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1. (WO2019042612) HOLLOW GUIDE VANE FOR STEAM TURBINES HAVING A GENERATIVELY PRODUCED INTERNAL STRUCTURE
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Beschreibung

HOHLLEITSCHAUFEL FÜR DAMPFTURBINEN MIT GENERATIV GEFERTIGTER INNENSTRUKTUR

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlschaufel für eine Turbine, eine Turbine sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Hohlschaufel für eine Turbine.

Hintergrund der Erfindung

In heutigen Dampfturbinen sind Dampfturbinen-Endstufenschaufeln im Betrieb oft hohen Erosionsbeanspruchun-gen ausgesetzt, welche durch einen Aufprall von im Dampf mitgeführten Wassertröpfchen entstehen. Die größte Erosionswirkung entsteht dabei durch die Sammlung von Wasser auf den stromauf befindlichen Leitschaufeln, welches dann in Strähnen an die Leitschaufelkante gelangt und in Form von Tropfen ab-reißt. Diese werden dann von der Strömung mitgerissen und zerfallen in kleinere, aber immer noch erosionswirksame Tropfen. Aufgrund der Trägheit der Wassertropfen im Vergleich zu der DampfStrömung erreichen diese bis zu den Endstufenschaufeln nur eine kleine Endgeschwindigkeit und prallen mit einer hohen Differenzgeschwindigkeit auf.

Insbesondere weist eine konventionelle Hohlschaufel wie in Fig. 7 dargestellt eine mit gleichmäßiger Wandstärke ausgebildete und aus einem Blech gebogene und zusammengeschweißte Außenwand 701 auf. Die Außenwand 701 umschließt dabei ein Innenvolumen 702. Wie in Fig. 8 gezeigt, wird die Hohlschaufel 810 konventionell derart in die Turbine 800 eingebaut, dass die Hohlschaufel 810 an dem Außendurchmesser 811 mit einem Außenkanal 805 verbunden ist und an dem Innendurchmesser 812,

d.h. in Nabennähe, mit einem Innenkanal 806 verbunden ist. Dabei sind der Außenkanal 805 und der Innenkanal 806 derart in der Turbine 800 integriert, dass das Innenvolumen 702 mit der Turbine über den Außenkanal 805 und den Innenkanal 806 in Fluidkommunikation steht.

Die Beanspruchung durch sich ablösende, langsame Wassertropfen ist so stark, dass die Endstufenschaufeln durch technische Maßnahmen geschützt werden müssen. Dazu zählen, je nach Nässegehalt der Strömung a) eine Härtung der Schaufelvorderkanten, b) eine Absaugung der sich auf der Leitschaufel sammelnden Nässe durch Hohlleitschaufeln und/oder c) die Verdampfung der auf den Leitschaufeln befindlichen Nässe durch Innenheizung der Hohlleitschaufeln mittels Dampf.

Die Maßnahmen a) bis c) sind auch in ihrer Wirkung aufsteigend angeordnet. Speziell die Dampfbeheizung bedeutet eine große Komplexität, welche erst eingegangen wird, wenn die Wirkung einer Absaugung nicht mehr ausreichend ist.

Die Absaugung besitzt bei Schwachlast oder bei kleinen Massenströmen (z.B. durch große Entnahmemengen bei Kraft-Wärme-Kopplung) nur eine begrenzte Wirkung. Hier sinkt die treibende Druckdifferenz über den Absaugequerschnitten ab, so dass die auftretende Nässe nicht mehr vollständig entfernt werden kann. Der Erosionsschutz durch Nässeabsaugung ist insofern verbesserungsbedürftig hinsichtlich seines Einsatzes für hohe Nässegehalte sowie für tiefe Teillasten.

Bei einer Leitschaufelheizung wird durch den Heizdampf eine Innendruck-Beanspruchung des Schaufelprofils erzeugt. Zur Aufnahme werden im Hohlprofil Verbindungen zwischen Saug- und Druckseite des Profils hergestellt. Die Überschreitung der zulässigen Drücke und Temperaturen kann zu einer Verformung oder zu einem Versagen der Schaufel führen. Die Schaufel wird innen vollständig mit Druck beaufschlagt, was neben der genannten mechanischen Belastung auch zu einem zu hohen Verbrauch von Heizdampf führen kann. Der Erosionsschutz durch Leitschaufelbeheizung ist also verbesserungsbedürftig hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und des Heizdampfein-satzes .

Üblicherweise werden Bauteile als Innenstruktur vorgesehen, welche sich auf der Innenseite des Hohlprofils befinden und welche nach der Herstellung des Hohlprofils von außen eingebracht werden, wie zum Beispiel eingesetzte Stifte oder Rohrstücke. Dies beschränkt die mögliche Funktionalität der Hohl-schaufel . Dabei kommen derzeit Profil-Durchtrittsquerschnitte für Absaugezwecke zum Einsatz . Diese werden derzeit vor der Herstellung des Schaufelprofils durch spanende Bearbeitung in das Vormaterial eingebracht. Seitens des Verfahrens werden hier ebenfalls Einschränkungen eingebracht, da nur spanend hergestellte Querschnittsformen dargestellt werden. Weiterhin schränkt die Biegeverformung zur Herstellung die Lage und Form der Querschnitte ein.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hohl-schaufei mit einer flexiblen Innenstruktur mit komplexer Geometrie bereitzustellen, welche einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, und einem Verfahren zum Her-stellen einer Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampftur- bine, offenbart. Die Hohlschaufel weist eine Außenwand auf, welche eine Anströmkante und eine Abströmkante aufweist. Die Anströmkante und die Abströmkante sind mittels einer Druckseite und einer Saugseite verbunden, welche derart zueinander beabstandet angeordnet sind, dass eine äußere Oberfläche der Außenwand als ein Strömungsprofil ausbildbar ist, wobei die Außenwand ein inneres Volumen einschließt. Ferner, weist die Hohlschaufel eine Innenstruktur auf, welche in dem inneren Volumen ausgebildet ist und mittels einer additiven Fertigung hergestellt ist.

Die Hohlschaufel ist insbesondere eine Hohlleitschaufel. Eine Mehrzahl von Hohlleitschaufeln bildet zusammen mit einer Mehrzahl von Laufschaufeln eine Stufe der Turbine. Die Leit-schaufei ist derart fest mit dem Gehäuse der Turbine verbunden, dass die Leitschaufeln das Arbeitsfluid, insbesondere den Dampf, in einem auf die vorliegende Betriebsbedingung weitestgehend optimal angepassten Winkel auf die nachfolgenden Laufschaufeln der Turbine leiten mag.

