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。倒流防止器结构设计特殊，管网压力损失大，而城市供水管网普遍压力较低，防倒流要求严格，在这种工况下开发设计的低阻力倒流防止器既可满足压力损失小的特点，又能满足防止介质倒流的要求。

1.基本结构

低阻力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个腔，进水腔、中间腔和出水腔，每个腔对应的压强分别为P1、P2、P3。排水器是由前后2个感应膜片和中间的阀瓣组合而成，2个膜片将排水器也隔为3个腔，前腔、中腔和后腔。排水器安装在中间腔外侧最低处，前腔通过不锈钢管与进水腔相连，中腔与中间腔相通，另一出口通大气，后腔通过不锈钢管与出水腔相连，主要零部件如图1和图2所示。排水器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。

1.进水阀体 2.进水阀瓣 3.进水阀座 4.出水阀瓣 5.出水阀体 6.球阀 7.不锈钢管 8.排水器

图1低阻力倒流防止器零部件

1.前盖  2，6.膜片 3.阀瓣 4.阀体 5.排水漏斗 7.后盖
图2排水器零部件
2.基本要点
2.1 排水器的密封性
整机正向有流量通过时，排水器应关闭，处于密封状态。

2.2  排水器的启闭动作性能
（1）倒流防止器在进口压力小于出口压力(P1＜P3)时，排水器应开启排水。
（2）倒流防止器在进口压力大于出口压力(P1＞P3)，且倒流防止器出口端有流量流出时，排水器应关闭，处于密封状态。
（3）在进口压力P1与出口压力P3大小交替变化时，排水器的开启和关闭动作均应准确和灵敏。
3.排水器设计
排水器被2个感应膜片隔成前腔、中腔和后腔，分别与主阀的进水腔、中间腔和出水腔相连。当P3升高或P1下降时，膜片在F1、F2、F3的共同作用下，带动排水阀瓣启闭，实现排水器的排水功能。膜片受力状态如图3所示。

1，3.膜片 2.排水阀瓣
图3膜片受力分析
与主阀进水腔相通的前腔侧，介质作用在膜片1上的力F1为                                           
F1＝P1S1 （1）                
式中  F1——膜片1上介质作用力，N
P1——前腔介质压力（即主阀进水腔介质压力），MPa                 S1——膜片1的受力面积，mm2
与主阀出水腔相通的后腔侧，介质作用在膜片2上的力F3为
 F3＝P3S2 （2）
式中  F3——膜片2上介质作用力，N
P3——后腔介质压力（即主阀出水腔介质压力），MPa                     S2——膜片2的受力面积，mm2
排水器关闭状态时，中腔侧介质作用在膜片1上的力F2为   
F2＝P2S1 （3）        
式中  F2——中腔侧介质作用在膜片1上的力，N
P2——中腔介质压力（即主阀中间腔介质压力），MPa
中腔侧标准大气压作用在膜片2上的力F0为 
 F0＝P0S2 （4）
式中  F0——中腔侧大气压作用在膜片2上的力，N
P0——中腔大气压压强（即标准大气压压强101.325kPa,常数）                                   
 正常供水时，排水器关闭不排水，排水器中腔压力平衡，此时膜片1、排水阀瓣和膜片2侧的力应满足           
  F1＞F3－F0  （5）                                                     
按标准规定［2］，倒流防止器进口压力小于出口压力(P1＜P3)时，主阀关闭，排水器始动排水，排水器中腔压力平衡。排水动力来自于前腔和后腔的压力差，因为膜片2一侧受大气压力，一侧受P3压力，若使排水器打开泄水，此时排水器内所受的力应满足          

F1≥F3－F0  （6）
将式（1）、式（2）、式（4）带入式（6）中，得
P1S1 ≥P3S2－P0S2 （7）     
临界状态时，可以认为    
P1＝P3   （8）
将式（8）带入式（7）中，得 
P3（S2－S1）≤P0S2  ，即
P3（S2－S1）≤0.101S2  （9）  
分析式（9），临界状态(P1＝P3)时，P3作用在膜片2与膜片1面积差上的力足以克服大气压作用在膜片2上的力时，排水阀瓣即可打开排水。因此，在设计时，可按照中间腔的泄水量及排水时间确定排水阀瓣过流面积，然后设计膜片1的面积S1 ，按设计要求确定P1值，带入式(9)中，得出S2值。
由受力分析可以得出，排水器的关键部件为膜片，其排水的性能直接取决于2个膜片的受力面积差和膜片本身的性能。
4.2 膜片设计
排水器的膜片1和膜片2材质均由橡胶和尼龙纤维制成，其厚度δ为
δ＝ （10）
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表1的要求。
膜片的性能还需满足表1的要求