Turbinenschaufel für eine Gasturbine, Verwendung einer Turbinenschaufel sowie Verfahren zum Kühlen einer Turbinenschaufel

Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbinenschaufel für eine Gasturbine. Sie bezieht sich ferner auf eine Gasturbine mit einer derartigen Turbinenschaufel und ein Verfahren zum Küh- len einer Turbinenschaufel.

Gasturbinen werden in vielen Bereichen zum Antrieb von Gene¬ ratoren oder von Arbeitsmaschinen eingesetzt. Dabei wird der Energieinhalt eines Brennstoffs zur Erzeugung einer Rotati- onsbewegung einer Turbinenwelle genutzt. Der Brennstoff wird dazu in einer Anzahl von Brennern verbrannt, wobei von einem Luftverdichter verdichtete Luft zugeführt wird. Durch die Verbrennung des Brennstoffs wird ein unter hohem Druck ste¬ hendes Arbeitsmedium mit einer hohen Temperatur erzeugt. Die- ses Arbeitsmedium wird in eine nachgeschaltete Tur ^¬ bineneinheit geführt, wo es sich arbeitsleistend entspannt.

Die Turbineneinheit einer Gasturbine weist zur Impulsübertra ^¬ gung des Arbeitsmediums auf die Turbinenwelle eine Anzahl von mit der Turbinenwelle verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln auf. Die Laufschaufeln sind dazu kranzförmig an der Turbinen¬ welle angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschau ^¬ felkränzen oder Laufschaufelreihen. Die Turbine und der Ver¬ dichter sind auf einer gemeinsamen, auch als Turbinenläufer bezeichneten Turbinenwelle angeordnet, mit der auch der Gene ^¬ rator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist, und die um ihre Mittelachse drehbar gelagert ist.

Weiterhin umfasst die Turbineneinheit üblicherweise eine An- zahl von feststehenden Leitschaufeln, die ebenfalls kranzför¬ mig unter der Bildung von Leitschaufelkränzen oder Leitschau¬ felreihen an einem Innengehäuse bzw. dem Stator der Turbine

befestigt sind. Die Laufschaufeln dienen dabei zum Antrieb der Turbinenwelle durch Impulsübertrag vom die Turbine durch ^¬ strömenden Arbeitsmedium. Die Leitschaufeln dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen aufeinander folgenden Laufschaufelreihen oder Laufschaufelkränzen. Ein aufeinander folgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln oder einer Leitschaufelreihe und aus einem Kranz von Lauf ^¬ schaufeln oder einer Laufschaufelreihe wird dabei auch als Turbinenstufe bezeichnet.

Eine Leitschaufel weist in der Regel eine auch als Schaufel ^¬ fuß bezeichnete Plattform auf, die zur Fixierung der jeweili ^¬ gen Leitschaufel am Innengehäuse der Turbine als Wandelement angeordnet ist und die die äußere Begrenzung eines Heißgaska ^¬ nals für das die Turbine durchströmende Arbeitsmedium bildet. Für eine effiziente Strömungsführung des Arbeitsmediums in Richtung auf die sich einer Leitschaufelreihe anschließenden Laufschaufelreihe weist eine der Leitschaufelreihe zugeord- nete Leitschaufel üblicherweise ein gewölbtes, flügeiförmiges Querschnittsprofil auf, so dass bei möglichst gering gehalte ^¬ nen Reibungsverlusten an der jeweiligen Leitschaufel sich die vorgesehene Strömungsführung einstellt und somit die Leit ^¬ schaufelreihe bzw. die ihr zugeordnete Turbinenstufe einen möglichst hohen Wirkungsgrad besitzt. Dazu weist die Vorder ^¬ kante einer Leitschaufel einen runden Querschnitt auf, der sich zur spitz zulaufenden Hinterkante der Leitschaufel ver¬ jüngt. Eine Laufschaufei ist ähnlich geformt, wobei in der Regel spezifische Details wie etwa die maximale Profildicke, der Krümmungsradius an der Vorderkante usw. an den Einsatz ^¬ zweck angepasst, d. h. für eine besonders effiziente Impuls ^¬ übertragung vom Arbeitsmedium auf die jeweilige Laufschaufel optimiert sind.

Bei der Auslegung oben beschriebener Gasturbinen ist zusätz¬ lich zur erreichbaren Leistung üblicherweise ein besonders hoher Wirkungsgrad ein Auslegungsziel. Eine Erhöhung des Wir-

kungsgrades lässt sich dabei aus thermodynamisehen Gründen grundsätzlich durch eine Erhöhung der Temperatur erreichen, mit dem das Arbeitsmedium von der Brennkammer ab- und in die Turbineneinheit einströmt. Daher werden Temperaturen von etwa 1200 ⁰ C bis 1500 ⁰ C für derartige Gasturbinen angestrebt und auch erreicht.

Bei derartig hohen Temperaturen des Arbeitsmediums sind je ^¬ doch die diesem Medium ausgesetzten Komponenten und Bauteile hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Um dennoch bei ho¬ her Zuverlässigkeit eine vergleichsweise lange Lebensdauer der betroffenen Komponenten zu gewährleisten, ist üblicher¬ weise eine Kühlung der betroffenen Komponenten, insbesondere der Turbinenschaufeln, notwendig. Um thermische Verspannungen des Materials zu verhindern, welche die Lebensdauer der Kom¬ ponenten begrenzen, wird in der Regel angestrebt, eine mög ^¬ lichst gleichmäßige Kühlung der Komponenten zu erreichen. Als Kühlmittel kommt dabei üblicherweise Kühlluft zum Einsatz, auf die die Wärme der zu kühlenden Bauteile übertragen wird. Dabei kann die Kühlluft bei der so genannten Prallkühlung im Wesentlichen senkrecht auf eine zu kühlende Fläche geleitet werden oder bei der so genannten Filmkühlung entlang der zu kühlenden Fläche, d. h. im Wesentlichen tangential zu ihr, geführt werden. Weiterhin können zur konvektiven Kühlung von Turbinenkomponenten in diese integrierte Kühlluftkanäle vor ^¬ gesehen sein. Schließlich lassen sich die verschiedenen Kühl¬ konzepte auch miteinander kombinieren.

Zur Kühlung der thermisch besonders stark belasteten Turbi- nenschaufein, insbesondere der Leitschaufeln, wird üblicher¬ weise Kühlluft in deren Inneres geleitet, so dass die Wände der jeweiligen Turbinenschaufel von innen her gekühlt werden. Zumindest ein Teil dieser Kühlluft wird durch Austrittsöff ^¬ nungen in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums nach hinten aus der Hinterkante der Turbinenschaufel aus dem Schaufelin ^¬ neren herausgeblasen. Um die Hinterkante aerodynamisch güns¬ tig zu gestalten bzw. eine wirksame Kühlung der Vergleichs-

weise schlanken Hinterkante mit der herausgeblasenen Kühlluft zu ermöglichen, ist unter Beibehaltung der aerodynamisch be¬ sonders günstigen Kontur auf der Saugseite des Schaufelblatts die ursprünglich im Hinterkantenbereich mit der saugseitigen Schaufelwand keilförmig zusammenlaufende druckseitige Schau ^¬ felwand so weit zurückgeschnitten, dass der über die Endkante der druckseitigen Schaufelwand überstehende Abschnitt der saugseitigen Schaufelwand eine so genannte Hinterkantenfahne mit geringer Dicke bildet. Diese Hinterkantengestaltung wird auch als "Cut-Back-Hinterkante" bezeichnet. Je nach Herstel ^¬ ler sind auch noch andere Bezeichnungen geläufig, wie z. B. "Pressure Side Bleed". Die Hinterkantenfahne wird mittels Filmkühlung durch die aus dem Spalt zwischen der Endkante der druckseitigen Schaufelwand und der Hinterkantenfahne der saugseitigen Schaufelwand ausströmende Kühlluft gekühlt. Un ^¬ terbrochen werden die freistehenden Abschnitte der Hinterkan¬ tenfahne von auch als "Land" bezeichneten Versteifungsab ^¬ schnitten oder Stegen, bei denen die druckseitige Schaufel ^¬ wand zur Stabilisierung der Turbinenschaufel im Hinterkanten- bereich jeweils bis zum Hinterkantenende ausgedehnt ist, so dass die Hinterkante dort vergleichsweise massiv gehalten ist.

