排気バルブの仕組み

排気弁の原理は、浮遊ボールに対する液体の浮力効果です。排気弁の液面が上昇すると、浮遊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。バルブの液面が低下すると、排気口から大量の空気がパイプライン内に注入されます。排気口は慣性によって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しているとき、浮遊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すぐに、液体がバルブに流れ込み、浮遊ボールボウルを通過して浮遊ボールを押し戻し、浮遊ボールが浮いてバルブが閉じます。バルブパイプラインが正常に稼働している間、ある程度まで、バルブ圧力が低下すると、フロートも低下し、ガスは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、フロートボールがいつでも落下し、パイプラインの安全性を確保するために大量の吸引が行われます。ブイが空になると、重力によってレバーの一端が下に引っ張られます。この時点でレバーが傾き、レバーと通気孔が接触する点に隙間ができます。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孔を押して完全に塞ぎ、この時点で排気弁が完全に閉じます。

排気バルブの重要性

浮体が空になると、重力によってレバーの一端が下に引っ張られます。この時点でレバーが傾き、レバーと通気孔が接触する部分に隙間ができます。この隙間から通気孔から空気が排出されます。排出によって液面が上昇し、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孔を押して完全に塞ぎ、この時点で排気弁が完全に閉じます。

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。これは、通常運転時の給水管網におけるガスの発生源です。

（１）配管網が何らかの理由で一部または全部遮断された場合

（２）特定の配管区間を急いで修理し、空にする

（３）一つまたは複数の主要使用者の流量が急激に変化してパイプライン内に負圧が発生するため、排気弁とパイプラインがガス注入を許容するほど密閉されていない。

（４）流れていないガスの漏洩

（５）運転時の負圧によって発生したガスは、水ポンプの吸込管とインペラ内で放出される。

2. 給水管網エアバッグの挙動特性と危険性分析：

配管内のガス貯蔵の主な方法はスラグ流であり、これは配管上部に存在するガスが不連続な多数の独立した気泡として存在する状態を指します。これは、給水配管網の配管径が主水流方向に沿って大小変化するためです。気泡の長さと占有される水断面積は、ガス含有量、配管径、配管の縦断面特性などの要因によって決まります。理論研究と実際の応用から、気泡は配管上部に沿って水流とともに移動し、配管の曲がり部、バルブ、その他直径の異なる構造物の周囲に蓄積する傾向があり、圧力変動を引き起こすことが示されています。

水流速度の変化の程度は、配管網における水流速度と方向の予測不可能性が高いため、ガス移動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、その圧力が最大2Mpaまで上昇する可能性があり、これは通常の給水管を破裂させるのに十分な圧力であることが実証されています。また、配管網全体で圧力変動が、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。これにより、ガスが充填された水流の圧力変化が悪化し、配管破裂の可能性が高まります。

ガス含有量、パイプラインの構造、および運用はすべて、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、明示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。

以下は、主に明白な危険性です。

（１）排気管が硬いため、水が通りにくい
水とガスが界面にある場合、フロート式排気弁の巨大な排気口は実質的に機能せず、微細孔からの排気のみに依存するため、大きな「空気詰まり」が発生し、空気が排出されず、水の流れがスムーズでなくなり、水路が塞がれます。断面積が縮小または消失し、水の流れが途絶え、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。元の循環量または水頭を維持するためには、ウォーターポンプを拡張する必要があり、電力と輸送の面でコストが増加します。

（２）空気の不均一な排出による水流や配管の破裂により、給水システムが正常に機能しなくなる。
排気弁から少量のガスが放出されるため、パイプラインは頻繁に破裂します。不適切な排気によって引き起こされるガス爆発の圧力は最大で20～40気圧に達し、関連する理論的推定によると、その破壊力は40～40気圧の静圧に相当します。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ります。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ります。パイプの爆発は頻繁に発生します。その例として、中国東北部の都市にある全長91kmの水道管が、数年間の使用後に爆発しました。最大108本のパイプが爆発し、瀋陽建設工程学院の科学者が調査の結果、ガス爆発であると判断しました。長さわずか860メートル、パイプ径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回もパイプが破裂しました。排気ガスが原因であると結論付けられました。大量の排気による弱い水道管排気が引き起こす空気爆発のみが、バルブに損傷を与える可能性があります。排気を十分な排気量を確保できる動的な高速排気バルブに交換することで、配管爆発の根本的な問題は最終的に解決されます。

3) パイプ内の水流速度と動圧は絶えず変化し、システムパラメータは不安定であり、水中の溶存空気の継続的な放出と気泡の漸進的な形成と拡大の結果として、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促進される。

（５）パイプラインは不快な騒音を発する。

転がり不良によって生じる隠れた危険

1. 不正確な流量調整、パイプラインの不正確な自動制御、および安全保護装置の故障はすべて、不均一な排気によって発生する可能性があります。

2. 他にもパイプラインからの漏洩箇所がある。

3 パイプラインの故障件数は増加しており、長期にわたる継続的な圧力衝撃によりパイプの継ぎ目や壁が摩耗し、耐用年数の短縮やメンテナンスコストの増加などの問題が生じている。

数多くの理論的研究といくつかの実用例によって、加圧された給水管に大量のガスが含まれている場合、いかに簡単に損傷を与えることができるかが実証されている。

ウォーターハンマーブリッジは最も危険なものです。長期使用は壁の耐用年数を制限し、壁を脆くし、水漏れを増加させ、場合によってはパイプの爆発を引き起こす可能性があります。パイプの排気は都市給水管の漏水の主な原因であるため、この問題に対処することが重要です。排気可能な排気弁を選択し、底部排気管にガスを貯蔵する必要があります。動的高速排気弁は現在、こ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、あらゆるパイプラインシステムにおいて排気弁は不可欠な補助部品です。排気弁は、パイプライン内の余分なガスを排出して効率を高め、エネルギー消費量を削減するために、高い位置やエルボ部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、空気は水から継続的に排出され、パイプラインの最高点に集まって空気ポケット（エアポケット）を形成します。このエアポケットは送水に利用されます。水質が悪化するにつれて、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、2VOL%の溶存空気を除去することであり、高層ビル、製造パイプライン、小型ポンプ場などに設置することで、システムの送水効率を維持または向上させ、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（シンプルレバータイプ）小型排気弁の楕円形弁体は、標準的な排気口径を内部に採用しており、フロート、レバー、レバーフレーム、弁座などの内部部品はすべて304S.Sステンレス鋼製で、PN25までの作動圧力に適しています。