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Autoren
OldBo
28.01.2018
Wenn sich in einer Flüssigkeit an bestimmten Stellen Dampfblasen bilden, dann spricht man von Kavitation (Hohlraumbildung). Die Dampfblasen entstehen, wenn der statische Druck in einer Flüssigkeitanlage, die Temperatur und der Dampfdruck nicht zueinander passen. Nach dem Ansteigen des statischen Druckes über den Dampfdruck in der Strömungsrichtung, dann kommt es zu einer schlagartigen Kondensation (Implosion) der Dampfblasen.
Kavitationsschaden in einer Pumpe
 Kavitationsschaden in einer Pumpe
Quelle: Bosy
Kavitationsschaden in einer Pumpe
 Kavitationsschaden in einer Pumpe
Quelle: Bosy
Kavitationsschaden an einem Kreiselpumpenlaufrad
 Kavitationsschaden an einem Kreiselpumpenlaufrad
Quelle: Bosy
Mikroblasen durch Kavitation
 Mikroblasen durch Kavitation
Quelle: CALEFFI ARMATUREN GmbH
1. Druck auf der Saugseite<br />2. Druckverlauf<br />3. Atmosphärendruck<br />4. Saugstutzen der Pumpe<br />5. Dampfdruck<br />6. Druckstutzen der Pumpe<br />7. Vakuum<br />8. NPSH<br />9. NPSHerf
 1. Druck auf der Saugseite
2. Druckverlauf
3. Atmosphärendruck
4. Saugstutzen der Pumpe
5. Dampfdruck
6. Druckstutzen der Pumpe
7. Vakuum
8. NPSH
9. NPSHerf
Quelle: GRUNDFOS GmbH
Wenn sich in einer Flüssigkeit an bestimmten Stellen der Anlage Dampfblasen bilden, dann spricht man von Kavitation (Hohlraumbildung). Die Dampfblasen entstehen, wenn der statische Druck in einer Flüssigkeitanlage, die Temperatur und der Dampfdruck nicht zueinander passen. Nach dem Ansteigen des statischen Druckes über den Dampfdruck in der Strömungsrichtung,  kommt es zu einer schlagartigen Kondensation (Implosion) der Dampfblasen.

Die Implosion kann zu einer Leistungsminderung in der Förderhöhe, zu unruhigen Laufeigenschaften, zum Abfall des Wirkungsgrades, zu Geräuschen und Materialabrieb im Pumpeninneren führen.

Kleine Explosionen verursachen durch Ausdehnung und Zusammenfall (Implosion) kleiner Luft-/Dampfbläschen in den Bereichen eines höheren Druckes (z. B. am Pumpenausgang) Druckschläge, die einen Abrieb bzw. eine Zerstörung des umliegenden Materials verursachen. Geräusche in der Pumpe oder in der Rohrleitung können auf Kavitation hinweisen.

Kavitation in einer Kreiselpumpe wird durch den Zulaufdruck (NPSH-Wert > Net Positive Suction Head) definiert. Dieser gibt die Zulaufhöhe an der Saugseite der Pumpe an, den jede Pumpe je nach Bauart benötigt, um kavitationsfrei zu arbeiten. Gemeint ist der Druck, der benötigt wird, um die Verdampfung der Flüssigkeit zu verhindern und im flüssigen Zustand zu halten. Der Dampfdruck ist in einer Dampfdrucktafel aufgeführt.

Der NPSH-Wert wird durch folgende Fakten beeinflusst:
  • Laufradform
  • Pumpendrehzahl
  • Mediumtemperatur
  • statische Flüssigkeitssäule
  • Atmosphärendruck .

Der Wert wird vom Hersteller in den technischen Unterlagen angegeben.

Vermeidung von Kavitation
Kavitation in einer Kreiselpumpe wird vermieden, wenn die Flüssigkeit mit einer bestimmten Zulaufhöhe zugeführt wird. Diese Mindestzulaufhöhe ist abhängig von der Temperatur und dem Druck in der Förderflüssigkeit.

Weitere Möglichkeiten zur Vermeidung von Kavitation:
  • Erhöhung des statischen Druckes
  • Senkung der Flüssigkeitstemperatur (Reduzieren des Dampfdruckes PD)
  • Auswahl einer Pumpe mit geringerer Haltedruckhöhe (Mindestzulaufhöhe, NPSH)

Im Prinzip ist die Erosionskorrosion in Rohrleitungen, vor allen Dingen an Verbindungsstellen und nicht entgrateten Rohrenden, auch eine Folge von Kavitation.

Durch eine sehr hohe Fließgeschwindigkeit mit gleichzeitiger Druckminderung, so z. B. in Rohrverengungen (nicht entgratetes Rohr, schlecht hergestellte Rohrabzweigungen), können Mikroblasen entstehen. Derartige Bedingungen gibt es auch am Pumpenlaufrad und in den Armaturen. Aber auch in den neuartigen Fittings von Steck- und Presssystemen findet man die Querschnittsverengungen.

Diese Mikroblasen aus Luft und Dampf, deren Bildung sich in nicht entlüftetem Wasser steigert, können aufgrund des Phänomens der Hohlraumbildung implodieren. Diese Kavitation führt zum Abtrag es Materials an diesen Stellen.

Besonders bei Anlagen mit hohen Flüssigkeitstemperaturen (thermischen Solaranlagen, Anlagen mit Warmluftgeräten oder Konvektoren) ist es wichtig, dass der Anschluss des Ausdehnungsgefäßes an der Saugseite der Pumpe angeordnet ist, damit der Nullpunkt der Anlage in diesem Bereich liegt. Eine Kavitation kann aber auch, z. B. in selbstgebauten Solaranlagen, durch zu hohe Fließgeschwindigkeiten auftreten, wenn die Rohr- und Armaturenquerschnitte zu klein gewählt bzw. nicht richtig berechnet wurden.
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