DE2557110A1

DE2557110A1 - Coating for sliding sealing faces of rotary piston engine - consisting of molybdenum-rhenium alloy

Info

Publication number: DE2557110A1
Application number: DE19752557110
Authority: DE
Inventors: Werner Hermann Fengler
Original assignee: Loeckmann & Co Amtec
Current assignee: Loeckmann & Co Amtec
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1977-06-30
Also published as: DE2557110B2; DE2557110C3

Abstract

Sliding sealing surface layer of a rotary piston engine has a coating consisting of a molybdenum alloy with a noble metal. The coating is improved in that it contains 60-80% Mo and 40-20% Re. This alloy can be applied e.g. by vacuum-deposition onto an alloyed steel substrate esp. tool steel), in particular radial and lateral sliding faces. The Mo-Re alloys have high thermal stability and durability; they withstand high pressures and temps. in internal combustion engines. Very thin coatings are sufficient (a fraction of one mm).

Description

"Gleitdichtungskörper für Verbrennungskraftmaschinen""Sliding seal body for internal combustion engines"

(Zusatz zur Patentanmeldung P 24 53 391.3) Die Hauptpatentanmeldung P 24 53 391.3 betrifft einen Gleitdichtungskörper für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für die umlaufenden Kolben von Kreiskolbenmaschinen, der auf seiner Gleitdichtungsoberfläche mit einer aus einer Molybdän/Edelmetall-Legierung bestehenden Überzugsschicht versehen ist. Als Legierungs-Edelmetall dient dabei Ruthenium. Im übrigen besteht der Dichtungskörper aus einem feinkörnigen Trägerwerkstoff, insbesondere aus legiertem Werkzeugstahl, auf dem die überzugsschicht aus Molybdän/ Ruthenium in Form der Legierung Mo5 Ru3 aufgebracht ist. Das Aufbringen dieser Gleitdichtungs-Überzugsschicht erfolgt durch Aufdampfen im Vakuum. Eine solche Legierungs-Überzugsschicht besitzt eine außerordentliche Härte und Kratz- bzw. Rißfestigkeit. Sie ist darüber hinaus hochtemperaturfest und äußerst haltbar. Wie die Praxis gezeigt hat, kommt man dabei bereits mit sehr dünnen Schichtstärken, nämlich bis zu Bruchteilen von Millimetern aus.(Addition to patent application P 24 53 391.3) The main patent application P 24 53 391.3 relates to a sliding seal body for internal combustion engines, especially for the rotating pistons of rotary piston machines, which is on his Sliding seal surface with a molybdenum / precious metal alloy Coating layer is provided. Ruthenium is used as the alloy precious metal. in the Otherwise, the sealing body consists of a fine-grained carrier material, in particular made of alloyed tool steel, on which the coating layer of molybdenum / ruthenium is applied in the form of the alloy Mo5 Ru3. The application of this sliding seal coating layer takes place by evaporation in a vacuum. Has such an alloy coating layer extraordinary hardness and scratch and crack resistance. She is beyond high temperature resistant and extremely durable. As practice has shown, you get there even with very thin layers, namely down to fractions of a millimeter the end.

Es wurde nun gefunden, daß die Abdichtung der Arbeitsräume von Kreiskolbenmaschinen oder auch bei anderen Verbrennungskraftmaschinen ebenso wirksam erreicht werden kann, wenn die Gleitdichtungs-Oberzugsschicht gemäß der vorliegenden Zusatzerfindung aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung besteht. Das Edelmetall-Phenium tritt also erfindungsgemäß an die Stelle des in der HauptPatentanmeldung als Legierungs-Edelmetall zu Molybdän zugesetzten Rutheniums. It has now been found that the sealing of the working spaces of rotary piston machines or can be achieved just as effectively in other internal combustion engines can when the sliding seal overcoat layer according to the present additional invention consists of a molybdenum-rhenium alloy. So the noble metal phenium occurs according to the invention in place of that in the main patent application as an alloy noble metal ruthenium added to molybdenum.

überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß eine Molybdän-Rhenium-Legierung trotz der ungleich größeren Härte des Rheniums gegenüber Ruthenium für die vorliegenden Gleitdichtungszwecke insbesondere bei der Abdichtung der umlaufenden Kolben von Kreiskolbenmaschinen außergewöhnlich gute und dauerhafte Abdichtungsverhältnisse ergibt. Die Molybdän-Rhenium-Gleitdichtungs-Oberzugsschicht besitzt eine hohe Temperaturfestigkeit und ist äußerst haltbar. Sie widersteht den hohen Druck- und Temperatur-Beanspruchungen in Kreiskolbenmaschinen in hervorragender Weise. Vorteilhaft enthält eine solche Gleitdichtungs-Überzugsschicht 60 bis 80% Molybdän und 20 bis 40% Rhenium.Surprisingly, it has been shown that a molybdenum-rhenium alloy despite the incomparably greater hardness of rhenium compared to ruthenium for the present Sliding sealing purposes in particular when sealing the rotating pistons of Rotary piston machines have exceptionally good and permanent sealing conditions results. The molybdenum-rhenium sliding seal top layer has a high temperature resistance and is extremely durable. It withstands the high pressure and temperature loads in rotary piston machines in an excellent way. Advantageously contains such Sliding seal coating layer 60 to 80% molybdenum and 20 to 40% rhenium.

Die erfindungsgemäße Molydän-Rhenium-Gleitdichtungs-überzugsschicht wird zweckmäßig auch durch Aufdampfen auf einen festen Trägerwerkstoff, insbesondere legierten Werkzeugstahl, aufgebracht. The molybdenum rhenium sliding seal coating layer according to the invention is expedient also by vapor deposition on a solid carrier material, in particular alloyed tool steel.

Das Aufdampfen erfolgt im Vakuum vorzugsweise durch Verdampfen eines entsprechenden Legierungsdrahtes. Die dazu notwendigen Verdampfungstemperaturen sind dann nämlich wesentlich niedriger als bei getrenntem Verdampfen von Molydän- und Rhenium-Metall, da insbesondere letzteres eine sehr hohe Verdampfungstemperatur besitzt.The vapor deposition is preferably carried out in vacuo by vaporizing a corresponding alloy wire. The evaporation temperatures required for this are then significantly lower than with separate evaporation of molybdenum and rhenium metal, since the latter in particular has a very high evaporation temperature owns.

Die aus Molybdän-Rhenium bestehende Gleitdichtungs-Uberzugsschicht kann sowohl auf den herkömmlich gestalteten radialen "APEX"-Dichtungsleisten als auch auf den seitlich abdichtenden Bogenleisten der Kolben von Kreiskolbenmaschinen aufgedampft sein. The sliding seal coating layer consisting of molybdenum-rhenium can be used both on the conventionally designed radial "APEX" sealing strips as well as on the laterally sealing arched strips of the pistons of rotary piston machines be vaporized.

In beiden Fällen gewährleistet sie eine hochwirksame, dauerfeste Abdichtung zwischen dem umlaufenden Kolben und der Motorgehäusewandung. In both cases, it guarantees a highly effective, long-lasting effect Sealing between the rotating piston and the motor housing wall.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäß beschaffenen Gleitdichtungskörpern dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 die Draufsicht auf einen mit den neuen Gleitdichtungskörpern ausgerüsteten umlauf enden Kolben einer Kreiskolbenmaschine, Fig. 2 eine Draufsicht und Fig. 3 eine Seitenansicht eines als radiale Dichtungsleiste ausgebildeten "APEX"-Dichtungskörpers, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 5, die die Draufsicht auf einen als Bogenleiste ausgebildeten Dichtungskörper wiedergibt. The drawing shows exemplary embodiments of those created according to the invention Sliding seal bodies shown. 1 shows the plan view of one with The rotating pistons of a rotary piston machine equipped with the new sliding seal bodies, FIG. 2 shows a plan view and FIG. 3 shows a side view of one as a radial sealing strip formed "APEX" sealing body, Fig. 4 is a section along the line IV-IV 5, which shows the top view of a sealing body designed as a curved strip reproduces.

Der in Fig. 1 dargestellte Kolben 1 gehört zu einer Kreiskolbenmaschine (Wankelmotor) und wird entsprechend angetrieben. The piston 1 shown in Fig. 1 belongs to a rotary piston machine (Wankel engine) and is driven accordingly.

