第一材料被選擇成基本上能夠由被引入模具腔中的構件材料吸收，來形成構件。在形成構件之后，芯通道提供用于流體接觸內芯的路徑，以便于從所形成的構件移除內芯。在某些實施例中，帶護套芯首先形成為具有嵌在內芯中的線，該線限定芯通道。該線能夠在鑄造構件之前或之后從帶護套芯移除。

圖1為具有可利用本公開實施例的構件的示范旋轉機器10的示意圖。在示范實施例中，旋轉機器10為燃氣渦輪，其包括進氣區段12、聯接在進氣區段12下游的壓縮機區段14、聯接在壓縮機區段14下游的燃燒器區段16、聯接在燃燒器區段16下游的渦輪區段18，和聯接在渦輪區段18下游的排氣區段20。大體上管狀的殼體36至少部分地包圍進氣區段12、壓縮機區段14、燃燒器區段16、渦輪區段18和排氣區段20中的一個或更多個。在備選實施例中，旋轉機器10為如本文所述的形成有內部通路的構件所適用的任何旋轉機器。此外，盡管出于圖示目的，在旋轉機器的背景下描述了本公開的實施例，但應當理解的是，本文所述的實施例適用于涉及如下構件的任何背景下，該構件適當地形成有限定在其中的內部通路。

在示范實施例中，渦輪區段18經由轉子軸22聯接到壓縮機區段14。應當注意的是，如本文使用的用語“聯接”不限于構件之間的直接機械、電氣和/或通信連接，而且還可包括多個構件之間的間接機械、電氣和/或通信連接。

在旋轉機器10的操作期間，進氣區段12將空氣朝壓縮機區段14導送。壓縮機區段14將空氣壓縮至高壓和高溫。更具體而言，轉子軸22將旋轉能量給予在壓縮機區段14內聯接到轉子軸22的壓縮機葉片40的至少一個周向排。在示范實施中，各排壓縮機葉片40前面是從殼體36徑向向內延伸的壓縮機定子導葉42的周向排，其將空氣流引導到壓縮機葉片40中。壓縮機葉片40的旋轉能量增大空氣的壓力和溫度。壓縮機區段14朝燃燒器區段16排放壓縮空氣。

在燃燒器區段16中，壓縮空氣與燃料混合，且被點燃來生成燃燒氣體，該燃燒氣體被朝渦輪區段18導送。更具體而言，燃燒器區段16包括至少一個燃燒器24，其中燃料(例如，天然氣和/或燃料油)被噴射到空氣流中，且燃料-空氣混合物被點燃來生成高溫燃燒氣體，該高溫燃燒氣體被朝渦輪區段18導送。

渦輪區段18將來自燃燒氣流的熱能轉換成機械旋轉能量。更具體而言，燃燒氣體將旋轉能量給予在渦輪區段18內聯接到轉子軸22的轉子葉片70的至少一個周向排。在示范實施例中，各排轉子葉片70前面是從殼體36徑向向內延伸的渦輪定子導葉72的周向排，其將燃燒氣體引導到轉子葉片70中。轉子軸22可聯接到負載(未示出)，諸如但不限于發電機和/或機械驅動應用。排出的燃燒氣體從渦輪區段18向下游流入排氣區段20中。旋轉機器10的構件示為構件80。鄰近燃燒氣體路徑的構件80在旋轉機器10的操作期間經歷高溫。此外或作為備選，構件80包括適當地形成有具有限定在其中的內部通路的任何構件。

圖2為例示為用于與(圖1中所示的)旋轉機器10一起使用的示范構件80的示意性透視圖。構件80包括限定在其中的至少一個內部通路82。例如，冷卻流體在旋轉機器10的操作期間被提供至內部通路82，以便于將構件80維持為低于熱燃燒氣體的溫度。盡管僅示出了一個內部通路82，但應當理解的是，構件80包括如本文所述地形成的任何適當數目的內部通路82。

構件80由構件材料78形成。在示范實施例中，構件材料78為適當的鎳基超級合金。在備選實施例中，構件材料78為鈷基超級合金、鐵基合金和鈦基合金中的至少一者。在其他備選實施例中，構件材料78為允許構件80如本文所述那樣形成的任何適當材料。

在示范實施例中，構件80為轉子葉片70或定子導葉72中的一者。在備選實施例中，構件80為旋轉機器10的能夠形成有如本文所述的內部通路的另一適當構件。在另外其他實施例中，構件80為適當地形成有限定在其中的內部通路的用于任何適當應用的任何構件。

