Hva er en Turbo Pump?

October 11  by Eliza

En turbopumpe er en høytrykks fluidpumpe drevet av en gassturbin og utformet primært for å levere drivstoff til ram jet og rakettmotorer. Turbopumper er generelt konstruert som lineære enheter med pumpen og turbinen samlokalisert på en felles aksel, men rettet eksempler finnes. Pumper som benyttes i turbo-enheter er enten aksiale strømningstyper hvor lav densitet fluider er involvert, eller de mer vanlige sentrifugalpumper typer som benyttes for å pumpe fluider med høy tetthet. Pumpedrevet fungerer på samme måte som et konvensjonelt kjøretøy turbo med en ekstern gass eller dampkilde som driver turbinen. Turbopumper kan funksjonen rotasjonshastighet på 30.000 omdreininger per minutt (RPM) eller mer, og er usedvanlig følsom, og dermed gjør dem vanskelig å designe og produsere vellykket.

Turbopumpe konseptet ble født av behovet for en høytrykksdrivstoffpumpe for den tyske V2 prosjekt under andre verdenskrig. Rakettmotorer kreves en høytrykksdrivstoffkilde og presse drivstofftankene seg viste seg å være upraktisk. De første turbo pumper som brukes på V-2-prosjektet ble drevet av nedbrutt hydrogenperoksid, og etter en rekke mislykkede testflyginger, kjørte med hell den V2 til skjensel. Selv om det ikke akkurat en enorm moralsk suksesshistorie, V-2 gjorde bevise levedyktighet av høy fart, turbindrevne væskepumper, og deres utvikling kommet i raskt tempo i etterkrigsårene.

Prinsippet som turbopumper er basert sentre på standard turbinteknologi. En ekstern kilde av høyt trykkgass føres gjennom et sett av turbinbladene, for derved å få dem til å rotere hurtig. De i sin tur kjører en pumpe enten gjennom en sentral aksel som er felles for både turbinen og pumpen eller via en rekke tannhjul. Turbopumper er utstyrt med et av to pumpetyper, enten sentrifugal eller aksial strømnings variant. Hver har sine egne maksimal effekt trykk og flyt i Kobbeformasjonen er egnet for ulike væsketyper.

Sentrifugalkreftene turbopumpetyper er for eksempel spesielt egnet for pumping av tunge fluider. Disse pumper består av en flat plate med et antall krumme skovler som er montert rundt flateareal. Når fluid blir ført inn i sentrum av en roterende pumpe plate, skovlene tvinge den mot utsiden av pumpen og gjennom utløpet ved høy hastighet. Aksiale strømningspumper, på den annen side, er bedre egnet til lav densitet væsker og består av alternerende statiske og roterende knivsett av samme konstruksjon som turbinen. Fluid passerer gjennom disse settene med blader parallelt med akselens akse, der trykket økes gradvis inntil det kommer ut på forsiden av pumpen.

Historisk turbo pumpen har vært usedvanlig vanskelig å designe og konstruere. Vanlige problem med disse pumpene inkluderer høyt innløps resirkulasjon, vortex generasjon, og kavitasjon. De eksepsjonelt høy rotasjonshastighet involvert, ofte i overkant av 30.000 RPM, også plassere enorm fysisk belastning på pumpene og kan resultere i spektakulære mekaniske feil. Turbopumpe, men gir fortsatt den mest praktiske metoden for å levere høyt trykk drivstoff strømmer til rakett og ram jetmotorer.