带有具不同喉部区域的喷嘴组的涡轮喷嘴组件系统的制作方法

1.本公开总体上涉及涡轮机，并且更具体地涉及具有不同喷嘴组的涡轮喷嘴组件系统，该喷嘴组具有带翼部部分的翼型件，翼部部分形成不同的喉部区域。


背景技术：

2.在涡轮中，多个固定式喷嘴被布置成环带以将工作流体朝向旋转叶片级引导。工作流体诸如燃烧气体或蒸汽由固定式导叶引导，以将旋转赋予旋转叶片级，从而产生动力。成对喉部区域是在相邻喷嘴的内端壁、外端壁和翼部部分之间的区域。成对喉部区域通常被选择用于提供理想的涡轮性能，例如，通过以将最大动力赋予旋转叶片级的方式引导工作流体。提供最佳涡轮性能的成对喉部区域可在涡轮的操作期间改变，并且可随着涡轮老化而随时间改变。因此，周期性地改变涡轮的成对喉部区域以改善或维持性能水平是有利的。
3.改变成对喉部区域的一种方法包括例如在涡轮的定期维护期间替换整个喷嘴组。当前的喷嘴组替换包括完全替换组中的包括端壁和翼型件的每个喷嘴。这种过程是昂贵的，因为每个新的喷嘴必须整体地构建。在另一种方法中，可变喷嘴组件允许例如通过在涡轮的操作期间旋转喷嘴的翼部部分来对翼部部分之间的几何形状进行最小变化，以调节成对喉部区域。可变喷嘴组件需要复杂且昂贵的机械系统，以允许翼部部分移动并保持用于涡轮的工作环境的足够机械强度。此外，可变喷嘴组件仅可以提供有限量的调节，这可能不足以在涡轮的使用寿命内提供所有期望的喉部区域调节。


技术实现要素：

4.下文提到的所有方面、示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。
5.本公开的一个方面提供了一种涡轮喷嘴组件系统，包括：多个喷嘴组，每个喷嘴组包括共同形成环带的多个喷嘴，相应的喷嘴组的每个喷嘴包括：翼型件，该翼型件具有：内端壁安装端，该内端壁安装端与所述多个喷嘴组中的内端壁安装端相同；外端壁安装端，该外端壁安装端与所述多个喷嘴组中的外端壁安装端相同；以及翼部部分，该翼部部分位于内端壁安装端和外端壁安装端之间，其中翼部部分具有从多个翼部形状中选择的翼部形状，该多个翼部形状在相应的喷嘴组内是相同的，但是在多个喷嘴组中的每个喷嘴组之间是不同的；内端壁，该内端壁包括第一接合开口，该第一接合开口被构造成接纳翼型件的内端壁安装端；外端壁，该外端壁包括第二接合开口，该第二接合开口被构造成接纳翼型件的外端壁安装端；并且其中成对喉部区域由环带中的内端壁、外端壁和相邻翼型件的翼部部分形成，并且其中多个喷嘴组中的每个喷嘴组与多个喷嘴组中的每个其他喷嘴组相比提供不同的成对喉部区域。
6.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且外端壁通过第一圆角安装到翼型件的外端壁安装端，并且内端壁通过第二圆角安装到翼型件的内端壁安装端。
7.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且外端壁安装端和内端壁安装端
中的至少一者还包括在其中的冷却通道，该冷却通道被定位成与相应的第一圆角或第二圆角的至少一部分相邻。
8.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且冷却通道包括径向面向的入口。
9.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且入口与翼型件的翼部部分的前缘相邻。
10.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括在翼部部分中并且与冷却通道流体连通的后缘冷却通道，该后缘冷却通道包括离开翼型件的翼部部分的后缘的多个通道。
11.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且冷却通道包括径向面向的入口和面向翼型件的内部冷却腔室中的出口。
12.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且还包括在外端壁安装端和内端壁安装端中的至少一者内的多个冷却通道。
13.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且在多个喷嘴组之间不同的多个翼部形状中的每个翼部形状在多个翼展方向横截面位置中的每个位置处具有相似的曲率半径分布。
