翼面试样块附接的制作方法

背景技术：

本公开整体涉及翼面试样块附接，并且更具体地讲，涉及用于将前缘或后缘试样块附接到用于涡轮机的翼面主体的系统。

燃气涡轮机系统广泛用于发电。燃气涡轮热气体路径旋转叶片，并且具体地叶片末端，在操作期间需要冷却。此外，燃气涡轮热气体路径喷嘴在操作期间可能需要冷却。显著量的空气可用于冷却该叶片和该喷嘴。然而，如果用于冷却的空气的使用程度减小，则可提高燃气涡轮系统的总效率。通常使用熔模铸造工艺将涡轮叶片和喷嘴制造为整体结构。该熔模铸造工艺对于在某些区域(例如，喷嘴和/或叶片的叶片末端或前缘和/或后缘)中实现高级热传递设计提出了许多挑战。解决这些挑战的一种方法是分别制造翼面的一部分(例如，末端或边缘试样块)并将其附接到翼面的其余部分(例如，叶片或喷嘴的翼面主体)。这样，可在例如叶片末端或喷嘴翼面前缘或后缘中实现先进的冷却布置，并且在新部件和用过的部件两者中均投入实践该先进的冷却布置。使用以后附接的单独的末端或试样块的一个挑战是将部件充分地联接到叶片或喷嘴的翼面的其余部分。目前的实践包括焊接、钎焊和粘结。

技术实现要素：

本公开的第一方面提供了一种用于涡轮机的叶片，该叶片包括：翼面主体，该翼面主体包括至少一个第一冷却剂通道，以及末端保持构件底座，该末端保持构件底座位于该翼面主体之中或之上；以及末端，该末端具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体的形状，该末端包括：末端主体；位于末端主体中的至少一个第二冷却剂通道，该至少一个第二冷却剂通道被构造用于与翼面主体中的该至少一个第一冷却剂通道流体连通；以及保持构件，该保持构件从末端主体延伸以联接到翼面主体中的末端保持构件底座。

本公开的第二方面提供了一种形成用于涡轮机的叶片的方法，该方法包括：提供翼面主体，该翼面主体包括位于其中的至少一个第一冷却剂通道；以及提供第一末端，该第一末端具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体的形状，该第一末端包括：末端主体、位于末端主体中的至少一个第二冷却剂通道、以及从末端主体延伸以联接到翼面主体中的至少一个保持构件底座的至少一个保持构件；以及将第一末端联接到翼面主体，使得该至少一个第二冷却剂通道与翼面主体中的该至少一个第一冷却剂通道流体连通，并且该至少一个保持构件联接到翼面主体中的该至少一个保持构件底座。

本公开的第三方面提供了一种用于涡轮机的叶片的末端，该末端包括：末端主体，该末端主体具有至少部分地被构造用于联接到叶片的翼面主体的形状；位于末端主体中的至少一个冷却剂通道，该至少一个冷却剂通道被构造用于与翼面主体中的至少一个冷却剂通道流体连通；以及保持构件，该保持构件从末端主体延伸以联接到翼面主体中的末端保持构件底座。

本公开的第四方面提供了一种用于涡轮机的叶片或喷嘴的翼面，该翼面包括：翼面主体，该翼面主体包括至少一个第一冷却剂通道，以及位于翼面主体的前缘或后缘中的边缘开口，该边缘开口具有位于翼面主体的内表面之中或之上的边缘试样块保持构件底座；以及边缘试样块，该边缘试样块具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体中的边缘开口的形状，该边缘试样块包括：边缘试样块主体，位于该边缘试样块主体中的至少一个第二冷却剂通道，该至少一个第二冷却剂通道被构造用于与翼面主体中的该至少一个第一冷却剂通道流体连通，以及保持构件，该保持构件从边缘试样块主体延伸以联接到翼面主体中的边缘试样块保持构件底座。

本公开的第五方面提供了一种形成用于涡轮机的叶片或喷嘴的翼面的方法，该方法包括：提供翼面主体，该翼面主体包括位于其中的至少一个第一冷却剂通道和位于翼面主体的前缘或后缘中的边缘开口，该边缘开口具有位于翼面主体的内表面之中或之上的至少一个边缘试样块保持构件底座；以及提供第一边缘试样块，该第一边缘试样块具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体中的边缘开口的形状，该第一边缘试样块包括：边缘试样块主体、位于边缘试样块主体中的至少一个第二冷却剂通道、以及从边缘试样块主体延伸以联接到翼面主体中的边缘开口中的至少一个保持构件底座的至少一个保持构件；以及将第一边缘试样块联接到翼面主体，使得该至少一个第二冷却剂通道与翼面主体中的该至少一个第一冷却剂通道流体连通，并且该至少一个保持构件联接到翼面主体中的边缘开口中的该至少一个保持构件底座。

