CN115400443B - 一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备,涉及蒸馏提纯设备技术领域,包括蒸馏釜、安装在蒸馏釜外壁下侧的加热套板以及设置在蒸馏釜外侧位置上的冷凝器,蒸馏釜内壁下侧位置上安装有隔气罩,且蒸馏釜内壁位于隔气罩上侧位置上滑动安装有活塞块。本发明在使用过程,满足于不同温度下的甲醇提纯作业过程,在蒸馏釜上的蒸汽溢出口位置上增设限流结构,在低温蒸馏过程,产生的甲醇蒸汽较少,利用限流结构可以带动甲醇蒸馏流动,而在高温蒸馏过程中,甲醇蒸汽溢出速度过快,所以通过限流结构限制了甲醇蒸汽的流速和流量,保证在单位时间中通过冷凝器的甲醇蒸汽气量和流速处于相对恒定的状态。
Description
技术领域
本发明涉及蒸馏提纯设备技术领域,具体涉及一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备。
背景技术
甲醇的生产在工业上有多种方法,如天然气制甲醇、油制甲醇等,无论何种生产方法,制备过程中均包括蒸馏提纯步骤,其原理是利用液体混合物中各组分挥发度的差别,使液体混合物部分汽化并随之使蒸汽部分冷凝,从而实现其所含组分的分离,达到提纯甲醇的作用。
蒸馏过程本质是液体受热转换为气体-气体冷凝转换为液体的过程,众所周知,单位体积的液体受热挥发后形成的气体体积变大,也就带来压力的变化,所以在持续蒸馏的过程中,蒸馏釜内部的压力持续升高,又因为甲醇本身有毒性,需要对蒸馏釜进行密封处理(保证甲醇不会泄露),又根据蒸汽原理,随着液体持续转换为气体,会带来压力的升高。
随着压力的持续升高,会加快甲醇蒸汽溢出的速度,而在蒸馏过程中的冷凝阶段,又要求甲醇蒸汽以恒定的低流速通过冷凝器(保证甲醇蒸汽充分冷凝),那么结合上述过程,蒸汽溢出的速度与冷凝器中蒸汽通过速度很难取得平衡,势必会造成大部分蒸汽并未完全进行换热而冷凝成甲醇液体,未完全冷凝的甲醇蒸汽也会随着液体甲醇流入到甲醇储存罐中,大幅度上影响了甲醇蒸馏提纯效率。
针对上述技术问题,本申请提出了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备,用于解决当前甲醇持续蒸馏提纯过程中,随着时间的推移,伴随有压力的升高,从而加快了甲醇蒸汽的溢出速度,大气量的甲醇蒸在流入到冷凝器中时,并不能完全且充分地冷凝而形成液体甲醇,大大影响到蒸馏提纯效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备,包括蒸馏釜、安装在蒸馏釜外壁下侧的加热套板以及设置在蒸馏釜外侧位置上的冷凝器,所述蒸馏釜内壁下侧位置上安装有隔气罩,且蒸馏釜内壁位于隔气罩上侧位置上滑动安装有活塞块,所述蒸馏釜外壁位置上安装有注液嘴,所述注液嘴的安装位置低于隔气罩的上表面;
所述蒸馏釜内部位于隔气罩的下侧位置设置为蒸馏仓,所述隔气罩与活塞块之间设置为气室,所述活塞块下表面中心点位置安装有锥形塞,所述锥形塞的外曲面与隔气罩的内曲面相匹配;
所述锥形塞内部安装有气腔球罩,且锥形塞下端中心点位置安装有进气管,所述进气管贯穿隔气罩且与隔气罩之间为滑动连接;
所述气腔球罩上端位置和下端位置上分别开设有出气口和进气口,所述出气口和进气口以气腔球罩的圆心点呈圆形阵列分布,所述锥形塞位于气腔球罩的上端位置上安装有环形泄气管,所述环形泄气管上端位置上连通有出气管,所述出气管分别贯穿活塞块和蒸馏釜的外壳,且出气管上安装有分气球罩,所述出气管末端与冷凝器的进气端相连接;
每个所述进气口贯穿锥形塞与气室之间连通,每个出气口与环形泄气管之间连通,所述进气管圆周外壁上分别开设有多个第一泄气口和第二泄气口,且进气管下端呈开口状,所述蒸馏仓通过进气管与气室之间连通,所述气室通过气腔球罩上的出气口和进气口、环形泄气管和出气管与冷凝器内部相连通;
所述蒸馏釜上端分别安装有气泵、电动推杆和驱动结构,所述电动推杆的传动轴向下贯穿且与活塞块上端中心点位置之间固定连接,且电动推杆的传动轴末端呈三角状;
所述气泵的排气端位置上安装有波纹气管,所述波纹气管分别贯穿活塞块和气腔球罩,且波纹气管位于气腔球罩位置的末端位置上连接有充气球;
