氣動(dòng)執(zhí)行器的工作原理

氣動(dòng)執(zhí)行器是由氣壓驅(qū)動(dòng)啟閉或調(diào)節(jié)閥門的執(zhí)行裝置，又稱氣動(dòng)執(zhí)行器或氣動(dòng)裝置，但一般稱為氣動(dòng)頭。氣動(dòng)執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是統(tǒng)一的整體，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)為薄膜.活塞式.撥叉式和齒輪齒條式。氣動(dòng)執(zhí)行器可以接收連續(xù)的氣體信號(hào)，輸出直線位移，有些配備搖臂，可以輸出角位移。移動(dòng)速度很快，但當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，速度會(huì)變慢?？煽啃愿?，但氣源中斷后閥門無法保持（加保位閥后可保持），分段控制和程序控制不方便，具有防爆功能。

當(dāng)壓縮空氣從A管嘴進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器時(shí)，氣體推動(dòng)雙活塞向兩端（氣缸蓋端）直線移動(dòng)，活塞上的齒條驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，閥門打開。此時(shí)，氣動(dòng)執(zhí)行閥兩端的氣體隨B管嘴排出。相反，當(dāng)壓縮空氣從B管嘴進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器兩端時(shí)，氣體推動(dòng)雙塞向中間直線移動(dòng)，活塞上的齒條驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，閥門關(guān)閉。此時(shí)，氣動(dòng)執(zhí)行器中間的氣體隨A管嘴排出。以上是標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)原理。根據(jù)用戶需要，氣動(dòng)執(zhí)行器可安裝成與標(biāo)準(zhǔn)相反的傳動(dòng)原理，即選擇正確的軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)開啟閥，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉閥。單作用（彈簧復(fù)位）氣動(dòng)執(zhí)行器A管嘴為進(jìn)氣口，B管嘴為排氣孔（B管嘴應(yīng)安裝消聲器)。A管嘴進(jìn)氣為開啟閥，斷氣時(shí)用彈簧力關(guān)閉閥門。

02

氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類及介紹

常見的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩類:薄膜和活塞。其中，薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)較為，可作為一般控制閥的驅(qū)動(dòng)裝置，形成氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力p作用于薄膜，使其變形，帶動(dòng)薄膜上的推桿移動(dòng)，使閥芯位移，從而改變閥門的開度。它結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，維護(hù)方便，應(yīng)用廣泛。氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)使活塞在氣缸中移動(dòng)，產(chǎn)生推力。顯然，活塞的輸出強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于薄膜。因此，薄膜適用于較小的輸出.高精度場合；活塞式適用于輸出力大的場合，如大口徑場合.高壓降控或蝶閥驅(qū)動(dòng)裝置。除了薄膜和活塞，還有一個(gè)長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，行程長，扭矩大，適合輸出角位移和扭矩大。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)為0.02至0.1MPa。

氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩種形式:正反作用。當(dāng)控制器或閥門定位器的信號(hào)壓力增大時(shí)，閥桿向下運(yùn)動(dòng)稱為正執(zhí)行機(jī)構(gòu)；當(dāng)信號(hào)壓力增大時(shí)，閥桿向上運(yùn)動(dòng)稱為反執(zhí)行機(jī)構(gòu)。正執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力是通入波紋膜上方的膜氣室；反執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力是通入波紋膜下方的膜氣室。通過更換個(gè)別零件，兩者可以相互修改。

氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要部件是氣缸.活塞.推桿。氣缸內(nèi)的活塞隨著氣缸兩側(cè)壓差的變化而移動(dòng)。根據(jù)特點(diǎn)，可分為比例式和兩位式。根據(jù)輸入活塞兩側(cè)的操作壓力，活塞從高壓側(cè)推到低壓側(cè)。比例式是在兩位式的基礎(chǔ)上增加閥門定位器，使推桿位移與信號(hào)壓力成比例關(guān)系。

03

控制機(jī)構(gòu)的基本組成

控制機(jī)構(gòu)，即控制閥，實(shí)際上是一個(gè)可以改變局部阻力的節(jié)流元件。閥桿上部與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，下部與閥芯相連。由于閥芯在閥體內(nèi)移動(dòng)，閥芯與閥座之間的之間的循環(huán)面積，即改變了閥門的阻力系數(shù)，相應(yīng)地改變了被控介質(zhì)的流量，從而達(dá)到控制工藝參數(shù)的目的?？刂崎y由閥體組成.閥座.閥芯.閥桿.上下閥蓋等?？刂崎y與被控介質(zhì)直接接觸，為滿足各種使用要求，閥芯.閥體的結(jié)構(gòu).不同的材料。

