几种常用的进口呼吸阀

功能

正常情况下，进口呼吸阀只保证储罐的安全性和密封性，尽量减少储罐内介质的蒸发损失。进口呼吸阀只有在以下异常情况下才开始工作:


(1)储罐收发介质时，由于罐内气体体积的变化，气体压力发生变化，呼吸阀开始以较大的流量呼吸；


②由于外界环境的影响，储罐内气体温度发生变化，引起罐内介质的蒸汽压升高或降低(俗称热效应)，呼吸阀以小流量开始呼吸；


③当天气突变或发生火灾时，罐内温度短时间内迅速变化，使罐内气体压力急剧上升或下降，导致呼吸阀大流量呼吸。呼吸阀应满足储罐在各种工况下所需的通风量，以保证储罐的安全。


操作原理


进口呼吸阀是储罐顶部广泛使用的一种通风装置，用于维持罐内外气压平衡。通过控制储罐的呼出压力和真空度，可以防止储罐因真空度和压力超过允许值(负压和超压)而凹陷和倾斜。同时，由于压力控制，可以在一定程度上减少罐内介质的蒸发损失。所以进口呼吸阀要有释放正压和负压的功能，这是由正压和负压决定的，进口呼吸阀的具体原理如下图所示。

当储气罐处于正压时，呼吸阀打开呼出气体释放正压；当储罐处于负压时，呼吸阀打开吸入气体以释放负压。从而保证储罐在一定压力范围内的安全性。


进口呼吸阀按工作原理可分为重力式、弹簧式和先导式。


进口重力式呼吸阀


进口重力呼吸阀的工作原理是通过阀瓣本身的重量与罐体内外压力差产生的举升力相平衡。具体结构如下图所示。重力呼吸阀的具体工作原理如下图所示。

进口弹簧式呼吸阀


进口弹簧呼吸阀的工作原理是通过平衡弹簧的变形力和罐体内外压力差产生的推力。具体结构如下图所示。

进口弹簧呼吸阀的具体工作原理与重力呼吸阀类似。作用在阀瓣上的总外力和升力仍然是△F和π D2 (P2-P1)/4，但此时控制力F变成了弹簧的变形力，可以通过改变弹簧的预紧长度来调节控制力F。


进口先导式呼吸阀


进口先导呼吸阀利用先导阀来控制主阀。先导阀采用大膜面积的膜结构，在很低的工作压力下仍能达到一定的力来控制主阀的动作。此外，在先导阀打开之前，主阀不受控制流量的影响，处于严密关闭状态，因此先导呼吸阀可以实现气泡级密封。先导呼吸阀的具体结构如下图所示。

工作原理如下图所示。

性能比较


1.进口重力式呼吸阀结构简单，价格低廉，在我国应用广泛。但是，也有一些不足之处。在低流量呼吸过程中，当罐内气体压力在临界状态点稍有增加时，阀瓣被推开排气。起初，阀盘内局部区域(约为管径的5 ~ 7倍)的气体压力迅速下降，导致阀盘迅速回落到阀座上，阀门关闭。然后，阀瓣内的压力迅速与罐内的压力平衡，并略高于临界压力。阀盘被推开排气，然后阀盘再次关闭。反复，有一种跳脱现象，不能保证良好的密封性。反复打开和关闭阀门也容易磨损和泄漏。低温时，阀瓣容易冻结在阀座上。


2.进口弹簧式呼吸阀结构紧凑，体积小，重量轻，价格相对较低，还可以调节设定压力。但随着阀门开度的增大，进口弹簧式呼吸阀的弹簧变形增大，作用在阀瓣上的弹簧力也增大，导致阀门无法全开，呼吸阀很难达到设计容量。弹簧呼吸阀长期使用后容易生锈老化。冬季使用时，弹簧容易结霜，影响弹簧的可压缩性，使阀瓣不能在设定点正常开启。


3.进口先导呼吸阀体积小，重量轻(压力高，直径大)，泄压前阀座密封好，不易受背压影响。但先导呼吸阀机构复杂，单阀制造成本高，只适用于技术要求高的坦克。

目前，国内大型储罐普遍采用传统的进口重力式和弹簧式呼吸阀。由于低压储罐呼吸阀前的压力很低，有时只有几百Pa，作用在阀瓣下部的向上的力有限，使得阀门很难在恒压下准确开启。即使打开阀瓣，也会因用力过小而卡住阀门；先导式呼吸阀的膜片结构保证了在很低的工作压力下仍能精确控制主阀的动作。


进口重力式和弹簧式呼吸阀在恒压下工作时，由于工作压力与恒压非常接近，所以阀门容易泄漏。一般当阀前压力达到定压的90 ~ 95%时，阀的泄漏量会随着阀前压力的增加而增加。当阀前压力达到恒定压力时，阀开启；当前阀压力上升到恒定压力时，阀完全打开。


随着压力释放，阀前的压力下降，直到达到恒定压力，阀芯回到其阀座，阀关闭。先导呼吸阀，当阀前压力达到恒定压力时，开始泄漏。当阀前压力达到恒定压力(无超压)时，阀门可以完全开启。当阀前压力降至定压的98% ~ 99%时，阀门关闭。可以看出，在先导呼吸阀前压力达到恒定压力之前，开始泄漏的时间较晚，泄漏量较小；当阀门前面的压力下降到低于恒定压力时，它可以提前关闭，从而减少泄漏和过量排放。这样既减少了储罐中物料的损失，又有利于环境保护。


传统的进口重力呼吸阀和弹簧呼吸阀是微驱动的。在设计压力下开启时，开启高度在流道直径的1/40 ~ 1/20范围内，因此循环系数较小，在0.2 ~ 0.4之间。


该阀的动作特性为比例动作型，开启高度随压力的增加而逐渐增大。这种特点的呼吸阀流通面积比较小，容易造成储罐超压。进口先导式呼吸阀是一种全开式阀门，其动作特性为两级式。


全开式阀门是指阀门的开启高度大于或等于流道直径的1/4。两级气门是指气门的开启过程分为两个阶段。首先，随着压力的增加，阀门成比例地打开。压力增加一个小值后，当压力几乎不增加时，阀门急剧打开到规定高度。