所述第一泄气口的开设高度高于第二泄气口的开设高度,所述进气管内部滑动安装有阻气块,所述阻气块的下端安装有顶位弹簧,所述顶位弹簧末端安装在进气管的内壁位置上,初始状态下的所述阻气块与第二泄气口的设置位置相匹配,所述环形泄气管对应出气口的内壁位置上安装有连接杆,所述连接杆上滑动安装有堵球,所述堵球位于连接杆上靠近环形泄气管的位置上,所述连接杆圆周外壁上设置有复位弹簧,所述复位弹簧位于环形泄气管内壁和堵球的中间位置,所述分气球罩内部设置有滚球,所述滚球上端中心点位置上安装有呈竖向分布的驱动杆,所述驱动杆向上贯穿分气球罩,且驱动杆与驱动结构的输出端之间相连接,所述滚球外壁位置上呈均匀分布开设有分气槽。
进一步设置为:每个所述进气口内壁底端位置上安装有支撑环架,所述支撑环架中心点位置滑动安装有活塞杆,所述活塞杆靠近气腔球罩的末端位置上安装有堵帽片,每个所述堵帽片外曲面与气腔球罩的内壁相匹配。
在使用过程中,包括低气量挥发形式和高气量挥发形式,具体形式如下:
A:低气量挥发形式中,锥形塞下移,气室体积变小,甲醇蒸汽沿着第一泄气口进入到气室中;
B:高气量挥发形式中,甲醇蒸汽推动阻气块上移堵住第一泄气口,电动推杆带动锥形塞上移,气室体积变大,甲醇蒸汽沿着第二泄气口进入到气室中。
本发明具备下述有益效果:
1、本发明以蒸馏提纯的基本原理进行了优化,将整体蒸馏釜中划分为蒸馏仓和气室两个部分,蒸馏出的甲醇蒸汽可以进入到气室中,那么在实际使用过程中,通过改变气室的实际体积来应对低气量挥发形式和高气量挥发形式,此中低气量挥发形式和高气量挥发形式大体上对应了蒸馏过程中的低温蒸馏和高温蒸馏两种方式;
2、其中最为主要的是在锥形塞中增设气腔球罩,气腔球罩作为整体装置中的“心脏”结构,输入到气腔球罩中的甲醇蒸馏气量一定,并通过外部鼓气的方式(气泵)将气腔球罩内部的甲醇蒸汽输送到外部,起到了定量输送甲醇蒸汽的效果;
3、结合第二段中的内容,甲醇蒸汽在被鼓出后,会经过分气球罩,利用其中可旋转的滚球,并结合上的分气槽,通过控制滚球的旋转速度,来控制甲醇蒸汽输送到冷凝器中的流速。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备的结构示意图;
图2为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备中的蒸馏釜部件的剖切图;
图3为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备中活塞块部件的剖切图;
图4为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备中锥形塞部件的剖切图;
图5为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备中隔气罩部件的剖切图;
图6为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备中气腔球罩部件的剖切图;
图7为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备中图6的拆分图;
图8为本发明提出的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备中分气球罩部件的剖切图。
图中:1、蒸馏釜;101、注液嘴;102、加热套板;103、蒸馏仓;104、气室;2、气泵;3、电动推杆;4、驱动结构;5、分气球罩;6、冷凝器;7、活塞块;8、隔气罩;9、进气管;901、第一泄气口;902、第二泄气口;10、出气管;11、锥形塞;12、环形泄气管;13、气腔球罩;14、阻气块;15、顶位弹簧;16、充气球;17、连接杆;18、复位弹簧;19、堵球;20、出气口;21、堵帽片;22、支撑环架;23、活塞杆;24、进气口;25、滚球;26、分气槽;27、驱动杆。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
