阀门气动执行器的种类

一、 按运动方式分类（这是最核心的分类方式）

1. 直线式执行器 (Linear Actuator)

产生直线推力的执行器，主要用于驱动需要直线运动的阀门。

典型代表：气动薄膜式执行器 (Diaphragm Actuator)

工作原理：利用压缩空气作用在橡胶薄膜上，产生推力，通过推杆输出直线运动。通常需要配套弹簧来提供反作用力或实现故障安全位置。

特点：

结构简单，成本低。

输出推力大。

行程较短。

传统上大量用于调节阀，但近年来有被活塞式执行器取代的趋势。

适用阀门：直行程阀，如单座阀、双座阀、套筒阀等。

气动活塞式执行器 (Piston Actuator)

工作原理：压缩空气驱动活塞在气缸内做直线运动，通过推杆输出。

特点：

输出力大，适用于高压力、大口径阀门。

行程长，且可设计更长行程。

结构比薄膜式更紧凑坚固。

适用阀门：闸阀、截止阀等直行程阀门。

2. 角行程执行器 (Rotary Actuator)

产生旋转扭矩的执行器，输出轴通常旋转90°（也可设计为180°或其它角度），这是目前应用广泛的类型。

典型代表：齿轮齿条式执行器 (Rack-and-Pinion Actuator)

工作原理：这是最常见的角行程执行器。两侧的气缸中各有一个活塞，活塞上带有齿条。压缩空气推动活塞直线运动，齿条带动中央的齿轮旋转，从而输出90度的旋转运动。

特点：

结构紧凑、体积小、重量轻。

动作速度快，可靠性高。

扭矩输出恒定，且易于通过调整气源压力来改变扭矩。

易于安装和维护，模块化程度高。

适用阀门：球阀、蝶阀、旋塞阀等只需90度旋转的阀门。

拨叉式执行器 (Scotch Yoke Actuator)

工作原理：利用一个曲柄和拨叉机构，将活塞的直线运动转换为输出轴的旋转运动。

特点：

在行程开始时就能输出极大的扭矩，特别适合需要高启动力矩的阀门。

体积和重量通常比同扭矩的齿轮齿条式更大。

成本较高。

适用阀门：大口径、高压差、需要高启动力矩的球阀和蝶阀。

二、 按作用形式分类（关于故障安全位置）

1. 双作用执行器 (Double Acting)

工作原理：压缩空气从两个气口交替进入，推动活塞向两个方向运动。一个气口进气打开阀门，另一个气口进气则关闭阀门。

特点：

失去气源时，阀门将保持在当前位置（气开、气关或中间任何位置）。

输出扭矩/推力更大（因为无弹簧抵消力）。

结构相对简单。

应用：适用于不需要故障安全位置的场合，或通过外加储能罐等方案来实现保位。

2. 单作用执行器 (Single Acting / Spring Return)

工作原理：压缩空气仅从一个气口进入，克服弹簧力推动活塞运动（例如：通气打开）。当失去气源时，内部的预压缩弹簧会释放能量，将活塞推回初始位置（例如：失气关闭）。

特点：

具有故障安全模式 (Fail-Safe)。根据弹簧布置，可分为：

故障开 (FO - Fail Open)：失气时阀门打开。

故障关 (FC - Fail Close)：失气时阀门关闭。

输出扭矩/推力的一部分需要用于克服弹簧力，因此同样尺寸下，输出力小于双作用。

结构更复杂，成本更高（因为多了弹簧组件）。

应用：至关重要，用于工艺安全要求高的场合，要求阀门在气源故障时必须处于一个预定安全位置。

三、 按功能分类（控制模式）

开关型 (On-Off)

配电磁阀 (Solenoid Valve) 控制，执行器只完成全开和全关两个动作。

是最基本的控制模式。

调节型 (Modulating / Control)

配气动阀门定位器 (Pneumatic Positioner)。

定位器接收控制系统传来的（如4-20mA）模拟信号，精确控制执行器的输出轴角度，使阀门停留在任何开度位置，实现对流量、压力等工艺参数的精确连续控制。

是控制系统的核心组成部分。

四、 关键附件

气动执行器的功能通过附件得以扩展和完善：

电磁阀 (Solenoid Valve)：电信号控制气路的开关，用于远程控制。

限位开关 (Limit Switch)：机械或感应式，用于向控制系统反馈阀门的“开"和“关"的机械位置信号。

位置反馈器 (Position Transmitter)：用于调节型执行器，反馈阀门的实时开度信号（如4-20mA）。

手轮机构 (Manual Override)：在气源故障、断电或调试时，可进行手动操作。非常重要！

保位阀 (Lock-Up Valve)：在气源压力低时，自动切断执行器的气路，使阀门保持当前位置。

速度控制阀 (Speed Controller)：调节进出执行器的气流速度，从而控制阀门的开关速度，防止水锤或压力冲击。

总结对比表

选择气动执行器时，需要综合考量：阀门的类型（直行程/角行程）、所需扭矩/推力、气源压力、故障安全模式要求、控制方式（开关/调节）以及环境条件等因素。