Laufschaufel für eine Gasturbine mit gekühlter Anstreifkante

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufschaufel für eine Gasturbine, umfassend ein sich in einer radialen Richtung erstreckendes Schaufelblatt mit einem Schaufelblattkörper, der eine Umfangswandung mit einem druckseitigen Wandabschnitt und einem saugseitigen Wandabschnitt, einen im Bereich der Schaufelspitze mit der Umfangswandung verbundenen plattenförmigen Kronenboden und eine sich entlang der Umfangswandung erstreckende Anstreifkante aufweist, wobei die Umfangswandung und der Kronenboden in dem Schaufelblattkörper einen Hohlraum definieren, die Anstreifkante außenseitig mit der Umfangswan- dung fluchtet und radial über den Kronenboden vorsteht und in dem Schaufelblattkörper Kühlkanäle ausgebildet sind, die sich ausgehend von dem Hohlraum zu in der Anstreifkante vorgesehe- nen Kühlfluidaustrittsöffnungen erstrecken.

In einer Gasturbinenanlage wird thermische Energie und/oder Strömungsenergie eines durch Verbrennung eines Brennstoffs erzeugten Heißgases in Rotationsenergie umgewandelt, die meist mittels eines Generators in elektrische Energie konver ^¬ tiert wird. Dazu besitzt die Gasturbinenanlage einen Strö ^¬ mungskanal, in dessen axialer Richtung ein Turbinenläufer drehbar gelagert ist. Dieser umfasst eine Mehrzahl von Rad ^¬ scheiben, an deren radial äußeren Stirnflächen jeweils eine Mehrzahl von Laufschaufeln in Form eines Schaufelkranzes angeordnet sind. Die Laufschaufeln weisen hierzu jeweils Schau ^¬ felfüße auf, die in eine oder mehrere an den Stirnflächen der Radscheiben ausgebildete Aufnahmenuten eingesetzt und darin festgelegt sind.

An der Oberseite der Schaufelfüße sind Schaufelplattformen ausgebildet, von deren von der Radscheibe weg weisenden Au ^¬ ßenseiten Schaufelblätter in den Strömungskanal vorstehen. Während des Betriebs der Gasturbinenanlage wird der Strö ^¬ mungskanal von dem Heißgas durchströmt, wobei das strömende Heißgas die Laufschaufeln mit einer Kraft beaufschlagt, die aufgrund der Form der Schaufelblätter in ein auf den Turbinenläufer wirkendes Drehmoment umgewandelt wird, das den Tur ^¬ binenläufer rotierend antreibt.

Der thermodynamische Wirkungsgrad von Gasturbinenanlagen ist umso größer, je höher die Heißgastemperatur in der Gasturbinenanlage ist. Der Höhe der Heißgastemperatur sind jedoch Grenzen durch die thermische Belastbarkeit der Laufschaufeln gesetzt. Dementsprechend besteht eine Zielsetzung darin, Laufschaufeln zu schaffen, die auch bei hohen thermischen Be- lastungen eine für den Betrieb der Gasturbinenanlage ausrei ^¬ chende mechanische Festigkeit besitzen. Hierzu werden Lauf ^¬ schaufeln mit aufwendigen Beschichtungssystemen versehen. Zur weiteren Erhöhung der maximal zulässigen Heißgastemperatur werden Laufschaufeln während des Betriebs der Gasturbinenan- läge gekühlt. Dazu sind in ihrem Inneren Hohlräume und Kühl ^¬ kanäle ausgebildet, die von einem Kühlfluid, zumeist Luft durchströmt werden. Gängige Kühlverfahren sind beispielsweise die Prallkühlung, bei der das Kühlfluid derart geführt wird, dass es von innen auf die Wandung des Schaufelblatts prallt, oder die Filmkühlung, bei der das Kühlfluid durch in dem

Schaufelblattkörper ausgebildete Kühlbohrungen aus dem Inneren des Schaufelblatts nach außen strömt, um an dessen Außenseite einen Kühlfilm zu bilden. So ist es beispielsweise aus der US 5,733,102 und der

US 2014/044557 AI bekannt, die Schaufelblätter gekühlter Laufschaufeln in einem Gussverfahren herzustellen. Gängige gegossene Schaufelblätter umfassen jeweils einen hohlen

