Varoventtiili

Varoventtiili eli ylipaineventtiili on virtaustekninen komponentti, jonka tehtävänä on ehkäistä suljetussa järjestelmässä olevan kaasun tai nesteen ylipaine. Ylipaine saattaa rikkoa jopa hengenvaarallisella tavalla paineisen järjestelmän. Erityisesti teollisen vallankumouksen aikaan kehitetyn höyryvoiman käytössä syntyi monia kuolemantapauksia ja loukkaantumisia, jotka olisi voitu välttää oikein toimivalla varoventtiilillä.

Toimintaperiaate

Varoventtiilin toimintaperiaate on yksinkertainen: venttiili pysyy suljettuna, kunnes järjestelmän paine ylittää venttiilin ns. aukeamispaineen. Tällöin venttiili aukeaa ja päästää ulos nestettä tai kaasua kunnes paine on riittävän alhainen. Jos kyseessä on vaaraton aine, kuten ilma tai vesi, päästää varoventtiili aineen yleensä suoraan ulkoilmaan. Venttiili on aina asennettava niin, ettei purkautuva aine ole vaaraksi ihmisille. Vaarallisten aineiden kohdalla on purkautuva aine kerättävä talteen.

Rakenne

Tyypillisesti varoventtiilin sisällä on jousi, joka pitää venttiilin kiinni kunnes paine on riittävän korkea. Kun paine puristaa jousta kasaan, venttiili aukeaa ja kaasu tai neste purkautuu ulos. Suurilla paineilla, muun muassa voimalaitoskattiloissa, on käytetty myös vipujärjestelmää. Toisessa päässä vipua on venttiililautanen ja toisessa päässä paino. Vipuvarsien pituuden ja venttiililautasen pinta-alan perusteella voidaan laskea tarvittava paino vivun toiseen päähän.
Osa varoventtiileistä on säädettäviä, jolloin niiden avautumispainetta voidaan muuttaa. Varoventtiili voi myös olla valmistettu kiinteästi jollekin avautumispaineelle. Tällaisia venttiileitä käytetään muun muassa talojen vesikiertoisten patteriverkkojen painesuojana.
Joskus varoventtiilinä käytetään myös hallitusti rikkoontuvia putkistonosia kuten murtolevyjä. Tällaisen osan murruttua se täytyy vaihtaa uuteen ennen kuin järjestelmä voidaan ottaa uudelleen käyttöön. Jousikuormitteisten venttiilien ongelmana on jousen kuoleentuminen tai venttiilin kiinniruostuminen, koska varoventtiilin aktivoiva painekynnys ylittyy harvoin. Lisäksi ne saattavat olla käytössä jopa vuosikymmeniä. Murtolevyllä vältetään näitä ongelmia.

Mitoitus

Varoventtiili on mitoitettava riittävän suureksi, jotta paine järjestelmässä varmasti laskee. Jos venttiilin läpäisykyky on liian pieni, voi esimerkiksi höyrykattilan kyky muodostaa uutta höyryä olla suurempi kuin varoventtiilistä ulos purkautuva höyry, ja tällöin paine jatkaa nousuaan järjestelmässä. Tämä voi lopulta johtaa tuhoisaan höyryräjähdykseen, eli höyryn räjähdysmäiseen purkautumiseen järjestelmään muodostuneen repeämän kautta.

Tekniset määräykset

Tekniset määräykset ovat usein hyvin tarkkoja varoventtiilien osalta. Varoventtiilin on oltava kytketty suoraan järjestelmään, eli sitä ennen ei saa olla sulkuventtiiliä. Näin ollen varoventtiiliä ei voi huoltaa tai vaihtaa järjestelmän ollessa paineen alaisena. Lisäksi venttiilin on toimittava omavoimaisesti, eli ilman mitään apuvoimaa. Määräysten mukaiseksi varoventtiiliksi ei siis kelpaa esimerkiksi tietokoneohjattu sulkuventtiili, jota ohjataan painemittarin mukaan. Jos laitoksen tietokonejärjestelmään tulee vika tai tapahtuu sähkökatkos, ei edellä kuvattu suojaus toimi halutulla tavalla. Varoventtiileihin liittyviin määräyksiin kuuluu myös sen toimivuuden valvonta määräajoin; huoltamaton varoventtiili saattaa jumiutua, jolloin järjestelmä ei toimi. Varoventtiili tuli suojata jäätymiseltä, kosteudelta ja lialta. Varoventtiilin huollon saa suorittaa vain painejärjestelmiin erikoistunut asiantuntija.