CN220151973U - 一种重力式呼吸阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重力式呼吸阀，包括接管底座，所述接管底座上端连接真空阀组，所述真空阀组上端连接正压阀组，所述正压阀组包括呈倒置桶装层叠结构的正压阀芯。本呼吸阀通过创新的倒置桶体结构的活塞结构阀芯设计，解决了阀芯，尤其是真空阀芯既要轻薄，能在‑295KPa甚至更低被大气推开，又能耐受+10KPa甚至更高压力的轻薄与强度兼顾矛盾，由于倒置桶体阀芯顶部是厚实的配重螺栓，因此不惧瞬间开启的冲击造成阀芯损坏。

Description

一种重力式呼吸阀

技术领域

本实用新型涉及储罐容器真空/压力释放装置技术领域，具体涉及一种重力式呼吸阀。

背景技术

呼吸阀是一种保护储罐安全和抑制储罐、反应釜等容器内液体挥发的重要阀门，通常作为储罐、反应釜等容器的附件，用于自动控制储罐、反应釜等容器内外气体通道的开启和关闭，以保持的压力平衡，对储罐超压或超真空起保护作用。同时，维持容器液体上方适度正压，或采用惰性气体如氮气维持适度压力，在一定范围内可以减少储罐内介质的蒸发损失，对储罐等容器维持最低负压水平，可以确保储罐等容器不会因为负压而内陷、破损。

顾名思义以，呼吸阀具有呼出气体和吸入气体的功能，因此呼吸阀实际上是由“呼阀”和“吸阀”这两个阀门组合而成的多功能阀门，分别由内置的压力阀瓣形成“呼阀”和/或真空阀瓣形成“吸阀”来完成其功能，也可以只单独使用正压阀瓣，称为单呼阀，或只单独使用负压阀瓣，称为单吸阀。

根据呼吸阀的结构原理，可以分为重力式和先导式，其中重力式呼吸阀利用阀瓣的重量(有时在阀瓣上加一个重物)来控制储罐等容器的呼气压力和吸气真空度，重力式呼吸阀因为其结构简单、经济可靠而得到广泛的应用。先导式呼吸阀利用引压管将储罐等容器内正压引入先导阀内，利用外置的先导阀控制薄膜执行器的动作从而驱动呼吸阀的压力阀瓣开启与关闭，而真空阀瓣通常还是重力式的。先导式呼吸阀因结构复杂，价格昂贵而难以普及应用。而重力式呼吸阀

市场常见的机械式呼吸阀通常由阀座、阀罩、保护罩及由真空和压力控制的两组启闭装置组成。当罐内气体压力因为补液、受热或其他因素超过呼吸阀设定允许正压力值时，作用于压力阀瓣的压强超过阀瓣的重量，压力阀瓣被推开，混合气体从罐内逸出(呼出)，使储罐及其他容器内的压力被释放，压力开始下降，作用与正压阀瓣的压强逐步下降，正压阀瓣在重力作用下降，呼出通道关闭；当罐内气体因排液、寒冷或其他因素使得容器内超过储罐设定允许真空度时，大气压将真空阀推开吸入空气(吸气)，以维持储罐的压力平衡。其启闭装置包括阀瓣、导杆、弹簧、弹簧座及密封环等组成，而这些呼吸阀的阀瓣绝大部分均采用平面托盘与密封垫接合，在由背面的导杆连接到阀盖进行导向。其中导杆作为导向杆连接阀瓣合阀盖，在阀门运输、阀门开启尤其是储罐或其他容器内压力短时迅速变化时容易因抖动、震颤、冲击造成导杆变形弯曲，形成卡阻，导致呼吸阀动作失灵而失效；平面托盘阀瓣在正负压设定值差值较大时，正压阀瓣合负压阀瓣的强度会出现顾此失彼的情况，即正压阀瓣厚度厚、强度足够，但负压阀瓣会因为过大正压而变形，如果加强负压阀瓣则重量就会超过负压设定值而在要求负压值时无法开启。同时随着石油化工行业的飞速发展和人们对环保的愈来愈重视，储罐及其他容器的耐压值不断提高，其要求排放值随之提高，由+750Pa，-295pa或+980，-295Pa环保尾气回收+10KPa，-295pa等，正负压阀瓣强度差异、重量差异愈发增大给制造、使用带来困扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种重力式呼吸阀，以解决背景技术中提到的问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种重力式呼吸阀，包括接管底座，所述接管底座上端连接真空阀组，所述真空阀组上端连接正压阀组，所述正压阀组包括呈倒置桶装层叠结构的正压阀芯；