Schaufelblattkörper, der in dem Bereich der Schaufelspitze durch einen sogenannten Kronenboden verschlossen ist. Ferner trägt der Schaufelblattkörper in dem Bereich der Schaufelspitze eine Anstreifkante, die außenseitig bündig an den Schaufelblattkörper angegossen ist und entlang der Außenkon- tur der Umfangswandung des Schaufelblattkörpers in der radia ^¬ len Richtung vorsteht. Zwischen der Anstreifkante und einer den Strömungskanal der Gasturbinenanlage begrenzenden Kanal ^¬ wandung verbleibt ein enger Radialspalt vorgegebener Breite, um einerseits ein reibungsarmes Rotieren des Turbinenläufers in dem Strömungskanal zu ermöglichen, andererseits aber nur einen geringen Teil des Heißgases ungenutzt durch den Radial ^¬ spalt durchströmen zu lassen. Zum Schutz der Anstreifkante ist es bekannt, in der Anstreifkante zur Kühlung Kühlkanäle auszubilden, die sich ausgehend von dem Hohlraum zu Kühl- fluidaustrittsöffnungen erstrecken, die in den Stirnflächen der Anstreifkante ausgebildet sind.

Nach einer gewissen Betriebsdauer der Turbinenanlage kann es zu Veränderungen des Radialspalts kommen. Beispielsweise kann der Turbinenläufer durch Kriechen seine ursprünglich zentrale Lage verlassen, die Länge der Laufschaufein infolge der Zentrifugalkraft zunehmen oder sich ein ursprünglich kreisrunder Strömungskanal ovalisieren. Diese Effekte resultieren aus ei- nem Setzen und/oder einer Längung infolge thermischer Belastung durch das Heißgas und/oder von rotationsbedingten Fliehkräften beziehungsweise der Schwerkraft. Der dadurch bewirkte Kontakt zwischen den Stirnflächen der Anstreifkanten und der Kanalwandung führt zu einem reibungsbedingten Abtrag von Ma- terial in Form von Metallstaub oder Metallspänen von den

Anstreifkanten . Dann können sich die Kühlfluidaustrittsöff- nungen mit dem abgetragenen Schaufelblattmaterial zusetzen, wodurch ein Kühlen der Anstreifkanten beeinträchtigt oder verhindert wird. Die unzureichende Kühlung der Anstreifkanten führt zu einem höheren Verschleiß und folglich zu einer ge ^¬ ringeren Lebensdauer der Schaufelblätter.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laufschaufel für eine Gas- turbine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen al ^¬ ternativen Aufbau besitzt und eine zuverlässige Kühlung der Anstreifkante ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine Laufschaufel für eine Gasturbine der eingangs genannten Art, bei der in der Stirnfläche der Anstreifkante wenigstens eine Vertiefung ausgebildet ist, in die zumindest ein Teil der Kühlkanäle derart mündet, dass die Kühlfluidaustrittsöff- nungen vollständig in einem Bodenbereich der wenigstens einen Vertiefung liegen.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die Kühlfluid- austrittsöffnungen bezogen auf die radiale Richtung gegenüber der Stirnfläche der Anstreifkante abzusenken. Dies wird er ^¬ findungsgemäß dadurch bewirkt, dass in der Stirnfläche der Anstreifkante wenigstens eine Vertiefung ausgebildet ist und zumindest ein Teil der Kühlaustrittsöffnungen vollständig in einem Bodenbereich der wenigstens einen Vertiefung angeordnet sind. Auf diese Weise sind die Kühlfluidaustrittsöffnungen von dem Kontaktbereich zwischen der Stirnfläche der

Anstreifkante und der Kanalwandung entfernt, wodurch ein Zu ^¬ setzen der Kühlfluidaustrittsöffnungen mit abgetragenem

Schaufelblattmaterial reduziert oder verhindert wird. Infolge dessen bleibt die Kühlleistung über die Betriebsdauer der Gasturbinenanlage im Wesentlichen erhalten, was mit einer entsprechend langen Lebensdauer der Schaufelblätter einhergeht .

