Die physikalischen Grundlagen

Bei normalem Luftdruckt, verdampft Wasser bei 100 °C. Bei einem höheren Druck ist die Verdampfungstemperatur höher, bei einem geringeren Druck niedriger. So verdampft Wasser bei einem Systemdruck von unter 23,37 hPa bereits bei einer Temperatur von 20 °C. Nach dem Gesetz von Bernoulli ist der statische Druck einer Flüssigkeit umso geringer, je höher die Geschwindigkeit ist. In den Gebieten des geringsten Druck verdampft das Wasser und es entstehen Dampfblasen.   Diese benötigen einen vielfach größeren Raum als das sie umgebende flüssige Wasser. Die Dampfblasen werden durch das  strömende Wasser in Gebiete höheren Druckes mitgerissen. Durch den dann wieder ansteigenden Druck wird der Verdampfungsvorgang beendet, die Dampfblasen fallen in sich zusammen. Der vorher benötigte Raum wird damit schlagartig kleiner, das umgebende Wasser füllt diesen Raum wieder aus und strömt dabei implosionsartig zurück. Bei diesem Vorgang entstehen Druckwellen mit sehr hohen Druckspitzen. Befinden sich die Dampfblasen dabei an einer Materialgrenze, wird dieses abgetragen.

Was ist Kavitation?

© ZeSyS e.V. 2018
Für alle Interessierten, die es genauer wissen möchten hier das Kavitationsprinzip zur Brunnenreinigung im Detail Bei der hydrodynamischen Kavitation wird mit einem Hochdruckwasserstrahl hinter der Spezialdüse ein gezielter Unterdruck erzeugt, wodurch Dampfblasen entstehen, die im Druckstrahl mitgerissen werden und im Wasser einen Kavitationskegel erzeugen. In Abhängigkeit von Volumenstrom und Druck kann dieser Kavitationskegel in seiner geometrische Ausbildung und Intensität verändert werden, so dass die Reinigungswirkung der Reinigungsaufgabe angepaßt werden kann. Der harte stark erosive Bereich direkt hinter dem Düsenaustritt , wird zur erosiven Abtragung der Inkrustationen an der Filterbrückeninnenwand und dem Filterschlitz genutzt. Der weit größere Kavitationskegel-Strahl wird durch die Filterschlitze geleitet und „umspült“ die dahinter befindlichen Filterkiessteine. Beim implusionsartigen Zusammenfall der Blasen nach Wiederanstieg des statischen Druckes auf bzw. über den Sättigungsdampfdruck werden im mikroskopischen Maßstab extreme Bedingungen im Innern der Blase von bis zu 5000°C und bis zu 500 bar (in der Literatur werden auch höhere Werte angegeben) erzielt. Beim Kollaps der Blase formiert sich ein Fluidstrahl (sog. Micro-Jet) mit einem Durchmesser von 10-100 μm und einer Geschwindigkeit von bis zu 200m/s, so dass eine Zugwelle entsteht. Beim Auftreffen auf die gegenüberliegende innere Blasenwand wird die Blasenwand zu einer lang gezogenen Auslenkung verformt (Wasserhammerdruck). Direkt nach dem Kollaps bildet sich eine in entgegengesetzter Richtung gerichtete Struktur, der sogenannte Counterjet aus, der nach neuesten Erkenntnissen wiederum aus Kavitationsblasen besteht. Durch die ständigen plötzlichen Volumenänderungen werden starke Druckstöße und Scherkräfte erzeugt, die sowohl zum Aufreißen und Abtragen der Inkrustationsschichten an der Filterbrückenrückwand (Außendurchmesser) als auch an den Kiessteinen führen. Ein Großteil der Kavitationsblasen kollabiert direkt an den Wandungen von Filterbrücke und den Kiessteinen so dass der entstehende Mikrojet direkt auf die Wandung trifft und zur erosiven Materialabtragung führt.
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Bei normalem Luftdruckt, verdampft Wasser bei 100 °C. Bei einem höheren Druck ist die Verdampfungstemperatur höher, bei einem geringeren Druck niedriger. So verdampft Wasser bei einem Systemdruck von unter 23,37 hPa bereits bei einer Temperatur von 20 °C. Nach dem Gesetz von Bernoulli ist der statische Druck einer Flüssigkeit umso geringer, je höher die Geschwindigkeit ist. In den Gebieten des geringsten Druck verdampft das Wasser und es entstehen Dampfblasen.   Diese benötigen einen vielfach größeren Raum als das sie umgebende flüssige Wasser. Die Dampfblasen werden durch das  strömende Wasser in Gebiete höheren Druckes mitgerissen. Durch den dann wieder ansteigenden Druck wird der Verdampfungsvorgang beendet, die Dampfblasen fallen in sich zusammen. Der vorher benötigte Raum wird damit schlagartig kleiner, das umgebende Wasser füllt diesen Raum wieder aus und strömt dabei implosionsartig zurück. Bei diesem Vorgang entstehen Druckwellen mit sehr hohen Druckspitzen. Befinden sich die Dampfblasen dabei an einer Materialgrenze, wird dieses abgetragen.

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Für alle Interessierten, die es genauer wissen möchten hier das Kavitationsprinzip zur Brunnenreinigung im Detail Bei der hydrodynamischen Kavitation wird mit einem Hochdruckwasserstrahl hinter der Spezialdüse ein gezielter Unterdruck erzeugt, wodurch Dampfblasen entstehen, die im Druckstrahl mitgerissen werden und im Wasser einen Kavitationskegel erzeugen. In Abhängigkeit von Volumenstrom und Druck kann dieser Kavitationskegel in seiner geometrische Ausbildung und Intensität verändert werden, so dass die Reinigungswirkung der Reinigungsaufgabe angepaßt werden kann. Der harte stark erosive Bereich direkt hinter dem Düsenaustritt , wird zur erosiven Abtragung der Inkrustationen an der Filterbrückeninnenwand und dem Filterschlitz genutzt. Der weit größere Kavitationskegel-Strahl wird durch die Filterschlitze geleitet und „umspült“ die dahinter befindlichen Filterkiessteine. Beim implusionsartigen Zusammenfall der Blasen nach Wiederanstieg des statischen Druckes auf bzw. über den Sättigungsdampfdruck werden im mikroskopischen Maßstab extreme Bedingungen im Innern der Blase von bis zu 5000°C und bis zu 500 bar (in der Literatur werden auch höhere Werte angegeben) erzielt. Beim Kollaps der Blase formiert sich ein Fluidstrahl (sog. Micro-Jet) mit einem Durchmesser von 10-100 μm und einer Geschwindigkeit von bis zu 200m/s, so dass eine Zugwelle entsteht. Beim Auftreffen auf die gegenüberliegende innere Blasenwand wird die Blasenwand zu einer lang gezogenen Auslenkung verformt (Wasserhammerdruck). Direkt nach dem Kollaps bildet sich eine in entgegengesetzter Richtung gerichtete Struktur, der sogenannte Counterjet aus, der nach neuesten Erkenntnissen wiederum aus Kavitationsblasen besteht. Durch die ständigen plötzlichen Volumenänderungen werden starke Druckstöße und Scherkräfte erzeugt, die sowohl zum Aufreißen und Abtragen der Inkrustationsschichten an der Filterbrückenrückwand (Außendurchmesser) als auch an den Kiessteinen führen. Ein Großteil der Kavitationsblasen kollabiert direkt an den Wandungen von Filterbrücke und den Kiessteinen so dass der entstehende Mikrojet direkt auf die Wandung trifft und zur erosiven Materialabtragung führt.
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