本公开的第六方面提供了一种用于涡轮机的喷嘴或叶片的边缘试样块，该边缘试样块包括：边缘试样块主体，该边缘试样块主体具有至少部分地被构造用于联接到喷嘴或叶片的翼面主体的前缘或后缘中的开口的形状；位于边缘试样块主体中的至少一个冷却剂通道，该至少一个冷却剂通道被构造用于与翼面主体中的至少一个冷却剂通道流体连通；以及保持构件，该保持构件从边缘试样块主体延伸以联接到翼面主体中的边缘开口中的边缘试样块保持构件底座。

本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。

附图说明

从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：

图1是常规燃气涡轮系统的示意图。

图2是可与图1中的燃气涡轮系统一起使用的燃气涡轮组件的剖面图示。

图3示出了可采用本公开的各种实施方案的类型的涡轮机的叶片的透视图。

图4示出了根据本公开的实施方案的使用保持构件和保持构件底座附件的叶片和叶片末端的分解透视图。

图5示出了根据本公开的实施方案的包括保持构件的叶片末端的剖视图。

图6示出了根据本公开的实施方案的使用保持构件和保持构件底座附件将叶片末端附接到翼面主体的局部剖面透视图。

图7示出了根据本公开的另选实施方案的使用保持构件和保持构件底座附件的叶片末端和翼面主体的侧视图。

图8示出了根据本公开的实施方案的末端主体的透视图，该末端主体使用保持构件和保持构件底座附件附接到翼面主体以形成涡轮机的叶片。

图9示出了根据本公开的实施方案的示例性喷嘴的透视图，该喷嘴具有使用保持构件和保持构件底座附件附接的边缘试样块。

图10示出了根据本公开的实施方案的边缘试样块的分解示意透视图，该边缘试样块包括用于附接在叶片或喷嘴的前缘或后缘中的保持构件。

图11示出了根据本公开的实施方案的示例性喷嘴的侧视图，该喷嘴在其前缘中包括边缘试样块。

图12示出了根据本公开的实施方案的示例性喷嘴的分解侧视图，该喷嘴包括用于其后缘的边缘试样块。

图13示出了根据本公开的实施方案的示例性喷嘴的侧视图，该喷嘴在其后缘中包括边缘试样块。

图14示出了根据本公开的另一个实施方案的边缘试样块的分解示意透视图，该边缘试样块包括用于叶片或喷嘴的前缘或后缘中的边缘开口的保持构件。

图15示出了根据本公开的实施方案的另一个边缘试样块的侧视图，该边缘试样块包括用于叶片或喷嘴的前缘或后缘中的轴向更深的边缘开口的保持构件。

图16示出了根据本公开的另选实施方案的保持构件和保持构件底座的局部侧视图。

图17示出了根据本公开的另一另选实施方案的保持构件和保持构件底座的局部侧视图。

应当注意，本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。

具体实施方式

作为初始事项，为了清楚地描述当前公开，当引用和描述涡轮机的叶片内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在这样做时，如果可能的话，通用的行业术语将以与其接受含义一致的方式进行使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。

此外，本文中可能会定期使用若干描述性术语，并且在本节开始时定义这些术语应当证明是有帮助的。除非另有说明，否则这些术语以及其定义如下。如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语，诸如通过涡轮引擎的工作流体，或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮机的部件系统之一的冷却剂。术语“下游”对应于流体流动方向，并且术语“上游”是指与流动相反的方向。在没有任何另外的特殊性的情况下，术语“前”和“后”是指方向，其中“前”是指燃气涡轮系统的前端或压缩机端，并且“后”是指燃气涡轮系统的后端或涡轮端。通常需要描述相对于中心轴线处于不同径向位置的零件。术语“径向”是指垂直于轴线的移动或位置。在诸如此类的情况下，如果第一部件比第二部件更靠近轴线驻留，则本文将说明第一部件是第二部件的“径向向内”或“内侧”。另一方面，如果第一部件比第二部件更远离轴线驻留，则本文可以说明第一部件是第二部件的“径向向外”或“外侧”。术语“轴向”是指平行于轴线的移动或位置。最后，术语“圆周”是指围绕轴线的移动或位置。应当理解，此类术语可以相对于燃气涡轮系统的转子的中心轴线应用。

在元件或层被称为“开启”、“接合”、“脱离”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层的情况下，它可直接位于其上、接合到、连接到或联接到其他元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接处于另一个元件或层上”、“直接接合到另一个元件或层”、“直接连接到另一个元件或层”或“直接联接到另一个元件或层”时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。

