Eine solche Schaufel ist z. B. aus der Druckschrift US-A-4, 278,400 bekannt.

STAND DER TECHNIK Bei modernen Gasturbinen mit hohem Wirkungsgrad werden mit einem Deckband versehene Schaufeln eingesetzt, die während des Betriebes Heissgasen mit Tem- peraturen von mehr als 1200 K und Drücken von mehr als 6 bar ausgesetzt sind.

In Fig. 1 ist eine grundsätzliche Konfiguration einer Schaufel mit Deckband dargestellt. Die Schaufel 10 umfasst ein Schaufelblatt 11, dass nach unten zu über einen Schaufelschaft 25 in einen Schaufelfuss 12 übergeht. Am oberen Ende, das heisst an der Schaufelspitze oder Schaufelblattspitze, geht das Schaufelblatt 11 in einen Deckbandabschnitt 21 über, der bei einem vollständigen Schaufelkranz zusammen mit den Deckbandabschnitten der anderen Schaufeln ein geschlossenes, ringförmiges Deckband bildet. Das Schaufelblatt weist eine Spannweite auf, mit der es sich vom Schaufelschaft zur Schaufelspitze erstreckt.

Wenn die Schaufel in einer Turbine eingebaut ist, ist die Spannweite der Schaufel in radialer Richtung des Turbinenquerschnitts orientiert, weshalb die Richtung der Spannweite nachfolgend auch als radiale Richtung bezeichnet wird. Das

Schaufelblatt 11 hat eine Vorderkante 19, die von dem Heissgas angeströmt wird, und eine Hinterkante 20. Im Inneren des Schaufelblattes 11 sind mehrere radiale Kühlkanäle 13,14 und 15 angeordnet, die durch Umlenkbereiche 17,18 untereinander strömungsmässig verbunden sind und eine Serpentine mit mehreren Windungen bilden (siehe die Strömungspfeile in den Kühlkanälen 13, 14,15 der Fig. 1).

Aufgrund des Einmaldurchlaufs des Kühlmediums durch die serpentinenartig hin- tereinandergeschalteten Kühlkanäle 13,14, 15 strömt das Kühlmedium mit zu- nehmender Temperatur durch die Kühlkanäle und erreicht die höchste Temperatur im letzten Kühlkanal 15 der Hinterkante 20. Die Hinterkante 20 der Schaufel 10 kann daher unter bestimmten Betriebsbedingungen übermässig hohe Tempera- turen des Kühlmediums und des Schaufelmaterials bzw.-metalls erreichen. Die sich daraus ergebende Fehlanpassung der Metalltemperatur über die axiale Länge der Schaufel kann zum Hochtemperaturkriechen und folglich zur Deforma- tion der Hinterkante 20 führen. Für eine Schaufel mit Deckband, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, ergibt sich als sekundärer Effekt der Hinterkantendeformation eine Verkippung der Deckbandsegmente 21 in axialer, radialer und Umfangsrichtung.

Die Verkippung der Deckbandsegmente 21 kann dazu führen, dass sich die Spalte zwischen einzelnen Deckbandsegmenten öffnen und den Eintritt von Hochtempe- ratur-Heissgas in den Deckband-Hohlraum ermöglichen. Infolge davon können sich die Temperaturen des Deckband-Metalls signifikant erhöhen und schnell ein Kriechen des Deckbandes einleiten und schliesslich zum Hochtemperaturausfall des Deckbandes führen.

In der eingangs genannten Druckschrift US-A-4,278, 400 ist für Schaufeln mit ge- kühlter Spitze und fein verteilten Kühlöffnungen an der Vorderkante (Filmkühlung) bereits eine Mehrfachversorgung bei der Kühlung der Schaufel vorgeschlagen worden. Am Ende einer 90°-Umlenkung des Hauptkühlstromes ist quer zur Strö- mungsrichtung des Hauptkühlstromes ein Ejektor angeordnet, durch den ein zu- sätzlicher Strom kühleren Kühlmediums in den an der Hinterkante entlanglaufen- den Kühikanal injiziert wird. Der Ejektor wird über einen radial durch den Fuss

laufenden Kanal mit Kühlmedium versorgt. Das aus der Düse des Ejektors mit er- höhter Geschwindigkeit ausströmende Kühlmedium erzeugt einen Unterdruck, der das erwärmte Kühlmedium aus dem Kühikanal der Vorderkante in den Kühlkanal der Hinterkante zieht. Etwa 45% des an der Vorderkante entlangströmenden Kühlmediums treten durch die Kühlöffnungen an der Vorderkante aus. 40% wer- den durch den Injektor angesaugt. Der Rest tritt durch Kühlöffnungen an der Schaufelspitze aus.

Diese bekannte Art der Mehrfachversorgung mit Kühlmedium hat verschiedene Nachteile : Durch den Injektor werden die Druckverhältnisse und Strömungsver- hältnisse in den Kühlkanälen gegenüber der Konfiguration mit Einfachversorgung durch den Eingang des Kühlkanals an der Vorderkante massiv verändert. Insbe- sondere muss ein Gleichgewicht zwischen dem an der Vorderkante zur Filmküh- lung ausströmenden Kühlmedium und dem durch den Injektor angesaugten Kühl- medium gefunden und eingestellt werden. Dies bedingt eine völlig neue konstruk- tive Auslegung der Schaufelkühlung, die nur schwer an sich ändernde Anforde- rungen angepasst werden kann. Das Injektorprinzip und die damit verbundene Unterdruckerzeugung sind nicht geeignet für Schaufeln ohne Filmkühlung der Vor- derkante und Schaufeln mit gekühltem Deckband.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es wird daher eine gekühlte Schaufel der eingangs genannten Art angegeben, welche die Nachteile bekannter Schaufeln vermeidet. Dabei lässt sich die Erfindung bei Schaufeln mit oder ohne Deckband, bei Schaufeln mit gekühltem Deckband, und unabhängig davon, ob eine Filmkühlung der Vorderkante vorhanden ist oder nicht, realisieren. Auch bereits existente Schaufeln können im hier beschriebenen Sinne modifiziert werden.

Bei der im Anspruch 1 beschriebenen Schaufel wird ein Zusatzstrom Kühlmedium direkt vom Hauptkühleinlass abgezweigt und über eine zwischen dem

Hauptkühleinlass und dem zweiten Umlenkbereich verlaufende Öffnung, in einer beispielhaften Ausführungsform eine Bohrung oder eine beim Guss hergestellte Öffnung, in den an der Hinterkante entlanglaufenden Kühlkanal eingespeist wird.

Da der Strom des Kühlmediums durch die Bypassbohrung vom Hauptkühlstrom abgezweigt und später wieder zugefügt wird, bleibt der Kühimediumstrom insgesamt unverändert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Bohrung so ausgebildet und angeordnet ist, dass das durch die Bohrung strömende Kühlmedium durch den zweiten Umlenkbereich direkt in den zweiten Kühlkanal einströmt. Hierdurch ergibt sich eine besonders effiziente Temperaturabsenkung durch den Bypassstrom im Kühlkanal der Hinterkante.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam- menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 im Längsschnitt die Konfiguration einer gekühlten Gasturbinen- schaufel mit MehrFachversorgung des Kühlmediums und gekühl- tem Deckband gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ; Fig. 2 den Fussbereich der Schaufel aus Fig. 1 in einer vergrösserten Darstellung mit der Bypassbohrung zwischen dem Hauptkühleinlass und dem zweiten Umlenkbereich ; Fig. 3 in der Draufsicht von oben den Deckbandabschnitt der Schaufel aus Fig. 1,2 ; und

Fig. 4-6 verschiedene Schnitte durch den Deckbandbereich der Schaufel aus Fig. 1,2 entlang der in Fig. 5 eingezeichneten parallelen Schnittebenen A-A, B-B und C-C.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer gekühlten Gasturbinenschaufel mit Mehrfachzuführung des Kühlmediums gemäss der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 wiedergegeben. Der Hauptstrom des Kühlmediums tritt im Bereich des Schaufelschaftes 25 durch einen Hauptkühleinlass 16 von unten in den Kühlkanal 13 ein und tritt teilweise durch Öffnungen im Deckbandabschnitt 21 (Bohrungen 27,. ., 29 in Fig. 3 bis 6) und teilweise entlang der Hinterkante 20 wieder aus (siehe die in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile am Deckbandabschnitt 21 und an der Hinterkante 20).

Ein Teil des in den Hauptkühleinlass 16 einströmenden Kühlmediums wird durch eine Bohrung 23 abgezweigt und über den zweiten Umlenkbereich 18 dem Kühlkanal 15 an der Hinterkante zugeführt. Die Bohrung 23 ist dabei vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet (d. h., im vorliegenden Fall schräg nach oben führend), dass der durch sie strömende Kühlmediumstrom ohne Umwege direkt in den Kühikanal 15 gelenkt wird. Der Zweck der Bypassbohrung 23 besteht darin, kühleres Kühlmedium direkt in den Hinterkantenbereich der Schaufel 10 einzuführen.

Zusätzlich sind im Deckbandabschnitt 21 der Schaufel 10 weitere Bohrungen 27, 28,29 vorgesehen (Fig. 3 bis 6). Das durch die Bohrungen 27,28, 29 austretende Kühlmedium dient dazu, den Deckbandabschnitt 21 aktiv zu kühlen. Die Kühlboh- rungen 27,28, 29 im Deckbandabschnitt 21 haben vorzugsweise einen Innen- durchmesser im Bereich zwischen 0,6 mm und 4 mm. Alle drei Bohrungen 27,28, 29 sind am Deckbandabschnitt 21 so positioniert und dimensioniert, dass eine un-

gleichmässige Strahidurchdringung in den Hauptstrom des Deckbandhohlraums stattfindet.

BEZUGSZEICHENLISTE 10 Schaufel 11 Schaufelblatt 12 Schaufelfuss 13,14, 15 Kühlkanal 16 Hauptkühleinlass 17,18 Umlenkbereich 19 Vorderkante 20 Hinterkante 21 Deckbandabschnitt 23 Öffnung 24 Kernöffnung 25 Schaufelschaft 27,.., 29 Bohrung