Die Hohlschaufel ist hohl ausgebildet. Insbesondere umschließt dabei die Außenwand das Innenvolumen der Hohlschaufel. Dadurch kann die Hohlschaufel mit geringerem Gewicht ausgebildet werden als eine Leitschaufel mit einem Vollpro-fil.

Die Außenwand weist eine Anströmkante und eine Abströmkante auf, welche mittels der Druckseite bzw. der Saugseite miteinander verbunden sind derart, dass eine äußere Oberfläche als Strömungsprofil ausbildbar ist. Das Strömungsprofil ist in der Turbine derart angeordnet, dass das Arbeitsfluid mit einem optimalen Anströmwinkel auf die Anströmkante trifft. Die Geometrie der äußeren Oberfläche der Außenwand an der Saugseite und der Druckseite ist derart an die Strömung des Ar- beitsfluides anpassbar, dass während des Betriebes der Turbine eine Strömungsablösung des Arbeitsfluides von der Außenwand so weit wie möglich unterdrückbar sein mag.

Die Wandstärke der Außenwand ist an den Lastzustand und die auf die Hohlschaufel wirkenden Kräfte angepasst, derart dass die Außenwand die auf die Hohlschaufel wirkende Kräfte aufnehmen kann. Jedoch ist die Wandstärke gleichzeitig nicht zu stark ausgebildet, so dass die Hohlschaufel unverhältnismäßig schwer wird.

Die Innenstruktur ist mittels einer additiven Fertigung hergestellt, so dass die Geometrie der Innenstruktur an individuell vorliegende Bedingungen anpassbar ist. Insbesondere kann das Innenvolumen der Hohlschaufel mittels der additiv gefertigten Innenstruktur in unterschiedliche Untervolumina, d.h. Volumenbereiche, unterteilt werden. Somit können insbesondere an den Stellen der Hohlschaufel individuell abgetrennte Volumenbereiche gebildet werden, an denen die Hohl-schaufei auf der äußeren Oberfläche der Außenwand von dem Arbeitsfluid besonders hohen Belastungen unterliegt.

Durch die additiv hergestellte Innenstruktur kann beispielsweise eine Hohlschaufel mit Absaugung, eine Hohlschaufel mit Beheizung sowie eine kombinierte Hohlschaufel bereitgestellt werden. Dies ist insbesondere durch die additiv gefertigte Innenstruktur möglich, welche eine fast beliebige geometrische Form aufweisen kann.

Als bevorzugte additive Verfahren können beispielsweise selektives Laserschmelzen (SLM) , selektives Lasersintern (SLS) , Selective Heat Sintering (SHS) , Elektronenstrahlschmelzen (Electron Beam Melting = EBM) , Auftragschweißen, Metall-Pulver-Auftragsverfahren (MPA) , Kaltgasspritzen und Elektro- nenstrahlschmelzen (Electron Beam Welding = EBW) eingesetzt werden .

Bei einer Hohlschaufel mit Absaugung wird die Hohlschaufel zusätzlich mit einer Mehrzahl von Absaugeöffnungen ausgestattet, welche in Größe, Anzahl, Position und Form dem zu erwartenden Nässeanfall angepasst sind und welche sich über einen vorher definierten Bereich der Hohlschaufel erstrecken.

Als Absaugeöffnungen kommen insbesondere Bohrungen (null-dimensional) , Schlitze (ein- dimensional) oder andere geometrische Formen (zweidimensional erstreckte Öffnungen, zum Beispiel Sicheln) infrage. Für die Wahl der Öffnungen ist neben der lokalen Wirksamkeit der Absaugung auch der Einfluss auf die Festigkeit des Schaufelblattes zu berücksichtigen.

Da der Nässeanfall an den Hohlschaufeln für die unterschiedlichen Lastfälle gut bekannt ist, können ausreichende Absagequerschnitte so angeordnet werden, dass die lokal auftretende Nässe sicher abgeführt wird. Insbesondere können am oberen

Blattquerschnitt viele Absaugeöffnungen geschaffen werden, um die außen verstärkt auftretende Nässe über die gesamte Lauflänge des Profils abführen zu können. In einem mittleren Bereich des Blattquerschnitts wären die Absaugeöffnungen hinge-gen nur in der Nähe der Profilspitze sowie, je nach erwartetem Nässeanfall, gegen Profilende angeordnet. Bei der Platzierung der Öffnungen können bestimmte Bereiche gezielt ausgespart werden (zum Beispiel Schweißnähte aus der Herstellung der Hohlschaufel oder zur Befestigung der Schaufel an den Leitkränzen) . In einer vorteilhaften Ausführung werden die

Absaugeöffnungen nach dem zu erwartenden Nässeanfall in einer Anlage projektspezifisch festgelegten Ausführung ausgeführt.

Um den Nässeanfall am oberen Blattbereich der Hohlschaufel zu verringern können auch Absaugeöffnungen am Innendurchmesser der Leitschaufelkränze angeordnet werden. Dies kann insbesondere in der Nähe der Leitschaufel-Position erfolgen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Absaugeöffnungen in ihrer Längsrichtung zu konturieren, etwa um ihren Strömungswiderstand für Dampf zu vergrößern. Dies kann beispielsweise durch eine scharfkantige Ausführung an der Austrittskante er-reicht werden, oder durch Umlenkungen/Querschnittsänderungen . Insbesondere sollten die Absagequerschnitte gerade so bemessen werden, dass eine sichere Abfuhr der Nässe erreicht wird. Übermäßig große Querschnittsflächen führen zur Absaugung von sonst nutzbaren Dampf aus der Strömung und damit zu Leis-tungsverlusten .

Um auch für schwache Lasten (geringe Druckdifferenz) eine ausreichende Absaugung zu gewährleisten, können im Vergleich zu konventionellen Ausführungen erweiterte Querschnitte (über den Blattbereich verteilt) geschaffen werden. Alternativ dazu kann die Innenseite der Hohlschaufeln auf ein niedrigeres Druckniveau gelegt werden, zum Beispiel durch Anbindung an Positionen niedrigen Drucks im Kondensator (Luftkühlerbündel) oder durch Schaffung einer eigenen Drucksenke (separater Küh-1er und separate Wasserringpumpe zur Evakuierung) .

Bei einer Hohlschaufel mit Beheizung können durch eine geeignete Innenstruktur Vorteile in der Festigkeit gegen Innendruckbeanspruchung und/oder die Heizwirkung erreicht werden. Hinsichtlich der Druckbeanspruchung können VerbindungsStege zwischen Druck- und Saugseite in den erforderlichen Querschnitten bemessen werden. Diese können bei geeigneter Gestaltung (flache Stege anstelle von runden Stiften) auch zur Querkraftübertragung (Schub) und damit zur Festigkeit des Blattes insgesamt beitragen.

