Unter Kavitation wird die Bildung von gas- oder dampfgefüllten Hohlräumen in Flüssigkeiten unter der Einwirkung eines Unterdruckes verstanden.
Unter Kavitation wird die Bildung von gas- oder dampfgefüllten Hohlräumen
in Flüssigkeiten unter der
Einwirkung eines Unterdruckes verstanden. Diese Hohlräume werden Kavitationsblasen
genannt. Sie bestehen in einer Druckschwingung nur für die kurze Zeit der
Drucksenkung. In der Phase des wieder ansteigenden Drucks lösen sie sich wieder
auf. Dabei wird allgemein zwischen den
beiden Grenzfällen der Gaskavitation und der Dampfkavitation unterschieden.
Gaskavitation
Bei der
Gaskavitation entstehen durch plötzliche Druckabsenkung Bläschen, die mit in der Flüssigkeit
gelöstem Gas (üblicherweise Luft) gefüllt sind. Beim Wiederansteigen des
Druckes wird der Innendruck dieser Bläschen größer als der Partialdruck
des in der umgebenden Flüssigkeit gelösten Gases. Daher diffundiert das Gas
wieder über die Bläschenwand zurück in die Flüssigkeit. Die Bläschen werden so immer kleiner
und verschwinden schließlich ganz. Der Diffusionsprozess kann bei einer
hochfrequenten Druckschwingung jedoch nicht schnell genug erfolgen. Die
Gasbläschen lösen sich dann nicht mehr auf, sondern steigen zur Oberfläche
des Bades auf.
Dampfkavitation
Die hier
entstehenden Kavitationsbläschen sind mit dem Dampf der umgebenden Flüssigkeit
gefüllt und enthalten kein oder nur sehr wenig Gas. Sie fallen beim
Wiederansteigen des äußeren Drucks erst langsam, dann immer schneller zusammen.
Dieser Vorgang wird Blasenimplosion genannt. Hierbei entstehen lokal und
kurzzeitig Aufschlagdrücke von ca. 1000
bar. Dieser explosionsartig auftretende hohe Druck kann
die Adhäsionskraft der anhaftenden Verschmutzungsschicht leicht überwinden und
sprengt Verunreinigungen regelrecht ab.
Für die Reinigung
ist lediglich die Dampfkavitation interessant, da eine Gaskavitation die
Blasenimplosion dämpft und somit die Reinigungswirkung verringert. Um eine
Eindiffusion von Gas in die Kavitationsbläschen zu vermeiden, muss das verwendete
Reinigungsmittel vor Gebrauch entgast werden. Dies kann entweder durch Anlegen
eines Unterdrucks geschehen oder die Entgasung erfolgt durch eine Beschallung
des leeren Beckens mit Ultraschall. Gelöste Gase fallen dann als Bläschen aus
und steigen zur Badoberfläche.
