液控式通流控制阀组、挖掘机动臂液压控制系统和挖掘机

摘要

本发明公开了一种液控式通流控制阀组，其中，包括二通插装阀（17）和液控通断阀（18），该液控通断阀包括第一端口（12a）和第二端口（A3），所述二通插装阀（17）的第一油口（A1）液压连接于所述第一端口（12a）；以及所述液控通断阀（18）的控制阀芯（7）具有截止位置和通流位置。此外，本发明还公开了一种挖掘机动臂液压控制系统和挖掘机。由于在挖掘机动臂液压控制系统中，无杆腔中的油压可以途经液控通断阀缓慢地流回至油箱，因此可以实现挖掘机动臂下放的节能和慢速控制，进而能够减小给主机带来的振动与冲击。

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种液控式通流控制阀组、包 括该液控式通流控制阀组的挖掘机动臂液压控制系统。此外，本发明还涉及 一种挖掘机。

背景技术

随着工程机械技术的发展，机手对机械的操控性要求越来越高。在挖掘 机操作过程中，机手希望能够随心所欲控制挖掘机的动作，若能更加精细地 控制动作速度，无疑可以提高整机的操纵性。

申请号为201010586361.0的发明专利公开了一种挖掘机动臂液压控制 系统。其中，由电磁阀和再生阀，通过电、液的双重控制来实现动臂下放， 动臂油缸无杆腔的回油经由再生阀进入到有杆腔，这样，充分利用了动臂自 重的能量，同时也提高了动臂下放的速度。

结合所述，动臂下降需要电磁阀来控制，电磁铁的得电与失电会使得油 缸突然启动和突然停止，这样会造成一定的压力冲击、引起结构件的振动。 再者，动臂下放时无杆腔的油回流至有杆腔，虽然提高了动臂下放的速度， 但是动臂运动惯性较大，尤其在带载的工况下，动臂运动启动和停止时会带 来较大振动冲击。

总之，上述技术方案会给主机带来较大的振动冲击。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种液控式通流控制阀组。

本发明的另一个目的是提供一种减小振动与冲击的挖掘机动臂液压控 制系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种液控式通流控制阀组，其中，包括 二通插装阀和液控通断阀，该液控通断阀包括第一端口和第二端口，所述二 通插装阀的第一油口液压连接于所述第一端口，以至少使得所述第一油口接 收的液压油能够流动到该第一端口；以及所述液控通断阀的控制阀芯具有截 止位置和通流位置，该控制阀芯能够通过所述液控通断阀的液控口引入的液 控油的驱动而从所述截止位置移动到所述通流位置，其中在所述控制阀芯处 于所述截止位置的状态下所述第一端口与所述第二端口相互截止；在所述控 制阀芯处于所述通流位置的状态下所述第一端口与所述第二端口相互连通。

优选地，所述二通插装阀的第一油口与所述液控通断阀的第一端口相互 连通。

优选地，所述液控通断阀为常闭式液控通断阀，该液控通断阀包括用于 对所述控制阀芯施加弹性预紧力以使得该控制阀芯处于所述截止位置的复 位弹簧，且所述控制阀芯能够通过所述液控口引入的液控油的驱动而从所述 截止位置克服所述弹性预紧力移动到所述通流位置。

优选地，所述液控通断阀的控制阀芯安装在该液控通断阀的阀体的控制 阀芯腔内，且在该控制阀芯腔内安装为能够在所述截止位置与所述通流位置 之间移动；所述控制阀芯与所述控制阀芯腔相互配合为至少形成有与所述第 一端口连通的第一油腔和与所述第二端口连通的第二油腔。

优选地，所述第二油腔形成在对应于所述控制阀芯一端的位置，所述复 位弹簧安装在所述第二油腔内以对所述控制阀芯施加所述弹性预紧力；以及 所述液控口形成在对应于所述控制阀芯另一端的位置，以能够通过该液控口 引入的液控油对所述控制阀芯的另一端施加压力。

