作者：Cooper Etheridge

翻譯：Gordon

文章出處：http:///web-only/categories/technical-topics/10388-linear-actuators-for-automating-gate-valves.html

閥門行業(yè)的大多數專業(yè)人員已經熟悉使用線性執(zhí)行器操作截止閥。但是，許多人可能沒有意識到線性執(zhí)行器也可以用于帶有上升桿的閘閥。閘閥操作歷來是使用多回轉電動執(zhí)行器實現自動化的，但是線性執(zhí)行器在需要更快的沖程速度，更高的推力，更精確的定位或特定的故障安全位置的應用中可能是首選。

線性執(zhí)行器

與產生圓周運動的常規(guī)電動機相比，線性執(zhí)行器可以是產生直線運動的任何裝置。線性執(zhí)行器的主要優(yōu)點是，許多應用需要線性運動，包括閥門和阻尼器。線性執(zhí)行器最簡單的設計是在氣缸內移動的活塞，這種配置只有一個運動部件。詹姆斯·瓦特（James Watt）在1770年代制造了第一臺實用的蒸汽機，該發(fā)動機需要將活塞緊密安裝在氣缸中。盡管用于操縱閥的線性執(zhí)行器通常使用液壓或氣動動力源，但是現代線性執(zhí)行器可以以多種方式提供動力。

線性液壓執(zhí)行器提供了對活塞運動的更精確控制，因為液體實際上是不可壓縮的。液壓油被泵入油缸，以向前推動活塞，然后將液壓流體抽出以將其向后拉?；钊奈灰苾H沿其軸線發(fā)生，從而使運動線性化。液壓汽車千斤頂是線性液壓執(zhí)行器的最常見示例之一，通常由液壓泵控制。

氣動線性執(zhí)行器在原理上與液壓執(zhí)行器類似，不同之處在于它們由壓縮空氣而非液壓油驅動。結果，由于空氣是可壓縮的，它們的運動不如液壓執(zhí)行器精確。因此，氣動線性執(zhí)行器通常不是移動重載的最佳選擇。另外，由于空氣壓縮機的尺寸而使其難以運輸，并且在運行時會產生大量噪聲。就是說，氣動執(zhí)行器的主要優(yōu)點是可以用壓縮空氣提供動力，這在許多工業(yè)環(huán)境中都很容易獲得。

閘閥

閘閥通過將障礙物或閘門抬離流體路徑而打開。澆口面通常為楔形，以增加抵靠密封表面的壓力，盡管它們也可以是平行的。與其他設計相比，閘閥的最大優(yōu)勢在于，當閘門完全打開時，它幾乎不會對流體流動產生阻力。此外，閘閥沿管道軸線的空間很小。閘閥的主要缺點是，隨著閘門的移動，流路的大小會以非線性方式變化，因此流量與閥桿行程不一致。對于某些閘閥設計，當閘門部分打開時，流體流動還會引起振動。

閘閥的最常見應用是簡單地完全打開和關閉管道，而不是調節(jié)流體流量。它們通常用于直徑至少為2英寸的較大管道，因為它們的設計比其他類型的閥門更簡單。但是，由于流體壓力將閘門推向其導軌，閘門閥在高壓下變得越來越難操作。大型閘閥可能需要旁通控制器以在閘閥本身運行之前降低閘板上的流體壓力。

對于泄漏不太嚴重的應用，可以使用閘閥，而閘閥或閥座上通常沒有安裝密封圈，通常用于加熱或下水道。

閥桿

帶執(zhí)行器的閘閥使用帶螺紋的閥桿，通過圍繞螺紋的驅動螺母將執(zhí)行器連接到閘門，從而可以通過手輪或馬達旋轉螺母。取決于螺紋的一端，閥桿可分為上升型或非上升型。

上升型閥桿直接連接到閘門，允許它們隨閘門升高和降低。這種設計為操作員提供了閥門位置的視覺指示。線性執(zhí)行器使用的閘閥通常具有上升的閥桿。

非上升型閥桿固定在執(zhí)行器上，并旋入閘門，使閥桿隨執(zhí)行器一起旋轉。這種設計掩蓋了閘門在閥門內的運動，因此它可以使用擰在閥桿上的指針來指示閥門的位置。無立桿主要用于垂直空間有限的應用中。

改造

將線性執(zhí)行器安裝到閘閥非常簡單。它需要卸下手輪和驅動螺母，露出螺紋桿。然后必須安裝一個聯軸器，以將閥桿連接到執(zhí)行器的活塞桿，使執(zhí)行器可以上下移動閥桿。圖1示出了手動閘閥；圖2顯示了安裝在地下閘閥上的線性執(zhí)行器。

規(guī)格

線性執(zhí)行器提供推力而不是扭矩，這是氣缸尺寸的直接函數，因為執(zhí)行器的推力是液壓流體或空氣施加的壓力與氣缸表面積的乘積。因此，更高的要求推力會增加執(zhí)行器的最小尺寸，而更高的供應壓力會降低它。因此，執(zhí)行器應使用現場可用的最高供應壓力，以最大程度地降低成本，這主要是由氣缸尺寸決定的。

確定線性執(zhí)行器最小尺寸要求的最佳實踐是使用實際運行條件下所需的推力。根據ANSI定義，從閥的最大壓差額定值計算所需推力通常會導致推力高于實際需要，從而不必要地增加了執(zhí)行器的成本。

總結

氣動和液壓線性執(zhí)行器已經證明了其在閥門行業(yè)以外的許多應用中的適應性。其緊湊的外形非常適合緊湊的管道運行，其簡單而堅固的設計使線性執(zhí)行器在一定范圍的工作條件下均可靠。線性執(zhí)行器為帶有立桿的閘閥提供了有效的自動化解決方案。

作者Cooper Etheridge 是Automation Technology, Inc.公司的CEO