各种气动执行机构的动作特点和结构特点
气动执行机构
阀门气动执行机构的原理及应用（参考学习资料）二期中工艺系统中采用了大量的气动执行机构阀门，借去苏阀学习的机会向专家们请教了一些关于阀门气动操作机构的知识，在此简单介绍一下。
一.气动执行机构的结构气动执行机构主要分成两大类：薄膜式与活塞式。
薄膜式与活塞式执行机构均可分成有弹簧和无弹簧的两种。
有弹簧的执行结构较之无弹簧的执行机构输出推力小，价格低。
而活塞式较之薄膜式输出力大，但价格较高。
当前国产的气动执行机构有气动薄膜式（有弹簧）、气动活塞式（无弹簧）及气动长行程活塞式。
1．气动薄膜式（有弹簧）执行机构气动薄膜式（有弹簧）执行机构分为正作用和反作用两种。
当气动执行器的输入信号压力（来自调节器或阀门定位器）增大时，推杆向下动作的叫正作用执行机构，如图1所示，我国的型号为ZMA型；反之叫反作用执行机构，如图2所示，我国型号为ZMB型。
这两种类型结构基本相同，均由上膜盖、波纹膜片、下膜盖、推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件、标尺等组成。
正作用机构的信号压力时通过输入波纹膜片上方的薄膜气室。
而反作用机构则通过波纹膜片下方的薄膜气室，由于输出推杆也从下方引出，因此还多了一个装有“O”型密封环5及填块6。
两者之间通过更换个别零件，便能相互改装。
气动薄膜（有弹簧）执行机构的输出信号是直线位移，输出特性是比例式，即输出位移与输入信号成比例关系。
动作原理如下：信号压力，通常为0.2－1.0bar或0.4-2bar，通入薄膜气室时，在薄膜上产生一个推力，使推杆部件移动。
与此同时，弹簧被压缩，直到弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的力平衡。
信号压力越大，在薄膜上产生的推力也越大，则与之平衡的弹簧反力也越大，于是弹簧压缩量也越大即推杆的位移量越大，它与输入薄膜气室信号压力成比例。
推杆的位移，即为气动薄膜执行机构的直线输入位移，其输出位移的范围为执行机构的行程。
气动薄膜执行机构主要零件结构及作用如下：1.膜盖：由灰铁铸成（有些小执行机构也有用压制玻璃管代替），与波纹膜片构成薄膜气室。
各种气动执行机构的动作特点和结构特点
各种气动执行机构的动作特点和结构特点常见的调节阀气动执行机构主要有薄膜式执行机构、活塞式执行机构、长行程式执行机构和滚动膜片式执行机构四种。
其主要的动作特性和结构特点如下。
（1）薄膜式执行机构。
这是最为常见的一种机构。
其主要特点是结构简单、动作可靠、维修方便。
气动薄膜式执行机构分为正作用和反作用两种形式。
其信号压力为0.02~0.10Mpa，气源压力的最大值为0.50Mpa.当信号压力向下动作的为正作用执行机构，推杆向上动作的为反作用执行机构。
正、反作用执行机构的组成部件基本类同，主要有上膜盖、下膜盖、波纹薄膜、推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件及阀位标尺等。
在正作用执行机构中加上一个装有O型密封圈的填块，再更换个别的零件，即可变为反作用执行机构。
这种执行机构的输出特性是比例式的，即输出位移与输入的信号是成比例的。
当信号压力通入薄膜室时，在薄膜上产生一个推力，使推杆移动并压缩弹簧；当弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡时，推杆则稳定在一个新的位置。
推杆的位移即为执行机构的直线输出位移，也称为行程。
（2）气动活塞式执行机构气动活塞式执行机构内部设有弹簧平衡装置，它的活塞随着汽缸两侧的压差而移动。
在气缸两侧可输入一个固定的信号压力和一个变动的信号压力，也可在其两侧均输入变动的信号压力。
气动活塞式执行机构的气缸的最大操作压力可达0.70Mpa。
由于没有弹簧的抵消作用，故其有很大的输出推力，特别适宜于高静压、高压差的工况。
