介绍了减压型倒流防止器泄水阀的结构特点，分析了泄水阀的泄水原理、膜片的受力状态及其不同流量工况阀门中间腔或进水腔的压力特性，给出了阀门的安装位置、膜片及弹簧参数的计算过程和选择方法

01 概述
倒流防止器是一种限定管道中的压力水只能单向流动的水力控制组合阀门，广泛应用在城市供水管网中，防止可能污染的水倒流回管网。倒流防止器结构复杂多样，占主导地位的主要有减压型倒流防止器和低阻力倒流防止器，其构造都是由一个主阀和一个泄水阀组合而成，而泄水阀又是倒流防止器能否自动泄水、实现中间腔空气隔断的关键组成部分。本文以减压型倒流防止器为例探讨其泄水阀的设计要点。
02 基本结构

减压型倒流防止器的主阀由2个独立作用的止回阀构成，2个止回阀将主阀隔为3个进水腔、中间腔和出水腔，每个腔对应的压强分别为P1、P2、P3。泄水阀安装在中间腔外侧，驱动腔侧通过不锈钢管与进水腔相连，主要零部件如图1和图2所示。根据标准规定，将泄水阀设计在减压型倒流防止器中间腔的外侧，且在中间腔的最低位置处。泄水阀的出水口处配置了与大气相通的漏水斗装置，可实现与排水管的隔断。

                                                    图１ 倒流防止器零部件

                                                             图２ 泄水阀零部件

03 基本要点

3.1  泄水阀的设计要求

（１）泄水阀应设计在中间腔外侧，阀座最高点应设置在中间腔最低位置以下，以排尽中间腔的的积水。
（２）泄水阀出水口处应配置漏水斗装置，该装置应与大气相通，使泄水阀与任何排水管或排水沟渠之间形成空气隔断。
3.2  零流量状态时泄水阀的启闭
（１）在零流量状态，因中间腔压力P2上升或进水腔压力P1下降，导致泄水阀始动泄水时，应满足p1-p2≥0.014MPa，此时中间腔应与大气相通。
（２）当 泄 水 阀 自 动 关 闭 时，P1-P2＞0.014MPa。

04 泄水阀设计

4.1  泄水阀的受力分析
泄水阀被膜片隔成驱动腔和泄水腔，分别与主阀的进水腔和中间腔相连。为保证泄水阀安全打开，在泄水腔内增加一个辅助弹簧。当P2升高或P1下降时，膜片在F1、F2、F3的共同作用下，带动泄水阀瓣启闭，实现泄水阀的泄水功能。膜片受力状态如图3所示

                                                     图３ 膜片受力分析

在与主阀进水腔相通的驱动腔侧，介质作用在膜片上的力F1为

分析式（7）得出，泄水阀的关键部件即是弹簧和膜片，泄水阀的性能直接取决于弹簧作用在膜片上的力F3及膜片的受力面积S部件参数的设计和确定。

4.2  膜片的设计

泄水阀的作用是特殊情况下排出中间腔的介质，由于中间腔介质储存量较少，从经济和美观的角度可将其设计的小巧精致，按实际设计的体积确定膜片的尺寸，即确定S值。膜片的材质由橡胶和尼龙纤维制成，其厚度δ可按式（8）计算。

式中δ——橡胶膜片厚度，mm

P——膜片受到的压力（可按P1计算），MPa

D——膜片的有效直径（设计给定），mm

[τ]——橡胶的许用剪应力（可查表得出），MPa

膜片的性能还需满足下表1的要求。

4.3  弹簧的设计

因为倒流防止器主要使用在城市供水管网中，弹簧需要耐弱酸、防锈，且具有较好的低温韧性和强度，所以使用的材质选用不锈弹簧钢丝。在确定好膜片的受力面积S后，可计算得出泄水阀在关闭状态下弹簧作用在膜片上的载荷F4=14000S。弹簧刚度K为

式中F4———泄水阀关闭状态下弹簧作用在膜片上的载荷，N

将数值带入式（10），计算得出所需弹簧的刚度，再通过弹簧刚度的计算公式，反推出弹簧的小径和有效圈数，从而得出适合泄水阀使用的弹簧参数。

05 结语

减压型倒流防止器泄水阀的设计除了必须满足标准的各项要求外，还应考虑生产过程中的加工组装和安装时的实际工况，达到泄水阀的结构精巧，启闭灵活，性能优异。