动臂保持阀技术领域
本发明涉及控制阀技术领域，尤其涉及一种用于液压挖掘机的动臂保持阀。
背景技术
常见的液压挖掘机，其动臂液压油缸直接与动臂控制阀相连，直接由动臂控制阀
来控制动臂的上升、下降与保持。液压挖掘机在将铲斗举离地面后，可能由于种种原因控制
动臂或斗杆液压缸的换向阀暂时回到中位，且此时发动机又处于怠速状态，若此时换向阀
因阀芯与阀体之间间隙过大造成泄漏，工作装置也会在自重作用下自动下降。当铲斗内装
满物料或用铲斗上的吊钩吊起重物时，工作装置自动下降往往会酿成事故。同时，当出现油
管爆裂时，动臂会出现突然的下降，存在安全隐患。
专利公开号为CN101294402名称为“液压挖掘机用动臂保持阀”的发明专利提供了
一种动臂保持阀，其虽能防止动臂自然下降，但是在工程应用中存在以下缺点：(1)控制动
臂下降的阀杆为简单的锥面过流，过流面积梯度变化大，在先导手柄控制中流量变化幅度
大，特别是在重载下容易产生冲击振动。(2)通过在溢流阀回油油路中设置阻尼孔，利用溢
流阀溢流回油压力来控制阀杆开启，实现溢流保护。这样的话溢流阀开启压力受回油背压
影响，不能很好的起到安全保护作用；长时间应用阻尼孔被液流冲大，溢流阀回油背压降
低，阀杆就不能开启，可靠性差；溢流阀开启也是利用阀杆锥面，应用中阀芯一开启，超载压
力马上下降(开启面积过大)，动臂快速下沉，然后又突然关闭造成冲击。(3)阀体各个面都
需要加工，功能元件分布在阀体各个面上，制造工艺复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、低成本的动臂保持
阀，该动臂保持阀在挖掘机的动臂操作杆回到中位时，可以使得动臂保持在原位，而且能可
靠地起到溢流保护功能，且对动臂下降控制无冲击。
针对以上技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种动臂保持阀，包括阀体，
阀体内设置有先导机构、主阀芯和溢流机构，并在阀体内形成有F通道、J通道、L通道、H通
道、与液控通道连接的X油口、与换向阀连接的V油口和与液压缸无杆腔连接的C油口；当V油
口进油使主阀芯克服主弹簧作用力开启时，V油口与C油口连通；反之，主阀芯呈线密封关
闭，V油口与C油口之间不直接连通；当X油口进油使先导机构开启时，C油口、主阀芯的三角
槽、J通道、F通道和V油口形成连通，先导机构关闭时，J通道与F通道被阻断；当溢流机构开
启时，C油口、H通道和L通道形成连通，反之，H通道与L通道被阻断。此处，V油口进油使主阀
芯克服主弹簧作用力开启主要对应的是动臂上升的时候，液压油由V油口流入，作用到主阀
芯上，克服主弹簧的作用力将阀芯顶开，经C油口进入液压缸无杆腔推动动臂上升。先导机
构开启主要对应的是动臂下降时，先导压力增加到一定程度时，在压力差作用下主阀芯开
启，此时主阀芯的开度主要由X油口的先导压力决定。由于主阀芯和先导阀芯的开度是缓慢
变化的，因此不容易产生振动。动臂上升或下降停止时，X油口压力卸掉，先导机构关闭，在
主弹簧与J通道的压力作用下主阀芯自然关闭，由于主阀芯是线密封无泄漏，动臂不会出现
自然下降。
在本发明的一个实施例中，X油口连接阀体的先导机构安装腔，V油口的一个通道
连接主阀芯安装腔一端，V油口的另一个通道连接F通道的一端，F通道的另一端连接先导机
构安装腔，J通道的一端连接先导机构安装腔并与F通道在先导机构关闭时被阻断，J通道的
另一端连接到主阀芯安装腔。此处J通道和F通道在先导机构关闭时被阻断主要也是因为其
中的先导阀芯是线密封结构，先导阀芯与先导阀座的配合不存在泄漏。
