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Patent Searching and Data


Title:
COMPONENT WALL OF A HOT GAS COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/211082
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a component wall (10) of a hot gas component for a gas turbine, which in a double-walled design, comprises an outer wall (12) which is hotter during operation and an inner wall (14) which is cooler during operation, and the interior arranged in between is divided in principle by partition walls (16) extending between the inner wall and the outer wall. A coolant (KM) can flow into the interior through inlet openings (18) arranged in the inner wall (14) and can flow out from the interior through outlet openings (20) arranged in the outer wall. To provide a component wall having an extended service life and lower temperature gradients, it is proposed to provide an inlet cavity (2) which is merely directly connected to at least one of the inlet openings (18) without being directly connected to outlet openings (20), and that at least one second cavity is provided directly next to the at least one inlet cavity (22), which second cavity is directly connected as outlet cavity (24) merely to at least one of the outlet openings (20) without being directly connected to inlet openings (18), and that the partition wall (16) dividing the relevant inlet cavity and the adjacent outlet cavity (24) has at least one through-opening (26) for conducting the coolant (KM) from the relevant inlet cavity (22) into the outlet cavity (24).

Inventors:
GEISEN, Ole (Winterfeldstr. 52, Berlin, 10781, DE)
HAJDUK, Michael (Harzer Straße 88, Berlin, 12059, DE)
Application Number:
EP2019/059392
Publication Date:
November 07, 2019
Filing Date:
April 12, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Werner-von-Siemens-Straße 1, München, 80333, DE)
International Classes:
F01D5/18; F01D9/04; F01D25/24; F23R3/00; F23R3/04
Foreign References:
EP1990507A12008-11-12
US4573865A1986-03-04
US9683444B12017-06-20
US20050150632A12005-07-14
EP0954680A11999-11-10
US4573865A1986-03-04
EP1990507A12008-11-12
US9683444B12017-06-20
US20050150632A12005-07-14
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Claims:
Patentansprüche

1. Bauteilwand (10) eines Heißgasbauteils für eine Gastur bine,

welche monolithisch doppelwandig ausgestaltet eine im Betrieb heißere Außenwand (12) und eine im Betrieb käl tere Innenwand (14) umfasst und dessen dazwischen ange ordneter Innenraum durch sich zwischen der Innenwand und der Außenwand erstreckende Trennwände (16) grund sätzlich unterteilt ist,

wobei durch in der Innenwand (14) angeordnete Einlass öffnungen (18) ein Kühlmittel (KM) in den Innenraum einströmbar und durch in der Außenwand (12) angeordnete Auslassöffnungen (20) aus dem Innenraum ausströmbar ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass im Innenraum zumindest ein erster Hohlraum vorge sehen ist, welcher als Einlass-Hohlraum (22) lediglich mit zumindest einer der Einlassöffnungen (18) direkt verbunden ist ohne direkt mit Auslassöffnungen (20) verbunden zu sein und

dass unmittelbar neben dem zumindest einem Einlass- Hohlraum (22) zumindest ein zweiter Hohlraum vorgesehen ist, welcher als Auslass-Hohlraum (24) lediglich mit zumindest einer der Auslassöffnungen (20) direkt ver bunden ist ohne direkt mit Einlassöffnungen (18) ver bunden zu sein,

dass die den betreffenden Einlass-Hohlraum von dem dazu benachbarten Auslass-Hohlraum (24) unterteilende Trenn wand (16) zumindest eine Durchgangsöffnung (26) zur Durchleitung des Kühlmittels (KM) aus dem betreffenden Einlass-Hohlraum (22) in den Auslass-Hohlraum (24) auf weist, und

dass zumindest ein Mittel zur Erhöhung der Materialtem peratur der Innenwand vorgesehen ist.