14.另一方面涉及一种方法，该方法包括：对于包括共同形成环带的多个喷嘴的第一喷嘴组中的每个喷嘴，从喷嘴的内端壁移除第一翼型件的第一翼部部分的内端壁安装端，以及从喷嘴的外端壁移除第一翼型件的第一翼部部分的外端壁安装端，每个第一翼部部分具有第一翼部形状，从而与第一喷嘴组的相邻第一翼型件的翼部部分一起提供第一成对喉部区域；以及对于第二喷嘴组中的每个喷嘴，将第二喷嘴组的第二翼型件的第二翼部部分的内端壁安装端联接到内端壁，以及将第二翼型件的第二翼部部分的外端壁安装端联接到外端壁，每个第二翼部部分具有第二翼部形状，从而与第二喷嘴组中的相邻第二翼型件的相邻翼部部分一起提供第二成对喉部区域，其中第二喷嘴组的第二成对喉部区域不同于第一喷嘴组的第一成对喉部区域，其中第一翼部部分和第二翼部部分的内端壁安装端是相同的，并且第一翼部部分和第二翼部部分的外端壁安装端是相同的。
15.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且将外端壁联接到第二翼部部分的外端壁安装端包括钎焊以形成第一圆角；并且其中将内端壁联接到第二翼部部分的内端壁安装端包括钎焊以形成第二圆角。
16.本公开的另一方面包括前述方面中的任一项，并且第一翼部部分和第二翼部部分在内端壁安装端和外端壁安装端之间的多个翼展方向横截面位置的每个位置处具有相似的曲率半径分布。
17.本公开中描述的两个或更多个方面(包括本概述部分中描述的那些方面)可以组合以形成本文未具体描述的实施方案。
18.在以下附图和描述中阐述一个或多个具体实施的细节。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征、目的和优点将是显而易见的。
附图说明
19.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：
20.图1示出例示性涡轮机的示意图；
21.图2示出了可与图1中的涡轮机一起使用的具有四级涡轮的例示性气体涡轮组件的剖视图：
22.图3示出了根据本公开的实施方案的包括喷嘴的涡轮喷嘴组件系统的示意性和扩展三维视图；
23.图4示出了根据本公开的实施方案的例示性喷嘴的示意性三维视图；
24.图5示出了根据本公开的实施方案的叠加的两组不同喷嘴的示意性剖视图，其示出了不同的成对喉部区域；
25.图6示出了根据本公开的实施方案的包括冷却通道的喷嘴翼型件的端壁安装端的边缘构件的示意性剖视图；
26.图7示出了根据本公开的实施方案的喷嘴翼型件的后透视图，其中内端壁和外端壁被移除并且其中具有冷却通道；
27.图8示出了根据本公开的其他实施方案的喷嘴翼型件的后透视图，其中内端壁和外端壁被移除并且其中具有冷却通道；
28.图9示出了根据本公开的其他实施方案的包括冷却通道的喷嘴翼型件的端壁安装端的边缘构件的示意性剖视图；并且
29.图10示出了根据本公开的实施方案的包括多个冷却通道的喷嘴的外端壁安装端的透视局部剖视图。
30.应当注意，本公开的附图未必按比例绘制。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
31.作为初始事项，为了清楚地描述当前技术，当引用和描述涡轮机内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在可能范围内，通用行业术语将以与术语的接受含义一致的方式来使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本技术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。
32.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，诸如通过涡轮和通过涡轮叶片的工作流体，或者例如通过燃烧器的空气流或通过涡轮的部件系统中的一个部件系统的冷却剂。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。被定位在通过气体涡轮的流体流内的部件(诸如翼型件)可被描述为具有“前缘”和与前缘相对的“后缘”，前缘是部件的首先遇到来向流体流的最前边缘。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”是指引擎的前端或压缩机端，并且“后”是指引擎的后端或
涡轮机端。
33.通常需要描述相对于中心轴线设置在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。例如，如果第一部件比第二部件更靠近轴线，则本文将说明第一部件沿第二部件“径向向内”或在第二部件的“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a(例如，转子轴110)的移动或位置。最后，术语“周向”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涡轮的中心轴线应用。
34.此外，在本文中可以有规律地使用若干描述性术语，如下所述。术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。
35.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指出。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。
36.在元件或层被称为“处于另一个元件或层上”、“接合到另一个元件或层”、“连接到另一个元件或层”或“联接到另一个元件或层”的情况下，它可直接处于另一元件或层上、接合到另一元件或层、连接到另一元件或层或联接到另一元件或层，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。
37.如本文所用，关于零件的术语“相同”表示零件(或其部分)具有相同设计和制造规格的意图。例如，来自不同喷嘴组的喷嘴的安装端旨在完全相同。然而，由于制造公差，制造的安装端尺寸可能稍微不同，然而两个喷嘴端部仍然令人满意地配合在对应的端壁安装件内。因此，“相同的”可以被解释为“可改型的”或“也配合”。
38.本公开的各个方面涉及包括多个喷嘴组的涡轮喷嘴组件系统。每个喷嘴组包括多个喷嘴，该多个喷嘴共同形成圆周环或环带，即涡轮机中的喷嘴级的圆周环或环带。每个组中的喷嘴包括内端壁和外端壁，内端壁包括被构造成接纳翼型件的内端壁安装端的第一接合开口，外端壁包括被构造成接纳翼型件的外端壁安装端的第二接合开口。喷嘴的翼型件具有在多个喷嘴组之间相同的内端壁安装端和外端壁安装端，因此内端壁安装端和外端壁安装端中的任一个可与相同的内端壁和外端壁一起使用。
39.翼型件的在内端壁安装端和外端壁安装端之间的翼部部分具有选自多个翼部形状的翼部形状，多个翼部形状在相应的喷嘴组内是相同的，但在所述多个喷嘴组中的每个喷嘴组之间是不同的。成对喉部区域由环带中的内端壁、外端壁和相邻翼型件的翼部部分形成。对于给定喷嘴组中的每个喷嘴，端壁可以从原始翼型件上移除，并且原始翼型件可以用具有不同翼部形状的翼型件替换，而不是替换整个喷嘴来改变喉部区域。替换翼型件可
以提供不同的成对喉部区域，并且因此提供用于喷嘴组的不同的总体喉部区域。也就是说，多个喷嘴组中的每个喷嘴组提供与多个喷嘴组中的每个其他喷嘴组相比不同的翼部形状，该翼部形状提供不同的喉部区域(成对地和总体地)。系统允许改变喷嘴级的总体喉部区域而不替换每个喷嘴的整体——即仅改变翼型件。该系统的实施成本低于可调导叶系统或喷嘴级内所有喷嘴的整体替换。
40.参考附图，图1是燃烧涡轮或气体涡轮(gt)系统100(下文为“gt系统100”)形式的例示性涡轮机90的示意性视图，该涡轮机可用于发电。gt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。gt系统100还包括涡轮108和普通转子轴110(在下文中称为“转子轴110”)。
41.在一个非限制性实施方案中，gt系统100可以是9f.05发动机，可从位于南卡罗来纳州格林维尔的通用电气公司(general electric company，greenville，s.c)商购获得。然而，本公开不限于任一种特定的gt系统，并且可以与其他发动机一起实现，包括例如通用电气公司的f、ha、b、lm、gt、tm和e级发动机型，以及其他公司的发动机型。此外，本公开的教导内容不一定仅适用于gt系统，并且可应用于其他类型的涡轮机，例如蒸汽涡轮、喷气发动机、压缩机等。
