1. 什么是单作用气动执行器？

**单作用气动执行器（Single Acting Pneumatic Actuator）**利用压缩空气推动活塞向一个方向运动，再利用内部弹簧使活塞返回。

其基本工作过程为：

压缩空气 → 活塞运动 → 阀门旋转

当压缩空气正常供应时，执行器驱动阀门动作。

当气源压力消失时，弹簧推动活塞返回，使阀门回到预先设定的安全位置。

根据具体结构，单作用执行器可以实现：

• Fail Closed（失气关）

• Fail Open（失气开）

因此，当系统要求阀门在失去气源后自动进入某一个确定位置时，单作用执行器非常常见。

2. 什么是双作用气动执行器？

**双作用气动执行器（Double Acting Pneumatic Actuator）**利用压缩空气推动活塞向两个方向运动。

一侧进气时，活塞向一个方向运动；

另一侧进气时，活塞向相反方向运动。

其基本工作方式为：

气源A → 打开

气源B → 关闭

与单作用执行器不同，双作用执行器通常没有用于正常复位的内部弹簧。

因此，需要通过气动控制系统向相应的气口供气，以完成开启和关闭动作。

3. 单作用与双作用的基本区别

实际耗气量和输出扭矩取决于执行器规格、供气压力、活塞面积、行程、弹簧配置以及工作循环。

4. 单作用执行器是如何工作的？

典型的单作用气动执行器可以按照以下过程工作。

第一步：压缩空气进入执行器

压缩空气进入执行器气腔。

第二步：气压推动活塞

气压作用在活塞上，并克服弹簧力。

第三步：活塞移动

活塞沿执行器内部进行直线运动。

第四步：齿轮齿条进行转换

活塞连接齿条，齿条与齿轮啮合。

活塞的直线运动被转换为齿轮的旋转运动。

第五步：阀门打开或关闭

执行器输出轴带动阀杆旋转，从而控制阀门。

第六步：气源消失

当气源压力消失后，弹簧推动活塞返回。

执行器带动阀门回到预设的失效位置。

5. 双作用执行器是如何工作的？

双作用执行器使用压缩空气完成两个方向的运动。

开启

压缩空气进入其中一个气腔。

气压推动活塞运动。

齿条带动齿轮旋转。

阀门向打开方向运动。

关闭

压缩空气进入另一侧气腔。

活塞向相反方向运动。

齿条带动齿轮反向旋转。

阀门关闭。

因此：

气压 → 打开

以及：

气压 → 关闭

两个方向都由压缩空气提供动力。

6. 最大区别：失效位置

单作用和双作用执行器最重要的区别之一，就是气源中断后阀门会怎样运动。

单作用执行器

由于内部存在弹簧，当气源消失后，弹簧会自动推动执行器返回预设位置。

例如：

失气 → 弹簧复位 → 阀门关闭

或者：

失气 → 弹簧复位 → 阀门打开

这种结构适用于需要确定安全位置的工艺系统。

双作用执行器

标准双作用执行器没有用于自动复位的弹簧。

因此，当气源突然消失时，阀门最终停留的位置会受到：

• 气动回路

• 阀门负载

• 系统设计

• 阀门本身的机械特性

等因素影响。

如果系统需要明确的失气开或失气关功能，则通常需要增加相应的安全控制方案，或者选择其他适合的执行器配置。

7. 单作用与双作用的扭矩有什么区别？

执行器选型时，扭矩是非常关键的参数。

对于双作用执行器：

压缩空气在两个方向都产生驱动力，因此两个方向的输出扭矩都由气压产生。

而单作用执行器则不同，它同时受到两个力的影响：

气源扭矩 vs 弹簧扭矩

弹簧在压缩和释放过程中，其作用力会发生变化。

因此，单作用执行器在不同位置的实际输出扭矩也可能发生变化。

这意味着：

不能只看产品目录中的最大扭矩来选择执行器。

应该结合阀门在实际启闭过程中的扭矩需求，对执行器整个工作范围进行校核。

8. 为什么弹簧配置很重要？

单作用执行器内部通常会安装多根弹簧。

弹簧数量和弹簧力会影响：

• 弹簧扭矩

• 工作压力

• 失效位置

• 输出扭矩

• 安全性能

• 执行器内部空间

例如：

增加弹簧力可以提高复位扭矩，但同时也意味着气源需要提供更大的力量才能克服弹簧力。

因此，执行器设计需要在以下因素之间取得平衡：

气源扭矩 + 弹簧扭矩 + 阀门扭矩

所以，单作用执行器选型时，弹簧配置是非常重要的参数。

9. 单作用与双作用的耗气量有什么区别？

