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的材料的注射，材料諸如但不限于蠟。

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，和由內芯材料形成且設置在該中空結構內的內芯。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帶護套芯的在腔內的一部分至少部分地吸收第一材料。該方法還包括在腔中冷卻構件材料以形成構件，和從構件移除內芯材料以形成內部通路。

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。模具組件還包括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，和由內芯材料形成且設置在該中空結構內的內芯。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，使得該部分的所述內芯限定構件內的內部通路的位置。

技術方案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：

由第一材料形成的中空結構；和

由內芯材料形成的內芯，其配置在所述中空結構內；

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帶護套芯的在所述腔內的一部分至少部分地吸收所述第一材料；

在所述腔中冷卻所述構件材料以形成所述構件；和

從所述構件移除所述內芯材料以形成所述內部通路。

技術方案2.根據技術方案1所述的方法，還包括將相對于所述模具固連所述帶護套芯，使得在所述引入和所述冷卻所述構件材料期間，所述帶護套芯相對于所述模具保持固定。

技術方案3.根據技術方案1所述的方法，其中，從所述構件所述移除所述內芯材料包括從所述構件移除所述內芯材料而不使所述構件材料退化。

技術方案4.根據技術方案1所述的方法，還包括利用所述內芯材料填充所述中空結構以形成所述帶護套芯。

技術方案5.根據技術方案4所述的方法，還包括，在利用所述內芯材料所述填充所述中空結構之前，預成型所述中空結構以對應于所述內部通路的選定非線性形狀。

技術方案6.根據技術方案5所述的方法，其中，所述構件包括轉子葉片和定子導葉中的一者，所述預成型所述中空結構包括預成型所述中空結構以對應于所述內部通路的與所述構件的軸向扭轉互補的所述非線性形狀。

技術方案7.根據技術方案1所述的方法，其中，所述內芯的外部表面具有至少一個凹入特征，所述方法還包括形成具有與所述至少一個凹入特征的形狀互補的至少一個通路壁特征的所述內部通路。

技術方案8.根據技術方案7所述的方法，還包括：

利用所述內芯材料填充所述中空結構以形成所述帶護套芯；和

在利用所述內芯材料填充所述中空結構之前，預成型所述中空結構以限定所述至少一個凹入特征的形狀。

技術方案9.根據技術方案8所述的方法，其中，所述預成型所述中空結構包括使所述中空結構縮口來形成至少一個凹痕。

技術方案10.根據技術方案7所述的方法，還包括：

利用所述內芯材料填充所述中空結構以形成所述帶護套芯；和

在利用所述內芯材料填充所述中空結構之后，操縱所述帶護套芯以限定所述至少一個凹入特征的形狀。

技術方案11.根據技術方案10所述的方法，其中，所述操縱所述帶護套芯包括在所述內芯中形成至少一個缺口。

技術方案12.根據技術方案11所述的方法，其中，在所述內芯中所述形成所述至少一個缺口包括在所述外部表面的相對的細長側中形成細長缺口。

技術方案13.根據技術方案1所述的方法，其中，所述帶護套芯包括末梢部分和根部部分，所述方法還包括通過熔模鑄造過程形成所述模具，其中，所述末梢部分和所述根部部分中的至少一者在所述熔模鑄造過程期間變為被包圍在所述模具中。