优选地，所述控制阀芯包括第一密封段，在所述控制阀芯处于所述截止 位置的状态下所述第一油腔与所述第二油腔至少通过所述第一密封段的外 周面与所述控制阀芯腔的内周面的密封配合而相互截止。

优选地，所述第一密封段的外周面形成有第一节流槽，该第一节流槽的 通流截面积沿所述阀芯的移动方向从该第一节流槽的靠近所述第一油腔的 一端向另一端减小，以使得所述控制阀芯从所述截止位置向所述通流位置移 动的过程中，所述第一油腔与所述第二油腔之间的通流流量增大。

优选地，所述控制阀芯与所述控制阀芯腔相互配合为还形成有位于所述 第一油腔与所述第二油腔之间的中间油腔，所述控制阀芯上还形成有锥形的 第二密封段，其中在所述控制阀芯处于所述截止位置的状态下，所述第一油 腔与所述中间油腔通过所述第一密封段的外周面与所述控制阀芯腔的内周 面的柱面密封而相互截止，且所述中间油腔与所述第二油腔通过所述第二密 封段与所述控制阀芯腔内壁的锥形密封而相互截止，从而使得所述第一油腔 与所述第二油腔相互截止。

优选地，所述中间油腔包括第一中间油腔和第二中间油腔，所述控制阀 芯上形成有位于所述第一密封段与所述第二密封段之间的第三密封段，该第 三密封段上形成有第二节流槽，其中在所述控制阀芯处于所述截止位置的状 态下，所述第一油腔与所述第一中间油腔通过所述第一密封段的外周面与所 述控制阀芯腔的内周面的柱面密封而相互截止，所述第二中间油腔与所述第 二油腔通过所述第二密封段与所述控制阀芯腔内壁的锥形密封而相互截止， 并且所述第三密封段的外周面与所述控制阀芯腔的内周面形成柱面密封，以 使得所述中间油腔分为所述第一中间油腔和第二中间油腔。

优选地，所述二通插装阀与所述液控通断阀形成为共用所述阀体的整体 复合阀，其中所述二通插装阀的第一油口与所述液控通断阀的第一端口通过 形成在所述阀体内的内部连通油道相互连通。

优选地，所述二通插装阀的复位弹簧腔通过形成在所述阀体内的泄油油 道与所述中间油腔相互连通；或者所述二通插装阀的复位弹簧腔通过形成在 所述阀体内的泄油油道与所述阀体上的用于连接于油箱的泄油口相互连通。

优选地，所述阀体内安装有阀套，所述控制阀芯腔通过所述阀套的内腔 形成。

优选地，所述液控通断阀的最大通流流量小于所述二通插装阀的最大通 流流量。

在上述液控式通流控制阀组的技术方案的基础上，本发明还提供一种挖 掘机动臂液压控制系统，包括动臂驱动液压缸，该动臂驱动液压缸的有杆腔 和无杆腔的油口分别液压连接于第一工作油路和第二工作油路，该第一和第 二工作油路分别连接于液控换向阀的第一和第二工作油口，该液控换向阀的 进油口和回油口分别连接于主进油油路和主回油油路，从而能够通过所述液 控换向阀切换而使得所述第一工作油路和第二工作油路中的一者进油、另一 者回油以实现所述动臂驱动液压缸的伸缩控制，所述液控换向阀两侧的第一 和第二液控口分别对应地连接于第一液控工作油路和第二液控工作油路，其 中所述第一和第二液控工作油路分别用于驱动所述液控换向阀切换到使得 所述动臂液压缸的活塞杆伸出和缩回的工作状态，其中，所述挖掘机动臂液 压控制系统还包括上述技术方案中所述的液控式通流控制阀组，所述第二工 作油路包括第一油路段和第二油路段，其中所述第一油路段连接在所述液控 换向阀的第一工作油口与所述二通插装阀的第二油口之间，所述第二油路段 连接在所述二通插装阀的第一油口与所述动臂驱动液压缸的无杆腔的油口 之间；所述第一工作油路上连接有第一补油油路，该第一补油油路上设置有 背压阀或单向阀，其中该背压阀或单向阀的正向端口液压连接至油箱或主回 油油路，反向端口连接到所述第一工作油路上；所述液控通断阀的第二端口 经由分支回油油路连接于油箱或主回油油路；所述液控通断阀的液控口连接 于所述液控换向阀的第二液控工作油路上；并且所述液控通断阀的液控口所 需的通断阀液控开启油压小于所述液控换向阀的第二液控口所需的换向阀 工作状态切换油压。