Ein weiterer Vorteil ist erreichbar, indem man die Heizung auf bestimmte Bereiche des Blattes beschränkt. Eine Verdampfung von Wasser in den erosionsunkritischen Bereichen (Nähe der Nabe) und ein entsprechender Verbrauch von Heizdampf werden somit vermieden. Weiterhin wird durch eine solche räumliche Beschränkung eine bessere Gestaltung gegen Innendruck er-möglicht. So kann eine Beheizung lokal in der Position aufgebracht werden, an der ein wesentlicher Nässeanfall vorliegt.

Die Führung des Heizdampfes an der Schaufelinnenseite kann dazu beispielsweise in kreisbogenförmig berandeten, axial er-streckten Hohlräumen geführt werden. Die kreisbogenförmige Berandung stellt eine vorteilhafte Form für die Druckbeaufschlagung dar. Auf eine ausreichende Abfuhr des entstehenden Kondensats ist zu achten. Hierfür können in der Innenstruktur entsprechende Kanäle geschaffen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Beheizung an Ausführung, Fläche,

Führung und Druckniveau spezifisch für die jeweilige Anwendung ausgelegt .

Bei einer kombinierten Hohlschaufel weist die Hohlschaufel einen Bereich auf, welcher zur Absaugung dient, und einen weiteren Bereich, welcher der Beheizung dient. Dabei wird ein Bereich mit Merkmalen zur Absaugung ausgestattet (bevorzugt im Bereich hohen Nässeanfalls) . Ein anderer Bereich wird mit Merkmalen zur Beheizung ausgestattet (bevorzugt im Bereich stromabwärts der Absaugung) . Durch die hier vorgeschlagene

Schaffung einer Innenstruktur der Hohlschaufel wird eine solche Gestaltung erstmals möglich. Weiterhin kann die Innenstruktur Verbindungen zwischen beiden Bereichen schaffen, zum Beispiel zu einer Abfuhr des bei der Beheizung anfallenden Kondensats. Eine solche Verbindung ist so zu bemessen, dass die Kondensatabfuhr gewährleistet ist, aber keine unzulässige Druckerhöhung auf der Absaugungsseite entsteht.

Um die mechanische Beanspruchbarkeit der Hohlschaufel zu erhöhen bzw. um geringere Wandstärken ausführen zu können, können flache Stege zwischen den Wandungen zur lokalen Übertragung von Normal- und Schubkräften vorgesehen werden. Dies gilt unabhängig von der Ausführung für Absaugung oder Heiz-zwecke. Weiterhin kann die Wandstärke über der Schaufelhöhe (in Radialrichtung der Schaufel) und Schaufellänge (in Strömungsrichtung entlang der Schaufel) modifiziert werden, beispielsweise dadurch, dass eine größere Wandstärke an Befestigungsbereichen (Schweißnahtbereichen) oder an hochbeanspruch-ten Bereichen (zum Beispiel hohe Biegespannung) vorgesehen ist .

Für druck- oder medienübertragende Verbindungen an die Innenstruktur kann die Hohlschaufel bestimmte Anschlusselemente besitzen. So kann beispielsweise der gesamte Hohlquerschnitt und ein Abschnitt desselben für den Durchtritt zur Verfügung stehen. Weiterhin können rohrförmige Anschlüsse für die Verbindung zur Innenstruktur vorgesehen werden. Somit kann am Außendurchmesser beispielsweise eine Absaugung am Querschnitt angebracht werden, und parallel dazu ein rohrförmiger An-schluss für eine Beheizung oder eine Kondensatdurchführung.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Turbine, insbesondere Dampfturbine, offenbart. Die Tur-bine weist eine wie vorstehend beschriebene Hohlschaufel auf, welche in einem Innenkanal bzw. Strömungskanal der Turbine angeordnet ist.

Der Innenkanal der Turbine ist der Strömungskanal, durch welchen das Arbeitsfluid strömt, mit welchem die Turbine betrieben wird. Bevorzugt handelt es sich um eine mit Dampf als Arbeitsfluid betriebene Dampfturbine.

Die Turbine kann sowohl eine Radialturbine als auch eine Axialturbine sein.

Die Hohlschaufel ist bevorzugt als Hohlleitschaufel in einem Leitschaufelkranz derart angeordnet, dass die Radialrichtung der Turbine parallel zu der Radialrichtung der Hohlschaufel ist .

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Hohlschaufel für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine beansprucht. Das Verfahren weist ein Bereitstellen einer Außenwand auf, welche eine Anströmkante und eine Abströmkante aufweist, wobei die Anströmkante und die Abströmkante mittels einer Druckseite und einer Saugseite verbunden sind, welche derart zueinander beabstandet angeordnet sind, dass eine äußere Oberfläche der Außenwand als ein Strömungsprofil ausbildbar ist, welches ein inneres Volumen einschließt. Ferner weist das Verfahren ein additives Fertigen einer Innenstruktur auf, welche in dem in-neren Volumen ausgebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Hohlschaufel (oder ein wesentlicher Abschnitt derselben) mittels eines dreidimensionalen Verfahrens hergestellt wird. Darunter wird ein Verfahren verstanden, mittels welchem eine dreidimensionale Schaufel mit einer komplexen Innenstruktur wie oben beschrieben, hergestellt werden kann. Als Beispiel ist eine additive Fertigung zu nennen. Bei einer additiven Fertigung wird ein Bauteil durch einen kontinuierlichen oder schritt- weisen, geometrieschaffenden Auftrag von Werkstoff geschaffen .

Das additive Fertigen kann beispielsweise mittels eines Me-tall-Pulver-Auftragsverfahrens , eines 3D-Siebdrucks von Metallen oder Selektiven Lasersintern ausgeführt werden.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Innenstruktur ein erstes Verbindungselement auf, welches derart ausgebildet ist, dass das innere Volumen in einen ersten Volumenbereich und einen zweiten Volumenbereich geteilt ist.

Der erste Volumenbereich und der zweite Volumenbereich sind mittels des ersten Verbindungselementes voneinander derart getrennt, dass das erste Verbindungselement eine Wand zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich ist. Das erste Verbindungselement kann einerseits als durchgehende Wand ausgebildet sein, wobei dann der erste Vo-lumenbereich und der zweite Volumenbereich voneinander derart getrennt sind, dass keinerlei Fluidverbindung zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich besteht. Das erste Verbindungselement kann andererseits durch Verbindungsbohrungen verbunden sein. Diese Verbindungsbohrungen können beispielsweise zum Kondensatablauf, zur Entwässerung oder zum Druckausgleich zwischen dem ersten Volumenbereich und dem zweiten Volumenbereich dienen.

