本发明涉及液压控制阀技术领域，具体涉及一种调压限压组合溢流阀，属于一种高性能的组合阀范围。
背景技术：
溢流阀是液压传动系统中不可缺少的一类压力控制阀，在液压系统中主要起三种作用。一是调压机制，使液压系统在恒定的压力范围内容工作。二是限压机制，使液压系统不超过最高压力以确保安全。三是背压机制，作为内负载使用用以液压系统的缓冲制动等。调压和限压是溢流阀最为重要的两个功能，也是大部分液压系统都不可缺少的组成部分。当两个溢流阀同时用于液压传动系统时，一个用于调压，另一个用于限压，由于两者的控制压力相差比较近，致使两个溢流阀的弹簧刚度类似，易产生共振从而影响液压系统的正常。工程上一般解决方法是将两个溢流阀安装位置错开，其缺点是导致液压系统的尺寸增大。因此有必要设计一种具有调压和限压功能的组合溢流阀。
目前将双溢流阀组合形成组合阀都是简单的将两个阀合并在一起，用于实现多级压力调节、调压后泄压、双向调压等作用，主要目的不是主要用于消除两种的之间的共振问题。最为常见的煤矿单体液压支柱所使用的三用阀，只是在溢流与泄压之间设置一个顺序关系，二者之间并无明显的协同工作机制，也不能用于普通液压系统。巨隆集团芜湖兴隆液压有限公司提出了一种溢流安全阀(申请号： 201610051737.5)，用于解决液压支架的快速溢流，并不具备调压功能，该专利准确的名称应为一种快速溢流的安全阀更为准确。邹城市益凯德液压有限公司提出一种双向溢流阀(申请号为：201820164359.6)能实现两个方向的正反调压作用，是两个溢流阀的简单叠加。
申请人在2015年的申请专利，基本上实现了在溢流阀超过其额定流量时快速开启安全阀的功能，但未实现安全阀在溢流阀正常工作时帮助其稳压功能。同时该专利还存在如下缺点：1)阀体流道设计曲折，加工难度大，过程繁琐；2) 主阀芯内部有加工孔，这部分孔不易加工；3)主阀、先导阀和安全阀平行排布，阀体体积较大；4)实施例1的紧急过程和实施例2的安全过程是采用人工转动紧急销，以启动紧急过程和安全过程，此过程可能存在人为误差；5)安全阀和主阀平行设置，安全阀对主阀的快速稳定性不起帮助。
有鉴于此，本发明的主要目的是：实现调压阀和限压阀的协同工作(调压时，限压阀帮助其快速稳压；限压时，调压阀帮助其快速泄压)，同时进一步优化该组合阀的结构和性能。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明公开一种具有调压和限压功能的组合溢流阀, 能够解决双溢流阀共存时的共振问题，并构建两者之间的协同工作机制，尤其是限压阀协助调压阀稳定工作的机制，由此进一步提升其调压、限压性能。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种具有调压和限压功能的组合溢流阀，包括阀体、调压阀、先导阀、限压阀和电磁紧急阀，所述的阀体具有流道，阀芯装配腔，进液口Ⅰ，出液口Ⅰ，出液口Ⅱ，其特征在于：调压阀腔一侧连通进液口Ⅰ，另一侧通过流道与先导阀连接，先导阀与出液口Ⅱ连通，先导阀腔通过流道与调压阀弹簧腔连通；通过转动调节螺栓即可调节施加在先导阀的弹簧预紧力；限压阀布置在调压阀上方，与调压阀腔同轴；限压阀通过流道与出液口Ⅱ连通，限压阀主阀芯上开有阻尼孔Ⅱ，限压阀主阀芯利用内外两侧液压力实现平衡，一旦一端泄压，限压阀主阀芯能迅速开启并泄压，以保证系统的安全稳定。