优选地，所述液控通断阀的液控口所需的最小通断阀液控开启油压小于 所述液控换向阀的第二液控口所需的最小换向阀工作状态切换油压。

优选地，所述第二工作油路的第二油路段和所述第一工作油路上分别连 接有设置有溢流阀的溢流油路。

优选地，所述第二工作油路的第二油路段还连接有第二补油油路，该第 二补油油路上设置有背压阀或单向阀，其中该背压阀或单向阀的正向端口液 压连接至油箱或主回油油路，反向端口连接到所述第二工作油路的第二油路 段上。

此外，本发明还提供了一种挖掘机，其中，该挖掘机包括上述技术方案 中所述的挖掘机动臂液压控制系统。

通过上述技术方案，由于液控通断阀的液控口所需的通断阀液控开启油 压小于所述液控换向阀的第二液控口所需的换向阀工作状态切换油压，所以 可以通过低油压控制液控通断阀与油箱直接连通，从而使得无杆腔中的油压 途经液控通断阀缓慢地流回至油箱，以实现挖掘机动臂下放的节能和慢速控 制，进而能够减小给主机带来的振动与冲击。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与 下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在 附图中：

图1是根据本发明的优选实施方式的液控式通流控制阀组的剖视结构示 意图；

图2是根据本发明的实施方式的挖掘机动臂液压控制系统系统简图，其 中液控换向阀处于中位；

图3是根据本发明的实施方式的挖掘机动臂液压控制系统系统简图，其 中液控换向阀处于左位；

图4是根据本发明的实施方式的挖掘机动臂液压控制系统系统简图，其 中液控换向阀处于右位。

附图标记说明

1液压缸                      2阀体

6复位弹簧                    7控制阀芯

8阀套                        10第一溢流阀

11第二溢流阀                 12第一油腔

12a第一端口                  13内部连通油道

14泄油油道                   15a第一中间油腔

15b第二中间油腔              16第二端口

17二通插装阀                 18液控通断阀

19主进油油路                 20主回油油路

21第一工作油路               22第二工作油路

22a第一油路段                22b第二油路段

23分支回油油路               24第二背压阀

25第一背压阀                 26第一液控工作油路

27第二液控工作油路           28进油口

29回油口                     30第一工作油口

31第二工作油口               32第一补油油路

101有杆腔                    102无杆腔

701第一密封段                702第三密封段

703第二密封段                  A1第一油口

A2第二油口                     A3第二端口

C1液控口

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并 不局限于下述的具体实施方式。

首先需要说明的是，本发明的液控式通流控制阀组的核心技术构思在于 其连接关系与液压控制关系，而不在于具体的阀门结构。图1仅是帮助本领 域技术人员理解而例举的具体结构形式，但是不应当将本发明的保护范围局 限于这些具体结构形式，在该连接关系与液压控制关系的技术启示下，本领 域技术人员能够想到的各种各样的具体的阀门连接组合成的阀组结构均落 入本发明的保护范围之内。

