Kas ir turbo sūknis?

Turbo sūkņa koncepcija radās no nepieciešamības pēc augstspiediena degvielas sūkņa Vācijas V-2 raķešu projektam Otrā pasaules kara laikā. Raķešu dzinējiem bija nepieciešams augstspiediena degvielas avots, un pašas degvielas tvertņu spiediena izdarīšana izrādījās nepraktiska. Pirmie V-2 projektā izmantotie turbo sūkņi tika darbināti ar sadalīto ūdeņraža peroksīdu, un pēc vairākiem neveiksmīgiem izmēģinājuma lidojumiem tie veiksmīgi iedzina V-2 raķeti slava. Lai gan tas nebija gluži milzīgs morālās veiksmes stāsts, V-2 tomēr pierādīja liela ātruma, ar turbīnu darbināmu šķidruma sūkņu dzīvotspēju, un to attīstība pēckara gados attīstījās strauji.

Princips, uz kura balstās turbo sūkņi, ir balstīts uz standarta turbīnu tehnoloģiju. Ārējais augsta spiediena gāzes avots tiek virzīts caur turbīnas lāpstiņām, tādējādi liekot tām ātri griezties. Tie savukārt darbina sūkni vai nu caur centrālo vārpstu, kas ir kopīga gan turbīnai, gan sūknim, vai arī ar vairākiem zobratiem. Turbo sūkņi ir aprīkoti ar vienu no diviem sūkņu veidiem — centrbēdzes vai aksiālās plūsmas variantu. Katram no tiem ir savs maksimālais izejas spiediens un plūsmas ātruma raksturlielumi, kas piemēroti dažādiem šķidruma veidiem.

Piemēram, centrbēdzes turbo sūkņu veidi ir īpaši piemēroti blīvu šķidrumu sūknēšanai. Šie sūkņi sastāv no plakana diska ar vairākām izliektām lāpstiņām, kas uzstādītas ap virsmas laukumu. Kad šķidrums tiek ievadīts rotējošā sūkņa diska centrā, lāpstiņas ar lielu ātrumu piespiež to uz sūkņa ārpusi un caur izplūdi. No otras puses, aksiālās plūsmas sūkņi ir labāk piemēroti zema blīvuma šķidrumiem un sastāv no mainīgiem statiskiem un rotējošiem lāpstiņu komplektiem, kas pēc konstrukcijas ir līdzīgi turbīnai. Šķidrums iet caur šiem lāpstiņu komplektiem paralēli vārpstas asij, kur spiediens tiek pakāpeniski palielināts, līdz tas iziet sūkņa priekšpusē.

Vēsturiski turbo sūkni ir bijis ārkārtīgi grūti projektēt un konstruēt. Bieži sastopamās problēmas ar šiem sūkņiem ietver pārmērīgu ieplūdes recirkulāciju, virpuļu veidošanos un kavitāciju. Īpaši lielie rotācijas ātrumi, kas bieži pārsniedz 30,000 apgr./min, arī rada milzīgu fizisko slodzi sūkņiem un var izraisīt iespaidīgus mehāniskus bojājumus. Tomēr turbo sūknis joprojām nodrošina vispraktiskāko metodi augstspiediena degvielas padevei raķešu un cilindru reaktīvo dzinējiem.