重力式、弹簧式、先导式三种呼吸阀的工作原理解析

呼吸阀的内部结构本质上是压力阀盘（即呼气阀）和真空阀盘（即吸气阀）的组合。可以放置压力阀盘和真空阀盘。并排或堆叠，其工作原理：当储罐压力等于大气压时，压力阀和真空阀的阀瓣与阀座紧密配合，阀座侧面的密封结构使由于“吸附”作用，阀座牢固，不易泄漏。随着压力或真空度的升高，阀瓣开始打开，在阀座的两侧留下“吸附”效应以保持良好的密封。呼吸阀按工作原理可分为重力式呼吸阀、弹簧式呼吸阀和先导式呼吸阀三种。下面分别详细说明一下这三种呼吸阀：

一、重力式呼吸阀

重力式呼吸阀的工作原理是平衡阀瓣本身的重量和由于罐内外压力差而产生的向上力。具体结构如下图所示。重力式呼吸阀的具体工作原理如下图所示：

阀瓣的总外力为△F，F为阀瓣本身的重力G，上举力为πD2(P2-P1)／4。

1、如果阀瓣本身的重力等于向上的力，呼吸阀的呼气阀瓣将与呼气出口阀座紧密配合，吸入阀瓣与吸入口阀座将紧密配合。此时作用在阀瓣上的总外力为△F=G-πD2(P2-P1)/4、

2、当储罐内出现超过设定压力的超压时，罐内的高压直接作用于呼气出口阀瓣下方，克服阀瓣的重力和大气压力。阀盘打开呼气出口阀。罐中过高的气压从锅中排出，平衡罐中的压力与大气压力。此时阀盘所受的总外力△F=G-πD2(P2-P1)／4>0。

3、当储罐内产生低于设定压力的负压时，大气压力直接作用在吸入阀瓣下方，克服阀瓣的重力和作用在阀瓣上的罐内压力。，从而打开吸入阀阀瓣补充储罐内的压力，使储罐内的压力与大气压平衡。此时阀盘所受总外力△F=G-πD2(P2-P1)／4<0。

二、弹簧式呼吸阀

弹簧式呼吸阀的工作原理是平衡弹簧的变形力和由于罐内外压差产生的推力。具体结构如下图所示。

弹簧式呼吸阀类似于重力式呼吸阀。外力与作用在阀瓣上的向上力之和仍为△F和πD2(P2-P1)/4、但此时控制力F变成弹簧。通过改变时间弹簧的预紧长度，可以调节弹簧的变形力和控制力F。

三、先导式呼吸阀

先导式呼吸阀使用先导阀控制主阀。由于先导阀采用膜片结构，膜片面积大，即使在极低的温度下也能获得效果。操作压力控制主阀操作的力。此外，在先导阀打开之前，主阀紧密关闭，不受控制流量的影响，允许先导式呼吸阀提供水平面密封。先导式呼吸阀的具体结构如下图所示。

其工作原理如下图所示

1、正常使用情况下，作用在主阀膜片上的压力P2与作用在先导阀膜片上的压力P1相同，主阀关闭，先导阀上有弹簧载荷.比先导阀膜片大。当向上的力施加到某点时，先导阀关闭。由于先导阀的隔膜面积S1大于主阀的隔膜面积S2、因此阀门关闭力F=P1S1-P2S2、另外，当阀前压力增大时，阀门的关闭力增大，阀门的密封性能提高。

2、如果储罐内的压力高于设定压力，则作用在导阀膜片上的向上力刚好超过导阀的弹簧载荷。此时，先导阀阀座微开，密封在主阀内的气体迅速从先导阀排出，主阀气室压力P1下降。此时作用在主阀膜片上的压力P2→P1打开主阀，释放储罐内的超压。

3、通过主阀的流体继续流动，直到罐内压力低于设定压力，作用在导阀膜片上的力小于导阀的弹簧载荷，导阀被降低、关闭。储罐内的气体通过导管进入主阀气室，故压力P2=P1、主阀关闭，恢复正常状态。

4、当储罐内为负压时，其工作原理与正压泄压基本相同。在关闭状态下，P1为主阀腔中存在的大气压，作用在主阀膜片上的压力P2为负压，阀门关闭力F=P1S1-P2S2、所以主阀关闭，在设定值时，先导阀打开，主阀腔内的压力通过导管送到入口负压。当气室内产生部分负压时，主阀因外界大气压而打开，阀内产生气流，清理储罐的负压状态。后，大气压力通过导管进入主阀室并关闭主阀。