2. Bauteilwand (10) nach Anspruch 1,

welche mehrere Einlass-Hohlräume (22) und mehrere Aus- lass-Hohlräume (24) sowie mehrere, den Innenraum demge mäß unterteilende Trennwände (16) als auch mehrere Ein lassöffnungen (18) und mehrere Auslassöffnungen (20) umfasst, derart, dass

entlang einer Quererstreckung der Bauteilwand Einlass- Hohlräume (22) und Auslass-Hohlräume (24) einander ab wechselnd angeordnet sind und zumindest jede zweite den Innenraum demgemäß unterteilende Trennwand (16) jeweils zumindest eine Durchgangsöffnung (26) zur Weiterleitung von Kühlmittel (KM) aus dem betreffenden Einlass- Hohlraum (22) in den unmittelbar benachbarten Auslass- Hohlraum (24) aufweist.

3. Bauteilwand (10) nach Anspruch 1 oder 2,

bei der der betreffende Einlass-Hohlraum (22) und die ihm zugeordnete zumindest eine Einlassöffnung (18) zur Prallkühlung der im Betrieb heißeren Außenwand (12) ausgestaltet sind.

4. Bauteilwand (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3,

bei der als Mittel die zumindest eine Durchgangsöffnung (26) aufweisende Trennwand (16) zur Prallbestrahlung der im Betrieb kühleren Innenwand (14) im Bereich des Auslass-Hohlraums (24) mit im Betrieb aufgeheiztem Kühlmittel (KM) ausgestaltet ist.

5. Bauteilwand (10) nach einem der vorangehenden Ansprü che,

bei der als Mittel an einer den Auslass-Hohlraum (24) begrenzenden Innenfläche der Innenwand (14) Elemente (28) zur Anfachung des Wärmeübergangs vorgesehen sind.

6. Bauteilwand (10) nach einem der vorangehenden Ansprü che,

bei der der Auslass-Hohlraum (24) durch zwei Trennwände (16) von zwei beidseitig benachbarten Einlass- Hohlräumen getrennt ist und dass in lediglich einem der beiden betreffenden Trennwände (16) Durchgangsöffnungen (26) angeordnet sind.

7. Bauteilwand (10) nach einem der vorangehenden Ansprü che,

bei der jeder der Einlass-Hohlräume (22) mit jeweils mehreren Einlassöffnungen (18) und jeder der Auslass- Hohlräume (22) mit jeweils mehreren Auslassöffnungen (20) direkt verbunden ist und bei dem in den betreffen den Trennwände (16) jeweils mehrere Durchgangsöffnungen (26) angeordnet sind.

8. Bauteilwand (10) nach einem der vorangehenden Ansprü che,

bei der die alternierend angeordneten Einlass-Hohlräume (22) und Auslass-Hohlräume (24) unter Ausbildung mehre re Strömungspfade jeweils im Wandschnitt dreieckig aus gestaltet und einander zumindest teilweise überlappend angeordnet sind.

9. Bauteilwand (10) nach einem der vorangehenden Ansprü che,

die durch ein additives Verfahren hergestellt ist.

10. Heißgasbauteil mit einer Bauteilwand (10),

die nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgestaltet ist .

Description:
Beschreibung

Bauteilwand eines Heißgasbauteils

Die Erfindung betrifft eine Bauteilwand eines Heißgasbauteils für eine Gasturbine, welche doppelwandig ausgestaltet eine im Betrieb heißere Außenwand und eine im Betrieb kältere Innen wand umfasst und dessen dazwischen angeordneter Innenraum durch sich zwischen der Innenwand und der Außenwand erstre ckende Trennwände grundsätzlich unterteilt ist, wobei durch in der Innenwand angeordnete Einlassöffnungen ein Kühlmittel in den Innenraum einströmbar und durch in der Außenwand ange ordnete Auslassöffnungen aus dem Innenraum ausströmbar ist.