优选的：所述调压阀主阀芯具有锥阀芯、加长杆、阻尼孔Ⅰ和环形槽，所述阻尼孔Ⅰ设在调压阀主阀芯两侧的凸缘上，关于调压阀主阀芯中心线对称；所述的环形槽在加长杆上。
优选的：所述凸缘和加长杆，凸缘下侧面积为A1、凸缘上侧面积为A2、加长杆端面积A3，A1与A2+A3近似相等，静压平衡时p1A1＝p2A2+p3A3，作用在加长杆端的液动力F＝p3A3，可抵消调压阀主阀芯部分波动。
优选的：所述调压阀主阀芯轴向设有出液口Ⅰ，所述的锥阀芯远离进液口Ⅰ，一端插入所述的出液口Ⅰ，并能够在出液口Ⅰ轴向方向滑动。
优选的：所述先导阀具有预紧机构包括先导弹簧以及用于向先导弹簧施加预紧力、可沿阀体轴向调节位置的调节螺栓。
优选的：所述限压阀包括限压弹簧和限压阀主阀芯，所述限压弹簧一端与阀体接触，另一端与限压阀主阀芯连接；所述的限压阀主阀芯有阻尼孔Ⅱ。
优选的：所述的调压阀进液流道口的直径小于限压阀进液流道口的直径。
优选的：所述的调压阀主阀芯安装在阀体中，所述的阀体具有与调压阀主阀芯外形相配合的装配腔。
优选的：所述的组合溢流阀带有电磁紧急阀，电磁紧急阀设置在限压阀腔与出液口Ⅱ之间的流道上。
包括现有双溢流阀组合和本文中提到的专利(一种具有调压和安全功能的溢流阀，申请号：201510898227.7)与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)有效避免阀芯共振。调压阀主阀芯弹簧和限压阀主阀芯弹簧弹性模量较小，先导阀阀芯弹簧弹性模量较大，有效避免传统双溢流阀控制压力接近而引起阀芯共振。
2)结构合理紧凑。由于调压阀、限压阀、先导阀共处一体，先导阀和限压阀平行排布分别布置在调压阀主阀芯左侧和上侧，中间通过流道连通，共用一个进液口，使结构更加合理紧凑。
3)自动控制压力异常。组合溢流阀设有电磁紧急阀，可在紧急情况下启动电磁紧急阀以保证系统压力安全，相比于人工转动紧急销减少了人为操作误差，达到更安全、快速、准确的启动紧急阀，进行泄压，稳定系统压力，以保证系统压力的安全稳定。
4)调压稳定性高。利用相同脉动量或波动量的压力作用在调压阀主阀芯的两端，提高了调压阀主阀芯的稳定性，减小了先导阀的流量冲击，从而提升了调压稳定性。调压阀主阀芯两侧凸缘下侧面积为A1，凸缘上侧面积为A2，加长杆端面积为A3，存在以下平衡关系：A1>A2且A1＝A2+A3，限压阀腔内液体施加在调压阀主阀芯加长杆端面积A3的液压力可以帮助提高调压阀主阀芯的稳态性能以及在调压阀芯工作时的快速稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例1主视图；
图2是图1中A-A处的剖视图；
图3是图1中B-B处的剖视图；
图4是图1中C-C处的剖视图；
图5是发明实施例1俯视图；
图6是图5中D-D处的剖视图；
图7是实施例1限压过程时溢流阀的状态图；
图8是图7中Q处的局部放大图；
图9是实施例1的阀体立体图；
图10是调压阀主阀芯剖视图；
图11是调压阀主阀芯所受压强图；
图12是调压阀主阀芯立体图；
图13是实施例2的俯视图；
图14是图13中E-E处的剖视图；
图15是实施例2的主视图；
图16是图15中F-F处的剖视图；
