安全閥在系統中起安全保護作用。當系統壓力超過規定值時，安全閥汀開，將系統中的一部分氣體排入大氣，使系統壓力不超過允許值，從而保證系統不因壓力過高而發生事故。安全閥又稱溢流閥。圖示為安全閥的幾種典型結構形式。圖a為活塞式安全閥，閥芯是一平板。氣源壓力作用在活塞A上，當壓力超過由彈簧力確定的安全值時，活塞A被頂開，一部分壓縮空氣即從閥口排入大氣；當氣源壓力低于安全值時，彈簧驅動活塞下移，關閉閥口。
球閥式和膜片式安全閥，工作原理與活塞式完全相同。這三種安全閥都是彈簧提供控制力，調節彈簧預緊力，即可改變安全值大小，故稱之為直動式安全閥。
先導式安全閥，以小型直動閥提供控制壓力作用于膜片上，膜片上硬芯就是閥芯，壓在閥座上。當氣源壓力A大于安全壓力時，閥芯開啟，壓縮空氣從左側輸出孔排入大氣。膜片式安全閥和先導式安全閥壓力特性較好、動作靈敏；但最大開啟力比較小，即流量特性較差。實際應用時，應根據實際需要選擇安全閥的類型，并根據最大排氣量選擇其通徑。
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