减压型和低阻力倒流防止器性能的再探讨

方亚平

摘 要：目前，业内人士在对于减压型和低阻力倒流防止器各方面的性能还存在有不同的说法，以下主要就是对减压型和低阻力倒流防止器的工作原理、机构以及防止回流污染等一些性能方面进行了探究，同时也对回流产生的水利条件、倒流防止器的研究工况，以及这两种倒流防止器的可靠性和经济性进行了进一步的探讨。

关键词：减压型；低阻力；倒流防止器；背压回流；虹吸回流

1.减压型和低阻力倒流防止器简介

不论是减压型还是低阻力型倒流防止器，它们之间都有一些共同点，从所起作用上来讲，减压型倒流防止器和低阻力型倒流防止器都具备防止工况中出现的背压回流和虹吸回流，除此之外还有另外一个作用，那就是只要进口端被出口端的介质倒流都可以被认为是倒流污染。从结构上来讲倒流防止器，减压型和低阻力型倒流防止器均是由两级止回阀组成的，除此之外，这两种倒流防止器还有个共同点，那就是都中间都装有排泄水装置，其目的就是为了防止回流污染，所以说，无论是减压型还是低阻力型从其结构上来讲都必须要采用两级止回阀和中间腔自动泄水装置组合的结构形式，再者就是倒流防止器在结构上还应保证好在任何密封件损坏或是产生渗漏时，都要保证其出口端介质不会直接回流到进口端。因此，要想衡量这两种性能，首先就要将出口端压力的水力条件和两级止回阀同时渗透的工况作为第一步来考虑。

2.减压型倒流防止器的结构与工作原理

2.1减压型倒流防止器的原理

减压型倒流防止器正向流动时如图1a所示，2个止回阀被正向压力水力开启，泄水阀则被正向压力水力关闭，而此时的水流才是正向流动的，在背压回流状态下，如下图1b所示，当P3升至P1时（在背压状态下），其中两个止回阀都是会被弹簧快速关闭的，同时泄水阀也会迅速开启泄流，在虹吸回流的状况下，也就是下图中的图1c，当P1下降到一定程度时，有两个止回阀是会关闭的，这时的泄水阀也会开启泄流，并将中间腔泄水进行减压。

图1减压型倒流防止器的原理工作图

2.1.1泄水阀的工作原理

泄水阀的工作原理主要就是依靠泄水阀瓣上的开启弹簧与隔膜片，然后通过它们之间上下压力差来控制泄水阀启闭的，如上图1所示。减压型倒流防止器隔膜片的上腔压力与进口P1是相同的，而隔膜片的下腔压力是与中间腔压力P2相同的，在隔膜上产生泄水阀的关闭力F=（P1-P2)A1（其中的A1为隔膜片的受力面积），而且还与泄水阀的开启弹簧的开启紧力T和泄水阀阀瓣的关闭密封力R是相平衡的，当F≥T+R时，这时的泄水阀是关闭的，而当F

2.1.2止回阀的结构及其工作原理

减压型倒流防止器的第一级止回阀与第二级止回阀都是由阀瓣、阀座和复位弹簧组成的，与一般的止回阀相比较，这种止回阀一般来讲它的复位弹簧预紧力是比较硬的。

对于第一级止回阀来说，它的主要作用就是封住进口背压，然后利用复位弹簧自身的预紧力，首先克服△P对阀瓣的压差作用力，然后再提供阀瓣与阀座之间的密封力，一般来说，第一级止回阀的复位弹簧预紧力是要能够产生2倍以上的△P值的水头损失时，才能够更好地保证泄水阀的关闭密封性能是最佳的。所以说，第一级止回阀的复位弹簧是保证其密封性的关键部件，而且它的预紧力也是较大的，但如果是在流通过程中把产生0.04—0.055MPa的水头损坏，那么该水头的损失越大，也就说明泄水阀的密封性就越好。对于第二级止回阀来说，减压型倒流防止器是完全依赖弹簧来实现防止回流污染功能的，也就是说，当弹簧越硬时，也就说明其安全性与密封性也就越好，但同时耗损也是越大的。而当其回流时，隔断的安全性与流通时水头的损失却是一对矛盾体。

2.1.3减压型倒流防止器的水头损失测试

在测试介质为常温水，流速为3M/S时，减压型倒流防止器的水头损失为10M-H2O。水头损失较大。

3.低阻力型倒流防止器的结构与工作原理

3.1低阻力型倒流防止器的工作原理

这种倒流防止器发明的目的就是为了解决现有的倒流防止器作业不稳定，安全性能差，能量消耗大，以及结构复杂等问题，它的原理主要就是利用水力控制原理，在阀门的进水口和出水口位置分别设有单向阀，而且还在阀体的中部位置设置有套筒与单向阀的组合而进行回流泄水，其安全性高，流阻小，而且介质通过时的水头损失只有2—3米的水柱，流速为3m/s。它的控制原理与减压型倒流防止器相比还是有一些区别的，它是主要在第一级止回阀和泄水阀的启闭时都是为水力控制的。（基本原理如图2所示）

图2 低阻力倒流防止器原理

3.2泄水阀的工作原理

低阻力型倒流防止器的泄水阀主要是利用进出口的压差来控制排水器阀瓣的启闭的，当启闭状态与倒流防止器中的两个止回阀相反时，其设置是在中间腔上的，主要作用就是在回流条件发生时，也就是P3≥P1时，泄水阀会自动进行开启，从而使中间腔内的压力排空，并且还会自动增强两个止回阀的关闭力，如果止回阀发生了泄漏，所漏介质都是会自动流向中间腔的，然后在经过泄水阀直接将其排到阀外，同时达到防止回流污染的目的。

3.3止回阀的工作原理

止回阀也分为第一级和第二级止回阀，他们的作用都是在回流条件发生时封住进口端和出口端的压力水，不让其漏到中间腔，当出口压力小于进口压力时，自动开启通水功能。

低阻力倒流防止器的第一止回阀主要是采用水力控制，也就是说，第一级止回阀的阀瓣上连接有一个截面积大于阀瓣的活塞，以便于用来感应出口压力，当出现回流，该活塞的第一级止回阀能够第一时间收到出口压力直接关闭的消息，只有关闭力足够强大时，才能够克服进口压力时对止回阀瓣的作用力和关闭密封力，进口端的压力水也只有此时才能够封住。

第二级止回阀与减压型防止器的原理是相同的，但有一點是不同的，低阻力倒流防止器的止回阀上会设置复位弹簧，其主要功效是为了让两级止回阀关闭时的正向压差满足△P1和△P2的要求，从而确保止回阀在关闭的同时时不至于瞬间回流的产生。

4.结语

通过以上的分析与比较可以发现，流速为3M/S时，减压型倒流防止器的水头损失为10M-H2O。水头损失较大，低阻力型倒流防止器的水头损失只有3M-H2O，水头损失较小。两种倒流防止器都具有一样的防回流性能，而且低阻力型的安全性指标和密封性要比减压型的更胜一筹，所以说，在以后的使用过程中，低阻力型倒流防止器会越来越广泛的得到使用。

5.参考文献

[1] 吴兴，李志鹏等人.减压型和低阻力倒流防止器性能探讨[J].给水排水，2009.5.

[2] 季能平.低阻力倒流防止器简介[J].本期焦点，2010.4.