Drukverlies in olieleidingen
We zien het regelmatig terugkomen: Stukgelopen motoren waarvan je in eerste instantie de oorzaak niet kan vinden. Als blijkt dat de schade typerend is voor een schade als gevolg van te weinig oliedruk en er geen aanleiding IN de motor is te vinden dan moet de oorzaak zich BUITEN de motor bevinden. Al gauw wordt er gekeken naar de externe oliekoeler, olieleidingen en eventuele bypass oliefilters. Vaak wordt dan snel duidelijk waar het probleem zit. In de aanleg en of uitvoering van het oliesysteem. Het zijn vaak dezelfde fouten die iedere keer weer terugkomen.
Er zijn een paar structurele fouten die vaak gemaakt worden:
- Gebruik van de verkeerde soort slang (bijvoorbeeld hydr. of koelwaterslangen als olieleiding)
- Gebruik van de verkeerde koppelingen (hydr. in plaats van de daarvoor bestemde koppelingen)
- Gebruik van een slang met een te kleine doorlaat
- Routen van de leiding met scherpe hoeken (<90deg)
Het hieronder getoonde voorbeeld heeft ze allemaal! U ziet een koelwaterslang met een (te kleine) doorlaat van 12mm aangesloten met hydrauliekkoppelingen en gerout onder een scherpe hoek waardoor de slang niet meer buigt maar knikt.
Het enige dat belangrijk is is voldoende oliedruk en voldoende olieflow. Dit kan maar op een manier bereikt worden:
- Rechte slangen (zo min mogelijk bochten)
- Grote doorlaat (ca16mm bij l<1.5m, >20mm bij l= 2-3m)
- Koppelingen met een grote doorlaat
De drukverliezen als gevolg van een verkeerde montage of verkeerd gebruik van materialen worden als volgt berekend. Laten we uitgaan van een slang met een binnendiamter van 12mm.
Op basis van het volumedebiet van de oliepomp (ca 20 gpm = 0.0011356 m3/s) wordt het drukverlies berekend over een rechte leiding zonder bochten met een interne radius van 6mm en een lengte van 1 meter.
Omdat het een in- en uitgaande leiding betreft wordt het drukverlies met twee (slangen) vermenigvuldigd. Het totale drukverlies in de twee slangen samen is 0.57 bar. Uit het volumedebiet van de oliepomp wordt de stroomsnelheid berekend.
De bocht van slang A (135deg) en de knik van slang B (135deg) worden afzonderlijk berekend.
Slang A
Volgens Hütte is de weerstandscoëfficiënt over de buigradius van 3D 0.125 + 0.085 = 0.21
Slang B
Volgens dezelfde bron is de weerstandscoëfficiënt over de knik van 135deg 1.197 + 0.278 = 1.475
Als we nu de gevonden waarden optellen komen tot het volgende overzicht:
Drukverlies agv de twee slangen: -------------------------------2 x 0.285 = 0.57 bar
Drukverlies agv de 135deg bocht van slang A: ------------1 x 0.126 = 0.126 bar
Drukverlies agv de 135deg knik van slang B: --------------1 x 0.885 = 0.885 bar
Totaal drukverlies: ----------------------------------------------------------------------1.581 bar (≈ 23.2 psi)
Als onbetwistbaar gegeven wordt een oliedruk van 10psi per 1,000rpm internationaal gehanteerd. Dit betekent dat een motor die tot 8,000rpm draait een oliedruk van 80psi nodig heeft (=5.44bar). Het berekende drukverlies is in percentage ten opzichte van de benodigde maximale druk 29%. Dit betekent concreet dat de motor in het lage toerengebied tot 2,500rpm hoegenaamd geen oliedruk heeft. Als de maximale druk wordt verminderd met de berekende verliezen dan blijft een druk over van maximaal 56.8psi. Volgens de regel hierboven betekent dit dat de motor op elk toerental boven de 5,680rpm onvoldoende smering zal krijgen.
Omdat een motor op het circuit bijna voortdurend boven dit toerental draait zal de verminderde smering al heel snel leiden tot een hogere wrijvingsbelasting en dientengevolge en temperatuurverhoging van de olie en de te smeren componenten zoals krukas- en drijfstanglagers. Het is te verwachten dat het drijfstanglager van de tap die het verst weg van de oliepomp zit als eerste (en vermoedelijk na een enkel rondje op het circuit) zal falen, mits dit al niet is gebeurd op de testbank......