如图1所示，根据本发明的一个方面，提供了一种液控式通流控制阀组， 其中，包括二通插装阀17和液控通断阀18，该液控通断阀包括第一端口12a 和第二端口A3，二通插装阀17的第一油口A1液压连接于第一端口12a， 以至少使得第一油口A1接收的液压油能够流动到该第一端口12a；且优选 地，二通插装阀17的第一油口A1与液控通断阀18的第一端口12是相互连 通的，以使得油路中的液压油始终可以通过第一油口A1流动到第一端口 12a，从而实现对液控通断阀18的控制，这里，液控通断阀18的控制阀芯7 具有截止位置和通流位置，该控制阀芯7能够通过液控通断阀18的液控口 C1引入的液控油的驱动而从截止位置移动到通流位置，其中在控制阀芯7 处于截止位置的状态下第一端口12a与第二端口A3相互截止，这样通过第 一油口A2流入的液压油将无法途径液控通断阀18从第二端口A3流出；在 控制阀芯7处于通流位置的状态下第一端口12a与所述第二端口A3相互连 通，这样，液压油可以通过第一端口12a进入液控通断阀18而从第二端口 A3流出。这里，液控通断阀18为常闭式液控通断阀，包括用于对控制阀芯 7施加弹性预紧力以使得控制阀芯7处于所述截止位置的复位弹簧6，且控 制阀芯7能够通过液控口C1引入的液控油的驱动而从截止位置克服弹性预 紧力移动到通流位置。

具体地，液控通断阀18的控制阀芯7安装在液控通断阀18的阀体2的 控制阀芯腔内，且在该控制阀芯腔内安装为能够在截止位置与通流位置之间 移动，且优选地，阀体2内安装有阀套8，控制阀芯腔通过阀套8的内腔形 成，只需将阀套8加工出适应于控制阀芯7的形状然后装入阀体2中即可， 可以使加工更加方便。控制阀芯7与控制阀芯腔相互配合为至少形成有与第 一端口12a连通的第一油腔12和与第二端口A3连通的第二油腔16。第二 油腔16形成在对应于控制阀芯7一端的位置，并且与第二端口A3连通，复 位弹簧6安装在第二油腔16内以对控制阀芯7施加弹性预紧力；以及液控 口C1形成在对应于控制阀芯7另一端的位置，以能够通过该液控口C1引 入的液控油对控制阀芯7的另一端施加压力，从而克服复位弹簧6对控制阀 芯7施加的弹性预紧力，推动控制阀芯7运动。需要说明的是，控制阀芯7 的截止是通过阀芯上的密封段与阀套8相应位置的紧贴配合实现的，具体地， 控制阀芯7包括第一密封段701，在控制阀芯7处于截止位置的状态下第一 油腔12与第二油腔16至少通过第一密封段701的外周面与所述控制阀芯腔 的内周面的密封配合而相互截止，也就是说，为了满足更好的密封效果，还 可以设置更多的密封段，只要兼顾了经济性与功能性的满足即可。

从图1中可以看出，第一密封段701的外周面形成有第一节流槽，该第 一节流槽的通流截面积沿阀芯7的移动方向从该第一节流槽的靠近第一油腔 12的一端向另一端（即靠近第二端口A3的一端）减小，以使得控制阀芯7 从截止位置向通流位置移动的过程中，第一油腔12与第二油腔16之间的通 流流量增大。

从图1中还可以看出，控制阀芯7与所述控制阀芯腔相互配合为还形成 有位于第一油腔12与第二油腔16之间的中间油腔，控制阀芯7上还形成有 锥形的第二密封段703，其中在控制阀芯7处于截止位置的状态下，第一油 腔12与中间油腔通过第一密封段701的外周面与控制阀芯腔的内周面的柱 面密封而相互截止，且中间油腔与第二油腔16通过第二密封段与控制阀芯 腔内壁的锥形密封而相互截止，从而使得第一油腔12与第二油腔16相互截 止，如此一来，密封性得到了更好的保证。

中间油腔包括第一中间油腔15a和第二中间油腔15b，控制阀芯7上形 成有位于第一密封段701与第二密封段703之间的第三密封段702，该第三 密封段702上形成有第二节流槽，其中在控制阀芯7处于截止位置的状态下， 第一油腔12与第一中间油腔15a通过第一密封段701的外周面与控制阀芯 腔的内周面的柱面密封而相互截止，第二中间油腔15b与第二油腔16通过 第二密封段703与控制阀芯腔内壁的锥形密封而相互截止，并且第三密封段 702的外周面与控制阀芯腔的内周面形成柱面密封，以使得中间油腔分为所 述第一中间油腔15a和第二中间油腔15b。