甲醇蒸馏提纯作业过程中包含了不同温度梯度的蒸馏过程,大致分为低温蒸馏和高温蒸馏,而甲醇蒸馏的基本原理为:液体-气体-液体的转换过程,在此过程,也就会伴随着压力的变化,加速甲醇蒸汽的排出速度,那么也就会出现:大部分蒸汽并未完全进行换热而冷凝成甲醇液体,未完全冷凝的甲醇蒸汽也会随着液体甲醇流入到甲醇储存罐中,大幅度上影响了甲醇蒸馏提纯效率,为此提出了如下的技术方案:
实施例一
参照图1和图2,包括蒸馏釜1、安装在蒸馏釜1外壁下侧的加热套板102以及设置在蒸馏釜1外侧位置上的冷凝器6,其特征在于,蒸馏釜1内壁下侧位置上安装有隔气罩8,且蒸馏釜1内壁位于隔气罩8上侧位置上滑动安装有活塞块7,蒸馏釜1外壁位置上安装有注液嘴101,注液嘴101的安装位置低于隔气罩8的上表面;
蒸馏釜1内部位于隔气罩8的下侧位置设置为蒸馏仓103,隔气罩8与活塞块7之间设置为气室104,活塞块7下表面中心点位置安装有锥形塞11,锥形塞11的外曲面与隔气罩8的内曲面相匹配;
锥形塞11内部安装有气腔球罩13,且锥形塞11下端中心点位置安装有进气管9,进气管9贯穿隔气罩8且与隔气罩8之间为滑动连接;
气腔球罩13上端位置和下端位置上分别开设有出气口20和进气口24,出气口20和进气口24以气腔球罩13的圆心点呈圆形阵列分布,锥形塞11位于气腔球罩13的上端位置上安装有环形泄气管12,环形泄气管12上端位置上连通有出气管10,出气管10分别贯穿活塞块7和蒸馏釜1的外壳,且出气管10上安装有分气球罩5,出气管10末端与冷凝器6的进气端相连接,每个进气口24贯穿锥形塞11与气室104之间连通,每个出气口20与环形泄气管12之间连通,进气管9圆周外壁上分别开设有多个第一泄气口901和第二泄气口902,且进气管9下端呈开口状,蒸馏仓103通过进气管9与气室104之间连通,气室104通过气腔球罩13上的出气口20和进气口24、环形泄气管12和出气管10与冷凝器6内部相连通。
工作原理:此处是介绍了蒸馏提纯的基本原理,将液体甲醇混合通过注液嘴101注入到蒸馏仓103中,并对液体甲醇混合物进行加热(加热套板102),那么液体甲醇受热挥发成气体,甲醇蒸汽再慢慢进入到冷凝器6中换热,由气体转换为液体;
而在上述过程中,对蒸馏釜1内部结构进行了优化,将蒸馏釜1内部位于隔气罩8的下侧位置设置为蒸馏仓103,将隔气罩8与活塞块7之间设置为气室104,可以看出甲醇蒸汽首先需要进入到气室104中,而不是一股脑的倾泻而出的,并可以结合锥形塞11内部的结构对甲醇蒸汽进行了进一步的限定。
实施例二
此时是对实施例一所描述的技术问题和技术方案进行进一步细化说明,并具体介绍了其中的甲醇蒸汽的流动过程,主要应对是高温蒸馏过程中的高气量挥发形式或低温蒸馏过程中的低气量挥发形式,具体如下:
图1-7,第一泄气口901的开设高度高于第二泄气口902的开设高度,进气管9内部滑动安装有阻气块14,阻气块14的下端安装有顶位弹簧15,顶位弹簧15末端安装在进气管9的内壁位置上,初始状态下的阻气块14与第二泄气口902的设置位置相匹配,每个进气口24内壁底端位置上安装有支撑环架22,支撑环架22中心点位置滑动安装有活塞杆23,活塞杆23靠近气腔球罩13的末端位置上安装有堵帽片21,每个堵帽片21外曲面与气腔球罩13的内壁相匹配,环形泄气管12对应出气口20的内壁位置上安装有连接杆17,连接杆17上滑动安装有堵球19,堵球19位于连接杆17上靠近环形泄气管12的位置上,连接杆17圆周外壁上设置有复位弹簧18,复位弹簧18位于环形泄气管12内壁和堵球19的中间位置。
蒸馏釜1上端分别安装有气泵2、电动推杆3和驱动结构4,电动推杆3的传动轴向下贯穿且与活塞块7上端中心点位置之间固定连接,且电动推杆3的传动轴末端呈三角状;
气泵2的排气端位置上安装有波纹气管,波纹气管分别贯穿活塞块7和气腔球罩13,且波纹气管位于气腔球罩13位置的末端位置上连接有充气球16。
在使用过程中,包括低气量挥发形式和高气量挥发形式,具体形式如下:
A:低气量挥发形式中,锥形塞11下移,气室104体积变小,甲醇蒸汽沿着第一泄气口901进入到气室104中;
