Una bomba sin pistón es un tipo de bomba diseñada para mover fluidos sin ninguna pieza móvil excepto válvulas de tres cámaras.
La bomba contiene una cámara que tiene una entrada con válvula del fluido que se va a bombear, una salida con válvula (ambas en la parte inferior de la bomba) y una entrada de presión en la parte superior de la bomba. Se utiliza un agente presurizante, como vapor o helio presurizado, para impulsar el fluido a través de la bomba.
La NASA ha desarrollado una bomba de combustible para cohetes de bajo costo que tiene un rendimiento comparable al de una turbobomba a un costo entre un 80% y un 90% menor. [1] Quizás la barrera de entrada más difícil en el negocio de los cohetes líquidos sea la turbobomba. El diseño de una turbobomba requiere un gran esfuerzo de ingeniería y es costoso de fabricar y probar. Arrancar un motor de cohete alimentado por turbobomba es un proceso complejo que requiere una cuidadosa sincronización de muchas válvulas y subsistemas. De hecho, Beal aerospace intentó evitar el problema por completo construyendo un enorme amplificador de presión. Su propulsor nunca voló, pero la ingeniería detrás de él era sólida y, si tuvieran a su disposición una bomba de bajo costo, podrían estar compitiendo contra Boeing. Esta bomba ahorra hasta un 90% de la masa de los tanques en comparación con un sistema alimentado por presión. Esta bomba realmente ha demostrado ser una gran ayuda para los cohetes. Al utilizar esta bomba, el cohete no tiene que transportar una carga tan pesada y puede viajar a muy alta velocidad. [2]
El ciclo es el siguiente:
Los motores de cohetes requieren una enorme cantidad de combustible a alta presión. A menudo, la bomba cuesta más que la cámara de empuje. Una forma de suministrar combustible es utilizar la costosa turbobomba mencionada anteriormente, otra forma es presurizar el tanque de combustible. Presurizar un tanque de combustible grande requiere un tanque pesado y costoso. Sin embargo, supongamos que en lugar de presurizar todo el tanque, el tanque principal se drena a una pequeña cámara de bomba que luego se presuriza. Para lograr un flujo constante, el sistema de bomba consta de dos cámaras de bomba de modo que cada una suministre combustible durante la mitad de cada ciclo. La bomba funciona con gas a presión que actúa directamente sobre el fluido. Para cada mitad del sistema de bomba, se llena una cámara desde el tanque principal a baja presión y a un caudal alto, luego se presuriza la cámara y luego el fluido se entrega al motor a un caudal moderado a alta presión. Luego se ventila la cámara y se repite el ciclo. El sistema está diseñado para que el caudal de entrada sea mayor que el caudal de salida. Esto da tiempo para que una cámara se ventile, se rellene y se presurice mientras se vacía la otra. Se ha probado una bomba de placa de pruebas y funciona muy bien. Se ha diseñado y construido una versión alta que bombea a 20 gpm y 550 psi.
Se utiliza más comúnmente [ cita requerida ] para suministrar propulsores a motores de cohetes . En esta configuración suele haber dos bombas trabajando en ciclos opuestos para asegurar un flujo constante de propulsores al motor.
La bomba tiene la ventaja sobre un sistema alimentado por presión de que los tanques pueden ser mucho más livianos. En comparación con una turbobomba, la bomba sin pistón tiene un diseño mucho más simple y tiene tolerancias de diseño menos estrictas.
Casi todo el hardware de esta bomba consta de recipientes a presión, por lo que el peso es bajo. Hay menos de 10 piezas móviles y no hay problemas de lubricación que puedan causar problemas con otras bombas. El diseño y la construcción de esta bomba son sencillos y no se requieren piezas de precisión. Este dispositivo tiene la ventaja sobre las turbobombas estándar en que el peso es aproximadamente el mismo, los costos unitarios, de ingeniería y de prueba son menores y la posibilidad de fallas catastróficas es menor. Esta bomba tiene la ventaja sobre los diseños alimentados por presión de que el peso del cohete completo es mucho menor y el cohete es mucho más seguro porque no es necesario que los tanques de combustible para cohetes estén a alta presión. La bomba podría arrancarse después de haber estado almacenada durante un período prolongado con alta confiabilidad. Puede usarse para reemplazar turbobombas para la opción de propulsor de cohetes o puede usarse para reemplazar tanques de alta presión para propulsión en el espacio profundo. También se puede utilizar para cambios de órbita de satélites y mantenimiento de estaciones.
Las bombas sin pistón también tienen algunas desventajas, tales como: