[发明专利]铝合金轮毂水冷模具密封环

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金轮毂水冷模具密封结构，属于铝合金轮毂制造技术领域。

背景技术

随着铝合金轮毂市场的竞争日渐激烈，产品性能的要求也不断提升。水冷工艺较传统的风冷在铸造性能提高方面有着显著优势，近年来被越来越广泛地应用于该类产品的制造。

在长期生产过程中，铝合金轮毂模具的水冷结构一般在高热、骤冷交替循环状态下工作，密封材料的热稳定性需求较高。目前，模具水冷结构大多采用接触式密封，如橡胶垫密封、焊接密封等。但橡胶或焊接材料在长期工作中热疲劳现象较严重，极易出现老化、开裂，导致密封失效。既耐高温又具备良好稳定性的密封材料通常价格不菲，使用和维护成本偏高。当前，提供一种廉价、有效的密封结构已经成为铝合金轮毂水冷模具的显著需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝合金轮毂水冷模具密封环，解决水冷密封稳定性差的问题，其密封面为互相配合的两组环形“锯齿”结构，断面上的“锯齿”间隔形成作用于流体的膨胀室和阻流道。利用膨胀室里产生的涡流和阻流道的摩擦阻滞作用使水道泄露量逐级减少，最终达到密封效果。由于采用了非接触式密封，从根本上解决了目前密封材料稳定性差的问题。该密封环为机械加工成型，制造、维护成本低，使用方便。

本发明的技术方案是：一种铝合金轮毂水冷模具密封环，由模体齿、托盘齿和水道组成，模体齿和托盘齿均为环形，断面呈斜锯齿状且位置交错互补，两齿面咬合后对称分布于环形水道左右两侧。模体齿上具有顶齿斜面，托盘齿上具有底齿斜面，两斜面的倾角均为20o且水平距离为2mm。模体齿和托盘齿齿形交错互补，模体齿上具有顶齿竖面，托盘齿上具有底齿竖面，两面平行且距离为0.05 mm。齿根部以R1圆角过渡，齿顶部为尖角。

附图说明

图1为铝合金轮毂水冷模具密封环整体示意图；

图2为铝合金轮毂水冷模具密封环断面结构局部示意图；

图3为铝合金轮毂水冷模具密封环齿形结构局部示意图；

图中：1、模体齿，2、托盘齿，3、水道，4、顶齿斜面，5、底齿斜面，6、顶齿竖面，7、底齿竖面，8、底模。

具体实施方式

如图1所示，铝合金轮毂水冷模具密封环装配于底模8的背面。在水冷工作状态下，其内腔不断通过由汽、液混合的低温流体，以达到快速冷却的效果，这就要求该结构对流体有着良好的密封作用。

如图2所示，铝合金轮毂水冷模具密封环的结构为：由模体齿1、托盘齿2和水道3组成，模体齿1和托盘齿2均为环形，断面呈斜锯齿状且位置交错互补，两齿面咬合后对称分布于环形水道3左右两侧。

如图3所示，该结构的齿形特点为：模体齿1上具有顶齿斜面4，托盘齿2上具有底齿斜面5，两斜面的倾角均为20o且水平距离为2mm，形成膨胀室。模体齿1和托盘齿2齿形交错互补，模体齿1上具有顶齿竖面6，托盘齿2上具有底齿竖面7，两面平行且距离为0.05 mm，构成阻流道。齿根部以R1圆角过渡，齿顶部为尖角。

当水道内的压力增加时，流体首先进入阻流道，在沿程摩擦和形状阻碍的作用下形成磨阻效应，压差显著损失。由于惯性，流体通过0.05mm的间隙时，流束截面积会收缩。根据流量关系Q=v×A（v -速度、A-流束截面积、Q-流量），在初始流量Q作用下，速度v大幅增加。如图2所示，加速后的流束进入膨胀室，截面突然扩大，在空腔内产生剧烈漩涡。涡流摩擦效果消耗了流束大部分动能，余下小部分动能进入下个阻流道，被逐渐消耗殆尽。阻流道内的压差沿程降低为零，进而形成密封。

该结构为金属材料制造，受温度变化因素影响小，加工制造成本低。顶、底齿为间隙配合，安装使用方便。