Was ist eine Turbopumpe?
Eine Turbopumpe ist eine Pumpe, mit der der Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases erhöht werden soll, um die Motorleistung oder -leistung zu steigern. Zu den Anwendungen für diese Pumpen gehören Motoren für Autos, Raketen und Hochleistungsfahrzeuge. Die meisten Turbopumpen enthalten eine Art rotodynamische Pumpe in Kombination mit einer Antriebsturbine. Fast alle Turbopumpen sind mit einer Zentrifugal- oder Axialströmung ausgeführt. Trotz der Vielzahl möglicher Anwendungen werden sie häufig als schwierig zu konstruieren angesehen, und ein gewisser Wirkungsgradverlust wird als häufig angesehen.
Obwohl das spezifische Innenleben einer Turbopumpe von der Anwendung und dem Design abhängt, ist das grundlegende Ziel dasselbe. Gas oder Flüssigkeit wird in eine Kammer gepumpt, wo sie durch Schaufeln, die sich entlang einer Achse drehen, auf einen höheren Druck gebracht wird. Oft sind die Pumpen mit bestimmten Formen konstruiert, um einen erhöhten Druck und die Zufuhr des unter Druck stehenden Materials zu einem bestimmten Ort zu fördern. Beispielsweise kann unter Druck stehender Kraftstoff in einige Motoren geliefert werden, um die Effizienz der Verbrennung innerhalb des Motors zu erhöhen.
Es gibt im Allgemeinen zwei Hauptkonstruktionen, die zum Erzeugen von Turbopumpen verwendet werden. Am häufigsten basiert eine Turbopumpe auf dem Konzept einer Kreiselpumpe. Bei diesen wird Flüssigkeit entlang einer Achse eingespritzt, und die sich drehenden Rotoren drücken das Material zu den Rändern eines sich zunehmend verbreiternden Diffusors. Diese Ausführungen können aufgrund des relativ ungehinderten Materialflusses durch den Diffusor häufig die höchsten Drücke erzeugen. Infolgedessen ist eine Kreiselpumpe häufig in Fahrzeugen zu sehen, die viel Leistung benötigen, z. B. Raketen und Panzer.
Eine Axialpumpe hingegen erzeugt normalerweise einen niedrigeren Druck bei größerem Wirkungsgrad. Flüssigkeit wird immer noch an einem Ende einer Kammer abgegeben, üblicherweise entlang einer Achse. Der Unterschied besteht darin, dass die rotierenden Schaufeln das Material physisch zu einem bestimmten Ort drücken, anstatt sich auf Zentrifugalkräfte zu verlassen. Eine Axialpumpe wird häufig in Kombination mit anderen Pumpen als einfacher zu konstruieren und in Maschinen einzusetzen angesehen, die keine große Menge an Leistung oder unter Druck stehenden Kraftstoff benötigen.
Im Allgemeinen können Turbopumpen schwierig zu konstruieren sein und oft mit verringerten Wirkungsgraden betrieben werden. Abhängig davon, ob es sich bei einer Turbopumpe um eine zentrifugale oder axiale Strömung handelt, sind häufig Probleme wie Rezirkulation und Rückströmung zu erwarten. Die meisten dieser Probleme betreffen den Kraftstoff oder andere Materialien, die beim ersten Durchgang durch die Kammer nicht den gewünschten Druck erreichen. Bei Automotoren und anderen Maschinen mit geringer Leistung kann ein Wirkungsgradverlust toleriert werden. Bei präzisen Maschinen wie Raketen ist beim Einsatz der Turbopumpentechnologie in der Regel eine sorgfältige Überlegung erforderlich.