Hvad er en turbopump?
En turbopump er en pumpe, der er designet til at øge trykket på en væske eller gas med det formål at øge motorens effekt eller ydelse. Anvendelser til disse pumper inkluderer bil-, raket- og højdrevne køretøjsmotorer. De fleste turbopumpe inkluderer en slags rotodynamisk pumpe kombineret med en drivende turbin. Næsten alle turbopumper er bygget med et centrifugalt eller aksialt flowdesign. På trods af de mange potentielle anvendelser betragtes de ofte som udfordrende at designe, og tab af en vis effektivitet betragtes som almindeligt.
Selvom de specifikke indre funktioner i en turbopumpe afhænger af applikationen og designet, er det grundlæggende mål det samme. Gas eller væske pumpes ind i et kammer, hvor det tvinges til et højere tryk ved hjælp af knive, der roterer langs en akse. Mange gange er pumperne designet med specifikke former for at tilskynde til øget tryk og levering af dette trykmateriale til et specifikt sted. For eksempel kan brændstof under tryk leveres i nogle motorer for at øge effektiviteten af forbrændingen inde i motoren.
Der er generelt to hoveddesign, der bruges til at skabe turbopumper. Oftest vil en turbopumpe være baseret på begrebet en centrifugalpumpe. I disse indsprøjtes væske langs en akse, og de roterende rotorer tvinger materialet til kanterne af en gradvis udvidet diffusor. Disse design kan ofte producere det højeste tryk på grund af den relativt ubegrænsede strøm af materialer gennem diffusoren. Som et resultat kan en oftest ses en centrifugalpumpe i køretøjer, der kræver meget kraft, såsom raketter og tanke.
På den anden side producerer en aksial strømningspumpe normalt lavere tryk med større effektivitet. Der frigives stadig væske i den ene ende af et kammer, normalt langs en akse. Forskellen er, at de roterende knive fysisk skubber materialet mod et specificeret sted i stedet for at stole på centrifugalkræfter. Ofte kombineret med andre pumper anses en aksial flowpumpe for at være lettere at designe og anvende i maskiner, der ikke kræver store mængder strøm eller trykt brændstof.
Generelt kan turbopumper være udfordrende at designe og ofte arbejde med reduceret effektivitet. Afhængig af om en turbopump er centrifugal eller aksial strømning, kan der ofte forventes problemer såsom recirkulation og tilbagestående strøm. De fleste af disse problemer involverer brændstof eller andre materialer, der ikke når det ønskede tryk første gang gennem kammeret. Med bilmotorer og andre maskiner med lav effekt kan tolerance af effektivitet tolereres. I præcise maskiner som raketter er det normalt nødvendigt at overveje, når man bruger turbopump-teknologi.