B:高气量挥发形式中,甲醇蒸汽推动阻气块14上移堵住第一泄气口901,电动推杆3带动锥形塞11上移,气室104体积变大,甲醇蒸汽沿着第二泄气口902进入到气室104中。
工作原理:如上述所示:
A形式中:此时产生的甲醇蒸汽量小,且挥发速度慢,所以此时通过电动推杆3带动活塞块7慢慢下移,此时气室104的体积变小,而产生的甲醇蒸汽并不能向上推动阻气块14,而此时的第一泄气口901连接在蒸馏仓103和气室104的相交处,也就是说甲醇蒸汽仅仅沿着第一泄气口901进入到气室104中;
在到达一定时间后,活塞块7继续向下移动,第一泄气口901不再连通蒸馏仓103和气室104,直至气室104的体积变为0,也就是说锥形塞11与隔气罩8完全贴合,在反向压力的作用下,顶开每个进气口24位置上的堵帽片21,气室104中留存的甲醇蒸汽会被挤入到气腔球罩13中;
B形式中:因为处于高温蒸馏的状态,甲醇挥发速度快产生的甲醇蒸汽量大,此时,可以带动活塞块7上移,扩大气室104的体积,而且甲醇蒸汽可以向上顶住阻气块14堵住第一泄气口901,也就是第二泄气口902作为蒸馏仓103和气室104的“开口”,甲醇蒸汽沿着第二泄气口902进入到气室104中;
与A形式不同的是,此时甲醇蒸汽的压力较大,可以利用自身的压力顶开每个进气口24位置上的堵帽片21,随后甲醇蒸汽慢慢进入到气腔球罩13中,在此基础上,因为甲醇蒸汽很快就进入到气腔球罩13中,所以在到达一定时间后,活塞块7再次带动锥形塞11下移,以此来封闭气室104;
无论是在A形式或者B形式中,因为气腔气罩13内部的体积是恒定的,所以说流入到其内部的甲醇蒸汽气量是一定的,随后启动气泵2,向气腔球罩13内部的充气球16进行鼓气,使充气球16膨胀并完全充斥在气腔球罩13的内部,将气腔球罩13内部的甲醇蒸汽沿着每个出气口20排出,在排出过程,首先是顶开堵球19使出气口20连通,直至甲醇蒸汽通过环形泄气管12、出气管10排出。
实施例三
在实施例二中,可以发现每次注入到冷凝器中的甲醇蒸汽的气量是相对恒定的,为此进一步实现提高蒸馏效率的目的,增设了如下的技术方案:
参照图1、图2和图8,分气球罩5内部设置有滚球25,滚球25上端中心点位置上安装有呈竖向分布的驱动杆27,驱动杆27向上贯穿分气球罩5,且驱动杆27与驱动结构4的输出端之间相连接,分气球罩5内部设置有滚球25,滚球25上端中心点位置上安装有呈竖向分布的驱动杆27,驱动杆27向上贯穿分气球罩5,且驱动杆27与驱动结构4的输出端之间相连接,所述滚球25外壁位置上呈均匀分布开设有分气槽。
工作原理:从实施例二中介绍的方式中来说,恒定的甲醇蒸汽在排出后,首先经过出气管10上的分气球罩5中,在初始状态下,当滚球不旋转时,此时回气管10在受到分气球罩5的阻隔作用下是不连通的,而当滚球以一定速度进行匀速旋转时,才可以使回气管10处于连通状态,保证甲醇蒸汽可以进入到冷凝器6中;
也就是说,通过控制滚球25的旋转速度,可以控制甲醇蒸汽进入到冷凝器6中的流速。
综上:在实际使用过程中,通过改变气室的实际体积来应对低气量挥发形式和高气量挥发形式,此中低气量挥发形式和高气量挥发形式大体上对应了蒸馏过程中的低温蒸馏和高温蒸馏两种方式;
其中最为主要的是在锥形塞中增设气腔球罩,气腔球罩作为整体装置中的“心脏”结构,输入到气腔球罩中的甲醇蒸馏气量一定,并通过外部鼓气的方式(气泵)将气腔球罩内部的甲醇蒸汽输送到外部,起到了定量输送甲醇蒸汽的效果,甲醇蒸汽在被鼓出后,会经过分气球罩,利用其中可旋转的滚球,并结合上的分气槽,通过控制滚球的旋转速度,来控制甲醇蒸汽输送到冷凝器中的流速。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备,包括蒸馏釜(1)、安装在蒸馏釜(1)外壁下侧的加热套板(102)以及设置在蒸馏釜(1)外侧位置上的冷凝器(6),其特征在于,所述蒸馏釜(1)内壁下侧位置上安装有隔气罩(8),且蒸馏釜(1)内壁位于隔气罩(8)上侧位置上滑动安装有活塞块(7),所述蒸馏釜(1)外壁位置上安装有注液嘴(101),所述注液嘴(101)的安装位置低于隔气罩(8)的上表面;
