CN112253558A - 一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀。包括主阀体、先导阀体、主阀芯、主阀套、反馈弹簧、先导阀套、先导阀芯、先导压缩弹簧、控制活塞和控制端盖；负载控制阀内部形成了回油腔、负载腔、控制敏感腔、快关腔、先导阀芯内部容腔、先导泄油腔、先导溢流腔、先导作用腔、先导进油腔。本发明能精确控制负载下放速度，并能实现零泄漏锁紧，负载上升大流量工况下本负载控制阀上压降小，可有效降低系统能耗损失，可靠性好、实现有效缓冲，保证系统安全。

Description

一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀

技术领域

本发明涉及液压控制元件，尤其涉及一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀。

背景技术

在工程机械施工中经常会出现超越负载的工况，在存在超越载荷的液压回路一般都需要负载控制阀以控制负载下放速度。

在重型机械如桩工设备、起重设备等进行上车回转回转等动作时，制动时会出现较大的压力冲击，在负载控制阀执行锁紧动作时，油液因温度升高经常会出现膨胀升压，为保护液压执行机构不被高压损坏，负载控制阀一般还需单独加装溢流阀进行缓冲。

传统负载控制阀一般采用分别设计完成控制负载流量的主阀芯以及完成大流量溢流功能的主阀芯，造成整个负载控制阀零件较多、结构复杂、体积较大等缺点。因此，应用新原理、新方法，研制能把大流量溢流功能与负载下放控制功能集成于一体的新型负载控制阀具有重要的工程意义。

发明内容

针对背景技术中存在的传统带溢流功能的负载控制阀零件较多、结构复杂、体积较大的缺点，本发明的目的在于提供一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，该阀不仅能在超越负载下对负载下放速度进行精确、稳定控制，并且将先导式溢流阀的大流量溢流功能集成于负载控制阀的主阀芯上，从而使该阀的结构简单、紧凑、可靠性高。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明包括主阀体、先导阀体、主阀芯、主阀套、反馈弹簧、先导阀套、先导阀芯、先导压缩弹簧、控制活塞和控制端盖；主阀体后端同轴固定对接到先导阀体的前端形成总阀体，且主阀体和先导阀体内部阀腔连通形成总阀腔，先导阀体的后端通过螺栓固定安装有控制端盖，控制端盖外端面开设有中心通孔作为负载控制阀的Px口，总阀体中部内设有环形隔板将自身内部阀室分为前阀室和后阀室的两个阀室，环形隔板中心设有通孔，通孔将前阀室和后阀室连通，后阀室和中心通孔连通。

前阀室内由先导阀体到主阀体方向依次安装有先导阀套、主阀套，主阀套内开设有中空通道，中空通道和前阀室连通并在连通后的内部装有主阀芯，位于主阀芯前端的中空通道和前阀室形成回油腔，回油腔外周围的主阀体侧壁开设有油口作为负载控制阀的A口，回油腔和A口之间连通；位于主阀芯外周围和主阀套之间的中空通道形成负载腔，位于主阀芯和先导阀套之间的中空通道形成控制敏感腔；主阀套前端部外壁和主阀体内壁之间密封连接，主阀套中部开设有环形凹槽，环形凹槽外周围的主阀体一侧侧壁开设有油口作为负载控制阀的B口，环形凹槽和B口直接连通，环形凹槽经主阀套侧壁的通孔和总中空通道的负载腔之间连通；主阀芯后端部外壁沿周向间隔设有多个轴向布置的条形通道槽，条形通道槽将负载腔和控制敏感腔连通。

主阀芯靠近先导阀套的一端开设有弹簧孔腔，弹簧孔腔内安装反馈弹簧，先导阀套内开设中空腔，中空腔前端和控制敏感腔连通，中空腔后端经先导阀套后端的通孔、环形隔板的通孔后和后阀室连通，中空腔内装有先导阀芯，先导阀芯开有通道孔作为先导阀芯内部容腔，先导阀芯内部容腔将控制敏感腔和先导阀套的中空腔连通，反馈弹簧穿过主阀套后和先导阀芯的端部连接，先导阀套中部外壁开设有环形槽作为快关腔，并且在先导阀套中部外壁沿周向间隔设有多个径向通孔，径向通孔将快关腔和先导阀套的中空腔联通；先导阀套后端部和总阀体内壁之间密封连接，主阀套后端部和先导阀套前端部连接后的外壁沿周向间隔设有多个轴向布置的条形通槽，条形通槽将环形凹槽和快关腔连通。

与负载控制阀的B口对称的主阀体另一侧侧壁设有缓冲腔，未安装控制端盖的先导阀体后端面上开设有溢流阀安装孔，溢流阀安装孔经主阀体、先导阀体的内部通道与缓冲腔连通；溢流阀安装孔中安装先导式溢流阀，先导式溢流阀为插装阀结构，先导式溢流阀主要由先导锥阀、先导溢流阀体、溢流阀弹簧、溢流阀弹簧阀座和调压螺杆组成，先导溢流阀体通过螺纹旋入先导阀体的溢流阀安装孔中，先导溢流阀体内设有先导溢流腔，先导溢流腔经内端口的通孔和缓冲腔连通，先导溢流腔侧部经先导阀体的内部通道、控制端盖的侧通孔与先导作用腔连通，先导溢流腔从内到外依次安装有先导锥阀、溢流阀弹簧、溢流阀弹簧阀座和调压螺杆，调压螺杆螺纹旋入先导溢流腔中经溢流阀弹簧阀座和溢流阀弹簧的传递将先导锥阀压紧在先导溢流腔内端口的通孔上。

