过去40年最常使用的气动执行机构时隔膜执行机构（图5.8）。大多数隔膜执行机构设计成直线运动，但也有旋转运动的结构。根据定义，典型的隔膜执行机构是单向作用执行机构，它提供空气压力到弹性体屏障（叫做隔膜）的一侧去伸长或收缩执行机构的杆，此杆与闭合元件连接。隔膜夹持在上部和下部套管之间，根据执行机构的类型，两个套管之一均能承受空气压力。在单向作用执行机构中，位于隔膜一侧的空气室利用内部弹簧与隔膜的另一侧相对立。内部弹簧叫做范围弹簧，当空气室内的空气压力减少时，它可使执行机构在相反方向运动。范围弹簧的作用也像一个失效-安全机构，当供应到执行机构的空气中断时，它可使执行机构旋转到开启或关闭二者之一的位置。根据外部性状，弹簧安装在邻近隔膜处或邻近隔膜板上。执行机构杆与隔膜板相连接，并通过轭架顶部利用导向器而被支撑。当空气压力增加而隔膜运动时，板载相应的形式上运动。直线运动直接传送到执行机构杆上，此杆在阀内推动闭合元件。执行机构用轭架安装在阀体上，用以表明执行机构或阀门的位置，并支撑执行机构杆件，而使执行机构杆和阀门阀杆连接。它也可使福建安装方便。对于隔膜执行机构来说，阀体和执行机构之间的最常用的连接方法是采用带螺纹的轭架螺母。使用夹具以防止执行机构杆与阀门阀杆的意外旋转，夹具上应配备有指示器以表示执行机构或阀门位置。

       对于方便的单向作用隔膜机构，由控制器到执行机构的空气讯号具有双重作用，它首先提供定位讯号，其次它提供动力去产生需要的推力，此推力应能客服工艺力、摩擦力、中立、闭合元件重量和由范围弹簧产生的反抗力。
隔膜执行机构具有正向作用和反向作用二种结构。对于正向作用结果（图5.9），压缩空气送入执行机构，它使执行机构的杆眼神并使阀门关闭。这也意味着，在空气丢失时，执行机构将收缩执行机构的杆并使阀门打开而维持打开状态。对于反向作用结果（图5.10），当空气压力送入执行机构时，杆收缩并使阀门打开。如果使工期或空气压力终端，执行机构运动到延伸位置而使阀门关闭。

    对于正向作用结构，空气进入位于隔膜以上的套管。在执行机构的下面是执行机构板和范围弹簧。范围弹簧接触到轭架底部使弹簧上端推向隔膜板和随后的隔膜。在放松（或失效）位置隔膜被推入上部套管面积之中。当空气进入上部套管并产生压力，隔膜及隔膜板推向弹簧。当讯号压力增加，空气压力超过反抗力，隔膜和板向下运动。此运动使执行机构的杆延伸并使阀门向关闭位置运动。最终当达到讯号的空气压力时，导致空气压力进入空气室，隔膜和板完成它们的全部行程。在板的另一侧，范围弹簧几乎被全部压缩。在这点上，阀杆在其全部延伸位置，阀门在讯号的全部压力范围内被关闭。当讯号衰减，空气压力降低，范围弹簧的反抗力产生效应，执行机构运动到期放松状态和阀门被打开。
    对反向作用结果，下部空气室用来提供空气压力以收缩执行机构的杆，再次同时反向作用弹簧产生反抗力和失效模式。上部套管是静止的，仅用来固定隔膜和向大气排放空气。对于这种结构，下部套管承受压力，并备有一个空气接头向空气室注入空气。隔膜板安装在隔膜上方。范围弹簧位于下部套管之下并与隔膜及板的组合件不直接接触。范围弹簧位于执行机构杆上的容器上。因为范围弹簧接触到下部套管的地步（或再次情况，顶部伸出），当执行机构杆用空气收缩到下部空气室是，弹簧的阻力相应地增加。当执行机构收缩时，阀门开始打开。当空气讯号在范围内的高端时，执行机构杆全部收缩，范围弹簧几乎被全部压缩。当讯号改变并移动到范围的低端时，去往下部空气室的空气压力衰减。在此点上，范围弹簧的反抗力开始推动执行机构杆达到放松（延伸）状态，直到达到全部延伸和阀门关闭。
    当使用反馈放大器改进执行机构的总响应时，可安装三通反馈放大器，它供应或排放空气压力到执行机构的一侧。三通反馈放大器安装在执行机构的轭架腿上或整体地安装在执行机构内，如图5.11所示。隔膜执行机构有几种尺寸，每种尺寸均带有不同面积的隔膜和几种范围弹簧的选择方案。每一种尺寸有一给定的推力范围，此推力用来克服工艺力、摩擦力、中立和范围弹簧力。执行机构尺寸与工艺管线尺寸的关系少于与操作条件的关系。不管阀门用于开-关工况或节流工况均对执行机构尺寸有影响。对于隔膜执行机构，仪器讯号能广泛变化以适应动力的条件。虽然3～15psi（0.2～1.0bar）被认为是标准的，隔膜执行机构的讯号范围可高到3～27psi（0.2～1.9bar）或6～30psi（0.4～2.1bar）。隔膜执行机构尺寸取决于隔膜的面积（in2）。例如尺寸为125的执行机构其隔膜面积为125 in2。