Problematisch ist hierbei, dass trotz der beschriebenen Küh- lung der Hinterkantenfahne in diesem Bereich bauartbedingte Überhitzungen auftreten können. Insbesondere eine dadurch verursachte Rissbildung wirkt sich für die betroffene Turbi ^¬ nenschaufel lebendauerbegrenzend aus. Da bei den für die Be ^¬ hebung derartiger Verschleißschäden notwendigen Wartungsar- beiten meist große Teile der Gasturbine bzw. der jeweiligen Turbineneinheit demontiert und anschließend wieder zusammen ^¬ gesetzt werden müssen, entstehen neben den Kosten für die Be¬ schaffung und den Einbau der Ersatzteile auch noch relativ lange Ausfallzeiten. Der Erosion der Turbinenschaufeln, ins- besondere im Bereich ihrer jeweiligen Hinterkante, kann zwar durch den vermehrten Einsatz von Kühlluft entgegengewirkt

werden, jedoch mindert dies den Gesamtwirkungsgrad der Gas ^¬ turbine.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Turbi- nenschaufel für eine Gasturbine anzugeben, die bei einem niedrigen Kühlluftbedarf eine besonders hohe Lebensdauer auf¬ weist. Weitere Aufgabe ist die Angabe einer Verwendung einer solchen Turbinenschaufel. Außerdem soll ein Verfahren zum Kühlen einer Turbinenschaufel angegeben werden.

Bezüglich der Turbinenschaufel wird die Aufgabe erfindungsge ^¬ mäß gelöst, indem die druckseitige Fläche der Hinterkanten ^¬ fahne eine Anzahl von muldenförmigen Vertiefungen aufweist.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass sich im Bereich der Hinterkantenfahne das an der Druckseite entlang ^¬ strömende Arbeitsmedium bzw. Heißgas mit der aus dem Schau ^¬ felinneren ausströmenden Kühlluft vermischt, so dass gerade die aufgrund ihrer schlanken Bauform besonders empfindliche Hinterkantenfahne vergleichsweise warmer Kühlluft mit ent ^¬ sprechend verringertem Kühlvermögen ausgesetzt ist. Dadurch kann eine Überhitzung des Hinterkantenendes auftreten, die möglicherweise zu Rissbildungen und damit zu einer herabge ^¬ setzten Lebensdauer der jeweiligen Turbinenschaufel führt. Weiterhin geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass im Interesse eines hohen Wirkungsgrades der Gasturbine auf einen vermehrten Einsatz von Kühlluft verzichtet werden sollte. Stattdessen sollte die Anordnung zur Kühlung des Hinterkan¬ tenbereichs derart gestaltet sein, dass das nach der Vermi- schung mit dem heißen Arbeitsmedium verbleibende Kühlpoten¬ tial der vorhandenen Kühlluft möglichst vollständig ausge ^¬ nutzt wird. Dazu sollte der Wärmeübergang von der Hinterkante bzw. der Hinterkantenfahne auf das entlangströmende Heißgas- /Kühlluft-Gemisch erhöht werden.

Dabei sollten geeignete Elemente an der Hinterkantenfahne derart gestaltet sein, dass einerseits eine Strömungsbeein-

flussung oder Verwirbelung des tangential entlang der Hinter¬ kantenfahne strömenden Heißgas-/Kühlluft-Gemischs eintritt, die einen erhöhten Wärmeübergang bewirkt. Diese Strömungsbe ^¬ einflussung sollte jedoch andererseits derart ausgelegt sein, dass kein Abriss bzw. keine Ablenkung des Kühlfilms von der zu kühlenden Fläche erfolgt. Zu diesem Zweck sind muldenför¬ mige Vertiefungen, so genannte "Dimples", vorgesehen, die die Turbulenz des an der Hinterkantenfahne entlangströmenden Kühlfilms erhöhen, jedoch nicht zu seiner Ablenkung von der Hinterkantenfläche führen. Dabei erhöht sich die abführbare Wärmemenge, während ein unerwünschter Druckverlust vermieden wird. Diese Vertiefungen sind dabei so ausgestaltet, dass diese jeweils eine ausschließlich in der druckseitigen Fläche der Hinterkantenfahne umlaufende Berandungskante aufweisen.

Vorteilhafterweise weist eine Anzahl der in die Hinterkanten ^¬ fahne eingebrachten Vertiefungen jeweils eine elliptische, insbesondere eine kreisförmige, Berandungskante auf. In einer besonders geeigneten Ausführungsvariante, die gegenüber einer glatten Hinterkantenfahne nur eine ausgesprochen geringfügige Erhöhung des Strömungswiderstandes bewirkt, kommt eine derar ^¬ tige Berandung dadurch zustande, dass die jeweilige Vertie ^¬ fung die Gestalt eines Kugelabschnittes besitzt.