所述真空阀组包括真空阀体，所述真空阀体内部呈双圆柱腔并联连接的厢式结构，双圆柱腔分别为过流腔和阀门腔，所述过流腔上端连通正压阀组，所述阀门腔顶部密封连接真空阀盖，底部密封连接真空阀座，所述阀门腔内部安装有真空套筒，所述真空套筒上下两端分别通过真空阀盖和真空阀座进行限位固定，所述真空套筒为空心管状结构，管壁开设4～8个等面积矩形窗口，内部光滑，所述真空阀座内部安装有真空阀芯，所述真空阀芯位于真空套筒内部，所述真空阀芯为倒置桶装层叠结构。

优选地，所述真空阀芯包括真空活塞，所述真空活塞呈倒置空心桶状结构，外周光洁形成活塞外环，所述真空活塞内侧从上到下分别设有真空密封垫和真空压板，所述真空密封垫和真空压板通过真空配重螺栓配合真空法兰螺母连接真空活塞，所述真空密封垫被真空压板压合在真空活塞内部，仅有外周部分裸露，裸露部分与真空阀座上端面接合，构成真空阀组的真空密封副。

优选地，所述接管底座呈喇叭口状，上端大口连接真空阀组，下端小口与储罐或其他容器顶部的标准管法兰连接。

优选地，所述接管底座与真空阀组之间安装有阻火器组件，所述阻火器组件包括阻火器底座，所述阻火器底座外环为法兰结构，通过螺栓螺母、垫片与真空阀组和接管底座连接，所述阻火器底座内部为空心单边轮辐结构，内部通过滤芯螺栓及螺母连接阻滤芯。

优选地，所述真空阀座为异形中空金属圈，内部为真空阀组连通外部的通道；真空阀座顶端窄小，端面光洁，与真空密封垫接合形成密封，其下端设有台阶，通过密封圈压嵌在真空阀体的阀门腔下部内部凹槽内并形成密封。

优选地，所述正压阀组还包括正压阀体，所述正压阀体呈空心的三通结构，所述正压阀体的三个开口处分别设置有顶部法兰、底部法兰和侧向的接管法兰，顶部法兰与正压阀盖通过螺栓螺母、垫片连接并形成密封；底部法兰与真空阀体的过流腔上端通过螺栓螺母及垫片连接形成密封；侧向的接管法兰用于连接回收管路，所述正压阀体内侧底部密封安装有正压阀座，所述正压阀体内侧安装有正压套筒，所述正压套筒为空心管状结构，管壁开设4～8个等面积矩形窗口，内部光滑，上下两端分别通过正压阀盖和正压阀座限位固定，所述正压阀芯安装于正压阀座内部，所述正压阀芯位于正压套筒内部。

优选地，所述正压阀芯包括正压活塞，所述正压活塞呈倒置桶体结构，外周光洁形成活塞外环，内部由上到下安装有正压密封垫和正压压板，所述正压密封垫和正压压板通过正压配重螺栓配合正压法兰螺母连接锁紧正压活塞，所述正压密封垫被正压压板压合在正压活塞内部，仅有外周部分裸露，裸露部分与正压阀座上端面接合，构成正压阀组的正压密封副。

优选地，所述正压阀座为异形中空金属圈，内部为正压阀组连通外部的通道；正压阀座顶端窄小，端面光洁，与正压密封圈接合构成正压阀组密封副，下端设有台阶，通过密封圈压嵌在正压阀体下部法兰内端面的凹槽内，形成正压阀体的阀门腔的密封。