这种机构的输出特性有比例式、两位式两种。
比例式就是指信号输入的信号压力与推杆的行程成比例关系，这类机构带有阀门定位嚣两位式机构则是根据输入活塞两侧的操作力压差来完成的，其活塞是由高压侧推向低压侧，使推杆由一个极端位置推移到另一个极端位置，亦即两位式执行机构主要是用来控制阀门的开关动作的。
（3）长行程式执行机构。
气动长行程执行机构主要由杠杆执行组件、反馈组件、波纹管及气缸等组成。
气动执行器结构及原理
气动执行器结构及原理 The final edition was revised on December 14th, 2020.气缸结构与原理学习气动执行机构气动执行机构俗称又称气动执行器（英文：Pneumatic actuator ）按其能源形式分为气动，电动和液动三大类，它们各有特点，适用于不同的场合。
气动执行器是执行器中的一种类别。
气动执行器还可以分为单作用和双作用两种类型：执行器的开关动作都通过气源来驱动执行，叫做DOUBLE ACTING (双作用)。
SPRING RETURN (单作用)的开关动作只有开动作是气源驱动，而关动作是弹簧复位。
气动执行机构简介气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体，其执行机构有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。
活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。
拨叉式气动执行器具有扭矩大、空间小、扭矩曲线更符合阀门的扭矩曲线等特点，但是不很美观；常用在大扭矩的阀门上。
齿轮齿条式气动执行机构有结构简单，动作平稳可靠，并且安全防爆等优点，在发电厂、化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。
齿轮齿条式：齿轮齿条：活塞式：气动执行机构的缺点控制精度较低，双作用的气动执行器，断气源后不能回到预设位置。
单作用的气动执行器，断气源后可以依靠弹簧回到预设位置工作原理说明班当压缩空气从A管咀进入时，气体推动双活塞向两端(缸盖端)直线运动，活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮逆时针方向转动90度，阀门即被打开。
此时气动执行阀两端的气体随B管咀排出。
反之，当压缩空气从B官咀进入气动执行器的两端时，气体推动双塞向中间直线运动，活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮顺时针方向转动90度，阀门即被关闭。
此时气动执行器中间的气体随A管咀排出。
以上为标准型的传动原理。
根据用户需求，气动执行器可装置成与标准型相反的传动原理，即选准轴顺时针方向转动为开启阀门，逆时针方向转动为关闭阀门。
气动执行器结构及原理
气缸结构与原理学习气动执行机构气动执行机构俗称气动头又称气动执行器（英文：Pneumatic actuator ）执行器按其能源形式分为气动，电动和液动三大类，它们各有特点，适用于不同的场合。
气动执行器是执行器中的一种类别。
气动执行器还可以分为单作用和双作用两种类型：执行器的开关动作都通过气源来驱动执行，叫做DOUBLE ACTING (双作用)。
SPRING RETURN (单作用)的开关动作只有开动作是气源驱动，而关动作是弹簧复位。
气动执行机构简介气动执行器的执行机构和调节机构是统一的整体，其执行机构有薄膜式、活塞式、拨叉式和齿轮齿条式。
活塞式行程长，适用于要求有较大推力的场合；而薄膜式行程较小，只能直接带动阀杆。
拨叉式气动执行器具有扭矩大、空间小、扭矩曲线更符合阀门的扭矩曲线等特点，但是不很美观；常用在大扭矩的阀门上。
齿轮齿条式气动执行机构有结构简单，动作平稳可靠，并且安全防爆等优点，在发电厂、化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。