Eine derartige Bauteilwand kommt beispielsweise gemäß der EP 0 954 680 Bl in einer Turbinenschaufel zum Einsatz. Insbe sondere handelt es sich bei der Bauteilwand um die eines Schaufelblatts, welches aerodynamisch gekrümmt zur Umlenkung eines in einer Gasturbine strömenden Heißgases vorgesehen ist. Im Inneren der hohlen Bauteilwand sind sogenannte Wärme übertragungselemente vorgesehen, mit denen die im Betrieb aufgeheizte Außenwand aufgrund der Durchströmung der hohlen Bauteilwand mit Kühlluft gekühlt werden kann. Eine kaskadier- te Prallkühlung in einem Hitzeschild offenbart zudem die US 4,573,865.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine derartige Turbinen schaufel, deren äußere Wand einer signifikant höheren Tempe ratur ausgesetzt ist als die innere und somit kühlere Wand, sehr hohe Temperaturgradienten zwischen außen und innen auf weisen kann. Diese Temperaturgradienten im Material der Bau teilwand führen zu thermisch bedingten Spannungen, die die Lebensdauer der Turbinenschaufel signifikant reduzieren oder deren maximal zulässige Startzahlen signifikant begrenzen können . Zudem offenbaren EP 1 990 507 Al, US 9,683,444, US 2005/0150632 Al jeweils Hitzeschilder mit daran angebauten Prallkühlblechen .

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bauteilwand eines Heißgas bauteils für eine Gasturbine anzugeben, die eine höhere

Standzeit aufweist.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch eine solche Bauteilwand gelöst, die im Innenraum zumindest einen ersten Hohlraum auf weist, welcher als Einlass-Hohlraum lediglich mit zumindest einer der Einlassöffnungen direkt verbunden ist ohne direkt mit Auslassöffnungen verbunden zu sein und das unmittelbar neben dem zumindest einen Einlass-Hohlraum zumindest ein zweiter Hohlraum vorgesehen ist, welcher als Auslass-Hohlraum lediglich mit zumindest einer der Auslassöffnungen direkt verbunden ist ohne direkt mit Einlassöffnungen verbunden zu sein, dass unter Ausbildung eines Strömungspfads die den be treffenden Einlass-Hohlraum von dem dazu benachbarten Aus- lass-Hohlraum unterteilende Trennwand zumindest eine Durch gangsöffnung zur Durchleitung des Kühlmittels aus dem betref fenden Einlass-Hohlraum in den Auslass-Hohlraum aufweist, und dass zumindest ein Mittel vorgesehen ist, welches beim be stimmungsgemäßen Einsatz der Bauteilwand eine Erhöhung der Materialtemperatur der Innenwand gezielt herbeiführt.

Mithin wird der Innenraum in zumindest einen Einlass- Hohlraum, vorzugsweise mehrere Einlass-Hohlräume, und in zu mindest einen Auslass-Hohlraum, vorzugsweise mehrere Auslass- Hohlräume, unterteilt, denen jeweils bestimmte Öffnungen zu geordnet sind: an den Einlass-Hohlraum grenzen lediglich Ein lassöffnungen, aber keine Auslassöffnungen an und an dem Aus- lass-Hohlraum grenzen lediglich Auslassöffnungen, aber keine Einlassöffnungen an. Mit Hilfe der Trennwände kann eine ver besserte Wärmeleitung von der Außenwand zur Innenwand erfol- gen, so dass hierdurch der Temperaturgradient gesenkt werden kann .

Die Einlassöffnung ist bevorzugt zur Prallkühlung der im Be trieb heißeren Außenwand ausgestaltet, wodurch eine besonders wirksame Reduzierung der Temperatur der Außenwand hervorgeru fen wird. Weiter ist vorzugsweise als ein Mittel zur Tempera turerhöhung der Innenwand die zumindest eine Durchgangsöff nung aufweisende Trennwand zur Prallbestrahlung der im Be trieb kühleren Innenwand im Bereich des Auslass-Hohlraums mit im Betrieb aufgeheiztem Kühlmittel ausgestaltet. In diesem Fall sind die in der Trennwand angeordneten Durchgangsöffnun gen nicht zur Außenwand hin, sondern zur Innenwand hin orien tiert, sodass sie als Prallöffnungen das aufgeheizte Kühlmit tel strahlenartig zur Innenwand führen und damit dessen Tem peratur erhöhen können, insbesondere verglichen mit einer Bauteilwand ohne derartige Maßnahmen.