对于大型自动化阀门系统来说，压缩空气消耗量是一个值得关注的问题。

双作用执行器在开启和关闭两个方向都需要压缩空气。

单作用执行器则使用压缩空气完成一个方向的动作，返回动作由弹簧完成。

因此，在某些工作循环下，单作用执行器可能降低压缩空气消耗。

但不能简单地认为：

单作用一定比双作用省气。

实际耗气量还取决于：

• 执行器尺寸

• 工作压力

• 动作次数

• 气腔容积

• 阀门类型

• 弹簧配置

• 工作方式

因此，更准确的方法是比较具体型号的实际耗气数据。

10. 单作用气动执行器的优势与局限

优势

① 可以实现自动失效位置

气源中断后，弹簧能够使阀门回到预设位置。

② 适合具有安全要求的应用

例如系统规定失气后必须关闭或者打开阀门。

③ 机械弹簧复位

返回动作不需要通过另一侧气源完成。

局限

① 内部结构更加复杂

弹簧需要占用执行器内部空间。

② 需要考虑弹簧寿命

长期运行时，弹簧状态会成为影响可靠性的因素之一。

③ 输出扭矩会发生变化

由于弹簧力随着位置变化，单作用执行器不同位置的输出扭矩也会发生变化。

④ 内部空间受到限制

弹簧数量和结构会影响执行器内部空间设计。

11. 双作用气动执行器的优势与局限

优势

① 两个方向均采用气动驱动

开启和关闭均由压缩空气提供动力。

② 工作方式稳定

正常工作过程中不依赖弹簧进行复位。

③ 适合常规工业自动化

广泛应用于球阀和蝶阀的自动化控制。

④ 扭矩选择灵活

可以根据阀门所需扭矩和供气压力选择不同规格的执行器。

局限

① 没有天然的弹簧失效位置

标准双作用执行器在气源消失后不会自动通过弹簧将阀门复位。

② 两个方向都需要气源

开启和关闭动作都需要气动系统提供压缩空气。

③ 安全功能可能需要额外设计

如果工艺要求失气开或失气关，需要根据系统增加相应的安全控制方案。

12. 什么情况下选择单作用执行器？

当阀门在失去气源后需要自动进入一个确定位置时，可以考虑单作用执行器。

典型应用包括：

紧急关断

气源中断时，阀门需要自动进入安全位置。

燃气或气体系统

某些工艺可能要求气源故障时阀门自动关闭。

冷却或保护系统

某些应用可能要求失去控制气源后阀门自动打开。

对失效位置有要求的工艺系统

当工艺安全设计明确规定Fail Open或Fail Closed时，单作用执行器是一种常见方案。

具体选择失气开还是失气关，应根据实际工艺需求确定。

13. 什么情况下选择双作用执行器？

当以下条件成立时，可以考虑双作用执行器：

• 不需要明确的失效位置

• 需要两个方向的气动控制

• 阀门需要频繁动作

• 需要稳定的双向气动力

• 阀门需要较大的输出扭矩

• 系统具有稳定可靠的气源

常见应用包括：

• 水处理

• 化工

• 工业自动化

• HVAC

• 压缩空气系统

• 一般过程控制

• 自动化生产设备

14. 球阀应该选择单作用还是双作用？

球阀通常需要通过旋转扭矩，使球体在开启和关闭位置之间旋转。

对于气动球阀：

可以选择单作用：

• 需要失气开或失气关

• 有明确的安全位置要求

• 气源中断后需要自动改变阀门位置

可以选择双作用：

• 不需要弹簧复位

• 阀门需要频繁启闭

• 气动系统能够双向供气

• 需要两个方向稳定的气动扭矩

15. 蝶阀应该选择单作用还是双作用？

蝶阀同样经常采用齿轮齿条式气动执行器进行自动化控制。

基本选择逻辑与球阀类似：

安全关断 → 通常考虑单作用

常规自动化 → 通常考虑双作用

但最终仍然需要根据蝶阀的实际扭矩进行选型。

蝶阀扭矩可能受到以下因素影响：

• 阀门口径

• 阀座材料

• 压差

• 蝶板结构

• 介质

• 温度

• 开度

因此，执行器规格应该根据阀门制造商提供的扭矩数据进行选择。

16. 如何选择合适的气动执行器？

可以按照以下步骤进行。

第一步：确定阀门类型

首先确定：

球阀、蝶阀、旋塞阀还是其他旋转阀门。

第二步：确定阀门所需扭矩

获取阀门制造商提供的扭矩数据，包括：

• Breakaway Torque 启动扭矩

• Running Torque 运行扭矩

