图4-8 卧式齿轮齿条活塞执行机构
4）立式螺旋式活塞执行机构
卧式活塞执行机构横向尺寸较大，对于一些特殊场合，横向安装尺寸受限，如国产化，原来的阀要更换下来，它的左右、前后尺寸都受到了限制，只能向上方空间发展，此时，卧式的执行机构就不能用了，只能配立式执行机构，见图4-9。气缸内开有螺旋槽的活塞直接带动输出轴转动，具有尺寸小、重量轻的特点。但它比卧式齿轮齿条活塞执行机构的可靠性差、有效输出力矩小，所以除在不得已的情况下选用此执行机构外，我们还是建议选用卧式齿轮齿条活塞执行机构。
图4-9 立式螺旋式活塞执行机构
5）建议性意见
（1）直行程的调节阀，如单座阀、双座阀、套筒阀，建议选用立式直行程活塞执行机构去代替气动薄膜执行机构，它不仅可以减小尺寸，还有效地利用500KPa的气源来提高输出力、提高阀的刚度（如加粗阀杆、加大弹簧等）。
（2）对角行程类的调节阀，应选用卧式齿轮齿条活塞执行机构，最典型的是蝶阀，所配气动薄膜执行机构或立式活塞曲柄连杆的驱动方式都应淘汰，配用卧式齿轮齿条活塞执行机构。这样，不仅提高了动作的可靠性和精度，且外形尺寸大大减小，外形也更加美观；其次是偏心阀、球阀，也应将原来的老式曲柄连杆结构淘汰，由卧式的齿轮齿条活塞执行机构来代替。一个典型的阀改进的例子见图4-10。
（a）老式活塞蝶阀
图4-10
4 电动执行机构
由于老式电动执行机构可靠性差，因此选用较少，不得已只好采用“气动阀+电气阀门定位器+气源”的复杂组合方式，其目的就是绕开电动执行机构。通过近二十年电动执行机构的发展，尤其是近十年电子式执行机构的问世，它可靠性高、重量轻、外观美，所以其应用迅猛发展，大有取代“气动阀+电气阀门定位器+气源”之势，我们不得不对电动执行机构另眼相看了。
4.1 DKZ直行程电动执行机构
它是七十年代设计的老产品，其结构见图4－11。它可配用DFD电动操作器实现系统的手动、自动的无干扰切换、中途限位、远程控制等。DKZ执行机构分为普通型和隔爆型两种，其推力范围是40～1600kgf，行程是10—100mm。 主要存在的问题是：①可靠性差；②伺服放大器与执行机构分开安装，使用不方便；③笨重，最小规格DKZ－1100重达38kg，最大规格DKZ—5600重量高达150kg；④外形尺寸大，需占据较大的安装空间。如此看来，DKZ的应用将会越来越少。
图4-11 DKZ电动执行机构
4.2 DKJ角行程电动执行机构 它与DKZ同属七十年代设计的产品，其特点与DKZ一致，只是输出的是角行程，用于角行程类调节阀。其结构见图4－12。 它的缺点除与DKZ一致外，另有两个缺点：①无防爆结构；②需另设置一个角铁零件再与阀连接，这种连接方式笨重、落后又复杂。它同DKZ一样属淘汰品种。
图4-12 DKJ电动执行机构
4.3 S系列（SKZ、SKJ）电动执行机构
为解决上述DKZ、DKJ存在的问题，在80年代对它们进行了改进型设计，原DKZ改进后为SKZ，原DKJ改进后为SKJ。
（b）新型小型蝶阀
其结构分别见图4－13、4－14。
改进后的优点为：①将DKZ顶置位阀改在了侧面；使高度有所降低；②顶置的手轮也改在侧面了，降低了高度，方便了手动操作；③在可靠性方面作了一定的改进；④较DKZ、DKJ减轻30％（普通型）、防爆型减轻20％；⑤角行程执行机构增加了直连式连接方式。
