Freiwillige Feuerwehr Mönchhagen

gegr. 1924

Kurs: Pumpen bei der Feuerwehr → Lerneinheit: Feuerlöschpumpe → Wissenseinheit: Kavitation

Pumpen bei der Feuerwehr

Feuerlöschpumpe

Die Kavitation

Mit Kavitation bezeichnet man die Bildung von Dampfblasen in Flüssigkeiten, also von dampfgefüllten Hohlräumen.
Auch beim Sieden von Flüssigkeiten entstehen Dampfblasen im Innern der Flüssigkeit – hier ist jedoch die Temperatur die Ursache. Bei der Kavitation entstehen die Dampfblasen aufgrund von Druckschwankungen.
Kavitation kann beträchtliche mechanische Schäden anrichten. Wie kommt sie nun zustande?

Die massiven Schäden, die Kavitation anrichten kann, sieht man an diesem Pumpenrad. (Demonstrationsobjekt; Institut für Umweltingenieurwesen der Universität Rostock)

Wenn Wasser verdampft, muss es das gewissermaßen gegen den Widerstand des Luftdrucks tun. Soll viel Wasser verdampfen, kann man also entweder dem Wasser Energie zuführen, damit es „gegen den Luftdruck ankommt“. Genau das macht man beim Kochen: Man erhitzt das Wasser, bis es siedet.
Oder aber man erniedrigt den Luftdruck über dem Wasser und macht dem Wasser das Verdampfen dadurch leichter.
Genau das passiert bei der Kavitation.
Soll die Pumpe mehr Wasser fördern, als zufließen kann, entsteht ein sehr hoher Unterdruck. Anders ausgedrückt: Der Druck in der Pumpe wird sehr klein. Wegen dieses geringen Druckes kann auf einmal sehr viel Wasser verdampfen. Dieses bildet Dampfblasen im Wasser.
Zur Gefahr werden diese Blasen dann, wenn sie plötzlich kollabieren. Nimmt der Druck nämlich wieder zu (und bei der Drehung der Laufräder kommt es ständig zu kleinräumigen Druckschwankungen), passiert das Umgekehrte: Der zunehmende Druck zwingt das Wasser, plötzlich zu kondensieren. Flüssiges Wasser hat aber ein sehr viel kleineres Volumen als Dampf. Die Blasen kollabieren daher schlagartig, was bedeutet, die „Wasserwände“ der Blasen rasen blitzschnell nach innen. Befindet sich eine solche Blase irgendwo an Pumpenteilen, kann das aufprallende Wasser das Material beschädigen.

Für die, die der Sache weiter auf den Grund gehen wollen: Für eine genauere Erklärung benötigt man den Begriff des Dampfdruckes.

Um Kavitation zu verhindern, sollte man also den Unterdruck in der Pumpe nicht zu hoch werden lassen. Das wiederum bedeutet, man sollte mit kleinen Saughöhen arbeiten. Denn wenn das Wasser aus geringeren Tiefen angesaugt werden muss, ist ein kleinerer Unterdruck notwendig.

Nach so viel Theorie und Physik wenden wir uns nun praktischeren Dingen zu.

→ Weiter zur Wissenseinheit: Wasserförderung I – Wasserzuführung