Kavitasjon
Hva er kavitasjon?
Kavitasjon innen hydraulikk i industrien er i praksis dannelse og kollaps av dampbobler eller hulrom i ei væske som følge av trykkvariasjoner i systemet.
Dette fenomenet oppstår når trykket i væska faller til et nivå der det blir lavere enn væskas metningspunkt for damp (metningstrykk). Når det skjer, kan væska midlertidig bli omdanna til dampbobler. Metningstrykket er trykket der det hele tida går like mye av stoffet over i dampform som tilbake til væska igjen.
Når dampboblene deretter beveger seg til områder med høyere trykk, kollapser de raskt og skaper ei rekke intense støt- og lydbølger.
Denne syklusen med bobledannelse og -kollaps kan gi skade på komponenter og redusere effektiviteten i hydrauliske systemer.
Hvorfor oppstår kavitasjon?
Her er noen av de viktigste grunnene til at kavitasjon oppstår innen hydraulikk i industrien:
Trykkvariasjoner
Trykkvariasjoner i hydrauliske systemer kan føre til at trykket midlertidig faller under metningstrykket for væska. Det kan skje når væska strømmer gjennom smale kanaler, rundt skarpe hjørner eller gjennom ventiler og dyser.
Hastighetsendringer
Raske endringer i væskehastigheten kan også føre til trykkfall. Det kan skje når væska blir akselerert gjennom ei dyse eller innsnevring i røret.
Endringer i høyde
Høydeendringer i systemet kan også påvirke trykket i væska. Når væska går opp eller ned i et system med endringer i høyde, kan det endre trykkforholdene og føre til kavitasjon.
Konsekvenser av kavitasjon
Utilsikta kavitasjon kan gi store skader på komponenter i et hydraulisk anlegg. Kontinuerlige dannelser og kollapser av luftbobler sliter på komponentene og gir lavere ytelse, og til slutt blir materialene så svekka at komponentene havarerer.
Skader i form av kavitasjon kan påvirke levetida til komponentene, i tillegg til at det påvirker ytelsen til anlegget.
Eksempler på hvordan kavitasjon kan påvirke et hydraulisk anlegg:
Årsak | Forklaring |
|---|---|
| Slitasje | Når dampbobler kollapser, kan de generere ekstreme trykk- og støtbølger som kan føre til mikrosprekker og slitasje på overflata av komponenter som pumper, ventiler og propeller. |
| Redusert effektivitet | Kavitasjon kan føre til redusert effektivitet i systemet ved å redusere strømningshastigheten og skape turbulens. Det kan påvirke ytelsen negativt. |
| Støy | Kollapsen av dampbobler i væska produserer karakteristisk støy. Den kan være plagsom og kreve støybeskyttelse i arbeidsmiljøet. |
| Skader på pumper og ventiler | Hydrauliske pumper og ventiler kan være spesielt utsatt for skade fra kavitasjon, for det kan føre til pitting og erosjon av overflatene. |
Tiltak for å redusere kavitasjon
For å forhindre eller minimere kavitasjon i hydrauliske systemer kan du ved planlegging, prosjektering og montering av et hydraulikkanlegg gjøre flere tiltak for å redusere faren for kavitasjon. Det samme gjelder ved vedlikehold og reparasjon. Der må du alltid prøve å finne eventuelle feilkilder til reparasjonsbehovet, og det kan kanskje være kavitasjon.
Tiltak som bidrar til å redusere faren for kavitasjon:
øke trykket i systemet
redusere væsketemperaturen
redusere hastigheten i væskestrømmen
gjøre designendringer, for eksempel redusere skarpe kurver eller hindringer i strømningsveien
bruke spesielle materialer og belegg som er motstandsdyktige mot kavitasjonsskader
Kan vi bruke kavitasjon til noe positivt?
Kavitasjon som fenomen kan vi bruke til reingjøring av materialer.
Vi kan framprovosere kavitasjonseffekten med ultralyd. Når gassboblene som oppstår i væska, kollapser, gir det store nok krefter på små ureinheter til at de blir dytta bort fra materialet som da blir reingjort.