Mithin verfolgt die Erfindung den Ansatz, nicht nur die Tem peratur der Außenwand weitestmöglich zu reduzieren, um den Temperaturgradienten zwischen Innenwand und Außenwand zu re duzieren. Die Erfindung verfolgt darüber hinaus den Ansatz, die Temperatur der Innenwand zu erhöhen, um auch von der ge ringeren Materialtemperatur her den Temperaturgradienten der gesamten Bauteilwand zu reduzieren und somit insgesamt die Temperaturen von Innenwand und Außenwand soweit anzunähern, dass lebensdauerverkürzende Spannungen aus thermischen Deh nungen reduziert werden. Mithin wendet sich die Erfindung von dem Gedanken ab, die Aufheizung der Innenwand zu vermeiden. Folglich schlägt die Erfindung vor, die Temperatur der Innen wand mit zumindest einem dafür vorgesehenen Mittel gezielt zu erhöhen .

Die Bauteilwand ist monolithisch, d.h. Innenwand, Außenwand und Trennwände sind einstückig. Eine derartige Bauteilwand kann durch additive Fertigungsverfahren, und insbesondere durch selektives Laserschmelzen gefertigt werden. Im Gegen satz zu bisherigen prallgekühlten Bauteilwänden werden bei der erfindungsgemäßen Bauteilwand Außenwand, Trennwände und Prallkühlwand somit simultan hergestellt. Insbesondere bei derartigen Bauteilen können die temperaturbedingten Materi alspannungen in einem ungewünscht hohen Maße auftreten, so- dass mit der Erfindung die Lebensdauer insbesondere monoli thischer Bauteile signifikant erhöht werden kann.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön nen, um weitere Vorteile zu erzielen.

Der Temperaturgradient zwischen Innenwand und Außenwand und mithin die daraus resultierenden thermomechanischen Spannun gen in der Bauteilwand können weiter reduziert werden, wenn als Mittel an einer den Auslass-Hohlraum begrenzenden Innen fläche der Innenwand Elemente zur Anfachung des Wärmeüber gangs vorgesehen sind. Auch diese können sodann zur gezielten Aufheizung der im Vergleich kälteren Innenwand dienen, was zu dem besagten Ergebnis führt. Die Mittel zur Erhöhung der Ma terialtemperatur der Innenwand, d.h. die Prallbestrahlung der Innenwand mit aufgeheiztem Kühlmittel bzw. die Elemente zur Anpassung des Wärmeübergangs können alternativ oder einander ergänzend verwendet werden.

Selbstverständlich umfasst die Bauteilwand nicht lediglich einen einzigen Einlass-Hohlraum und einen einzigen Auslass- Hohlraum, sondern mehreren Einlass-Hohlräume und mehrere Aus- lass-Hohlräume sowie mehrere, den Innenraum demgemäß unter teilende Trennwände und auch mehrere Einlassöffnungen und mehrere Auslassöffnungen, derart, dass entlang einer Querer streckung der Bauteilwand Einlass-Hohlräume und Auslass- Hohlräume stets einander abwechselnd angeordnet sind, wobei zumindest jede zweite den Innenraum demgemäß unterteilende Trennwand jeweils mindestens eine Durchgangsöffnung, vorzugs weise mehrere Durchgangsöffnungen zur Weiterleitung von Kühl mittel aus dem betreffenden Einlass-Hohlraum in den unmittel bar benachbarten Auslass-Hohlraum aufweist. Diese Ausgestal tung dient einer großflächigen Angleichung der Temperaturen von Innenwand und Außenwand unter gleichzeitiger Erreichung einer hinreichend gekühlten Außenwand. Weiter bevorzugt ist der Auslass-Hohlraum durch zwei Trennwände von zwei beidsei tig benachbarten Einlass-Hohlräumen begrenzt und in lediglich einem der beiden betreffenden Trennwände Durchgangsöffnungen angeordnet. Hierdurch kann eine Zusammenführung von Kühlmit telströmungen aus zwei einen betreffenden Auslass-Hohlraum flankierenden Einlass-Hohlräumen vermieden werden, sofern zweckdienlich. Somit ergibt sich für jede Paarung von einem Auslass-Hohlraum mit einem Einlass-Hohlraum ein dezidierter Strömungspfad für Kühlmittel.

