重力式、彈簧式、先導式三種呼吸閥的工作原理

常壓、低壓儲罐在使用過程中經(jīng)常會由于儲罐內(nèi)液面的改變、或者外界溫度的變化等原因，導致儲罐內(nèi)氣體膨脹或收縮，儲罐內(nèi)氣相的壓力也隨之波動，氣體壓力的波動極易使儲罐出現(xiàn)超壓或真空的情況，嚴重時會造成儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。為了防止儲罐出現(xiàn)超壓或負壓等失穩(wěn)狀態(tài)，工藝設計中通常采用在罐頂安裝呼吸閥的方式來維持儲罐氣壓平衡，確保儲罐在超壓或真空時免遭破壞，保護儲罐安全，并且減少儲罐內(nèi)物料的揮發(fā)和損耗，對安全和環(huán)保均起到一定的促進作用。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：當儲罐壓力等于大氣壓時，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。此時作用在閥瓣上的總外力為△F=G-πD2(P2-P1)/4、2、當儲罐內(nèi)出現(xiàn)超過設定壓力的超壓時，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。此時閥盤所受的總外力△F=G-πD2(P2-P1)／4>0。3、當儲罐內(nèi)產(chǎn)生低于設定壓力的負壓時，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充儲罐內(nèi)的壓力，使儲罐內(nèi)的壓力與大氣壓平衡。此時閥盤所受總外力△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、但此時控制力F變成彈簧。通過改變時間彈簧的預緊長度，可以調(diào)節(jié)彈簧的變形力和控制力F。三、先導式呼吸閥先導式呼吸閥使用先導閥控制主閥。由于先導閥采用膜片結(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，允許先導式呼吸閥提供水平面密封。先導式呼吸閥的具體結(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與作用在先導閥膜片上的壓力P1相同，主閥關(guān)閉，先導閥上有彈簧載荷.比先導閥膜片大。當向上的力施加到某點時，先導閥關(guān)閉。由于先導閥的隔膜面積S1大于主閥的隔膜面積S2、因此閥門關(guān)閉力F=P1S1-P2S2、另外，當閥前壓力增大時，閥門的關(guān)閉力增大，閥門的密封性能提高。2、如果儲罐內(nèi)的壓力高于設定壓力，則作用在導閥膜片上的向上力剛好超過導閥的彈簧載荷。此時，先導閥閥座微開，密封在主閥內(nèi)的氣體迅速從先導閥排出，主閥氣室壓力P1下降。此時作用在主閥膜片上的壓力P2→P1打開主閥，釋放儲罐內(nèi)的超壓。3、通過主閥的流體繼續(xù)流動，直到罐內(nèi)壓力低于設定壓力，作用在導閥膜片上的力小于導閥的彈簧載荷，導閥被降低、關(guān)閉。儲罐內(nèi)的氣體通過導管進入主閥氣室，故壓力P2=P1、主閥關(guān)閉，恢復正常狀態(tài)。4、當儲罐內(nèi)為負壓時，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為負壓，閥門關(guān)閉力F=P1S1-P2S2、所以主閥關(guān)閉，在設定值時，先導閥