所述蒸馏釜(1)内部位于隔气罩(8)的下侧位置设置为蒸馏仓(103),所述隔气罩(8)与活塞块(7)之间设置为气室(104),所述活塞块(7)下表面中心点位置安装有锥形塞(11),所述锥形塞(11)的外曲面与隔气罩(8)的内曲面相匹配;
所述锥形塞(11)内部安装有气腔球罩(13),且锥形塞(11)下端中心点位置安装有进气管(9),所述进气管(9)贯穿隔气罩(8)且与隔气罩(8)之间为滑动连接;
所述气腔球罩(13)上端位置和下端位置上分别开设有出气口(20)和进气口(24),所述出气口(20)和进气口(24)以气腔球罩(13)的圆心点呈圆形阵列分布,所述锥形塞(11)位于气腔球罩(13)的上端位置上安装有环形泄气管(12),所述环形泄气管(12)上端位置上连通有出气管(10),所述出气管(10)分别贯穿活塞块(7)和蒸馏釜(1)的外壳,且出气管(10)上安装有分气球罩(5),所述出气管(10)末端与冷凝器(6)的进气端相连接;
每个所述进气口(24)贯穿锥形塞(11)与气室(104)之间连通,每个出气口(20)与环形泄气管(12)之间连通,所述进气管(9)圆周外壁上分别开设有多个第一泄气口(901)和第二泄气口(902),且进气管(9)下端呈开口状,所述蒸馏仓(103)通过进气管(9)与气室(104)之间连通,所述气室(104)通过气腔球罩(13)上的出气口(20)和进气口(24)、环形泄气管(12)和出气管(10)与冷凝器(6)内部相连通;
所述蒸馏釜(1)上端分别安装有气泵(2)、电动推杆(3)和驱动结构(4),所述电动推杆(3)的传动轴向下贯穿且与活塞块(7)上端中心点位置之间固定连接,且电动推杆(3)的传动轴末端呈三角状;
所述气泵(2)的排气端位置上安装有波纹气管,所述波纹气管分别贯穿活塞块(7)和气腔球罩(13),且波纹气管位于气腔球罩(13)位置的末端位置上连接有充气球(16);
所述第一泄气口(901)的开设高度高于第二泄气口(902)的开设高度,所述进气管(9)内部滑动安装有阻气块(14),所述阻气块(14)的下端安装有顶位弹簧(15),所述顶位弹簧(15)末端安装在进气管(9)的内壁位置上,初始状态下的所述阻气块(14)与第二泄气口(902)的设置位置相匹配,所述环形泄气管(12)对应出气口(20)的内壁位置上安装有连接杆(17),所述连接杆(17)上滑动安装有堵球(19),所述堵球(19)位于连接杆(17)上靠近环形泄气管(12)的位置上,所述连接杆(17)圆周外壁上设置有复位弹簧(18),所述复位弹簧(18)位于环形泄气管(12)内壁和堵球(19)的中间位置,所述分气球罩(5)内部设置有滚球(25),所述滚球(25)上端中心点位置上安装有呈竖向分布的驱动杆(27),所述驱动杆(27)向上贯穿分气球罩(5),且驱动杆(27)与驱动结构(4)的输出端之间相连接,所述滚球(25)外壁位置上呈均匀分布开设有分气槽。
2.根据权利要求1所述的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备,其特征在于,每个所述进气口(24)内壁底端位置上安装有支撑环架(22),所述支撑环架(22)中心点位置滑动安装有活塞杆(23),所述活塞杆(23)靠近气腔球罩(13)的末端位置上安装有堵帽片(21),每个所述堵帽片(21)外曲面与气腔球罩(13)的内壁相匹配。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种用于甲醇生产的蒸馏提纯设备,其特征在于,在使用过程中,包括低气量挥发形式和高气量挥发形式,具体形式如下:
A:低气量挥发形式中,锥形塞(11)下移,气室(104)体积变小,甲醇蒸汽沿着第一泄气口(901)进入到气室(104)中;
B:高气量挥发形式中,甲醇蒸汽推动阻气块(14)上移堵住第一泄气口(901),电动推杆(3)带动锥形塞(11)上移,气室(104)体积变大,甲醇蒸汽沿着第二泄气口(902)进入到气室(104)中。
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