Als geeignete Anpassung der Vertiefungen an die Geschwindig ^¬ keit und die Durchsatzmenge des an der Hinterkante entlang strömenden Arbeitsmedium-/Kühlluft-Gemisches und an die Größe der Turbinenschaufel, beträgt der Radius im Falle einer Ver ^¬ tiefung mit kreisförmiger Berandung vorzugsweise etwa 1/10 bis 1/4 der Breite der Hinterkantenfahne. Die (maximale) Tie ^¬ fe eines Kugelabschnitts entspricht vorteilhafterweise etwa 1/3 des korrespondierenden Kugelradius. Vertiefungen mit leicht von der Kreisform abweichender Berandung, z. B. ellip¬ tischer Berandung mit geringer Exzentrizität, sind vorzugs- weise in Bezug auf ihre Tiefe und ihre ebene Ausdehnung ähn ^¬ lich dimensioniert wie die Vertiefungen mit kreisförmiger Be¬ randung bzw. mit kugelabschnittsförmiger Gestalt.

Für eine besonders gleichmäßige Beeinflussung des entlang ^¬ strömenden Arbeitsmedium-/Kühlluft-Gemisches sind die Vertie ^¬ fungen vorzugsweise regelmäßig auf der druckseitigen Fläche der Hinterkantenfahne verteilt, wobei der Abstand zwischen den Berandungen je zwei benachbarter Vertiefungen bei kugel- abschnittsförmiger Gestalt vorzugsweise das ein- bis einein¬ halbfache des Kugeldurchmessers beträgt.

Die vorliegende Turbinenschaufel, deren Hinterkantenfahne muldenförmige Vertiefungen aufweist, wird erfindungsgemäß in einer vorzugsweise stationären Gasturbine verwendet, um die auf die Angabe einer Verwendung der vorgenannten Turbinenschaufel gerichteten Aufgabe zu lösen. Insbesondere kann es sich bei der Turbinenschaufel um eine Leitschaufel handeln. Vorzugsweise sind jeweils eine Anzahl dieser Leitschaufeln in einer Anzahl von Leitschaufelreihen zusam- mengefasst. Entsprechendes gilt im Falle von Laufschaufeln. Insbesondere kann eine mit konventionellen Turbinenschaufeln ausgestattete Gasturbine zur Erhöhung ihres Wirkungsgrades mit den bezüglich der Hinterkantenkühlung verbesserten Turbinenschaufeln nachgerüstet werden.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst, indem an der Hinterkantenfahne entlangströmende Kühlluft durch an der Hinterkantenfahne angeordnete Vertiefungen lokal verwirbelt wird.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbeson- dere darin, dass bei einer Turbinenschaufel mit so genannter Cut-Back Hinterkante durch das gezielte Aufbringen einer Oberflächenstruktur auf die druckseitige Fläche der Hinter¬ kantenfahne mit vielen vergleichsweise kleinen und flachen Mulden ("Dimples") , ähnlich der Oberfläche eines Golfballs, ein verbesserter Wärmeübergang auf die vorbeiströmende Kühl¬ luft erreicht wird. Dadurch kann in diesem besonders kriti ^¬ schen Bereich die thermische Belastung gesenkt und damit die

Schädigung des Hinterkantenendes vermieden oder zumindest verlangsamt werden, so dass das Hinterkantenende bzw. die zu ^¬ geordnete Turbinenschaufel eine höhere Lebensdauer aufweist und/oder bei höheren Temperaturen betrieben werden kann. Da weiterhin durch die Dimples der Strömungswiderstand gegenüber einer Turbinenschaufel mit glatter Hinterkantenfahne nicht erhöht wird und somit der Kühlluftstrahl bzw. das Arbeitsme ^¬ dium keinen Druckverlust erleidet, sprich die aerodynamischen Leistungsdaten der Turbinenschaufel erhalten bleiben, lässt sich aufgrund der Einsparung von Kühlluft auch ein gesteiger¬ ter Gesamtwirkungsgrad der jeweiligen Turbineneinheit errei ^¬ chen. Die Oberflächenstruktur kann bei entsprechender Gestal¬ tung der Gussform mit vergleichsweise geringem Aufwand direkt beim Guss der Turbinenschaufel eingebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

FIG 1 einen Längsschnitt durch eine Gasturbine,

FIG 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer Turbinen ^¬ schaufel der Gasturbine nach FIG 1, und

FIG 3 einen Ausschnitt aus dem Querschnitt der Turbinen- schaufei nach FIG 2.