齿轮齿条式：齿轮齿条：活塞式：编辑本段气动执行机构的缺点控制精度较低，双作用的气动执行器，断气源后不能回到预设位置。
单作用的气动执行器，断气源后可以依靠弹簧回到预设位置编辑本段工作原理说明班当压缩空气从A管咀进入气动执行器时，气体推动双活塞向两端(缸盖端)直线运动，活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮逆时针方向转动90度，阀门即被打开。
此时气动执行阀两端的气体随B管咀排出。
反之，当压缩空气从B官咀进入气动执行器的两端时，气体推动双塞向中间直线运动，活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮顺时针方向转动90度，阀门即被关闭。
此时气动执行器中间的气体随A管咀排出。
以上为标准型的传动原理。
根据用户需求，气动执行器可装置成与标准型相反的传动原理，即选准轴顺时针方向转动为开启阀门，逆时针方向转动为关闭阀门。
单作用(弹簧复位型)气动执行器A管咀为进气口，B管咀为排气孔(B管咀应安装消声器)。
气动执行机构
额定行程和气源压力[巴]时的 公称推力 [kN] 2）
3271型3271型至至 Nhomakorabea至
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1.4 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
3271型
4
数据表 T 8310-2 ZH 2009 年 4 月版
5
数据表 T 8310-2 ZH 2009 年 4 月版
表 1b y 3273 型手动执行机构的技术数据
类型
最大行程范围 允许力 允许环境温度 材料 壳体 主轴及螺纹螺母 手轮
3273 (图 5、9) 80 mm 80 kN 100 oC
EN-JS1030（GGG-40） 1.4104/G-CuSn12Pb 铝
3273 (图 10) 160 mm 210 kN 100 oC
EN-JS1030（GGG-40） EN-GJS-500-7（GGG-50）/1 .0503
EN-JL1040（GG-25）
表 1c y 可选类型
类型
两个方向的行程限位 3273 型，最大行程 80mm 侧装手轮 3271 型，最大行程 120mm 3271 型
1400-60y y
y
1400-120 y y
1) 基于弹簧范围下限值，不考虑零行程（参见表 3a） 2) 推力与弹簧范围关联
3) 弹簧已预紧
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气动执行器原理及结构
气动执行机构原理及结构检修岗位1.懂工作原理气动执行机构接受气动控制器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换成相应的推杆直线位移，以推动调节阀动作。
2.懂设备机构气动执行机构主要有两种类型：薄膜式与活塞式。
薄膜式执行机构简单、动作可靠、维修方便、价格低廉，是最常用的一种执行机构；活塞式执行机构允许操作压力可达500kpa，因此输出推力大，但价格较高。
气动执行机构又可分为有弹簧和无弹簧两种，有弹簧的气动执行机构较之无弹簧的气动执行机构输出推力小、价格低。
气动执行机构有正作用和反作用两种形式。
当信号压力增加时推杆向下动作的叫正作用式执行机构；信号压力增加时推杆向上动作的叫反作用式执行机构气动薄膜执行机构使用弹性膜片将输入气压转变为推杆的推力，通过推杆使阀芯产生相应的位移，改变阀的开度，气动活塞式执行机构以汽缸内的活塞输出推力，由于汽缸允许压力较高，可获得较大的推力，并容易制成长行程执行机构。
一个典型的气动薄膜型执行机构主要由弹性薄膜、压缩弹簧和推杆组成。
2.1图为薄膜气动阀结构示意图当信号压力P进入气室时，此时压力乘以膜片的有效面积得到推力，使推杆移动，弹簧受压，直到弹簧产生的反作用力与薄膜上的推力平衡为止。
