在气压传动系统中，控制阀是控制和调节压缩空气的压力、流量和方向的气动控制元件。控制阀按作用的不同可分为压力控制阀、流量控制阀及方向控制阀。
1．压力控制阀
气动系统不同于液压系统，液压系统是每套液压装置上都自带液压源（泵站）。而在气动系统中，通常是由空气压缩机先将空气压缩，储存在储气罐内，然后经管道输送给各气动装置使用。而储气罐的空气压力往往比每台设备实际所需要的压力高些，同时其压力值波动也较大，因此需要用减压阀（调压阀）将其压力减到每台装置所需要的压力，并使减压后的压力稳定在需要的定值上。
对于低压控制系统（如射流系统），除用减压阀减压外，还需要通过定值器获得压力更低、精度更高的气源压力。
有些气动回路需要依靠回路中压力的变化来实现控制两个执行元件的顺序动作，所用的阀就是顺序阀。顺序阀与单向阀的组合称为单向顺序阀。
所有的气动回路或储气罐为了安全起见，当压力超过允许压力值时，需实现自动向外放气，这种压力控制阀称为安全阀（溢流阀）。
1）减压阀（调压阀）
减压阀按调节压力的方式可分为直动型减压阀和先导型减压阀两大类。用旋钮直接调节调压弹簧来改变减压阀输出压力的阀称为直动型减压阀。用预先调整好压力的空气来代替调压弹簧进行调压的阀称为先导型减压阀。直动型减压阀较常用。
溢流式减压阀的特点是减压过程中经常从溢流孔排出少量多余的气体。
QTJ型（或QFJ型）减压阀应用最广。如图11－12所示，其动作原理是：阀处于工作状态时，有压气流从进气口10输入，经阀口的节流减压至排气孔11输出。顺时针方向旋转调节旋钮1，调压弹簧2、3及膜片5使阀芯8下移，增大阀口的开度，能使输出的压力p0增大。如反时针方向旋转调节旋钮1，则减小阀口的开度，会使输出压力p0减小。
图11－12 QTJ型减压阀的结构图
1—调节旋钮；2、3—调压弹簧；4—溢流阀座；5—膜片；6—气室；
7—阻尼孔；8—阀芯；9—复位弹簧；10—进气口；11—排气孔；12—溢流孔
当输入压力发生波动时，靠膜片5上力的平衡作用及溢流阀座4上溢流孔12的溢流作用，稳定输出压力不变。
若输入压力瞬时升高，经阀口后的输出压力也会随之升高，使气室6内的压力也升高。相应增大膜片5的推力，并高于调压弹簧的调定值，使膜片5上移，此时会有部分气体经溢流孔12、排气孔11排出。同时，阀芯8受复位弹簧9的推动上移，进气口关小，减压作用加大，使输出压力下降，达到新的平衡。
相反，若输入压力瞬时下降，输出压力也会下降，膜片5下移，阀芯8随之下移，进气口开大，减压作用减小，输出压力基本上回升到原调定值。
逆时针旋转调节旋钮，使调压弹簧2、3放松，输出口到气室的压力使膜片5上移，阀芯8受复位弹簧9的推动，将主阀口关闭。进一步松开调压弹簧2、3，阀芯8的顶端与溢流阀座4脱开，气室6的压缩空气经溢流孔12、排气孔11排出。阀处于无输出状态。
总结溢流式减压阀的工作原理是：靠进气阀口的节流作用减压，靠膜片5上力的平衡作用和溢流孔的溢流作用稳压，调节旋钮可使输出压力在调节范围内变动。
2）安全阀和溢流阀
安全阀和溢流阀在结构和功能方面往往是相似的，有时不需要加以区别。它们的作用是：当系统中的工作压力超过调定值时，把多余的压缩空气排入大气中，以保持进口压力的调定值。
实际上，安全阀是一种防止系统过载、保证安全工作的压力控制阀；而溢流阀则是一种保持回路工作压力恒定的压力控制阀。
图11－13所示为安全阀的原理图。安全阀的输入口与控制系统连接，当系统中的气体压力为零时，作用在阀芯上的弹簧力（或重锤）使它紧压在阀座上。