Gleiche Teile sind allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Gasturbine 1 gemäß FIG 1 weist einen Verdichter 2 für

Verbrennungsluft, eine Brennkammer 4 sowie eine Turbine 6 zum Antrieb des Verdichters 2 und eines nicht dargestellten Gene ^¬ rators oder einer Arbeitsmaschine auf. Dazu sind die Turbine 6 und der Verdichter 2 auf einer gemeinsamen, auch als Turbi- nenläufer bezeichneten Turbinenwelle 8 angeordnet, mit der auch der Generator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist, und die um ihre Mittelachse 9 drehbar gelagert ist.

Die in der Art einer Ringbrennkammer ausgeführte Brennkammer 4 ist mit einer Anzahl von Brennern 10 zur Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs bestückt. Sie ist wei- terhin an ihrer Innenwand mit nicht näher dargestellten Hit¬ zeschildelementen versehen.

Die Turbine 6 weist eine Anzahl von mit der Turbinenwelle 8 verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln 12 auf. Die Laufschau- fein 12 sind kranzförmig an der Turbinenwelle 8 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen. Weiter¬ hin umfasst die Turbine 6 eine Anzahl von feststehenden Leit ^¬ schaufeln 14, die ebenfalls kranzförmig unter der Bildung von Leitschaufelreihen an einem Innengehäuse 16 der Turbine 6 be- festigt sind. Die Laufschaufeln 12 dienen dabei zum Antrieb der Turbinenwelle 8 durch Impulsübertrag vom die Turbine 6 durchströmenden Arbeitsmedium M. Die Leitschaufeln 14 dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums M zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gese- hen aufeinanderfolgenden Laufschaufelreihen oder Laufschau¬ felkränzen. Ein aufeinander folgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln 14 oder einer Leitschaufelreihe und aus ei¬ nem Kranz von Laufschaufeln 12 oder einer Laufschaufelreihe wird dabei auch als Turbinenstufe bezeichnet.

Jede Leitschaufel 14 weist eine auch als Schaufelfuß bezeich ^¬ nete Plattform 18 auf, die zur Fixierung der jeweiligen Leit¬ schaufel 14 am Innengehäuse 16 der Turbine 6 als Wandelement angeordnet ist. Die Plattform 18 ist dabei ein thermisch ver- gleichsweise stark belastetes Bauteil, das die äußere Begren ^¬ zung eines Heißgaskanals für das die Turbine 6 durchströmende Arbeitsmedium M bildet. Jede Laufschaufei 12 ist in analoger Weise über eine auch als Schaufelfuß bezeichnete Plattform 20 an der Turbinenwelle 8 befestigt.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Gasturbine 1 für eine vergleichsweise hohe Austrittstem-

peratur des aus der Brennkammer 4 austretenden Arbeitsmediums M von etwa 1200 ⁰ C bis 1500 ⁰ C ausgelegt. Um dabei auch eine hohe Lebensdauer oder Betriebsdauer der Gasturbine 1 zu ge¬ währleisten, sind deren wesentliche Komponenten, insbesondere die Turbinenschaufeln 15 (d. h. die Leitschaufeln 14 und/oder die Laufschaufeln 12), kühlbar ausgebildet.

Zur Kühlung einer Turbinenschaufel 15, insbesondere einer Leitschaufel 14, wird Kühlluft K verwendet, die ins Innere der Turbinenschaufel 15 geleitet wird, um insbesondere die

Außenwände von innen her zu kühlen. Ein Teil dieser Kühlluft K wird aus endseitig angeordneten Austrittsöffnungen der Tur¬ binenschaufel 15 heraus geblasen, um den besonders hitzeemp ^¬ findlichen Hinterkantenbereich 21 mit der Hinterkante 22 zu kühlen.

