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Kurzfassung

In der vorgestellten Erfindung wird ein Verfahren zum Schutz von Bauteiloberflächen gegen Kavitationserosion beschrieben, welches Materialschäden vorbeugt und die Geräuschlautstärke reduziert

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Hintergrund

Kavitationserosion ist ein bekanntes Problem, das durch das Kollabieren von Dampfblasen in der Nähe von Festkörperoberflächen in Hochgeschwindigkeitsströmungen - z. B. in Strömungsmaschinen wie Pumpen - verursacht wird. Neben den unerwünschten Geräuschen und mechanischen Vibrationen, die mit kavitierenden Strömungen einhergehen, kann Kavitationserosion ernsthafte Schäden, wie Reparaturen und Ausfallzeiten, hervorrufen. Es wurden eine Vielzahl von Strategien zur Abschwächung von Kavitation erforscht, darunter ober-flächenhärtende und flüssigkeitsabweisende Beschichtungen. Diese Ansätze sind jedoch nicht nur aufgrund ihrer Kosten und Umweltauswirkungen begrenzt, sondern sie geben letztlich auch der heftigen Aktivität von Kavitationsblasen und Hochgeschwindigkeitsstrahlen nach. Daher ist die Vermeidung oder Abschwächung von kavitationsbedingten Schäden nach wie vor ein Bereich intensiver Forschung und Entwicklung.

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Bilder & Videos

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Lösung

Mitarbeiter der Otto-von-Guericke Universität haben in Kooperation mit Mitarbeitern der King Abdullah University of Science and Technology ein Verfahren zum Schutz von Bauteiloberflächen gegen Kavitationserosion entwickelt, welches Materialschäden vorbeugt und die oben beschriebenen Nachteile überwindet. Dabei wird die zu schützende Oberfläche mit kleinen Löchern versehen, in denen sich Gasblasen bilden. Diese verhindern die erosive Wirkung der Kavitation. Die Löcher haben einen doppelten Rand, der die Form der Gasblasen stabil und eben hält. Dadurch bleiben die Blasen diffusionsstabil im Loch gefangen. Wenn Kavitationsblasen in der Nähe einer Oberfläche ohne solchen Schutz zusammenfallen, bewegen diese sich normalerweise auf die Oberfläche zu. Bei der vorgestellten Strukturierung wird dies verhindert, die Kavitationsblasen bewegen sich weg. Falls dennoch eine Kavitationsblase in Kontakt mit der Oberfläche kommt, füllt sich die Kavitationsblase mit einem Anteil des Gases der „gefangenen“ Blasen in der strukturierten Oberfläche. Dadurch wird das Implodieren der Kavitationsblasen und auch die Kavitationserosion stark abgeschwächt.

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Vorteile

• Wasserabweisende Wirkung • Hoher Schutz vor Kavitation • Keine Stromversorgung notwendig (wie z.B. bei kathodischem Oberflächenschutz) • Funktionsfähigkeit auch auf beschichteten Oberflächen

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Anwendungsbereiche

• Oberflächentechnik & Beschichtungstechnik • Korrosions- & Verschleißschutz • Lasertechnologie • Schifffahrt • Turbinen & Motoren