       隔膜执行机构的主要优点是制造费用便宜并可在整个过程工业中普遍地使用。虽然在高推力需要上受到限制，它们却能很好地适应一部分低压力范围的工况（此处对推力的要求不是那样高）。基本的单向作用结果和操作方法是容易掌握的。因为调位讯号可很方便地驱动执行机构，而不需要额外增加反馈放大器和管线的费用。没有反馈放大器，故不存在涉及到的调准供需和设备的机构难题。不采用反馈放大器也意味着减少了运动零件（例如反馈放大器的执行机构的连杆）所涉及到可能导致潜在的维护问题。当使用直线运动阀门，执行机构杆的全部运动被直线传送到阀门的闭合元件。因为隔膜没有严密的动密封（例如O形环），在调位过程中不需要爆发力提供即刻的和准确的响应。总之，隔膜执行机构对于精密的、调位的工况是理想的；即刻响应是重要的；执行机构采用中等到低的推力以克服工艺和阀门的力。
       应注意到这种结构存在几个缺点，因为隔膜比较大，其大的外壳可存在重量和高度问题，特别是安装在较小尺寸的阀门上，浙江导致在小阀门和过大的执行机构之间连接处的应力问题。因为隔膜的弹性收缩，它的阀杆行程被限制。与其他类型的执行机构4比较时，行程稍微有点短。提出一个特殊工况阀芯问题，此工况需要一个长形成去提供特别的流动特性或通过其他方面芯设施提供较大的流量。大多数隔膜执行机构的行程是2in（5.1cm）或更小，虽然在某些特殊工况中可能是4in（10.2cm）行程。其最大的缺点是隔膜本身的推力和空气压力的限制。因为隔膜执行机构产生的力的总值是与执行机构尺寸成比例的，需要高推力的外形尺寸收到隔膜尺寸的限制。大多数隔膜额定操作压力20～30psi（1.4～2.5bar），这样限制了空气压力作用在隔膜的推力总量。例如尺寸为125的隔膜执行机构，其操作空气压力为30psi（2.1bar），则能产生的最大推力为3750lb（1700kgf）。因此提高推力的惟一办法是增加隔膜尺寸，这将采用一个较大的执行机构的空气室。而执行机构本身的较大体积又产生较慢的执行机构速度和降低总相应。隔膜空气压力的条件限制，要求使用调节器，因为大多数工厂供应的空气压力实在80～125psi之间（5.5～8.6bar之间）。如果隔膜能够承受那样高的压力，则上述例题中的推力总量将显著地增加到10000lb（4400kgf）推力。不幸的是尚没有研制出能提供那样的强度而又能提供所需要的回弹力以便在整个行程中移动的隔膜材料。隔膜执行机构的推力限制条件可采用带有阀门结构的隔膜执行机构来解决，该阀门结构可平衡工艺流动条件，例如双阀座或压力平衡阀芯等，这些费用可通过使用较小的执行机构而抵消。
        总之，对于隔膜执行机构而言，由于受到隔膜的条件限制，不能提供一场的抗偏离能力，当工艺物流波动时将发生问题。当节流接近阀座时它不会碰到问题，即它没有足够的动力去防止闭合元件被拉入阀座内。隔膜执行机构的抗偏离能力值在整个行程中一般是恒定的。当闭合元件接近阀座时，工艺物的土壤变化或波动会导致阀门关闭而产生水锤效应。