信号压力越大，推力越大，推杆的位移计弹簧的压缩量也越大。
推杆的位移范围就是执行机构的行程。
推杆则从零走到全行程，阀门就从全开（或全关）到全关（或全开）。
一般控制气源的装置有电磁阀，全开或全关，定位器能实现调节作用。
气动活塞式执行机构气动活塞式执行机构，其基本部分为气缸，气缸内活塞随气缸两侧压差而移动。
两侧可以分别输入一个固定信号和一个变动信号，或两侧都输入变动信号。
它的输出特性有比例式及两位式两种。
两位式是根据输入执行机构活塞两侧的操作压力的大小，活塞从高压侧推向低压侧，使推杆从一个极端位置移到另一极端位置。
比例式是在两位式基础上加有阀门定位器后，使推杆位移与信号压力成比例关系。
此外，还有一种长行程执行机构，其结构原理与活塞式执行机构基本相同，它具有行程长、输出力矩大的特点，输出转角位移为90o，直线位移为40～200mm，适用于输出角位移和力矩的场合。
气动调节阀的两种不同的气动执行机构原理
气动调节阀的两种不同的气动执行机构原理气动执行机构是执行器的推动部分，它接受电/气阀门转换器(或电/气阀门定位器)输出的气压信号，并将其转换为相应的推杆直线位移，以推动调节机构工作。
气动执行机构可分为薄膜式、活塞式、滚动膜片、转叶等几类。
其中，前三种属于直行程执行机构，它们的动力部件在压缩空气作用下作直线运动，转叶执行机构的动力部件在压缩空气作用下作旋转运动，是典型的角行程气动执行机构。
1.气动薄膜式执行机构这种执行机构较为常用，它的特点是结构简单、价格低廉，动作可靠、维修方便;不用阀门定位器，仅依靠执行弹簧即可实现比例动作;当气源中断时，推杆可自动返回无信号位置，与阀门配用，可为生产提供断源保安作用。
但它的输出行程较小，只能接受较低的气压进行操作，一般最高气压为0.25~0.4MPa，只能直接带动阀杆，所以，主要用作一般调节阀的推动装置。
气动薄膜执行机构可分为有弹簧和无弹簧两种类型，又有正作用和反作用两种作用方式。
如图8-1所示，当膜室内气体压力增高时，阀杆向伸出膜室的方向动作的执行机构为正作用式，向退进膜室的方向动作的是反作用式。
不同作用方式的执行机构为不同品种阀门构成气开和气关两种作用方式提供了方便。
实际应用的薄膜式气动执行机构均属带有执行弹簧的类型，无弹簧的则较少应用。
现以常用的有弹簧正作用式的气动薄膜执行机构说明其结构和作用原理。
如图8-2当信号压力通过上膜盖1和波纹膜片2组成的气室时，在膜片上产生一个推力，使推杆5下移并压缩弹簧6，当弹簧的作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡时，推杆稳定在一个对应的位置上，推杆的位移即为执行机构的输出，也称为行程。
这种执行机构的输出特性是比例性的，即输出位移与输人气压信号成比例关系。
气动薄膜执行机构的行程规格有10, 16,25,60,100mm等膜片的有效面积有200,280,400;630,1000,1600c耐等六种规格，有效面积越大，执行机构的推力越大。
气动执行机构
三通调节阀
三通阀可以把一路流体分成两路，或是把两路流体合为一路， 它们是在直通单座或双座调节阀的基础上发展起来的，可以代 替两个直通阀。 三通阀共有三个出人口与工艺管道连接。其流通方式有合流 (两种介质混合成一路)型和分流(一种介质分成两路)型两种。
隔膜调节阀
隔膜调节阀采用耐腐蚀衬里的阀体和耐腐蚀的隔膜代替阀芯组件，由隔 膜起控制作用。 隔膜阀结构简单、流阻小，流通能力比同口径的其他种类的阀要大。由 于介质用隔膜与外界隔离，故无填料，介流质也不会泄漏。 选用隔膜阀时，应注意执行机构须有足够的推力。一般隔膜阀直径大于 DN100mm时，均采用活塞式执行机构。由于受衬里材料性质的限制，这 种阀的使用温度宜在150℃以下，压力在1MPa以下。
蝶阀