本公开的实施方案提供了翼面的一部分的附件，诸如叶片的末端，或喷嘴或叶片的边缘试样块。翼面可用于例如涡轮机中。在一个实施方案中，本公开提供了用于涡轮机的叶片、用于涡轮机的叶片的末端以及用于附接末端的相关方法。该叶片可包括末端主体，该末端主体具有至少部分地被构造用于联接到叶片的翼面主体的形状。至少一个冷却剂通道定位在末端主体中并被构造用于与翼面主体中的至少一个冷却剂通道流体连通。保持构件从末端主体延伸以联接到翼面主体中的末端保持构件底座。

在另一个实施方案中，将保持构件和保持构件底座附件施加于涡轮机的喷嘴或叶片的翼面的边缘试样块。该实施方案提供了用于涡轮机的喷嘴或叶片的翼面、用于翼面的边缘试样块以及相关方法。在该实施方案中，翼面包括翼面主体，该翼面主体包括至少一个第一冷却剂通道，以及位于翼面主体的前缘或后缘中的边缘开口。类似于第一实施方案，边缘开口具有位于翼面主体的内表面之中或之上的边缘试样块保持构件底座。翼面还包括边缘试样块，该边缘试样块具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体中的边缘开口的形状。该边缘试样块包括边缘试样块主体、位于该边缘试样块主体中的被构造用于与翼面主体中的该至少一个第一冷却剂通道流体连通的至少一个第二冷却剂通道、以及从该边缘试样块主体延伸以联接到翼面主体中的边缘试样块保持构件底座的保持构件。

图1示出了示例性燃气涡轮系统100的示意图。燃气涡轮系统100包括压缩机102和燃烧器104。燃烧器104包括燃烧区域105和燃料喷嘴组件106。发动机100还包括涡轮108和普通压缩机/涡轮转子110。在一个实施方案中，发动机100是MS7001FB发动机(有时称为9FB发动机)，其可商购自南卡罗来纳州格林维尔的通用电气公司(General Electric Company,Greenville,S.C.)。本公开不限于任一种特定的发动机，并且可以与其他发动机一起植入，包括例如通用电气公司(General Electric Company)的MS7001FA(7FA)、MS9001FA(9FA)发动机型号。

在操作中，空气流动通过压缩机102并且压缩空气被供应到燃烧器104。具体地，压缩空气被供应到燃料喷嘴组件106，该燃料喷嘴组件与燃烧器104成一整体。燃料喷嘴组件106与燃烧区域105流体连通。燃料喷嘴组件106还与燃料源(图1中未示出)流体连通，并且将燃料和空气引导到燃烧区域105。点燃燃烧器104并且燃烧燃料。燃烧器104与涡轮108流体连通，在该涡轮中气体流热能被转换成机械旋转能量。涡轮108可旋转地联接到转子110并且驱动该转子。压缩机102也可旋转地联接到转子110。在例示性实施方案中，存在多个燃烧器104和燃料喷嘴组件106。在以下讨论中，除非另外指明，否则将仅讨论每个部件中的一个部件。

图2是示出联接到转子110的旋转叶片120和可与图1中的燃气涡轮系统100一起使用的喷嘴122的示例性涡轮108的剖面图示。旋转叶片120包括翼面主体124、用于联接到转子110的根部端126、以及位于其外端处的叶片末端或护罩128。喷嘴122包括由径向外平台132保持在涡轮108中的翼面主体130。喷嘴112还包括径向内平台134。

本公开一般包括两个另选实施方案，这两个另选实施方案采用保持构件和保持构件底座附件以将部件联接到叶片或喷嘴的翼面。第一实施方案涉及叶片的末端附件，而第二实施方案涉及适用于叶片和/或喷嘴的前缘和/或后缘的边缘试样块附件。因此，第一实施方案是仅仅相对于叶片来描述的，而第二实施方案是相对于叶片和喷嘴可互换地描述的。

图3示出了可采用本公开的各种实施方案的类型的涡轮机的叶片120的透视图。叶片120可包括翼面主体124，该翼面主体包括位于其中的至少一个第一冷却剂通道145(以虚线表示)。叶片120还可包括根部140，叶片120通过该根部附接到转子110(图2)。根部140可包括燕尾榫，该燕尾榫被构造用于安装在盘式转子的周边中的对应燕尾狭槽中。根部140还可包括在燕尾榫与平台142之间延伸的柄，该平台设置在翼面主体124和根部140的接合部处并且限定通过涡轮108的流动路径的内侧边界的一部分(图1)。应当理解，翼面主体124是叶片120的活动部件，其拦截工作流体的流动并引起盘式转子旋转。可以看出，叶片120的翼面主体124包括凹形压力侧(PS)外壁146和周向或横向相对的凸形吸力侧(SS)外壁148，这些外壁分别在相对的前缘150与后缘152之间轴向延伸。壁146和148也在径向方向上从平台142延伸到末端154。如本领域中所理解，冷却剂通道145可具有多种形状，诸如但不限于：线性、正弦(图8)等。冷却剂通道145可将冷却剂(例如，来自压缩机102(图1)的空气)递送通过翼面主体124和/或到达末端154。

