Jak działa zawór wydechowy

Teoria działania zaworu wydechowego opiera się na efekcie wyporu cieczy na pływającą kulkę. Pływająca kulka będzie naturalnie unosić się w górę, pod wpływem wyporu cieczy, w miarę jak poziom cieczy w zaworze wydechowym będzie się podnosił, aż dotknie powierzchni uszczelniającej portu wydechowego. Stałe ciśnienie spowoduje samoczynne zamknięcie kulki. Kulka opadnie wraz z poziomem cieczy, gdy…zaworyPoziom cieczy spada. W tym momencie otwór wylotowy zostanie użyty do wtłoczenia znacznej ilości powietrza do rurociągu. Otwór wylotowy otwiera się i zamyka automatycznie pod wpływem bezwładności.

Pływająca kula zatrzymuje się na dnie misy kulowej podczas pracy rurociągu, aby wypuścić dużo powietrza. Gdy tylko powietrze w rurze ucieknie, ciecz wpada do zaworu, przepływa przez misę pływającej kuli i odpycha ją, powodując jej unoszenie się i zamknięcie. Jeśli w zaworze zgromadzi się niewielka ilość gazu,zawórw pewnym stopniu, podczas gdy rurociąg działa normalnie, poziom cieczy w nimzawórzmniejszy się, pływak również zmniejszy się, a gaz zostanie wydalony przez mały otwór. Jeśli pompa się zatrzyma, w dowolnym momencie zostanie wygenerowane podciśnienie, a pływająca kula opadnie w dowolnym momencie, a duża ilość ssania zostanie wykonana, aby zapewnić bezpieczeństwo rurociągu. Gdy boja jest opróżniona, grawitacja powoduje, że jeden koniec dźwigni jest pociągnięty w dół. W tym momencie dźwignia jest przechylona i tworzy się szczelina w miejscu, w którym dźwignia i otwór odpowietrzający się stykają. Przez tę szczelinę powietrze jest wyrzucane z otworu odpowietrzającego. Wypływ powoduje wzrost poziomu cieczy, wzrost wyporności pływaka, powierzchnia uszczelniająca na końcu dźwigni stopniowo dociska otwór wylotowy, aż zostanie całkowicie zablokowany, a w tym momencie zawór wylotowy jest całkowicie zamknięty.

Znaczenie zaworów wydechowych

Po opróżnieniu boi, grawitacja powoduje, że jeden koniec dźwigni opada w dół. W tym momencie dźwignia jest przechylona, a w miejscu styku dźwigni z otworem odpowietrzającym tworzy się szczelina. Przez tę szczelinę powietrze jest wyrzucane z otworu odpowietrzającego. Wypływ powoduje podniesienie się poziomu cieczy, co zwiększa wyporność pływaka, a powierzchnia uszczelniająca dźwigni stopniowo dociska otwór odpowietrzający, aż do jego całkowitego zablokowania, a w tym momencie zawór odpowietrzający jest całkowicie zamknięty.

1. Powstawanie gazu w sieci wodociągowej jest najczęściej spowodowane następującymi pięcioma czynnikami: Źródłem gazu w sieci wodociągowej podczas normalnej eksploatacji jest:

(1) Sieć rurociągów jest w niektórych miejscach lub z jakiegoś powodu całkowicie przerwana;

(2) szybkie naprawianie i opróżnianie określonych odcinków rurociągów;

(3) Zawór wydechowy i rurociąg nie są wystarczająco szczelne, aby umożliwić wtrysk gazu, ponieważ natężenie przepływu jednego lub większej liczby głównych użytkowników zmienia się zbyt szybko, powodując powstanie podciśnienia w rurociągu;

(4) Wyciek gazu, który nie jest w przepływie;

(5) Gaz powstający w wyniku podciśnienia roboczego uwalnia się w rurze ssącej i wirniku pompy wodnej.