优选地，所述阀门腔底部通过压圈配合螺栓连接有防虫网。

本实用新型的技术效果和优点：本呼吸阀在最为被广泛使用的重力式呼吸阀基础上，采用模块式设计让呼吸阀具有更为灵活的功能组合形式，包括阻火呼吸阀、单呼阀、单吸阀、阻火单吸阀等；通过创新的倒置桶体结构的活塞结构阀芯设计，解决了阀芯，尤其是真空阀芯既要轻薄，能在-295KPa甚至更低被大气推开，又能耐受+10KPa甚至更高压力的轻薄与强度兼顾矛盾，由于倒置桶体阀芯顶部是厚实的配重螺栓，因此不惧瞬间开启的冲击造成阀芯损坏；改变了呼吸阀阀瓣的导向方式，采用四周开设等面积窗口的套筒作为导向，全程精密配合的套筒让倒置桶体结构的活塞形式阀芯只能在套筒中上下移动而不会发生左右震动和歪斜，避免出现因导杆弯曲而产生卡阻失效。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图；

图2为本实用新型的爆炸图；

图3为本实用新型的初始状态结构图；

图4为本实用新型的呼出状态结构图；

图5为本实用新型的吸入状态结构图；

图6为本实施例中的单吸阀结构示意图；

图7为本实施例中的阻火单吸阀结构示意图；

图8为本实施例中的单呼阀结构示意图。

图中，1.接管底座；2.阻火器组件；3.真空阀组；4.正压阀组；5.防虫网；6.压圈；21.阻滤芯；22.阻火器底座；23.滤芯螺栓及螺母；31.真空阀盖；32.真空阀体；33.真空套筒；34.真空阀芯；35.真空阀座；36.过流腔；37.阀门腔；41.正压阀盖；42.正压阀体；43.正压套筒；44.正压阀芯；45.正压阀座；341.真空配重螺栓；342.真空活塞；343.真空密封垫；344.真空压板；345.真空法兰螺母；441.正压配重螺栓；442.正压活塞；443.正压密封垫；444.正压压板；445.正压法兰螺母。

具体实施方式

为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接或是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。

实施例

如图1和图2所示一种重力式呼吸阀，包括接管底座1，接管底座1呈喇叭口状，上端大口连接真空阀组3，下端小口与储罐或其他容器顶部的标准管法兰连接，真空阀组3上端连接正压阀组4，正压阀组4包括呈倒置桶装层叠结构的正压阀芯44；

真空阀组3包括真空阀体32，真空阀体32内部呈双圆柱腔并联连接的厢式结构，双圆柱腔分别为过流腔36和阀门腔37，过流腔36上端连通正压阀组4，阀门腔37顶部密封连接真空阀盖31，底部密封连接真空阀座35，阀门腔37内部安装有真空套筒33，真空套筒33上下两端分别通过真空阀盖31和真空阀座35进行限位固定，真空套筒33为空心管状结构，管壁开设4～8个等面积矩形窗口，内部光滑，真空阀座35内部安装有真空阀芯34，真空阀芯34位于真空套筒33内部，为倒置桶装层叠结构，真空阀座35为异形中空金属圈，内部为真空阀组3连通外部的通道；真空阀座35顶端窄小，端面光洁，其下端设有台阶，通过密封圈压嵌在真空阀体32的阀门腔37下部内部凹槽内并形成密封；阀门腔37底部通过压圈6配合螺栓连接有防虫网5，防虫网5为不锈钢孔板或网板制成，可防止飞虫、鸟类进入阀门腔37内部；

其中，真空阀芯34包括真空活塞342，真空活塞342呈倒置空心桶状结构，外周光洁形成活塞外环，真空活塞342内侧从上到下分别设有真空密封垫343和真空压板344，真空密封垫343和真空压板344通过真空配重螺栓341配合真空法兰螺母345连接真空活塞342，真空密封垫343被真空压板344压合在真空活塞342内部，仅有外周部分裸露，裸露部分与真空阀座35上端面接合，构成真空阀组3的真空密封副；