在本发明的一个优选实施例中，先导机构安装腔设置有先导阀座，先导机构包括
控制活塞、先导阀芯、先导弹簧和先导弹簧座，先导阀座从靠近X油口的一端开始依次设有
阶梯孔、与F通道连接的a腔、与J通道连接的b腔和先导弹簧腔，控制活塞在阀体与先导阀座
端部形成的阶梯孔中的大腔内并可来回滑动，先导阀芯的一端抵接在控制活塞上，另一端
依次穿过a腔、b腔、设在b腔内的垫块抵接到设在先导弹簧腔的先导弹簧座上，先导弹簧座
背向先导阀芯的一面连接有先导弹簧，先导弹簧一端抵接先导弹簧座，另一端抵接在先导
弹簧腔的腔壁上。先导阀芯在X油口压力推动下移动而开启，在X油口压力卸掉后在先导弹
簧的回复力作用下先导阀芯关闭。
在本发明的一个实施例中，先导阀芯位于b腔内的部分上设置有凸出的锥形块，先
导阀芯开启是指该锥形块在b腔内向远离a腔的方向运动，使得a腔与b腔连通；先导阀芯关
闭是指该锥形块封堵住b腔靠近a腔的一侧的通道口，隔断a腔与b腔，使得油液不能再在a腔
与b腔之间流通。由于该锥形块与先导阀座形成线密封，不存在泄漏，因而能防止在动臂停
止时因泄漏而导致的自然下降。
在本发明的一个实施例中，先导弹簧腔由先导阀座与先导阀套连接形成，先导阀
座固定设在阀体形成的先导机构安装腔内，先导阀套远离X油口并与阀体螺纹密封连接，先
导弹簧的另一端抵接在先导阀套上。
在本发明的一个实施例中，先导阀套上还连接有调节机构，调节机构通过对先导
弹簧张紧程度的调节从而起到调节先导阀芯开启压力大小的作用。
在本发明的一个实施例中，C油口的一个方向连接主阀芯安装腔并在主阀芯关闭
时与V油口隔断，主阀芯安装腔远离V油口的一端设有与J通道连通的三角槽，主阀芯背向V
油口的一端内设置有弹簧腔，安装在弹簧腔内的主弹簧使主阀芯产生关闭主阀芯的作用
力。
在本发明的一个优选实施例中，C油口的另一个方向连接H通道，H通道连接溢流机
构，溢流机构包括溢流阀座、溢流阀芯、钢球、溢流弹簧座、溢流弹簧、溢流阀套、调节套和调
节螺母，溢流阀座的内腔滑动配合有溢流阀芯，溢流阀芯的一端滑动设在与H通道连通的溢
流阀座的内腔，另一端穿出溢流阀座的内腔通过设在其端部的钢球抵接溢流弹簧座，溢流
弹簧座背向溢流阀芯的一端套接有溢流弹簧，溢流弹簧设在调节套内，一端抵接溢流弹簧
座，另一端抵接调节套，调节套外套接有溢流阀套且端部连接有调节螺母，溢流阀套与阀体
螺纹密封连接。通过调节螺母和调节套可调整溢流弹簧的张紧程度，从而起到调节使溢流
阀芯开启的溢流压力的作用。溢流机构的开启也是分阶段缓和开启，不会对主机造成冲击
振动。
在本发明的一个优选实施例中，阀体上靠近溢流机构还设置有应急阀，应急阀通
道经H通道的其中一部分与C油口连接。在先导手柄故障或者发动机停止工作时，可通过调
节应急阀来将动臂放下。
在本发明的一个实施例中，主阀芯包括依次连接呈阶梯状的头部、中部和端部，头
部的前端为圆台状、头部的尾部为圆柱状且在头部上设有节流槽；头部与中部通过第一过
渡结构连接，中部与端部通过第二过渡结构连接，第二过渡结构与端部上形成有切面从大
到小的三角槽。主阀芯两端分别设置有节流槽和三角槽，可以起到较好的缓冲作用，因此，
无论是主阀芯开启还是关闭阶段，流量都是缓和变化，不会出现冲击振动。
本发明的有益效果如下：
由于本发明中在动臂下降过程中，先导机构和主阀芯均是平缓开启，主阀芯的开
度主要取决于X油口的压力大小，可以极大地减少动臂下降过程中的冲击。另外，在挖掘机
的动臂操作杆回到中位，动臂停止时，X油口压力卸掉，先导机构关闭无泄漏，主阀芯在主弹
簧的回复力以及V油口与J通道的压力差作用下可靠关闭，且由于主阀芯是线密封不存在泄