技術方案14.一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：

由第一材料形成的中空結構；和

由內芯材料形成的內芯，其配置在所述中空結構內，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。

技術方案15.根據技術方案14所述的模具組件，其中，所述中空結構顯著地在結構上增強所述內芯。

技術方案16.根據技術方案14所述的模具組件，其中，所述內芯材料能夠從所述構件材料移除而不顯著地使所述構件材料退化。

技術方案17.根據技術方案14所述的模具組件，其中，所述中空結構的形狀對應于所述內部通路的選定非線性形狀。

技術方案18.根據技術方案14所述的模具組件，其中，所述內芯的外部表面包括與所述內部通路的至少一個通路壁特征的形狀互補的至少一個凹入特征。

技術方案19.根據技術方案18所述的模具組件，其中，所述中空結構包括至少一個凹痕，各所述至少一個凹痕限定所述至少一個凹入特征中的對應的一個。

技術方案20.根據技術方案18所述的模具組件，其中，所述中空結構包括接近所述至少一個凹入特征的至少一個孔口。

技術方案21.根據技術方案14所述的模具組件，其中，所述構件材料是合金，且所述第一材料包括所述合金的至少一種構成材料。

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為用于與圖1中所示的旋轉機器一起使用的另一個示范構件的一部分的示意性透視圖，該構件包括具有多個通路壁特征的內部通路；

圖6為用于與圖3中所示的模具組件一起使用來形成具有如圖5中所示的通路壁特征的構件的另一個示范帶護套芯的示意性透視剖開視圖；

圖7為用于與圖1中所示的旋轉機器一起使用的另一個示范構件的一部分的示意性透視圖，該構件包括具有另外多個通路壁特征的內部通路；

圖8為用于與圖3中所示的模具組件一起使用來形成具有如圖7中所示的通路壁特征的構件的又一個示范帶護套芯的示意性透視剖開視圖；

圖9為用于與圖1中所示的旋轉機器一起使用的另一個示范構件的一部分的示意性透視圖，該構件包括具有特定截面(contouredcross-section)的內部通路；

圖10為用于與圖3中所示的模具組件一起使用來形成具有圖9中所示的內部通路的構件的另一個示范帶護套芯的示意性透視剖開視圖；

圖11為形成具有限定在其中的內部通路的構件(如，圖2、5、7、和9中所示的構件中的任一者)的示范方法的流程圖；且

圖12為圖11中的流程圖的繼續。

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至少一個燃燒器

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吸力側

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轉子葉片的軸線

90末梢端部

92距離

94基本上恒定的距離

96葉片長度

98通路壁特征

100內部壁

102特征高度

104特征寬度

110細長邊緣

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

312末梢部分

315部分

316根部部分

320中空結構

322第一材料

324內芯

326內芯材料

328壁厚

330特征寬度

332外部表面

334凹入特征

336凹槽深度

338凹槽寬度

340凹痕

342深度

346細長側

348孔口

350凹槽

352缺口

354細長缺口。

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，和(ii)由內芯材料形成且設置在該中空結構內的內芯。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。第一材料在結構上增強內芯，且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。在某些實施例中，該中空結構還允許形成內芯的外部表面以形成內部通路中的互補通路壁特征，同時減少或消除與形成內芯的外部表面相關的易碎性問題。

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。

在燃氣渦輪10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。參看圖2-4，模具300的內部壁302限定模具腔304。內部壁302限定與構件80的外部形狀對應的形狀，使得熔融狀態下的構件材料78可被引入模具腔304中且被冷卻來形成構件80。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限定構件80內的內部通路82的位置。

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。

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。

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。此外或作為備選，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。

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。

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。

在一些實施例中，帶護套芯310是用內芯材料326填充中空結構320來形成的。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，以形成帶護套芯310。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5為包括具有多個通路壁特征98的內部通路82的另一個示范構件80的一部分的示意性透視圖。例如，但不作為限制，通路壁特征98為湍流件，湍流件改善在旋轉機器10的操作期間提供至內部通路82的冷卻流體的熱傳遞能力。圖6為另一個示范帶護套芯310的示意性透視剖開視圖，該另一個示范帶護套芯310用于在模具組件301中使用，以形成具有如圖5中所示的通路壁特征98的構件80。具體而言，中空結構320的一部分在圖6的視圖中被剖開來例示內芯324的特征。