在本实施例中，接管底座1与真空阀组3之间安装有阻火器组件2，其中阻火器组件包括阻火器底座22，阻火器底座22外环为法兰结构，通过螺栓螺母、垫片与真空阀组3和接管底座1连接，阻火器底座22内部为空心单边轮辐结构，内部通过滤芯螺栓及螺母23连接阻滤芯21，常用的阻滤芯21有金属网滤芯和波纹型滤芯两种，可按需选择配置；阻火器组件2能阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延，避免外部火情蔓延至储罐及其他容器内；

其中，正压阀组4还包括正压阀体42，正压阀体42呈空心的三通结构，正压阀体42的三个开口处分别设置有顶部法兰、底部法兰和侧向的接管法兰，顶部法兰与正压阀盖41通过螺栓螺母、垫片连接并形成密封；底部法兰与真空阀体32的过流腔36上端通过螺栓螺母及垫片连接形成密封；侧向的接管法兰用于连接回收管路，正压阀体42内侧底部密封安装有正压阀座45，正压阀体42内侧安装有正压套筒43，正压套筒43为空心管状结构，管壁开设4～8个等面积矩形窗口，内部光滑，上下两端分别通过正压阀盖41和正压阀座45限位固定，正压阀芯44安装于正压阀座45内部，正压阀芯44位于正压套筒43内部，可在正压套筒43内上下移动；正压阀座45为异形中空金属圈，内部为正压阀组4连通外部的通道；正压阀座45顶端窄小，端面光洁，下端设有台阶，通过密封圈压嵌在正压阀体42下部法兰内端面的凹槽内，形成正压阀体42的密封；

正压阀芯44包括正压活塞442，正压活塞442呈倒置桶体结构，外周光洁形成活塞外环，内部由上到下安装有正压密封垫443和正压压板444，正压密封垫443和正压压板444通过正压配重螺栓441配合正压法兰螺母445连接锁紧正压活塞442，正压密封垫443被正压压板444压合在正压活塞442内部，仅有外周部分裸露，裸露部分与正压阀座45上端面接合，构成正压阀组4的正压密封副。

该重力式呼吸阀作为储罐及其他容器的安全、环保附件，大部分时间处于静止的初始状态，储罐及其他容器内部处于设定值允许的压力范围内；当储罐及其他容器内部压力超过设定允许正压值时，正压阀组4开启进行泄压和含物料蒸发的气体排放，并在压力降低至设定值允许的压力范围内时，在“正压阀芯”重力作用下，正压阀组4关闭，停止泄压排放；当储罐及其他容器内部压力低于大气压并超过设定允许负压值时，真空阀组3开启吸入大气，直到压力逐步上升并高于设定允许负压值时，在“真空阀芯”重力作用下，真空阀组关闭；

具体的，初始状态如图3所示：当储罐及其他容器内压力P大于大气压P0，又小于设定允许正压值(PS+)范围内时,即P0＜P＜PS+，储罐及容器内气体或含蒸发介质的气体通过接管底座1，经过阻火器组件2扩散到真空阀组3内，分为两路，一路的压力P通过真空套筒33的窗口并在真空套筒33内向下作用于真空阀芯34产生作用力与真空阀芯34自身重量形成自上而下的合力促使真空阀组3关闭严密，另一路压力P同时通过真空阀体32的过流腔36、经正压阀座45作用于正压阀芯44形成自下而上的推力，这个推力小于正压阀芯44自身重力产生的自上向下的力，所以正压阀芯44还是在重力作用下与正压阀座45端面紧密接合，正压阀组4处于关闭状态。此时整个呼吸阀处于持压状态，将储罐及其他容器内介质与外界隔绝。