漏，可以使动臂保持在原位。溢流机构直接由C油口的压力控制开启，且因为主阀芯开有三
角槽和U型槽，不仅能可靠地完成溢流功能，还对主机无冲击。此外，本发明整体结构简单，
各功能零部件布局集中，加工成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领
域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的
附图。
图1所示为本发明的动臂保持阀其中一种实施例的结构示意图；
图2所示为图1中的动臂保持阀的原理示意图；
图3所示是采用本发明动臂保持阀的一种液压回路的原理示意图；
图4所示是图1中的主阀芯的结构示意图；
图5所示是图1中的部分放大结构的示意图。
图中：1、阀体，2、控制活塞，3、先导阀座、4、先导阀芯，5、垫块，6、先导弹簧座，7、先
导弹簧，8、先导阀套，9、第一调节套，10、锁紧螺母，11、限位调节杆，12、密封螺母，13、调节
螺母，14、第二调节套，15、溢流阀套，16、溢流弹簧座，17、应急阀，18、溢流弹簧，19、钢球，
20、溢流阀芯，21、溢流阀座，22、主弹簧，23、主阀芯，24、主阀套，25、三角槽，26、U型槽，27、
第一孔，28、第二孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合附图对本发明
的示例性实施例作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施
例，而不是所有实施例的穷举。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创
造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都将落入本发明保护的范围内。
在本发明的一个实施例中，给出了一种动臂保持阀，如图1和图2所示，该动臂保持
阀主要包括阀体1、安装在阀体1内或连接在阀体1上的先导机构(或先导阀)、主阀芯23、溢
流机构(或溢流阀)以及应急阀17。另外，阀体1内形成有X油口、C油口、V油口、F通道、J通道、
L通道和H通道。如图1所示，X油口和V油口均设在阀体1的左侧，C油口设在阀体1的左下方。X
油口连接阀体1的先导机构安装腔的左端，V油口的轴向方向对应主阀芯23，V油口的另一个
方向连接F通道的一端，F通道由三部分组成，F通道的另一端连接先导机构安装腔。J通道的
一端连接先导机构安装腔并与F通道在先导阀芯关闭时被阻断，J通道的另一端连接到主阀
芯安装腔。C油口径向设置，C油口的主方向垂直于主阀芯安装腔并在主阀芯23关闭时与V油
口隔断。C油口的另一方向设有通道H，通道H与溢流机构(或溢流阀)连接。
在本发明的一个优选实施例中，先导机构安装腔内主要设置有先导阀座3、先导机
构和先导阀套8。其中，先导机构主要包括控制活塞2、先导阀芯4、先导弹簧座6和先导弹簧
7。先导阀座3从靠近X油口的一端(即图1中的左端)开始依次设有阶梯孔、与F通道连接的a
腔、与J通道连接的b腔和先导弹簧腔。控制活塞2在阀体1与先导阀座3端部形成的阶梯孔中
的大腔内，控制活塞2在X油口压力作用下可沿大腔来回滑动。先导阀芯4的一端抵接在控制
活塞2上，另一端依次穿过阶梯孔、a腔、b腔、设在b腔内的垫块5抵接到设在先导弹簧腔的先
导弹簧座6上。先导弹簧座6朝向先导阀芯4的一端设有光滑的凸出，并与先导阀芯4的端部
的凹部形成配合，这种配合可减少冲击。先导弹簧座6背向先导阀芯4的一面为圆柱状，先导