       由维护观点来看，隔膜执行机构的寿命多少会受到隔膜寿命的限制。如果隔膜发生轻微的失效，执行机构就不能操作。因为二个外壳是用许多螺栓连接在一起的，拆卸工作是费力和耗时的。因为正向作用和反向作用的结构需要不同的零件，隔膜执行机构是不能在工地反向的。隔膜执行机构比其他类型的启动执行机构大约多三分之一的零件，这将多少增加它们的费用。
       虽然隔膜执行机构是常见的气动执行机构，但活塞气缸执行机构（图5.12）获得了广泛的使用，特别是工艺变得更先进和更需要时。如图5.13所示，活塞气缸执行机构在承压气缸内使用一个华东密封板（叫做活塞）进行双向作用的操作。对于双向动作结构，由定位器想活塞两侧供应空气。对于所有双向作用执行机构，必须使用定位器以接受来自控制器的气动或电动讯号，并将空气送入活塞的一侧，另一侧的气体被排除知道活塞位于正确位置。虽然气缸内可防止弹簧起到失效-安全机件作用，但活塞气缸执行机构不需要方抗力的范围弹簧。
       像隔膜执行机构一样，活塞气缸执行机构能够用于直线阀门或旋转阀门。直线结构时效率高，因为执行机构杆的整个运动是直接传送到阀杆。另一方面，旋转结构必须使用某些类型的由直线运动转变为旋转运动的连杆。由于连杆或开槽的杆所造成的无效运动，这将产生某些之后或不灵敏区。
       直线汽缸执行机构的结果包括一个铸造的轭架，它是用来和阀门连接的，它也提供空间以备阀门阀杆和执行机构之间的连接，将汽缸结构安装在阀门上，制成执行机构杆和安装定位器及其他附件等工作之用。根据操作条件，轭架可由铝（考虑重量及机加工）或钢二者之一制造。对于火灾敏感的工况，高熔点的钢优先于铝。汽缸内部应精加工以便形成更好的密封。活塞本身为一平盘，它加工到近似于汽缸内径。一个O形环（或其他弹性体密封）嵌入沿着活塞密封边缘的槽内。当O形环和活塞安装到汽缸内，活塞壁被润滑而产生稳定的华东摩擦。如果需要使用失效-安全弹簧，它可安装在活塞的上壁或活塞的下方。不像隔膜执行机构那样，用于不同的反抗力需要不同的范围弹簧，活塞汽缸执行机构弹簧尽在失效-安全操作中需要。这样仅需要一个重载荷的弹簧去适应该财产执行机构所需要推力的大多数工况。对于特别高压力降的工况，可采用套装的弹簧（一个弹簧在另一个弹簧之内），如图5.14所示。利用调节螺栓向弹簧施加压力。此调节螺栓压缩弹簧知道达到所需要的弹簧回复力。用不同长度的调节螺栓能改变弹簧压缩力。利用开口销设施或螺栓将汽缸安装在轭架上方。执行机构杆安装在活塞上并在轭架顶部由导向器支撑，它是由底部空气室的O形环密封的。对于活塞汽缸执行机构，执行机构和阀体之间最常见的连接方式是采用两块轭架卡箍（图5.15）。它不需要较大的螺纹而可产生严密连接，但大气腐蚀是个问题。卡箍可防止执行机构随阀杆意外地旋转。卡箍也可配备指示器以表明执行机构或阀门的位置。

        大多数旋转结构使用某些类型的连杆以将直线运动转变为旋转作用。图5.16表示一个常见结构，它是一个带键槽的杆安装于阀轴上，并在执行机构上游一支点以减少之后现象。此种结构需要一华东密封以便于活塞摇摆运动，当执行机构杆随杆的形成旋转时，活塞将轻
微摆动。如图5.17所示，另一种常用旋转活塞汽缸结构使用带槽的杆，此杆与带销的执行机构杆相交。此结构避免了摆动的活塞及它所需要的华东密封。但其由于带槽的杆结构原因，它有潜在的某些轻微滞后和不灵敏区。对于此种结构，重载荷的返回弹簧是位于与汽缸面对面的另一个单独室内。