图11－13 安全阀的原理图
1—阀板；2—调压弹簧；3—调节手柄；4—弹簧板
随着系统中的气压增加，即在阀芯下面产生一个气压作用力，若此力小于弹簧力（或重锤）时，两种作用力之差形成阀芯和阀座之间的密封力。当系统中压力上升到阀的开启压力时，阀芯开始打开，压缩空气从排气口O急速喷出。安全阀开启后，若系统中的压力继续上升到安全阀的全开压力p′时，则阀芯全部开启，从排气口排出额定的流量。此后，系统中的压力逐渐降低，当低于系统工作压力的调定值（即安全阀的关闭压力p″）时，安全阀的阀门关闭，并保持密封。
3）顺序阀
顺序阀也称为压力连锁阀，是依靠回路中压力的变化来控制顺序动作的一种压力控制阀。若将单向阀和顺序阀组装成一体，则称为单向顺序阀。单向顺序阀常应用于使气缸自动进行一次往复运动及不便安装液控阀的场合。
顺序阀的工作原理比较简单，单向顺序阀的原理图如图11－14所示。它们都是靠弹簧的预压缩量来控制顺序阀开启压力的大小。
图11－14 单向顺序阀的原理图
1—调节旋钮；2—调压弹簧；3—阀芯；4—进气口；5—排气口；6—单向阀
2．流量控制阀
在气动自动化系统中，通常需要对压缩空气的流量进行控制，如控制气缸的运动速度、延时阀的延时时间等。对流过管道（或元件）的流量进行控制，只需改变管道的截面面积就可以了。从流体力学的角度来看，流量控制是在管路中制造一种局部阻力装置，改变局部阻力的大小，就能控制流量的大小。
实现流量控制的方法有两种：一种是固定的局部阻力装置，如毛细管、孔板等；另一种是可调节的局部阻力装置，如节流阀等。
1）节流阀
节流阀是依靠改变阀的通流面积来调节流量的。要求节流阀流量的调节范围较宽，能进行微小流量调节，调节精确，性能稳定，阀芯开度与通过的流量成正比。
为使节流阀适用于不同的使用场合，节流阀的结构有多种。
2）单向节流阀
图11－15所示为单向节流阀的结构图。单向节流阀是由单向阀和节流阀组合而成的流量控制阀，常用作气缸的速度控制，又称为速度控制阀。这种阀仅对一个方向的气流进行节流控制，旁路的单向阀关闭；在相反方向上，气流可以通过开启的单向阀自由流过（满流）。
单向节流阀用于气动执行元件的速度调节时应尽可能安装在气缸上。图11－16所示为气缸速度控制回路的原理图，图11－16（a）所示为进气节流方式，为了实现进气节流控制，安装单向节流阀对进气进行节流，而排气则通过单向阀从手动换向阀排气口排放。
若采用进气节流控制，活塞上微小的负载波动，例如通过行程开关时，都将导致气缸速度明显的变化。在单作用气缸或小缸径气缸的情况下，可以采用进气节流方式控制气缸速度。
图11－16（b）所示为排气节流方式，对气缸供气是满流的，而对空气的排放进行节流控制。此时，活塞在两个缓冲气垫作用下承受负载：一个缓冲气垫是由供气压力作用形成；另一个缓冲气垫则是由单向节流阀节流的空气形成。这种设置方式对于从根本上改善气缸速度性能大有好处。排气节流方式适用于双作用气缸的速度控制。
图11－15 单向节流阀的结构图
图11－16 气缸速度控制回路的原理图
一般来说，单向节流阀的流量调节范围为管道流量的20％～30％。对于要求能在较宽范围里进行速度控制的场合，可采用单向阀开度可调的速度控制阀。
3）排气节流阀（带消声）
节流阀通常是安装在气路系统中用来调节气流的流量，而排气节流阀只能安装在元件的排气口，调节排入大气的流量，以改变执行机构的速度。如图11－17所示，排气节流阀带有消声器以减弱排气噪声，并能防止环境中的粉尘通过排气口污染元件。
