Ilmasulku

Tämä artikkeli käsittelee kaasua, joka aiheuttaa rajoituksen putkessa. Polttoaineen virtauksen rajoittumisesta moottorissa, katso höyrysulku. Muihin käyttötarkoituksiin katso ilmalukko (disambiguointi).

Ailmalukko on nesteen virtauksen rajoittuminen tai täydellinen pysähtyminen, jonka aiheuttaa nesteellä täytetyn putkiston korkeaan kohtaan jäänyt höyry. Kaasu, joka on vähemmän tiheä kuin neste, nousee kaikkiin korkeisiin kohtiin. Tätä ilmiötä kutsutaan höyrysuluksi tai ilmalukoksi.

Järjestelmän huuhtelu suurella virtauksella tai paineella voi auttaa siirtämään kaasun pois korkeimmasta kohdasta. Myös hana (tai automaattinen ilmanpoistoventtiili) voidaan asentaa päästämään kaasu ulos.

Ailmalukkoongelmia esiintyy usein, kun järjestelmää yritetään ottaa uudelleen käyttöön sen jälkeen, kun se on tyhjennetty tahallisesti (huoltoa varten) tai vahingossa. Esimerkiksi keskuslämmitysjärjestelmä, jossa käytetään kiertovesipumppua veden pumppaamiseksi pattereiden läpi. Kun tällainen järjestelmä täytetään, pattereihin jää ilmaa. Tämä ilma on poistettava pattereihin asennettujen ruuviventtiilien avulla. Putkistosta riippuen – jos virtapiirissä on ylösalaisin olevia U-kirjaimia – on tarpeen tuulettaa korkein kohta (korkeimmat kohdat). Jos näin ei tehdä, ilmalukko voi aiheuttaa vesiputousvirtauksen, jossa hydraulisen vedenkorkeuden menetys on yhtä suuri kuin ilmalukon korkeus; jos hydraulinen tasausviiva laskee putken ulostulon alapuolelle, virtaus piirin kyseisessä osassa pysähtyy kokonaan. Huomaa, että kiertovesipumput eivät yleensä tuota riittävästi painetta ilmasulkujen voittamiseksi.

Kuva 1 Tyhjän jakeluputken painovoimainen täyttö aaltoilevalla maalla

Kuvassa 1 on esitetty säiliö, joka syöttää painovoimaista jakeluverkkoa – juomavettä tai kasteluvettä varten. Jos maassa, johon putki on asennettu, on korkeita kohtia, kuten Hi1, 2 jne. ja niiden välissä matalia kohtia, kuten Lo1, 2 jne., jos putki täytetään ylhäältäpäin ja se oli tyhjä, putki täyttyy kunnolla Hi1:een asti. Jos veden virtausnopeus on pienempi kuin ilmakuplien nousunopeus, vesi valuu alas matalaan pisteeseen Lo2 ja sitoo jäljellä olevan ilman Hi1:n ja Lo2:n väliin. Kun lisää vettä virtaa alaspäin, ylöspäin suuntautuva osa Lo2:sta Hi2:een täyttyy. Tämä aiheuttaa loukkuun jääneeseen ilmaan paineen, joka on joko H2 m vettä (WG = vesimittari) tai H1, sen mukaan kumpi on pienempi. Jos H2 on suurempi kuin H1, ilmalukko on täysi, ja vedenpinta ylöspäin suuntautuvassa haarassa Lo2-Hi2 pysähtyy tasolle H1, eikä vettä voi enää virrata. Jos H1 on suurempi kuin H2, vettä voi virrata jonkin verran, mutta putken täyttä hydraulista korkeutta H3 ei saavuteta, joten virtaus on paljon odotettua pienempi. Jos on muitakin aaltoiluja, vastapainevaikutukset summautuvat. On selvää, että pitkissä putkistoissa, jotka kulkevat melko tasaisella mutta kumpuilevalla maalla, on väistämättä monia tällaisia korkeita ja matalia kohtia. Ilman tai kaasun lukkiutumisen välttämiseksi asennetaan automaattisia tuuletusaukkoja, jotka päästävät ilmaa tai kaasua ulos, kun tietty paine ylittyy. Ne voidaan myös suunnitella siten, että ne päästävät ilmaa sisään alipaineessa. Vesijohtojärjestelmien suunnittelussa on monia muitakin suunnitteluun liittyviä näkökohtia, esim.

”S”-loukkujen tulo viemäriin

Ilmansulkuilmiötä voidaan käyttää monin hyödyllisin tavoin. Viereisessä kuvassa on esitetty S-luukku. Sillä on seuraavat ominaisuudet: a) neste voi virrata ylhäältä (1) pohjalle (4) esteettä ja b) kaasu ei voi virrata ansan läpi, ellei sillä ole tarpeeksi lisäpainetta voittaakseen ansan nestekorkeuden. Tämä on yleensä noin 75-100 mm vettä, ja se estää pahanhajuisen ilman pääsyn takaisin vedenpoistojärjestelmistä WC:n, lavuaarin jne. liitosten kautta. S-luukut toimivat hyvin, ellei viemäriin johdettavassa vedessä ole hiekkaa, joka kerääntyy S-luukun U-osaan.