Weiter ist der Bodenbereich der wenigstens einen Vertiefung bezogen auf die radiale Richtung zwischen der Stirnfläche der Anstreifkante und der Außenfläche des Kronenbodens angeord ^¬ net. Vorzugsweise ist dabei der Bodenbereich als eine flache Bodenfläche ausgebildet, die gegenüber der Stirnfläche eine Tiefe besitzt, die im Bereich von 0,5 mm bis 4,5 mmm und be ^¬ vorzugt im Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm liegt. Eine solche radiale Position des Bodenbereichs bewirkt einerseits, dass die Kühlfluidaustrittsöffnungen in unmittelbarer Nähe des freien Endbereichs der Anstreifkante angeordnet sind, wodurch sich eine effektive Kühlung dieses Bereichs der Anstreifkante gewährleisten lässt. Die geringe Tiefe der Bodenfläche der Vertiefung gegenüber der Stirnfläche reicht andererseits aus, um zu verhindern, dass von der Stirnfläche abgetragene Mate ^¬ rialpartikel die Kühlfluidaustrittsöffnungen zusetzen, was mit einer gleichbleibenden Kühlleistung einhergeht. In bekannter Weise besitzt die Anstreifkante bezogen auf die radiale Richtung gegenüber der Außenfläche des Kronenbodens eine Gesamthöhe, die im Bereich von 1 mm bis 10 mm, vorteil ^¬ haft im Bereich von 1,5 mm bis 6 mm liegt und bevorzugt 3,5 mm beträgt. In Anstreifkanten mit einer Gesamthöhe in diesem Bereich lassen sich Vertiefungen mit geeigneter Tiefe ohne Weiteres ausbilden.

Darüber hinaus ist eine Innenfläche der Anstreifkante gegen ^¬ über der radialen Richtung nach außen unter Ausbildung eines ersten Neigungswinkels geneigt, wobei der erste Neigungswin ^¬ kel in einer sich in radialer Richtung erstreckenden Ebene gemessen wird, welche die Anstreifkante senkrecht durch ^¬ schneidet, und in dem Bereich von 0° bis 45° liegt und bevor ^¬ zugt mehr als 10° und/oder weniger als 30° beträgt. Infolge der Neigung der Innenfläche der Anstreifkante verbreitert sich die Anstreifkante von der Stirnfläche in Richtung des Kronenbodens. Dies verbessert die Stabilität der

Anstreifkante und verbessert zusätzlich den Wärmetransport zwischen der Anstreifkante und dem Kronenboden beziehungswei- se der Umfangswandung .

Zudem erstreckt sich die wenigstens eine Vertiefung unter Bildung eines abgestuften Querschnitts bis zu einer Innensei ^¬ te der Anstreifkante, wobei insbesondere eine Stufenecke des Querschnitts, bevorzugt die Innenecke abgerundet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist wenigstens eine Vertiefung zur Innenseite hin offen ausgebildet. Derartige Vertiefungen können bereits während des Gießens des Schaufelblattkörpers oder erst nachträglich beispielsweise durch Fräsen oder Erodieren einfach hergestellt werden.

Weiter ist jeder Kühlkanal gegenüber einer zu der radialen Richtung senkrechten Ebene in Richtung der Anströmkante der Laufschaufel oder in Richtung der Abströmkante der Laufschau ^¬ fel unter Ausbildung eines dritten und/oder vierten Neigungswinkels geneigt, wobei der dritte Neigungswinkel in Richtung der Abströmkante der Laufschaufel und der vierte Neigungswin- kel in Richtung der Anströmkante der Laufschaufel jeweils in einer Ebene, welche die Messebene des ersten Neigungswinkels senkrecht schneidet, gemessen werden, im Bereich zwischen 30° und 90°, weiter bevorzugt zischen 30° und 80° liegen und ins ^¬ besondere 45° betragen. Kühlkanäle mit einer solchen Neigung in Richtung der Anströmkante oder in Richtung der

Abströmkante weisen eine größere Länge auf, wodurch sich die konvektive Kühlung der Anstreifkante verbessern kann. Insbe ^¬ sondere durch eine zur Anströmkante geneigte Anordnung von Kühlkanälen werden die Strahlen über die Spitzen der saugsei- tigen Anstreifkante geführt und kühlen dort die Oberfläche, wo sie in der Regel am heißesten wird. Zudem können sie die Strömungsrichtung des austretenden Kühlfluids günstig beeinflussen. Kühlkanäle unterschiedlicher Neigungsrichtungen können sich durchdringen oder ohne Durchdringung kreuzen.

Bevorzugt besitzt in dem Bereich der wenigstens einen Vertie ^¬ fung die Stirnfläche der Anstreifkante eine Breite, die ge ^¬ ringer ist als die Dicke der Umfangswandung des Schaufel ^¬ blattkörpers in dem Bereich der wenigstens einen Vertiefung. Dazu kann in dem Bereich der Vertiefung die Stirnfläche der Anstreifkante eine Breite besitzen, die geringer ist als die Breite des Bodenbereichs der wenigstens einen Vertiefung. Auf diese Weise bildet nur ein relativ schmaler Außenbereich der Anstreifkante deren radial äußeren Endbereich.