参见图4的分解透视图，末端154具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体124的形状，即，末端154的至少一部分具有与翼面主体124相称的形状，因此它们在联接时可共同形成整体叶片120。末端154可包括末端主体160。末端主体160可以是实心的，或者如图所示，包括位于其中的至少一个冷却剂通道162，该至少一个冷却剂通道被构造用于与翼面主体124中的冷却剂通道145流体连通。末端主体160可包括完整末端、完整末端的一部分或末端的多个部分。冷却剂通道162可具有多种形状和路径以冷却末端主体160，该末端主体包括其基部164和/或导轨166(图7)。另外，冷却剂通道162可穿过末端154的任何部分，例如主体、末端板、末端导轨等。冷却剂通道145和162不需要一一对应。

继续参考图4，根据本公开的实施方案并且与常规的末端-叶片附接布置相比，翼面主体124包括位于翼面主体124之中或之上的末端保持构件底座170。在图4所示的实施方案中，末端保持构件底座170位于翼面主体124的内表面172上，即，从内表面172延伸或在内表面中延伸。此处，末端保持构件底座170可包括从翼面主体124的壁的内表面172向内延伸的突起或脊174。在图4中，末端保持构件底座170包括完全围绕内表面172延伸的脊174。尽管被示出为连续脊174，但应当理解，底座170可以是分段的。例如，在图4中，内表面172被示出为限定单个冷却剂通道145，但应当理解，冷却剂通道145可包括多个冷却剂通道145。在后一种情况下，末端保持构件底座170可以是分段的，即，在相应的冷却剂通道145内包括多个底座170。例如，如图5所示，翼面主体124可包括多个冷却剂通道145，每个冷却剂通道在其内表面172上具有一个或多个末端保持构件底座170，即，延伸到相应的冷却剂通道145中或面向相应的冷却剂通道。脊174可沿着任何特定冷却剂通道的内表面172是不连续的，例如，如在图5的冷却剂通道145A中那样。

图4还示出了包括保持构件180的末端154，该保持构件从末端主体160延伸以联接到末端保持构件底座170。在一个实施方案中，保持构件180可包括柔性元件182，该柔性元件在其远侧端部处具有保持底座接合元件184以与翼面主体124的内表面172上的末端保持构件底座170接合。如图6所示，每个保持构件180可被构造成延伸到翼面主体124的冷却剂通道145中以接合末端保持构件底座170。可采用围绕翼面主体124间隔开的任何数量的保持构件底座170。类似地，围绕末端154间隔开的任何数量的对应保持构件180可用于接合保持构件底座170。

柔性元件182可为足够柔性的以使保持底座接合元件184能够挠曲并且与末端保持构件底座170接合，但也可为足够刚性的以将两者保持在一起。每个保持构件180的长度可被构造成确保末端154紧密地保持到翼面主体124。钎焊材料186也可被设置用于至少沿着末端主体160和翼面主体124的配合表面将末端154联接到翼面主体124。钎焊材料186可包括用于将末端固定地联接到翼面主体的任何已知或以后开发的钎焊或焊接材料，诸如但不限于：AMS4777、AMS4782、DF4B、D15、BNi-9或AMS4783。材料之间的差热和不同的热膨胀系数(CTE)可用于实现稳固的保持布置。在将末端154组装到翼面主体124的过程中可使用差热。例如，翼面主体124可被加热以允许容易地插入末端154。在冷却时，间隙将闭合并提供部件之间的紧密接触。类似地，又如，末端154的材料可被设计成具有比翼面主体124略低的CTE以实现组装。

参见图4至图8，现在将描述形成用于涡轮机的叶片120的方法。可设置翼面主体124，该翼面主体包括位于其中的至少一个第一冷却剂通道145。另外，翼面主体124可包括从先前制造的翼面主体124的内表面172向内延伸的保持构件底座170，诸如脊174。脊174在翼面主体124的内表面172上可以是不连续的。如图6所示，在一个实施方案中，翼面主体124还可被制造成具有保持构件底座170，该保持构件底座作为从翼面主体124的内表面172向内延伸的一体的脊174。

末端154A还可具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体124的形状。末端154A可包括末端主体160、位于其中的冷却剂通道162、以及从末端主体160延伸以联接到翼面主体124中的保持构件底座170的保持构件180。每个保持构件180可包括柔性元件182，该柔性元件在其远侧端部处具有保持底座接合元件184以与翼面主体124的保持构件底座170中的一个保持构件底座接合。

