Introduzione
Questo è un modello 3D di una Pompa Centrifuga Azionata da Turbina.
Annotazioni del Modello 3D
Turbina a Vapore
Le turbine a vapore sono impiegate come motori principali per la conversione dell'energia termica in movimento rotatorio meccanico. Le applicazioni delle turbine a vapore includono generatori di grandi centrali elettriche, propulsione navale, compressori e pompe. Questo modello 3D illustra una pompa centrifuga azionata da una turbina a vapore.
Rotore
I rotori sono costituiti da una serie di pale montate sull'albero della turbina. Come suggerisce il nome, il 'rotore' ruota. Il tipo di pale utilizzate dipende dal fatto che la turbina sia a impulso o a reazione. Nonostante le turbine a reazione siano classificate come 'a reazione', c'è sempre un piccolo grado di forza impartita a causa dell'impulso. Per questo motivo, sono anche chiamate pale a reazione d'impulso.
Pale del Rotore
Le pale del rotore sono normalmente fissate ai dischi del rotore con il metodo dell'Albero di Natale (esistono altri metodi, ma l'albero di Natale è il più comune). Le pale sono forgiate e poi lavorate da billette di acciai legati contenenti cromo, nichel e titanio. Le pale devono essere particolarmente robuste perché trasmettono l'energia dal vapore al rotore; devono anche essere in grado di resistere alla deformazione dovuta alle alte velocità di rotazione della turbina (alta forza centrifuga risultante), alte temperature e potenziali danni da erosione causati dall'acqua.
Diaframma
I diaframmi sono elementi a forma di disco attaccati alle carcasse delle turbine, che tengono le pale stazionarie tra le fasi. Questi sono costruiti in acciaio al carbonio o in alcuni casi in ghisa, che sono lavorati e saldati in posizione. Nei progetti più vecchi i diaframmi si trovano all'interno di recessi lavorati per ridurre la perdita di vapore attraverso la fase e per tenerli accuratamente in posizione (il movimento consentirebbe il contatto delle pale con la carcassa o altre parti della turbina).
Albero
L'albero della turbina è un componente solido e dritto installato lungo l'asse centrale della turbina. Le pale del rotore della turbina sono attaccate al rotore, e l'intero assemblaggio ruota. Il peso dell'albero (carico radiale) è supportato a entrambe le estremità da cuscinetti a strisciamento, mentre un cuscinetto di spinta viene utilizzato per gestire i carichi assiali.
Carcassa
La carcassa della turbina ospita l'albero, i cuscinetti, il rotore e il diaframma. Le carcasse delle turbine ad alta pressione e a pressione intermedia sono realizzate in acciaio al cromo molibdeno fuso per resistere agli effetti delle alte temperature e pressioni a cui operano. La carcassa forma un grande confine di pressione attorno ai componenti interni di una turbina. A causa delle alte pressioni presenti all'interno delle carcasse delle turbine HP e IP, le pareti delle carcasse sono considerevolmente spesse. Le carcasse delle turbine a bassa pressione sono normalmente costruite in acciaio al carbonio perché è più economico rispetto ad altre leghe adatte. Le carcasse sono installate in due parti (carcassa superiore e inferiore); questo consente la rimozione dei componenti interni di una turbina.
Ingresso Vapore ad Alta Pressione
Il vapore ad alta pressione entra attraverso questa connessione.
Scarico Vapore ad Alta Pressione
Il vapore ad alta pressione viene scaricato attraverso questa connessione.
Ingresso Vapore a Pressione Intermedia
Il vapore a pressione intermedia entra attraverso questa connessione.
Scarico Vapore a Pressione Intermedia
Il vapore a pressione intermedia viene scaricato attraverso questa connessione.
Pompa Centrifuga
Questo modello 3D rappresenta una pompa centrifuga a doppia aspirazione, a singolo stadio, tra cuscinetti. 'Doppia aspirazione' si riferisce al liquido che entra su entrambi i lati della girante. 'Singolo stadio' si riferisce al numero di giranti (una girante = singolo stadio, due giranti = due stadi). Le pompe centrifughe sono ulteriormente classificate come 'a sbalzo' o 'tra cuscinetti'. Una pompa a sbalzo ha un albero della girante supportato da cuscinetti su un solo lato. Una pompa tra cuscinetti ha un albero della girante supportato da cuscinetti su entrambi i lati.
Scarico/Uscita
Il fluido viene scaricato dalla pompa attraverso questa connessione.
Aspirazione/Ingresso
Il fluido viene aspirato nella pompa attraverso questa connessione.
Anello di Usura
Un anello di usura della girante è installato per ridurre il gioco tra la carcassa e la girante. Ridurre il gioco riduce la quantità di perdita dal lato di scarico al lato di aspirazione della girante; questo migliora in definitiva l'efficienza della pompa. Gli anelli di usura possono essere installati sulla girante, sulla carcassa o su entrambi.
Girante
Il fluido fluisce nell'occhio della girante e poi verso l'esterno in modo radiale. Man mano che il fluido si muove verso l'esterno attraverso le pale della girante, la sua energia cinetica viene convertita in energia di pressione. Esistono tre tipi di girante centrifuga, questi sono i tipi chiuso, parzialmente chiuso e aperto; il tipo utilizzato dipende dal fluido che viene pompato. Il tipo di girante mostrato in questo modello 3D è una girante di tipo chiuso (completamente incappucciata).
Carcassa a Spirale
Le carcasse delle pompe centrifughe sono del tipo a diffusore o a spirale. Le pompe a singolo stadio (una girante) utilizzano quasi sempre carcasse a spirale, mentre le pompe multistadio (>1 girante) utilizzano solitamente carcasse a diffusore. Indipendentemente dal fatto che venga utilizzata una carcassa a diffusore o a spirale, il loro scopo è convertire l'energia cinetica (flusso) in energia di pressione (prevalenza).
Guarnizione di Compressione
La guarnizione di compressione sigilla lo spazio tra l'albero e la carcassa. La guarnizione di compressione è solitamente chiamata semplicemente 'guarnizione'. Un'alternativa alla guarnizione di compressione è la tenuta meccanica.
Scatola di Imbottitura
L'area dove sono installati la guarnizione e l'anello di lanterna è conosciuta come 'scatola di imbottitura'. La guarnizione è letteralmente 'imbottita' in questo spazio. Su questo modello, il marcatore di annotazione è stato posizionato sopra la scatola di imbottitura.
Anello di Lanterna
Gli anelli di lanterna sono utilizzati per distribuire il liquido di raffreddamento alla guarnizione. Il liquido di raffreddamento raffredda e lubrifica la guarnizione, riducendo la probabilità che si surriscaldi (una guarnizione surriscaldata non sigilla correttamente). I liquidi di raffreddamento tipici includono olio, emulsioni e acqua.
Cuscinetti
I cuscinetti supportano i carichi assiali e radiali generati dalla pompa quando è ferma e in servizio. Il tipo di cuscinetto utilizzato dipende da molti fattori, inclusi carico, direzione del carico e velocità di rotazione. I cuscinetti a sfere sono considerati un cuscinetto adatto per molte applicazioni di servizio, anche se sono meno favoriti per carichi più pesanti. I cuscinetti a sfere e a rulli sono tipi di cuscinetti antifrizione.
Ingresso Girante
Il fluido viene aspirato nella girante attraverso questo ingresso.
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Risorse Aggiuntive
https://en.wikipedia.org/wiki/Turbopump
https://www.globalspec.com/learnmore/flow_transfer_control/pumps/turbine_pumps