Vorteilhaft besitzen in dem Bereich der wenigstens einen Vertiefung die Stirnfläche der Anstreifkante und der Bodenbe ^¬ reich der wenigstens einen Vertiefung gemeinsam eine Breite, die etwa gleich der Dicke der Umfangswandung des Schaufel- blattkörpers in dem Bereich der wenigstens einen Vertiefung ist. Derartige Anstreifkanten stellen im Wesentlichen eine Fortsetzung der Umfangswandung des Schaufelblattkörpers über den Kronenboden hinaus dar. Alternativ kann die Vertiefung in der Stirnfläche der

Anstreifkante als Nut unter Belassung eines außenseitigen Stirnflächenabschnitts und eines innenseitigen Stirnflächen- abschnitts ausgebildet sein, wobei insbesondere die Innen ^¬ ecken der Vertiefung abgerundet sind.

In diesem Fall können in dem Bereich der Vertiefung die Breite des außenseitigen Stirnflächenabschnitts und die Breite des innenseitigen Stirnflächenabschnitts der Anstreifkante jeweils im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm liegen und bevorzugt mindestens 1 mm betragen, wobei das Verhältnis zwischen der außenseitigen Breite und der innenseitigen Breite im Bereich zwischen 0,7 mm und 1,3 mm, insbesondere 0,9 und 1,1 liegt und bevorzugt 1 ist.

Gemäß einer weiteren Variante verjüngt sich in dem Bereich der Vertiefung die Umfangswandung in Richtung des Kronenbodens zugunsten des Hohlraums, wobei sich die Dicke der Um- fangswandung von einer Ausgangsdicke auf eine verjüngte Dicke reduziert, die mindestens halb so groß wie die Ausgangsdicke ist, und die Verjüngung über einen radialen Abschnitt der Um- fangswandung erfolgt, dessen Höhe mindestens fünfmal und höchstens zehnmal so groß ist wie die Ausgangsdicke. Infolge der reduzierten Dicke der Umfangswandung unmittelbar unterhalb des Kronenbodens können die Kühlkanäle derart ausgebil ^¬ det sein, dass sie sich näher zu der Außenseite der

Anstreifkante erstrecken, was mit einer verbesserten konvek- tiven Kühlung der Anstreifkante einhergeht.

Vorteilhaft sind in der wenigstens einen Vertiefung die Kühl- fluidaustrittsöffnungen nebeneinander und beabstandet zueinander insbesondere äquidistant und/oder entlang einer Linie angeordnet. Derartig angeordnete Kühlfluidaustrittsöffnungen eignen sich in besonderem Maße dazu, die Anstreifkante ent ^¬ lang Ihrer umfänglichen Erstreckung zu kühlen. Grundsätzlich können die Kühlfluidaustrittsöffnungen aber beliebig verteilt sein . Bei einer erfindungsgemäßen Laufschaufel kann die wenigstens eine Vertiefung nur in einem von dem saugseitigen Wandabschnitt der Umgebungswandung abragenden Abschnitt der

Anstreifkante vorgesehen sein. Auf diese Weise lässt sich die Kühlung des von dem saugseitigen Wandabschnitt der Umfangs- wandung abragenden Abschnitts der Anstreifkante verbessern.

In einer Variante der vorliegenden Erfindung ist genau eine Vertiefung vorgesehen. Dies führt zu einer besonders einfa ^¬ chen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Laufschaufei .

Alternativ dazu kann eine Mehrzahl von in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Vertiefungen vorgesehen sein, in die jeweils ein Teil der Kühlkanäle mündet und die insbeson ^¬ dere jeweils wenigstens ein oben genanntes Merkmal aufweisen. Mehrere Vertiefungen führen zu einer entsprechenden Gruppierung der Kühlkanäle. Gemäß einer Variante erstreckt sich jeder Kühlkanal geradli ^¬ nig und/oder besitzt einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser, der im Bereich von 0,25 mm bis 2 mm liegt und bevorzugt 0,6 mm beträgt. Dabei können die Kühlkanäle im Bereich der Kühlfluidaus- trittsöffnungen aufgeweitet sein, wobei die Aufweitungen insbesondere die Form eines Zylinders besitzen, dessen Höhe höchstens fünfmal, bevorzugt ebenso groß ist wie der Durch ^¬ messer des Kühlkanals und/oder dessen Durchmesser höchstens dreimal, bevorzugt doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Kühlkanals. Derartig aufgeweitete Kühlfluidaustrittsöff- nungen können als Diffusor wirken und den austretenden Kühl- fluidstrom entsprechend aufweiten, sodass nach dem Prinzip der Filmkühlung ein großer Bereich der Anstreifkante gekühlt werden kann. Alternativ zu der zylindrischen Form können die Kühlfluidaustrittsöffnungen auch konisch, halb-konisch oder fächerartig aufgeweitet sein. Vorteilhaft sind die Kühlkanäle als Bohrungen ausgebildet. Durch Bohren lassen sich geradlinige Kühlkanäle mit kreisförmigem Querschnitt einfach in einen gegossenen Schaufelblattkörper einbringen.