图8示出了将末端154A联接到翼面主体124，使得冷却剂通道162与翼面主体124中的冷却剂通道145流体连通。如本文所说明，并且如图6最佳所示，至少一个保持构件180联接到翼面主体124中的至少一个保持构件底座170，以将末端154A联接到翼面主体124。每个保持构件180可在其保持底座接合元件184越过翼面主体124的内表面172和/或脊174时挠曲。配合或接合表面可以是倾斜的以帮助必要地施加弯曲力并使部件对齐。一旦元件184和底座170配合，该联接还可包括例如利用钎焊材料186沿着末端主体160A和翼面主体124的配合表面的至少一部分将末端154A以冶金方式联接到翼面主体124。在一个实施方案中，以冶金方式联接可包括加热末端154A和翼面主体124，例如利用通过保持构件180与底座170的相互作用辅助的力F将末端主体160A按压到翼面主体124，并且将末端主体160A钎焊到翼面主体124。另选地，根据材料和末端/翼面主体布置，可在室温下执行相同的过程。钎焊材料186可任选地在组装之前预先放置在接合界面处。例如，可使用各种沉积方法将钎焊材料186沉积到配合表面上，然后在组装之前进行准备。如上所述，钎焊材料186可包括用于将末端固定地联接到翼面主体的任何现在已知或以后开发的钎焊或焊接材料，参见本文的列表。该力可在粘结温度处或接近粘结温度处施加，以使得末端154A能够锁定到翼面主体124。

参见图6和图7，在另一个实施方案中，两个或更多个保持构件底座170或其组可以设置在翼面主体124中的不同纵向位置处，例如翼面主体124中的距根部140的不同径向位置处(图3)。例如，第一保持构件底座170A可定位在翼面主体124上的第一纵向位置R1处，并且第二保持构件底座170B可定位在翼面主体124上的不同第二纵向位置R2处。以这种方式，第一末端154A可联接到翼面主体124，并且可在使用之后移除，例如，通过切除翼面主体124的与末端154A联接的远侧端部188。可使用任何现在已知或以后开发的金属切割工艺例如激光切割、喷水、电火花加工来进行切割。远侧端部188包括第一保持构件底座170A，使得切掉其会移除末端154A及其相关底座，但留下第二保持构件底座170B。然后，另一个末端154B(图7)可通过将其至少一个保持构件180联接到翼面主体124中的第二保持构件底座170B来联接到翼面主体124。末端154B的联接可如针对末端154A所述那样完成。应当理解，翼面主体124的新远侧端部190与第二保持构件底座170B之间的距离被精确地控制，以例如通过切割精度、机加工等确保末端154B的保持构件180的正确接合。由于末端154A可被替换，因此末端154B可允许叶片末端中的冷却剂通道162的变化。例如，末端154B中的冷却剂通道162可以更先进，例如在路径上更精确、更多、更小或更大等，以提供比末端154A更好的冷却。

图3和图9至图15示出了本公开的第二实施方案的各种附图，其中使用叶片120和/或喷嘴122上的保持构件和保持构件底座附件来附接边缘试样块198。出于描述的目的，将主要相对于喷嘴122示出边缘试样块198的附接，但如上所述，第二实施方案相对于喷嘴122和叶片120共同描述，例如，共同地参考其前缘和后缘，或共同地参考其翼面主体。也就是说，边缘试样块198的附接同样适用于喷嘴122或叶片120的前缘或后缘。需注意，图3示出了叶片120，该叶片在其前缘150中包括边缘试样块198，并且在其后缘152中包括边缘试样块198。应当强调的是，在叶片120中也可仅采用一个边缘试样块。

进一步参照喷嘴122，图9示出了可采用本实施方案的类型的示例性固定叶片或喷嘴122的透视图。如先前所述，喷嘴122包括由径向外平台132保持在涡轮108(图2)中的翼面主体130。外平台132可包括任何现在已知或以后开发的安装构造，用于安装在壳体中的对应安装件中。喷嘴122还可包括用于定位在相邻涡轮转子叶片120(图2)之间的内平台134。平台132、134限定通过涡轮108的流动路径的外侧和内侧边界的相应部分。应当理解，翼面主体130是喷嘴122的活动部件，其拦截工作流体的流动并朝向涡轮转子叶片120(图2)引导工作流体的流动。可以看出，喷嘴122的翼面主体130包括凹形压力侧(PS)外壁200和周向或侧向相对的凸形吸力侧(SS)外壁202，这些外壁分别在相对的前缘204与后缘206之间轴向延伸。侧壁200和202还在径向方向上从平台132延伸到平台134。喷嘴122和/或翼面主体130可包括位于其中的至少一个第一冷却剂通道210(以虚线表示)。如本领域中所理解，冷却剂通道210可具有多种形状，诸如但不限于：线性、正弦(图9)等。冷却剂通道200可将冷却剂(例如，来自压缩机102(图1)的空气)递送通过翼面主体130、试样块198和/或平台132、134。

