Hydraulische cilindercavitatie

Cavitatie van hydraulische cilinders is een nachtmerrie voor elk hydraulisch systeem, wat leidt tot een reeks schadelijke problemen die uiteindelijk kritieke (en dure) componenten in uw hydraulisch systeem zullen vernietigen. Hoewel de meeste mensen cavitatieproblemen associëren met pompen en motoren, kan cavitatie ook een probleem zijn voor hydraulische cilinders. Om cavitatieschade te minimaliseren of te elimineren, is kennis van hoe het werkt en tot welke schade het leidt een goed uitgangspunt. De verstandigste manier om met cavitatieproblemen om te gaan, is echter om preventieve maatregelen te nemen.

Definitie van cavitatie

De eenvoudigste verklaring van cavitatie is de aanwezigheid van gas opgesloten in bellen in een vloeistof. In het geval van hydraulische systemen en componenten zoals pompen of cilinders, is de betrokken vloeistof de hydraulische vloeistof die druk overbrengt. In hydraulische cilinders wordt de door de vloeistof overgedragen druk gebruikt voor lineaire bediening die met een druk op de knop duizenden ponden kan verplaatsen. Het is duidelijk dat er zeer hoge drukken bij betrokken zijn.

Bellen gevuld met opgeloste gassen of damp beginnen zich te vormen en groeien wanneer de druk dicht bij die van verzadigde damp voor de temperatuur van de vloeistof ligt (bijv. er is plaatselijk koken van de vloeistof). Voor een cilinder hoeft de vloeistof alleen maar onder de atmosferische druk te komen om bellen te vormen.

Wanneer deze bellen op zichzelf instorten (of imploderen), is het resultaat lawaai, hitte, ernstige oppervlakteschade en een negatieve impact op de efficiëntie en productiviteit. In wezen genereren de bubbels een krachtige mechanische schok die resulteert in microjets die inslaan op nabijgelegen metaal. Die implosie vindt plaats wanneer de bellen een gebied met lage druk bereiken waardoor de damp erin condenseert. Het metaal begint af te slijten in een proces dat bekend staat als cavitatie-erosie, cavitatieslijtage of cavitatiepitting.

Cavitatie kan ook optreden wanneer lucht wordt opgesloten in de hydraulische vloeistof (een fenomeen dat bekend staat als beluchting). Naarmate de druk toeneemt (bijvoorbeeld wanneer de stang de eindkap in een hydraulische cilinder sluit), barsten de bellen heftig. In een hydraulische cilinder treedt cavitatie meestal op aan de dopzijde van de zuiger wanneer deze snel uitschuift, en vooral wanneer deze probeert een overlopende belasting te stoppen. Het komt ook voor wanneer de staaf naar beneden wijst terwijl hij een zware trekbelasting op het uiteinde ondersteunt. Sommige experts beweren dat dit geen echte cavitatie is, maar de effecten zijn hetzelfde.

Cavitatie herkennen

Een van de gemakkelijkste manieren om cavitatie in een hydraulische cilinder te detecteren, is door geluid:wanneer cavitatiebellen imploderen, kun je ze horen in de vorm van een intens ratelend geluid. U zult ook putjes zien op het oppervlak van onderdelen die zijn aangetast door cavitatie; in het geval van hydraulische cilinders is het te vinden op het oppervlak van de stang en het binnenoppervlak van de cilinder.

Problemen veroorzaakt door cavitatie

Cavitatie kan leiden tot meerdere problemen binnen een hydraulisch systeem als geheel, evenals hydraulische cilinders. Deze omvatten versnelde slijtage van kritieke oppervlakken, defecte afdichtingen, ongewenste warmteontwikkeling, vermindering van de kwaliteit van hydraulische olie en smeerproblemen.

Versnelde slijtage van het oppervlak

Een van de ernstigste problemen veroorzaakt door cavitatie is oppervlakteslijtage, ook wel bekend als pitting. Houd er rekening mee dat de dampbellen op bijna moleculair niveau imploderen en een enorme hoeveelheid kracht vrijgeven over een ongelooflijk klein gebied. Dat leidt tot hoge spanningen - spanningen die hoog genoeg zijn om metaal te verwijderen van oppervlakken naast die bellen. Het resultaat is een sterk versnelde slijtage in de vorm van putcorrosie en inwendig gegenereerde vervuiling. De metaaldeeltjes die van het oppervlak worden verwijderd, blijven in het systeem en kunnen de vorming van nog meer cavitatiebellen veroorzaken.

Voortijdige mislukte afdichting

Houd er ook rekening mee dat oppervlakteafwerking een belangrijke factor kan zijn in veel toepassingen, en vooral bij hydraulische cilinders. Bij het kiezen van een geschikte afdichting voor een hydraulische cilinder is de oppervlakteafwerking van de stang van cruciaal belang. Als de staaf pitting ondervindt als gevolg van cavitatie, zal dit voortijdige slijtage van de afdichting veroorzaken. Naarmate de afdichting begint te slijten, kan hydraulische vloeistof naar buiten lekken (verslechterende prestaties) en kunnen milieuverontreinigende stoffen zoals stof en vocht naar binnen komen.

Overmatige warmteontwikkeling

De bellenimplosies leiden ook tot hoge temperaturen, soms tot wel 5000°F. Bovendien, als het oppervlak beschadigd is, zal er meer wrijving zijn als vloeistof overstroomt. Die wrijving resulteert niet alleen in systeemverliezen en een lager rendement, maar ook in ongewenste warmteontwikkeling. Dit is een van de redenen waarom overmatige hitte ook een sterke indicator van cavitatie kan zijn.