In den FIG 2 und 3 ist daher zur näheren Erläuterung des Kühlsystems der Turbinenschaufeln 15 im Bereich der Hinter¬ kante 22 eine Turbinenschaufel 15 dargestellt, wobei FIG 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht der Turbinenschaufel 15 und FIG 3 einen Querschnitt durch das Schaufelprofil zeigt. Wie aus den Figuren zu entnehmen ist, wird die Turbinenschau ^¬ fel 15 auf beiden Seiten vom Arbeitsmedium M in Richtung der Hinterkante 22 umströmt, wobei das Schaufelprofil bezüglich des Arbeitsmediums M von der druckseitigen Schaufelwand 24 und der druckabgewandten oder saugseitigen Schaufelwand 26 begrenzt wird. Für eine bei einem hohen aerodynamischen Wir¬ kungsgrad auch bezüglich der Kühlung geeignete Ausgestaltung des Hinterkantenbereichs 21, weist die Turbinenschaufel 15 eine so genannte Cut-Back-Hinterkante auf, bei der die druck ^¬ seitige Schaufelwand 24 von der Hinterkante 22 derart zurück ^¬ versetzt ist, dass die saugseitige Schaufelwand 26 eine über die Endkante 27 der druckseitigen Schaufelwand 24 hinausra ^¬ gende Hinterkantenfahne 28 ausbildet. Diese Abschnitte mit einer freistehenden, beidseitig dem Arbeitsmedium M ausge¬ setzten Hinterkantenfahne 28 werden lediglich von den stabi¬ lisierend wirkenden Verstrebungselementen 30 unterbrochen,

wobei der Hinterkantenbereich 21 in diesen so genannten "Land"-Abschnitten gemeinsam mit der bis zur Hinterkante 22 verlängerten druckseitigen Schaufelwand 24 gebildet wird. Es sind jedoch auch Varianten mit verkürzten oder nicht spitz zulaufenden Land-Abschnitten denkbar.

Bei dieser Cut-Back-Hinterkante wird die Hinterkantenfahne 28 bzw. die druckabgewandte oder saugseitige Schaufelwand 26 mit einem Kühlfilm aus Kühlluft K, die aus dem Innenraum der Tur- binenschaufel 15 austritt, gekühlt. Dabei vermischt sich die Kühlluft K im Bereich der Hinterkantenfahne 28 mit dem druck ^¬ seitig zuströmenden Arbeitsmedium M, so dass die Temperatur des entlang der Innenseite der druckabgewandten Schaufelwand 26 strömenden Kühlfilms im Bereich der Hinterkantenfahne 28 kontinuierlich ansteigt.

Um zu verhindern, dass hierdurch eine Überhitzung der Hinter¬ kantenfahne 28 der Turbinenschaufel 15 eintritt, die zu Ris ^¬ sen führen kann, ist die Hinterkantenfahne 28 spezifisch für eine besonders effektive Wärmeübergabe an die durch den Kon ^¬ takt mit dem heißen Arbeitsmedium M bereits vorgewärmte Kühl¬ luft K ausgelegt. Dazu sind auf der druckzugewandte Seite der Hinterkantenfahne 28 eine Anzahl von muldenförmigen Vertie ^¬ fungen 32 vorgesehen. Diese erzeugen eine Verwirbelung inner- halb der Kühlluftschicht, ohne eine Ablösung oder Verdrängung derselben von der Hinterkantenfahne hervorzurufen, wodurch sich ein erhöhter Wärmeübertrag von der Hinterkantenfahne 28 auf den Kühlfilm erreichen lässt. Damit ist bei gering gehal ^¬ tenem Druckverlust eine erhöhte Kühlwirkung ermöglicht.

Die Vertiefungen 32 sind so ausgestaltet, dass deren jeweilige umlaufende Berandungskante 34 ausschließlich in der druckseitigen Fläche der Hinterkantenfahne 28 vorgesehen ist. Im Ausführungsbeispiel besitzen die Vertiefungen 32 jeweils die Gestalt eines Kugelabschnittes. Sie weisen daher eine kreisförmige Berandungskante 34 mit einem Radius von etwa 1/10 der Breite x der Hinterkantenfahne 28 auf. Die Tiefe ei-

nes Kugelabschnitts entspricht etwa 1/3 des Kugelradius. Da ^¬ mit ist eine gute Beeinflussbarkeit der Luftströmung sicher ^¬ gestellt, während die mechanische Stabilität der Hinterkan ^¬ tenfahne 28 höchstens unwesentlich herabgesetzt wird. Die Vertiefungen 32 bilden ein regelmäßiges Muster, so dass der beschriebene Kühlungseffekt gleichmäßig auf der gesamten druckseitigen Fläche der Hinterkantenfahne 28 (mit Ausnahme der durch Verstrebungselemente 30 unterbrochenen Abschnitte, die ohnehin für höhere thermische Belastungen ausgelegt sind) wirksam wird. Um einen besonders gleichmäßigen Kühlungseffekt zu erzielen, sind selbst die vom Muster vorgegebenen, jedoch aufgrund von Platzmangel am Ende der Hinterkantenfahne 28 nicht mehr vollständig auf die verbleibende Restfläche passenden Vertiefungen 32 eingearbeitet.