Folglich mag ein Volumenbereich ein räumlich durch zumindest ein Verbindungselement vom gesamten Innenvolumen der Hohl-schaufel abgetrenntes Volumen sein.

Der erste Volumenbereich kann beliebig groß sein und eine beliebige Form aufweisen. Der zweite Volumenbereich weist dann eine Form bzw. eine Größe auf, welche dem gesamten Innenvolumen der Hohlschaufel abzüglich des ersten Volumenbereiches entspricht .

Die Radialrichtung entspricht derjenigen Richtung der Hohl-schaufel, welche im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Turbine verläuft, d.h. wenn die Hohlschaufel in der Turbine angeordnet ist, verläuft die Radialrichtung der Hohl-schaufel im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Turbine.

Der erste Volumenbereich und/oder der zweite Volumenbereich können sich in die Radialrichtung der Hohlschaufel über die gesamte radiale Erstreckung der Hohlschaufel erstrecken. Je-doch kann auch entweder der erste Volumenbereich oder der zweite Volumenbereich sich lediglich über einen Teilabschnitt der radialen Erstreckung der Hohlschaufel erstrecken. Die Entscheidung ob sich einer der oder beide Volumenbereiche sich über einen Teilabschnitt oder die gesamte radiale Er-Streckung der Hohlschaufel erstrecken ist insbesondere abhängig von den vorliegenden Randbedingungen und dem vorliegenden Lastfall .

Der erste Volumenbereich erstreckt sich vorteilhafterweise im inneren Volumen der Hohlschaufel über einen Bereich, welcher an der äußeren Oberfläche der Außenwand besonders starken Belastungen, beispielsweise durch den Aufprall von Arbeitsfluid der Turbine, unterliegt.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass ein erster Kontaktbereich des ersten Verbindungselements mit der Saugseite verbunden ist und ein zweiter Kontaktbe- reich des ersten Verbindungselements mit der Druckseite verbunden ist.

Ein Kontaktbereich ist ein Endbereich des Verbindungseiemen-tes, welcher mit der Außenwand fest verbunden ist.

Der erste Kontaktbereich ist mit der Saugseite verbunden bzw. der zweite Kontaktbereich ist mit der Druckseite verbunden bedeutet, dass sich das erste Verbindungselement von der Druckseite zu der Saugseite hin erstreckt und dabei der erste Volumenbereich sich anströmkantenseitig von dem ersten Verbindungselement erstreckt und der zweite Volumenbereich sich abströmkantenseitig von dem ersten Verbindungselement erstreckt. Somit entsteht eine Unterteilung des inneren Volu-mens der Hohlschaufel in einen in Strömungsrichtung, welche von der Anströmkante zur Abströmkante verläuft, „vorderen" ersten Volumenbereich und einen „hinteren" zweiten Volumenbereich .

Vorteilhafterweise kann das erste Verbindungselement dabei zusätzlich auf die Druckseite wirkende Druckkräfte bzw. auf die Saugseite wirkende Zugkräfte auf die entsprechend andere Seite übertragen bzw. Schubkräfte von der Saugseite auf die Druckseite und vice versa übertragen, so dass die Saugseite und die Druckseite mit jeweils einer geringeren Wandstärke ausgebildet werden können.

Die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und der Saugseite bzw. Druckseite erfolgt einerseits bereits vorteil-hafterweise bei der Fertigung der Hohlschaufel durch gemeinsames additives Fertigen. Andererseits kann die Verbindung zwischen dem ersten Verbindungselement und der Außenwand mittels additiven Fertigens des ersten Verbindungselementes in einem ersten Schritt und einem darauffolgenden Zusammenfügen mit der Außenwand in einem zweiten Schritt erfolgen.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Er-findung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass ein erster Kontaktbereich des ersten Verbindungselements und ein zweiter Kontaktbereich des ersten Verbindungselements mit der Druckseite derart verbunden sind, dass der erste Volumenbereich zwischen der Druckseite und dem ersten Verbin-dungselement eingeschlossen ist, um einen Innenkanal zu bilden. Alternativ ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass ein erster Kontaktbereich des ersten Verbindungselements und ein zweiter Kontaktbereich des ersten Verbindungselements mit der Saugseite derart verbunden, dass der erste Volumenbereich zwischen der Saugseite und dem ersten

Verbindungselement eingeschlossen ist, um einen Innenkanal zu bilden .

Somit kann vorteilhafterweise ein Innenkanal selektiv an der Saugseite und/oder Druckseite ausgebildet werden. Insbesondere kann in Strömungsrichtung gesehen, ein Innenkanal an der Druckseite an einer anderen Stelle angeordnet sein als ein weiterer Innenkanal an der Saugseite. Auch können Fluide mit unterschiedlichen Eigenschaften durch die verschiedenen von-einander getrennten Innenkanäle geleitet werden, abhängig von der jeweils in dem Innenkanal benötigten Eigenschaft, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Sättigung.

Der Innenkanal kann sich über die gesamte radiale Erstreckung der Hohlschaufel erstrecken oder aber nur über einen Teilabschnitt der radialen Erstreckung der Hohlschaufel. Wenn sich der Innenkanal über die gesamte radiale Erstreckung der Hohl-schaufel erstreckt, kann beispielsweise ein Fluid von dem radial äußeren Turbinengehäuse zu der radial inneren Turbinen- nabe und umgekehrt geleitet werden. Dies kann beispielsweise bei der Beheizung vorteilhaft sein, da dadurch ein Behei-zungsfluid über die gesamte radiale Länge der Hohlschaufel geleitet werden kann. Wenn sich der Innenkanal über einen ra-dialen Teilabschnitt der Hohlschaufel erstreckt, kann beispielsweise ein Arbeitsfluid vom Strömungskanal der Turbine mittels einer an der Hohlschaufel vorgesehenen Absaugung durch den ersten Volumenbereich abgesaugt werden.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das erste Verbindungselement einen Querschnitt mit einer Normalen parallel zu einer Radialrichtung der Außenwand auf. Das erste Verbindungselement weist in dem Querschnitt zumindest eine Form aus der folgenden Gruppe auf: Bo-gen, Halbkreis, Rechteck, Tropfen, Halbtropfen und Kreis.