图10示出了根据本实施方案的涡轮机100的叶片120或喷嘴122的翼面的示意图。图10示出了任何边缘150、204；152、206(即，叶片120或喷嘴122的翼面的前缘或后缘)的示意图。如图所示，翼面可包括翼面主体124、130，该翼面主体包括至少一个第一冷却剂通道145、210，以及位于翼面主体124、130的前缘150、204或后缘152、206中的边缘开口220。边缘开口220具有位于翼面主体124、130的内表面272之中或之上的边缘试样块保持构件底座270。

边缘试样块保持构件底座270，例如270A、270B，可从内表面272延伸或在该内表面中延伸。此处，试样块保持构件底座270可包括从翼面主体124、130的壁的内表面272向内延伸的突起或脊274。在图10的左侧中，试样块保持构件底座270包括脊274，该脊基本上延伸通过边缘开口220暴露的冷却通道145、210的整个长度。尽管被示出为连续脊274，但应当理解，底座270可以是分段的。也就是说，每个试样块保持构件底座270(270A,270B)可被分段以在相应的冷却剂通道145、210内包括多个间隔开的底座270。脊274沿着任何特定冷却剂通道145、210的内表面272可以是不连续的，例如，图10右侧的以虚线表示的脊274是分段的。这样，保持构件底座270可包括围绕翼面主体124、130中的边缘开口220间隔开的多个保持构件底座。此外，并且如本文将更详细地描述，多个保持构件底座270可分别相对于翼面主体124、130的前缘150、204或后缘152、206轴向间隔开。

图10还示出了边缘试样块198的示意图，该边缘试样块具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体124、130中的边缘开口220的形状。边缘试样块198可包括用于翼面的任何现在已知或以后开发的边缘结构的形式，该边缘结构被添加到具有边缘开口220的先前制造的部件中，或者例如在使用之后替换其中形成有边缘开口220的先前制造的翼面的一部分。边缘试样块198包括边缘试样块主体240和位于边缘试样块主体240中的至少一个第二冷却剂通道242。第二冷却通道242可被构造用于与翼面主体124、130中的第一冷却剂通道210流体连通。第二冷却通道242可以对准的线性方式与第一冷却剂通道210连通，或者可以接合在一起以共同形成冷却剂通道。边缘试样块198还可包括保持构件280，该保持构件从边缘试样块主体240延伸以联接到翼面主体124、130中的边缘试样块保持构件底座270。

保持构件280可类似于保持构件180(图4)。在一个实施方案中，保持构件280可包括柔性元件282，该柔性元件在其远侧端部处具有保持底座接合元件284以与翼面主体124、130的内表面272上的末端保持构件底座270接合。如图10所示，每个保持构件280可被构造成延伸到翼面主体124、130的冷却剂通道210中以接合末端保持构件底座270。可采用围绕翼面主体124、130间隔开的任何数量的保持构件底座270。类似地，围绕边缘试样块198间隔开的任何数量的对应保持构件280可用于接合保持构件底座270。

柔性元件282可为足够柔性的以使保持底座接合元件284能够挠曲并且与末端保持构件底座270接合，但也可为足够刚性的以将两者保持在一起。每个保持构件280的长度可被构造成确保边缘试样块198紧密地保持到翼面主体124、130。钎焊材料286也可被设置用于至少沿着边缘试样块198和翼面主体124、130的配合表面将边缘试样块198联接到翼面主体124、130。钎焊材料286可包括用于将末端固定地联接到翼面主体的任何已知或以后开发的钎焊或焊接材料，诸如但不限于：AMS4777、AMS4782、DF4B、D15、BNi-9或AMS4783。材料之间的差热和不同的热膨胀系数(CTE)可用于实现稳固的保持布置。在将边缘试样块198组装到翼面主体124、130的过程中可使用差热。例如，翼面主体124、130可被加热以允许容易地插入边缘试样块198。在冷却时，间隙将闭合并提供部件之间的紧密接触。类似地，又如，边缘试样块198的材料可被设计成具有比翼面主体124、130略低的CTE以实现组装。