后阀室外周围的先导阀体开设有油口作为负载控制阀的L口，后阀室内装有先导压缩弹簧和控制活塞，控制活塞主要由轴部和盘部同轴连接构成，轴部朝向前阀室延伸布置，盘部靠近控制端盖，先导压缩弹簧连接在控制活塞的盘部和环形隔板台阶面之间；先导阀芯穿过环形隔板的通孔后伸入到后阀室内用于和控制活塞的轴部接触连接；位于控制活塞和环形隔板之间的后阀室形成先导泄油腔，位于控制活塞和控制端盖之间的后阀室形成先导作用腔，控制端盖开设和Px口连通的腔室形成先导进油腔，控制活塞的盘部一侧偏心位置开设有孔道，孔道将先导泄油腔和先导作用腔连通，先导作用腔和先导进油腔之间经控制端盖的内部孔道连通，内部孔道中安装先导进口阻尼。

所述主阀芯的条形通道槽分为从主阀体前端到先导阀套沿轴向依次布置且连通的U型槽和反馈节流槽，反馈节流槽的槽宽及深度小于U型槽的槽宽，U 型槽连通负载腔，反馈节流槽连通控制敏感腔。

所述的先导阀芯主要由大径段和小径段同轴连接构成，位于大径段和先导阀套后端部通孔之间的中空腔形成阀套过渡腔，大径段内部开设通道孔作为先导阀芯内部容腔，大径段和小径段之间衔接处开设有沿圆周间隔布置的连通通孔，连通通孔将先导阀芯外部的阀套过渡腔和先导阀芯内部容腔连通。

所述的控制活塞盘部的孔道中装有先导回油阻尼。

所述的先导回油阻尼、先导进口阻尼实际均为一个带有中心小通孔的套筒结构。

所述的控制活塞靠近控制端盖一侧的端面设置为内凹的锥面，使得在控制活塞最靠近贴近控制端盖时，在控制端盖控制端盖的端面之间形成锥形空间作为先导进油腔。

所述的主阀芯主要由位于后端的圆柱段、位于中间的锥形段和位于前端的减振尾结构组成，主阀芯圆柱段的前部和主阀套的中空通道内壁滑动配合，主阀套的中空通道前部设有内凸缘，内凸缘的台阶面和主阀芯圆柱段和锥形段之间的衔接处间形成锥面密封连接。

所述的先导阀芯小径段为锥体结构，小径段穿设过先导阀套后端部的通孔，小径段和先导阀套后端部的通孔之间滑动配合并在初始状态下锥面密封。

所述先导阀芯小径段上开设有两组不同深度、槽壁斜率、长度的三角节流槽，第一组三角节流槽包括分别在先导阀芯小径段对称两侧布置的沿轴向布置的两个条形槽，第二组三角节流槽包括分别在先导阀芯小径段对称两侧布置的沿轴向布置的两个条形槽；第一组三角节流槽的条形槽相比第二组三角节流槽的条形槽具有更浅的深度和沿轴向更短的长度，第一组三角节流槽的条形槽到先导阀芯的连通通孔之间的距离小于第二组三角节流槽的条形槽到先导阀芯的连通通孔之间的距离，两组三角节流槽的条形槽靠近先导阀芯连通通孔一侧的槽壁均为斜面过渡，第一组三角节流槽的条形槽的斜面槽壁的倾斜角度小于第二组三角节流槽的条形槽的斜面槽壁的倾斜角度。

本发明的负载控制阀内部形成了回油腔、负载腔、控制敏感腔、快关腔、先导阀芯内部容腔、先导泄油腔、先导溢流腔、先导作用腔、先导进油腔。

在存在超越负载的下方工况下，本发明负载控制阀可精确控制负载下放速度，并能实现零泄漏锁紧，负载上升大流量工况下本负载控制阀上压降小，可有效降低系统能耗损失。本发明负载控制阀将大流量溢流功能集成于主阀芯上，结构紧凑，可靠性好，并可对较大的压力冲击进行有效缓冲，保证系统安全。

本发明具有的有益效果是：

对存在超越负载的工况下，本发明负载控制阀可通过改变先导控制压力的大小对下放速度进行精确、稳定控制，当负载口需要小流量溢流时可通过先导溢流阀进行压力限制，当存在较大液压冲击需要大流量溢流时，可通过负载控制阀的主阀芯进行大流量溢流以对压力冲击进行缓冲；由于将溢流功能集成在控制阀主阀芯上，本负载控制阀的零件数较少、结构简单紧凑、可靠性好。

附图说明

图1是本发明的结构原理图。

图2是负载下放时负载控制阀的状态图。

图3是负载下放工况时负载控制阀的典型应用系统原理图。

图4是负载上升时负载控制阀的状态图。

图5是负载上升工况时负载控制阀的典型应用系统原理图。

图6是大流量溢流时负载控制阀的状态图。

图7是负载控制阀溢流功能的典型应用系统原理图。

图8是负载控制阀主阀芯的结构图。

图8(a)是图1中主阀芯的外观图。

图8(b)是图8(a)的A-A剖视图。

图9是图1中先导阀芯的结构图。

图9(a)是先导阀芯的一侧视图。

图9(b)是图9(a)的E-E剖面图。

图9(c)是先导阀芯的另一侧视图。

图9(d)是图9(c)的F-F剖面图。

图中1-主阀体、2-主阀芯、3-主阀套、4-反馈弹簧、5-先导阀套、6-先导阀芯、7-先导阀体、8-先导压缩弹簧、9-控制活塞、10-先导回油阻尼、11-先导溢流阀芯、12-先导溢流阀体、13-溢流阀弹簧、14-先导进口阻尼、15-溢流阀弹簧支座、16-控制端盖、17-调压螺杆、18-回油腔、19-负载腔、20-控制敏感腔、21- 快关腔、22-先导阀芯内部容腔、23-先导泄油腔、24-先导溢流腔、25-先导作用腔、26-先导进油腔、27-阀套过渡腔。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。