在示范實施例中，轉子葉片70或作為備選，定子導葉72，包括壓力側74和相反的吸力側76。壓力側74和吸力側76中的各個從前緣84延伸至相反的后緣86。此外，轉子葉片70或作為備選，定子導葉72，從根部端部88延伸至相反的末梢端部90，從而限定葉片長度96。在備選實施例中，轉子葉片70或作為備選，定子導葉72，具有能夠形成有如本文所述的內部通路的任何適當構造。

在某些實施例中，葉片長度96為至少大約25.4厘米(cm)(10英寸)。此外，在一些實施例中，葉片長度96為至少大約50.8cm(20英寸)。在特定實施例中，葉片長度96在從大約61cm(24英寸)到大約101.6cm(40英寸)的范圍中。在備選實施例中，葉片長度96小于大約25.4cm(10英寸)。例如，在一些實施例中，葉片長度96在從大約2.54cm(1英寸)到大約25.4cm(10英寸)的范圍中。在其他備選實施例中，葉片長度96大于大約101.6cm(40英寸)。

在示范實施例中，內部通路82從根部端部88延伸至末梢端部90。在備選實施例中，內部通路82以任何適當的方式在構件80內延伸，且延伸至允許內部通路82如本文所述那樣形成的任何適當程度。在某些實施例中，內部通路82是非線性的。例如，構件80形成有沿著軸線89(其限定在根部端部88與末梢端部90之間)的預先限定的扭轉，且內部通路82具有與該軸向扭轉互補的彎曲形狀。在一些實施例中，內部通路82沿內部通路82的長度定位在離壓力側74基本上恒定的距離94處。作為備選或此外，構件80的翼弦在根部端部88與末梢端部90之間成錐形，且內部通路82與該錐形互補地非線性延伸，使得內部通路82沿內部通路82的長度定位在離后緣86基本上恒定的距離92處。在備選實施例中，內部通路82具有與構件80的任何適當輪廓互補的非線性形狀。在其他備選實施例中，內部通路82是非線性的，且并非與構件80的輪廓互補。在一些實施例中，具有非線性形狀的內部通路82便于滿足構件80的預先選擇的冷卻標準。在備選實施例中，內部通路82線性地延伸。

在一些實施例中，內部通路82具有基本上圓形的截面。在備選實施例中，內部通路82具有基本上卵形的截面。在其他備選實施例中，內部通路82具有允許內部通路82如本文所述那樣形成的任何適當形狀的截面。此外，在某些實施例中，內部通路82的截面的形狀沿內部通路82的長度基本上恒定。在備選實施例中，內部通路82的截面的形狀以允許內部通路82如本文所述那樣形成的任何適當方式沿內部通路82的長度變化。

圖3為用于制作構件80(圖2中所示)的模具組件301的示意性透視圖。模具組件301包括相對于模具300定位的帶護套芯310。圖4為沿圖3中所示的4-4線截取的帶護套芯310的示意性截面圖。圖5為沿圖3中所示的5-5線截取的帶護套芯310的示意性截面圖。參看圖2-5，模具300的內部壁302限定模具腔304。內部壁302限定與構件的外部形狀對應的形狀。應當記得的是，盡管在示范實施例中，構件80為轉子葉片70，或作為備選為定子導葉72，但在備選實施例中，構件80為能夠適當地形成有如本文所述的限定在其中的內部通路的任何構件。

帶護套芯310相對于模具300定位，使得帶護套芯310的一部分315在模具腔304內延伸。帶護套芯310包括由第一材料322形成的中空結構320，和設置在中空結構320內且由內芯材料326形成的內芯324。內芯324定形為限定內部通路82的形狀，且定位在模具腔304內的帶護套芯310的部分315的內芯324在形成構件80時限定構件80內的內部通路82。

內芯324從第一端311延伸至相反的第二端313。在示出的實施例中，第一端311定位為接近模具腔304的開放端，且第二端313與第一端311相反地從模具300向外延伸。然而，第一端311和第二端313的標示不意圖限制本公開。例如，在備選實施例中，第二端313定位為接近模具腔304的開放端，且第一端311與第一端311相反地延伸到模具300外。而且，第一端311和第二端313的例示位置不意圖限制本公開。例如，在備選實施例中，第一端311和第二端313中的各個定位為接近模具腔304的開放端，使得內芯324在模具腔304內形成u形。例如，在其他備選實施例中，第一端311和第二端313中的至少一個定位在模具腔304內。另外舉例來說，在其他備選實施例中，第一端311和第二端313中的至少一個嵌在模具腔300的壁內。另外舉例來說，在其他備選實施例中，第一端311和第二端313中的至少一個從模具300上的任何適當位置向外延伸。