Vorteilhaft sind die Kühlkanäle gegenüber der radialen Rich ^¬ tung quer zu der Innenfläche der Anstreifkante unter Ausbil ^¬ dung eines zweiten Neigungswinkels geneigt, wobei insbesonde ^¬ re die zweite Neigungswinkel der Kühlkanäle, die jeweils in einer sich in radialer Richtung erstreckenden Ebene gemessen werden, welche die Anstreifkante senkrecht durchschneidet, gleich oder etwa gleich dem ersten Neigungswinkel der Innenfläche der Anstreifkante sind. Kühlkanäle mit einer solchen Neigung leiten das aus den Kühlfluidaustrittsöffnungen aus- tretende Kühlfluid von innen zu dem äußeren Endbereich der Anstreifkante .

Gemäß—einer Variante—±-&ΐ—jeder Kühlkanal—gegenüber einer—z-u- der radialen Richtung senkrechten Ebene—in Richtung der An- strömkantc der Laufschaufcl—oder—in Richtung der Abströmkantc der Laufschaufcl unter Ausbildung eine —dritten und/oder vierten Neigungswinkel —geneigt,—wobei—der dritte Neigungswinkel—in Richtung der Abströmkantc der Laufschaufcl und der vierte Neigungswinkel—in Richtung der Anströmkantc der Lauf- chaufcl—j cwcil —in einer Ebene,—welche die Mcsscbcnc des ersten Neigungswinkel — enkrecht— chneidet,—gemessen werden, im Bereich—zwischen—3-Θ- ² —öftd—-Θ- ² —liegen und bevorzugt—4-§-^—betragen .—Kühlkanälc mit einer— olchen Neigung in Richtung der Anströmkantc—oder—in Richtung der Abströmkantc weisen eine größere Länge—auf,—wodurch sich die—konvektive Kühlung der Anstreifkante verbessern—kann .—Zudem können— ie die—Strömungsrichtung de —austretenden Kühlfluid —günstig beeinflussen .—Kühlkanälc unterschiedlicher Neigungsrichtungen—können sich durchdringen oder ohne—Durchdringung kreuzen.

Gemäß einer Weiterentwicklung ist ein Übergangsbereich zwischen einer Innenfläche der Anstreifkante und der Außenfläche des Kronenbodens abgerundet. Dies verbessert die aerodynami- sehen Eigenschaften der Schaufelspitze. Ansonsten ist die Innenfläche der Anstreifkante längs der Radialrichtung betrachtet, größtenteils gerade. In an sich bekannter Weise ist der Schaufelblattkörper durch Gießen oder in einem generativen Verfahren, insbesondere mittels 3D-Drucken hergestellt. Gießen hat sich insbesondere für gekühlte Schaufelblätter mit einem Hohlraum in ihrem Inneren als ein geeignetes Herstellungsverfahren herausgestellt. Aber auch generative Verfahren sind zur Herstellung von Schaufelblattkörpern geeignet.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung wer den anhand von sechs Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Laufschaufel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich ^¬ nung deutlich. Darin ist:

Figur 1 eine perspektivische Teilansicht eines Schaufel ^¬ blatts einer Laufschaufel gemäß einer ersten Aus- führungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 eine vergrößerte Teilansicht der in der Figur 1

dargestellten Laufschaufei ; Figur 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht der in Figur 2 dargestellten Laufschaufel entlang der mit III bezeichneten Linie;

Figur 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Schau- felblatts einer Laufschaufel gemäß einer zweiten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der Figur 3 entspricht;

