重力式、彈簧式、先導(dǎo)式三種呼吸閥的工作原理

常壓、低壓儲(chǔ)罐在使用過程中經(jīng)常會(huì)由于儲(chǔ)罐內(nèi)液面的改變、或者外界溫度的變化等原因，導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)氣體膨脹或收縮，儲(chǔ)罐內(nèi)氣相的壓力也隨之波動(dòng)，氣體壓力的波動(dòng)極易使儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓或真空的情況，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成儲(chǔ)罐超壓鼓罐或低壓癟罐。為了防止儲(chǔ)罐出現(xiàn)超壓或負(fù)壓等失穩(wěn)狀態(tài)，工藝設(shè)計(jì)中通常采用在罐頂安裝呼吸閥的方式來(lái)維持儲(chǔ)罐氣壓平衡，確保儲(chǔ)罐在超壓或真空時(shí)免遭破壞，保護(hù)儲(chǔ)罐安全，并且減少儲(chǔ)罐內(nèi)物料的揮發(fā)和損耗，對(duì)安全和環(huán)保均起到一定的促進(jìn)作用。呼吸閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是壓力閥盤（即呼氣閥）和真空閥盤（即吸氣閥）的組合?？梢苑胖脡毫﹂y盤和真空閥盤。工作原理：當(dāng)儲(chǔ)罐壓力等于大氣壓時(shí)，壓力閥和真空閥的閥瓣與閥座緊密配合，閥座側(cè)面的密封結(jié)構(gòu)使由于“吸附”作用，閥座牢固，不易泄漏。隨著壓力或真空度的升高，閥瓣開始打開，在閥座的兩側(cè)留下“吸附”效應(yīng)以保持良好的密封。呼吸閥按工作原理可分為重力式呼吸閥、彈簧式呼吸閥和先導(dǎo)式呼吸閥三種。一、重力式呼吸閥重力式呼吸閥的工作原理是平衡閥瓣本身的重量和由于罐內(nèi)外壓力差而產(chǎn)生的向上力。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。重力式呼吸閥的具體工作原理如下圖所示：閥瓣的總外力為△F，F(xiàn)為閥瓣本身的重力G，上舉力為πD2(P2-P1)／4。1、如果閥瓣本身的重力等于向上的力，呼吸閥的呼氣閥瓣將與呼氣出口閥座緊密配合，吸入閥瓣與吸入口閥座將緊密配合。此時(shí)作用在閥瓣上的總外力為△F=G-πD2(P2-P1)/4、2、當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)出現(xiàn)超過設(shè)定壓力的超壓時(shí)，罐內(nèi)的高壓直接作用于呼氣出口閥瓣下方，克服閥瓣的重力和大氣壓力。閥盤打開呼氣出口閥。罐中過高的氣壓從鍋中排出，平衡罐中的壓力與大氣壓力。此時(shí)閥盤所受的總外力△F=G-πD2(P2-P1)／4>0。3、當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)產(chǎn)生低于設(shè)定壓力的負(fù)壓時(shí)，大氣壓力直接作用在吸入閥瓣下方，克服閥瓣的重力和作用在閥瓣上的罐內(nèi)壓力，從而打開吸入閥閥瓣補(bǔ)充儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力，使儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力與大氣壓平衡。此時(shí)閥盤所受總外力△F=G-πD2(P2-P1)／4<0。二、彈簧式呼吸閥彈簧式呼吸閥的工作原理是平衡彈簧的變形力和由于罐內(nèi)外壓差產(chǎn)生的推力。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。彈簧式呼吸閥類似于重力式呼吸閥。外力與作用在閥瓣上的向上力之和仍為△F和πD2(P2-P1)/4、但此時(shí)控制力F變成彈簧。通過改變時(shí)間彈簧的預(yù)緊長(zhǎng)度，可以調(diào)節(jié)彈簧的變形力和控制力F。三、先導(dǎo)式呼吸閥先導(dǎo)式呼吸閥使用先導(dǎo)閥控制主閥。由于先導(dǎo)閥采用膜片結(jié)構(gòu)，膜片面積大，即使在極低的溫度下也能獲得效果。操作壓力控制主閥操作的力。此外，在先導(dǎo)閥打開之前，主閥緊密關(guān)閉，不受控制流量的影響，允許先導(dǎo)式呼吸閥提供水平面密封。先導(dǎo)式呼吸閥的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。其工作原理如下圖所示：1、正常使用情況下，作用在主閥膜片上的壓力P2與作用在先導(dǎo)閥膜片上的壓力P1相同，主閥關(guān)閉，先導(dǎo)閥上有彈簧載荷.比先導(dǎo)閥膜片大。當(dāng)向上的力施加到某點(diǎn)時(shí)，先導(dǎo)閥關(guān)閉。由于先導(dǎo)閥的隔膜面積S1大于主閥的隔膜面積S2、因此閥門關(guān)閉力F=P1S1-P2S2、另外，當(dāng)閥前壓力增大時(shí)，閥門的關(guān)閉力增大，閥門的密封性能提高。2、如果儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力高于設(shè)定壓力，則作用在導(dǎo)閥膜片上的向上力剛好超過導(dǎo)閥的彈簧載荷。此時(shí)，先導(dǎo)閥閥座微開，密封在主閥內(nèi)的氣體迅速?gòu)南葘?dǎo)閥排出，主閥氣室壓力P1下降。此時(shí)作用在主閥膜片上的壓力P2→P1打開主閥，釋放儲(chǔ)罐內(nèi)的超壓。3、通過主閥的流體繼續(xù)流動(dòng)，直到罐內(nèi)壓力低于設(shè)定壓力，作用在導(dǎo)閥膜片上的力小于導(dǎo)閥的彈簧載荷，導(dǎo)閥被降低、關(guān)閉。儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體通過導(dǎo)管進(jìn)入主閥氣室，故壓力P2=P1、主閥關(guān)閉，恢復(fù)正常狀態(tài)。4、當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)為負(fù)壓時(shí)，其工作原理與正壓泄壓基本相同。在關(guān)閉狀態(tài)下，P1為主閥腔中存在的大氣壓，作用在主閥膜片上的壓力P2為負(fù)壓，閥門關(guān)閉力F=P1S1-P2S2、所以主閥關(guān)閉，在設(shè)定值時(shí)，先導(dǎo)閥