图中1、阀体，2、调压阀，3、先导阀，4、限压阀，5、电磁紧急阀，11、进液口Ⅰ，12、流道Ⅰ，13、出液口Ⅰ，14、流道Ⅱ，15、流道Ⅲ，16、流道Ⅳ，17、出液口Ⅱ，18、流道Ⅴ，121、油腔，122、进液口Ⅱ，123、出液口Ⅲ， 21、调压阀主阀芯，22、调压弹簧，23、阻尼孔Ⅰ，24、环形槽，31、先导阀芯， 32、先导弹簧，33、调节螺栓，41、限压阀主阀芯，42、阻尼孔Ⅱ，43、限压弹簧，44、螺堵，51、电磁阀芯，52、电磁阀弹簧。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施列，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图2、图3、图4、图6和图11所示，本发明实施例所述的一种具有调压和限压功能的组合溢流阀，共有五个部分组成：阀体1、调压阀2、先导阀3、限压阀4和电磁紧急阀5组成，调压阀2一侧连通进液口Ⅰ，另一侧通过流道Ⅱ与先导阀3连接，先导阀3与出液口Ⅱ连通，先导阀腔通过流道与调压阀弹簧腔连通；通过转动调节螺栓即可调节施加在先导阀3的弹簧预紧力；限压阀4布置在调压阀2上方，与调压阀主阀腔同轴；限压阀4通过流道与出液口Ⅱ连通，限压阀主阀芯上开有阻尼孔Ⅱ，限压阀主阀芯利用内外两侧液压力实现平衡。其可分为调压过程，限压过程，和紧急泄压过程三个工作过程。
调压过程的工作原理：
①压力从零压到先导阀开启前阶段。
流体从进液口Ⅰ11流入阀体1后分两路，一路进入调压阀主阀芯21凸缘下腔，形成压强p1，p1作用在调压阀主阀芯21凸缘下侧，作用面积为A1；然后流体经阻尼孔Ⅰ23进入调压阀主阀芯21凸缘上腔，形成压强p2，p2作用在调压阀主阀芯21凸缘上侧，作用面积为A2。另一路流体经阻尼孔Ⅱ42进入限压阀弹簧腔，形成压强p3，初始阶段进液口Ⅰ11处压力较低，此时限压阀未开启，流体处于静止状态，限压阀主阀芯41内外两侧形成静压，限压阀主阀芯41在静压及限压弹簧43的作用下保持关闭，限压阀弹簧腔内压强p3，p3作用在调压阀主阀芯21加长杆端，作用面积为A3。初始阶段进液口Ⅰ11处压力较低，调压阀主阀芯21凸缘上腔内流体经流道Ⅱ14作用在先导阀芯31上，此时作用在先导阀芯 31上的液压力小于先导弹簧32指定压力，先导阀芯31在弹簧力的作用下保持关闭状态，此时调压阀主阀芯21凸缘上下两侧流体为静流体，故静压强p2＝p3。调压阀主阀芯21在液压力F＝p3A3、调压弹簧力Ft和自重的作用下保持关闭状态，出液口Ⅰ13未开启。
调压阀主阀芯21的平衡不同于普通先导式溢流阀，如图6、图11和图12 调压阀主阀芯凸缘下侧面积为A1、静压强为p1，凸缘下侧面积为A2、静压强为 p2，调压阀主阀芯加长杆端面积为A3、静压强为p3，调压阀主阀芯受到3个端面静液压力p1A1、p2A2、p3A3和调压弹簧力Ft的作用，其静态平衡方程为：p1A1＝p2A2+p3A3+Ft。由于端面A3上的液压p3与进口压强p1具有相同的波动规律，可部分抵消进口压力的波动，提升调压限压组合溢流阀的稳压性能。
②先导阀开启后阶段。
当进液口Ⅰ11压力增大时调压阀主阀芯21凸缘上侧流体压力大于先导阀3 弹簧指定压力而小于限压压力时，先导阀芯31在液压力作用下克服先导弹簧32 指定压力而开启，调压阀主阀芯21凸缘上侧流体经流道14进入先导阀弹簧腔、调压阀弹簧腔和出液口Ⅱ17流入油箱，此时，在调压阀主阀芯21上阻尼孔Ⅰ23 的阻碍作用下，调压阀主阀芯21凸缘上侧流体压强p2减小而低于凸缘下侧流体压强p1，调压阀主阀芯21凸缘上下两侧形成压强差Δp，调压阀主阀芯21会在压强差Δp的作用下克服调压阀主阀芯加长杆端液压力F＝p3A3、调压弹簧力Ft和自重而开启,出液口Ⅰ13打开，流体从出液口Ⅰ13流入油箱，实现调压机制。