如图1所示，包括主阀体1、先导阀体7、主阀芯3、主阀套2、反馈弹簧4、先导阀套5、先导阀芯6、先导压缩弹簧8、控制活塞9和控制端盖16；主阀体 1后端同轴固定对接到先导阀体7的前端形成总阀体，且主阀体1和先导阀体7 内部阀腔连通形成总阀腔，先导阀体7的后端通过螺栓固定安装有控制端盖16，控制端盖16和先导阀体7的后端面之间通过密封圈连接，控制端盖16外端面开设有中心通孔作为负载控制阀的Px口，即为控制油口。总阀体呈筒体结构，内部具有多个中空阀室，总阀体中部内设有环形隔板将自身内部阀室分为前阀室和后阀室的两个阀室，环形隔板中心设有通孔，通孔将前阀室和后阀室连通，后阀室和中心通孔连通。

前阀室内由先导阀体7到主阀体1方向依次安装有先导阀套5、主阀套2，主阀套2通过径向O型圈与主阀体1内孔配合密封，主阀套2内开设有沿总阀体轴向的中空通道，中空通道和前阀室连通并在连通后的内部装有主阀芯3，主阀芯3能在中空通道的轴向移动，位于主阀芯3前端的中空通道和前阀室形成回油腔18，回油腔18外周围的主阀体1侧壁开设有油口作为负载控制阀的A 口，回油腔18和A口之间连通；位于主阀芯3外周围和主阀套2环形槽之间的中空通道形成负载腔19，位于主阀芯3和先导阀套5之间的中空通道形成控制敏感腔20。主阀套2前端部外壁经密封圈和主阀体1内壁之间密封连接，主阀套2中部开设有环形凹槽，环形凹槽外周围的主阀体1一侧侧壁开设有油口作为负载控制阀的B口，环形凹槽和B口直接连通，环形凹槽经主阀套2侧壁的通孔和总中空通道的负载腔19之间连通；主阀芯3后端部外壁沿周向间隔设有多个轴向布置的条形通道槽，条形通道槽将负载腔19和控制敏感腔20连通。

如图8所示，主阀芯3的条形通道槽分为从主阀体1前端到先导阀套5沿轴向依次布置且连通的具有软限位功能的U型槽和反馈节流槽，反馈节流槽的槽宽小于U型槽的槽宽，U型槽连通负载腔19，反馈节流槽连通控制敏感腔20，能对主阀芯在超越负载下放时进行液压限位，防止下放动作失速。这样主阀芯3 大圆柱面上开有对称布置的深度较小斜型槽口及深度较大的U型槽口，超越负载下负载控制阀正常工作时负载腔19与控制敏感腔20之间通过较小的斜型阀口节流，负载腔19与控制敏感腔20之间存在相对较大的压差。在其他突发因素的作用下，若主阀芯3的开启位移过大，负载腔19与控制敏感腔20之间通过较大的U型槽连通，两腔之间的压差相对很小，在两腔作用力下推动主阀芯 3向关闭的方向移动，从而使主阀芯在超越负载下放时的位移受到U型阀口的液压限位，保证负载控制阀不会大流量失速。

如图8所示，主阀芯3大圆柱面上开有对称布置的深度较小斜型槽口及深度较大的U型槽口，超越负载下负载控制阀正常工作时负载腔19与控制敏感腔 20之间通过较小的斜型阀口节流，负载腔19与控制敏感腔20之间存在相对较大的压差。在其他突发因素的作用下，若主阀芯3的开启位移过大，负载腔19 与控制敏感腔20之间通过较大的U型口连通，两腔之间的压差相对很小，在两腔作用力下推动主阀芯3向关闭的方向移动，从而使主阀芯在超越负载下放时的位移受到U型阀口的液压限位，保证负载控制阀不会大流量失速。

主阀芯3靠近先导阀套5的一端开设有沿总阀体轴向的弹簧孔腔，弹簧孔腔内安装反馈弹簧4，先导阀套5内开设沿总阀体轴向的中空腔，中空腔前端和控制敏感腔20连通，中空腔后端经先导阀套5后端的通孔、环形隔板的通孔后和后阀室连通，中空腔内装有先导阀芯6，先导阀芯6开有通道孔作为先导阀芯内部容腔22，先导阀芯内部容腔22将控制敏感腔20和先导阀套5的中空腔连通，反馈弹簧4穿过主阀套2后和先导阀芯6的端部连接，这样反馈弹簧4两端分别连接在弹簧孔腔内底部和先导阀芯6的端部。

主阀芯3与主阀套2内孔同轴，先导阀芯6与先导阀套5内孔同轴，先导阀芯6小端与主阀芯3小端为相向布置。

先导阀套5通过径向O型圈与主阀套2及总阀体配合安装，先导阀套5前侧端面与主阀套2大径端面压紧，并通过端面O型圈密封；先导阀套5中部外壁开设有环形槽作为快关腔21，并且在先导阀套5中部外壁沿周向间隔设有多个径向通孔，径向通孔将快关腔21和先导阀套5的中空腔联通；先导阀套5后端部经密封圈和总阀体内壁之间密封连接，主阀套2后端部和先导阀套5前端部之间通过密封圈密封连接，主阀套2后端部和先导阀套5前端部连接后的外壁沿周向间隔设有多个轴向布置的条形通槽，条形通槽将环形凹槽和快关腔21 连通。