类似于关于图7描述的多个末端154A、154B的多个径向间隔开的末端保持底座170A、170B，翼面主体124、130还可包括多个保持构件底座270A、270B，这些保持构件底座相对于翼面主体124、130的前缘150、204或后缘152、206轴向间隔开，以允许采用不同的边缘试样块198A、198B。如图10所示，保持构件底座270可包括相对于翼面主体124、130的前缘150、204或后缘152、206处于第一轴向深度位置D1处的第一保持构件底座270A，以及相对于翼面主体124、130的前缘150、204或后缘152、206处于不同第二轴向深度D2位置处的第二保持构件底座270B。如图10和图11所示，第一边缘试样块198A可以在边缘开口220A中联接到翼面主体124、130。随后，第一边缘试样块198A可在使用之后例如通过切出第一边缘试样块198A而从翼面主体124、130移除。可使用任何现在已知或以后开发的金属切割工艺例如激光切割、喷水、电火花加工来进行切割。当移除第一边缘试样块198A时，如图14所示，形成轴向延伸到翼面主体124、130更深处的新边缘开口220B，从而移除第一保持构件底座270A，但留下第二保持构件底座270B。然后，如图14和图15所示，另一个边缘试样块198B可通过将其至少一个保持构件280联接到翼面主体124、130中的第二保持构件底座270B而联接到翼面主体124、130。第二边缘试样块198B的联接可如针对边缘试样块220A所述那样完成。应当理解，边缘开口220B的深度被精确地控制，以例如通过切割精度、机加工等确保第二边缘试样块198B的保持构件280的适当接合。由于第一边缘试样块198A可被替换，因此第二边缘试样块198B可允许翼面主体124、130的前缘150、204和/或后缘152、206中的冷却剂通道242、210的变化。例如，第二边缘试样块198B中的冷却剂通道242可以更先进，例如在路径上更精确、更多、更小或更大等，以提供比第一边缘试样块198A更好的冷却。

图9示出了喷嘴122的前缘204和后缘206中的边缘试样块198；图11示出了喷嘴122的前缘204中的边缘试样块198，并且图13示出了喷嘴122的后缘206中的边缘试样块198。图3示出了施加到叶片120的前缘和后缘150、152两者上的边缘试样块198。虽然在前缘150和后缘152两者中示出，但应当理解，边缘试样块可仅位于叶片120的一个边缘中，类似于针对喷嘴122所示的那样。

参见图10至图15，现在将描述形成用于涡轮机的叶片120或喷嘴122的翼面的方法。可提供翼面主体124、130，该翼面主体分别包括位于其中的至少一个第一冷却剂通道145、210和位于翼面主体124、130的前缘150、204或后缘152、206中的边缘开口220。也就是说，翼面主体124、130可包括制造具有边缘开口220的翼面主体和作为从翼面主体124、130的内表面272向内延伸的一体脊的所述至少一个保持构件底座270。

边缘开口220具有位于翼面主体124、130的内表面272之中或之上的边缘试样块保持构件底座270。另外，翼面主体124、130可包括作为脊274的附加保持构件底座270，该脊从先前制造的翼面主体124、130的内表面272向内延伸。脊274在翼面主体124、130的内表面272上可以是不连续的。

边缘试样块198还可被设置为具有至少部分地被构造用于联接到翼面主体124、130的形状。边缘试样块198可包括：边缘试样块主体240、位于边缘试样块主体240中的第二冷却剂通道142、以及从边缘试样块主体240延伸以联接到翼面主体124、130中的保持构件底座270的保持构件280。每个保持构件280可包括柔性元件282，该柔性元件在其远侧端部处具有保持底座接合元件284以与翼面主体124、130的保持构件底座270中的一个保持构件底座接合。

图3、图11和图13示出了将边缘试样块198A联接到翼面主体124、130，使得冷却剂通道242与翼面主体124、130中的冷却剂通道210流体连通。如本文所说明，并且如图11和图13最佳所示，至少一个保持构件280联接到翼面主体124、130中的至少一个保持构件底座270，以将边缘试样块198A联接到翼面主体124、130。每个保持构件280可在其保持底座接合元件284越过翼面主体124、130的内表面272和/或脊274时挠曲。配合或接合表面可以是倾斜的以帮助必要地施加弯曲力并使部件对齐。一旦元件284和底座270配合，所述联接还可包括例如利用钎焊材料286至少沿着边缘试样块198A和翼面主体124、130的配合表面将边缘试样块198A以冶金方式联接到翼面主体124、130。在一个实施方案中，以冶金方式联接可包括加热边缘试样块198A和翼面主体124、130，例如利用通过保持构件280与底座270的相互作用辅助的力F将边缘试样块主体240按压到翼面主体124、130，并且将边缘试样块198A钎焊到翼面主体124、130。另选地，根据材料和边缘试样块/翼面主体布置，可在室温下执行相同的过程。钎焊材料286可任选地在组装之前预先放置在接合界面处。例如，可使用各种沉积方法将钎焊材料286沉积到表面上，然后在组装之前进行准备。如上所述，钎焊材料286可包括用于将边缘试样块固定地联接到翼面主体的任何现在已知或以后开发的钎焊或焊接材料，参见本文的列表。该力可在粘结温度处或接近粘结温度处施加，以使得边缘试样块198能够锁定到翼面主体124、130。