Dabei gleitet der Kolben mit seinen einstückig oder mehrstückig ausgebildeten radialen "APEX"-Dichtungsleisten 3 an der charakteristisch als ein Frochoid gerundeten Motorgehäusewandung 2 entlang, während die seitliche Abdichtung des Kolbens an der Motorgehäusewandung durch die Bogenleisten 4 bewirkt wird.The piston slides with its one-piece or multi-piece design radial "APEX" sealing strips 3 on the characteristic rounded as a Frochoid Motor housing wall 2 along, while the side seal of the piston on the Motor housing wall is effected by the arched strips 4.

Zwischen den radialen Dichtungsleisten 3 und den Bogenleisten sind noch zylindrische Dichtbolzen 5 angeordnet, die sich in entsprechenden zylindrischen Ausnehmungen des Kolbens 1 befinden und über entsprechende Schlitze die radialen Dichtungsleisten größtenteils umschließen. Are between the radial sealing strips 3 and the arched strips still arranged cylindrical sealing bolts 5, which are in corresponding cylindrical Recesses of the piston 1 are located and the radial ones via corresponding slots Most of the sealing strips enclose.

Die Dichtungsleisten 3 sind von der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Beschaffenheit, während die seitlich abdichtenden Bogenleisten 4 in den Fig. 4 und 5 vereinzelt dargestellt sind. The sealing strips 3 are different from that shown in FIGS Condition, while the laterally sealing arched strips 4 in FIGS. 4 and 5 are shown in isolation.

Beide Dichtungsleisten bzw. -körper 3,4 sind an ihren leicht gerundet ausgebildeten Gleitdichtungsoberflächen mit einer aufgedampften Molybdän-Rhenium-Legierungsschicht 3' bzw. 4' versehen.Both sealing strips or bodies 3, 4 are slightly rounded at their formed sliding seal surfaces with a vapor-deposited molybdenum-rhenium alloy layer 3 'or 4' provided.

Das Aufdampfen dieser Schicht erfolgt in Vakuumgefäßen, in die die Gleitdichtungskörper vorübergehend eingebracht werden und in denen ein aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung bestehender Draht verdampft wird, beispielsweise durch Elektronenstrahlbündel o.dgl..The vapor deposition of this layer takes place in vacuum vessels in which the Sliding seal body are temporarily introduced and in which one from a Molybdenum-rhenium alloy existing wire is evaporated, for example by Electron beam or the like ..

Die Molybdän-Rhenium-Legierung kann aber gegebenenfalls auch in die Oberfläche des Trägerwerkstoffes eingeschmolzen werden, beispielsweise durch Laser-Strahlung. Grundsätzlich sind für die Herstellung solcher Gleitdichtungs-Molybdän-Rhenium-Uberzugsschichten auch alle übrigen in der Hauptpatentanmeldung näher beschriebenen Verfahren möglich.The molybdenum-rhenium alloy can, however, optionally also be used in the Surface of the carrier material are melted, for example by laser radiation. Basically, molybdenum-rhenium coating layers are used for the production of such sliding seals all other processes described in more detail in the main patent application are also possible.

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Claims

Patent claims sliding seal body for internal combustion engines, especially for the rotating pistons of rotary piston machines, which is on his Cable seal surface with a molybdenum-precious metal alloy Coating layer is provided, according to patent application P 24 53 391.3, d a d u r c h it is not noted that the sliding seal top layer (3 'or 4') consists of a molybdenum-rhenium alloy.

2. Sliding seal body according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n notices that the sliding seal coating layer (3 'or 4') 60 to 80% Contains molybdenum and 20 to 40% rhenium.

3. Sliding seal body according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e it does not indicate that it consists of a molybdenum-rhenium alloy Sliding seal coating layer on a carrier material, in particular alloyed Tool steel, is vapor-deposited.

4. Sliding seal body according to one of claims 1 to 3, d ad u r It is noted that the sliding seal coating layer consisting of molybdenum-rhenium on a conventionally designed radial sealing strip (3) and / or on the side sealing arched strip (4) of the piston (1) of a rotary piston machine is.