弹簧7套接在该圆柱状结构上并抵接到先导弹簧座6的台肩上。先导弹簧7的另一端抵接先
导弹簧腔的内壁上。当X油口压力达到开启压力时，先导阀芯4在X油口作用在控制活塞2上
的作用力推动下向右侧移动而开启。在X油口压力卸掉后，先导阀芯4在先导弹簧7的回复力
作用下关闭。
在本发明的一个优选实施例中，先导阀芯4位于b腔内的部分上设置有凸出的锥形
块。先导阀芯4开启是指该锥形块在b腔内向远离a腔的方向(图1中是向右)运动，开启b腔左
侧的通道口，使得a腔与b腔连通，J通道的油液可以依次经b腔、a腔、F通道、V油口流出。先导
阀芯4关闭是指该锥形块封堵住b腔靠近a腔的一侧(即图1中的b腔左侧)的通道口，隔断a腔
与b腔，使得油液不能再经J通道、a腔、b腔、F通道流出。由于在先导阀芯4关闭时，该锥形块
与先导阀座3形成线密封，不存在泄漏，因而能防止在动臂停止时因该先导机构泄漏而导致
的自然下降。
在本发明的一个实施例中，先导弹簧腔由先导阀座3、先导阀套8以及调节机构连
接形成。先导阀座3固定设在阀体1形成的先导机构安装腔内。先导阀套远离X油口并与阀体
1螺纹密封连接。先导阀套8还连接有调节机构，该调节机构主要包括第一调节套9、限位调
节杆11、锁紧螺母10和密封螺母12。第一调节套9螺纹连接在先导阀套8内，限位调节杆11连
接在第一调节套9，锁紧螺母10螺纹套接在第一调节套9上，密封螺母12套接在限位调节杆
11并与第一调节套9固定连接。该调节机构主要通过对先导弹簧7的张紧程度的调节从而起
到调节先导阀芯4开启压力大小的作用。在优选的实施例中，先导阀芯4与限位调节杆11同
轴设置，从而可根据限位调节杆11的调整距离来调节先导阀芯4的最大开启距离。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，主阀芯23与先导阀芯4是平行设置。
在本发明的一个优选的实施例中，如图4所示，主阀芯23包括依次连接呈阶梯状的
头部、中部和端部。头部的前端为圆台状、头部的尾部为圆柱状且在头部上设有节流槽。头
部与中部通过第一过渡结构连接，中部与端部通过第二过渡结构连接，第二过渡结构与端
部上形成有切面从大到小的三角槽25。主阀芯23的两端分别设置有U型槽26和三角槽25(可
参见图4和图5)，可以起到较好的缓冲作用，因此，无论是主阀芯23的开启还是关闭阶段，流
量都是缓和变化，不会出现冲击振动。
在本发明的一个实施例中，C油口的主方向连接主阀芯安装腔并在主阀芯23关闭
时与V油口隔断。主阀芯安装腔远离V油口的一端设有与J通道连通的三角槽，因而C油口的
一部分油液可经该三角槽进入J通道。主阀芯23背向V油口的一端内设置有弹簧腔，安装在
弹簧腔内的主弹簧22在主阀芯23形成关闭作用力或开启阻力。
在本发明的一个优选实施例中，C油口的另一个方向连接H通道，H通道连接溢流机
构。该溢流机构主要包括溢流阀座21、溢流阀芯20、钢球19、溢流弹簧座16、溢流弹簧18、溢
流阀套15、第二调节套14和调节螺母13。溢流阀芯20的一端滑动设在与H通道连通的溢流阀
座21的内腔，另一端穿出溢流阀座21的内腔通过通过端部的钢球19抵接溢流弹簧座16。溢
流弹簧座16背向溢流阀芯20的一端套接有溢流弹簧18，溢流弹簧18设在第二调节套14内，
溢流弹簧18一端抵接溢流弹簧座16，另一端抵接第二调节套14。第二调节套14套接有溢流
阀套15且右端部连接有调节螺母13。溢流阀套15与阀体1形成螺纹密封连接。通过调节螺母
13和第二调节套14可调整溢流弹簧18的张紧程度，从而起到调节溢流机构开启压力的作
