1、概述
安全閥是各類鍋爐、壓力容器和壓力管道等設(shè)備不可缺少的安全附件，廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站、冶金、核電、國防等各個領(lǐng)域。安全閥的各部位密封按照接觸類型分為金屬密封和非金屬密封，O形橡膠密封圈( 以下簡稱O 形圈) 屬于非金屬密封的典型結(jié)構(gòu)。橡膠是具有彈性的高分子材料，給予較小的應(yīng)力就能產(chǎn)生較大的變形，這種變形可以提供接觸壓力，補償泄漏間隙，達到密封的目的，因此橡膠密封相對其他形式的密封更容易實現(xiàn)，且密封性能優(yōu)良，無論是用于靜密封還是動密封，泄漏率都可保持在較小程度。特別對于動密封，O 形圈的運動摩擦阻力很小，可適應(yīng)于壓力交變場合。
2、適用工況
安全閥是一種根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力自動啟閉的安全保護用閥，按作用原理可分為直接作用式和非直接作用式，彈簧載荷式安全閥( 如圖1) 和先導(dǎo)式安全閥( 如圖2) 分別是這兩種形式的代表。以這兩種常用安全閥為例說明O 形圈的主要應(yīng)用場合。
(1) 低壓工況
安全閥是一種自動閥門，不依靠外部驅(qū)動力作用而密封( 帶輔助裝置的安全閥除外) ，其閥座處密封載荷主要由彈簧預(yù)緊力( 彈簧直接載荷式安全閥) 或者工作介質(zhì)的壓力( 先導(dǎo)式安全閥) 提供，密封載荷相比其他類型的閥門要小，密封更困難。當整定壓力較低時，彈簧預(yù)緊力或工作介質(zhì)的壓力相應(yīng)的較小，閥座密封載荷較小，其他類型的密封形式很難密封。
(2) 動密封工況
先導(dǎo)式安全閥由主閥和導(dǎo)閥組成，依靠導(dǎo)閥感應(yīng)系統(tǒng)壓力控制主閥的啟閉。導(dǎo)閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，流道狹小，空間位置有限，相對運動零件很多，密封部位緊密。主閥閥瓣與導(dǎo)套之間為活塞式結(jié)構(gòu)，為保證閥瓣與導(dǎo)套形成的腔室內(nèi)介質(zhì)不外泄，同時又要保持閥瓣在安全閥開啟時具有良好的運動特性.
(3) 泄漏率要求嚴格的工況
相對于非金屬密封結(jié)構(gòu)，金屬密封結(jié)構(gòu)泄漏率較高。按照API 527的規(guī)定，金屬密封的安全閥閥座的最大允許泄漏率依流道面積和整定壓力的不同，其氣泡數(shù)為20 ～ 100 個/min。而非金屬密封結(jié)構(gòu)的安全閥其泄漏的氣泡可低至0 個/min。顯然非金屬密封結(jié)構(gòu)更適用于泄漏率要求嚴格的場合。例如，氫氣屬于小分子氣體，容易逸散，易燃易爆，十分危險。在非金屬密封中，O 形圈的密封結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝、維護和更換簡便，因此含氫工況閥座處密封大量使用O 形圈。
3、主要密封形式及結(jié)構(gòu)設(shè)計
O 形圈屬于擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。為了保證形成有效的密封，材料的性能和密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計至關(guān)重要，對于不同類型的密封結(jié)構(gòu)，O 形圈的壓縮量和溝槽設(shè)計各不相同。安全閥中O 形圈的密封形式主要有端面靜密封、往復(fù)動密封和閥座密封。