        活塞汽缸执行机构是可逆的，它意味着统一执行机构能够变换为既是空气-关闭（执行机构杆延伸）又是空气-开启（执行机构杆收缩），如图5.18所示。对于空气-关闭结构，弹簧位于活塞的下方并利用轭架顶部带环的槽来保持就位。
       活塞汽缸执行机构的操作非常简单，当一个空气-关闭讯号自控制器送到定位器，定位器将空气送入汽缸活塞之上的上部气室内，定位器将相应数量空气自活塞羡慕的地步气室排除。两个空气室内的压力变化导致活塞向下移动，阀杆也如是。当信号编导“开启”时，下部空气室产生了空气压力，而上部空气室的压力被排出，而使活塞向上移动，因此阀的闭合元件打开。如果讯号或动力供应中断，活塞借助于失效-安全弹簧而移动到它的放松位置。在空气-关闭情况，随着阀杆收缩而处于放松状态。在空气-开启情况，随着阀杆延伸而处于放松状态。
       活塞执行机构的主要优点是在相同尺寸下壁隔膜执行机构有较大的推力。因为带定位器的汽缸执行机构不需要气源作为讯号，工厂充分的工期压力可以用来驱动执行机构。带有华东O形环的活塞比隔膜能承受较大的空气压力。论证其重大差别，一个25in2（16cm2），活塞的活塞执行机构使用80psi（5.5bar）的气源能够产生200lb（910kgf）推力。假设在6～30psi（0.4～2.1bar）的范围，与之相比较的隔膜执行机构使用30psi（2.1bar）的起源仅产生750lb（340kgf）的推力。提供与活塞汽缸相同推力的隔膜执行机构则需要较大尺寸。
       活塞执行机构具有较小的空气室并充满较高压力的空气，并比隔膜执行机构有较快的行程速度，隔膜执行机构必须用较低压力的空气充满较大的空气室。例如尺寸为25的活塞汽缸执行机构在一秒钟以内其形成能够达到1.5in（3.8cm），而隔膜执行机构要花费两秒多时间才能达到形同的行程。
       总之，活塞执行机构在气源高达150psi（10.3bar）或低到30psi（2.1bar）时能够操作。活塞汽缸执行机构的另一效益是在操作150psi（10.3bar）工厂空气时不需要空气调节器。但是隔膜执行机构因为不能正常操作超过40psi（2.8bar）的工厂气，则需要上述的调节器。
空气压力位于活塞两侧，使其有较大的抗偏离能力，意味着执行机构能控制活塞而不受工艺物流波动的影响。当截止阀或蝶阀的阀芯或阀盘被节流关闭而邻近阀座和产生“浴缸闭销应”时（9.6节），这点是特别重要的。单向作用执行机构对待浴缸闭锁效应是有困难的，因为范围弹簧（提供方抗礼）的强度不足以防止产生上述效应。活塞汽缸执行机构的抗偏能力可用下式计算：
        K=

        式中  K——抗偏离能力
        k ——比热的比率
        P ——供应压力
        A2——活塞面积
         v ——活塞下的汽缸体积
        为说明活塞汽缸执行机构和隔膜执行机构之间的抗偏离能力的急剧变化程度，可使用带有2.5in2（161cm2）活塞的活塞汽缸执行机构进行比较，该活塞典型地适用于2in（DN50）的截止阀。使用气源压力为100psi（6.9bar）和0.75in（1.9cm）的行程，则位于行程中间的抗偏离能力值为9333lb/in(1667kg/cm)。与此比较，带有46 in2（296 cm2）隔膜的隔膜执行机构，它是用于2in阀门的，其抗偏离能力值仅为920lb/in（164kg/cm）。此外，当闭合元件接近关闭位置时（非常接近节流位置），汽缸底部的对比体积提供了增加的抗偏离能力。对于以上所用25in执行机构，如果截止阀阀芯离开轭架顶部仅0.375in（1cm），将产生超过1800lb/in（3214kg/cm）的抗偏离能力。因此当工艺发生波动或工况需要在接近阀座处节流时，活塞汽缸执行机构则有限选用。
        通常，活塞汽缸执行机构比隔膜执行机构更加紧凑，其高度和重量较小，这些是考虑安装、维护和地震时的重要因素。当然，当需要较大的隔膜执行机构产生较大的推力时，尺寸的差异是特别强调的。图5.19表示类似执行机构的高度比较。

