Kavitation an Wasserpumpen

Ursachen, Auswirkungen, Vermeidung von Schäden

Informationen zur Diagnose

Das Pumpengehäuse ist kaputt? Druckverlust und Geräusche treten auf? Aber was hat das Kühlsystem des Fahrzeugs damit zu tun? Wurde vielleicht die falsche Kühlflüssigkeit verwendet? Hat das Gehäuse der Wasserpumpe Löcher, kann Kavitation die Ursache sein. Kavitation verursacht Schäden durch so genannte Kavitationsblasen, die durch Druck Löcher in der Oberfläche verursachen. Bei der Kavitation, auch Dampfkavitation genannt, bildet sich in den Hohlräumen der Wasserpumpe Dampf aus der umgebenden Flüssigkeit.

Durch die Implosion der Kavitationsblasen und dem daraus resultierenden äußeren Druck, dem so genannten Dampfdruck, kollabieren diese Hohlräume und führen zu Schäden an der Pumpe. Dieser Beitrag beschreibt genau wie Kavitation entstehen kann, welche Auswirkungen sie auf das Kühlsystem hat und wie sie den Motor überlasten kann.

Wasserpumpen können durch Kavitation am Gehäuse Löcher bekommen und dadurch undicht werden. Pumpenräder aus Metall werden unter Umständen durch Kavitation soweit geschwächt, dass sie brechen. Oft stellt man erst nach dem Ausbau der Wasserpumpe fest, dass Kavitation aufgetreten ist.
Ebenso kann Kavitation ein Indiz dafür sein, dass beim Einbau der Wasserpumpe nicht mit der nötigen Sorgfalt vorgegangen wurde.

Kavitation ist das Resultat von:

Wartungsfehlern
ungünstigen Betriebszuständen
Fehlfunktionen des Kühlsystems
falscher Kühlflüssigkeit

Entstehung von Kavitation

Wenn Flüssigkeiten ihren Siedepunkt erreichen entstehen kleine Dampfblasen, die schlagartig wieder in sich zusammenfallen (implodieren). Während des Blasenzerfalls bildet sich, hierfür charakteristisch, in der Mitte der Blase eine Mikrodüse aus. Die Flüssigkeit wird in der Mikrodüse extrem beschleunigt. Druckspitzen von bis zu 10.000 bar und Geschwindigkeiten bis zu 400 km/h wirken punktuell auf die Bauteiloberfläche ein. Kleinste Metallpartikel werden dadurch auf mechanischem Weg aus der Bauteiloberfläche herausgerissen. Wenn die Kavitation immer an derselben Stelle auftritt, bilden sich im Laufe der Zeit immer tiefere Löcher oder Aushöhlungen.

Dampfblasen entstehen, wenn der Siedepunkt einer Flüssigkeit erreicht wird. Dies ist von drei Parametern abhängig:

Dem Siedepunkt der Flüssigkeit selbst.
Dem Druck in der Flüssigkeit.
Der Temperatur der Flüssigkeit.

Diese drei Parameter beeinflussen sich gegenseitig. Nachfolgend sind die Gründe genannt, auf welche Weise der Siedepunkt in einem Motorkühlsystem erreicht werden kann. Häufig führen gleich mehrere Gründe dazu, dass der Siedepunkt erreicht wird und es zur Kavitation kommt.

Erreichen des Siedepunkts durch zu geringen Vordruck im Kühlsystem

Undichtes Kühlsystem.
Fehlerhafter oder falscher Kühlerdeckel – Öffnungsdruck des Überdruckventils nicht in Ordnung.
Zu niedere Betriebstemperatur des Motors – Motorbetrieb ohne Thermostat oder Thermostat mit zu niedriger Öffnungstemperatur.
Betrieb des Motors im Hochgebirge – der niedrigere Umgebungsdruck beeinflusst auch den Vordruck im Kühlsystem.

Erreichen des Siedepunkts durch schnelle Bewegungen von Flüssigkeiten und Objekten

Lokale Unterdruckzonen an Bauteilen, hervorgerufen durch Bauteilschwingungen.
Lokale Unterdruckzonen durch schnelle Bewegungen von Bauteilen in Flüssigkeiten, besonders bei Pumpenrädern und Propellern.
Hohe Strömungsgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten, verbunden mit starker Änderung der Flussrichtung oder bei Strömungsumkehr. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit so groß wird, dass der statische Druck unter den Verdampfungsdruck der Flüssigkeit fällt, bilden sich Dampfblasen.

Zu niedriger Siedepunkt der Kühlflüssigkeit

Verwendung von normalem Wasser ohne Kühlmittelzusatz.
Ungeeignete Kühlflüssigkeit (zu niedrige Kühlmittelkonzentration, überalterte Kühlflüssigkeit).

Erreichen des Siedepunkts durch zu hohe Bauteiltemperatur

Durch Überlastung des Motors oder durch Störungen im Ver brennungsablauf entsteht mehr Wärme als vorgesehen. Ein schlecht funktionierendes Kühlsystem durch z. B. Kühlflüssigkeitsmangel, verstopfte Kühler, an der Außenseite verschmutzte Kühler, defekte Viscokupplungen, verschlissene Antriebsriemen, Ausfall des elektrischen Kühlerventilators, usw.

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