在某些實施例中，構件80是通過對模具腔304添加熔融狀態下的構件材料78來形成的，使得中空結構320由熔融的構件材料78至少部分地吸收。構件材料78在模具腔304內被冷卻以形成構件80，且部分315的內芯324限定構件80內的內部通路82的位置。

模具300由模具材料306形成。在示范實施例中，模具材料306為耐火陶瓷材料，其被選擇成耐受與用于形成構件80的構件材料78的熔融狀態相關的高溫環境。在備選實施例中，模具材料306為允許構件80如本文所述地形成的任何適當材料。此外，在示范實施例中，模具300由適當的熔模鑄造過程形成。例如，但不作為限制，適當模型的材料如蠟被注入適當模型的硬模中來形成構件80的模型(未示出)，該模型被重復地浸入模具材料306的漿料中，該漿料允許硬化來形成模具材料306的殼，且殼被脫蠟且燒制來形成模具300。在備選實施例中，模具300由允許模具300如本文所述地起作用的任何適當方法形成。

中空結構320定形為沿內芯324的長度基本上包圍內芯324。在某些實施例中，中空結構320限定大體上管狀的形狀。例如，但不作為限制，中空結構320首先由基本上直的金屬管形成，該金屬管根據需要而被適當地操縱成非線性形狀，諸如彎曲或成角度的形狀，以限定內芯324的且因此內部通路82的選定非線性形狀。在備選實施例中，中空結構320限定允許內芯324限定如本文描述的內部通路82的形狀的任何適當形狀。

在示范實施例中，中空結構320具有比內芯324的特征寬度330小的壁厚328。特征寬度330在本文中限定為具有與內芯324相同的截面面積的圓的直徑。在備選實施例中，中空結構320具有并非小于特征寬度330的壁厚328。內芯324的截面的形狀在圖3和4中示出的示范實施例中為圓形。作為備選，內芯324的截面的形狀對應于允許內部通路82如本文所述地起作用的內部通路82的任何適當截面形狀。

在示范實施例中，內芯材料326為耐火陶瓷材料，其被選擇成耐受與用于形成構件80的構件材料78的熔融狀態相關的高溫環境。例如，但不限于，內芯材料326包括二氧化硅、氧化鋁、和莫來石(mullite)中的至少一者。此外，在示范實施例中，內芯材料326能夠被從構件80選擇地移除來形成內部通路82。例如但不作為限制，內芯材料326能夠通過基本上不使構件材料78退化的適當過程來從構件80移除，諸如但不限于適當的化學浸出過程。在某些實施例中，內芯材料326是基于與構件材料78的相容性和/或從構件材料78的可移除性來選擇的。在備選實施例中，內芯材料326為允許構件80如本文所述地形成的任何適當材料。

在某些實施例中，帶護套芯310還包括定位在中空結構320內的多個間隔件350。各間隔件350由間隔件材料352形成。在某些實施例中，各間隔件350限定基本上環形的盤形狀。在備選實施例中，各間隔件350限定允許間隔件350如本文中將描述的那樣起作用任何適當的形狀。

間隔件350基本上被包圍在內芯324內。例如，在所示的實施例中，各間隔件350定位在距離中空結構320內表面323的偏移距離356處。在一些實施例中，偏壓距離356沿至少一個間隔件350軸向地和/或周向地變化，并且/或者偏移距離356在間隔件350之間變化。在備選實施例中，偏壓距離356沿各間隔件350或在間隔件350之間軸向地和/或周向地基本上恒定。在其他備選實施例中，至少一個間隔件350與中空結構320的內表面323接觸。應理解的是，與中空結構320的內表面323接觸的各間隔件350被認為基本上被包圍在內芯324內以用于被公開的目的。

在示范實施例中，間隔件材料352也是耐火陶瓷材料，其被選擇成耐受與用于形成構件80的構件材料78的熔融狀態相關的高溫環境。在某些實施例中，間隔材料352是基于與內芯材料326和/或構件材料78的相容性、和/或從構件材料78的可移除性來選擇的。更具體而言，間隔件材料352能夠與內芯材料326一起且以與內芯材料326一樣的方式從構件80選擇性地移除，以形成內部通路82。例如，間隔件材料352包括二氧化硅、氧化鋁、和莫來石中的至少一者。在一些實施例中，間隔件材料352被選擇為與內芯材料326基本上相同。在備選實施例中，間隔件材料352為允許構件80如本文所述地形成的任何適當材料。

在備選實施例中，帶護套芯310不包括間隔件350。

帶護套芯310還包括芯通道360，芯通道360從內芯324的至少第一端311延伸通過內芯324的至少一部分。在示范實施例中，芯通道360從第一端311延伸通過內芯324的第二端313。在備選實施例中，芯通道360終止于內芯324內的在第一端311和第二端313之間的部位處。芯通道360從中空結構320的內表面323偏移非零的偏移距離358。在一些實施例中，偏移距離358沿芯通道360軸向地和/或周向地變化。在備選實施例中，偏移距離358沿芯通道360軸向地和/或周向地基本上恒定。在間隔件350嵌在內芯324中的某些實施例中，芯通道350在內芯324內延伸通過間隔件350。例如，在示范實施例中，各間隔件350限定間隔件開口354，間隔件開口354延伸通過間隔件350，且芯通道360限定為通過間隔件350中的各個的間隔件開口354。

在一些實施例中，芯通道360便于從構件80移除內芯324以形成內部通路82。例如，內芯324能夠通過對內芯材料326應用流體362而從構件80移除。更具體而言，流體362流入限定在內芯324中的芯通道360中。例如但不作為限制，內芯材料326為陶瓷材料，且流體362構造成與內芯材料326相互作用，使得內芯324通過與流體362接觸而被從構件80浸出。芯通道360允許流體362沿內芯324的長度直接應用于內芯材料326。與此不同，對于不包括芯通道360的內芯(未示出)，流體362一般僅可在任意時刻應用到由特征寬度330限定的內芯的截面區域。因此，芯通道360極大地提高了內芯325的同時暴露于流體362的表面面積，從而減少了內芯324的移除所需的時間且提高了其效率。此外或備選地，在內芯324具有大的長度與直徑比(l/d)并且/或者基本上非線性的某些實施例中，在內芯324內延伸的芯通道360便于將流體362應用于內芯324的對于不包括芯通道360的內芯而言難以達到的部分。作為一個示例，芯通道360從第一端311延伸到內芯324的第二端313，且流體362在芯通道360內的壓力下從第一端311流動到第二端313，以便于沿內芯324的整個長度移除內芯324。

此外，在間隔件350被包圍在內芯324中的某些實施例中，芯通道360還便于以與以上對內芯材料326的移除描述的基本上相同的方式從構件80移除間隔件材料352。

在某些實施例中，帶護套芯310相對于模具300固連，使得帶護套芯310在形成構件80的過程期間相對于模具300保持固定。例如，帶護套芯310被固連，使得帶護套芯310的位置在將熔融構件材料78引入帶護套芯310周圍的模具腔304中期間不移位。在一些實施例中，帶護套芯310直接地聯接到模具300。例如，在示范實施例中，帶護套芯310的末梢部分312被剛性地包圍在模具300的末梢部分314中。而且在備選實施例中，帶護套芯310的根部部分316被剛性地包圍在模具300的與末梢部分314相反的根部部分318中。例如，但不作為限制，模具300通過上文所述的熔模鑄造來形成，且帶護套芯310被牢固地聯接到適當的模型硬模，使得末梢部分312和根部部分316延伸出模型硬模，同時部分315在硬模的腔內延伸。模型材料被注射到帶護套芯310周圍的硬模中，使得部分315在該模型內延伸。熔模鑄造導致模具300包圍末梢部分312和/或根部部分316。此外或作為備選，帶護套芯310以允許帶護套芯310相對于模具300的位置在形成構件80的過程期間保持固定的任何其他適當方式相對于模具300固連。

第一材料322被選擇成由熔融的構件材料78至少部分地吸收。在某些實施例中，構件材料78為合金，且第一材料322為該合金的至少一種構成材料。例如，在示范實施例中，構件材料78為鎳基超級合金，且第一材料322基本上為鎳，使得當熔融狀態下的構件材料78被引入模具腔304中時，第一材料322基本上由構件材料78吸收。在備選實施例中，構件材料78為任何適當的合金，且第一材料322為由熔融合金至少部分地吸收的至少一種材料。例如，構件材料78為鈷基超級合金，且第一材料322基本上為鈷。另外舉例來說，構件材料78為鐵基合金，且第一材料322基本上為鐵。另外舉例來說，構件材料78為鈦基合金，且第一材料322基本上為鈦。

第一材料322被選擇成由熔融的構件材料78至少部分地吸收。在某些實施例中，構件材料78為合金，且第一材料322為該合金的至少一種構成材料。例如，在示范實施例中，構件材料78為鎳基超級合金，且第一材料322基本上為鎳，使得當熔融狀態下的構件材料78被引入模具腔304中時，第一材料322基本上由構件材料78吸收。在備選實施例中，構件材料78為任何適當的合金，且第一材料322為由熔融合金至少部分地吸收的至少一種材料。例如，構件材料78為鈷基超級合金，且第一材料322基本上為鈷。另外舉例來說，構件材料78為鐵基合金，且第一材料322基本上為鐵。另外舉例來說，構件材料78為鈦基合金，且第一材料322基本上為鈦。

在某些實施例中，壁厚328足夠薄，使得當熔融狀態下的構件材料78被引入模具腔304中時，帶護套芯310的部分315(即在模具腔304內延伸的部分)的第一材料322基本上由構件材料78吸收。例如，在一些此類實施例中，第一材料322基本上由構件材料78吸收，使得在構件材料78被冷卻之后，沒有離散的邊界從構件材料78劃出中空結構320。此外，在一些此類實施例中，第一材料322基本上被吸收，使得在構件材料78被冷卻之后，第一材料322在構件材料78內基本上均勻地分布。例如，接近內芯324的第一材料322的濃度并非可檢測地高于構件80內其他位置處的第一材料322的濃度。例如且不進行限制，第一材料322為鎳，且構件材料78為鎳基超級合金，且在構件材料78被冷卻之后，無可檢測的較高鎳濃度留在內芯324附近，從而導致在所形成構件80的鎳基超級合金各處基本上均勻的鎳分布。

在備選實施例中，壁厚328選擇成使得第一材料322并非基本上由構件材料78吸收。例如，在一些實施例中，在構件材料78被冷卻之后，第一材料322并非在構件材料78內基本上均勻地分布。例如，內芯324附近的第一材料322的濃度可檢測地高于構件80內其他位置處的第一材料322的濃度。在一些此類實施例中，第一材料322部分地由構件材料78吸收，使得在構件材料78被冷卻之后，離散的邊界從構件材料78劃出中空結構320。此外，在一些此類實施例中，第一材料322部分地由構件材料78吸收，使得中空結構320的在內芯324附近的至少一部分在構件材料78被冷卻之后保持完好。

此外，在某些實施例中，中空結構320顯著地在結構上增強內芯324，因此減少了在一些實施例中的將與形成構件80的未被增強的內芯324的生產、處理和使用相關的潛在問題。例如，在某些實施例中，內芯324是經歷相對高的破裂、開裂和/或其他破壞的風險的相對脆的陶瓷材料。因此，在一些此類實施例中，相比于使用無護套內芯324，形成和輸送帶護套芯310呈現出低得多的對內芯324的破壞風險。類似地，在一些此類實施例中，圍繞將用于模具300的熔模鑄造的帶護套芯310形成適當的模型，如，通過將蠟模型材料圍繞帶護套芯310注入模型硬模中，相比于使用無護套內芯324，呈現出低得多的對內芯324的破壞風險。因此，在某些實施例中，相比于在使用無護套內芯324而非帶護套芯310的情況下執行的相同步驟，使用帶護套芯310呈現出低得多的故障風險，以產生具有限定在其中的內部通路82的可接受的構件80。因此，帶護套芯310便于獲得與使內芯324相對于模具300定位以限定內部通路82相關的優點，同時減少或消除與內芯324相關的易碎性問題。

例如，在某些實施例中，諸如但不限于構件80為轉子葉片70的實施例，內芯324的特征寬度330在從大約0.050cm(0.020英寸)到大約1.016cm(0.400英寸)的范圍中，且中空結構320的壁厚328被選擇成在從大約0.013cm(0.005英寸)到大約0.254cm(0.100英寸)的范圍內。更具體而言，在一些此類實施例中，特征寬度330在從大約0.102cm(0.040英寸)到大約0.508cm(0.200英寸)的范圍內，且壁厚328被選擇成在從大約0.013cm(0.005英寸)到大約0.038cm(0.015英寸)的范圍內。另外舉例來說，在一些實施例中，諸如但不限于構件80為靜止構件(諸如但不限于定子導葉72)的實施例，內芯324的特征寬度330大于大約1.016cm(0.400英寸)，并且/或者壁厚328被選擇成大于大約0.254cm(0.100英寸)。在備選實施例中，特征寬度330為允許所得的內部通路82執行其預期功能的任何適當值，且壁厚328被選擇成允許帶護套芯310如本文所述地起作用的任何適當值。