Figur 5 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Schau- felblatts einer Laufschaufel gemäß einer dritten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der Figur 3 entspricht; eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Schau ^¬ felblatts einer Laufschaufel gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der Figur 3 entspricht; eine vergrößerte Teilansicht eines Schaufelblatts einer Laufschaufel gemäß einer fünften Ausführungs ^¬ form der vorliegenden Erfindung, die der Figur 2 entspricht; und eine vergrößerte Teilansicht eines Schaufelblatts einer Laufschaufel gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der Figur 2 entspricht.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Laufschaufel für eine Gastur ^¬ bine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Laufschaufel umfasst ein sich in einer radialen Richtung R erstreckendes Schaufelblatt 1 mit einem gegossenen Schaufelblattkörper 2. Der Schaufelblattkörper 2 besitzt eine Umfangswandung 3, die einen druckseitigen Wandabschnitt 3a und einen saugseitigen Wandabschnitt 3b aufweist. Ferner um ^¬ fasst der Schaufelblattkörper 2 einen plattenförmigen Kronenboden 4, der mit der Umfangswandung 3 im Bereich der Schaufelspitze 5 verbunden ist. Die Umfangswandung 3 und der Kronenboden 4 definieren in dem Schaufelblattkörper 2 einen Hohlraum 6, der während des Betriebs der Gasturbine von einem Kühlfluid durchströmt wird.

Weiterhin umfasst der Schaufelblattkörper 2 eine

Anstreifkante 7. Die Anstreifkante 7 erstreckt sich entlang der Umfangswandung 3 und fluchtet außenseitig mit dieser. Da ^¬ bei steht die Anstreifkante 7 radial über den Kronenboden 4 vor und besitzt bezogen auf die radiale Richtung R gegenüber der Außenfläche 4a des Kronenbodens eine Gesamthöhe h, die senkrecht zu der Außenfläche 4a des Kronenbodens gemessen wird und etwa 3 mm beträgt. Eine Innenfläche 7a der

Anstreifkante 7 ist gemäß der Querschnittsansicht größten- teils geradlinig ausgestaltet und gegenüber der radialen Richtung R um einen ersten Neigungswinkel δ von ca. 25° ge ^¬ neigt, der in einer sich in radialer Richtung (R) erstreckenden Ebene gemessen wird, welche die Anstreifkante 7 senkrecht durchschneidet. Ein Übergangsbereich 8 zwischen der Innenfläche 7a der Anstreifkante 7 und der Außenfläche 4a des Kronen ^¬ bodens 4 ist abgerundet ausgebildet.

In einem von dem saugseitigen Wandabschnitt der Umfangswan- dung 3 abragenden Abschnitt der Anstreifkante 7 ist eine Ver ^¬ tiefung 9 ausgebildet, die sich unter Bildung eines abgestuf ^¬ ten Querschnitts bis zu der Innenseite der Anstreifkante 7 erstreckt. Dabei ist die Innenecke 10 des abgestuften Quer ^¬ schnitts abgerundet. Der Bodenbereich 9a der Vertiefung 9 ist als eine flache Bodenfläche ausgebildet und bezogen auf die radiale Richtung R zwischen der Stirnfläche 7b der

Anstreifkante 7 und der Außenfläche 4a des Kronenbodens 4 an ^¬ geordnet. Dabei erstrecken sich die Außenfläche 4a des Kro ^¬ nenbodens 4, die Bodenfläche 9a der Vertiefung 9 und Stirn- fläche 7b der Anstreifkante 7 parallel zueinander und senk ^¬ recht zu der radialen Richtung R. Auf diese Weise besitzt die Vertiefung 9 gegenüber der Stirnfläche 7b eine Tiefe hi, die als senkrechter Abstand zwischen der Bodenfläche 9a und der Stirnfläche 7b gemessen wird und ca. 1 mm beträgt. Entspre- chend beträgt die senkrecht gemessene Höhe h.2 der Bodenfläche der Vertiefung 9 über der Außenfläche 4a des Kronenbodens 4 ca. 2 mm. Die Bodenfläche 9a der Vertiefung 9 und die Außen ^¬ fläche 4a des Kronenbodens 4 können aber auch zueinander und/oder zu der radialen Richtung R geneigt sein, wobei die Tiefe hi bzw. die Höhe .2 dann jeweils bezogen auf die Innen ^¬ ecke 10 zu bestimmen sind.

In dem Bereich der Vertiefung 9 besitzt die Stirnfläche 7b der Anstreifkante 7 eine Breite ai, die geringer ist als die Dicke di der Umfangswandung 3 des Schaufelblattkörpers 2 in dem Bereich der Vertiefung 9. Darüber hinaus ist die Breite ai der Stirnfläche 7b der Anstreifkante 7 in dem Bereich der Vertiefung 9 geringer als die Breite bi des Bodenbereichs 9a der Vertiefung 9. Gemeinsam besitzen die Stirnfläche 7b der Anstreifkante 7 und der Bodenbereich 9a der Vertiefung 9 eine Breite ai+bi , die etwa gleich der Dicke di der Umfangswandung 3 des Schaufelblattkörpers 2 in dem Bereich der Vertiefung 9 ist, wobei die Dicke di als senkrechter Abstand zwischen der Außenfläche und der Innenfläche der Umgebungswandung 3 gemes ^¬ sen wird. Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, werden die Breiten ai und bi jeweils parallel zueinander und zu der Außenflä ^¬ che 4a des Kronenbodens 4 gemessen. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können relative Größenverhältnisse der Breiten ai und bi sowie der Dicke di aufweisen, die von den hier gewählten abweichen.