根据本发明的优选实施方式，二通插装阀17与所述液控通断阀18形成 为共用所述阀体2的整体复合阀，其中二通插装阀17的第一油口A1与液控 通断阀18的第一端口12通过形成在阀体2内的内部连通油道13相互连通。 这样，一方面可以使得结构紧凑、空间布置更加合理，另一方面，整体复合 阀可以作为独立的产品投入市场，以获取经济效益。

为了保证二通插装阀17的正常工作，二通插装阀17的复位弹簧腔通过 形成在阀体2内的泄油油道14与中间油腔相互连通；或者二通插装阀17的 复位弹簧腔可以通过形成在阀体2内的泄油油道14与阀体2上的用于连接 于油箱的泄油口相互连通。

这里，液控通断阀18的最大通流流量小于二通插装阀17的最大通流流 量，且该设置并不用于限制本发明，这仅是为了满足某一特定功能而进行的 相应设置，当工作需要时，液控通断阀18的最大通流流量大于或等于二通 插装阀17的最大通流流量也是可以的。

根据本发明的另一个方面，参见图2至图4，本发明还提供了一种挖掘 机动臂液压控制系统，包括动臂驱动液压缸1，该动臂驱动液压缸1的有杆 腔101和无杆腔102的油口分别液压连接于第一工作油路21和第二工作油 路22，该第一工作油路21和第二工作油路22分别连接于液控换向阀9的第 一工作油口30和第二工作油口31，液控换向阀9的进油口28和回油口29 分别连接于主进油油路19和主回油油路20，从而能够通过液控换向阀9切 换而使得所述第一工作油路和第二工作油路中的一者进油、另一者回油以实 现动臂驱动液压缸1的伸缩控制，液控换向阀9两侧的第一液控口a1和第 二液控口b1分别对应地连接于第一液控工作油路26和第二液控工作油路 27，其中第一液控工作油路26和第二液控工作油路27分别用于驱动液控换 向阀9切换到使得动臂液压缸1的活塞杆伸出和缩回的工作状态，其中，所 述挖掘机动臂液压控制系统还包括上述技术方案中所述的液控式通流控制 阀组，第二工作油路22包括第一油路段22a和第二油路段22b，其中第一油 路段22a连接在液控换向阀9的第一工作油口30与二通插装阀17的第二油 口A2之间，第二油路段22b连接在二通插装阀17的第一油口A1与动臂驱 动液压缸1的无杆腔102的油口之间；第一工作油路21上连接有第一补油 油路32，该第一补油油路32上可以设置有第一背压阀25或单向阀，其中该 第一背压阀25或单向阀的正向端口液压连接至油箱或主回油油路20，反向 端口连接到第一工作油路21上，以能够对液压缸1的无杆腔101进行补油； 液控通断阀18的第二端口A3经由分支回油油路23连接于油箱或主回油油 路20；液控通断阀18的液控口C1连接于液控换向阀9的第二液控工作油 路27上；并且液控通断阀18的液控口C1所需的通断阀液控开启油压小于 液控换向阀9的第二液控口b1所需的换向阀工作状态切换油压，具体地， 液控通断阀18的液控口C1所需的最小通断阀液控开启油压小于液控换向阀 9的第二液控口b1所需的最小换向阀工作状态切换油压，也就是说，当第二 液控工作油路27中的油压刚好能够使得液控通断阀18的控制阀芯7从截至 位置移动到同流位置时，所述油压还不足以控制液控换向阀9中的阀杆移动。

此外，第二工作油路22的第二油路段22b和第一工作油路21上可以分 别连接有设置有第一溢流阀10和第二溢流阀11的溢流油路。第二工作油路 22的第二油路段22b还连接有第二补油油路，该第二补油油路上可以设置有 第二背压阀24或单向阀，其中该第二背压阀24或单向阀的正向端口液压连 接至油箱或主回油油路20，反向端口连接到所述第二工作油路22的第二油 路段22b上。

根据本发明的再一个方面，还提供了一种挖掘机，该挖掘机包括上述技 术方案中所述的挖掘机动臂液压控制系统，且其中，该挖掘机的动臂是与液 压缸1中活塞杆相连的，这样，通过液压缸1中的活塞杆的伸出和缩回可以 控制挖掘机动臂的上升和下放。