參看圖5和6，內部通路82由構件80的內部壁100限定，且通路壁特征98從內部壁100朝內部通路82的中心徑向向內延伸。如上所述，內芯324的形狀限定內部通路82的形狀。在某些實施例中，內芯324的外部表面332包括至少一個凹入特征334，該至少一個凹入特征具有與至少一個通路壁特征98的形狀互補的形狀。因此，在某些實施例中，內芯324的外部表面332和凹入特征334限定內部通路82的內部壁100和通路壁特征98的形狀。

例如，在某些實施例中，凹入特征334包括限定在外部表面332中的多個凹槽350，使得當熔融構件材料78被引入圍繞帶護套芯310的模具腔304中且第一材料322被吸收入熔融構件材料78中時，熔融構件材料78填充該多個凹槽350。凹槽350內的冷卻的構件材料78在移除(諸如但不限于通過使用化學浸出過程)內芯324之后形成多個通路壁特征98。例如，各凹槽350限定為具有凹槽深度336和凹槽寬度338，且各對應的通路壁特征98形成具有基本上等于凹槽深度336的特征高度102和基本上等于凹槽寬度338的特征寬度104。

在某些實施例中，預成型中空結構320以限定內芯324的外部表面332和凹入特征334的選定形狀，在利用內芯材料326填充中空結構320之前限定通路壁特征98的選定形狀。例如，中空結構320在多個部位處縮口來限定多個凹痕340，且各凹痕340在利用內芯材料326填充中空結構320時限定對應的凹入特征334。例如，各凹痕340的深度342與壁厚328協作地限定對應的凹槽350的深度336。

在一些實施例中，在填充中空結構320之前定形中空結構320以限定內芯324的外部表面332的選定形狀減少了與在形成內芯324之后定形外部表面332相關的潛在問題。例如，內芯材料326是相對脆的陶瓷材料，使得通過加工或以其他方式直接操縱外部表面332來形成凹入特征334，將呈現出相對高的破裂、開裂和/或對內芯324的其他破壞的風險。因此，帶護套芯310便于定形內芯324，使得通路壁特征98與內部通路82一體地形成，同時減少或消除與內芯324相關的易碎性問題。

在某些實施例中，各凹入特征334圍繞內芯324周向地延伸，使得各對應的通路壁特征98圍繞內部通路82的周界周向地延伸。在備選實施例中，各凹入特征334具有被選擇成形成各對應的通路壁特征98的任何適當形狀的形狀。

圖7為包括具有另外多個通路壁特征98的內部通路82的另一個示范構件80的一部分的示意性透視剖開圖。圖8為另一個示范帶護套芯310的示意性透視剖開視圖，該另一個示范帶護套芯310用于與模具組件301一起使用，以形成具有如圖7中所示的通路壁特征98的構件80。在所例示的實施例中，各凹入特征334是缺口352，該缺口352延伸通過內芯324的周邊的小于全部，使得各對應的通路壁特征98圍繞內部通路82的周邊的小于全部延伸。

在某些實施例中，操縱中空結構310以限定內芯324的外部表面332和凹入特征334的選定形狀，且因此在將內芯326形成在帶護套芯310內之后限定通路壁特征98的選定形狀。例如，帶護套芯310首先形成為不具有凹入特征334，且然后使用任何適合的過程，諸如但不限于加工過程，在多個部位處被操縱，以在內芯324中形成缺口352。在一些此種實施例中，移除中空結構320的接近至少一個凹入特征334的一部分，從而在中空結構320中形成孔口348，以允許接近內芯324的外部表面332以用于加工。例如，在示范實施例中，中空部分320的接近缺口352的部分在將缺口352加工到外部表面332中的過程中被加工掉。