In dem Schaufelblattkörper 2 sind Kühlkanäle 11 ausgebildet, die sich ausgehend vom dem Hohlraum 6 zu Kühlfluidaustritts- öffnungen 12 erstrecken, die in der Anstreifkante 7 vorgesehen sind. Die Kühlkanäle 11 münden derart in die Vertiefung 9, dass die Kühlfluidaustrittsöffnungen 12 vollständig in dem Bodenbereich 9a der Vertiefung 9 angeordnet sind. Dabei sind die Kühlfluidaustrittsöffnungen 12 in der Vertiefung 9 äqui- distant und entlang einer Linie nebeneinander angeordnet. Je ^¬ der Kühlkanal 11 ist als Bohrung ausgebildet und erstreckt sich geradlinig. Er besitzt einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser, der etwa 0,6 mm beträgt. Jeder Kühlka- nal 11 ist gegenüber der radialen Richtung R quer zu der Innenfläche 7a der Anstreifkante 7 geneigt, wobei die zweiten Neigungswinkel Θ der Kühlkanäle 11, die jeweils in einer sich in radialer Richtung R erstreckenden Ebene gemessen werden, welche die Anstreifkante 7 senkrecht durchschneidet, etwa gleich dem ersten Neigungswinkel δ der Innenfläche 7a der Anstreifkante 7 sind.

Die Figur 4 zeigt eine Laufschaufel für eine Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau dieser Laufschaufel stimmt grundsätzlich mit dem Auf ^¬ bau der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein. Abweichend davon sind hier die Kühlkanäle im Bereich der Kühlfluidaustrittsöffnungen aufgeweitet. Die aufgeweitete Kühlfluidöffnung 12a besitzt die Form eines Zy ^¬ linders, dessen Höhe h ₅ gleich dem Durchmesser des Kühlkanals 11 ist und dessen Durchmesser C ₅ doppelt so groß wie der Durchmesser des Kühlkanals 11 ist, wodurch sich für den Zy- linder eine Querschnittsfläche ergibt, die viermal so groß ist wie die Querschnittsfläche des Kühlkanals 11. Bei dieser Ausführungsform wird im Betrieb der Laufschaufel entsprechend ein aufgeweiteter Kühlstrom erzeugt, mit dem sich ein großer Bereich der Anstreifkante 7 kühlen lässt.

Die Figur 5 zeigt eine Laufschaufel für eine Gasturbine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie besitzt grundsätzlich denselben Aufbau wie die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Laufschaufei . Im Unterschied zu dieser ist die Vertiefung 9 als Nut unter Belassung eines außensei ^¬ tigen Stirnflächenabschnitts und eines innenseitigen Stirn ^¬ flächenabschnitts ausgebildet, erstreckt sich also nicht bis zur Innenseite der Anstreifkante 7, sondern wird auch innen ^¬ seitig durch die Anstreifkante 7 begrenzt. Dabei besitzen die außenseitige Stirnfläche 7b eine Breite a ₂ , die innenseitige Stirnfläche 7b eine Breite C2 und der Bodenbereich 9a der Vertiefung 9 eine Breite b ₂ . Auf diese Weise ergibt sich für die Anstreifkante 7 in dem Bereich der Vertiefung 9 eine gemeinsame Breite von a ₂ + b ₂ + c ₂ , die größer ist als die Dicke di der Umfangswandung 3 des Schaufelblattkörpers 2. Infolge ^¬ dessen ist der erste Neigungswinkel δ der Innenfläche 7a der Anstreifkante 7 gegenüber der radialen Richtung R entsprechend kleiner. Die innenseitige Höhe (ti ₃ + h ₄ ) der

Anstreifkante 7 ist vorliegend gleich der außenseitigen Höhe (h = hi + h ₂ ) der Anstreifkante, kann aber auch von dieser abweichen .