2. Charakterystyka ruchu i analiza zagrożeń związanych z poduszką powietrzną w sieci wodociągowej:

Podstawową metodą magazynowania gazu w rurze jest przepływ ślimakowy, który odnosi się do gazu znajdującego się w górnej części rury w postaci wielu nieciągłych, niezależnych kieszeni powietrznych. Wynika to z faktu, że średnica rur sieci wodociągowej zmienia się od dużej do małej wzdłuż kierunku głównego przepływu wody. Zawartość gazu, średnica rury, charakterystyka przekroju podłużnego rury i inne czynniki determinują długość poduszki powietrznej i powierzchnię przekroju poprzecznego wypełnionej wodą. Badania teoretyczne i praktyczne pokazują, że poduszki powietrzne migrują wraz z przepływem wody wzdłuż górnej części rury, gromadzą się wokół kolanek rur, zaworów i innych elementów o różnych średnicach i powodują oscylacje ciśnienia.

Skala zmiany prędkości przepływu wody będzie miała znaczący wpływ na wzrost ciśnienia wywołany ruchem gazu ze względu na wysoki stopień nieprzewidywalności prędkości i kierunku przepływu wody w sieci rurociągów. Odpowiednie eksperymenty wykazały, że ciśnienie może wzrosnąć nawet do 2 MPa, co jest wystarczające, aby rozerwać zwykłe rurociągi wodociągowe. Należy również pamiętać, że wahania ciśnienia w sieci wpływają na liczbę poduszek powietrznych przemieszczających się w danym momencie. Pogarsza to zmiany ciśnienia w przepływie wody wypełnionej gazem, zwiększając prawdopodobieństwo pęknięcia rur.

Zawartość gazu, konstrukcja i eksploatacja rurociągów to czynniki wpływające na zagrożenia gazowe w rurociągach. Istnieją dwie kategorie zagrożeń: jawne i ukryte, które charakteryzują się następującymi cechami:

Oto główne, wyraźne zagrożenia

(1) Twardy wydech utrudnia odprowadzanie wody
W przypadku interfazy wody i gazu, ogromny otwór wylotowy zaworu wydechowego typu pływakowego praktycznie nie spełnia żadnej funkcji i opiera się jedynie na mikroporach, co powoduje poważne „zatkanie” powietrza, które nie może zostać uwolnione, przepływ wody nie jest płynny, a kanał przepływu wody jest zablokowany. Przekrój poprzeczny kurczy się lub wręcz zanika, przepływ wody zostaje przerwany, zdolność układu do cyrkulacji płynu spada, lokalna prędkość przepływu rośnie, a straty ciśnienia wody rosną. Aby zachować pierwotną objętość cyrkulacji, czyli ciśnienie wody, konieczna jest rozbudowa pompy wodnej, co wiąże się z większymi kosztami energii i transportu.

(2) Z powodu przepływu wody i pęknięć rur spowodowanych nierównomiernym odprowadzaniem powietrza, system zaopatrzenia w wodę nie może działać prawidłowo.
Ze względu na zdolność zaworu wydechowego do uwolnienia niewielkiej ilości gazu, rurociągi często pękają. Ciśnienie wybuchu gazu wywołane przez spaliny o niskiej jakości może osiągnąć od 20 do 40 atmosfer, a jego niszcząca siła jest równoważna ciśnieniu statycznemu od 40 do 40 atmosfer, zgodnie z trafnymi szacunkami teoretycznymi. Każdy rurociąg służący do dostarczania wody może zostać zniszczony przez ciśnienie 80 atmosfer. Nawet najtwardsze żeliwo sferoidalne używane w inżynierii może ulec uszkodzeniu. Wybuchy rurociągów zdarzają się nieustannie. Przykładem jest 91-kilometrowy wodociąg w mieście w północno-wschodnich Chinach, który wybuchł po kilku latach użytkowania. Wybuchło do 108 rur, a naukowcy z Instytutu Budownictwa i Inżynierii w Shenyang po przeprowadzeniu badań ustalili, że był to wybuch gazu. Wodociąg w południowym mieście, mający zaledwie 860 metrów długości i średnicę 1200 milimetrów, pękał nawet sześć razy w ciągu jednego roku eksploatacji. Wniosek był taki, że winne były spaliny. Tylko eksplozja powietrza spowodowana przez słaby wydech rury wodnej z dużą ilością spalin może uszkodzić zawór. Sedno problemu eksplozji rury zostaje ostatecznie rozwiązane poprzez zastąpienie wydechu dynamicznym, szybkobieżnym zaworem wydechowym, który może zapewnić znaczną ilość spalin.

3) Prędkość przepływu wody i ciśnienie dynamiczne w rurze ulegają ciągłym zmianom, parametry systemu są niestabilne, a na skutek ciągłego uwalniania rozpuszczonego w wodzie powietrza oraz stopniowego tworzenia się i rozszerzania kieszeni powietrznych mogą wystąpić znaczne wibracje i hałas.

(4) Korozja powierzchni metalu będzie przyspieszana przez naprzemienne wystawianie jej na działanie powietrza i wody.

(5) Rurociąg generuje nieprzyjemne hałasy.

Ukryte zagrożenia spowodowane złym toczeniem

1 Nierównomierne odprowadzanie spalin może prowadzić do niedokładnej regulacji przepływu, niedokładnego automatycznego sterowania rurociągami i awarii urządzeń zabezpieczających;

2 Występują inne nieszczelności rurociągu;

3 Liczba awarii rurociągów rośnie, a długotrwałe, ciągłe szoki ciśnieniowe powodują zużycie połączeń i ścianek rur, co prowadzi do problemów, takich jak skrócenie okresu eksploatacji i wzrost kosztów konserwacji;

Liczne badania teoretyczne i kilka zastosowań praktycznych wykazały, jak łatwo można uszkodzić rurociąg ciśnieniowy dostarczający wodę, jeżeli zawiera on dużą ilość gazu.

Most z uderzeniem hydraulicznym jest najbardziej niebezpieczny. Długotrwałe użytkowanie ograniczy żywotność ściany, zwiększy jej kruchość, zwiększy utratę wody i potencjalnie doprowadzi do eksplozji rury. Wydech jest głównym czynnikiem powodującym wycieki z miejskich rur wodociągowych, dlatego rozwiązanie tego problemu jest kluczowe. Należy wybrać zawór wydechowy z możliwością wydechu i magazynowania gazu w dolnym rurociągu wydechowym. Dynamiczny, szybkobieżny zawór wydechowy spełnia obecnie te wymagania.

Kotły, klimatyzatory, rurociągi ropy naftowej i gazu, rurociągi wodociągowe i kanalizacyjne oraz transport szlamu na duże odległości wymagają zaworu wylotowego, który jest kluczowym elementem pomocniczym systemu rurociągów. Często instaluje się go na wysokościach szczytowych lub na kolankach, aby usunąć nadmiar gazu z rurociągu, zwiększyć jego wydajność i obniżyć zużycie energii.
Różne rodzaje zaworów wydechowych

Zawartość powietrza rozpuszczonego w wodzie wynosi zazwyczaj około 2% obj. Powietrze jest stale usuwane z wody podczas procesu jej dostarczania i gromadzi się w najwyższym punkcie rurociągu, tworząc kieszeń powietrzną (tzw. AIR POCKET), która jest wykorzystywana do transportu. Zdolność systemu do transportu wody może spaść o około 5–15%, gdy woda staje się bardziej wymagająca. Głównym celem tego mikrozaworu wydechowego jest eliminacja zawartości powietrza rozpuszczonego wynoszącej 2% obj. i może być on instalowany w wysokich budynkach, rurociągach produkcyjnych i małych stacjach pomp w celu zabezpieczenia lub zwiększenia wydajności systemu dostarczania wody i oszczędzania energii.

Owalny korpus zaworu wydechowego z pojedynczą dźwignią (TYP SIMPLE LEVER TYPE) jest porównywalny. Wewnątrz zastosowano standardową średnicę otworu wydechowego, a elementy wewnętrzne, takie jak pływak, dźwignia, rama dźwigni, gniazdo zaworu itp., są wykonane ze stali nierdzewnej 304S.S i nadają się do pracy przy ciśnieniu roboczym do PN25.