先导式呼吸阀(图27-8)由带导阀的泄压阀(呼气阀)和真空泄压阀(吸气阀)组成,两阀先后动作来联合完成呼气或吸气动作。导阀借助合适的材料制成的薄膜来控制主阀的动作,由于导阀采用薄膜结构,薄膜面积大,故在很低的工作压力下,仍可以输出足够的作用力来控制主阀的动作。在导阀开启前,主阀不受控制流的作用,关闭严密,无泄漏现象。主阀的密封是采用软密封,故可达到气泡级密封。在API620《大型焊接低压储罐设计与建造》中推荐使用先导式呼吸阀,有利于达到所需的控制精度,有利于保证安全生产。
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该阀设于储罐顶部,当罐内压力达到临近呼气阀的设定压力时,导阀开启,怀导阀相通的呼气阀上部气室内压力因连同大气而下降,呼气阀的膜片和阀盘被罐内压力顶起,罐内超压得以泄放。当罐内压力降至一定程度时,导阀关闭,气室 压力恢复,关闭呼气阀。当罐内出现真空且达到设定值时,吸气阀盘开启,空气进入罐内,储罐真空得以解除。
该阀由于采用软密封,所以严密性好,减少产品损失。呼吸阀的开启压力和回座压力可通过导阀方便灵活地调节,与标准的弹簧式安全阀相比,对相同进出口径该阀的排放能力大。
先导式呼吸阀的工作工作原理见图27-9。
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①在正常情况下,由于作用在主阀膜片上、下的压力P1和P2与作用在导阀膜片上的压力相等地,主阀膜片处于关闭状态,而导阀上的弹簧作用力大于导阀膜片向上作用力,使导阀也处于关闭状态。
②当储罐内达到呼出额定负压值时,则作用在导阀膜片的向上作用力超过弹簧作用力,使导阀开启,封闭在主阀气室内的气体通过导管经节流孔向外泄放,使主阀气室内的压力降低。此时作用在主阀膜片上、下的压力P1>P2,使主阀膜片迅速打开,储罐内超高的压力得到泄放。
③当储罐内压力降至呼出额定压力值以下时,则作用在导阀膜片下方的压力小于弹簧作用力,导阀被关闭。储罐内的气流通过导管进入主阀气室,使压力P1=P2,由于主阀膜片上方(气室一侧)受压面积大于阀座下方的受压面积,主阀膜片紧密关闭,达到最佳密封状态。
④当储罐内压力处于真空状态并达到额定负压值时,存在于主阀上方气室的气压P2>P1,气室内的气体通过导管经过节流孔进入储罐,使气室压力下降,外部的大气压力致使主阀膜片开启,并在阀内形成气流,从而解除系统真空。大气压力通过导管经过节流孔而进入气室使主阀关闭。
先导式呼吸阀的一个显著特点是,定压范围可低于0.5oz/in2(盎司/英寸2)(21.97mmH2O),因此可用于低压储罐上。此外,由于该阀设计成“导阀一旦打开,主阀就完全打开;导阀一旦关闭,主阀就迅速关闭”,因此在泄压时达到最大流量的超压非常小,可以忽略不计,当阀门在吸气时,由于导阀不起作用,因此,超负压的作用等同于阀盘式呼吸阀。先导式呼吸阀的不足之外是,该类呼吸阀中有些设计是在储罐压力比呼吸阀定压低得多时它才关闭,增大了呼吸损耗,选用时应当注意。