42.图2示出了可与图1中的gt系统100一起使用的具有四个级l0-l3的涡轮108的例示性部分的横截面视图。该四个级称为l0、l1、l2和l3。级l0是第一级并且是四个级中的最小级(在径向方向上)。级l1是第二级并且是轴向方向上的下一个级，其与级l0相邻并且位于级l0的下游。级l2是第三级并且是轴向方向上的下一个级，其与级l1相邻并且位于级l1的下游。级l3是第四级(最后级)并且是最大的(在径向方向上)。应当理解，四个级仅作为一个非限制性示例示出，并且每个涡轮108可具有多于或少于四个级。
43.一组固定式喷嘴115包括多个喷嘴112，多个喷嘴共同形成用于涡轮108的特定级的圆周环或环带。也就是说，一组喷嘴115包括围绕转子轴110周向间隔开的固定式喷嘴112。喷嘴组115与相应各组旋转叶片114配合，以形成涡轮108的每个级l0-l3并且限定通过涡轮108的流动路径的一部分。每组中的旋转叶片114联接到相应的转子轮116，该转子轮将它们周向地联接到转子轴110(图1)。即，多个旋转叶片114以周向间隔方式机械地联接到每个转子轮116。如本文将更详细地描述的，每个喷嘴112可以包括外端壁120和内端壁122(或平台)。在所示的示例中，喷嘴112包括径向外端壁120和径向内端壁122。径向外端壁120将喷嘴112联接到涡轮108的壳体124。
44.参考图1至图2，在操作中，空气流过压缩机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，在该涡轮内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轴110并且驱动该转子轴。压缩机102也可旋转地联接到转子轴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。旋转转子轴110的至少一个端部可轴向地延伸远离压缩机102或涡轮108，并且可附接到负载或机械(未示出)，诸如但不限于发电机、负载压缩机和/或另一个涡轮。
45.图3示出了包括喷嘴112的涡轮喷嘴组件系统118(以下称为“系统118”)的示意性和扩展三维视图。图4示出了根据本公开的实施方案的处于组装形式的例示性喷嘴112的示意性三维视图。图3还包括图4中的喷嘴112的分解图。如上所述，系统118包括多个喷嘴组115。出于描述的目的，图3中示意性地示出了四个喷嘴组115a-d。然而，可以提供任何数量的组。每个喷嘴组115a-d示意性地示出为不同的翼型件128a-d，其中每个翼型件具有不同的翼部部分130a-d。每个喷嘴组115a-d包括多个喷嘴112，多个喷嘴共同形成用于涡轮108(图2)的级l0-l3(图2)的圆周环或环带。
46.如所述的，在涡轮108(图1)的操作期间，喷嘴112将保持固定以便将工作流体(例如，气体或蒸汽)的流引导到一个或多个可移动叶片(例如，叶片114)，从而致使这些可移动叶片发起转子轴110的旋转。应当理解，喷嘴112可被构造成与多个类似或不同的喷嘴(例如，喷嘴112或其他喷嘴)联接(经由紧固件、焊接、狭槽/凹槽等机械地联接)以形成呈涡轮108(图2)的级l0-l3(图2)的喷嘴的环带。
47.根据本公开的实施方案，多个喷嘴组115中的每个喷嘴组115a-d提供与多个喷嘴组中的每个其他喷嘴组相比不同的成对喉部区域。因此，每个喷嘴组115还具有不同的总体喉部区域，即喷嘴组中的所有成对喉部区域的总和。不同的成对喉部区域通过使用具有相同内端壁安装端142和相同外端壁安装端140但在安装端140、142之间具有不同翼部部分130a-d的翼型件128a-d来形成。
48.如图3至图4所示，每个喷嘴112可以包括具有翼部部分130的翼型件128。翼部部分130具有凹形压力侧132和(在图3至图4中被阻挡)相对的凸形吸力侧134。翼部部分130可还包括跨接在压力侧132与吸力侧134之间的前缘136，以及与前缘136相对并且跨接在压力侧132与吸力侧134之间的后缘138。
49.如图3所示，翼型件130还包括用于将翼型件128联接到外端壁120的外端壁安装端140。喷嘴组115a-d可以具有相同的外端壁安装端140，即，外端壁安装端140在多个喷嘴组115a-d之间是相同的。翼型件128还包括用于将翼型件128联接到内端壁122的内端壁安装端142。喷嘴组115a-d可具有相同的内端壁安装端142，即，内端壁安装端142在多个喷嘴组115a-d之间是相同的。安装端140、142可以包括能够例如通过钎焊联接到端壁120、122的任何结构。在一个示例中，安装端140、142各自包括形成翼部部分130的相应端部的边缘构件144。安装端140、142延伸翼型件128的径向高度的相对小的部分，例如每个1％-2％。