在一些實施例中，在將內芯324形成在帶護套芯310內之后操縱帶護套芯310以限定內芯324的外部表面332的選定形狀減少了與利用內芯材料326填充具有預成型凹痕340（圖6中示出）的中空結構320相關的潛在問題，諸如確保內芯材料326充分地填充在各凹痕340的形狀附近中。此外，在一些此種實施例中，凹入特征334的形狀被選擇為減少與加工內芯材料326相關的上述潛在問題。例如，加工圍繞內芯324僅部分地周向延伸的缺口352減少對內芯324的破裂、開裂和/或其他破壞的風險。此外或備選地，在一些此種實施例中，在帶護套芯310上的加工操作期間，中空結構320增強內芯324的結構完整性，還減少對內芯324的破裂、開裂、和/或其他破壞的風險。因此，帶護套芯310再次便于定形內芯324，使得通路壁特征98與內部通路82一體地形成，同時減少或消除與內芯324相關的易碎性問題。

參照圖5-8，盡管所例示的實施僅將限定在外部表面332中的凹入特征334限定為凹槽350和352以限定通路壁特征98的形狀，但在備選實施例中，其他形狀的凹入特征334用于限定外部表面332的形狀。例如，但不作為限制，在某些實施例（未示出）中，至少一個凹入特征334沿內芯324至少部分地縱向地和/或傾斜地延伸。另外舉例來說，但不作為限制，在某些實施例（未示出）中，至少一個凹入特征334為凹座，凹座限定在外部表面332中以限定具有壁骨(stud)形狀的對應通路壁特征98。在備選實施例中，外部表面332的任何適合形狀用于限定使內部通路82能夠起作用以用于其預期目的的通路壁特征98的對應形狀。此外，盡管所示實施例將內芯324的各實施例示為具有基本上相同重復形狀的凹入特征334，但應當理解的是，內芯324具有允許內芯324如本文所述地起作用的不同形狀的凹入特征334的任何適合組合。

還參照圖5-8，盡管所示實施例示出內芯324定形為限定具有大體上圓形截面的內部通路82，但在備選實施例中，內芯324定形為限定具有允許內芯82起作用以用于其預期目的的任何適合形狀截面的內部通路82。具體而言，但不作為限制，帶護套芯310有助于形成具有內部通路82的構件80，該內部通路82具有符合構件80的幾何形狀的特定截面形狀。此外，盡管所示實施例將內芯324的各實施例示為具有沿其長度的截面的大體上恒定形狀，但應當理解的是內芯324具有允許內芯324如本文所述地起作用的沿其長度的截面形狀方面的任何適當變化。

例如，圖9為包括具有特定截面的內部通路82的另一個示范構件80的一部分的示意性透視圖。圖10為另一個示范帶護套芯310的示意性透視剖開視圖，該另一個示范帶護套芯310用于與模具組件301一起使用，以形成具有如圖9中所示的內部通路82的構件80。具體而言，中空結構320的一部分在圖10的視圖中被剖開來例示內芯324的特征。

參看圖9和10，在示范實施例中，構件80為轉子葉片70和定子導葉72中的一者，且內部通路82在后緣86附近限定在構件80中。更具體而言，內部通路82由構件80的內部壁100限定，以具有與后緣86的錐形幾何形狀對應的特定截面周邊。通路壁特征98沿內部通路82的相對的細長邊緣110限定，以作用為湍流件，且從內部壁100朝內部通路82的中心向內延伸。盡管通路壁特征98示為各自橫向于內部通路82軸向方向的細長凸脊的重復模型，但應當理解的是，在備選實施例中，通路壁特征98具有允許內部通路82作用以用于其預期目的的任何適當的形狀、定向、和/或模型。

如上所述，內芯324的外部表面332和凹入特征334的形狀限定內部通路82的內部壁100和通路壁特征98的形狀。更具體而言，內芯324具有與內部通路82的特定截面對應的細長、錐形截面。在示范實施例中，凹入特征334限定為在外部表面332的相對細長側346中的細長缺口354，且具有如上所述的與通路壁特征98的形狀互補的形狀。在某些實施例中，預成型中空結構320以限定內芯324的外部表面332的選定形狀，且因此在將內芯材料326注射到中空結構320之前限定通路壁特征98的選定形狀。例如，中空結構320在多個部位處縮口來限定多個凹痕340，且各凹痕340在利用內芯材料326填充中空結構320時形成對應的缺口354。

