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Kavitation

Was ist Kavitation? Wie Kavitation vermieden werden kann.

Kavitation oder auch "Dampfblasenbildung" ist der häufigste typische Defekt von Benzinsystemen mit hohem Durchfluss. Die Kombination von zu viel Hitze und zu kleinem Leitungsquerschnitt kann diese Betriebsbedingung schaffen, bei der flüssiger Kraftstoff im Pumpenmotor sprichwörtlich verdampft (kocht). Merkmale dieser Betriebsbedingung können eine oder mehr der nachfolgenden sein:

- erheblicher Verlust der Durchflussrate
- Schwanken des Anzeigers
- Knarren oder Schleifgeräusche von der Pumpe
- Verlust oder Schwankung von Benzindruck
- Temperaturen über 50°C

So schlimm die Merkmale dieser Situation sind, die Ergebnisse sind meist dauerhaft, selbst wenn die ursprüngliche Ursache behoben wurden. Der Verlust des Benzinförderdrucks führt zu einer Abmagerung was wiederum zu einem Motorschaden führen kann. Selbst bei sehr kurzen Zeitperioden von Kavitation (in Abhängigkeit der Schwere) werden üblicherweise Schäden an der Benzinpumpe verursacht. Diese Schäden führen zu einem Verlust der Kapazität und Effektivität. Der Pumpenschaden (festgestellt ohne Rückschlagventil) fördert die Kavitation bei jeder Benutzung beschleunigt die Schädigung der Pumpe. Letztendlich wird das Benzinsystem nicht in der Lage sein Druck aufzubauen oder zu halten.

Für alle Benzinsysteme aller Hersteller kann dieser Schaden verhindert werden, da es sich nicht um ein Ergebnis eines Herstellungsfehlers sondern ein Benzinsystem Designfehlers handelt. Zwei Betriebsbedingungen können die Bedingungen für die Kavitation erzeugen:

- hohe Betriebstemperaturen
- zu kleiner Leitungsquerschnitt der Benzinleitung


Hohe Betriebstemperaturen

Hohe Betriebstemperaturen bei Kraftstoffsystemen können aus verschiedenen Gründen existieren, darunter schlechte Leistungsfähigkeit (beispielsweise durch eine abgenutzte oder beschädigte Pumpe), übermäßig hohe Kraftstoffdrücke, Pumpen mit einer hohen Durchflussrate, an Benzinsystemen die mit geringen Kraftstoffmengen versorgt werden müssen. Weiter kann eine hohe Betriebstemperatur das Ergebnis von Motorenhitze oder Abgashitze sein.

Die meisten Einspritzer- und Vergaserkraftstoffpumpen sind nicht für den dauerhaften Volllastbetrieb ausgelegt.

Dies liegt an der Menge der aufgestauten Hitze, die mit der Zeit entsteht, wenn das Kraftstoffsystem in Betrieb ist. Wenn die Temperatur im Kraftstoffsystem hoch ist, beginnt der Kraftstoff in der Pumpe zu verdampfen. Dies geschieht auch bei geringem Druckabfall in der Pumpeneinlassleitung. Sobald die Kraftstofftemperatur über 50° C ist, ist das Benzin anfällig dafür zu verdampfen. Als Daumenregel gilt, wenn es so heiß ist, dass ein Berühren unangenehm ist, ist es zu heiß. Um eine andauernde Nutzung – auch im Straßenverkehr – zu ermöglichen, können Spannungsregler eingesetzt werden, die die Pumpengeschwindigkeit während geringer Anforderung durch den Motor drosseln und den Aufbau von Hitze vermeiden. "Prodigy Benzinpumpen" haben die einzigartige Besonderheit, die die Geschwindigkeitsreduzierung erlaubt, ohne die Notwendigkeit eines externen Pumpencontroller.
Siehe dazu auch http://fuelab.com/forums/forum/customer-support-2/prodigy-fuel-pumps/speed-control/ für weitere Informationen im Zusammenhang mit der Geschwindigkeitsreduzierung bei "Prodigy Benzinpumpen".


Hohe Einlassverengung

Manch einer verweist bei Pumpen auf „Schieber“ oder „Zieher“. Die Wahrheit ist, dass alle Pumpen beides machen. Diese Analogie kommt von der Menge des Widerstandes/ Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation die eine spezielle Pumpe im Vergleich zu einer anderen hat. Für die Vermeidung von Kavitation ist es entscheidend, den Grad der Verengung vom Pumpeneinlass, zu minimieren. Dies ist der Hauptgrund, weshalb typische OEM Kraftstoffsysteme die Pumpen innerhalb des Benzintanks angebracht haben.

Die Verwendung von siebenden Filtern ist für den Pumpeneinlass erforderlich. Diese bieten eine Filterung, die fein genug ist, um die Pumpe zu schützen aber trotzdem grobkörnig genug sind, um den Durchfluss nicht behindern oder genug Partikel einzufangen um die Bildung von Ablagerungen zu vermeiden. Eine feinere Filtration, die den Rest des Benzinsystems mit schützt (so wie Treibstoffeinspritzung und Regler) kann erreicht werden durch einen zweiten Filter mit dem Strom der Pumpe. Üblicherweise haben siebende Filter für Benzinpumpenbauteile micron Werte von 25 bis 150 micron Einheiten. FUELAB empfiehlt die Nutzung von einem micron Wert von 75 für Prodigy Serien Benzinpumpen (75-150 micron erforderlich). Normalerweise haben moderne OEM Filter einen niedrigeren micron Wert und sind aus aus Kunststoff gewebtem Stoff. Diese Arten von Filtern sind geeignet und wünschenswert für OEM Anwendungen, nichts desto trotz hat das übliche Aftermarket Benzinsystem eine zu hohe Durchflussrate um diese Form des siebenden Filters einfach unterzubringen. Der größte Fehler (und sicherlich der Untergang für ein Benzinsystem mit hohem Durchfluss) ist es, einen 10 micron Filter gegen den Pumpenstrom zu verwenden.

Die Leitungsgröße und die Art der Schläuche spielen sowohl bei der allgemeinen Leistung als auch den Effekten der Kavitation eine entscheidende Rolle. Desto höher die Durchflussrate, desto größer muss die Leitungsgröße sein. Vermeiden Sie immer die Verwendung von Rückschlagventilen oder gelochten Fittingen, wenn gegen den Strom der Benzinpumpe geleitet wird.


Wie ein Kavitationsschaden aussieht

Diese Bilder zeigen den Schaden, der durch Kavitation entstehen kann. Das Gehäuse links zeigt Kavitationsschäden und das Gehäuse rechts ist so, wie es aussehen sollte. Das letzte Bild zeigt die Kavitationsschäden an den Verschleißplatten. Obwohl der Schaden gering aussehen mag, ist er es sicherlich nicht. Wer Grundsätze der Zerspanungstechnik versteht und weiß, wie gering die Toleranzen der modernen Bauweise ausfallen, sieht leicht dass ein großer Schaden vorliegt.



Man kann die Einkerbungen in das Gehäuse der beschädigten Kohlenstoffschaufeln sehen (links) im Vergleich zu einem einwandfreien Gehäuse rechts.



Das selbe Bild mit einigen hinzugefügten Karbonschaufeln.



Das glänzende/ rohe Metall ist Kavitationsschaden. Ähnlich wie bei einer Zylinderwand ist es nicht gut, wenn man die Markierungen mit dem Fingernagel fühlen kann.