Um in einer zweiten Dimension, beispielsweise in einer

Längserstreckung der Bauteilwand, eine flächige Kühlung der Außenwand und eine flächige Reduzierung des Temperaturgradi enten zwischen Außenwand und Innenwand zu erreichen, ist je der der Einlass-Hohlräume mit jeweils mehreren Einlassöffnun gen und jeder der Auslass-Hohlräume mit jeweils mehreren Aus lassöffnungen direkt verbunden und in den betreffenden Trenn wänden dazwischen jeweils mehrere Durchgangsöffnungen ange ordnet. Vorzugsweise sind entlang dieser Längserstreckung der Bauteilwand die Einlassöffnungen bzw. die Auslassöffnungen versetzt zu den im Strömungspfad liegenden Durchgangsöffnun gen angeordnet. Dies ermöglicht einerseits eine Prallbestrah lung der Außenwand mithilfe der Eingangsöffnungen und ande rerseits eine Prallbestrahlung der Innenwand mithilfe der Durchgangsöffnung sowie eine abschnittsweise konvektive Küh lung der betreffenden Flächen entlang der Längserstreckung der Hohlräume.

Besonders bevorzugt ist diejenige Ausgestaltung, bei der die alternierend angeordneten Einlass-Hohlräume und Auslass- Hohlräume unter Ausbildung mehrerer Strömungspfade jeweils dreieckig ausgestaltet und zugleich einander überlappend an geordnet sind. Darunter wird verstanden, dass die Einlass- Hohlräume mit einer Ecke ihrer dreieckförmigen Kontur an der Innenwand anliegen, wohingegen ihre dieser Ecke gegenüberlie gende Kante Teil der Außenwand ist. Gleichzeitig ist der oder sind die Auslass-Hohlräume umgekehrt orientiert: eine Ecke der dreieckigen Auslass-Hohlräume liegt an der Außenwand an, wohingegen eine dieser Ecke gegenüberliegende Kante des drei eckig ausgestalteten Auslass-Hohlraums dann Teil der Innen wand darstellen. Mit anderen Worten: die Innenwand begrenzt größtenteils die Auslass-Hohlräume und die Außenwand begrenzt größtenteils die Einlass-Hohlräume, so dass die Einlass- Hohlräume eher punktuell an die Innenwand und die Auslass- Hohlräume eher punktuell an die Außenwand angrenzen. Diese Anordnung, insbesondere wenn sie wiederholend vorgesehen ist, besitzt den Vorteil, dass die Außenwand durch die Einlass- Hohlräume großflächig prallgekühlt werden kann. Gleichzeitig kann die Innenwand durch die vorzugsweise Prallbestrahlung der Innenwand aufgrund der in der Trennwand angeordneten Durchgangsöffnungen mit einem bereits aufgrund der Prallküh lung der Außenwand aufgeheiztem Kühlmittel derart temperiert werden, dass sich die Temperatur der Innenwand an die Tempe ratur der Außenwand annähert. Damit wird die Lebensdauer der Bauteilwand eines Heißgasbauteiles für eine Gasturbine ver längert. Darüber hinaus erhöht diese Geometrie die Steifig keit der Bauteilwand.

Besonders bevorzugt weist ein Heißgasbauteil eine dementspre chende Bauteilwand auf. Bei dem Heißgasbauteil kann es sich beispielsweise um eine Turbinenschaufel, ausgestaltet als Leitschaufel oder als Laufschaufei , handeln. Die Bauteilwand kann dabei Teil des Schaufelblatts und oder auch Teil der Plattform sein. Selbstverständlich kann das Heißgasbauteil auch als Ringsegment oder als ein Hitzeschild einer Brennkam mer ausgestaltet sein. Weitere Anwendungsfälle sind darüber hinaus denkbar.

Nachfolgend werden weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausfüh rungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Bauteilwand eines Heißgasbauteils für eine Gasturbine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Bauteilwand gemäß Fi gur 1 ,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung den Schnitt durch eine Bauteilwand gemäß einem zweiten Ausführungs beispiel,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Bauteilwand gemäß dem zweiten Ausfüh- rungsbeispiel ,

Fig. 5 einen Querschnitt durch das Schaufelblatt einer

Turbinenschaufel als drittes Ausführungsbeispiel einer Bauteilwand, wobei der Schnitt längs durch den Einlass-Hohlraum erfolgt und

Fig . 6 die Turbinenschaufel gemäß Figur 5 als drittes

Ausführungsbeispiel einer Bauteilwand, mit einem durch den Auslass-Hohlraum angeordneten Schnitt.

In allen Figuren sind identisch wirkende Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Bauteilwand 10. Die Bauteilwand 10 ist Teil eines nicht weiter dargestellten Heißgasbauteils, welches in einer Gasturbine in deren Heißgaspfad oder zu des sen Begrenzung eingesetzt werden kann. Die Bauteilwand 10 ist doppelwandig ausgestaltet und weist eine im Betrieb heißere Außenwand 12 und eine im Betrieb kältere Innenwand 14 auf.

Die Begriffe „heißer" und „kälter" beziehen sich jeweils auf die andere Wand: die Außenwand weist im Betrieb eine höhere Temperatur auf als die Innenwand und ist somit heißer, wohin- gegen im Betrieb die Innenwand eine niedrigere Temperatur aufweist als die Außenwand. Folglich ist die Innenwand die kältere. Zwischen der Außenwand 12 und der Innenwand 14 ist ein Innenraum angeordnet, welcher durch sich zwischen der In nenwand 14 und der Außenwand 12 erstreckende Trennwände 16 grundsätzlich unterteilt ist. Mit grundsätzlich ist gemeint, dass in einigen oder allen Trennwänden jeweils zumindest eine Durchgangsöffnung 26, vorzugweise mehrere Durchgangsöffnungen 26 vorgesehen sind. Darüber hinaus sind in der Innenwand 14 eine Vielzahl von Einlassöffnungen 18 und in der Außenwand 12 eine Vielzahl von Auslassöffnungen 20 vorgesehen. Insgesamt ist die Bauteilwand 10 in Sandwich-Bauweise ausgeführt.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind die im Innenraum angeordneten Trennwände 16 schräg angeordnet, so dass sich ein zickzackartiger Verlauf einstellt. Dies führt zu im Quer schnitt dreieckförmigen Hohlräumen 22, 24. Die mit den Ein lassöffnungen 18 direkt verbundenen Hohlräume 22 werden als Einlass-Hohlräume bezeichnet, wohingegen die direkt mit den Auslassöffnungen 20 verbundenen Hohlräume 24 als Auslass- Hohlräume bezeichnet werden. Die Einlass-Hohlräume 22 stehen direkt nur mit den Einlassöffnungen 18 und den Durchgangsöff nungen 26 in Strömungsverbindung. Ebenso stehen die Auslass- Hohlräume 24 direkt nur mit den Auslassöffnungen 20 und den Durchgangsöffnungen 26 in Verbindung. Der Begriff „direkt" bedeutet unmittelbar aneinander angrenzend.

Die Form der Einlass-Hohlräume 22 und Auslass-Hohlräume 24 entsprechen der Form eines gleichschenkligen Dreiecks, so dass diese komplementär angeordnet sein können.

Während des bestimmungsgemäßen Einsatzes des Heißgasbauteils mit der gezeigten Bauteilwand 10 strömt an der nach außen weisenden Fläche 13 der Außenwand 12 ein heißes Arbeitsmedium AM entlang. Gleichzeitig steht währenddessen ein Kühlmittel KM an einer dem Innenraum der Bauteilwand 10 abgewandten Oberfläche 15 der Innenwand 14 an. Im Betrieb strömt das an der Oberfläche 15 anstehende Kühlmittel KM über die Einlass- Öffnungen 18 unter Ausbildung einzelner Kühlmittelstrahlen in den Einlass-Hohlraum 22. Die Außenwand 12 wird sodann prall gekühlt, was das Temperaturniveau der Außenwand 12 großflä chig absenkt und das Kühlmittel KM aufheizt. Anschließend strömt das Kühlmittel KM zu den versetzt angeordneten Durch gangsöffnungen 26 und strömt durch diese in einen der unmit telbar benachbarten Auslass-Hohlräume 24 ein. Unter Ausbil dung weiterer Kühlmittelstrahlen trifft es danach auf eine den Auslass-Hohlraum 24 begrenzende Innenfläche 17 der Innen wand 14. Das aufgeheizte Kühlmittel KM wärmt sodann die In nenwand 14, so dass dessen Temperatur ansteigt. Die Tempera turdifferenz zwischen Innenwand 14 und Außenwand 12 wird da mit reduziert, so dass thermobedingte Spannungen im Bauteil bzw. in der Bauteilwand 10 reduziert werden. Anschließend strömt das Kühlmittel KM hin zu den Auslasssöffnungen 20 und verlässt die doppelwandige Bauteilwand 10 durch diese.

