Wat is een turbopomp?
Een turbopomp is een pomp die is ontworpen om de druk van een vloeistof of gas te verhogen met als doel het motorvermogen of de prestaties te verhogen. Toepassingen voor deze pompen zijn auto-, raket- en krachtige motorvoertuigen. De meeste turbopompen bevatten een soort rotodynamische pomp in combinatie met een aandrijfturbine. Bijna alle turbopompen zijn gebouwd met een centrifugaal of axiaal stromingsontwerp. Ondanks de vele mogelijke toepassingen, worden ze vaak als een uitdaging beschouwd om te ontwerpen en wordt verlies van enige efficiëntie als normaal beschouwd.
Hoewel de specifieke innerlijke werking van een turbopomp afhankelijk is van de toepassing en het ontwerp, is het basisdoel hetzelfde. Gas of vloeistof wordt in een kamer gepompt, waar het tot een hogere druk wordt gedwongen door bladen die langs een as draaien. Vaak zijn de pompen ontworpen met specifieke vormen om verhoogde druk en afgifte van dat materiaal onder druk naar een specifieke locatie te stimuleren. Brandstof onder druk kan bijvoorbeeld in sommige motoren worden geleverd om het verbrandingsrendement in de motor te verhogen.
Over het algemeen worden er twee belangrijke ontwerpen gebruikt om turbopompen te maken. Meestal zal een turbopomp gebaseerd zijn op het concept van een centrifugaalpomp. Hierin wordt vloeistof langs een as geïnjecteerd en de draaiende rotoren dwingen het materiaal naar de randen van een geleidelijk breder wordende diffusor. Deze ontwerpen kunnen vaak de hoogste drukken produceren vanwege de relatief onbeperkte materiaalstroom door de diffuser. Als gevolg hiervan kan een centrifugaalpomp het vaakst worden gezien in voertuigen die veel vermogen vereisen, zoals raketten en tanks.
Een axiale stromingspomp daarentegen produceert gewoonlijk een lagere druk met een grotere efficiëntie. Er komt nog steeds vloeistof vrij aan het ene uiteinde van een kamer, meestal langs een as. Het verschil is dat de roterende bladen het materiaal fysiek naar een specifieke locatie duwen in plaats van te vertrouwen op centrifugale krachten. Vaak gecombineerd met andere pompen, wordt een axiale pomp beschouwd als eenvoudiger te ontwerpen en te gebruiken in machines die geen grote hoeveelheden kracht of brandstof onder druk nodig hebben.
Over het algemeen kunnen turbopompen een uitdaging zijn om te ontwerpen en werken ze vaak met verminderde efficiëntie. Afhankelijk van of een turbopomp een centrifugale of axiale stroming is, kunnen vaak problemen zoals recirculatie en achterwaartse stroming worden verwacht. De meeste van deze problemen houden in dat de brandstof of andere materialen de eerste keer door de kamer niet de gewenste druk bereiken. Bij automotoren en andere machines met laag vermogen kan efficiëntieverlies worden getolereerd. Bij precieze machines zoals raketten is een zorgvuldige afweging meestal noodzakelijk bij het gebruik van turbopomptechnologie.