先导阀套5通过径向O型圈与主阀套2及先导阀体7配合安装，先导阀套 5左侧端面与主阀套2大径端面压紧，并通过端面O型圈密封；先导阀套5与主阀芯3之间形成控制敏感腔20，控制敏感腔的压力作用在主阀芯3的最右侧大端面上，作用方向是主阀芯3关闭方向。先导阀套5上开有径向孔，将负载腔19的高压油引至先导阀套5径向孔，先导阀套5径向孔与主阀体1之间形成快关腔21。

主阀套2、先导阀套5与先导阀芯6配合设计形成的快关腔21，在先导阀芯6关闭至一定位置后通过快关腔21将负载腔19与控制敏感腔20连通，使作用在主阀芯3大端面的压力快速升至负载压力，推动主阀芯3快速关闭。

先导阀芯6外圆柱面与先导阀套5内孔滑动配合并形成先导阀芯内部腔22；反馈弹簧4安装在主阀芯3内孔与先导阀芯6左侧台阶面上，反馈弹簧带有一定的预紧力，以使主阀芯3能够压紧主阀套2；先导阀芯6小圆柱面与先导阀套 5细孔滑动配合，并在初始状态下靠反馈弹簧4的预紧压力使先导阀芯6的过渡锥圆柱面贴紧先导阀套5的细孔形成锥面密封，以此保证先导阀芯内部腔22与背压反馈腔之间无泄漏。

与负载控制阀的B口对称的主阀体1另一侧侧壁设有缓冲腔，未安装控制端盖16的先导阀体7后端面上开设有溢流阀安装孔，溢流阀安装孔经主阀体1、先导阀体7的内部通道与缓冲腔连通；溢流阀安装孔中安装先导式溢流阀，先导式溢流阀为插装阀结构，先导式溢流阀主要由先导锥阀11、先导溢流阀体12、溢流阀弹簧13、溢流阀弹簧阀座15和调压螺杆17组成，先导溢流阀体12通过螺纹旋入先导阀体7的溢流阀安装孔中，先导溢流阀体12内设有先导溢流腔24，先导溢流腔24经内端口的通孔和缓冲腔连通，先导溢流腔24侧部经先导阀体7 的内部通道、控制端盖16的侧通孔与先导作用腔25连通，先导溢流腔24从内到外依次安装有先导锥阀11、溢流阀弹簧13、溢流阀弹簧阀座15和调压螺杆 17，溢流阀弹簧13两端连接在先导锥阀11和溢流阀弹簧阀座15之间，调压螺杆17螺纹旋入先导溢流腔24中经溢流阀弹簧阀座15和溢流阀弹簧13的传递将先导锥阀11压紧在先导溢流腔24内端口的通孔上；通过调节调压螺杆17螺纹旋入先导溢流腔24中的深度调节先导锥阀11受压分离于先导溢流腔24内端口的通孔的能力，进而调节设定调压螺杆17对负载控制阀的溢流压力。

通过先导溢流腔24及先导作用腔25的连通设置，当B口压力超过先导溢流阀的设定压力并且仅需小流量溢流时，少量的溢流油液通过先导溢流腔24、先导作用腔25、先导回油阻尼10至泄油口L直接溢流；当存在较大流量的压力冲击需要压力缓冲时，溢流油液流经先导溢流腔24、先导作用腔25、先导回油阻尼10至泄油口L回油，由于先导回油阻尼10的节流作用，会在先导作用腔 25中建立一定的压力，从而推动控制活塞9打开，进而带动主阀芯2运动，较大流量的溢流油液从B口流向A口，实现将大流量压力缓冲功能集成在主阀芯上，使负载控制阀整体结构简单紧凑。

图6显示了负载控制阀的快关阀口的作用原理，快关腔21与负载腔19连通，在负载控制阀开启过程时，先导阀芯6向左运动，快关腔21与控制敏感腔 20的连通被阻断，控制敏感腔20的压力由主阀芯3上节流槽口节流决定；在负载控制阀关闭复位时，先导阀芯6向右关闭到一定位置后，快关腔21与控制敏感腔20从新连通，从而将负载高压油直接引至控制敏感腔，使作用在主阀芯3 关闭方向的压力立即增大，进而使主阀芯快速关闭。

后阀室外周围的先导阀体7开设有油口作为负载控制阀的L口，即为回油口/泄油口L，后阀室内装有先导压缩弹簧8和控制活塞9，控制活塞9主要由轴部和盘部同轴连接构成，轴部朝向前阀室延伸布置，盘部靠近控制端盖16，先导压缩弹簧8连接在控制活塞9的盘部和环形隔板形成的台阶面之间；先导阀芯6穿过环形隔板的通孔后伸入到后阀室内用于和控制活塞9的轴部接触连接；位于控制活塞9和环形隔板之间的后阀室形成先导泄油腔23，位于控制活塞9 和控制端盖16之间的后阀室形成先导作用腔25，控制端盖16开设和Px口连通的腔室形成先导进油腔26，控制活塞9的盘部一侧偏心位置开设有孔道，孔道将先导泄油腔23和先导作用腔25连通，先导作用腔25和先导进油腔26之间经控制端盖16的内部孔道连通，内部孔道中安装先导进口阻尼14。

先导阀体7的后阀室内设有台阶，台阶对控制活塞9的盘部轴向移动进行行程限位。

先导阀芯6主要由大径段和小径段同轴连接构成，大径段的直径大于小径段的直径，大径段和先导阀套5中空腔内壁之间密封连接，位于大径段和先导阀套5后端部通孔之间的中空腔形成阀套过渡腔27，大径段内部开设通道孔作为先导阀芯内部容腔22，大径段和小径段之间衔接处开设有沿圆周间隔布置的连通通孔，连通通孔将先导阀芯6外部的阀套过渡腔27和先导阀芯内部容腔22 连通，这样通孔就将阀套过渡腔27和先导阀芯内部容腔22连通；先导阀芯内部容腔22另一端和控制敏感腔20连通。