Figur 2 zeigt den Schnitt durch das Heißgasbauteil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie II-II. Ergänzend zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind an der die Auslass-Hohlräume 24 begrenzenden Innenflächen 17 der Innen wand 14 Elemente 28 zur Anfachung des Wärmeübergangs vorgese hene. Diese Elemente 28 können beispielsweise in Form von Turbulatoren, rippenförmigen Erhebungen oder auch von Sockeln vorliegen. Die Anwendung dieser Elemente trägt weiter zur Re duzierung des Temperaturgradienten zwischen innen und außen bei. Ob die Anfachung des Wärmeübergang aufgrund der vergrö ßerten Fläche und/oder aufgrund der turbulenteren Strömung erfolgt, ist grundsätzlich unerheblich. Beide Varianten be sitzen ihrerseits Vorteile.

Figur 3 zeigt eine zu Figur 1 analoge Darstellung einer Bau teilwand 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Nicht jede der die Einlass-Hohlräume 22 von den Auslass-Hohlräumen 24 unterteilende Trennwände 16 erstreckt sich in schräger Richtung von der Innenwand 14 zur Außenwand 12. Gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel steht jede zweite Trenn wand 16 senkrecht von den Innenwänden 14 und Außenwänden 12 ab, während die restlichen schräg angeordnet sind. Im Unter schied zu dem ersten Ausführungsbeispiel mit gleichschenkli gen Dreiecksformen weisen gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel in Figur 3 die paarweise zusammenfassbaren Einlass- Hohlräume 22 und Auslass-Hohlräume 24 jeweils eine im wesent lichen rechtwinklige Dreiecksgestalt auf, die paarweise zu sammengefasst eine Rechteckform ausbilden. Beiden Ausfüh rungsbeispielen ist gemein, dass die Einlassöffnungen 18 bzw. die Auslassöffnungen 20 in einem Eckbereich der Dreiecke an geordnet sind, wohingegen die prallbestrahlten Flächen der Einlass-Hohlräume 22 dann Teile der Außenwand 12 und die die prallbestrahlten Flächen der Auslass-Hohlräume 22 dann Teile der Innenwand 14 sind. Damit lässt sich jeweils eine größt mögliche Fläche zur Prallbestrahlung von Außenwand 12 bzw. Innenwand 14 herbeiführen und so Temperaturgradienten längs der Innenwand 14 bzw. längs der Außenwand 12 weitestgehend vermeiden .

Figur 4 zeigt die Anordnung von rippenförmigen Turbulatoren 28 an der den Auslass-Hohlraum 24 begrenzenden Innenflächen 17 der Innenwand 14.

Die Figuren 5 und 6 zeigen einen Teil eines aerodynamisch ge krümmten Schaufelblatts 30 einer Turbinenschaufel 32 in einer perspektivischen Darstellung mit einem Schnitt durch das Schaufelprofil. Dargestellt ist einerseits die Druckseiten wand 34 des Schaufelblatts 30 sowie dessen Vorderkante 36.

Das Schaufelblatt 30 umfasst des Weiteren eine Saugseitenwand sowie eine Hinterkante (beides nicht dargestellt) .

Gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel einer doppelwandigen Bauteilwand 10 erstrecken sich die Einlass-Hohlräume 22 und die Auslass-Hohlräume 24 entlang einer nicht dargestellten Profilmittenlinie. Die Druckseitenwand 34 und die Saugseiten wand umschließen einen im Inneren des Schaufelblatts 30 ange ordneten Versorgungshohlraum 38, dem über einen nicht darge stellten Schaufelfuß das Kühlmittel KM zugeführt wird. Dieses kann, wie bereits oben stehend beschrieben, über Einlassöff- nungen 18 prallkühlend in den Innenraum der Bauteilwand 10 bzw. der Druckseitenwand 34 einströmen. Anschließend strömt das Kühlmittel KM zu den Durchgangsöffnungen 26 und tritt so dann in den Auslass-Hohlraum 24 über, von wo aus es zu den Auslassöffnungen 20 strömt. Durch diese verlässt das Kühlmit tel KM die Bauteilwand 10 bzw. die Turbinenschaufel und ver mischt sich anschließend mit dem das Schaufelblatt 30 umströ menden Arbeitsmedium AM.

Von besonderem Vorteil ist, dass mithilfe des additiven Ver fahrens des selektiven Laserschmelzens eine vergleichsweise dünne Bauteilwand 10 bereitgestellt werden kann. Wandstärken in einer Größenordnung von 0,5 mm sind denkbar. Zudem können die Wände derart hohl ausgestaltet eine flächige Prallkühlung der Außenwand 12 ermöglichen, ohne dass gleichzeitig die Le bensdauer verkürzende thermo-mechanische Spannungen aufgrund von einem unzulässig hohen Temperaturgradienten auftreten. Es lassen sich somit Wandstärken in einer Größenordnung von etwa 2,5 mm für die erfindungsgemäße Bauteilwand 10 realisieren.

Im Unterschied zu konventionell gefertigten prallgekühlten Turbinen-Bauteilen, bei denen eine zumeist durch Gießen her gestellte Außenwand und ein separat gefertigtes Prallkühl blech miteinander gepaart werden, führt die in monolithischer Sandwich-Bauweise ausgeführte Bauteilwand 10 neben einer ins gesamt geringeren Metalldurchschnittstemperatur zu einer ho mogeneren Temperaturverteilung über die komplette Struktur und somit zu geringeren thermischen Spannungen. Darüber hin aus versteift die Sandwich-Geometrie das Bauteil effektiv und reduziert dessen Gewicht.

Abschließend sei erwähnt, dass die dargestellten Ausführungs beispiele hinsichtlich ihrer Größe und Dichte an Öffnungen und Hohlräumen lediglich beispielhafter Natur sind.

Insgesamt betrifft die Erfindung eine Bauteilwand 10 eines Heißgasbauteils für eine Gasturbine, welche doppelwandig aus gestaltet eine im Betrieb heißere Außenwand 12 und eine im Betrieb kältere Innenwand 14 umfasst und dessen dazwischen angeordneter Innenraum durch sich zwischen der Innenwand und der Außenwand erstreckende Trennwände 16 grundsätzlich unter teilt ist, wobei durch in der Innenwand 14 angeordnete Ein lassöffnungen 18 ein Kühlmittel KM in den Innenraum einström- bar und durch in der Außenwand 12 angeordnete Auslassöffnun gen 20 aus dem Innenraum ausströmbar ist. Um eine Bauteilwand mit einer verlängerten Lebensdauer und geringeren Temperatur gradienten anzugeben, wird vorgeschlagen, welcher als Ein lass-Hohlraum 22 lediglich mit zumindest einer der Einlass öffnungen 18 direkt verbunden ist ohne direkt mit Auslassöff nungen 20 verbunden zu sein und dass unmittelbar neben dem zumindest einem Einlass-Hohlraum 22 zumindest ein zweiter Hohlraum vorgesehen ist, welcher als Auslass-Hohlraum 24 le diglich mit zumindest einer der Auslassöffnungen 20 direkt verbunden ist ohne direkt mit Einlassöffnungen 18 verbunden zu sein, und dass die den betreffenden Einlass-Hohlraum und dem dazu benachbarten Auslass-Hohlraum 24 unterteilende

Trennwand 16 zumindest eine Durchgangsöffnung 26 zur Durch leitung des Kühlmittels KM aus dem betreffenden Einlass- Hohlraum 22 in den Auslass-Hohlraum 24 aufweist.