蝶阀又称为翻板阀。其结构如图。它利用挡板的旋转改变流通面 积来控制流 蝶阀具有结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小的优点，但泄 漏量大，适用于大口径、大流量、低压差的场合，也可以用于含 少量纤维或悬浮颗粒状介质的控制。
球阀
球阀的阀芯与阀体都呈球形体，转动阀芯使 之与阀体处于不同的相对位置时，就具有不 同的流通面积，以达到流量控制的目的，
直通双座调节阀
直通双座调节阀的结构如图所示。阀体内有两个阀芯和阀座，流体从 左侧进入， 通过阀芯阀座后汇合，从右侧流出 这是最常用的一种类型。由于流体流过的时候，作用在上、下两个阀 芯上的推力方向相反而大小近于相等，可以互相抵消，所以不平衡力 小。但是，由于加工的限制，上下两个阀芯阀座不易保证同时密闭， 因此泄漏量较大。 根据阀芯与阀座的相对位置，这种阀可分为正作用式与反作用式(或 称正装与反装)两种型式。当阀体直立，阀杆下移时，阀芯与阀座间 的流通面积减小的称为正作用式。如果将阀芯倒装，则当阀杆下移时， 阀芯与阀座间流通面积增大，称为反作用式。
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各种气动执行机构的动作特点和结构特点常见的调节阀气动执行机构主要有薄膜式执行机构、活塞式执行机构、长行程式执行机构和滚动膜片式执行机构四种。
其主要的动作特性和结构特点如下。
（1）薄膜式执行机构。
这是最为常见的一种机构。
其主要特点是结构简单、动作可靠、维修方便。
气动薄膜式执行机构分为正作用和反作用两种形式。
其信号压力为0.02~0.10Mpa，气源压力的最大值为0.50Mpa.当信号压力向下动作的为正作用执行机构，推杆向上动作的为反作用执行机构。
正、反作用执行机构的组成部件基本类同，主要有上膜盖、下膜盖、波纹薄膜、推杆、支架、压缩弹簧、弹簧座、调节件及阀位标尺等。
在正作用执行机构中加上一个装有O型密封圈的填块，再更换个别的零件，即可变为反作用执行机构。
这种执行机构的输出特性是比例式的，即输出位移与输入的信号是成比例的。
当信号压力通入薄膜室时，在薄膜上产生一个推力，使推杆移动并压缩弹簧；当弹簧的反作用力与信号压力在薄膜上产生的推力相平衡时，推杆则稳定在一个新的位置。
推杆的位移即为执行机构的直线输出位移，也称为行程。
（2）气动活塞式执行机构
气动活塞式执行机构内部设有弹簧平衡装置，它的活塞随着汽缸两侧的压差而移动。
在气缸两侧可输入一个固定的信号压力和一个变动的信号压力，也可在其两侧均输入变动的信号压力。
气动活塞式执行机构的气缸的最大操作压力可达0.70Mpa。
由于没有弹簧的抵消作用，故其有很大的输出推力，特别适宜于高静压、高压差的工况。
这种机构的输出特性有比例式、两位式两种。
比例式就是指信号输入的信号压力与推杆的行程成比例关系，这类机构带有阀门定位嚣两位式机构则是根据输入活塞两侧的操作力压差来完成的，其活塞是由高压侧推向低压侧，使推杆由一个极端位置推移到另一个极端位置，亦即两位式执行机构主要是用来控制阀门的开关动作的。
（3）长行程式执行机构。
气动长行程执行机构主要由杠杆执行组件、反馈组件、波纹管及气缸等组成。
它具有行程长（可达200~400mm）、转动力矩大的特点，适宜于输出力矩或输出一个转角的阀门，如蝶阀、风门等。
（4）滚动膜片式执行机构。
滚动膜片式执行机构在它的圆筒形缸体内装有滚动膜片和活塞等零件。
其中，滚动膜片是一个位移量圈套的、用丁腈橡胶制作的杯形膜片；压缩弹簧一端压在缸底，另一端穿过活塞杆顶在活塞顶部；活塞上装有导向环，可保持活塞与气缸的对中性，且活塞杆出口处装有橡胶防尘圈，可防止杂物进入气缸。
当执行机构通入信号压力时，滚动膜片就会随着压力的变化而产生位移，使活塞和推杆一同进行往复运动。
这种执行机构兼有薄膜式执行机构和活塞式执行机构的优点，它在与薄膜式执行机构的膜片有效面积相同的时候会有更大的行程，与活塞式执行机构相比则有磨擦力小、密封性好的优点，但滚动膜片的制作和加工成本要相对困难和增大一些。