呼出状态如图4所示，因为储罐及其他容器内部液体增加液位上升、外部气温升高导致储罐及其他容器内部介质蒸发量增加、气体膨胀、火灾造成储罐及其他容器内部压力急剧升高等原因，当储罐及其他容器内压力P大于设定允许压力值PS+，即P＞PS+。储罐及容器内气体或含蒸发介质的气体通过接管底座1，经过阻火器组件2扩散到真空阀组3内，分为两路，一路的压力P通过真空套筒33的窗口并在真空套筒33内向下作用于真空阀芯34，产生的作用力与真空阀芯34自身重量形成自上而下的合力促使真空阀组关闭更加严密，另一路压力P同时通过真空阀组3的过流腔36、经正压阀座45作用于正压阀芯44形成自下而上的推力，这个推力大于正压阀芯44自身重力和大气压P0产生的自上向下的力，在压力P的作用下推升正压阀芯44克服自身重力和大气压P0作用力沿着套筒逐步升高，正压阀组4迅速开启，P压力经过正压套筒43的窗口，经正压阀体42内部向接管法兰方向泄放、同时储罐及其他容器内部的含介质蒸发气体被排出到正压阀组4外部，排放于大气或经尾气回收系统回收处理。正压阀组4泄压排放达到一定时间或容量时，出关机其他容器内部压力P逐步下降，当P值下降低于设定允许压力值PS+时，呼吸阀恢复至初始状态，如此反复自动进行。

吸入状态如图5所示，因为储罐及其他容器内部液体流出或被泵出，液位下降、外部气温降低导致储罐及其他容器内部介质蒸发气体量减少等原因造成出关机其他容器内压力降低直至低于大气压(即真空状态)，当储罐及其他容器内压力P小于设定允许负压值PS-，即P＜PS-，分别导致作用于真空阀组3和正压阀组4的作用力发生变化，结果一是大气压力经过防虫网5、真空阀座35作用于真空阀芯34上，这个作用力大于真空阀芯34自身重力和储罐及其他容器内压力的作用力，真空阀芯34被自下向上沿着真空套筒33内部上升，真空阀组3被开启，外部空气(大气)通过防虫网5、真空阀座35、真空套筒33，沿真空阀座35窗口扩散至真空阀组3的阀门腔37内，再经过真空阀座3的过流腔36、阻火器组件2，最后经由接管底座1进入储罐及其他容器内，缓解直至消除储罐及其他容器内的负压状态，结果二是由于储罐及其他容器内压力低于P0大气压，正压阀组4在正压阀芯44自身重力及大气压P0的双重作用下，关闭更加严密。随着外部空气(大气)进入储罐及其他容器的量逐步增加，储罐及其他容器内压力P逐步回升，当P＞PS-时，大气压P0经由防虫网5、真空阀座35作用于真空阀芯34产生的力不足以克服储罐及其他容器内压力P作用于真空阀芯34产生的力及真空阀芯34自身重力，真空阀芯34沿着真空套筒33迅速下降，真空阀芯34与真空阀座35端面密合，真空阀组3关闭。

另外，本结构根据呼吸阀的使用场景和需要，采取了先进的模块化设计，可以各模块的不同组成形成适合不同根据工艺需求的呼吸阀，包括全部组合和不同单元之间的组合，具体包括：

如图6单吸阀：接管底座1+真空阀组3构成单一功能的“吸阀”，称之为“单吸阀”，用于破坏储罐及其他容器内的真空度，又可称为破真空阀；

如图7阻火单吸阀：接管底座1+阻火器组件2+真空阀组3构成单一功能的“阻火吸阀”，称之为“阻火单吸阀”，用于破坏储罐及其他容器内的真空度、同时防止外部火焰向储罐及其他容器内蔓延，又可称为阻火破真空阀；