Die Radialrichtung der Außenwand verläuft im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Turbine. Somit bedeutet, dass die Normale parallel zu einer Radialrichtung der Außen-wand verläuft, dass der Querschnitt an dem radialen Punkt, an welchem der Querschnitt gebildet wird, im rechten Winkel zur Außenwand gebildet wird. Somit verläuft die Normale des Querschnitts parallel zu Tangente an der Außenwand an dem radialen Punkt des Querschnitts.

Die gewählte Form des Querschnitts hängt insbesondere von der Wahl des verwendeten Fluides ab, welches zum Durchströmen durch den Innenkanal verwendet wird, und von der gewünschten Menge an verwendeten Fluid. Auch kann die Wahl der Form des Querschnitts abhängig vom Einsatz des Innenkanals abhängen. Die Außenwand weist einen Teilabschnitt auf, welcher einen Abschnitt der Begrenzungswand des Innenkanals bildet. Soll Arbeitsfluid an jeder Stelle des Innenkanals mit der Außenwand in gleichmäßiger Menge in Kontakt treten, bietet sich ein bogenförmiger bzw. halbkreisförmiger Querschnitt an. Soll hingegen beispielsweise an einer stromaufwärts gelegenen Stelle des Innenkanals mehr Fluid mit der Außenwand in Kontakt treten als an einer stromabwärts gelegenen Stelle, bie-tet sich ein halbtropfenförmiger Querschnitt an, dessen größere Ausdehnung, im Querschnitt gesehen, stromaufwärts vom schmal zusammenlaufenden Abschnitt, im Querschnitt gesehen, angeordnet ist.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass das erste Verbindungselement mit der Druckseite und/oder der Saugseite entlang der gesamten Erstreckung der Außenwand in einer Radialrichtung der Außenwand derart verbunden ist, dass der erste Volumenbereich zwischen der Druckseite oder der Saugseite und dem ersten Verbindungselement eingeschlossen ist, um einen Innenkanal zu bilden.

Der Innenkanal erstreckt sich über die gesamte radiale Er-Streckung der Hohlschaufel. Vorteilhafterweise kann somit eine Fluidverbindung durch den Innenkanal hindurch zwischen der radial innenliegenden Nabe und dem radial außenliegenden Turbinengehäuse hergestellt werden.

Der Innenkanal ist an einer Stelle in Strömungsrichtung der Druckseite bzw. Saugseite angeordnet, welche sich zwischen der Anströmkante und der Hälfte, insbesondere einem Drittel, zwischen Anströmkante und Abströmkante befindet. In diesem Bereich der Hohlschaufel kann das Einbringen eines getrennten Innenkanals hinsichtlich einer möglichen Absaugung besonders wirkungsvoll sein.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass sich das erste Verbindungselement von einem radial äußeren Ende der Außenwand in Richtung eines radial inneren Endes der Außenwand hin erstreckt. Ferner, ist das erste Verbindungselement derart ausgebildet, dass das erste Verbindungs-element mit der Druckseite und/oder der Saugseite entlang einer teilweisen Erstreckung der Außenwand in einer Radialrichtung der Außenwand derart verbunden ist, dass der erste Volumenbereich zwischen der Druckseite oder der Saugseite und dem ersten Verbindungselement eingeschlossen ist, um einen Innen-kanal zu bilden.

Der Innenkanal kann sich dabei vorteilhafterweise über einen radialen Teilbereich der Hohlschaufel erstrecken. Insbesondere weist der Innenkanal entweder an dem radial äußeren Ende der Hohlschaufel oder am radial inneren Ende der Hohlschaufel eine Öffnung auf, d.h. das erste Verbindungselement ist am radial inneren bzw. äußeren Ende derart von der Außenwand der Saugseite bzw. Druckseite beabstandet, dass an dieser Stelle eine Fluidverbindung zu einer entsprechenden Komponente der Turbine mittels der Öffnung herstellbar ist. Am radial gegenüberliegenden Ende des Innenkanals ist das erste Verbindungselement dagegen fest mit der Außenwand der Druckseite bzw. Saugseite derart verbunden, dass der Innenkanal als Sackloch innerhalb der Hohlschaufel endet.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das erste Verbindungselement zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe auf : eine Querverbindung und einen Abstützstift.

Ist einerseits das erste Verbindungselement als Querverbindung oder beispielsweise als Steg ausgebildet, kann das erste Verbindungselement auch eventuell auftretende Querkräfte zwischen Saugseite und Druckseite aufnehmen.

Ist andererseits das erste Verbindungselement als Abstützstift ausgebildet, kann das erste Verbindungselement besonders gut Druckkräfte und Zugkräfte in seine Längsrichtung übertragen. Somit kann das erste Verbindungselement eventuell auftretende Druckkräfte und/oder Zugkräfte zwischen der

Druckseite und der Saugseite übertragen.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Er-findung ist die Außenwand mittels additiver Fertigung hergestellt .

Die Außenwand ist vorteilhafterweise zusammen mit der Innenstruktur in einem Fertigungsprozess additive gefertigt. Somit ist die Außenwand und die Innenstruktur ein einteiliges, d.h. einstückiges Bauteil, welches keine fügungstechnisch erzeugten Schwachstellen aufweist. Vorteilhafterweise kann ein Trennen von Innenstruktur und Außenwand unterbunden werden.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung, können die Außenwand und die Innenstruktur jeweils in einem individuellen additiven Fertigungsprozess hergestellt werden und anschließend zusammengefügt werden. Vorteilhafterweise können die Innenstruktur und die Außenwand aus unterschiedlichen Materialen hergestellt werden, welche einer gemeinsamen additiven Fertigung nicht zugänglich sind.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Außenwand zumindest eine Durchgangsbohrung auf. Ferner, ist die zumindest eine Durchgangsbohrung an einer Stelle der Außenwand angeordnet, an welcher der erste Volumenbereich vorliegt, derart dass die zumindest eine Durchgangsbohrung eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Volumenbereich und einer Umgebung der Außenwand herstellt.

Eine Fluidver indung bedeutet, dass ein Fluid, welches sich in dem ersten Volumenbereich befindet durch die Durchgangs-bohrung in die Umgebung, insbesondere in den Strömungskanal der Turbine, strömen kann. Umgekehrt kann Arbeitsfluid von der Umgebung, insbesondere dem Strömungskanal der Turbine, in den ersten Volumenbereich der Hohlschaufel gelangen. Dabei ist die Größe und Form der Durchgangsbohrung von dem verwendeten Fluid bzw. Arbeitsfluid abhängig.

Darüber hinaus ist, um einen Fluidaustausch über die zumindest eine Durchgangsbohrung sicherzustellen, ein Druckunterschied zwischen dem ersten Volumenbereich und der Umgebung notwendig. Vorteilhafterweise soll Arbeitsfluid von der Umgebung, insbesondere dem Strömungskanal der Turbine, in den ersten Volumenbereich hineingesaugt werden. Hierzu ist es vorteilhaft, dass in dem ersten Volumenbereich ein niedrigeres Druckniveau vorliegt als in der Umgebung.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Er-findung weist ein Querschnitt der zumindest einen Durchgangsbohrung eine Form aus der folgenden Gruppe auf: Kreis, Ellipse, Tropfen, Rechteck, Mehreck, Schlitz und Schlitz mit variierenden Breite in Erstreckungsrichtung .

Vorteilhafterweise hängt die gewählte Querschnittsform der Durchgangsbohrung von den Eigenschaften des verwendeten Ar-beitsfluides ab, insbesondere von der Sättigung, der Dichte oder dem Druck. Aber auch die in der Umgebung, insbesondere im Betrieb der Turbine, vorliegenden Parameter, welche gut bekannt sind, wie beispielsweise Strömungsgeschwindigkeit oder Zusammensetzung des Arbeitsfluides , beeinflussen die Querschnittsform .

Vorteilhafterweise wird die zumindest eine Durchgangsbohrung als Schlitz mit variabler Breite in Erstreckungsrichtung an seinem stromaufwärtigen Ende eine größere Breite aufweisen als an seinem stromabwärtigen Ende. Dabei kann ein Großteil der Nässe gleich zu Beginn des Aufpralls abgesaugt werden und der verbleibende Rest wird sukzessive später eingesaugt. Dies ist ausreichend, da ein Großteil der Nässe bereits beim Aufprall abgesaugt wird und somit nur noch eine geringe Menge an Nässe zum späteren Absaugen verbleibt.

Ferner kann der Schlitz als gerader Schlitz oder als gekrümmter Schlitz ausgebildet sein. Ein gerader Schlitz mag sich entlang seiner Erstreckung ausschließlich gerade erstrecken. Wohingegen ein gekrümmter Schlitz beispielsweise in seiner Querschnittsform die Form eines Halbkreises, einer Welle oder eine S-Form aufweisen kann.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Innenstruktur ferner zumindest ein zweites Verbindungselement auf, welches derart ausgebildet ist, dass das innere Volumen einen dritten Volumenbereich aufweist.

Das zweite Verbindungselement kann vorteilhafterweise mit demselben additiven Verfahren hergestellt werden wie das ers-te Verbindungselement, wobei vorteilhafterweise die Außenwand, das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement in einem gemeinsamen Fertigungsprozess mittels desselben additiven Herstellungsverfahrens hergestellt werden .

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere wenn das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement jeweils an individuelle Bedingungen an der jeweiligen Stelle der Hohlschaufel angepasst sind.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Er-findung ist der dritte Volumenbereich von dem ersten Volumenbereich beabstandet angeordnet.

Vorteilhafterweise ist dabei der zweite Volumenbereich räumlich zwischen dem ersten Volumenbereich und dem dritten Volu-menbereich derart angeordnet, dass sich der zweite Volumenbereich zwischen dem ersten Volumenbereich und dem dritten Volumenbereich erstreckt. Dann ist das erste Verbindungselement mit seiner einen Seite mit dem ersten Volumenbereich und mit seiner anderen Seite mit dem zweiten Volumenbereich in Kon-takt . Gleichzeitig ist das zweite Verbindungselement mit seiner einen Seite ebenfalls mit dem zweiten Volumenbereich und mit seiner anderen Seite mit dem dritten Volumenbereich in Kontakt .

Anschaulich erstreckt sich der erste Volumenbereich beispielsweise angrenzend an die Druckseite stromabwärts von der Anströmkante über das radial äußere Drittel in Radialrichtung der Hohlschaufel. Gleichzeitig erstreckt sich beispielsweise der dritte Volumenbereich angrenzend an die Druckseite strom-aufwärts von der Abströmkante über die radial äußere Hälfte in Radialrichtung der Hohlschaufel. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da an diesen beiden Stellen der Hohlschaufel größere Mengen an kondensierten Wassertropfen auftreten als an der restlichen Hohlschaufel.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Außenwand unterschiedliche Wandstärken auf.

Die Wandstärke kann insbesondere zwischen Bereichen der

Druckseite bzw. Saugseite variieren, welche den ersten Volumenbereich, den zweiten Volumenbereich oder den dritten Volumenbereich begrenzen. Somit kann auch die in dem jeweiligen Volumenbereich vorliegenden Bedingungen bzw. Fluideigenschaf-ten in der Wandstärke der Außenwand berücksichtigt werden.

Beispielsweise kann in einem Bereich der Außenwand, an welchem die Druckdifferenz zwischen dem im Volumenbereich vor-liegenden Druck und dem Druck der Umgebung groß ist, die

Wandstärke stärker sein als an der restlichen Hohlschaufel.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist das erste Verbindungselement einen ersten Kon-taktbereich auf, welcher mit der Druckseite oder der Saugseite derart verbunden ist, dass das erste Verbindungselement als Rippe ausgebildet ist.

Ist das erste Verbindungselement als Rippe ausgebildet, d.h. als schmale auf ein glattes Konstruktionsteil aufgesetzte Leiste, kann das erste Verbindungselement entweder mit der Druckseite oder Saugseite verbunden sein und zur Versteifung der Druckseite bzw. Saugseite dienen. Auch weist das erste Verbindungselement in diesem Fall lediglich einen ersten Kon-taktbereich auf, mit welchem das erste Verbindungselement mit der Druckseite oder der Saugseite verbunden ist. Außerdem kann eine Rippe zu einer Verbesserung des Wärmeüberganges dienen. Dies hat sich als besonders zweckmäßig bei der Beheizung der Innenseite erwiesen.

In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Bereitstellen einer Außenwand ein additives Herstellen der Außenwand auf.

Die Außenwand kann dabei einerseits mittels eines additiven Verfahrens getrennt von der Innenstruktur gefertigt werden. Andererseits können die Innenstruktur und die Außenwand in einem gemeinsamen additiven Fertigungsprozess hergestellt werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben .

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Druckseite einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vor-liegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Saugseite einer Hohlschaufel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel gemäß des Standes der Technik.

Fig. 8 zeigt eine Seitenansicht einer Hohlschaufel in einem Strömungskanal gemäß des Standes der Technik.

Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen

Gleiche oder ähnliche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellung in den Figu-ren ist schematisch und nicht maßstäblich.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .

Die Radialrichtung der Hohlschaufel 100 verläuft im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Turbine, in welcher die Hohlschaufel 100 eingesetzt wird. Ferner ist die Hohlschaufel 100 derart angeordnet, dass die Strömungsrichtung 181 von der Anströmkante 101 zu der Abströmkante 102 verläuft .

Der Querschnitt weist eine Normale auf, welche parallel zu der Radialrichtung der Hohlschaufel 100 verläuft.

Die Hohlschaufel 100 für eine Turbine, insbesondere eine Dampfturbine, weist eine Außenwand auf, welche aus der Anströmkante 101 und der Abströmkante 102 besteht, welche mit-tels einer Druckseite 103 und einer Saugseite 104 verbunden sind und welche derart zueinander beabstandet angeordnet sind, dass eine äußere Oberfläche der Außenwand als ein Strömungsprofil ausgebildet ist.

Die Außenwand schließt ein inneres Volumen ein. In dem inneren Volumen ist eine Innenstruktur 110 angeordnet, welche ein erstes Verbindungselement 111, ein zweites Verbindungselement 112 sowie ein drittes Verbindungselement 113 aufweist. Das erste Verbindungselement 111 ist in Strömungsrichtung 181 stromaufwärts vom zweiten Verbindungselement 112 angeordnet. Das dritte Verbindungselement 113 ist stromabwärts des zweiten Verbindungselementes 112 angeordnet. Folglich ist anschaulich gesprochen das zweite Verbindungselement 112 in Strömungsrichtung 181 zwischen dem ersten Verbindungselement 111 und dem dritten Verbindungselement 113 angeordnet.

Das erste Verbindungselement 111, die Anströmkante 101, ein an die Anströmkante 101 stromabwärts angrenzender Bereich der Saugseite 104 und ein an die Anströmkante 101 stromabwärts angrenzender Bereich der Druckseite 103 schließen einen ersten Volumenbereich 121 ein. In Strömungsrichtung 181 zwischen dem ersten Verbindungselement 111 und dem zweiten Verbindungselement 112 ist der zweite Volumenbereich 122 eingeschlossen. Wiederum in Strömungsrichtung 181 zwischen dem zweiten Verbindungselement 112 und dem dritten Verbindungselement 113 ist der dritte Volumenbereich 123 eingeschlossen. Ferner ist zwischen dem dritten Verbindungselement 113, der Abströmkante 102, einem in Strömungsrichtung 181 stromauf-wärts von der Abströmkante 102 gelegenen Abschnitt der Saugseite 104 und einem stromaufwärts von der Abströmkante 102 gelegenen Abschnitt der Druckseite 103 ein vierter Volumenbereich 124 eingeschlossen.

Das erste Verbindungselement 111 weist einen ersten Kontaktbereich 151 und einen zweiten Kontaktbereich 152 auf. Der erste Kontaktbereich 151 ist mit der Saugseite 104 und der zweite Kontaktbereich 152 ist mit der Druckseite 103 verbunden. Der erste Kontaktbereich 151 ist in Strömungsrichtung 181 gesehen näher an der Anströmkante 101 angeordnet als der zweite Kontaktbereich 152. Die Außenwand an der Druckseite 103 weist fünf erste Durchgangsbohrungen 191 auf, welche einen Fluidkontakt zwischen dem ersten Volumenbereich 121 und der Umgebung 170 ermöglichen. Das Druckniveau in dem ersten Volumenbereich 121 ist geringer als das Druckniveau der Umgebung 170, so dass ein Fluidstrom von der Umgebung 170 in den ersten Volumenbereich 121 möglich ist.

Die Außenwand an der Saugseite 104 weist vier zweite Durch-gangsbohrungen 192 auf, welche eine Fluidkommunikation zwischen dem zweiten Volumenbereich 122 und der Umgebung 170 ermöglichen. Zwischen dem ersten Volumenbereich 121 und dem zweiten Volumenbereich 122 besteht hingegen kein Fluidaus-tausch .

Zwei der vier zweiten Durchgangsbohrungen 192 sind in Strömungsrichtung 181 stromabwärts von drei der fünf ersten

Durchgangsbohrungen 191 angeordnet, wobei sich die Lage in Strömungsrichtung 181 von zwei der ersten Durchgangsbohrungen 191 und zwei der zweiten Durchgangsbohrungen 192 überschneiden .

Das zweite Verbindungselement 112 und das dritte Verbindungs-element 113 sind als Querverbindung ausgebildet, welche jeweils auch Querkräfte zwischen Druckseite 103 und Saugseite 104 übertragen kann, wobei auch eine Fluidkommunikation zwischen dem zweiten Volumenbereich 122, dem dritten Volumenbereich 123 und dem vierten Volumenbereich 124 ermöglicht ist.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Druckseite 103 einer Hohlschaufel 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Hohlschaufel 200 weist ein erstes Verbindungselement 211 und ein zweites Verbindungselement 212 auf.

Das erste Verbindungselement 211 ist mit der Druckseite 103 der Hohlschaufel 200 verbunden und erstreckt sich in der Sei-tenansicht in Form einer Hyperbel von dem radial äußeren Ende 241 der Hohlschaufel 200 zu der Abströmkante 102. Ferner erstreckt sich das erste Verbindungselement 211 in der Radialrichtung 280 entlang des radial äußeren Drittels der Druckseite 103 und in Strömungsrichtung 181 entlang eines Drittels der Saugseite 103 stromaufwärts der Abströmkante 102. Der mittels des ersten Verbindungselementes 211 abgegrenzte erste Innenkanal 225 erstreckt sich somit als blind endendes

Sackloch zumindest entlang der Druckseite 103 und der

Abströmkante 102.

Das zweite Verbindungselement 212 ist mit der Druckseite 103 der Hohlschaufel 200 verbunden und erstreckt sich in der Seitenansicht in Form einer Hyperbel von dem radial äußeren Ende 241 zur Anströmkante 101. Ferner erstreckt sich das zweite Verbindungselement 212 in der Radialrichtung 280 entlang mehr als der radial äußeren Hälfte der Druckseite 103 und in Strömungsrichtung 181 entlang eines Drittels der Saugseite 103 stromabwärts der Anströmkante 101. Der mittels des zweiten Verbindungselementes 212 abgegrenzte zweite Innenkanal 226 erstreckt sich somit als blind endendes Sackloch zumindest entlang der Druckseite 103 und der Anströmkante 101.

Folglich sind an der Druckseite 103 der Hohlschaufel 200 ein Volumenberiech sowie ein erster Innenkanal 225 und ein zweiter Innenkanal 226 voneinander abgegrenzt.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin-dung .

Der Querschnitt weist eine Normale auf, welche im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung der Hohlschaufel 300 verläuft .

