Τι είναι η αντλία Turbo;

Μια στροβιλοαντλία είναι μια αντλία ρευστού υψηλής πίεσης που κινείται από έναν αεριοστρόβιλο και έχει σχεδιαστεί κυρίως για την παροχή καυσίμου σε κινητήρες εκτόξευσης και πυραύλων. Οι αντλίες στροβίλου γενικά κατασκευάζονται ως γραμμικές μονάδες με την αντλία και τον στρόβιλο συγκεντρωμένο σε έναν κοινό άξονα, αν και υπάρχουν παραδείγματα γραναζιών. Οι αντλίες που χρησιμοποιούνται σε μονάδες στροβιλοκινητήρα είναι είτε τύποι αξονικής ροής στους οποίους εμπλέκονται ρευστά χαμηλής πυκνότητας είτε οι πιο συνηθισμένοι φυγόκεντροι τύποι που χρησιμοποιούνται για την άντληση ρευστών υψηλής πυκνότητας. Η κίνηση της αντλίας λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως ένα συμβατικό turbo οχήματος με εξωτερική πηγή αερίου ή ατμού που κινεί τον στρόβιλο. Οι turbo αντλίες μπορεί να διαθέτουν ταχύτητες περιστροφής 30,000 στροφών ανά λεπτό (RPM) ή περισσότερες και είναι εξαιρετικά ευαίσθητες, καθιστώντας έτσι δύσκολη την επιτυχή σχεδίαση και κατασκευή τους.

Η ιδέα της αντλίας turbo γεννήθηκε από την ανάγκη για αντλία καυσίμου υψηλής πίεσης για το γερμανικό έργο πυραύλων V-2 κατά τη διάρκεια του Δεύτερου Παγκοσμίου Πολέμου. Οι πυραυλοκινητήρες απαιτούσαν πηγή καυσίμου υψηλής πίεσης και η πίεση στις ίδιες τις δεξαμενές καυσίμου αποδείχτηκε μη πρακτική. Οι πρώτες αντλίες turbo που χρησιμοποιήθηκαν στο έργο V-2 οδηγήθηκαν από το αποσυντεθειμένο υπεροξείδιο του υδρογόνου και, μετά από μια σειρά αποτυχημένων δοκιμαστικών πτήσεων, οδήγησαν με επιτυχία τον πύραυλο V-2 σε ατιμία. Αν και δεν είναι ακριβώς μια τεράστια ηθική επιτυχία, το V-2 απέδειξε τη βιωσιμότητα των αντλιών υγρών υψηλής ταχύτητας που κινούνται με στροβίλους και η ανάπτυξή τους προχώρησε με ταχείς ρυθμούς στα μεταπολεμικά χρόνια.

Η αρχή στην οποία βασίζονται οι αντλίες turbo βασίζεται στην τυπική τεχνολογία τουρμπίνας. Μια εξωτερική πηγή αερίου υψηλής πίεσης κατευθύνεται μέσω ενός συνόλου πτερυγίων στροβίλου, προκαλώντας έτσι την γρήγορη περιστροφή τους. Με τη σειρά τους, οδηγούν μια αντλία είτε μέσω ενός κεντρικού άξονα που είναι κοινό τόσο για τον στρόβιλο όσο και για την αντλία ή μέσω μιας σειράς γραναζιών. Οι αντλίες στροβιλοκινητήρα είναι εξοπλισμένες με έναν από τους δύο τύπους αντλιών, είτε με φυγόκεντρο είτε με αξονική παραλλαγή. Καθένα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά μέγιστης πίεσης εξόδου και παροχής κατάλληλα για διαφορετικούς τύπους ρευστών.

Οι τύποι φυγοκεντρικών στροβιλοαντλιών είναι, για παράδειγμα, ιδιαίτερα κατάλληλοι για την άντληση πυκνών ρευστών. Αυτές οι αντλίες αποτελούνται από έναν επίπεδο δίσκο με έναν αριθμό κυρτών πτερυγίων τοποθετημένων γύρω από την επιφάνεια. Όταν το υγρό εισάγεται στο κέντρο ενός δίσκου περιστρεφόμενης αντλίας, τα πτερύγια το πιέζουν προς το εξωτερικό της αντλίας και μέσω της εξόδου με υψηλή ταχύτητα. Οι αντλίες αξονικής ροής, από την άλλη πλευρά, ταιριάζουν καλύτερα σε ρευστά χαμηλής πυκνότητας και αποτελούνται από εναλλασσόμενα σετ στατικών και περιστρεφόμενων πτερυγίων παρόμοια στην κατασκευή με τον στρόβιλο. Το υγρό περνά μέσα από αυτά τα σετ λεπίδων παράλληλα με τον άξονα του άξονα όπου η πίεση αυξάνεται σταδιακά μέχρι να εξέλθει στο μπροστινό μέρος της αντλίας.

Ιστορικά, η αντλία turbo ήταν εξαιρετικά δύσκολο να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί. Τα προβλήματα που συναντώνται συνήθως με αυτές τις αντλίες περιλαμβάνουν υπερβολική ανακυκλοφορία εισόδου, δημιουργία δίνης και σπηλαίωση. Οι εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες περιστροφής που εμπλέκονται, συχνά άνω των 30,000 σ.α.λ., ασκούν επίσης τεράστια φυσική πίεση στις αντλίες και μπορεί να οδηγήσουν σε θεαματικές μηχανικές βλάβες. Η turbo αντλία, ωστόσο, εξακολουθεί να παρέχει την πιο πρακτική μέθοδο παροχής τροφοδοσίας καυσίμου υψηλής πίεσης σε κινητήρες πυραύλων και ram jet.