排気バルブの仕組み

排気バルブの原理は、フローティングボールに対する液体の浮力効果です。排気バルブの液面が上昇すると、フローティングボールは液体の浮力によって自然に上昇し、排気ポートのシール面に接触します。一定の圧力が加わると、ボールは自然に閉じます。そして、排気バルブが液面とともに下降します。バルブの液面が低下します。この時点で、排気ポートから大量の空気がパイプラインに注入されます。排気ポートは慣性により自動的に開閉します。

パイプラインが作動して大量の空気を排出すると、フローティングボールはボールボウルの底で停止します。パイプ内の空気がなくなると、液体がバルブに流れ込み、フローティングボールボウルを通過してフローティングボールを押し戻し、フローティングボールを浮かせて閉じます。もし、微量のガスがバルブ内に濃縮されていると、バルブパイプラインが正常に動作している間、特定の程度まで、バルブ減少すると、フロートも減少し、ガスが小さな穴から排出されます。ポンプが停止すると、いつでも負圧が発生し、浮玉がいつでも落下し、パイプラインの安全を確保するために大量の吸引が行われます。ブイが排出されると、重力によってレバーの一端が引き下げられます。この時点で、レバーは傾き、レバーと通気孔が接触する点に隙間が形成されます。この隙間から、通気孔から空気が排出されます。排出により液面が上昇し、フロートの浮力が上昇し、レバーのシール端面が徐々に排気穴を押して完全に塞がれ、この時点で排気バルブは完全に閉じます。

排気バルブの重要性

ブイが排気されると、重力によってレバーの一端が引き下げられます。この時、レバーは傾き、レバーと通気孔の接触部分に隙間が生じます。この隙間から通気孔から空気が排出されます。排出により液面が上昇し、フロートの浮力が上昇すると、レバーのシール端面が徐々に排気孔を押し下げ、最終的に排気孔が完全に塞がれるまで押し下げます。この時点で排気弁は完全に閉じます。

1. 給水管網におけるガス発生は、主に以下の5つの条件によって引き起こされます。これが、通常の給水管網におけるガス発生源です。

（１）何らかの原因により水道管網が一部または全部が遮断されている場合

（２）特定の配管部分を急いで修理して空にすること。

（３）１つあるいは複数の主要な使用者の流量が急激に変更されてパイプライン内に負圧が生じ、そのため排気弁とパイプラインの密閉性が不十分でガス注入が不可能である。

（４）流れていないガスの漏れ

（５）運転負圧により発生したガスは、水ポンプの吸入管とインペラから放出される。

2.給水管網エアバッグの動作特性と危険性分析：

パイプ内のガス貯蔵の主な方法はスラグフローです。これは、パイプの上部にガスが不連続な多数の独立した気泡として存在することを意味します。これは、給水管網の管径が、主水流の方向に沿って大小さまざまな大きさに変化するためです。ガス含有量、管径、管の縦断面特性などの要因によって、エアバッグの長さと占有水断面積が決まります。理論研究と実用化により、エアバッグは水流とともにパイプの上部を移動し、パイプの曲がり部、バルブ、その他の直径の異なる部分に蓄積して圧力振動を引き起こすことが実証されています。

水道管網における水流速度と方向は非常に予測不可能であるため、水流速度の変化の激しさは、ガスの動きによって引き起こされる圧力上昇に大きな影響を与えます。関連する実験では、水圧が最大2MPaまで上昇することが実証されており、これは一般的な給水管を破損させるのに十分な圧力です。また、全体的な圧力変動は、配管網内を移動するエアバッグの数に影響を与えることも重要です。これは、ガスを含んだ水流の圧力変化を悪化させ、配管破裂の可能性を高めます。

ガス含有量、パイプラインの構造、そして運用はすべて、パイプライン内のガスの危険性に影響を与える要素です。危険性には、顕在的危険性と潜在的危険性の2つのカテゴリーがあり、どちらも以下の特徴を持っています。

以下に主な明らかな危険を挙げる。

（１）排気が強く、水が通りにくい
水とガスが中間相にある場合、フロート式排気弁の巨大な排気口は実質的に機能せず、微細孔排気に頼るのみとなり、重大な「空気閉塞」を引き起こします。空気が排出されず、水の流れがスムーズでなくなり、水路が閉塞されます。断面積が縮小したり、消滅したりして水の流れが遮断され、システムの流体循環能力が低下し、局所的な流速が上昇し、水頭損失が増加します。元の循環量や水頭を維持するためには、水ポンプを拡張する必要があり、電力と輸送の面でより多くのコストがかかります。