控制活塞9盘部的孔道中装有先导回油阻尼10。

先导回油阻尼10、先导进口阻尼14实际均为一个带有中心小通孔的套筒结构，均通过螺纹套装入各自的孔/腔。

先导进口阻尼14安装在控制端盖16内螺纹孔中，位于先导进油腔26与先导作用腔25之间，先导回油阻尼10安装在控制活塞9内螺纹孔中，位于先导泄油腔23与先导作用腔25中间。

控制活塞9靠近控制端盖16一侧的端面设置为内凹的锥面，使得在控制活塞9最靠近贴近控制端盖16时，在控制端盖16控制端盖16的端面之间形成锥形空间作为先导进油腔25。

具体实施中，负载控制阀的B口和所需控制的油缸的无杆腔连接连通，负载控制阀的A口和换向阀或者多路阀的A口连通，负载控制阀的Px口连接高压油源，负载控制阀的L口连接油箱，换向阀或者多路阀的P口经油泵和油箱连接，换向阀或者多路阀的B口和油缸的有杆腔连接，换向阀或者多路阀的T 口经单向阀和油箱连接。

油缸缩回模式：

Px口进油，高压油从Px口进入到先导进油腔26，高压油经先导进口阻尼 14流入到先导作用腔25中，推动控制活塞9克服先导压缩弹簧8的自然压力作用向靠近先导阀套5移动，压动先导泄油腔23中的油液经L口流出到油箱；同时先导进油腔26高压油经先导进口阻尼14产生压降流入到先导作用腔25中，再经先导回油阻尼10压降流入到先导泄油腔23中，实现控制油口的压力缓释压降。

控制活塞9克服先导压缩弹簧8的自然压力作用向靠近先导阀套5移动后，控制活塞9轴部顶接到先导阀芯6的小径段端部，再继续推动先导阀芯6向靠近主阀体1一侧轴向移动，同时，油缸无杆腔的油液进入B口，推动主阀芯3 向靠近先导阀套5移动，反馈弹簧4两端被主阀芯3和先导阀芯6向中间挤压压缩，主阀芯3的圆柱段和主阀套2内部台阶之间间隔距离，回油腔18和负载腔19之间流通，油缸无杆腔的高压油从负载腔19流入到回油腔18，再从回油腔18流入到A口；形成A口和B口导通；

负载腔19和控制敏感腔20之间经主阀芯3的条形通道槽产生压降；负载腔19内的油液经经主阀芯3的条形通道槽压降后流入控制敏感腔20，从控制敏感腔20流入到先导阀芯内部容腔22，先导阀芯内部容腔22经先导阀芯6的通孔流入到阀套过渡腔27内；

先导阀芯6向靠近主阀体1一侧轴向移动后，先导阀芯6的小径段和先导阀套5后端部的通孔之间存在台阶间隙，先导泄油腔23经台阶间隙和阀套过渡腔27连通，阀套过渡腔27的油液经台阶间隙后流入到先导泄油腔23中，最后从L口流出；同时，如图4所示，此时，由于先导阀芯6向左移动，先导阀芯大径圆柱面将快关腔21遮盖，先导阀套5和先导阀芯6之间不存在台阶间隙，控制敏感腔20和快关腔21不连通，主阀套2的环形凹槽中的少量高压油经主阀套2和先导阀套5的条形通槽可以流动到快关腔21，形成封闭容腔，高压油无法从快关腔21流入到阀套过渡腔27和控制敏感腔20。

油缸伸出模式：

Px口不进油，先导进油腔26不具有高压油，控制活塞9在先导压缩弹簧8 的自然压力作用下顶接在控制端盖16，控制活塞9轴部和先导阀芯6的小径段之间不接触连接；

油箱的油液进入A口，高压油从A口进入到回油腔18，推动主阀芯3向靠近先导阀套5移动并移动到底部，使得主阀芯3的圆柱段和主阀套2内部台阶之间间隔距离，回油腔18和负载腔19之间流通，高压油从回油腔18流入到负载腔19，再从负载腔19经主阀套2的环形凹槽流入到B口；形成A口和B口导通；

主阀芯3向靠近先导阀套5移动后，经反馈弹簧4向先导阀芯6施加压力，使得先导阀芯6的小径段和先导阀套5后端部的通孔密封套装，阀套过渡腔27 内油液无法流通到后阀室内。

如图1所示，主阀芯3主要由位于后端的靠近先导阀套5的圆柱段、位于中间的锥形段和位于前端的减振尾结构组成，主阀芯3圆柱段的前部和主阀套2 的中空通道内壁滑动配合，主阀套2的中空通道前部设有内凸缘，内凸缘的台阶面和主阀芯3圆柱段和锥形段之间的衔接处间形成锥面密封连接，使得回油腔18与负载腔19之间密封方式为锥面密封，以此保证回油腔18与负载腔19 之间无泄漏。

主阀芯3前端的减振尾结构为带有可消除反向液动力的减振尾结构，能有效抵消主阀芯所受液动力的影响，能有效提高主阀芯开启过程的稳定性。图3 显示了负载控制阀内主阀芯3的设计结构，如图3所示，减振尾为主阀芯头部的带圆角的凸台结构，当液压油从主阀芯锥形阀口流出时，带有一定流速的液压油会作用在尾端凸台上，从而有效抵消主阀芯所受的液动力，增加了主阀芯的稳定性。