Die Figur 6 zeigt eine Laufschaufel für eine Gasturbine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass sich die Umfangswandung 3 in Richtung des Kronenbodens 4 zugunsten des Hohlraums 6 verjüngt. Dabei reduziert sich die Dicke der Umfangswandung 3 von einer Aus- gangsdicke di auf eine verjüngte Dicke d ₂ , die etwa halb so groß ist wie die Ausgangsdicke di . Die Verjüngung erfolgt über einen radialen Abschnitt der Umfangswandung 3, dessen Höhe 1 ungefähr fünfmal so groß ist wie Ausgangsdicke di . In der gezeigten Ausführungsform verläuft die Verjüngung linear, d.h. die Innenseite der Umfangswandung 3 ist flach und bezogen auf Ausführungsformen ohne Verjüngung der Umfangswandung 3 um einen Winkel ε geneigt. Dank der Verjüngung der Umfangswandung 3 ist der Querneigungswinkel Θ der Kühlkanäle 11 kleiner derart gewählt, dass sich die Kühlkanäle 11 näher zu der Außenseite der Anstreifkante 7 erstrecken, wodurch die konvektive Kühlung der Anstreifkante 7 verbessert wird. Der Übergangsbereich zum Kronenboden 4 ist abgerundet, wobei die Krümmung durch einen Krümmungsradius r ₂ definiert ist, der von dem Krümmungsradius ri von Ausführungsformen ohne Verjüngung der Umfangswandung 3 abweichen kann. In der Figur 7 ist ein Krümmungsradius r ₂ dargestellt, der ungefähr doppelt so groß wie ri ist. Der von dem Kronenboden 4 abgewandte Übergangsbereich der Verjüngung ist zur Vermeidung einer Kante abgerundet, wobei die Abrundung durch einen Krümmungsradius r3 definiert ist.

Die Figur 7 zeigt eine Laufschaufel für eine Gasturbine gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie besitzt denselben grundsätzlichen Aufbau wie die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass die Kühlkanäle gegenüber einer zu der radialen Richtung R senkrechten Ebene in Richtung der Abströmkante der Laufschaufel geneigt sind. Dabei werden die dritten Neigungswinkel in Richtung der Abströmkante der Laufschaufel in einer Ebene, welche die Messebene des ersten Neigungswinkels δ senkrecht schneidet, gemessen und betragen 45°. Dadurch weisen die Kühlkanäle 11 eine größere Länge auf, wodurch sich die kon- vektive Kühlung der Anstreifkante 7 verbessert.

Die Figur 8 zeigt eine Laufschaufel für eine Gasturbine gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 b

Sie unterscheidet sich von der in Figur 7 dargestellten Ausführungsformen dadurch, dass weitere Kühlkanäle 11 vorgesehen sind, die gegenüber einer zu der radialen Richtung R senkrechten Ebene in Richtung der Anströmkante der Laufschaufel geneigt sind. Dabei werden die vierten Neigungswinkel ß in Richtung der Anströmkante der Laufschaufel in einer Ebene, welche die Messebene des ersten Neigungswinkels δ senkrecht schneidet, gemessen und betragen 45°. Bei dieser Laufschaufel durchdringen sich die Kühlkanäle 11 unterschiedlicher Nei- gungsrichtungen jeweils gegenseitig. Alternativ können sie sich aber auch ohne Durchdringung kreuzen, insbesondere wenn die Kühlfluidaustrittsöffnungen 12 in zwei nebeneinander angeordneten Reihen angeordnet sind. Auch kann der vierte Neigungswinkel ß abweichend von dem dritten Neigungswinkel ge- wählt sein.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Laufschaufel besteht darin, dass die Kühlkanäle 11 nicht oder nur geringfügig durch Mate ^¬ rialabtrag von der Stirnfläche 7b der Anstreifkante 7 zuge ^¬ setzt werden. Dies gewährleistet eine während des Betriebs der Gasturbine gleichbleibende Kühlung der Anstreifkante 7 und somit eine lange Lebensdauer der Laufschaufei . Ein weite ^¬ rer Vorteil der erfindungsgemäßen Laufschaufel zeigt sich in der einfachen Herstellbarkeit der Vertiefung 9 sowie der Kühlkanäle 11. Aufgrund der geringen Tiefe der Vertiefung 9 bleibt eine effektive Kühlung der Anstreifkante 7 über ihre gesamte Höhe h möglich. Zudem wird das aus den Kühlfluidaus ^¬ trittsöffnungen 12 strömende Kühlfluid auf seinem kurzen Weg zu der außenseitigen Stufe der Anstreifkante 7 während des Betriebs der Gasturbine kaum abgelenkt, was mit einer effek ^¬ tiven Kühlung der Schaufelspitze 5 einher geht.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ^¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .