La versatilità e la capacità delle pompe a turbina rigenerative

Il gas per auto o gas di petrolio liquefatto (GPL) è una miscela di propano e butano. Questa fonte di carburante è unica perché può essere immagazzinata e trasportata come liquido ma bruciata come gas. Gli impianti di distribuzione del gas per auto utilizzano spesso pompe a turbina rigenerative.

Sebbene le applicazioni del gas auto presentino alcune sfide, non sono uniche. Infatti, molte applicazioni che utilizzano liquidi difficili da maneggiare come l'ammoniaca, vari refrigeranti e molti idrocarburi presentano basse viscosità, a volte fino a 0,1 centipoise (10 volte più sottili dell'acqua) e una pressione di vapore vicina alla normale pressione atmosferica. Ciò crea problemi per molte tecnologie di pompaggio poiché questi fluidi possono essere difficili da sigillare e la bassa viscosità aumenta il rischio di slittamento interno durante il funzionamento.

Uno dei problemi derivanti dal pompaggio di liquidi volatili è la cavitazione. Se la pressione di ingresso della pompa scende al di sotto della pressione di vapore del liquido, nel liquido si formeranno bolle di vapore. Queste bolle viaggeranno attraverso la camera di pompaggio e, all'aumentare della pressione, imploderanno e causeranno cavitazione, che può danneggiare l'hardware di pompaggio.

Le pompe a turbina rigenerativa funzionano bene in queste applicazioni perché sono immuni ai danni causati ad altre pompe dalla cavitazione e possono gestire basse viscosità mantenendo pressioni elevate. Presentano anche molti altri vantaggi rispetto ai tipi di pompe alternativi.

Questo articolo esplorerà la natura versatile delle pompe a turbina rigenerative e il motivo per cui rappresentano una scelta più favorevole rispetto ad altri tipi di tecnologia di pompaggio.

Uno sguardo più da vicino alle pompe a turbina rigenerative Sebbene abbia caratteristiche prestazionali molto simili a quelle di una pompa volumetrica (PD), la pompa a turbina rigenerativa è rotodinamica. Le turbine rigenerative combinano l'elevata pressione di mandata di una pompa PD con la flessibilità prestazionale di una pompa centrifuga. Funzionano utilizzando un disco rotante, senza contatto, a ruota libera con molti piccoli secchi o celle sulla sua periferia che funziona come una girante.

Queste piccole celle, tipicamente 50-60 su ciascun lato della girante, raccolgono il liquido quando entra nella porta di aspirazione della pompa a turbina. La girante accelera quindi il liquido all'interno delle celle attorno allo stretto canale idraulico che le circonda.

Questo rapido movimento a spirale, ad altissima velocità, crea pressione stabilendo così la capacità di pressione differenziale della pompa, motivo per cui viene chiamata pompa a turbina rigenerativa. Altri nomi per questa tecnologia includono pompe periferiche, pompe centrifughe rigenerative e pompe rigenerative, tra molti altri. Indipendentemente dal nome, questa tecnologia è classificata nella famiglia delle pompe rotodinamiche.

Le pompe a turbina rigenerative prosperano quando si trasferiscono liquidi ad alta pressione e basso flusso, movimentando anche vapori o liquidi trascinati nel punto di ebollizione o in prossimità di esso. Queste condizioni in genere limitano le prestazioni e la funzionalità della maggior parte delle tecnologie delle pompe, causando prestazioni inaffidabili, cavitazione, rumore e vibrazioni. In virtù del loro design, le pompe a turbina rigenerative non soffrono di nessuna di queste condizioni. Nello specifico, queste pompe possono gestire viscosità da 0,1 a 50 cSt con pressioni differenziali fino a 300 psi (20 bar) e hanno una pressione di esercizio massima consentita fino a 493 psi (34 bar) per consentire la gestione di liquidi con elevate pressioni di vapore.

Le tipiche pompe a turbina rigenerative generano portate fino a 52,8 gpm (200 L/min), tuttavia alcune varianti di queste pompe sono in grado di gestire portate anche più elevate. Alcune versioni più recenti di questa tecnologia possono raggiungere portate di picco fino a – e potenzialmente superiori – 158,5 gpm (600 l/min).

La girante e le sue celle conferiscono alla pompa la sua versatilità. Il movimento a spirale, così come la sua velocità, riducono le possibilità di cavitazione e pulsazione uniformando il fluido e facendo collassare immediatamente le bolle di vapore quando si formano. Un flusso regolare e un design idraulicamente bilanciato non creano effetti dannosi e consentono alla pompa a turbina rigenerativa di funzionare senza vibrazioni o rumore nella maggior parte delle situazioni di pompaggio.