先导阀芯6小径段为锥体结构，小径段穿设过先导阀套5后端部的通孔，先导阀芯6与主阀芯3之间通过反馈弹簧4带预压紧力连接，小径段和先导阀套5后端部的通孔之间滑动配合并在初始状态下锥面密封。

控制活塞9盘部与先导阀体7后阀室底部之间通过带有带预压紧力的先导压缩弹簧8支撑连接；在初始状态下，控制活塞9的轴部端面与先导阀芯6小径段端面具有间隙距离，以保证先导阀芯6位置不受控制活塞影响；当超越负载工作状态时，控制活塞9的轴部端面与先导阀芯6小径段端面压紧连接，控制活塞9推动先导阀芯6两者同步轴向移动。

本发明将单向阀功能集成于主阀芯3上，改变了传统负载控制阀负载下放节流功能与负载上升的单向功能由两个阀芯单独完成的设计。

如图9所示，先导阀芯6小径段上开设有两组不同深度、槽壁斜率、长度的三角节流槽，第一组三角节流槽包括分别在先导阀芯6小径段对称两侧布置的沿轴向布置的两个条形槽，第二组三角节流槽包括分别在先导阀芯6小径段对称两侧布置的沿轴向布置的两个条形槽；第一组三角节流槽的条形槽相比第二组三角节流槽的条形槽具有更浅的深度和沿轴向更短的长度，第一组三角节流槽的条形槽到先导阀芯6的连通通孔之间的距离小于第二组三角节流槽的条形槽到先导阀芯6的连通通孔之间的距离，条形槽和连通通孔之间的部分为死区，两组三角节流槽的条形槽靠近先导阀芯6连通通孔一侧的槽壁均为斜面过渡，第一组三角节流槽的条形槽的斜面槽壁的倾斜角度小于第二组三角节流槽的条形槽的斜面槽壁的倾斜角度。

这样上开有对称布置不同深度的三角节流槽口，能够保证负载控制阀具有较好的微动特性及较强的负载过补偿特性。

图9显示了负载控制阀内先导阀芯6的设计结构，先导阀芯细圆柱面上开有4条三角形节流槽口，两两对称布置，E-E截面上的两条节流槽深度斜率较小且死区小，F-F截面上的两条节流槽深度斜率大且死区大。

在先导控制压力较小时，先导阀芯6的位移开度较小，先导阀芯内部腔22 的回油只能通过E-E截面的节流槽回油，先导阀芯节流压差大，导致控制敏感腔20内的压力较大，主阀芯3的开度位移随之较小，从而保证负载控制阀能有较好的微动特性。

在先导控制压力较大时，先导阀芯6的位移开度较大，先导阀芯内部腔22 的回油可通过E-E、F-F截面的节流槽回油，先导阀芯节流压差小，导致控制敏感腔20内的压力较小，主阀芯3的开度位移随之较大，从而满足负载控制阀的大流量通流要求。

如图9所示，可进一步在先导阀芯6的中空通道中安装过补偿阻尼，在负载下放时，控制敏感腔20的油液通过过补偿阻尼流向先导内部容腔22时会产生一定节流压差，导致先导阀芯左右两端的作用压力存在差异，且负载越大此压差越大，该压差作用合力为先导阀芯关闭方向，因此当负载压力升至一定值后，先导阀芯会随负载压力增大而关小，导致主阀芯上流量随之减小，此即为负载控制阀的过补偿特性。

通过对先导阀芯6上的节流槽的分段设计，先导阀芯后段节流斜率较大，保证负载控制阀具有很好的过补偿特性。

负载控制阀的先导控制压力为0-2MPa，在先导进油压力Px由于外在因素超过此范围时，先导回油阻尼10可与先导进油阻尼14配合形成液压半桥分压，保证作用在控制活塞9大端面的压力维持在0-2MPa区间，因此该负载控制阀可兼容较大的先导控制压力区间。此外，先导进油阻尼14可对流量较大的先导进油进行节流缓冲，保证控制活塞9动作的平缓性。

具体实施中，先导阀芯6上可配装负载补偿阻尼，使负载压力升高至一定值后系统流量随负载压力升高而减小。

负载控制阀在上升工况下的单向开启和下降工况时的节流作用都通过主阀芯3上的阀口来实现，无需设置单独的单向阀上升阀口，因此本负载控制阀的结构紧凑。

本发明实施例提供的大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀在超越负载下放时状态原理如图2所示：

先导进油口Px的压力油经过先导进油阻尼14与先导回油阻尼10的分压后作用在控制活塞9的右侧大端面，推动控制活塞9向左运动并带动先导阀芯6 向左开启，B口高压油通过负载腔19、控制敏感腔20、先导阀芯内部腔22流向先导泄油腔25，由于主阀芯2大圆柱面上的节流槽作用，使控制敏感腔20与负载腔19之间存在压差，负载腔压力作用在主阀芯2台阶圆环面的向右方向力大于控制敏感腔20作用在主阀芯2上的向左方向力，主阀芯2向右运动，B口到A口之间的主阀口打开，当主阀芯2所受负载压力、控制敏感腔压力、背压腔压力及阀块弹簧力达到力平衡时，主阀芯2停在受力平衡位置，B口压力油经主阀口流向回油口A，执行超越负载下放动作。主阀芯2的开度受作用在控制活塞9上压力的精确控制，控制压力越高主阀芯2开度越大，从而实现调速功能。

本发明实施例提供的大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀在单向开启上升时原理状态如图4所示：

负载控制阀实现上升功能时A口为高压腔，B口为回油腔，Px口维持卸荷状态。负载腔19、控制敏感腔20、先导阀芯内部腔22均为低压腔，A口高压油作用在主阀芯2尾端面积，克服反馈弹簧4的弹簧力使主阀芯向右运动，A 口压力油通过主阀芯2上主阀口流向B口，实现单向开启功能。由于反馈弹簧4 为软弹簧，单向开启时A口到B口的压降很小，因此能有效降低系统压力损失。

本发明实施例提供的大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀在大流量溢流时状态原理如图6所示：

先导进油口Px的压力油为卸荷状态，当负载B口的压力大于先导溢流弹簧 13设定的压力时，先导锥阀11打开，B口高压油流向先导溢流腔24开始溢流。先导溢流的流量通过先导作用腔25及先导回油阻尼10向先导泄油腔23回油，由于先导回油阻尼10的节流作用，会在先导作用腔25内形成一定的压力，该压力作用在控制活塞9右侧大端面上，推动控制活塞9向左运动，从而打开负载控制阀的主阀芯2，将溢流功能集成在主阀芯2上，实现大流量溢流。

本发明的负载控制阀在超越负载下放时典型应用系统原理如图3所示，负载控制阀的A口接换向阀或多路阀的一路出口，换向阀工作在右位，该路出口与T口相通回油，换向阀的另一路出口与油缸的有杆腔连接，负载控制阀的B 口与油缸的无杆腔连接，负载控制阀的L口与油箱直通，Px口与外部的先导控制油连接。负载控制阀在Px口的先导压力控制下工作左位节流状态，油缸大腔的油液经过负载阀B口、负载阀主阀口、A口及换向阀流入油箱，负载控制阀的开口由Px口的控制压力大小决定，从而实现下放过程中的调速。

本发明的负载控制阀在负载上升时典型应用系统原理如图5所示，负载控制阀的A口接换向阀或多路阀的一路出口，换向阀工作在左位，该路出口与泵出口P口连通，换向阀的另一路出口与油缸的有杆腔连接并连通液压回路T口，负载控制阀的B口与油缸的无杆腔连接，负载控制阀的L口与油箱直通，Px口与外部的先导控制油连接。Px口控制压力为零压，负载控制阀工作在右位单向阀状态，泵出口高压油经过换向阀、负载控制阀A口、负载阀主阀口、B口流入油缸大腔，推动油缸向上运动。

本发明的负载控制阀溢流功能的典型应用系统原理如图7所示，换向阀切换至中位，负载控制阀的A口接换向阀的一路出口，该路出口与T口连通，换向阀的另一路出口与油缸的有杆腔连接并连通液压回路T口，负载控制阀的B 口与油缸的无杆腔连接，负载控制阀的L口与油箱直通，Px口与外部的先导控制油连接。当油缸无杆腔存在较大压力冲击或压力超过负载控制阀的设定压力时，先导溢流阀打开并通过负载控制阀的先导回油阻尼孔向L口回油，先导溢流阀的回油压力推动负载控制阀工作在左位，B口油液通过负载控制阀主阀芯溢流。

Claims (9)

1.一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

包括主阀体(1)、先导阀体(7)、主阀芯(3)、主阀套(2)、反馈弹簧(4)、先导阀套(5)、先导阀芯(6)、先导压缩弹簧(8)、控制活塞(9)和控制端盖(16)；主阀体(1)后端同轴固定对接到先导阀体(7)的前端形成总阀体，且主阀体(1)和先导阀体(7)内部阀腔连通形成总阀腔，先导阀体(7)的后端通过螺栓固定安装有控制端盖(16)，控制端盖(16)外端面开设有中心通孔作为负载控制阀的Px口，总阀体中部内设有环形隔板将自身内部阀室分为前阀室和后阀室的两个阀室，环形隔板中心设有通孔，通孔将前阀室和后阀室连通，后阀室和中心通孔连通；

前阀室内由先导阀体(7)到主阀体(1)方向依次安装有先导阀套(5)、主阀套(2)，主阀套(2)内开设有中空通道，中空通道和前阀室连通并在连通后的内部装有主阀芯(3)，位于主阀芯(3)前端的中空通道和前阀室形成回油腔(18)，回油腔(18)外周围的主阀体(1)侧壁开设有油口作为负载控制阀的A口，回油腔(18)和A口之间连通；位于主阀芯(3)外周围和主阀套(2)之间的中空通道形成负载腔(19)，位于主阀芯(3)和先导阀套(5)之间的中空通道形成控制敏感腔(20)；主阀套(2)前端部外壁和主阀体(1)内壁之间密封连接，主阀套(2)中部开设有环形凹槽，环形凹槽外周围的主阀体(1)一侧侧壁开设有油口作为负载控制阀的B口，环形凹槽和B口直接连通，环形凹槽经主阀套(2)侧壁的通孔和总中空通道的负载腔(19)之间连通；主阀芯(3)后端部外壁沿周向间隔设有多个轴向布置的条形通道槽，条形通道槽将负载腔(19)和控制敏感腔(20)连通；

主阀芯(3)靠近先导阀套(5)的一端开设有弹簧孔腔，弹簧孔腔内安装反馈弹簧(4)，先导阀套(5)内开设中空腔，中空腔前端和控制敏感腔(20)连通，中空腔后端经先导阀套(5)后端的通孔、环形隔板的通孔后和后阀室连通，中空腔内装有先导阀芯(6)，先导阀芯(6)开有通道孔作为先导阀芯内部容腔(22)，先导阀芯内部容腔(22)将控制敏感腔(20)和先导阀套(5)的中空腔连通，反馈弹簧(4)穿过主阀套(2)后和先导阀芯(6)的端部连接，先导阀套(5)中部外壁开设有环形槽作为快关腔(21)，并且在先导阀套(5)中部外壁沿周向间隔设有多个径向通孔，径向通孔将快关腔(21)和先导阀套(5)的中空腔联通；先导阀套(5)后端部和总阀体内壁之间密封连接，主阀套(2)后端部和先导阀套(5)前端部连接后的外壁沿周向间隔设有多个轴向布置的条形通槽，条形通槽将环形凹槽和快关腔(21)连通；