但仍存在的问题有：它仍然局限在老式的DKZ、DKJ的基础上的改进，没有得到根本性的突破，如可靠性问题、重量问题、外观问题、伺放另外安装问题等，较好地解决这些问 图4-12 DKJ电动执行机构题，还是下述的电子式执行机构。
图4-13 SKZ直行程电动执行机构
图4-14 SKJ角行程电动执行机构
4.4 电子式电动执行机构
它于80年代问世，在90年代日趋完善，应用在国外越来越普及。非常遗憾的是，国内却没有这样的产品，除国内引进日本工装的电子式执行机构外，主要还是靠进口或国内代销，国内的厂家还在生产DKZ、DKJ及S系列，可见，执行机构与国外有十年的差距。好在进口执行机构的价格还算能够接受，与“气动阀+进口阀门定位器”的价格不相上下。为此，一方面，我们呼吁应尽量选用高可靠、高性能、超轻型的电子式执行器，同时，我们也呼吁国内厂家尽快研制出中国自己的产品（国内的厂家和研究所也正在努力）。作者近十年在调节阀的研究上下了很大的功夫，认为在目前的情况下，进口电子式执行机构配国产的阀是当前调节阀的首选。 在后面第六篇将详细地介绍了日本工装、日本光荣、西德PS公司生产的电子式电动执行机构以及国产的电子式电动执行机构。
电子式电动执行机构有如下特点：
（1）可靠性高，好的进口执行机构可以在5～10年内免维修，这是最突出的特点：
（2）执行机构、伺服放大器一体化，其伺服放大器小到如烟盒大小。它不仅尺寸小，而且调整方便，功能齐全；
（3）超小超轻，轻到了3～5kg，而国内的DKZ、DKJ最轻也达30多公斤；
（4）外观美。这种电子式执行机构通常是两种形状，一种圆柱型，最小的形状尺寸约为Φ130×150mm，大规格的也不过如生活中的“高压锅”般大小；另一种是长方形，小规格的形如“小饭盒”般大小。它们与阀相匹配，使整个阀十分匀称。
（5）多功能。具有自诊断系统、状态切换、信号任意切换、行程任意选定、带过载保护、带过热保护、带阀位反馈等，这些都是老式电动执行机构无法相比的；
（6）调整方便。手动操作简单方便（不需手柄推进拉出）、调整方便、接线方便、伺服放大器一体化，不需考虑伺服放大器的另外安装；
（7）性能价格比优越，这也是它被大量使用的又一主要因素。 5 阀盖与填料
5.1 上阀盖型式
调节阀的上阀盖位于执行机构与阀体之间，其作用是使填料函中的聚四氟乙烯填料在一定的温度范围内正常工作而保证密封性能，它有以下三种常见结构，如图4－15（a）、（b）、（c）。 （1） 普通型：使用工作温度为：铸铁－20～＋200℃；铸钢－40～＋250℃； （2） 散热型：使用工作温度为：碳钢－40～＋450℃；不锈钢－60～＋450℃； （3） 长颈型：使用工作温度为：－60～＋200℃。
散热型一般采用聚四氟乙烯填料。当采用新型的柔性石墨填料时，由于它可直接在600℃高温以下工作，因此，在高温场合也可用普通型上阀盖。
对有毒、易挥发或贵重流体介质场合，为避免泄漏，设计为波纹管密封型。它把阀介质隔绝在波纹管内侧而减少外漏。如图4－15（d）所示。
(a)
(b)
图4-15 上阀盖类型
5.2 填料
调节阀的填料装于上阀盖填料室内，其作用是防止介质因阀杆移动而向外泄漏。最常用的填料是由聚四氟乙烯制成。它具有摩擦系数小、密封性能好和耐腐蚀性能好等优点，但耐温差、寿命较短。其形状见4－16。
(c)
(d)
(a)
图4-16 聚四氟乙烯
现在柔性石墨填料的应用越来越广泛。石墨填料是70年代初国外研制的新型填料，我国在70年代中期开始研制并用于调节阀中。石墨填料具有密封性和自润滑性好、耐腐、耐高低温、温度变化影响小等特点，它的应用将会越来越普遍。 石墨填料需要较大的压紧力，因此对阀杆摩擦力较大，一般要带阀门定位器或气动放大器才能工作。石墨填料工作温度为－200～＋600℃，可以直接在高温介质中工作，无需带散热片。它一方面减小了外形尺寸，同时经济性也好。 6 调节阀主要阀型及结构特点
至目前为止，共产生了十个大类的调节阀，在第一篇的“调节阀的发展过程”中作了综述。下面着重介绍这十大类的结构和使用特点，重点说明使用中的优缺点及其原因，以及使用中注意的问题。
(b)
6.1 直通单座调节阀 1）结构与使用特点
阀体内只有一个阀芯和阀座，见图4-17。DN≥25时，阀芯为双导向（现在的精小型单座阀已改为单导向）；DN≤20的，阀芯为单导向。该阀产生于四十年代，六十年代国内联合设计，属六十年代水平的产品，其使用特点如下：
（1）由于只有一个阀芯，容易保证密封，泄漏量小，但不能完全切断，其标准泄漏量为0.01％Kv，因此适用于泄漏量要求小的场合。当进一步设计后，可作为切断阀使用。
（2）正因为只有一个阀芯，压差对阀芯产生的不平衡推力大。设阀前压力为P1，阀后压力为P2，阀杆直径为ds，阀座直径为dg ，见图4－17中的（b），则往上的推力为0.25πdgPl，往下的推力为0.25π（dg-ds）P2。
不平衡力是：Ft＝0.25πdgPl－0.25（dg-ds）P2
＝0.25π（dg△P＋dsP2）
由公式可知，口径越大，上推的不平衡力越大，所以，允许压差△P越小，因此直通单座调节阀仅适用于△P小的场合，否则必须选用推力大的执行机构，或配用阀门定位器。但口径较小时，因△P作用面积小，也可用于大压差场合。 （3）因阀体流路较复杂，加之导向处易被固体卡住，不适用于高粘度、悬浮液、含固体颗粒等易沉淀、易堵塞的场合。
（4）太笨重。 2）使用须知
该阀主要优点一个：泄漏小；主要缺点三个：允许压差小、易堵卡、太笨重。因此，它仅适用于泄漏要求较严，压差不大的干净介质场合；反过来讲，不干净介质、压差较大时不能用。取代它的产品是精小型单座阀（重量、高度下降30％）和全功能超轻型调节阀（泄漏小、压差大、不干净介质场合可用，且重量约轻70％，尤其DN≥65时效果更明显）。
6.2 直通双座调节阀 1）结构与使用特点
直通双座调节阀阀体部件的结构如图4－18所示。阀体内有两个阀座、阀芯，阀芯为双导向。该阀产生于四十年代，六十年代国内联合设计，属六十年代水平的产品。它使用特点如下：
（1）由于流体压力作用在两个阀芯上，不平衡力相互抵消许多，因此允许压差大。这种能互相抵消许多不平衡力的结构为平衡式结构。
（2）在关闭时，因存在着加工误差，阀芯与阀座的两个密封面不能同时密封，因此，泄漏量比单座阀大十倍到上百倍；同时，温度变化时泄漏量也会增大，这是它的突出的缺点，所以不能用在工艺要求泄漏小的场合。
（3）因阀体流路较复杂，加之上下导向处易被固体颗粒卡住，不适用于高粘度、悬浮液、含固体颗粒等易沉淀、易堵塞场合。 （4）太笨重。 2）使用须知
该阀主要优点一个：允许压差大；主要缺点三个：泄漏大、易堵卡、太笨重。因此，它仅适用于泄漏要求不严、压差较大的干净介质场合。反过来讲，不干净介质、泄漏要求较严时不能使用。取代它的产品是精小型套筒阀（重量、高度下降30％）和全功能超轻型调节阀（泄漏小、压差大、不干净介质均可使用，且重量轻约70％，尤其是DN≥65时效果更明显）。
图4-18
图4-17
调节阀教程