50.如前所述，并且如图4中最佳地示出的，喷嘴112还可包括沿着吸力侧134、压力侧132、前缘136和后缘138与翼型件128连接的外端壁120和内端壁122。外端壁120被构造成在喷嘴组115(图2)的径向外侧上对准，并且被构造成将相应的喷嘴112联接到涡轮108(图2)的壳体124(图2)。如图3所示，外端壁120包括接合开口150，该接合开口被构造成接纳翼型件128的外端壁安装端140。内端壁122被构造成在喷嘴组115(图2)的径向内侧上对准。如图3所示，内端壁122包括接合开口152，该接合开口被构造成接纳翼型件128的内端壁安装端142。每个接合开口150、152被构造成通过被定尺寸和成形为允许以允许例如通过焊接或钎焊接合的方式将安装端140、142接纳在其中而接纳相应的安装端140、142。
51.在各种实施方案中，如图4所示，每个喷嘴112包括连接翼型件128和每个相应的端壁120、122的圆角146、148。也就是说，外端壁120通过圆角146安装到翼型件128的外端壁安装端140(图3)，并且内端壁122通过圆角148安装到翼型件128的内端壁安装端142(图3)。圆
角146、148可包括形成接合部的焊接或钎焊圆角，该焊接或钎焊圆角可经由常规的金属惰性气体(mig)焊接、钨惰性气体(tig)焊接、钎焊等形成。如图6中最佳地示出，圆角146、148可与翼型件128的一部分重叠。重叠的程度可因喷嘴而异、因级而异和/或因涡轮而异。
52.图5示出了根据本公开的实施方案的叠加以示出不同的成对喉部区域的两组不同喷嘴(例如，115a、115b)的示意性剖视图。图5的剖视图可以例如沿着图3中的线5-5截取，但是可以位于除了安装端140、142之外的沿着翼部部分130的任何翼展方向横截面位置处。成对喉部区域由喷嘴112的环带的外端壁120、内端壁122和相邻翼型件128的翼部部分130形成。改变成对喉部区域可以改变特定喷嘴组115的环带的总体喉部区域。
53.在图5中，不同的成对喉部区域由翼型件128a、128b的翼部部分130的特定横截面处的不同喉部宽度tw1、tw2示出。喉部宽度可被限定为相邻翼型件128a、128b之间的最小距离。在所示的示例中，喉部宽度被示出为在一个翼型件的后缘138和另一个翼型件的凸形吸力侧134的最近点之间。然而，喉部宽度不一定在所有情况下都在这些特定点处识别。在任何情况下，喷嘴组115a中的翼型件128a的翼部部分130a的喉部宽度tw1不同于喷嘴组115b中的翼型件128b的翼部部分130b的喉部宽度tw2(即，tw1≠tw2)。喉部宽度的差异可以在翼部部分130的任何数量的翼展方向横截面位置处发生。以这种方式，在翼型件128a-d的翼部部分130a-d的径向长度上，翼部部分可以被成形和定尺寸为形成特定喷嘴组115a-d中的相邻翼型件128a-d的成对喉部区域的较宽范围变化。
54.值得注意的是，由于每个翼型件128的安装端140、142是相同的，而不管其中采用的翼型件128如何，因此提供具有不同成对喉部区域的不同翼部部分130的任何翼型件128a-d可安装到外端壁120和内端壁122。以这种方式，仅需要改变翼型件128来调节喷嘴组115的成对喉部区域，即用于涡轮108的级(图2)。可以作为系统118的一部分形成任何数量的喷嘴组115，以允许将具有第一成对喉部区域的翼型件128a替换为具有不同的第二成对喉部区域的另一翼型件，例如128b、128c或128d。
55.进一步参考图5，虽然不同翼型件128a-b的翼部部分130a-b提供不同的成对喉部区域，但是在多个喷嘴组115a-d(图3)之间不同的所述多个翼部形状中的每个翼部形状可在多个翼展方向横截面位置中的每个位置处具有相似的或重新优化的曲率半径分布。也就是说，虽然喉部宽度在相邻翼型件之间变化，但是如果应用需要，每个翼型件128可具有相似的曲率半径分布，例如，与先前曲率半径相差不到5％。以这种方式，尽管翼型件128发生变化，但是由翼部部分130的翼部形状形成的喷嘴组115a-d(图3)的空气动力学性能保持不变。