• Seating Torque 座封扭矩

• Unseating Torque 脱离扭矩

第三步：确定供气压力

建议按照最低实际供气压力进行执行器选型，而不是只看额定气源压力。

第四步：选择执行器类型

单作用 → 需要失气开/失气关功能

双作用 → 需要两个方向的气动驱动

第五步：增加合理的安全余量

执行器输出扭矩应高于阀门实际需求。

具体安全系数应根据阀门、执行器制造商建议以及实际工况确定。

第六步：检查整个动作范围

确保执行器在阀门整个开启和关闭过程中都能够提供足够的扭矩。

17. 为什么执行器结构也很重要？

单作用和双作用的区别不仅仅是控制方式不同。

执行器内部结构同样会影响最终性能。

主要零部件包括：

• 活塞

• 齿条

• 齿轮

• 缸体

• 端盖

• 弹簧

• 轴承

• 密封件

• 输出轴

例如，对于单作用执行器来说，内部需要为弹簧提供足够的安装空间，并保证弹簧定位合理。

KINKO气动执行器采用：

• 铝合金缸体

• 65#钢活塞

• 齿轮齿条传动

• 硬质阳极氧化处理

• 深结构活塞设计

• IP68防护设计

这些结构并不是独立存在的，而是作为整个执行器系统的一部分共同工作。

18. KINKO单作用与双作用气动执行器

KINKO提供单作用和双作用气动执行器，用于不同工业阀门的自动化控制。

执行器产品方案包括：

• Rack and Pinion

• Double Acting

• Spring Return

• Heavy Duty

• Scotch Yoke

• Explosion Proof

根据具体型号和应用条件，可配置：

• 铝合金缸体

• 65#钢活塞

• 硬质阳极氧化

• IP68防护

• 长循环寿命

• 多种扭矩规格

部分适合的配置可支持最高约100万次动作循环，但实际寿命取决于压缩空气质量、工作压力、阀门负载、润滑、温度、动作频率以及安装条件。

19. 单作用还是双作用？快速选择表

这张表主要用于初步判断，并不是绝对规则。最终选型仍应结合阀门、工艺、安全要求以及执行器扭矩进行确定。

20. 常见问题 FAQ

Q1：单作用和双作用气动执行器最大的区别是什么？

单作用执行器使用压缩空气完成一个方向的运动，并利用弹簧复位。

双作用执行器则使用压缩空气完成两个方向的运动。

Q2：单作用和双作用哪个更好？

没有绝对的优劣。

应该根据：

失效位置 + 阀门扭矩 + 气源条件 + 工艺要求

进行选择。

Q3：安全应用更适合单作用吗？

如果系统要求气源丢失后阀门自动进入某个确定位置，单作用执行器可以通过弹簧提供自动复位功能，因此常用于这类应用。

Q4：双作用执行器失气后会自动打开还是关闭？

标准双作用执行器没有内置复位弹簧，因此不会天然提供失气开或失气关功能。

失气后的最终位置取决于气动回路、阀门负载以及整个系统的设计。

Q5：单作用执行器一定比双作用省气吗？

不一定。

单作用在某些动作循环中可以通过弹簧完成返回动作，从而减少部分压缩空气消耗。

但实际耗气量还取决于执行器尺寸、压力、行程和动作频率。

Q6：同一个阀门可以使用单作用和双作用执行器吗？

在很多情况下可以，只要执行器与阀门机械连接匹配，并且扭矩选型正确。

但两种执行器的控制方式以及失效功能不同。

Q7：如何选择气动执行器规格？

首先确定阀门所需扭矩，然后根据最低供气压力检查执行器实际输出扭矩。

同时考虑：

安全余量 + 阀门类型 + 温度 + 动作频率 + 失效位置。

结语

单作用和双作用气动执行器最核心的区别可以简单概括为：

Single Acting = Air + Spring

Double Acting = Air + Air

单作用执行器适用于需要失气后自动进入确定位置的应用，例如失气开或失气关。

双作用执行器则广泛应用于一般工业自动化，在开启和关闭两个方向都通过压缩空气提供动力。

但实际选型不能只看“单作用还是双作用”。

完整的执行器选型应该综合考虑：

阀门扭矩 + 最低供气压力 + 失效位置 + 动作频率 + 工作温度 + 介质 + 安全要求

KINKO提供单作用和双作用气动执行器方案，可根据不同工业阀门自动化需求进行配置。