下面，结合附图详细地说明本发明提供的挖掘机动臂液压控制系统的工 作原理。

如图3所示，当第一液控油口a1进油时，液控换向阀9中的阀杆移动 以使得液控换向阀9处于图2中显示的左位，一方面，进油口28进油，油 液途径第一油路段22a到达第二油口A2，并通过第二油口A2进入二通插装 阀17顶开二通插装阀17的阀芯，随后流出第一油口A1并沿第二油路段22b 进入无杆腔102，另一方面，有杆腔101中的油液沿第一工作油路21经过液 控换向阀9、回油口29回到油箱中。这样，能够推动液压缸1中的活塞杆向 外伸出，从而使挖掘机动臂上升。当活塞杆停在某一位置时，二通插装阀17 能够实现无杆腔102保压。

参见图2，当第二液控油口b1进油时，且油压处于低压区（例如 0.2-0.8MPa）时，先导油油压不足以推动液控换向阀9的阀杆向左换向，这 样液控换向阀9仍然处于中位截止的状态，液压缸1中的油液无法通过进油 口28进油以及通过回油口29回油，但是，由于上面提到液控通断阀18的 液控口C1所需的最小通断阀液控开启油压小于液控换向阀9的第二液控口 b1所需的最小换向阀工作状态切换油压，这时，先导油可以推动控制阀芯7 压缩复位弹簧6移动，进而使得第一油口A1和第三端口A3连通，这样， 在挖掘机动臂的重力作用产生的压力下，无杆腔102中的液压油可以经过液 控式通流控制阀组（其中需要经过第一密封的701的第一节流槽）直接流回 至油箱，由于此时液压缸1中的活塞杆缩回会在有杆腔101处产生负压，该 负压能够使得第一补油油路32上的第一背压阀25打开为有杆腔101补油， 这样就实现了挖掘机动臂的自由下方，这里，由于第一密封段701的第一节 流槽的通流截面积沿阀芯7的移动方向从第一节流槽的靠近第一油腔12的 一端向另一端减小，当先导油的油压由小变大时可以使控制阀芯7逐渐移动 （在图1中的实施例为向上移动），这样，第一节流槽的通流能力逐渐增强， 动臂下降的速度也会随先导油油压的增大而变快，所以，挖掘机动臂可以在 较慢且可控的速度下平稳下放，从而减小了对主机的振动冲击。

参见图4，当第二液控油口b1进油时，且油压处于高压区（例如 0.8-2.2MPa）时，液控换向阀9中的阀杆移动以使得液控换向阀9处于图4 中显示的右位，进油口28进油，油液经过第一工作油路21进入有杆腔101， 从而产生推动液压缸1中的活塞杆缩回的压力，这样，无杆腔102中的油压 会促使二通插装阀17中的阀芯移动（在图4中的实施例为向上移动）并能 够使得液控通断阀18中的控制阀芯17移动（在图4中的实施例为向上移动）， 这样，无杆腔102中的油液一部分经过二通插装阀17的第二油口A2流出， 再经过液控换向阀9、回油口29流回至油箱，另一部分可以经过与二通插装 阀17液压连接的液控通断阀18流回至油箱，这样就推动液压缸1中的活塞 杆回缩，从而使挖掘机动臂在动力油作用下下降（即动力下放），这里，当 先导油的油压由小变大时，液控换向阀9中阀杆的位移也逐渐变大，动臂下 降的速度也会随着先导油油压的增大而变快，所以，挖掘机动臂可以在较快 且可控的速度下平稳下放。

综上所述，使用本发明的挖掘机动臂液压控制系统，可以实现挖掘机动 臂的自由下放和动力下放，自由下放速度较慢，动力下放速度较快，这样可 以在较大范围内控制动臂下放的速度，减小对主机的振动冲击，此外，该挖 掘机动臂液压控制系统结构简单，成本较低，适用性极强。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明 的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特 征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必 要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其 不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。