如图10所示，提供翼面主体124、130可包括在翼面主体124、130中的第一深度位置D1处提供第一保持构件底座270A，以及在翼面主体124、130中的不同第二深度位置D2处提供第二保持构件底座270B。每个深度是相对于相应的前缘152、204或后缘152、206而言的。该方法可包括从翼面主体124、130移除边缘试样块，例如边缘试样块198A，该联接的边缘试样块198A联接到第一保持构件底座270A。如图14所示，所述移除可包括扩大边缘开口220B，即，将旧边缘开口220A扩大到新边缘开口220B，以移除第一保持构件底座270A，从而留下第二保持构件底座270B。此后，如图15所示，另一个边缘试样块198B可联接到翼面主体124、130，包括将保持构件280联接到翼面主体124、130中的第二保持构件底座270B。

本公开的实施方案还可包括边缘试样块198。如图10最佳所示，边缘试样块198可包括边缘试样块主体240，该边缘试样块主体具有至少部分地被构造用于联接到叶片120或喷嘴122的翼面主体124、130的前缘150、204或后缘152、206中的边缘开口220的形状。边缘试样块198包括边缘试样块主体240中的冷却剂通道242，该冷却剂通道被构造用于与翼面主体124、130中的冷却剂通道210流体连通。边缘试样块198还包括保持构件280，该保持构件从边缘试样块主体240延伸以联接到翼面主体124、130的边缘开口220中的边缘试样块保持构件底座270。保持构件280可包括柔性元件282，该柔性元件在其远侧端部处具有保持底座接合元件284以与翼面主体124、130的内表面272上的末端保持构件底座270接合。如图10所示，每个保持构件280可被构造成延伸到翼面主体124、130的冷却剂通道210中以接合末端保持构件底座270。

翼面主体124、130、末端154(154A或154B)和/或边缘试样块198可包括能够承受涡轮机100内的操作环境的任何现在已知或以后开发的金属或金属合金，例如高度抗氧化和抗蠕变的超合金或其他材料。如本文所用，“超合金”是指与常规合金相比具有许多优异物理特性的合金，诸如但不限于：高机械强度、高热蠕变变形抗性，如R195、Amdry 995、Rene108、CM247、Haynes合金、Incalloy、MP98T、TMS合金、CMSX单晶合金。在一个实施方案中，本发明的教导可能特别有利的超合金是具有高γ'(γ’)值的超合金。“γ'”(γ’)是镍基合金的主要强化相。示例性高γ'超合金包括但不限于：Rene 108、N5、GTD 444、MarM 247和IN 738。末端154和/或边缘试样块198可包括上文列出的合金(即，R195、Amdry 995、Rene108、CM247、Haynes合金、Incalloy、MP98T、TMS合金、CMSX单晶合金)以及其他合金，诸如但不限于：H214、MMC、ODS。翼面主体124、130可包括例如：Rene N5、Rene N4、Rene 108、GTD111、GTD444、IN738或CMSX合金等。翼面主体124、130、末端主体160和/或边缘试样块198也可包括金属基质复合材料(MMC)。翼面主体124、130、末端154和/或边缘试样块198可使用熔模铸造、注塑或增材制造(例如，直接金属激光熔化(DMLM)、电子束制造(EBM)、粘结剂喷射等)中的一种来制造。

参见图16至图17，尽管已示出保持构件180、280和保持构件底座170、270的特定形式，但存在多种另选实施方案。例如，图16示出了例如具有多个指状末端保持构件180、280的末端154或边缘试样块198，所述多个指状末端保持构件包括柔性元件182、282和位于翼面主体124、130中的配合保持底座170、270中的保持底座接合元件184、284。图17示出了翼面主体124、130上的保持底座170、270的不同形式。在本文所述的任一实施方案中，应当认识到，在可能的情况下，公部件位置和母部件位置可颠倒。

本公开提供了不可能/易于经由熔模铸造制造的先进的热传递翼面试样块和/或末端布置。如上所述，末端和/或试样块可被制造为单独的件，然后接合到翼面主体。先进的热传递布置可减少冷却空气流，增加燃气涡轮效率(即，较低的燃料成本/较高的发电量)并且/或者延长部件的寿命。保持特征结构还降低了部件在操作期间失效和分离的风险，并且允许替换或升级使用过的部件。新部件或替换部件可包括比先前部件更先进的冷却通道，从而允许改善末端和/或前缘和/或后缘的冷却。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确地说明。将进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。

如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”、“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此和整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。应用于范围的特定值的“大约”适用于两个值，除非另外依赖于测量值的仪器的精度，否则可以指示所述值的+/-10％。

以下权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于结合具体要求保护的其他要求保护的元件执行功能的任何结构、材料或动作。已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但其并不旨在穷举或将本公开限制于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和实质的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述了实施方案以便最好地解释本公开的原理和实际应用，并且使得本领域的其他技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的各种修改的本公开的各种实施方案。