Die Hohlschaufel 300 weist eine Außenwand auf, welche eine Anströmkante 101, eine Abströmkante 102, eine Druckseite 103 und eine Saugseite 104 aufweist, welche zusammen das Strömungsprofil der Hohlschaufel 300 ausbilden. Die Außenwand der Hohlschaufel 300 schließt ein inneres Volumen ein, in welchem ein erstes Verbindungselement 311, ein zweites Verbindungselement 312 und ein drittes Verbindungselement 313 ausgebildet sind.

Das erste Verbindungselement 311 erstreckt sich im Querschnitt halbkreisförmig von dem ersten Kontaktbereich 351 zu dem zweiten Kontaktbereich 352. Sowohl der erste Kontaktbereich 351 als auch der zweite Kontaktbereich 352 sind in der Strömungsrichtung 181 beabstandet zueinander mit der Druckseite 103 verbunden.

In Strömungsrichtung 181 stromabwärts angrenzend an das erste Verbindungselement 311 ist das zweite Verbindungselement 312 angeordnet. Das zweite Verbindungselement 312 ist ebenfalls halbkreisförmig ausgebildet und weist einen ersten Kontaktbereich 353 und einen zweiten Kontaktbereich 354 auf, welche ebenfalls beide mit der Druckseite 103 verbunden sind. Der erste Kontaktbereich 353 des zweiten Verbindungselements 312 ist in Strömungsrichtung 181 stromabwärts direkt angrenzend an den zweiten Kontaktbereich 352 des ersten Verbindungselements 311 mit der Druckseite 103 verbunden. Der zweite Kontaktbereich 354 des zweiten Verbindungselements 312 ist stromabwärts in Strömungsrichtung 181 von dem ersten Kontaktbereich 353 des zweiten Verbindungselements 312 beabstandet mit der Druckseite 103 verbunden.

Das dritte Verbindungselement 313 ist mit dem ersten Kontakt-bereich 355 des dritten Verbindungselementes 313 mit der Druckseite 103 und mit dem zweiten Kontaktbereich 356 des dritten Verbindungselementes 313 mit der Saugseite 104 verbunden .

Das innere Volumen der Hohlschaufel 300 ist mittels des ersten Verbindungselementes 311, des zweiten Verbindungselementes 312 und des dritten Verbindungselementes 313 in den ersten Volumenbereich 321, den zweiten Volumenbereich 322, den dritten Volumenbereich 323 und den vierten Volumenbereich 324 unterteilt. Der dritte Volumenbereich 323 ist durch das erste Verbindungselement 311, die Anströmkante 101, einen an die Anströmkante 101 angrenzenden Abschnitt der Saugseite 104 und einen an die Anströmkante angrenzenden Abschnitt der Druckseite 103 begrenzt. Der erste Volumenbereich 321 ist von dem ersten Verbindungselement 321 und der Druckseite 103 und der vierte Volumenbereich 324 von dem zweiten Verbindungselement 312 und der Druckseite 103 begrenzt. Ferner weist das innere Volumen den zweiten Volumenbereich 322 auf. Eine Fluidkommu-nikation zwischen beliebigen aneinandergrenzenden Volumenbereichen ist dabei unterbunden.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der Hohlschaufel 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin-dung .

Die Hohlschaufel 400 weist das erste Verbindungselement 411, das zweite Verbindungselement 412 und das dritte Verbindungs-element 413 auf. In Strömungsrichtung 181 von der Anströmkan-te 101 zu der Abströmkante 102 gesehen, ist zunächst das erste Verbindungselement 411 und anschließend das zweite Verbindungselement 412 angeordnet, wobei das zweite Verbindungselement zwischen dem ersten Verbindungselement 411 und dem dritten Verbindungselement 413 angeordnet ist. Das erste Verbin-dungselement 411, das zweite Verbindungselement 412 und das dritte Verbindungselement 413 sind jeweils mit der Druckseite 103 einerseits und der Saugseite 104 andererseits verbunden. Durch das erste Verbindungselement, 411, das zweite Verbindungselement 412 und das dritte Verbindungselement 413 ist das innere Volumen der Hohlschaufel 400 in den ersten Volumenbereich 421, den zweiten Volumenbereich 422, den dritten Volumenbereich 423 und den vierten Volumenbereich 424 unterteilt. In Strömungsrichtung 181 gesehen ist an zunächst der erste Volumenbereich 421 angrenzend an die Anströmkante 101, dann der zweite Volumenbereich 422, anschließend der dritte

Volumenbereich 423 und angrenzend an die Abströmkante 102 der vierte Volumenbereich angeordnet .

Die Außenwand weist an der Anströmkante und im an die Anströmkante 101 angrenzenden Teilabschnitt der Saugseite 104 sowie im an die Anströmkante 101 angrenzenden Teilabschnitt der Druckseite 103 sechs Durchgangsbohrungen 492 auf, welche den ersten Volumenbereich 421 mit der Umgebung 170 derart verbindet, dass ein Fluidaustausch zwischen dem ersten Volumenbereich 421 und der Umgebung 170 ermöglicht ist. Dabei weist der erste Volumenbereich 421 ein geringeres Druckniveau auf als die Umgebung 170.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer Hohlschaufel 500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung .

Die Hohlschaufel 500 weist eine Innenstruktur 510 auf, welche ein einziges erstes Verbindungselement 511 aufweist. Dieses ist mit dem ersten Kontaktbereich 521 und dem zweiten Kontaktbereich 552 mit der Saugseite 104 verbunden und erstreckt sich zwischen dem ersten Kontaktbereich 551 und dem zweiten Kontaktbereich 552 in der Form eines Halbkreises.

Das erste Verbindungselement 521 unterteilt das innere Volumen in einen ersten Volumenbereich 521, welcher an der Saugseite angeordnet ist und einen zweiten Volumenbereich 522, welcher das restliche innere Volumen einnimmt und folglich deutlich größer ist als der erste Volumenbereich 521.

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Saugseite 104 einer Hohlschaufel 600 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Das erste Verbindungselement 611 ist an der Saugseite 104 in Strömungsrichtung 181 näher an der Anströmkante 101 als an der Abströmkante 102 angeordnet.

Das erste Verbindungselement 611 erstreckt sich über die gesamte Erstreckung in Radialrichtung 280 der Hohlschaufel 600. Folglich ist das radial innere Ende 642 des Innenkanals 625 mit der Nabe (nicht in Fig. 6 gezeigt) und das radial äußere Ende 641 des Innenkanals 625 mit dem Gehäuse (nicht in Fig. 6 gezeigt) in Fluidkommunikation .

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.