此外，在某些實施例中，在將內芯材料326引入中空結構320內以形成帶護套芯310之前，預成型中空結構320以對應于內部通路82的選定非線性形狀。例如，第一材料322為在用內芯材料326填充之前相對容易定形的金屬材料，因此減少或消除了將內芯324單獨地形成并且/或者加工成非線性形狀的需要。此外，在一些此類實施例中，由中空結構320提供的結構增強允許隨后形成和處理處于難以作為無護套內芯324形成和處理的非線性形狀的內芯324。因此，帶護套芯310便于具有增大復雜性的彎曲和/或其他非線性形狀，和/或在減少的時間和成本下的內部通路82的形成。在某些實施例中，預成型中空結構320以對應于與構件80的輪廓互補的內部通路82的非線性形狀。例如，但不作為限制，如上所述，構件80為轉子葉片70和定子導葉72中的一者，且中空結構320以與構件80的軸向扭轉和錐形中的至少一者互補的形狀預成型。

圖6為可用于形成圖3-5中所示的帶護套芯310的示范前體帶護套芯370的示意截面圖。在示范實施例中，前體帶護套芯370包括線340，線340從內芯324的至少第一端311延伸通過內芯324的至少一部分，且限定芯通道360。在示范實施例中，線340至少從第一端311延伸通過內芯324的第二端313。在備選實施例中，線340終止于內芯324內的在第一端311和第二端313之間的部位處。線340由第二材料342形成。

在某些實施例中，第二材料342被選擇為具有顯著小于第一材料322的熔點的熔點。例如，但不作為限制，第二材料342是聚合物，該聚合物具有顯著小于第一材料322的熔點的熔點。另外舉例來說，但不作為限制，第二材料342是金屬材料(諸如但不限于錫)，該金屬材料具有顯著小于第一材料322的熔點的熔點。在一些此種實施例中，具有顯著小于第一材料322的熔點的熔點的第二材料342便于通過在鑄造構件80之前使第二材料342熔融來移除線340，如本文中將描述的。在備選實施例中，第二材料342被選擇為具有允許在形成內芯324之后從芯通道360物理地抽出線340的結構強度，如本文中將描述的。在其他備選實施例中，第二材料342為允許芯通道360如本文所述那樣形成的任何適當材料。

在一些實施例中，前體帶護套芯370是通過在將內芯324形成在中空結構320之前將線340定位在中空結構320內來形成的。在某些實施例中，間隔件350用于將線340定位在中空結構320內，使得限定芯通道偏移距離358。更具體而言，間隔件350構造成限定偏移距離358以在將內芯材料326引入中空結構320內之前和/或期間，抑制在線340和中空結構320的內表面323之間的接觸。例如，在示范實施例中，各間隔件350限定間隔件開口354，間隔件開口354如上所述地延伸通過間隔件350，且構造成接收穿過其的線340。線340被通過間隔件350穿過，且穿有線340的間隔件350在形成內芯324之前定位在中空結構320內。在備選實施例中，間隔件350以允許間隔件350如本文所述地起作用的任何適當的方式構造。在其他備選實施例中，前體帶護套芯370不包括間隔件350。

在定位線340之后，將內芯材料326添加到中空結構320內，使得內芯材料326填充在線340和間隔件350周圍，包括在間隔件開口354內，從而導致線340和間隔件350變得被基本上包圍在內芯324內，如上所述。例如，但不作為限制，內芯材料326被作為漿料注入中空結構320中，且使內芯材料326在中空結構320內干燥，以形成前體帶護套芯370。在形成內芯324之后，線340限定芯通道360內且定位在其內。

在某些實施例中，在將構件80形成在模具組件301中之前將線340從前體帶護套芯370移除，以形成帶護套芯310。例如，將前體帶護套芯370單獨地加熱至第二材料342的熔化溫度處或高于其，且通過內芯324的第一端311從芯通道360排泄和/或抽吸流體化第二材料342。此外或備選地，在芯通道360延伸至內芯324的第二端313的實施例中，通過第二端313從芯通道360排泄和/或抽吸流體化第二材料342。

另外舉例來說，相對于構造成形成構件80的模型(未示出)的模型硬模(未示出)定位前體帶護套芯370。該模型由模型材料諸如蠟形成在模型硬模中，且前體帶護套芯370在該模型中延伸。在該模型被熔模鑄造以形成模具材料306的殼之后，將該殼加熱到高于模型材料的熔化溫度，適于從殼移除模型材料。前體帶護套芯370在模型材料內延伸且因此還被加熱。第二材料342被選擇為具有小于或等于模型材料的熔化溫度的熔化溫度，使得線340也熔化。例如，第二材料342為聚合物。通過內芯324的第一端311從芯通道360排泄和/或抽吸流體化第二材料342。此外或備選地，在芯通道360延伸至內芯324的第二端313的實施例中，通過第二端313從芯通道360排泄和/或抽吸流體化第二材料342。