56.参考图3和图4，将描述根据本公开的实施方案的方法。如图3所示，对于包括共同形成圆周环或环带(即，级l0-l3(图2)的圆周环或环带)的多个喷嘴112的第一喷嘴组115a中的每个喷嘴，第一翼型件128a的第一翼部部分130a的内端壁安装端142可从喷嘴112的内端壁122移除。类似地，第一翼型件128a的第一翼部部分130a的外端壁安装端140可以从喷嘴112的外端壁120移除。如所述的，每个第一翼部部分130a具有第一翼部形状，从而与第一喷嘴组115a的相邻第一翼型件130a的翼部部分一起提供第一成对喉部区域。可以使用任何现在已知或以后开发的技术来移除端壁120、122，例如加热以熔化圆角146、148，切割然后移除翼型件130a的残余物等。
57.第一翼部部分130a和选定第二翼部部分130b、130c或130d的内端壁安装端142是
相同的，并且第一翼部部分130a和第二翼部部分130b、130c或130d的外端壁安装端140是相同的。因此，翼型件128a-d中的任何一个翼型件都可以容易地彼此替换以改变该组喷嘴的成对喉部区域。
58.方法的实施方案可以继续，如图4所示，其中将(第二喷嘴组115b、115c或115d的)替换的或第二翼型件128b、128c或128d的内端壁安装端142联接到内端壁122。该方法还可包括将相应的第二翼型件128b、128c或128d的外端壁安装端140联接到外端壁120。可以针对喷嘴组115中的每个喷嘴重复此过程。如相对于图5所解释的，每个第二翼部部分130(例如，130b)具有第二翼部形状，从而与第二喷嘴组115b中的相邻第二翼型件128b的相邻翼部部分130b一起提供第二成对喉部区域。第二喷嘴组115b的第二成对喉部区域不同于第一喷嘴组115a的第一成对喉部区域。同样，第三喷嘴组115c的成对喉部区域和第四喷嘴组115d的成对喉部区域各自不同于第一喷嘴组115a的第一成对喉部区域和第二喷嘴组115b的第二成对喉部区域。
59.将外端壁120联接到第二翼部部分130b的外端壁安装端140可包括例如钎焊以形成第一圆角146(图4)。类似地，将内端壁120联接到第二翼部部分130b的内端壁安装端142可包括例如钎焊以形成第二圆角148(图4)。如所述的，第一翼部部分130a和第二翼部部分130b可在内端壁安装端142和外端壁安装端140之间的多个翼展方向横截面位置中的每个位置处具有相似的曲率半径分布，例如与先前曲率半径相差不到5％。
60.参考图6至图10，示出了喷嘴112的替代实施方案。在各种实施方案中，喷嘴112可以包括一个或多个冷却通道160，以便尤其冷却翼型件128的安装端140、142。更具体地，外端壁安装端140和内端壁安装端142中的至少一者还可以包括冷却通道160。图6示出了相应的内端壁120或外端壁122内的安装端140或142的边缘构件144的示意性剖视图。如图所示，不管安装端140、142如何，冷却通道160可以被定位成与相应的第一圆角146或第二圆角148的至少一部分相邻。以这种方式，通过冷却通道160的冷却剂可以冷却边缘构件144、圆角146或148和/或内端壁120或外端壁122。
61.在期望的情况下，冷却通道160可以以多种不同方式延伸穿过喷嘴112以递送冷却剂。图7示出了翼型件128的后透视图，其中移除了内端壁和外端壁。这里，冷却通道160纵向穿过外端壁安装端140和内端壁安装端142的边缘构件144，例如，沿着翼型件128的翼部部分130的压力侧132。(图7还示出了图6的视线6-6。)冷却剂可以通过边缘构件144中的在翼部部分130的后缘138附近的出口172离开冷却通道160。在其他实施方案中，冷却通道160可以仅设置在边缘构件144中的一个边缘构件中，即安装端140或142的边缘构件144中，而不是设置在两个边缘构件中。
62.图8示出了根据本公开的其他实施方案的翼型件128的后透视图。图8示出了移除了内端壁122和外端壁120(图6)的喷嘴112。这里，冷却通道160纵向穿过(例如，外端壁安装端140的)一个边缘构件144的部分，并且沿着翼型件128的翼部部分130的压力侧132的部分。喷嘴112还包括在翼部部分130中并且与冷却通道160流体连通的后缘冷却通道162。后缘冷却通道162可包括离开翼型件128的翼部部分130的后缘138的多个通道164。可以使用任何数量的通道164。因此，冷却剂可以进入前缘136附近的冷却通道160，在边缘构件144中沿着压力侧132通过，然后通过后缘138中的通道164离开。在图7和图8的实施方案中的任一者中，冷却通道160可包括径向面向的入口170，冷却剂可通过该径向面向的入口进入冷却
