CN114321458B - 一种平衡气动力式呼吸阀及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种平衡气动力式呼吸阀及工作方法，适用于石油、化工容器压力控制使用。包括上下设有法兰的管状结构阀体，阀体的顶部设有呼阀，呼阀顶部装有呼阀轴承阀盖，阀体的底部设有与外部气源联通使用的进气孔，阀体的一侧设有吸阀；其中呼阀底部与阀体连接，呼阀内设有沟通外界的泄气通道，泄气通道上设有控制泄气通道开闭的弹簧补偿锥阀；所述吸阀内部设有分隔的上阀腔和下阀腔，上阀腔顶部设有吸阀轴承阀盖，吸阀轴承阀盖上设有吸阀轴承阀盖通气口，下阀腔与阀体连通，下阀腔上设有控制其开合导通上阀腔与外界的弹簧补偿锥阀。其结构简单，使用方便，有效解决了当呼吸阀开启及关闭过程中阀盘出现左右振动、开闭压差较大及频繁起跳的问题。

Description

一种平衡气动力式呼吸阀及工作方法

技术领域

本发明涉及一种呼吸阀及工作方法，尤其适用于石油、化工容器压力控制使用的一种平衡气动力式呼吸阀及工作方法，属于呼吸阀结构装置领域。

背景技术

呼吸阀是安装在运输储存罐上以及用于固定储罐上不可缺少的安全装置，在常压低压储罐内出现超压或真空时自行开启，防止发生超压鼓罐和低压瘪罐等现象。同时它能减少储罐内挥发性物料的泄漏，减少对环境的污染，对安全和环保均起到一定的促进作用。现在使用的呼吸阀大多数是重力式呼吸阀，通过采用配重块的重量来决定呼吸阀的开启压力。重力式呼吸阀目前存在的问题主要是：由于为防止呼吸阀在工作过程中出现阀盘卡死现象，呼吸阀阀盘导杆和阀盖内壁面在设计时需要留有一定间隙及呼吸阀零件加工误差的影响，呼吸阀阀盘在上升及关闭过程会出现上下振荡，使呼吸阀控制精度降低；其次是当呼吸阀阀盘下降过程中，由于受到气动力的作用，导致阀盘不能及时关闭，提高闭合压力的大小，产生了物料资源浪费的现象。因此，减小呼吸阀工作过程中的上下振动及平衡呼吸阀闭合过程中气动力的大小，提高呼吸阀的控制精度一直以来是安全装置领域关注的焦点，尤其是储存一些有害易挥发的物料时，控制精度的重要性就显得尤为重要。

随着呼吸阀的应用越来越广泛，呼吸阀的种类越来越多，当前虽然存在一些提高呼吸阀控制精度的技术方案，但是对于从平衡气动力的角度出发来提高呼吸阀控制精度的方案并未有介绍，有关平衡气动力呼吸阀的相关专利几乎处于空白状态，可以同该方向相联系的一些专利有：专利号为CN105626885A，专利名称《一种有效减小液动力的滑阀副》公开了一种有效减小液动力的滑阀副将阀芯凸肩与颈部之间设计为环形结构，根据阀芯的强度要求、防止功率级通道饱和等因素设计阀芯颈部最小截面，达到了有效减小液动力的效果。专利号CN106704622B，专利名称《基于SLM技术的比例换向阀轻量化阀芯及比例换向阀》公开了一种具有镂空结构的凸肩以及截面形状为二次抛物线的倒角的比例换向阀阀芯，可以有效的改变流体运动状况，减小液动力。专利号CN104613036B，专利名称《一种具有平衡液动力及可调阻尼功能的降噪溢流阀》公开了一种通过增设挡流环槽结构，当高速油液射到挡流环槽后，在挡流环槽上产生对阀芯的冲击力与液动力方向相反，平衡了液流通过溢流阀口时产生的液动力。但是这些结构在平衡液动力方面并不是太明显，而且不能达到一些特殊场合对呼吸阀高精度的要求。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种结构简单，控制精度高的平衡气动力式呼吸阀及工作方法，有效解决了当呼吸阀开启及关闭过程中阀盘出现左右振动、开闭压差较大及频繁起跳的问题。

为实现上述技术目的，本发明的一种平衡气动力式呼吸阀，包括上下设有法兰的管状结构阀体，阀体的顶部设有呼阀，呼阀顶部设有呼阀轴承阀盖，阀体的底部设有与外部气源联通使用的进气孔，阀体的一侧设有吸阀；其中呼阀底部设有与阀体顶部连接的进气通道，呼阀内设有沟通外界的泄气通道，其中泄气通道上设有控制泄气通道开闭的弹簧补偿锥阀；所述吸阀内部设有分隔的上阀腔和下阀腔，上阀腔顶部设有吸阀轴承阀盖，吸阀轴承阀盖上设有吸阀轴承阀盖通气口，下阀腔与阀体连通，下阀腔上设有控制其开合导通上阀腔与外界的弹簧补偿锥阀。

进一步，所述呼阀包括呼阀缸筒，呼阀缸筒顶部设有带有凸起的呼阀轴承阀盖，所述泄气通道为一根插入呼阀内且端部密封的管道，该管道在呼阀缸筒内的部分上下分别设有呼阀上端泄放口和呼阀下端泄放口，管道在呼阀缸筒外的部分为呼阀出口段，呼阀上端泄放口和呼阀下端泄放口中设有联动控制两者开合的弹簧补偿锥阀，弹簧补偿锥阀尾部通过呼阀轴承阀盖上的凸起定位；