Vermindering van de vloeistofkwaliteit

Vanwege de hoge temperaturen die het gevolg kunnen zijn van cavitatie, is de kans groot dat de hydraulische vloeistof degradeert (een algehele vermindering van de vloeistofkwaliteit). Overmatige hitte en hoge temperaturen zullen ervoor zorgen dat de vloeistof sneller dan normaal veroudert, de aanwezige additieven ernstig aantasten en de viscositeit van de vloeistof verminderen.

Gebrek aan smering

De aanwezigheid van bellen in de hydraulische vloeistof kan ook een gebrek aan smering veroorzaken, wat resulteert in metaal-op-metaal contact en voortijdige slijtage. Dit type slijtage neemt een andere vorm aan dan die welke rechtstreeks het gevolg is van cavitatie-implosie en -explosie:het ziet eruit als schaafwonden in een patroon dat consistent is met de beweging van de metalen onderdelen in plaats van putjes.

Cavitatie voorkomen

Een van de manieren om cavitatie te voorkomen, is temperatuurregeling. Als de hydraulische vloeistof te stroperig is, zullen drukverliezen een groter probleem worden; deze toename in viscositeit kan het gevolg zijn van hydraulische vloeistof bij een minder dan ideale temperatuur. Bovendien kunnen hoge temperaturen in combinatie met lage drukken ook cavitatie veroorzaken, dus moet ervoor worden gezorgd dat de hydraulische vloeistof zo dicht mogelijk bij een ideale bedrijfstemperatuur komt. In sommige gevallen kan dit zo simpel zijn als het isoleren van hydraulische leidingen tegen direct zonlicht.

Leidingverliezen kunnen bijdragen aan cavitatie en het gevolg zijn van problemen zoals het gebruik van te veel fittingen, een ingeklapte leidingvoering of zuigleiding, een pakking die uitsteekt in de leidingen, een vervangende pomp met te veel capaciteit voor het systeem of de opbouw van vaste stoffen op het binnenoppervlak van de buizen.

Een andere manier om cavitatie te voorkomen, die vooral van toepassing is op hydraulische cilinders, is om te voorkomen dat er lucht in het hydraulische systeem komt. Hydraulische systemen en sommige componenten moeten bijvoorbeeld goed worden ontlucht nadat ze zijn gevuld (of opnieuw zijn gevuld) om de lucht die in het systeem vastzit, te laten ontsnappen. Wanneer extra vloeistof aan het systeem wordt toegevoegd, moet deze voorzichtig worden ingebracht om spatten en roeren te voorkomen - beide kunnen ertoe leiden dat lucht met de vloeistof wordt meegesleept. Bovendien kunnen onjuist ontworpen hydraulische reservoirs onbedoeld het insluiten van lucht in de hydraulische vloeistof stimuleren.

De aanwezigheid van verontreinigende deeltjes in hydraulische vloeistof kan dienen als startpunt voor de vorming van cavitatiebellen, dus het schoonhouden van de hydraulische vloeistof en het systeem vrij van verontreinigingen kan een uitstekend startpunt zijn. Dit omvat het zo nodig vervangen van hydraulische filters, het filteren van hydraulische vloeistof die in het systeem komt en het verhelpen van lekken zodra ze worden gedetecteerd.

Repareren van de schade veroorzaakt door cavitatie

Wanneer onderdelen oppervlakteschade hebben opgelopen door cavitatie, zijn reparaties vaak een verloren zaak. Voor onderdelen met een cirkelvormige geometrie, zoals staven en cilinders, is de pittingschade vaak te diep tegen de tijd dat wordt ontdekt dat het polijsten werkt, omdat staven en cilinders moeten voldoen aan zeer strikte oppervlaktevoorwaarden en geometrische toleranties. Tenzij de schade snel wordt ontdekt, is het verstandiger om de beschadigde onderdelen te vervangen. Voor afdichtingen die beschadigd zijn als bijwerking van cavitatie, kan het vervangen van de lip van de afdichting voldoende zijn.

Conclusie

Cavitatie veroorzaakt zoveel schade:versnelde oppervlakteslijtage in de vorm van putcorrosie, voortijdig falen van de afdichting, ontwikkeling van ongewenste warmte, verminderde kwaliteit van de hydraulische vloeistof en gebrek aan smering leidt tot extra slijtage. De beste manier om met cavitatie om te gaan, is door maatregelen te nemen om het te voorkomen, want als het eenmaal grote schade aanricht aan de oppervlakken van apparatuur (inclusief hydraulische cilinders), kan het buitengewoon moeilijk, zo niet onmogelijk te repareren zijn. Preventieve maatregelen tegen cavitatie zijn de verstandigste manier van handelen en kunnen vaak basisonderhoudsprincipes omvatten (bijv. lucht uit het systeem laten ontsnappen, hydraulische vloeistof filteren). Zodra hydraulische cilinders ratelende geluiden gaan maken of heter worden dan normaal, is het tijd om ze na te laten kijken.

MAC Hydraulica

Bij MAC Hydraulics kan ons zeer bekwame team hydraulische systemen en componenten, inclusief hydraulische cilinders, onderhouden, problemen oplossen en repareren. Onze reparatieservices omvatten het vervangen van afdichtingen, polijststaven en hoonbuizen - en we hebben ook een 24-uurs ophaal- en bezorgservice voor herafdichting. MAC Hydraulics kan op maat gemaakte cilinders, buizen en stangen produceren met onze ultramoderne fabricagefaciliteiten en service verlenen aan apparatuur van elk merk uit industrieën, waaronder de bouw, recycling, productie, verhuur, luchtvaart en afvalverwerking. Als u symptomen ervaart die overeenkomen met cavitatie, helpen wij u de oorzaak op te sporen en te voorkomen dat het opnieuw gebeurt. Neem vandaag nog contact op met MAC Hydraulics voor al uw behoeften aan hydraulische cilinders!