（２）排気の不均一により水の流れが悪くなり、配管が破裂して給水システムが正常に機能しなくなる。
排気弁は少量のガスを放出する能力があるため、パイプラインが頻繁に破裂する。基準を満たさない排気によって引き起こされるガス爆発の圧力は、最大20～40気圧に達することがあり、その破壊強度は、関連する理論的推定によると、40～40気圧の静圧に相当する。給水に使用されるパイプラインは、80気圧の圧力で破壊される可能性がある。工学で使用される最も頑丈なダクタイル鋳鉄でさえ、損傷を受ける可能性がある。パイプの爆発は頻繁に発生している。この例として、中国北東部の都市で数年の使用後に爆発した全長91キロメートルの水道管がある。最大108本のパイプが爆発し、瀋陽建設工程研究所の科学者は調査の結果、ガス爆発であると判断した。長さわずか860メートル、パイプの直径1200ミリメートルの南部の都市の水道管は、1年間の運用で最大6回パイプが破裂した。原因は排気ガスであるという結論に達した。大量の排気ガスによる水管の排気が弱い場合、空気爆発がバルブに損傷を与える可能性があります。排気を動圧式高速排気弁に交換することで、十分な排気量を確保し、配管爆発の根本的な問題を解決します。

3) パイプ内の水流速度と動圧は継続的に変化し、システムパラメータは不安定になり、水中の溶存空気が継続的に放出され、エアポケットが徐々に形成および拡大されることにより、大きな振動と騒音が発生する可能性があります。

（４）金属表面の腐食は空気と水に交互にさらされることで加速されます。

（５）パイプラインは不快な騒音を発生する。

転がり不良による隠れた危険

1 排気が不均一になると、流量調節の不正確さ、パイプラインの自動制御の不正確さ、安全保護装置の故障などが生じる可能性があります。

2 パイプラインの漏れは他にもある。

3 パイプラインの破損件数が増加しており、長期にわたる継続的な圧力ショックによりパイプの接合部や壁が摩耗し、耐用年数の短縮やメンテナンス費用の上昇などの問題が発生しています。

数多くの理論的研究といくつかの実際的な応用により、加圧給水パイプラインに大量のガスが含まれている場合、いかに簡単に損傷を受けやすいかが実証されています。

ウォーターハンマーブリッジは最も危険なものです。長期間使用すると壁の耐用年数が短縮し、脆くなり、漏水量が増加し、場合によっては管破裂につながる可能性があります。都市給水管の漏水の主な原因はパイプからの排気であるため、この問題への対処は極めて重要です。排気可能な排気弁を選択し、下部排気管にガスを貯留することが重要です。動圧式高速排気弁は、これらの要件を満たしています。

ボイラー、エアコン、石油・ガスパイプライン、給排水パイプライン、長距離スラリー輸送など、あらゆる用途に排気弁は不可欠です。排気弁はパイプラインシステムの重要な補助部品です。パイプライン内の余分なガスを排出し、パイプラインの効率を高め、エネルギー消費量を削減するために、高所やエルボに設置されることがよくあります。
さまざまな種類の排気バルブ

水中の溶存空気量は通常約2VOL%です。送水プロセス中、空気は絶えず水から排出され、パイプラインの最高点に集まりエアポケット（エアポケット）を形成します。このエアポケットを利用して送水が行われます。水質が悪化すると、システムの送水能力は約5～15%低下する可能性があります。このマイクロ排気バルブの主な目的は、この2VOL%の溶存空気を除去することです。高層ビル、製造パイプライン、小規模ポンプ場などに設置することで、システムの送水効率を向上・維持し、エネルギーを節約することができます。

シングルレバー式（SIMPLE LEVER TYPE）小型排気弁の楕円形の弁体も同様です。内部には標準排気孔径が採用されており、フロート、レバー、レバーフレーム、バルブシートなどの内部部品はすべて304S.Sステンレス鋼製で、PN25までの作動圧力条件に適しています。