与负载控制阀的B口对称的主阀体(1)另一侧侧壁设有缓冲腔，未安装控制端盖(16)的先导阀体(7)后端面上开设有溢流阀安装孔，溢流阀安装孔经主阀体(1)、先导阀体(7)的内部通道与缓冲腔连通；溢流阀安装孔中安装先导式溢流阀，先导式溢流阀为插装阀结构，先导式溢流阀主要由先导锥阀(11)、先导溢流阀体(12)、溢流阀弹簧(13)、溢流阀弹簧阀座(15)和调压螺杆(17)组成，先导溢流阀体(12)通过螺纹旋入先导阀体(7)的溢流阀安装孔中，先导溢流阀体(12)内设有先导溢流腔(24)，先导溢流腔(24)经内端口的通孔和缓冲腔连通，先导溢流腔(24)侧部经先导阀体(7)的内部通道、控制端盖(16)的侧通孔与先导作用腔(25)连通，先导溢流腔(24)从内到外依次安装有先导锥阀(11)、溢流阀弹簧(13)、溢流阀弹簧阀座(15)和调压螺杆(17)，调压螺杆(17)螺纹旋入先导溢流腔(24)中经溢流阀弹簧阀座(15)和溢流阀弹簧(13)的传递将先导锥阀(11)压紧在先导溢流腔(24)内端口的通孔上；

后阀室外周围的先导阀体(7)开设有油口作为负载控制阀的L口，后阀室内装有先导压缩弹簧(8)和控制活塞(9)，控制活塞(9)主要由轴部和盘部同轴连接构成，轴部朝向前阀室延伸布置，盘部靠近控制端盖(16)，先导压缩弹簧(8)连接在控制活塞(9)的盘部和环形隔板台阶面之间；先导阀芯(6)穿过环形隔板的通孔后伸入到后阀室内用于和控制活塞(9)的轴部接触连接；位于控制活塞(9)和环形隔板之间的后阀室形成先导泄油腔(23)，位于控制活塞(9)和控制端盖(16)之间的后阀室形成先导作用腔(25)，控制端盖(16)开设和Px口连通的腔室形成先导进油腔(26)，控制活塞(9)的盘部一侧偏心位置开设有孔道，孔道将先导泄油腔(23)和先导作用腔(25)连通，先导作用腔(25)和先导进油腔(26)之间经控制端盖(16)的内部孔道连通，内部孔道中安装先导进口阻尼(14)。

2.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述主阀芯(3)的条形通道槽分为从主阀体(1)前端到先导阀套(5)沿轴向依次布置且连通的U型槽和反馈节流槽，反馈节流槽的槽宽及深度小于U型槽的槽宽，U型槽连通负载腔(19)，反馈节流槽连通控制敏感腔(20)。

3.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述的先导阀芯(6)主要由大径段和小径段同轴连接构成，位于大径段和先导阀套(5)后端部通孔之间的中空腔形成阀套过渡腔(27)，大径段内部开设通道孔作为先导阀芯内部容腔(22)，大径段和小径段之间衔接处开设有沿圆周间隔布置的连通通孔，连通通孔将先导阀芯(6)外部的阀套过渡腔(27)和先导阀芯内部容腔(22)连通。

4.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述的控制活塞(9)盘部的孔道中装有先导回油阻尼(10)。

5.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述的先导回油阻尼(10)、先导进口阻尼(14)实际均为一个带有中心小通孔的套筒结构。

6.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述的控制活塞(9)靠近控制端盖(16)一侧的端面设置为内凹的锥面，使得在控制活塞(9)最靠近贴近控制端盖(16)时，在控制端盖(16)控制端盖(16)的端面之间形成锥形空间作为先导进油腔(25)。

7.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述的主阀芯(3)主要由位于后端的圆柱段、位于中间的锥形段和位于前端的减振尾结构组成，主阀芯(3)圆柱段的前部和主阀套(2)的中空通道内壁滑动配合，主阀套(2)的中空通道前部设有内凸缘，内凸缘的台阶面和主阀芯(3)圆柱段和锥形段之间的衔接处间形成锥面密封连接。

8.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述的先导阀芯(6)小径段为锥体结构，小径段穿设过先导阀套(5)后端部的通孔，小径段和先导阀套(5)后端部的通孔之间滑动配合并在初始状态下锥面密封。

9.根据权利要求1所述的一种将大流量溢流功能集成于主阀芯的负载控制阀，其特征在于：

所述先导阀芯(6)小径段上开设有两组不同深度、槽壁斜率、长度的三角节流槽，第一组三角节流槽包括分别在先导阀芯(6)小径段对称两侧布置的沿轴向布置的两个条形槽，第二组三角节流槽包括分别在先导阀芯(6)小径段对称两侧布置的沿轴向布置的两个条形槽；第一组三角节流槽的条形槽相比第二组三角节流槽的条形槽具有更浅的深度和沿轴向更短的长度，第一组三角节流槽的条形槽到先导阀芯(6)的连通通孔之间的距离小于第二组三角节流槽的条形槽到先导阀芯(6)的连通通孔之间的距离，两组三角节流槽的条形槽靠近先导阀芯(6)连通通孔一侧的槽壁均为斜面过渡，第一组三角节流槽的条形槽的斜面槽壁的倾斜角度小于第二组三角节流槽的条形槽的斜面槽壁的倾斜角度。

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