油圧システムにおけるキャビテーションを防止するにはどうすればよいでしょうか？

油圧システムにおけるキャビテーションとは、油中の圧力が急激に変化することで、比較的圧力が低い箇所に小さな蒸気で満たされた空洞が形成される現象です。油の作動温度における飽和蒸気圧を下回ると、多数の蒸気で満たされた空洞が急速に発生します。その結果、大量の気泡が発生し、配管や油圧機器内で油の流れが途絶えることになります。

キャビテーション現象は、通常、バルブやポンプの入口と出口で発生します。オイルがバルブの狭い通路を通過する際、流速が増加して油圧が低下するため、キャビテーションが発生します。また、ポンプが高すぎる位置に設置されている場合、吸込管の内径が小さすぎて吸油抵抗が大きすぎる場合、あるいはポンプの回転速度が高すぎて吸油量が不足している場合にも、この現象が発生します。

油とともに高圧領域を通過する気泡は、高圧の作用によって速やかに破裂し、周囲の液体粒子が高速で気泡を補償するため、これらの粒子間の高速衝突によって部分的な水圧衝撃が発生します。その結果、圧力と温度が部分的に急激に上昇し、顕著な振動と騒音が生じます。

周囲の厚い壁面、すなわち空洞が凝結している部分や部材の表面では、長期間にわたる水圧衝撃や高温、そして油ガスによる極めて強い腐食作用によって、表面の金属粒子が剥離する。

キャビテーション現象とその悪影響について説明した後、その発生を未然に防ぐための知識と経験を共有できることを嬉しく思います。

【1】小さな穴や隙間を流れる場所での圧力降下を低減する：穴や隙間の前後の流れの圧力比はp1/p2 < 3.50となることが期待される。
【2】油圧ポンプ吸込管の直径を適切に定義し、管内の流体速度を様々な面で制限します。ポンプの吸込高さを下げ、吸込管への圧力による損傷を可能な限り低減します。
【3】高品質の気密T字継手を選択し、補助ポンプとして高圧水ポンプを使用してオイルを供給します。
【4】システム内ではできるだけ直線パイプを採用し、急な曲がりや部分的に狭いスリットを避けるようにしてください。
【5】元素のガスエッチング耐性を向上させる。