通道160。入口170可以与翼型件128的翼部部分130的前缘136相邻。以这种方式，冷却剂可以进入翼型件128的通常较热区域，然后朝向翼型件的相对较冷区域传递以冷却其他部分。
63.图9示出了根据本公开的其他实施方案的冷却通道160的示意性剖视图。在图9中，冷却通道160位于外端壁120内的外端壁安装端140的边缘构件144中。(虽然未示出，但是将会认识到，这种冷却通道160布置也可以应用于内端壁122内的内端壁安装端142的边缘构件144。)喷嘴盖174被示出为密封翼型件128的翼部部分130内的径向延伸的内部冷却腔室178的径向外端176。这里，冷却通道160包括径向面向的入口188(在此示例中径向向外面向)以及面向翼型件128的内部冷却腔室178的出口190。冷却剂可从外端壁安装端140径向外侧的区域192通过外端壁安装端的边缘构件144，以冷却边缘构件144、圆角146和外端壁120。随后，冷却剂进入内部冷却腔室178，在该内部冷却腔室中，冷却剂可用于提供边缘构件140的径向向内的进一步冷却。
64.例如，虽然并非在所有情况下都是必要的，冲击冷却构件194可被定位在内部冷却腔室178内。冲击冷却构件194可包括任何现在已知或以后开发的冲击冷却结构，诸如其中具有多个开口198的套筒196，多个开口允许内部冷却腔室178内的冷却剂离开并冲击在翼型件128的翼部部分130的内表面200上。来自内部冷却腔室178的冷却剂(包括来自冷却腔室160的冷却剂)可以冲击内表面200以冷却翼部部分130。
65.图10示出了喷嘴112的外端壁安装端140的透视局部剖视图，该喷嘴包括来自图9的多个冷却通道160。冷却通道160可以以任何方式布置在外端壁安装端140的边缘构件144内，例如，均匀地间隔开、位于预期存在热点的位置等。如图所示，如图9所示的任何数量的冷却通道160可围绕外端壁安装端140的边缘构件144定位。
66.冷却剂可以从任何现在已知的或以后开发的冷却剂源提供到冷却通道160。例如，对于径向外端，可以从区域192(图6和图9)提供冷却剂，该区域在壳体124(图2)内，并且填充有例如来自压缩机102(图1)的压缩空气。在另一示例中，对于径向内端，冷却剂可从翼型件128的翼部部分130的内部冷却腔室178或涡轮108的级之间的内部轮空间(未示出)提供。
67.虽然本文已经提供了冷却通道160的特定实施方案，但是本公开的实施方案可包括现在已知的或以后开发的用于喷嘴的任何种类的冷却通道。应当认识到，通过替换翼型件128，可以提供与原始翼型件中相同的冷却通道160，或者可以从原始翼型件调节冷却通道160以改善例如冷却、涡轮性能和喷嘴寿命。
68.本公开的实施方案提供了一种系统，该系统允许调节涡轮的一组喷嘴的喉部区域(即，成对喉部区域和总体喉部区域)，而无需花费替换该组中的每个喷嘴的整体的费用。以这种方式，尽管涡轮老化，但是涡轮108的空气动力学性能可以保持或提高。不同的翼型件具有相同的安装端140、142，这允许联接到用过的端壁120、122，从而消除了替换端壁的需要。因此，系统118允许翼型件128与端壁120、122分开制造，例如通过铸造或增材制造，这比形成一体式喷嘴并替换组中的每个喷嘴更容易且更便宜。冷却通道160可以设置在替换翼型件中以维持或改善冷却。
69.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。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可
以组合和/或互换；除非上下文或语言另有说明，否则这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围。应用于范围的特定值的“大约”适用于两个端值，并且除非另外依赖于测量该值的仪器的精度，否则可以指示该值的 /-10％。
70.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。