控制閥的閥芯有兩種:直行程閥芯和角行程閥芯。常見的直行程閥芯有:平板閥芯，具有快速開啟的特點(diǎn)，可作為兩位控制；柱塞式閥芯可上下倒裝，實(shí)現(xiàn)正反調(diào)節(jié)；窗式閥芯有合流型和分流型，適用于三通閥；多級(jí)閥芯串聯(lián)多個(gè)閥芯，起到逐步降壓的作用。角行程閥芯通過閥芯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變其與閥座之間的流通截面。常見的角行程閥芯有:偏心旋轉(zhuǎn)閥芯.蝶形閥芯.球形閥芯。

04

控制閥的結(jié)構(gòu)形式

1.直接通過單座控制閥體內(nèi)只有一個(gè)閥芯和閥座。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)簡單。.泄漏量小，容易關(guān)閉，甚至切斷。但當(dāng)壓差較大時(shí)，流體對(duì)閥芯的上下推力不平衡，會(huì)影響閥芯的運(yùn)動(dòng)。這種閥門通常用于小直徑.低壓差的場合。

2.直接通向雙座控制閥:閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和發(fā)座，常用的類型。由于流體流過時(shí)，作用在上下閥芯上的推力方向相反，大小幾乎相等，可以相互抵消，所以不平衡力小。但由于加工限制，上下閥芯閥座不易同時(shí)密封，因此泄漏量大。根據(jù)閥芯和閥座的相對(duì)位置，該閥可分為正反兩種形式。當(dāng)閥體直立時(shí).閥桿向下移動(dòng)時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積減少稱為正作用。如果閥芯倒置，閥芯與閥座之間的循環(huán)面積增加，稱為反作用。

3.隔膜控制閥:采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。隔膜閥結(jié)構(gòu)簡單，流阻小，流通能力大于同口徑其他類型的閥門。由于介質(zhì)與外界隔離，沒有填料，介質(zhì)不會(huì)泄漏。這種閥門耐腐蝕性強(qiáng)，適用于強(qiáng)酸.強(qiáng)堿等腐蝕性介質(zhì)的控制也可用于控制高粘度和懸浮顆粒狀介質(zhì)。

4.三通控制閥：三個(gè)出入口連接工藝管道。流通方式有兩種:合流和分流。這種閥門可以用來代替兩個(gè)直通閥，適用于比例控制和旁路控制。

5.角形控制閥：角形閥的兩個(gè)角形成直角形，一般為底進(jìn)側(cè)出。這種閥門流路簡單。.阻力小，適用于現(xiàn)場管道直角連接，介質(zhì)粘度高.高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒的場合。

6.套筒控制閥：又稱籠式閥，閥體與一般直接單座閥相似?；\式閥內(nèi)有一個(gè)圓柱形套筒。套筒壁上有幾個(gè)不同形狀的孔。由于這種運(yùn)動(dòng)改變了籠子的節(jié)流孔面積，形成了各種特性，實(shí)現(xiàn)了流量控制?；\式閥的可調(diào)比很大.震動(dòng)小.平衡力小.結(jié)構(gòu)簡單.套筒具有良好的互換性。更換不同的套筒可以獲得不同的流量特性。閥內(nèi)部件氣蝕小.噪聲小，是一種性能優(yōu)異的閥門，特別適用于低噪聲、壓差大的場合，但不適用于高溫.含有顆粒物的高粘度和液體。

7.蝶閥：又稱翻板閥。蝶閥結(jié)構(gòu)簡單.重量輕.價(jià)格便宜.流阻小，但泄漏量大，適用于大口徑.大流量.低壓差也可用于控制含有少量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)。

8.球閥：球閥的閥芯和閥體呈球形。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥芯與閥體處于不同的相對(duì)位置時(shí)，有不同的流量截面積，以達(dá)到流量控制的目的。

9.凸輪扭曲閥：又稱偏心旋轉(zhuǎn)閥。其閥芯呈扇形球形，與撓度臂和軸套一起鑄造，固定在旋轉(zhuǎn)軸上。凸輪撓度閥的撓度臂在壓力作用下會(huì)產(chǎn)生撓度變形，使閥芯球面與閥座密封圈緊密接觸，密封性好。同時(shí)重量輕，體積小，安裝方便，適用于高粘度或懸浮介質(zhì)流量控制。