După cum sugerează și numele, conceptul de efect diesel se referă la procesul de ardere într-un motor diesel.
Cercetările făcute de producătorii de cilindri împreună cu principalii producători de componente hidraulice au făcut posibilă explicarea acestui fenomen. Uleiul dintr-un sistem hidraulic conține adesea cantități mici de aer, care, în unele cazuri, poate forma „bule” care conțin și vapori de ulei. Efectul diesel apare ca urmare a cavitației, fenomen ce se produce în timpul curgerii fluidului.
Formarea bulelor de aer în lichidul hidraulic este cauzată de fenomenul de cavitație ce se produce în timpul curgerii fluidului. Fenomenul de cavitație consta de fapt in vaporizarea lichidului de lucru şi ulterior condensarea bulelor de vapori. Aceasta condensare a bulelor de vapori are loc in condiţii de inalta presiune. Prezența acestor gaze antrenate reduce coeficientul de masă efectiv al lichidului, cauzând instabilitatea în funcționare a elementelor de acționare.
Fenomenul de cavitatie constă, de fapt, în vaporizarea lichidului de lucru și, ulterior, condensarea bulelor de vapori. Aceasta condensare a bulelor de vapori are loc în condiții de înaltă presiune.
Prezența gazelor antrenate reduce coeficientul de masă efectiv al lichidului, cauzând instabilitatea în funcționare a elementelor de acționare. Dacă bulele de aer generate de cavitație, care conțin și particule de ulei, sunt supuse unei presiuni ridicate, temperatura din interiorul bulelor crește dramatic.
Această creștere bruscă a temperaturii generează efectul diesel, adică combustia în sistemul hidraulic. Procesul de ardere are loc în câteva milisecunde. Dacă amestecul aer-ulei atinge un raport de 7,5 la 1 în greutate și o temperatură cuprinsă între 200-250°C, se poate aprinde spontan, ca în cazul motorului cu ciclu diesel. Condițiile favorabile sunt cu atât mai ușor de obținut cu cât presiunea de lucru este mai mare, de exemplu, peste 100 bar.
De obicei, într-un cilindru hidraulic, arderea datorată efectului DIESEL se produce inițial într-o zonă de aproximativ 15-20% din circumferința totală a șinei, adică în zona opusă zonei de frecare maximă, unde se află sarcina radială a pistonului, unde se poate produce cavitarea.
Cu cât este mai mare calitatea etanșării presiunii în interiorul cilindrului, cu atât este mai mare posibilitatea de microexplozie a fluidului.
Consecințele cavitației și efectul Diesel
Cavitația poate avea o varietate de efecte negative, inclusiv deteriorarea materială a corpurilor pompelor, a supapelor de siguranță, a supapelor de aspirație și, prin urmare, a elementelor de ghidare și de etanșare. Printre efectele negative ale cavitației se numără modificarea caracteristicilor de curgere, reducerea eficacității pompelor și a angrenajelor, lovituri cu vârfuri de presiune care depășesc presiunea sistemului.
Efectul Diesel provoacă creșteri localizate ale temperaturii și se manifestă prin înnegrirea uleiului, crearea de reziduuri de ardere și distrugerea inelelor de ghidare și a garniturilor. Consecințele cavitației și ale efectului diesel nu sunt întotdeauna vizibile imediat. Acestea sunt adesea observate atunci când este deja prea târziu și este necesară o reparație a cilindrilor hidraulici.
Având în vedere consecințele grave ale cavitației și ale efectului diesel, trebuie luate măsuri adecvate pentru a preveni apariția acestor fenomene.
Deoarece este imposibil să se producă sisteme de etanșare capabile să reziste la explozia fluidului, cea mai bună protecție este eliminarea aerului cu ajutorul supapei.
O alternativă care nu elimină fenomenul, dar îi reduce consecințele, este protejarea garniturii prin montarea unui inel de bronz fosforic cu secțiune pătrată. Acest lucru nu previne apariția efectului Diesel, dar reduce acțiunea flăcării asupra garniturii și prelungește durata de viață a sistemului.