另一考虑的问题是行程长度。对于弹簧汽缸执行机构，行程仅收到汽缸高度的限制，隔膜执行机构可允许有较长的行程，它受到隔膜回弹能力的限制。
       由于定位器的准确程度，活塞汽缸执行机构通常较隔膜执行机构运行良好，没有事实上的滞后，非常准确的讯号响应和极好的线性。
活塞汽缸执行机构有某些缺点。首先，如果有时执行机构保持在静止位置，当讯号最终送出时，则需要某些爆发力去推动活塞。当考虑附加推力和活塞汽缸执行机构的响应时，这个爆发扭矩是不引人注意的。采用定位器将增加执行机构的少量费用。执行机构本身费用比隔膜执行机构为低。定位器需要校准。如第5.6接所述，定位器存在外露两岸和脏的空气通路问题。

       活塞汽缸执行机构最近的改进结构是一个较小的结构，它的特色是箱式组合件和整体的定位器，如图5.20所示。作为动活塞的代用是静止的活塞和动的气室。如图5.21所示，整体箱式组合件是由上部和下部外罩保持就位的。当上部其实移动，整体定位器（防御上部外罩之内）有个随动臂，它能利用气室顶部接受位置反馈。特殊空气室引导空气进入下部或上部空气室而代替了管线。
       该结构提供了小外形和紧凑的执行机构，而不存在执行机构和定位器之间外部连杆的问题。对于内部空气通路来说，它取消了管线，减少了管线损坏和接头泄漏的可能性。此种结构仅有的缺点是箱式组合件设计成不能拆卸的。它需要整个组合件的备用品，将比更换不耐用的零件要花费更多费用。

       另一种常用的启动执行机构时齿条齿轮执行机构，它能有效地将活塞启动执行机构的直线运动转换为旋转运动。齿条齿轮执行机构广泛用于操纵四分之一旋转阀门（球阀、旋塞阀和蝶阀）。如图5.22所示两个活塞放在整体的外壳两端，典型的外壳是由冲压铝或不锈钢制造的。每一个活塞连接到具有一串直齿的齿条上，并与活塞一起直线运动。大多数情况下，齿条是活塞本身的一个整体部件。夹持在两个齿条之间的是齿轮，它是一个具有直齿的轴。此轴直接连到阀杆上。对于直接作用的齿条齿轮执行机构，当空气被送入两个外侧的空气室内时，活塞向里面的气室移动，并向大气排气。如图5.23，当两个活塞相向移动时齿条向相反方向移动并使齿条在逆时针旋转方向驱动齿轮。如图5.24所示，当直接提高内测的空气室的空气压力时，则外侧空气室排气，两个活塞移动到彼此离开而齿轮在逆时针方向被驱动。
       齿条齿轮执行机构可配备内部弹簧，当气源或信号中断时，可使执行机构获得失效模式（失效-顺时针方向，失效-逆时针方向），它们利用拆除端部帽并将活塞旋转180°的办法而可在现场反向操作。齿条齿轮执行机构也可配备行程停止其以便于准确调节阀门开启和关闭位置。
总之，齿条齿轮执行机构对手动旋转阀是理想的，它结构紧凑，在现场可进行可逆操作，并具有大多数标准工况的满足要求的扭矩，并且容易维护和掌握。

       另一种常用而便宜的双向作用执行机构是叶片执行机构，它使用馅饼型的承压外壳和长方形活塞（叫做叶片）对两个压力室之间进行密封（图5.25）。和枝条齿轮执行机构一样，叶片执行机构通常用于四分之一旋转阀门。

       外壳被分为两个半个，并呈馅饼型，使叶片移动90°以满足四分之一旋转的操作需要。叶片用销钉钉入执行机构轴，避免了过度的之后和不灵敏区。叶片用O形环密封两个压力室。通常这种结构不需要弹簧，而代替它的是在弹簧放置的位置上使用气动-失效安全系统。双向作用结构，对节流工况需使用定位器；每一个压力室具有空气接头用以提高或排放空气压力。
叶片执行机构可反向操作，是通过将执行机构自阀门上拆卸并将它倒置安装（因为执行机构两端均有通用的接头）。限位止动器位于外壳两端以限制叶片的运动。
       叶片执行机构的优点是结构简单，运动零件很少，没有滞后，造价低，重量轻和尺寸紧凑。叶片执行机构的主要缺点是与其他结构相比较时，它仅能产生比较低的扭矩值；因此，叶片执行机构通常用于抵压工况。此外，在两块外壳的中间连接处可产生空气室之间的可能泄漏。