此时调压阀主阀芯21开度较小，调压阀主阀芯加长杆环形槽24未与阀体1形成通道，限压阀弹簧腔和调压阀弹簧腔未连通。在这个阶段不管入口压力怎么波动，调压阀主阀芯21都可以通过压力差来调节阀口开度，进而维持出口压力的稳定，由于端面A3上的液压p3与调压阀主阀芯凸缘下侧压强p1具有相同的波动规律，可部分抵消进口压力的波动，提升调压阀主阀芯的稳定性能。
限压过程：当进液口Ⅰ11压力达到限压阀指定压力时,此时调压阀主阀芯21 在液压力的作用下克服调压阀主阀芯加长杆端液压力F＝p3A3、调压弹簧力Ft和自重而运动至最上端，调压阀主阀芯21加长杆上的环形槽24与阀体1形成通道，使限压阀弹簧腔与调压阀弹簧腔连通，限压阀弹簧腔中流体经环形槽24进入调压阀弹簧腔，再流动至先导阀弹簧腔后由出液口Ⅱ17流出至油箱，在限压阀主阀芯41上阻尼孔Ⅱ42的阻碍作用下，限压阀主阀芯41内侧流体压强p3减小降为低压而低于限压阀主阀芯41进液口Ⅰ11处流体压强p1，限压阀主阀芯41 内外两侧形成压强差，限压阀主阀芯41会在压强差的作用下克服限压弹簧力Ft1而开启，限压阀主阀芯41进口处流体经流道Ⅲ15流入先导阀腔后由出液口Ⅱ17 流入油箱，限压阀主阀芯41的迅速开启并泄压，保证了系统的安全稳定，实现限压机制。
紧急泄压过程:当系统入口压力过大超出溢流阀泄压范围或出现紧急情况时，电磁紧急阀5即可启动，使限压阀弹簧腔与出液口Ⅱ17的流道连通，限压阀弹簧腔内流体经流道由出液口Ⅱ17流入油箱，在限压阀主阀芯41上阻尼孔Ⅱ42的阻碍作用下，限压阀主阀芯41内侧流体压强p3减小降为低压而低于限压阀主阀芯41进液口Ⅰ11处流体压强p1，限压阀主阀芯41内外两侧形成压强差，限压阀主阀芯41会在压强差的作用下克服限压弹簧力Ft1而开启，限压阀主阀芯进口流体经流道Ⅲ15流入先导阀腔后由出液口Ⅱ17流入油箱，达到快速泄压的目的，防止了组合溢流阀系统压力不断升高的现象发生，以达到紧急保护的作用, 进而更好的保护溢流阀的安全稳定。
实施例2
图6和图13分别是调压限压组合溢流阀限压功能两种不同实现模式，其基本思路是相同的，都是通过在调压阀主阀芯的位移量来控制限压阀的开启。
如图11、图13、图14和图15所示，本发明实施例所述的一种具有调压和限压功能的组合溢流阀，共有五个部分组成：阀体、调压阀、先导阀、限压阀和电磁紧急阀组成，限压阀主阀芯41与调压阀主阀芯21垂直布置，阀体设有进液口Ⅰ11、进液口Ⅱ122和出液口Ⅰ13、出液口Ⅱ17、出液口Ⅲ123，电磁紧急阀5 设在油腔121和出液口Ⅲ123之间。先导阀3连通出液口Ⅱ17，限压阀4连通出液口Ⅲ123。其可分为调压过程，限压过程，和紧急泄压过程三个工作过程。
调压过程工作原理：
①压力从零压到先导阀开启前阶段。