如图8单呼阀：接管底座1+正压阀组4构成单一功能的“呼阀”，称之为“单呼阀”，用于储罐及其他容器内正压压力释放，排除多余其他或物料蒸汽，有使储罐维持一定打正压范围以抑制或延缓物料挥发，故又称微压安全阀。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种重力式呼吸阀，包括接管底座，其特征在于：所述接管底座上端连接真空阀组，所述真空阀组上端连接正压阀组，所述正压阀组包括呈倒置桶装层叠结构的正压阀芯；

所述真空阀组包括真空阀体，所述真空阀体内部呈双圆柱腔并联连接的厢式结构，双圆柱腔分别为过流腔和阀门腔，所述过流腔上端连通正压阀组，所述阀门腔顶部密封连接真空阀盖，底部密封连接真空阀座，所述阀门腔内部安装有真空套筒，所述真空套筒上下两端分别通过真空阀盖和真空阀座进行限位固定，所述真空套筒为空心管状结构，管壁开设4～8个等面积矩形窗口，内部光滑，所述真空阀座内部安装有真空阀芯，所述真空阀芯位于真空套筒内部，所述真空阀芯为倒置桶装层叠结构。

2.根据权利要求1所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述真空阀芯包括真空活塞，所述真空活塞呈倒置空心桶状结构，外周光洁形成活塞外环，所述真空活塞内侧从上到下分别设有真空密封垫和真空压板，所述真空密封垫和真空压板通过真空配重螺栓配合真空法兰螺母连接真空活塞，所述真空密封垫被真空压板压合在真空活塞内部，仅有外周部分裸露，裸露部分与真空阀座上端面接合，构成真空阀组的真空密封副。

3.根据权利要求1所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述接管底座呈喇叭口状，上端大口连接真空阀组。

4.根据权利要求1所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述接管底座与真空阀组之间安装有阻火器组件，所述阻火器组件包括阻火器底座，所述阻火器底座外环为法兰结构，通过螺栓螺母、垫片与真空阀组和接管底座连接，所述阻火器底座内部为空心单边轮辐结构，内部通过滤芯螺栓及螺母连接阻滤芯。

5.根据权利要求2所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述真空阀座为异形中空金属圈，内部为真空阀组连通外部的通道；真空阀座顶端窄小，端面光洁，与真空密封垫接合形成密封，其下端设有台阶，通过密封圈压嵌在真空阀体的阀门腔下部内部凹槽内并形成密封。

6.根据权利要求1所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述正压阀组还包括正压阀体，所述正压阀体呈空心的三通结构，所述正压阀体的三个开口处分别设置有顶部法兰、底部法兰和侧向的接管法兰，顶部法兰与正压阀盖通过螺栓螺母、垫片连接并形成密封；底部法兰与真空阀体的过流腔上端通过螺栓螺母及垫片连接形成密封；侧向的接管法兰用于连接回收管路，所述正压阀体内侧底部密封安装有正压阀座，所述正压阀体内侧安装有正压套筒，所述正压套筒为空心管状结构，管壁开设4～8个等面积矩形窗口，内部光滑，上下两端分别通过正压阀盖和正压阀座限位固定，所述正压阀芯安装于正压阀座内部，所述正压阀芯位于正压套筒内部。

7.根据权利要求6所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述正压阀芯包括正压活塞，所述正压活塞呈倒置桶体结构，外周光洁形成活塞外环，内部由上到下安装有正压密封垫和正压压板，所述正压密封垫和正压压板通过正压配重螺栓配合正压法兰螺母连接锁紧正压活塞，所述正压密封垫被正压压板压合在正压活塞内部，仅有外周部分裸露，裸露部分与正压阀座上端面接合，构成正压阀组的正压密封副。

8.根据权利要求7所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述正压阀座为异形中空金属圈，内部为正压阀组连通外部的通道；正压阀座顶端窄小，端面光洁，与正压密封圈接合构成正压阀组密封副，下端设有台阶，通过密封圈压嵌在正压阀体下部法兰内端面的凹槽内，形成正压阀体的阀门腔的密封。

9.根据权利要求1所述的一种重力式呼吸阀，其特征在于：所述阀门腔底部通过压圈配合螺栓连接有防虫网。