在備選實施例中，構件80具有任何適當的幾何形狀，且內芯324定形為形成具有適當地對應于構件80幾何形狀的任何適當形狀的內部通路82。

在圖11和12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1100。還參看圖1-10，示范方法1100包括相對于模具(如模具300)定位1102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）。帶護套芯還包括配置在該中空結構內的，由內芯材料（如內芯材料326）形成的內芯（諸如內芯324）。

方法1100還包括將熔融狀態下的構件材料如構件材料78引入1104模具的腔如模具腔304中，使得熔融狀態下的構件材料從帶護套芯的在腔內的一部分如部分315至少部分地吸收第一材料。方法1100還包括在腔中冷卻1106構件材料以形成構件，和從構件移除1108內芯材料以形成內部通路。

在某些實施例中，方法1100還包括將帶護套芯固連1110于模具，使得在引入1104和冷卻1106構件材料的步驟期間，帶護套芯相對于模具保持固定。

在一些實施例中，從構件移除1108內芯材料的步驟包括從構件移除1112內芯材料而不使構件材料退化。

在某些實施例中，方法1100還包括利用內芯材料填充1114中空結構以形成帶護套芯。在一些此種實施例中，方法1100還包括，在利用內芯材料填充1114中空結構的步驟之前，預成型1116中空結構以對應于內部通路的選定非線性形狀。而且，在一些此種實施例中，構件包括轉子葉片和定子導葉中的一者，諸如轉子葉片70或定子導葉72，且預成型1116中空結構還包括預成型1118中空結構以對應于內部通路的與構件的軸向扭轉互補的非線性形狀。

在一些實施例中，內芯的外部表面，諸如外部表面332,具有至少一個凹入特征，諸如凹入特征334，且方法1100還包括形成1120具有與該至少一個凹入特征的形狀互補的至少一個通路壁特征（諸如通路壁特征98）的內部通路。在一些此種實施例中，方法1100還包括，在利用內芯材料填充1114中空結構的步驟之前，預成型1122中空結構以限定該至少一個凹入特征的形狀。而且，在一些此類實施例中，預成型1122中空結構的步驟包括使中空結構縮口1124來形成至少一個凹痕，如凹痕340。備選地或此外，在一些此種實施例中，方法1100還包括，在利用內芯材料填充1114中空結構的步驟之后，操縱1126帶護套芯以限定該至少一個凹入特征的形狀。在一些此種實施例中，操縱1126帶護套芯的步驟包括在內芯中形成1128至少一個缺口，諸如缺口352。而且，在一些此種實施例中，在內芯中形成1128該至少一個缺口的步驟包括在外部表面的相對的細長側（如細長側346）中形成1130細長缺口（如細長缺口354）

在某些實施例中，方法1100還包括通過熔模鑄造過程形成1132模具，且帶護套芯的末梢部分和根部部分中的至少一者，諸如末梢部分312和/或根部部分316在熔模鑄造過程期間變得被包圍在模具中。

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。

此外，本文所述的帶護套芯提供了成本效益合算且高準確性的方法，以在限定內部通路的壁上一體地形成各種通路壁特征中的任一種。具體而言，預定形中空結構來限定內芯外部表面的能力便于將例如限定湍流件的特征加至外部表面，而不加工內芯，因此避免了使芯開裂或破壞的風險。此外或備選地，對于內芯外部表面上的限定通路壁特征的特征被直接加工到內芯外部表面中的應用，中空結構提供有助于限制對芯的開裂和其他破壞的結構增強。

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)減少或消除與對芯的外部表面添加互補地限定構件中的通路壁特征的特征相關的易碎性問題。

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。