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重力式、彈簧式、先導式三種呼吸閥的工作原理
2024-03-05
常壓、低壓儲罐在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì )由于儲罐內液面的改變、或者外界溫度的變化等原因，導致儲罐內氣體膨脹或收縮，儲罐內氣相的壓力也隨之波動(dòng)，氣體壓力的波動(dòng)極易使儲罐出現超壓或真空的情況，嚴重時(shí)會(huì )造成儲罐超壓鼓罐或低壓癟罐。
為了防止儲罐出現超壓或負壓等失穩狀態(tài)，工藝設計中通常采用在罐頂安裝呼吸閥的方式來(lái)維持儲罐氣壓平衡，確保儲罐在超壓或真空時(shí)免遭破壞，保護儲罐安全，并且減少儲罐內物料的揮發(fā)和損耗，對安全和環(huán)保均起到一定的促進(jìn)作用。
呼吸閥的內部結構本質(zhì)上是壓力閥盤(pán)（即呼氣閥）和真空閥盤(pán)（即吸氣閥）的組合?？梢苑胖脡毫﹂y盤(pán)和真空閥盤(pán)。
工作原理：當儲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，閥座側面的密封結構使由于“吸附”作用，閥座牢固，不易泄漏。隨著(zhù)壓力或真空度的升高，閥瓣開(kāi)始打開(kāi)，在閥座的兩側留下“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
閥瓣的總外力為△F，F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、當儲罐內出現超過(guò)設定壓力的超壓時(shí)，罐內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(pán)打開(kāi)呼氣出口閥。罐中過(guò)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(pán)所受的總外力△F=G-πD2(P2-P1)／4>0。
3、當儲罐內產(chǎn)生低于設定壓力的負壓時(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壓力，從而打開(kāi)吸入閥閥瓣補充儲罐內的壓力，使儲罐內的壓力與大氣壓平衡。此時(shí)閥盤(pán)所受總外力△F=G-πD2(P2-P1)／4<0。
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(diǎn)時(shí)，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(mén)關(guān)閉力F=P1S1-P2S2、另外，當閥前壓力增大時(shí)，閥門(mén)的關(guān)閉力增大，閥門(mén)的密封性能提高。
2、如果儲罐內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(guò)導閥的彈簧載荷。此時(shí)，先導閥閥座微開(kāi)，密封在主閥內的氣體迅速從先導閥排出，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(kāi)主閥，釋放儲罐內的超壓。
3、通過(guò)主閥的流體繼續流動(dòng)，直到罐內壓力低于設定壓力，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。儲罐內的氣體通過(guò)導管進(jìn)入主閥氣室，故壓力P2=P1、主閥關(guān)閉，恢復正常狀態(tài)。
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