CN103328870B - 压力加载的构件的壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以下内容，根据壳体材料的抗拉强度特性/抗压强度特性以及运行中出现的壳体材料中的拉应力/压应力，必要时在非对称地构造倒圆走向的情况下，匹配具有压力加载的通道导引部的、压力加载的构件壳体中的通道倒圆。由此能够避免运行中出现的拉应力进而在整体上提高液压的/气动的壳体负载能力。

Description

压力加载的构件的壳体

技术领域

本发明涉及一种壳体、优选涉及一种具有根据权利要求1的前序部分所述的通道倒圆的阀壳体。

背景技术

在处于液压的/气动的压力下的构件、例如像阀的壳体中，通常成形有压力通道，所述压力通道能够通过阀线圈（Ventilspule）或者相同的锁紧体打开和关闭。对此，所述锁紧体可移动地安装在锁紧体腔室（阀孔），所述压力通道通入到所述锁紧体腔室中。通入部位在构件的运行中形成在壳体中高材料应力的区域并且因此是原则上对于材料断裂来说的危险部位。

因此由现有技术已知，所述压力通道的通入部位例如如此构造到滑阀的阀活塞腔（阀孔）中，方法是在壳体中在阀活塞腔内部在阀活塞的控制棱边的作用区域中加工周槽，所述周槽与流体通道连接。但是，所述周槽在此并非尖角地成形而是“倒圆”地成形。也就是说，所述周槽在其横截面中（横向于周向）具有优选半径为通道宽度的二分之一的半圆形状，以及在横截面中在整个圆周上具有恒定的半径。通过该措施能够减小周槽的区域中的切口应力集中效应进而整体上提高构件壳体的负载能力。

然而在该部位处应当指出的是，批量制造的液压构件的壳体通常构造为，由灰口铸铁或者铝合金制成的铸件体，其中对此使用的材料具有不同的负载特性。通常，取决于材料的抗压强度进而抗压疲劳强度显著高于抗拉强度进而抗拉疲劳强度。本发明的申请人的详细的试验得出，在之前所描述的类型的壳体中，在周槽的区域中在运行中在壳体材料中的不同部位处同时出现拉力加载和压力加载，其中，壳体的最大负载根据所使用的材料在拉力加载的区域中比在压力加载的区域中更快地触碰到其边界上。

发明内容

鉴于以上技术知识，本发明的任务在于，如此改进液压地/气动地压力加载的构件的壳体，从而在不增大所述壳体的外部尺寸或者说壳体壁厚的情况下能够提高其通常的液压的/气动的抗压强度。此外，本发明还提供一种用于制造这种壳体的方法。

该任务借助具有权利要求1所述特征的、这种类型的壳体并且通过具有权利要求6所述的方法步骤的方法来解决。本发明的其他有利的设计方案是从属权利要求的主题。

因此，本发明的实质在于，通道倒圆在压力加载的构件、例如阀的壳体中根据壳体材料的抗拉强度特性/抗压强度特性以及在运行中在壳体材料中出现的应力，必要时在倒圆走向（Rundungsverlauf）中形成非对称的情况下进行匹配。具体来说，相应的槽状的通道导引部的倒圆在周槽横截面中和/或沿着槽的圆周和/或在周槽纵截面中并非保持原则上连续相同的进而对称的半径或者说槽走向（Nutenverlauf），而是倒圆在运行中如此匹配分析/计算求得的材料应力，以便减小和/或提高在更高负载的区域中的应力集中。由此必要时在周槽横截面中沿着相应的周槽（也就是说关于槽横截面中轴线）和/或沿着槽的圆周和/或在槽纵截面中产生单独的非对称性，由此能够提高在运行条件下最大的材料负载极限，但是对此不需要增大壳体的外部尺寸。

有利的是，压力加载的通道导引部（Kanalführung）仅以选取的方式利用非对称地成形的倒圆构造，因为在该位置处能够实现在材料中的拉力加载/压力加载的最大的匹配作用进而最小地保持检测费用和制造费用。

进一步有利的是，所述通道倒圆对于每种通道导引部来说独立地设计、优选不同地设计。然而替代地，也能够均匀化单个的、类似地加载的通道导引部的通道倒圆（必要时在匹配效果的可接受地减小时），以便由此减小制造成本。

附图说明

接下来根据优选的实施例参照附图对本发明进行详细阐释。附图示出:

图1是根据本发明的一种优选的实施例的、例如构造为换向滑阀的液压地/气动地加载的构件的壳体的部分纵截面图；并且

图2是与图1所示构造相同但根据传统的结构形式构造的换向滑阀的壳体的部分纵截面图。

具体实施方式

在图2中示出了作为能够加载压力的构件的一种可能的实施例的、传统的换向滑阀的壳体1的一部分，其中能够使用本发明的主题。当然也能够例如在集成的液压的/气动的、形式为控制块、模块等的控制系统中将本发明作为能够加载压力的构件使用。

根据图2，仅示例性地示出的传统的换向滑阀具有壳体1，在所述壳体中成形有纵向走向的阀孔（阀活塞腔）2。所述阀孔2当前用于能够移动地容纳没有进一步示出的阀活塞或者阀芯，在所述阀活塞或者阀芯上构造有多个控制棱边。

周槽3至7相互以轴向间距成形在所述阀孔2中，所述周槽通过没有示出的阀活塞的控制棱边根据其轴向位置打开或者关闭（必要时也部分地打开）。壳体孔（连接孔）TA、A、P、B、TB通入到所述周槽3至7中，通过所述壳体孔能够对所述周槽3至7加载或者卸载液压的/气动的压力。

具体而言，在本实施例中五个周槽3至7沿阀孔2在其中成形，其中三个位于内侧的周槽4、5、6分别与能够加载压力的接头（连接孔）A、P、B连接并且两个位于轴向外侧的周槽3、7分别与通向没有进一步示出的储箱的压力卸载接头（储箱连接孔）TA、TB连接。所述两个位于轴向外侧的周槽3、7此外通过位于上方（或者下方）的通道桥8相互流体连接。所述周槽3至7在根据图2的、由现有技术已知的比较构件中是沟槽状的，也就是说在槽横截面中（横向于周向）在整个周边上以预先确定的、相当于通道宽度的1/2的半径恒定地构造为半圆形。

传统地（例如利用应变仪或者通过有限元程序）求得的应力图能够在根据传统结构的换向滑阀的仿真运行的过程中显示壳体材料中的应力分布。由此，由于周槽的已知的完全倒圆，根据在图2中的示图原则上能够得出最小可能的切口应力集中效应（Kerbwirkung），由此壳体材料中的应力在本实施例中在预先确定的（仿真的）运行情况中能够被限定到最大大约152N/mm²。在图2中利用附图标记Pf1绘出的箭头在此示出了壳体材料中具有高拉应力的部位，所述箭头在周槽4和6的倒圆区域中绘出并且基本上对准周槽4和6的、指向相应的卸载槽3、7的横截面半部。在图2中利用附图标记Pf2示出的箭头示出了壳体材料中具有高压应力的部位，所述箭头同样在周槽4和6的倒圆区域中绘出，但是关于槽横截面中间轴线与箭头PF1对置。

由示例性地仿真的运行最终得出了根据图2的所测试的比较壳体（Vergleichs-Gehäuse）的、大约400bar的最大的液压的/气动的抗压强度，所述抗压强度根据经验是足够的，以便在统计学上（包括材料振动）确保大约300bar的液压的/气动的抗压强度。

在图1中现在同样示出了根据图2的换向滑阀，但是其具有周槽倒圆的根据本发明的变型方案。根据本发明的换向滑阀的所有其他技术上的设计方案对应于传统结构类型的、以上所描述的比较阀。因此，接下来仅涉及根据本发明的变型方案。

具体来说，对于根据图2的传统的阀来说，在三个位于内侧的周槽4、5、6中同时进行流体压力加载（以脉冲的方式）的情况下，在两个直接邻接到两个储箱接头TA和TB的周槽4、6的区域中会出现壳体破损。因此这两个周槽4、6在根据本发明的实施例中关于其倒圆形状获得了相对于传统的阀不同的横截面几何形状。