用。溢流机构的开启也是分阶段缓和开启，不会对主机造成冲击振动。
在本发明的一个优选实施例中，阀体1上靠近溢流机构还设置有应急阀17。在图1
中，该应急阀17平行设置在溢流机构的下方，并经过H通道的其中一部分与C油口连接。该应
急阀17的作用主要在于，在先导手柄故障或者发动机停止工作时，可通过调节应急阀17来
将动臂放下。
如图3示出了本发明的动臂保持阀用在液压回路中的一种实施例。在该实施例中，
X油口连接液控通道，V油口的一条通道连接换向阀、另一条通道连接溢流阀回油箱，L通道
的出口连接油箱，C油口连接液压缸的无杆腔。本发明的动臂保持阀在工作时，主要包括以
下四种状态：
(1)动臂上升时，液压油由V油口流入，作用到主阀芯23上，克服主弹簧22的弹簧力
将主阀芯23顶开后进入C油口，进入液压缸的无杆腔，推动动臂上升。
(2)动臂下降时，液压先导手柄的控制油进入X油口，作用到控制活塞2上推动先导
阀芯4。当X油口压力增加到足以克服先导弹簧7的设置力的时候，先导阀芯4开启，C油口的
液压油经主阀芯23右端的三角槽25→通道J→先导阀芯4锥形块→通道F→V油口(主阀芯右
端开槽为三角槽25，流面积逐渐增大)，动臂油缸产生缓慢的动作，平和无冲击。X油口压力
继续增大，先导阀芯4开口变大，液压油经C油口→主阀芯23的三角槽→先导阀芯4，先导阀
芯4开口所产生的压差增大，主阀芯23在C油口压力与通道J压力差值的作用下开启，液压油
由C油口经主阀芯23的U型槽26流入V油口。主阀芯23的开口大小，是由先导压力决定的，即
先导压力决定先导阀芯4的开口大小。先导阀芯的开启使主阀芯23左右两端产生压力差值，
引起主阀芯23向右移动，但主阀芯23向右移动后，三角槽25的通流面积增大，令主阀芯23两
端的压力差值减小，主阀芯23达到新的平衡。
因为主阀芯23上开有U型槽26和三角槽25，所以无论启动阶段还是关闭阶段，流量
都是缓和变化的，无冲击振动。
(3)当动臂停止时，X油口压力卸掉，先导阀芯4在先导弹簧7作用下关闭，C油口的
压力油经主阀芯23的三角槽进入弹簧腔，在面积差的作用下，将主阀芯23压到主阀套24上。
由于主阀芯23与主阀套24形成线密封，因而可以实现可靠无泄漏密封。
而且由于主阀芯23和先导阀芯4都是线密封，因此是本发明的动臂保持阀无泄漏，
动臂不会自然下降。
(4)当动臂超载时，C油口的压力油经第二孔28进入溢流阀，作用到溢流阀芯20上，
克服溢流弹簧18的设置力，将溢流机构(或称溢流阀)开启，此时C油口液压油经主阀芯23的
三角槽25→第一孔27→溢流阀芯20→L口(L口直接与油箱连接无背压)。如果C油口压力过
大，溢流阀芯20开口就大，主阀芯23在C油口和弹簧腔产生的压力差值就越大，主阀芯23就
在压差作用下开启，实现大流量溢流功能。总之，溢流阀的开启也是分阶段缓和开启，不会
对主机造成冲击振动。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造
性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优
选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。另外可以理解的是，只要不存在结构上
的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围
内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技
术方案。