另外舉例來說，前體帶護套芯370嵌在用于形成模具組件301的模型中，如上所述，且第二材料342被選擇為具有相對低的熔化溫度的金屬，諸如但不限于錫。在模具材料306的殼被脫蠟之后，燒制殼以形成模具300。前體帶護套芯370在殼內延伸且因此還被加熱。殼燒制溫度被選擇為大于第二材料342的熔化溫度，使得第二材料342熔化。通過內芯324的第一端311從芯通道360排泄和/或抽吸流體化第二材料342。此外或備選地，在芯通道360延伸至內芯324的第二端313的實施例中，通過第二端313從芯通道360排泄和/或抽吸流體化第二材料342。

備選地，在一些實施例中，從前體帶護套芯370機械地移除線340以形成帶護套芯310。例如，在線340的接近第一端311或第二端313的端部上施加足以沿芯通道360從內芯324分離線340的拉緊力。另外舉例來說，使機械拔根器裝置曲折移動到內芯360中，以分解和/或移走內芯324和/或間隔件350，以便于線340的物理抽出。在一些此種實施例中，在將構件80形成在模具組件301中之前從前體帶護套芯370機械地移除線340。在其他此種實施例中，在將構件80形成在模具組件301中之后從前體帶護套芯370機械地移除線340。

在備選實施例中，以任何適合的方式從前體帶護套芯370移除線340以形成帶護套芯310。

在一些此種實施例中，在將構件80形成在模具組件301中之前從前體帶護套芯370移除線340便于移除線340和/或形成具有選定特性的構件80。例如，在一些此種實施例中，如果第二材料342經歷與在模具300中鑄造構件80相關的熱量，則第二材料342將傾向于與內芯材料326粘結，從而提高在將構件80形成在模具組件301之后從前體帶護套芯370移除線340的難度。另外舉例來說，在一些此種實施例中，在構件鑄造過程期間從內芯324的第一端311和/或第二端313排泄流體化第二材料342將傾向于導致第二材料342與構件材料78一起存在于模具304內，從而潛在不利地影響構件80的材料特性。然而，在備選實施例中，如上所述，在將構件80形成在模具組件301中之后從前體帶護套芯370移除線340。

在某些實施例中，使用間隔件350以抑制線340和中空結構320的內表面323之間的接觸使得如上所述地在芯通道360和內表面323之間限定偏移距離358便于在構件80的鑄造期間維持內芯324的整體性。例如，如果前體帶護套芯形成為使得芯通道360不從內表面323偏移，且中空結構320的鄰近部分在構件80的鑄造期間基本上由熔融的構件材料78吸收，則芯通道360將因而與熔融的構件材料78流動連通。更具體而言，熔融材料78可流入內芯324內的芯通道360中，從而可能在構件材料78凝固且內芯324被移除之后在內部通路82內形成障礙。使用間隔件350限定偏移距離358降低了此種風險。備選地，前體帶護套芯370形成為不具有間隔件350。

在圖7中的流程圖中示出了形成具有限定在其中的內部通路(如內部通路82)的構件(如構件80)的示范方法700。還參看圖1-6，示范方法700包括相對于模具(如模具300)定位702帶護套芯(如帶護套芯310)。帶護套芯包括由第一材料(如第一材料322)形成的中空結構(如中空結構320)。帶護套芯還包括內芯和芯通道，內芯諸如設置在該中空結構內的內芯324，芯通道諸如至少從內芯的第一端(諸如第一端311)延伸通過內芯的至少一部分的芯通道360。

方法700還包括將熔融狀態下的構件材料如構件材料78引入704模具的腔如模具腔304中，使得熔融狀態下的構件材料從腔內的帶護套芯至少部分地吸收第一材料。方法700還包括在腔中冷卻706該構件材料以形成構件。內芯限定構件內的內部通路的位置。

在某些實施例中，方法700還包括從構件移除708內芯以形成內部通路。在一些此種實施例中，移除708內芯的步驟包括使流體如流體362流動710到芯通道中。而且，在一些此種實施例中，內芯由陶瓷材料形成，且使流體流動710到芯通道中的步驟包括使構造成與陶瓷材料相互作用的流體流動712，使得內芯通過與流體的接觸而被從構件浸出。此外或備選地，在一些此種實施例中，芯通道從第一端延伸至內芯的相反的第二端，諸如第二端313，且使流體流動710到芯通道中的步驟包括使流體在芯通道內的壓力下從第一端流動714到第二端。