流体从进液口Ⅰ11进入调压阀主阀芯21凸缘下腔，形成压强p1，p1作用在调压阀主阀芯21凸缘下侧，作用面积为A1；然后流体经阻尼孔Ⅰ23进入调压阀主阀芯21凸缘上腔，形成压强p2，p2作用在调压阀主阀芯21凸缘上侧，作用面积为A2。流体从进液口Ⅱ122经阻尼孔Ⅱ42进入限压阀腔，形成压强p3，初始阶段进液口Ⅱ122处压力较低，此时限压阀未开启，流体处于静止状态，限压阀主阀芯41内外两侧形成静压，限压阀主阀芯41在静压及限压弹簧43的作用下保持关闭，限压阀弹簧腔内压强p3，p3作用在调压阀主阀芯21加长杆端，作用面积为A3。初始阶段进液口Ⅰ11处压力较低，调压阀主阀芯21凸缘上腔内流体经流道Ⅱ14作用在先导阀芯31上，此时作用在先导阀芯31上的流体压力小于先导弹簧32指定压力，先导阀芯31在弹簧力的作用下保持关闭状态，此时调压阀主阀芯21凸缘上下两侧流体为静流体，故静压强p2＝p3。调压阀主阀芯21在调压阀主阀芯21加长杆端液压力F＝p3A3、调压弹簧力Ft和自重的作用下保持关闭状态，出液口Ⅰ13未开启。
调压阀主阀芯21的平衡不同于普通先导式溢流阀，如图6、图11和图12 调压阀主阀芯凸缘下侧面积为A1、静压强为p1，凸缘下侧面积为A2、静压强为p2，调压阀主阀芯加长杆端面积为A3、静压强为p3，调压阀主阀芯受到3个端面静液压力p1A1、p2A2、p3A3和调压弹簧力Ft的作用，其静态平衡方程为：p1A1＝ p2A2+p3A3+Ft。由于端面A3上的液压p3与进口压强p1具有相同的波动规律，可部分抵消进口压力的波动，提升调压限压组合溢流阀的稳压性能。
②先导阀开启后阶段。
当进液口Ⅰ11压力增大时，调压阀主阀芯21凸缘上侧流体压力大于先导阀 3开启压力而小于限压压力时，先导阀芯31在液压力作用下开启，流道14和调压阀主阀芯凸缘上侧内流体由出液口Ⅱ17流入油箱，在调压阀主阀芯21上阻尼孔Ⅰ23的阻碍作用下，调压阀主阀芯21凸缘上侧流体压强p2减小而低于凸缘下侧流体压强p1，调压阀主阀芯21凸缘上下两侧形成压强差Δp，调压阀主阀芯 21会在压强差Δp的作用下克服调压阀主阀芯21加长杆端液压力F＝p3A3、调压弹簧力Ft和自重的作用开启出液口Ⅰ13，流体从出液口Ⅰ13流入油箱，实现调压机制。此时调压阀主阀芯21开度较小，调压阀主阀芯21加长杆上环形槽 24未与阀体1形成通道，油腔121和调压阀弹簧腔未连通。在这个阶段不管入口压力怎么波动，调压阀主阀芯21都可以通过压力差来调节阀口开度，进而维持出口压力的稳定。
限压过程：当进液口压力大于限压压力时,此时调压阀主阀芯21运动至最高处，调压阀主阀芯21加长杆上的环形槽24与阀体1形成通道，油腔121内流体经环形槽24进入调压阀弹簧腔后经流道18由出液口Ⅱ17流入油箱，此时在限压阀主阀芯41上阻尼孔Ⅱ42的阻碍作用下，限压阀主阀芯41内侧流体压强p3减小降为低压而低于限压阀主阀芯41进液口Ⅱ122处流体压强p1，限压阀主阀芯41内外两侧形成压强差，限压阀主阀芯41会在压强差的作用下克服限压弹簧力Ft1而开启，进液口Ⅱ122的流体经出液口Ⅲ123快速流出，限压阀主阀芯41 的迅速开启并泄压，保证了系统的安全稳定，实现了限压机制。
紧急泄压过程:当系统入口压力过大超出溢流阀泄压范围或出现紧急情况时，可开启电磁紧急阀5，使油腔121与出液口Ⅲ123之间的流道开通，使油腔 121和限压阀弹簧腔内流体由出液口Ⅲ123流入油箱，此时在限压阀主阀芯41 上阻尼孔Ⅱ42的阻碍作用下，限压阀主阀芯41内侧流体压强p3减小降为低压而低于限压阀主阀芯41进液口Ⅱ122处流体压强p1，限压阀主阀芯41内外两侧形成压强差，限压阀主阀芯41会在压强差的作用下克服限压弹簧力Ft1而开启，进液口Ⅱ122的流体经出液口Ⅲ123快速流出，达到快速泄压的目的，防止了溢流阀系统压力不断升高的现象发生,进而更好的保护溢流阀系统的安全稳定。