图11－17 排气节流阀
1—节流口；2—消声套
3．方向控制阀
方向阀可以分为单向型方向控制阀和换向型方向控制阀两大类。
气流只能沿着一个方向流动的控制阀称为单向型控制阀，如单向阀、梭阀、双压阀和快速排气阀等。
可以改变气流流动方向的控制阀称为换向型控制阀，简称换向阀。按控制方式分类，换向型控制阀可分为气压控制、电磁控制、人力控制和机械控制等，如气控阀、电磁阀等。
1）单向阀
当压缩空气由P1口进气时，克服弹簧力，球阀芯打开，P2口出气；当压缩空气由P2口进气时，气压及弹簧力压紧球阀芯，球阀芯关闭阀口，P1口不出气。单向阀的气流只能沿着一个方向流动，如图11－18所示。
图11－18 单向阀
2）梭阀（或门）
梭阀的作用相当或门逻辑功能。
图11－19所示为梭阀的原理图，这种阀相当于两个单向阀组合而成。无论是P1口或P2口进气，A口总是有输出。
图11－19 梭阀的原理图
或门型梭阀在程序控制回路和逻辑回路中广泛采用。
3）双压阀（与门）
双压阀又称与门型梭阀，其有两个输入口P1、P2和一个输出口A。当P1、P2口都有输入时， A口才有输出。双压阀适用于互锁回路中，起逻辑“与”的作用。
图11－20所示为一种结构的双压阀。当P1口进气而P2口通大气时，阀芯推向右侧，使P1、A口通路关闭，A口无输出。反之，当P2口进气而P1口通大气时，阀芯推向左侧，使P2、A口关闭，A口也无输出。只有当P1、P2口同时输入时，气压低者的一侧才与A口相通，使A口有输出。
图11－20 双压阀的原理图
4）快速排气阀
图11－21所示为快速排气阀的原理图。如图11－21（a）所示，当P口进气后，阀芯关闭排气口O，P、A口通路导通，A口有输出。如图11－21（b）所示，当气流反向流动时，A口气压使阀芯移动，封住P口，A口气体经O口迅速排向大气。快速排气阀的图形符号如图11－21（c）所示。快速排气阀常用于气缸迅速排气。
图11－21 快速排气阀的原理图
5）单气控换向阀
图11－22所示为二位三通单气控换向阀的原理图。如图11－22（a）所示，当控制气口K无信号时，阀芯在弹簧力及P口压力作用下关闭，气源被切断，A、O口相通，单气控换向阀没有输出。如图11－22（b）所示，当控制气口K有信号时，阀芯克服弹簧力和P口压力而向下运动，打开阀口使P、A口相通，阀口A有输出。此阀属常闭型二位三通阀，若将P、O口换接，则为常通型二位三通阀。单气控换向阀的图形符号如图11－22（c）所示。
图11－22 单气控换向阀的原理图
6）电磁换向阀
电磁换向阀是利用电磁力使阀芯迅速移动而换向的，由电磁铁和主阀两部分组成。按电磁力作用于主阀阀芯方式不同，电磁换向阀可分为直动型电磁阀和先导型电磁阀两种。
用电磁铁产生的电磁力直接推动换向阀阀芯换向的阀称为直动型电磁阀。根据阀芯复位的控制方式，直动型电磁阀可分为单电磁控制弹簧复位和双电磁控制弹簧复位两种。
如图11－23（a）所示，电磁换向阀不得电时，阀芯在弹簧的作用下隔断P、A口通路，接通A、O口通路，电磁换向阀排气。如图11－23（b）所示，电磁换向阀通电时，电磁铁将阀芯推向下位， P、A口相通，A、O口隔断，电磁换向阀进气。图11－23（c）所示为电磁换向阀的图形符号。由图11－23（a）、（b）中可看出，电磁换向阀的移动靠电磁铁，复位靠弹簧，因而换向冲击较大，故一般只制成小型的阀，如将复位弹簧改成电磁铁，就成为双电磁控制换向阀。
图11－23 电磁换向阀的原理图