在一些實施例中，定位702帶護套芯的步驟包括定位716帶護套芯，該帶護套芯還包括多個間隔件如間隔件350，該多個間隔件定位在中空結構內，使得芯通道延伸通過間隔件中的各個。在一些此種實施例中，定位702帶護套芯的步驟包括定位718帶護套芯，該帶護套芯還包括由諸如間隔件材料352的材料形成的多個間隔件，間隔件材料352能夠與內芯一起且以與內芯相同的方式從構件選擇性地移除。

在某些實施例中，方法700還包括通過將線(諸如線340)定位720在中空結構內，且在定位線之后在中空結構內添加722內芯材料(諸如內芯材料326)，使得內芯材料填充在線周圍來形成帶護套芯。線由第二材料如第二材料342形成。內芯材料形成內芯，且線限定內芯內的芯通道。在一些此種實施例中，方法700還包括熔化724線以便于從芯通道移除線。而且，在一些此種實施例中，熔化724線的步驟包括加熱726模具材料(諸如模具材料306)的殼，以熔化定位在殼內的模型材料。帶護套芯在模型材料內延伸，使得線被加熱到高于第二材料的熔點。備選地，在其他此種實施例中，熔化724線的步驟包括燒制728模具材料的殼以形成模具。帶護套芯在殼內延伸，使得線被加熱到高于第二材料的熔點。

此外或備選地，在一些此種實施例中，將線定位720在中空結構內的步驟包括通過多個間隔件(諸如間隔件350)穿過730線，且將穿有線的間隔件定位在中空結構內。

上述帶護套芯提供了用于在結構上增強芯的成本有效方法，該芯用于形成具有限定在其中的內部通路的構件，該內部通路尤其是但不限于具有非線性和/或復雜形狀的內部通路，從而減少或消除與芯相關的易碎性問題。具體而言，帶護套芯包括內芯，該內芯定位在模具腔內來限定構件內的內部通路的位置，且還包括內芯設置在其內的中空結構。中空結構對內芯提供結構增強，從而允許如下芯的可靠處理和使用，該芯例如但不限于比用于形成具有限定在其中的內部通路的構件的常規芯長、重、薄、和/或更復雜。另外，具體而言，中空結構由能夠由被引入模具腔中來形成構件的熔融構件材料至少部分地吸收的材料形成。因此，中空結構的使用不干擾構件的結構或性能特征，且不干擾隨后從構件移除內芯材料來形成內部通路。而且，帶護套芯形成為具有芯通道，芯通道至少從內芯的第一端延伸通過內芯的至少一部分。芯通道便于通過例如允許沿內芯的長度對內芯的相對大的區域應用浸出流體來從構件移除內芯以形成內部通路。在某些實施例中，帶護套芯首先形成為具有嵌在內芯中的線，且該線限定芯通道。在一些此種實施例中，線由具有相對低熔點的材料制成，以便于在形成構件之前從帶護套芯移除該線。

本文中描述的方法、系統和設備的示范技術效果包括以下中的至少一者：(a)減少或消除與在形成具有限定在其中的內部通路的構件時使用的芯的形成、處理、運輸和/或儲存相關的易碎性問題;(b)允許使用與用于形成構件的內部通路的常規芯相比長、重、薄、和/或更復雜的芯；和(c)尤其但不僅僅對于具有大l/d比和或高非線性程度的芯，減少或消除與在形成構件之后從構件移除芯相關的問題。

上文詳細描述了帶護套芯的示范實施例。帶護套芯和使用此種帶護套芯的方法和系統不限于本文所述的特定實施例，而相反，系統的構件和/或方法的步驟可與本文所述的其他構件和/或步驟獨立地且分開地使用。例如，示范實施例可與目前構造成在模具組件內使用芯的許多其他應用結合地實現和使用。

盡管本公開的各種實施例的具體特征可在一些圖中而不在其他圖中顯示，這僅是為了便利。根據本發明的原理，圖的任何特征可結合任何其他圖的任何特征來參照和/或要求保護。

本書面描寫使用示例以公開本公開，包括最佳實施方式，并且還使任何本領域技術人員能夠實踐本公開，包括制造并且使用任何設備或系統并且實行任何合并的方法。本公開的可取得專利的范圍通過權利要求限定，并且可包含其他本領域人員想到的實例。如果這種其他實例具有不與權利要求的文字語言不同的結構元件，或如果它們包括與權利要求的文字語言無顯著差別的等同結構元件，則它們意圖在權利要求的范圍內。