Regenerative Turbinenpumpe Einführung


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Wie Regenerative Turbinenpumpen funktionieren und ihre Vorteile

Regenerative Turbinenpumpen

Die Turbinenpumpe TB-5 von Aavid, die mit Umwälzkühlern angeboten wird, ist eine regenerative Turbinenpumpe.

Regenerative Turbinenpumpen werden oft in die allgemeine Kategorie der Pumpen eingeteilt, die als Zentrifugen bezeichnet werden. Während diese Art von Pumpe viele ihrer Funktionsprinzipien von der Zentrifugalpumpe "Gartensorte" borgt, enden die Ähnlichkeiten dort, weil ihre Leistungsmerkmale wesentlich unterschiedlich sind.



In einer gewöhnlichen Zentrifugalpumpe gelangt Flüssigkeit in die Mitte des Laufrads (Auge) und erhält einen "Push" durch eine von normalerweise 4 bis 8 rotierenden Schaufeln, die eine Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit einteilen (siehe Abbildung 1). Diese Fluidkraft wird an der Peripherie des Laufrads, dem sogenannten Volut, gesammelt und in Richtung Pumpenentladung umgeleitet, um Durchfluss und Druck zu gewährleisten. In einer regenerativen Turbine gelangt flüssigkeit viel näher an seine Peripherie, wo die erste eines Satzes von 50 bis 120 sehr kleinen Schaufeln der Flüssigkeit einen kleinen Schub von Zentrifugalkraft in radialer Richtung in Richtung der Laufradperipherie gibt, ähnlich wie ein Kreiselpumpe.

Anstatt die Flüssigkeitskraft zu sammeln und sofort wie eine Zentrifugalpumpe aus der Pumpenentladung auszuleiten, wird der Wasserkanal, der das Turbinenrad umgibt, geformt, um die Flüssigkeit in einem kreisförmigen Pfad zurück zum Innendurchmesser des Laufradschaufeln (siehe Abbildungen 2 & 3). Hier erhält er einen zweiten Schub der Fliehkraft, der die Fluidgeschwindigkeit erhöht, die die potentielle Druckfähigkeit der Flüssigkeit erzeugt. Der Begriff, der verwendet wird, um diese multiplen spiralförmigen/kreisförmigen Rundfahrten zu beschreiben, wird Regeneration genannt, was dieser Turbinenpumpe ihren regenerativen Charakter verleiht. Dieses Regenerationsprinzip ist der Schlüssel zur hochdruckerzeugenden Eigenschaft der regenerativen Turbine im Vergleich zur Zentrifugalpumpe. Tatsächlich erreicht die regenerative Turbine eine ähnliche Druckleistung wie eine mehrstufige Zentrifugalpumpe, jedoch mit nur einem Laufrad und einem viel einfacheren Gehäusedesign.



Regenerative Turbinenpumpen werden bevorzugt in Anwendungen, bei denen Hochdruck und kompakte Bauweise gewünscht sind. Die typische Druck-gegen-Durchfluss- oder Kopfkapazitätskurve einer regenerativen Turbine ist steil, sodass diese Pumpen Linienbeschränkungen wie temporäre Blockaden oder die Reibung langer Rohr- oder Rohrlängen leicht überwinden können. Steile Druckcharakteristik bedeutet, dass große Druck- oder Restriktionsänderungen relativ wenig Auswirkungen auf die Durchflussmenge haben. Ein weiteres wichtiges Merkmal der regenerativen Turbine ist der pulsationsfreie Fluss.

Für Hochdruckanwendungen sind auch Positivverdrängungspumpen (PD) wie Kolben-, Membran- oder Zahnradpumpen eine Option, die jedoch in der Regel unter zwei erheblichen Nachteilen leiden. Viele PD-Pumpen haben eine pulsierende Durchflussleistung, die inkonsistente Leistung in der Endanwendung sowie Vibrationen, mechanische Schäden und Kavitationseffekte verursachen kann. Positive Displacement Pumpen sind auch in der Regel mechanisch intensiv und haben oft Reibungs- und Verschleißprobleme, die Wartungs- und Reparaturkosten erhöhen. Regenerative Turbinen leiden nicht unter beiden Problemen.

Im Bereich der verfügbaren regenerativen Turbinenpumpen hat der Pumpenhersteller von Aavid mehrere Funktionen hinzugefügt, um zusätzliche Funktionen und Funktionen bereitzustellen. Die erste ist die Verwendung eines doppelseitigen schwimmenden Turbinenlaufrads (siehe Abbildung 4). Da sich der Druck auf beiden Seiten des Laufrads gleichmäßig entwickelt, bildet sich zwischen Laufrad und Gehäuse ein dünner hydrodynamischer Fluidfilm. Diese Folie verhindert den Laufradverschleiß und bewirkt, dass sich das Laufrad auf seine optimale axiale Position anpasst.

Ein weiterer Vorteil des symmetrischen schwimmenden Laufrads ist, dass sehr wenig axialer Schub auf die Motorwelle aufgebracht wird, was eine lange Motorlagerlebensdauer fördert. Diese Pumpen wurden auch erheblich optimiert, um die höchsten Druckfähigkeiten zu bieten und gleichzeitig eine optimale Effizienz zu gewährleisten. Ein weiteres Merkmal dieser Pumpen ist ihre ausgezeichnete niedrige NPSH (netto positiver Saugkopf) Anforderungen. Wenn Anwendungen erfordern, dass die Geräte Flüssigkeiten bei Temperaturen in der Nähe ihrer Siedepunkte pumpen oder Tiefdampfdruckflüssigkeiten pumpen, bieten diese Pumpen einen speziell entwickelten Pumpeneinlass, der die Flüssigkeit ssanft auf Wasserkanalgeschwindigkeit beschleunigt, dramatisch Kavitationseffekte zu reduzieren. Selbst wenn Kavitation auftritt oder die Flüssigkeit bereits eingespannten Dampf enthält, können diese Turbinen über 50 Volumenprozent Dampf verarbeiten. Die Pumpen werden auch mit einer Vielzahl von Metallurgies und Elastomeren in leicht zu reparierenden mechanischen Dichtungs- oder Dichtungslosen Konfigurationen angeboten.



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