所述呼阀上端泄放口面积小于呼阀下端泄放口面积，由于呼阀上端泄放口面积小于呼阀下端泄放口面积，保证呼阀锥阀式阀盘下端受到阀内高压向上的受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端受到阀内高压向下的受力面积，由于呼阀锥阀式阀盘下端和呼阀锥阀式阀盘上端压差相等，呼阀锥阀式阀盘下端受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端的受力面积，从而保证当呼阀内部超压时，呼阀锥阀式阀盘可以向上运动。

进一步，呼阀的弹簧补偿锥阀包括呼阀锥阀式阀盘组和弹簧限位结构，其中呼阀锥阀式阀盘组包括方向一致且向下设置的呼阀锥阀式阀盘下端和呼阀锥阀式阀盘上端，呼阀锥阀式阀盘下端和呼阀锥阀式阀盘上端均为下小上大的锥形结构，其中呼阀锥阀式阀盘下端置于阀下端泄放口处，呼阀锥阀式阀盘上端置于呼阀上端泄放口处，呼阀锥阀式阀盘下端的顶部通过连接轴与呼阀锥阀式阀盘上端连接，呼阀锥阀式阀盘上端设有柱状轴a并置于呼阀轴承阀盖的凸起中，呼阀轴承阀盖凸起处设有约束柱状轴a的呼阀轴承，呼阀轴承通过轴承端盖固定，用以防止呼阀轴承掉落，轴承端盖通过螺栓与呼阀轴承阀盖连接，弹簧限位结构包括设置在呼阀上端泄放口处位于泄气通道内侧的弹簧补偿器，弹簧补偿器通过弹簧补偿器固定装置固定，呼阀锥阀式阀盘组的连接轴穿过弹簧补偿器设置。

进一步，所述吸阀包括吸阀缸筒，吸阀缸筒顶部设有吸阀轴承阀盖，吸阀轴承阀盖上设有用以限位弹簧补偿锥阀的凸起，下阀腔的底部设有吸阀下端进气口，吸阀轴承阀盖通气口设置在凸起的一侧，上下两个阀腔之间设有吸阀上端进气口，设置在吸阀上端进气口和吸阀下端进气口中设有联动控制开合。

进一步，吸阀的弹簧补偿锥阀包括吸阀锥阀式阀盘组和弹簧限位结构，其中吸阀锥阀式阀盘组包括下小上大的锥形结构的吸阀锥阀式阀盘上端和吸阀锥阀式阀盘下端，吸阀锥阀式阀盘上端置于吸阀上端进气口处，吸阀锥阀式阀盘下端置于吸阀下端进气口处，吸阀锥阀式阀盘上端顶部通过连接轴与吸阀锥阀式阀盘下端底部连接，吸阀锥阀式阀盘下端顶部设有柱状轴b并置于吸阀轴承阀盖的凸起中，吸阀轴承阀盖凸起处设有约束柱状轴b的吸阀轴承，吸阀轴承通过轴承端盖固定，用以防止吸阀轴承掉落，轴承端盖通过螺栓与吸阀轴承阀盖连接，弹簧限位结构包括弹簧补偿器，弹簧补偿器通过弹簧补偿器固定装置固定在阀上端进气口下方，其中吸阀锥阀式阀盘上端和吸阀锥阀式阀盘下端之间的连接轴穿过弹簧补偿器设置；吸阀上端进气口的进气口面积小于吸阀下端进气口的面积，从而保证吸阀锥阀式阀盘下端受到大气压向上的受力面积大于吸阀锥阀式阀盘上端受到大气压向下的受力面积，进而可以保证吸阀的正常工作。

进一步，弹簧补偿器包括上下两个中间口孔的法兰，两个法兰之间设有弹簧，弹簧四周通过螺栓连接固定上下两个法兰以限定弹簧的最大行程，使弹簧只能压缩而不能超过螺栓伸长，用以补偿呼阀锥阀式阀盘组和吸阀锥阀式阀盘组加工误差产生的轴向位移，从而保证弹簧补偿锥阀闭合时的密封性。

进一步，呼阀锥阀式阀盘组的呼阀锥阀式阀盘下端和呼阀锥阀式阀盘上端之间，以及吸阀锥阀式阀盘组的吸阀锥阀式阀盘上端和吸阀锥阀式阀盘下端分别通过呼阀锥阀式阀盘上端外螺纹和呼阀锥阀式阀盘下端内螺纹连接，吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹与吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹连接，呼阀阀盘上端外螺纹、呼阀阀盘下端内螺纹、吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹和吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹均设置在连接轴上。

进一步，呼阀轴承阀盖凸起内部设有约束呼阀锥阀式阀盘上端柱状轴a的呼阀轴承，柱状轴a的外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖凸起内部呼阀轴承的内表面，呼阀轴承阀盖凸起内部的呼阀轴承对呼阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证呼阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，呼阀轴承通过轴承端盖固定，用以防止呼阀轴承掉落，轴承端盖通过螺栓与呼阀轴承阀盖连接；同样，吸阀轴承阀盖凸起内部设有约束吸阀锥阀式阀盘上端柱状轴b的吸阀轴承，柱状轴b的外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖凸起内部吸阀轴承的内表面，吸阀轴承阀盖凸起内部吸阀轴承对吸阀锥阀式阀盘进行横向约束且不会发生横向移动，保证吸阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，吸阀轴承通过轴承端盖固定，用以防止吸阀轴承掉落，轴承端盖通过螺栓与吸阀轴承阀盖连接。

一种平衡气动力式呼吸阀的工作方法，所述平衡气动力式呼吸阀的进气孔与容器连接，平衡气动力式呼吸阀通过调节容器的压力变化从而防止容器内的压力过高或过低；

当气体由进气孔进入阀体内的压力高于规定正压时，由于呼阀锥阀式阀盘下端受到阀内高压向上的受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端受到阀内高压向下的受力面积，从而保证当呼阀内部气体压力的增大，直至超压时，呼阀锥阀式阀盘组可以向上运动，呼阀锥阀式阀盘组逐渐向上移动，呼吸阀气体泄放，呼阀锥阀式阀盘上端被顶起，呼阀锥阀式阀盘上端顶部设置的阀杆外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖凸起内部呼阀轴承的内表面运动，呼阀轴承阀盖凸起内部呼阀轴承对呼阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证呼阀锥阀式阀盘组上下稳定运动；随着气体压力的减小，呼阀锥阀式阀盘组逐渐向下移动，由于呼阀锥阀式阀盘上端在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，呼阀锥阀式阀盘下端在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上，因此呼阀锥阀式阀盘组在下降过程中所受气动力减小，呼阀锥阀式阀盘组快速关闭，增大呼阀闭合压力，减小了闭合压差；

当阀体内的气体通过通气孔流出时，随着相连的容器内压力的减小，由于吸阀锥阀式阀盘下端受到大气压向上的受力面积大于吸阀锥阀式阀盘上端受到大气压向下的受力面积，随着阀体内气体压力的减小，当达到吸阀锥阀式阀盘组设定的开启压力时，吸阀锥阀式阀盘组逐渐向上移动，呼吸阀内部同时通过打开的吸阀下端进气口和吸阀上端进气口同时进气，吸阀锥阀式阀盘上端顶部设置的阀杆外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖凸起内部吸阀轴承的内表面，吸阀轴承阀盖凸起内部的吸阀轴承对吸阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证吸阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，随着气体压力的增大，吸阀锥阀式阀盘组逐渐向下移动，由于吸阀锥阀式阀盘上端在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，吸阀锥阀式阀盘下端在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上，因此吸阀锥阀式阀盘组在下降过程中所受气动力减小且吸阀锥阀式阀盘可以快速关闭，减小吸阀闭合压力，减小了闭合压差。

进一步，呼阀锥阀式阀盘组或者吸阀锥阀式阀盘组的开启压力由设置在呼阀锥阀式阀盘组或者吸阀锥阀式阀盘组上的配重块质量决定并控制。

有益效果：结构简单、控制精度高、响应速度快，且解决了当呼吸阀开启及关闭过程中阀盘出现左右振动、开闭压差较大及频繁起跳的问题。解决了在呼吸阀阀盘下降过程中，由于受到气动力的作用，导致阀盘不能及时关闭，进而呼吸阀控制精度降低的问题。填补了我国相关领域的空白。

附图说明

图1为本发明平衡气动力式呼吸阀闭合状态时的剖视结构示意图；

图2为本发明平衡气动力式呼吸阀中阀体的结构示意图；

图3为本发明平衡气动力式呼吸阀中弹簧补偿器固定装置的结构示意图；

图4为本发明平衡气动力式呼吸阀中弹簧补偿器的结构示意图；

图5为本发明平衡气动力式呼吸阀中吸阀轴承阀盖的结构示意图；

图6为本发明平衡气动力式呼吸阀中呼阀锥阀式阀盘上端的结构示意图；

图7为本发明平衡气动力式呼吸阀中呼阀锥阀式阀盘下端的结构示意图；

图8为本发明平衡气动力式呼吸阀中呼阀缸筒的结构示意图；

图9为本发明平衡气动力式呼吸阀中呼阀轴承阀盖的结构示意图；

图10为本发明平衡气动力式呼吸阀中吸阀锥阀式阀盘上端的结构示意图；

图11为本发明平衡气动力式呼吸阀中吸阀锥阀式阀盘下端的结构示意图；

图12为本发明平衡气动力式呼吸阀中呼阀轴承阀盖剖视结构示意图；

图13为本发明平衡气动力式呼吸阀中吸阀轴承阀盖剖视结构示意图；

图14为本发明平衡气动力式呼吸阀的结构示意图；

图中：1-进气孔，2-阀体，3-呼阀锥阀式阀盘下端，4-螺钉，5-呼阀下端泄放口，6-弹簧补偿器固定装置，7-呼阀出口段，8-弹簧补偿器，9-呼阀锥阀式阀盘上端，10-呼阀轴承阀盖，11-呼阀上端泄放口，12-呼阀缸筒，13-吸阀轴承阀盖，14-吸阀轴承阀盖通气口，15-吸阀锥阀式阀盘上端，16-吸阀上端进气口，17-吸阀缸筒，18-吸阀锥阀式阀盘下端，19-吸阀下端进气口，20-呼阀锥阀式阀盘上端外螺纹，21-呼阀锥阀式阀盘下端内螺纹，22-吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹，23-吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹，24-呼阀轴承，25-轴承端盖，26-吸阀轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明：

如图1和图14所示，本发明的平衡气动力式呼吸阀，包括上下设有法兰的管状结构阀体2，阀体2的顶部设有呼阀，阀体2的底部设有与外部气源联通使用的进气孔1，阀体2的一侧设有吸阀，具体如图2所示；其中呼阀底部设有与阀体2顶部连接的进气通道，呼阀内设有沟通外界的泄气通道，其中泄气通道上设有控制泄气通道开闭的弹簧补偿锥阀；所述吸阀内部设有分隔的上阀腔和下阀腔，上阀腔顶部设有吸阀轴承阀盖13，吸阀轴承阀盖13上设有吸阀轴承阀盖通气口14，如图5所示，下阀腔与阀体2连通，下阀腔上设有控制其开合导通上阀腔与外界的弹簧补偿锥阀。

所述呼阀包括呼阀缸筒12，如图8所示，呼阀缸筒12顶部设有带有凸起的呼阀轴承阀盖10，所述泄气通道为一根插入呼阀内且端部密封的管道，该管道在呼阀缸筒12内的部分上下分别设有呼阀上端泄放口11和呼阀下端泄放口5，管道在呼阀缸筒12外的部分为呼阀出口段7，呼阀上端泄放口11和呼阀下端泄放口5中设有联动控制两者开合的弹簧补偿锥阀，弹簧补偿锥阀尾部通过呼阀轴承阀盖10上的凸起定位；

所述呼阀上端泄放口11面积小于呼阀下端泄放口5面积，由于呼阀上端泄放口11面积小于呼阀下端泄放口5面积，保证呼阀锥阀式阀盘下端3受到阀内高压向上的受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端9受到阀内高压向下的受力面积，由于呼阀锥阀式阀盘下端3和呼阀锥阀式阀盘上端9压差相等，呼阀锥阀式阀盘下端3受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端9的受力面积，从而保证当呼阀内部超压时，呼阀锥阀式阀盘可以向上运动。

如图6和图7所示，呼阀的弹簧补偿锥阀包括呼阀锥阀式阀盘组和弹簧限位结构，其中呼阀锥阀式阀盘组包括方向一致且向下设置的呼阀锥阀式阀盘下端3和呼阀锥阀式阀盘上端9，呼阀锥阀式阀盘下端3和呼阀锥阀式阀盘上端9均为下小上大的锥形结构，其中呼阀锥阀式阀盘下端3置于阀下端泄放口5处，呼阀锥阀式阀盘上端9置于呼阀上端泄放口11处，呼阀锥阀式阀盘下端3的顶部通过连接轴与呼阀锥阀式阀盘上端9连接，呼阀锥阀式阀盘上端9设有柱状轴a并置于呼阀轴承阀盖10的凸起中，呼阀轴承阀盖10凸起内部处设有约束柱状轴a的呼阀轴承24，呼阀轴承24通过轴承端盖25固定，用以防止呼阀轴承24掉落，轴承端盖25通过螺栓与呼阀轴承阀盖10连接，如图12所述，弹簧限位结构包括设置在呼阀上端泄放口11处位于泄气通道内侧的弹簧补偿器8，弹簧补偿器8通过弹簧补偿器固定装置6固定，如图3所示，呼阀锥阀式阀盘组的连接轴穿过弹簧补偿器8设置。呼阀锥阀式阀盘下端3通过呼阀锥阀式阀盘上端外螺纹20及呼阀锥阀式阀盘下端内螺纹21与呼阀锥阀式阀盘上端9螺纹连接；

所述吸阀包括吸阀缸筒17，吸阀缸筒17顶部设有吸阀轴承阀盖13，吸阀轴承阀盖13上设有用以限位弹簧补偿锥阀的凸起，下阀腔的底部设有吸阀下端进气口19，吸阀轴承阀盖通气口14设置在凸起的一侧，上下两个阀腔之间设有吸阀上端进气口16，设置在吸阀上端进气口16和吸阀下端进气口19中设有联动控制开合。

如图10和图11所述，吸阀的弹簧补偿锥阀包括吸阀锥阀式阀盘组和弹簧限位结构，其中吸阀锥阀式阀盘组包括下小上大的锥形结构的吸阀锥阀式阀盘上端15和吸阀锥阀式阀盘下端18，吸阀锥阀式阀盘上端15置于吸阀上端进气口16处，吸阀锥阀式阀盘下端18置于吸阀下端进气口19处，吸阀锥阀式阀盘上端15顶部通过连接轴与吸阀锥阀式阀盘下端18底部连接，吸阀锥阀式阀盘上端15顶部设有柱状轴b并置于吸阀轴承阀盖13的凸起中，吸阀轴承阀盖13凸起处设有约束柱状轴b的吸阀轴承26，吸阀轴承26通过轴承端盖25固定，用以防止吸阀轴承26掉落，轴承端盖25通过螺栓与吸阀轴承阀盖13连接，弹簧限位结构包括弹簧补偿器8，弹簧补偿器8通过弹簧补偿器固定装置6固定在阀上端进气口17下方，其中吸阀锥阀式阀盘上端15和吸阀锥阀式阀盘下端18之间的连接轴穿过弹簧补偿器8设置；吸阀上端进气口16的进气口面积小于吸阀下端进气口19的面积，从而保证吸阀锥阀式阀盘下端18受到大气压向上的受力面积大于吸阀锥阀式阀盘上端15受到大气压向下的受力面积，进而可以保证吸阀的正常工作。吸阀锥阀式阀盘下端18通过吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹22及吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹23与吸阀锥阀式阀盘上端15螺纹连接。

如图4所示，弹簧补偿器8包括上下两个中间口孔的法兰，两个法兰之间设有弹簧，弹簧四周通过螺栓连接固定上下两个法兰以限定弹簧的最大行程，使弹簧只能压缩而不能超过螺栓伸长，用以补偿呼阀锥阀式阀盘组和吸阀锥阀式阀盘组加工误差产生的轴向位移，从而保证弹簧补偿锥阀闭合时的密封性。

呼阀锥阀式阀盘组的呼阀锥阀式阀盘下端3和呼阀锥阀式阀盘上端9之间，以及吸阀锥阀式阀盘组的吸阀锥阀式阀盘上端15和吸阀锥阀式阀盘下端17分别通过呼阀锥阀式阀盘上端外螺纹20和呼阀锥阀式阀盘下端内螺纹21连接，吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹22与吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹23连接，呼阀阀盘上端外螺纹21、呼阀阀盘下端内螺纹22、吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹22和吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹23均设置在连接轴上。

如图12和图13所述，呼阀轴承阀盖10凸起内部设有约束呼阀锥阀式阀盘上端9柱状轴a的呼阀轴承24，柱状轴a的外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24的内表面，呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24对呼阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证呼阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，呼阀轴承24通过轴承端盖25固定，用以防止呼阀轴承24掉落，轴承端盖25通过螺栓与呼阀轴承阀盖10连接；同样，吸阀轴承阀盖13凸起内部设有约束吸阀锥阀式阀盘上端15柱状轴b的吸阀轴承26，柱状轴b的外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26的内表面，吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26对吸阀锥阀式阀盘进行横向约束且不会发生横向移动，保证吸阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，吸阀轴承26通过轴承端盖25固定，用以防止吸阀轴承26掉落，轴承端盖25通过螺栓与吸阀轴承阀盖13连接。

一种平衡气动力式呼吸阀的工作方法，所述平衡气动力式呼吸阀的进气孔1与容器连接，平衡气动力式呼吸阀通过调节容器的压力变化从而防止容器内的压力过高或过低；

当气体由进气孔1进入阀体2内的压力高于规定正压时，由于呼阀锥阀式阀盘下端3受到阀内高压向上的受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端9受到阀内高压向下的受力面积，从而保证当呼阀内部气体压力的增大，直至超压时，呼阀锥阀式阀盘组可以向上运动，呼阀锥阀式阀盘组逐渐向上移动，呼吸阀气体泄放，呼阀锥阀式阀盘上端9被顶起，呼阀锥阀式阀盘上端9顶部设置的阀杆外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24的内表面运动，呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24对呼阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证呼阀锥阀式阀盘组上下稳定运动；随着气体压力的减小，呼阀锥阀式阀盘组逐渐向下移动，由于呼阀锥阀式阀盘上端9在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，呼阀锥阀式阀盘下端3在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上，因此呼阀锥阀式阀盘组在下降过程中所受气动力减小，呼阀锥阀式阀盘组快速关闭，增大呼阀闭合压力，减小了闭合压差；

当阀体2内的气体通过通气孔1流出时，随着相连的容器内压力的减小，由于吸阀锥阀式阀盘下端18受到大气压向上的受力面积大于吸阀锥阀式阀盘上端15受到大气压向下的受力面积，随着阀体2内气体压力的减小，当达到吸阀锥阀式阀盘组设定的开启压力时，吸阀锥阀式阀盘组逐渐向上移动，呼吸阀内部同时通过打开的吸阀下端进气口19和吸阀上端进气口16同时进气，吸阀锥阀式阀盘上端15顶部设置的阀杆外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26的内表面，吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26对吸阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证吸阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，随着气体压力的增大，吸阀锥阀式阀盘组逐渐向下移动，由于吸阀锥阀式阀盘上端15在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，吸阀锥阀式阀盘下端18在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上，因此吸阀锥阀式阀盘组在下降过程中所受气动力减小且吸阀锥阀式阀盘可以快速关闭，减小吸阀闭合压力，减小了闭合压差。

其中呼阀锥阀式阀盘组或者吸阀锥阀式阀盘组的开启压力由设置在呼阀锥阀式阀盘组或者吸阀锥阀式阀盘组上的配重块质量决定并控制。

实施例一、

根据所述一种平衡气动力式呼吸阀安全装置机械结构部分具体形式与工作原理，其组装方法的实施要点如下：

a)阀体2通过进气孔1与外部气源联通；呼阀锥阀式阀盘下端3置于呼阀下端泄放口5

上方，呼阀锥阀式阀盘下端3通过呼阀锥阀式阀盘上端外螺纹20及呼阀锥阀式阀盘下端内螺纹21与呼阀锥阀式阀盘上端9螺纹连接；

b)呼阀锥阀式阀盘上端9置于呼阀上端泄放口11上方且呼阀锥阀式阀盘上端9的上端阀杆外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24的内表面；呼阀轴

承阀盖10通过螺栓与呼阀缸筒12连接；呼阀缸筒12通过螺钉4与阀体2相连接；c)阀体2通过进气孔1与外部气源联通；吸阀锥阀式阀盘下端18置于吸阀下端进气口19上方，吸阀锥阀式阀盘下端18通过吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹22及吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹23与吸阀锥阀式阀盘上端15螺纹连接；

d)吸阀锥阀式阀盘上端15置于吸阀上端进气口16上方且吸阀锥阀式阀盘上端15的上端阀杆外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26的内表面；吸阀轴承阀盖13设有吸阀轴承阀盖通气口14且与大气相连；吸阀轴承阀盖13通过螺栓与阀体2连接；

e)呼阀锥阀式阀盘下端3置于呼阀缸筒12下端泄放口上方，呼阀锥阀式阀盘下端3通过呼阀锥阀式阀盘上端外螺纹20及呼阀锥阀式阀盘下端内螺纹21与呼阀锥阀式阀盘上端9螺纹连接；呼阀锥阀式阀盘上端9置于弹簧补偿器8上端且呼阀锥阀式阀盘上端9的阀杆外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24的内表面；

f)弹簧补偿器8置于弹簧补偿器固定装置6内部且弹簧补偿器8上端与呼阀锥阀式阀盘上端9相接触；由于呼阀锥阀式阀盘是一个刚体且加工误差的存在，若加工的呼阀锥阀式阀盘尺寸较大，呼阀锥阀式阀盘会与呼阀泄放口处存在缝隙，密封性较差，若加工的呼阀锥阀式阀盘尺寸较小，则无法安装，因此需要弹簧补偿器8进行长度补偿；弹簧补偿器固定装置6与呼阀缸筒12上端泄放口通过焊接相连；

g)吸阀锥阀式阀盘下端18置于阀体2下端进气口上方，吸阀锥阀式阀盘下端18通过吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹22及吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹23与吸阀锥阀式阀盘上端15螺纹连接；吸阀锥阀式阀盘上端15置于弹簧补偿器8上端且吸阀锥阀式阀盘

上端15的阀杆外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26的内表面；h)弹簧补偿器8置于弹簧补偿器固定装置6内部且弹簧补偿器8上端与吸阀锥阀式阀盘

上端15相接触；由于吸阀锥阀式阀盘是一个刚体且加工误差的存在，若加工的吸阀锥阀式阀盘尺寸较大，吸阀锥阀式阀盘会与吸阀进气口处存在缝隙，密封性较差，若加工的吸阀锥阀式阀盘尺寸较小，则无法安装，因此需要弹簧补偿器8进行长度补偿；弹簧补偿器固定装置6与阀体2上端进气口通过焊接相连；

i)按照上述组装方法所实现的平衡气动力式呼吸阀安全装置，其使用方法如下：

j)当气体由进气孔1进入阀体2内，由于呼阀锥阀式阀盘下端3受到阀内高压向上的受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端9受到阀内高压向下的受力面积，随着阀内气体压

力的增大，当达到开启压力时，呼阀锥阀式阀盘逐渐向上移动，呼吸阀气体泄放；k)呼阀锥阀式阀盘下端3和呼阀锥阀式阀盘上端9通过螺纹连接为一个整体，呼阀锥阀

式阀盘上端9阀杆外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24的内表面，呼阀轴承阀盖10凸起内部呼阀轴承24对呼阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证呼阀锥阀式阀盘上下稳定运动；

l)随着气体压力的减小，呼阀锥阀式阀盘逐渐向下移动，由于呼阀锥阀式阀盘上端9在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，呼阀锥阀式阀盘下端3在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上；

m)呼阀锥阀式阀盘在下降过程中所受气动力减小且呼阀锥阀式阀盘可以快速关闭，增大呼阀闭合压力，减小了闭合压差；

n)当阀体2内的气体通过通气孔1流出呼吸阀时，随着气体压力的减小，由于吸阀锥阀式阀盘下端18受到大气压向上的受力面积大于吸阀锥阀式阀盘上端15受到大气压向下的受力面积，随着阀内气体压力的减小，当达到开启压力时，吸阀锥阀式阀盘逐渐向上移动；

o)呼吸阀内部进入气体，此时吸阀锥阀式阀盘下端18和吸阀锥阀式阀盘上端15通过螺纹连接为一个整体，吸阀锥阀式阀盘上端15阀杆外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26的内表面，吸阀轴承阀盖13凸起内部吸阀轴承26对吸阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证吸阀锥阀式阀盘上下稳定运动；

p)随着气体压力的增大，吸阀锥阀式阀盘逐渐向下移动，由于吸阀锥阀式阀盘上端15

在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，吸阀锥阀式阀盘下端18在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上；

q)吸阀锥阀式阀盘在下降过程中所受气动力减小且吸阀锥阀式阀盘可以快速关闭，减小吸阀闭合压力，减小了闭合压差。

Claims (9)

1.一种平衡气动力式呼吸阀，其特征在于：包括上下设有法兰的管状结构阀体（2），阀体（2）的顶部设有呼阀，呼阀顶部设有呼阀轴承阀盖（10），阀体（2）的底部设有与外部气源联通使用的进气孔（1），阀体（2）的一侧设有吸阀；其中呼阀底部设有与阀体（2）顶部连接的进气通道，呼阀内设有沟通外界的泄气通道，其中泄气通道上设有控制泄气通道开闭的弹簧补偿锥阀；所述吸阀内部设有分隔的上阀腔和下阀腔，上阀腔顶部设有吸阀轴承阀盖（13），吸阀轴承阀盖（13）上设有吸阀轴承阀盖通气口（14），下阀腔与阀体（2）连通，下阀腔上设有控制开合导通上阀腔与外界的弹簧补偿锥阀；

所述呼阀包括呼阀缸筒（12），呼阀缸筒（12）顶部设有带有凸起的呼阀轴承阀盖（10），所述泄气通道为一根插入呼阀内且端部密封的管道，该管道在呼阀缸筒（12）内的部分上下分别设有呼阀上端泄放口（11）和呼阀下端泄放口（5），管道在呼阀缸筒（12）外的部分为呼阀出口段（7），呼阀上端泄放口（11）和呼阀下端泄放口（5）中设有联动控制两者开合的弹簧补偿锥阀，弹簧补偿锥阀尾部通过呼阀轴承阀盖（10）上的凸起定位；

所述呼阀上端泄放口（11）面积小于呼阀下端泄放口（5）面积，由于呼阀上端泄放口（11）面积小于呼阀下端泄放口（5）面积，保证呼阀锥阀式阀盘下端（3）受到阀内高压向上的受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端（9）受到阀内高压向下的受力面积，由于呼阀锥阀式阀盘下端（3）和呼阀锥阀式阀盘上端（9）压差相等，呼阀锥阀式阀盘下端（3）受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端（9）的受力面积，从而保证当呼阀内部超压时，呼阀锥阀式阀盘可以向上运动。

2.根据权利要求1所述的平衡气动力式呼吸阀，其特征在于：呼阀的弹簧补偿锥阀包括呼阀锥阀式阀盘组和弹簧限位结构，其中呼阀锥阀式阀盘组包括方向一致且向下设置的呼阀锥阀式阀盘下端（3）和呼阀锥阀式阀盘上端（9），呼阀锥阀式阀盘下端（3）和呼阀锥阀式阀盘上端（9）均为下小上大的锥形结构，其中呼阀锥阀式阀盘下端（3）置于阀下端泄放口（5）处，呼阀锥阀式阀盘上端（9）置于呼阀上端泄放口（11）处，呼阀锥阀式阀盘下端（3）的顶部通过连接轴与呼阀锥阀式阀盘上端（9）连接，呼阀锥阀式阀盘上端（9）设有柱状轴a并置于呼阀轴承阀盖（10）的凸起内，呼阀轴承阀盖（10）凸起内部设有约束柱状轴a的呼阀轴承（24），呼阀轴承（24）通过轴承端盖（25）固定，用以防止呼阀轴承（24）掉落，轴承端盖（25）通过螺栓与呼阀轴承阀盖（10）连接，弹簧限位结构包括设置在呼阀上端泄放口（11）处位于泄气通道内侧的弹簧补偿器（8），弹簧补偿器（8）通过弹簧补偿器固定装置（6）固定，呼阀锥阀式阀盘组的连接轴穿过弹簧补偿器（8）设置。

3.根据权利要求1所述的平衡气动力式呼吸阀，其特征在于：所述吸阀包括吸阀缸筒（17），吸阀缸筒（17）顶部设有吸阀轴承阀盖（13），吸阀轴承阀盖（13）上设有用以限位弹簧补偿锥阀的凸起，下阀腔的底部设有吸阀下端进气口（19），吸阀轴承阀盖通气口（14）设置在凸起的一侧，上下两个阀腔之间设有吸阀上端进气口（16），设置在吸阀上端进气口（16）和吸阀下端进气口（19）中设有联动控制开合。

4.根据权利要求3所述的平衡气动力式呼吸阀，其特征在于：吸阀的弹簧补偿锥阀包括吸阀锥阀式阀盘组和弹簧限位结构，其中吸阀锥阀式阀盘组包括下小上大的锥形结构的吸阀锥阀式阀盘上端（15）和吸阀锥阀式阀盘下端（18），吸阀锥阀式阀盘上端（15）置于吸阀上端进气口（16）处，吸阀锥阀式阀盘下端（18）置于吸阀下端进气口（19）处，吸阀锥阀式阀盘上端（15）顶部通过连接轴与吸阀锥阀式阀盘下端（18）底部连接，吸阀锥阀式阀盘下端（18）顶部设有柱状轴b并置于吸阀轴承阀盖（13）的凸起内，吸阀轴承阀盖（13）的凸起内部与柱状轴之间设有约束柱状轴b的吸阀轴承（26），吸阀轴承（26）通过轴承端盖（25）固定，用以防止吸阀轴承（26）掉落，轴承端盖（25）通过螺栓与吸阀轴承阀盖（13）连接，弹簧限位结构包括弹簧补偿器（8），弹簧补偿器（8）通过弹簧补偿器固定装置（6）固定在吸阀上端进气口(16）下方，其中吸阀锥阀式阀盘上端（15）和吸阀锥阀式阀盘下端（18）之间的连接轴穿过弹簧补偿器（8）设置；吸阀上端进气口（16）的进气口面积小于吸阀下端进气口（19）的面积，从而保证吸阀锥阀式阀盘下端（18）受到大气压向上的受力面积大于吸阀锥阀式阀盘上端（15）受到大气压向下的受力面积，进而可以保证吸阀的正常工作。

5.根据权利要求2或4所述的平衡气动力式呼吸阀，其特征在于：弹簧补偿器（8）包括上下两个中间口孔的法兰，两个法兰之间设有弹簧，弹簧四周通过螺栓连接固定上下两个法兰以限定弹簧的最大行程，使弹簧只能压缩而不能超过螺栓伸长，用以补偿呼阀锥阀式阀盘组和吸阀锥阀式阀盘组加工误差产生的轴向位移，从而保证弹簧补偿锥阀闭合时的密封性。

6.根据权利要求2或4所述的平衡气动力式呼吸阀，其特征在于：呼阀锥阀式阀盘组的呼阀锥阀式阀盘下端（3）和呼阀锥阀式阀盘上端（9）之间，以及吸阀锥阀式阀盘组的吸阀锥阀式阀盘上端（15）和吸阀锥阀式阀盘下端（18）分别通过呼阀锥阀式阀盘上端外螺纹（20）和呼阀锥阀式阀盘下端内螺纹（21）连接，吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹（22）与吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹（23）连接，呼阀阀盘上端外螺纹（21）、呼阀阀盘下端内螺纹（22）、吸阀锥阀式阀盘上端外螺纹（22）和吸阀锥阀式阀盘下端内螺纹（23）均设置在连接轴上。

7.根据权利要求2或4所述的平衡气动力式呼吸阀，其特征在于：呼阀轴承阀盖（10）凸起内部设有约束呼阀锥阀式阀盘上端（9）柱状轴a的呼阀轴承（24），柱状轴a的外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖（10）凸起内部呼阀轴承（24）的内表面，呼阀轴承阀盖（10）凸起内部呼阀轴承（24）对呼阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证呼阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，呼阀轴承（24）通过轴承端盖（25）固定，用以防止呼阀轴承（24）掉落，轴承端盖（25）通过螺栓与呼阀轴承阀盖（10）连接；同样，吸阀轴承阀盖（13）凸起内部设有约束吸阀锥阀式阀盘上端（15）柱状轴b的吸阀轴承（26），柱状轴b的外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖（13）凸起内部吸阀轴承（26）的内表面，吸阀轴承阀盖（13）凸起内部的吸阀轴承（26）对吸阀锥阀式阀盘进行横向约束且不会发生横向移动，保证吸阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，吸阀轴承（26）通过轴承端盖（25）固定，用以防止吸阀轴承（26）掉落，轴承端盖（25）通过螺栓与吸阀轴承阀盖（13）连接。

8.一种上述任意一项权利要求所述平衡气动力式呼吸阀的工作方法，其特征在于：所述平衡气动力式呼吸阀的进气孔（1）与容器连接，平衡气动力式呼吸阀通过调节容器的压力变化从而防止容器内的压力过高或过低；

当气体由进气孔（1）进入阀体（2）内的压力高于规定正压时，由于呼阀锥阀式阀盘下端（3）受到阀内高压向上的受力面积大于呼阀锥阀式阀盘上端（9）受到阀内高压向下的受力面积，从而保证当呼阀内部气体压力的增大，直至超压时，呼阀锥阀式阀盘组可以向上运动，呼阀锥阀式阀盘组逐渐向上移动，呼吸阀气体泄放，呼阀锥阀式阀盘上端（9）被顶起，呼阀锥阀式阀盘上端（9）顶部设置的阀杆外表面部分紧密贴紧呼阀轴承阀盖（10）凸起内部呼阀轴承（24）的内表面运动，呼阀轴承阀盖（10）凸起内部呼阀轴承（24）对呼阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证呼阀锥阀式阀盘组上下稳定运动；随着气体压力的减小，呼阀锥阀式阀盘组逐渐向下移动，由于呼阀锥阀式阀盘上端（9）在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，呼阀锥阀式阀盘下端（3）在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上，因此呼阀锥阀式阀盘组在下降过程中所受气动力减小，呼阀锥阀式阀盘组快速关闭，增大呼阀闭合压力，减小了闭合压差；

当阀体（2）内的气体通过通气孔（1）流出时，随着相连的容器内压力的减小，由于吸阀锥阀式阀盘下端（18）受到大气压向上的受力面积大于吸阀锥阀式阀盘上端（15）受到大气压向下的受力面积，随着阀体（2）内气体压力的减小，当达到吸阀锥阀式阀盘组设定的开启压力时，吸阀锥阀式阀盘组逐渐向上移动，呼吸阀内部同时通过打开的吸阀下端进气口（19）和吸阀上端进气口（16）同时进气，吸阀锥阀式阀盘上端（15）顶部设置的阀杆外表面部分紧密贴紧吸阀轴承阀盖（13）凸起内部吸阀轴承（26）的内表面，吸阀轴承阀盖（13）凸起内部吸阀轴承（26）对吸阀锥阀式阀盘进行横向约束，使其不会发生横向移动，保证吸阀锥阀式阀盘组上下稳定运动，随着气体压力的增大，吸阀锥阀式阀盘组逐渐向下移动，由于吸阀锥阀式阀盘上端（15）在向下运动过程中所受到的气动力方向向下，吸阀锥阀式阀盘下端（18）在向下运动的过程中所受到的气动力方向向上，因此吸阀锥阀式阀盘组在下降过程中所受气动力减小且吸阀锥阀式阀盘可以快速关闭，减小吸阀闭合压力，减小了闭合压差。

9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于：呼阀锥阀式阀盘组和吸阀锥阀式阀盘组上均设有配重块,呼阀锥阀式阀盘组或者吸阀锥阀式阀盘组的开启压力由设置在呼阀锥阀式阀盘组或者吸阀锥阀式阀盘组上的配重块质量决定并控制。