换句话说，比如对于传统的、以及对于根据本发明的试验模型来说，根据本实施例使用具有300N/mm²的抗拉强度和960N/mm²的抗压强度的壳体材料GG30（但也可能是GGG40）。因此对于这种一般通常的材料来说，抗压疲劳强度明显大于抗拉疲劳强度。通过通道倒圆在周槽横截面中沿阀孔轴线的纵向的移动，也就是说通过构造通道倒圆通过放置两个在周槽横截面中具有不同半径的圆形区段（较小的半径r1位于在壳体材料中预期是压应力的区域中，较大的半径r2位于在壳体材料中预期是拉应力的区域中）能够在整体上提高壳体的液压的/气动的抗压强度。具体来说，在周槽横截面中的通道倒圆（也就是说横向于周向）根据图1对于通道3和6来说（该周槽与能够施加压力的接头A和B流体连接）发生变形，方法是对通道的具有半径r1的横截面部段和通道的具有半径r2的另一个横截面部段进行倒圆。由此整体上如此匹配通道横截面，从而能够减小壳体材料中的拉应力（通过在相应的部位处、也就是说在相应朝向卸载槽3、7的槽横截面半部上增大槽半径r2）并且同时能够提高壳体材料中的压应力（通过在相应的部位处、也就是说在相应背离卸载槽3、7的槽横截面半部上减小槽半径r1）。对此有利地利用所使用的铸造材料“非对称的“特性（允许的压应力显著高于允许的拉应力）。

在仿真的运行试验中，对于根据图1的构件来说（与上述具有根据图2的传统的构件的运行试验相一致），在根据本发明改进的壳体中的材料应力由此能够降低到118N/mm²（对于传统的阀来说仍为152N/mm²）。根据本发明改进的壳体的理论上的液压的/气动的抗压强度通过本发明的、具有相对于传统的阀相同的外部尺寸和壳体材料的嵌入件当前为470。该抗压强度是足够的，以便在统计学上（包括材料振动）确保壳体的、大约350bar的液压的/气动的抗压强度（也就是说相对于传统的构造，在应用本发明的主题时负载能力提高了大约15%）。

正如由图1能够清楚地看出的那样，对于在与能够加载压力的接头A和B连接的周槽4和6中的相应的通道倒圆的单个的横截面匹配来说，关于槽横截面中间轴线得出非对称的槽横截面，反之，至少两个储箱通道（周槽）3和7以及当前中间的通道（周槽）5的通道倒圆保持对称，所述中间的通道与压力接头P流体连接。

对此最终需要指出，能够基于模型计算或者在试验中分析求得槽横截面的单个的倒圆。对于通道倒圆对实际产生的材料应力的单个的适配来说，在考虑所使用的壳体材料的不同的抗压负载能力/抗拉负载能力的情况下也不必强制地在槽横截面中产生非对称性，比如通道5在本实施例中示出的那样。即替代地或者附加地也可以考虑，通道横截面并非（仅）沿通道横向方向而是沿周槽的周向对称地和/或非对称地变化。此外，与储箱接头TA、TB流体连接的两个外侧的周槽3和7和/或布置在中间的周槽5在实践中也能够分别具有一在槽横截面中非对称的通道倒圆，所述通道倒圆具有关于槽横截面中间轴线的两个不同的半径。

倒圆走向或者说非对称性与在壳体材料中主要的应力走向的匹配也能够导致，通道倒圆不仅在周槽横截面中，而且也或者替代地关于阀孔的纵向轴线或者说沿着相应的周槽（在槽纵截面中）的周向非对称地构造。最终，通道4和6的不同的半径r1、r2根据本实施例不必是相同的，而是能够针对每个通道取不同的值。

附图标记列表：

1 壳体

2 阀活塞腔

3至7 周槽

8 通道桥

A、P、B 压力接头

TA、TB 储箱接头

r1、r2 通道倒圆的半径

Pf1、Pf2 材料应力箭头

Claims (4)

1.一种能够被施加以液压的/气动的压力的换向滑阀的壳体，所述壳体具有用于可移动地容纳阀芯的阀孔（2）和多个在阀孔壁中形成通道导引部（3至7）的周槽，其中压力加载的通道导引部（4、5、6）的至少一个通道横截面被倒圆，其中所述至少一个压力加载的通道导引部（4、5、6）的倒圆在所述压力加载的通道导引部（4、5、6）的通道横截面和/或通道纵截面中至少部分地非对称地构造，其特征在于，在一个或者多个所选出的压力加载的通道导引部（4、5、6）的通道横截面中的通道倒圆由至少两个不同的半径（r1、r2）构成，其中较小的半径（r1）构造在所求得的压应力的区域中并且较大的半径（r2）构造在所求得的拉应力的区域中。

2.按权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述通道横截面沿通道纵向对称地和/或非对称地变化。

3.按权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述通道横截面在整个通道长度上保持相同。

4.按权利要求1至3中任一项所述的壳体，其特征在于，至少一个压力卸载的通道导引部（2、7）的倒圆在所述压力卸载的通道导引部（2、7）的通道横截面和/或通道纵截面中至少部分地非对称地构造。