Abdichtende Elemente in Kolbenmaschinen Die Erfindung betrifft abdichtende,
auf Reibung beanspruchte Elemente in Rotations-Kolbenmaschinen. In Maschinen mit
rotierenden Kolben ist die Abdichtung gegenüber dem Kolbengehäuse von ausschlaggebender
Bedeutung. Sie erfolgt im allgemeinen durch im Kolben gelagerte, abdichtende Elemente,
wie Dichtleisten, die infolge der ständigen Bewegung gegenüber dem feststehenden
Gehäuse sehr starken Verschleißerscheinungen unterworfen sind. Der Versuch, diesen
hohen Verschleiß solcher abdichtenden Elemente durch Auftrag von Schichten eines
sehr harten Stoffes, beispielsweise durch Aufspritzen oder Aufsintern eihes keramischen
Materials zu verringern, hat deshalb zu keinem Erfolg geführt, weil dieses harte
Material andererseits wieder schmirgelnd auf die Gehäusewendung einwirkt. Infolge
der starken mechanischen Beanspruchung kÖnnen sjjh kleine KÖrner lockern und aus
der Schtht brechen. Diese Gefahr besteht vor allem bei Rotations-Kolbenmasc'hinen,
die mit aggressiven chemischen Substanzen in Berührung kommen, wie Verdichtern und
Vacuumpumpen oder ganz besonders bei solchen, die zusätzlich noch hohen thermischen
Beanspruchungen ausgesetzt sind, wie das in Verbrennungsmotoren der Fall ist. Aus
diesem Grunde ist auch heute noch Grauguß das für solche abdichtenden Elemente am
häufigsten verwendete Material mit allen seinen Nachteilen, wie dem Entstehen von
Rattermarken infolge seines hohen spezifischen Gewichtes und der geringen Verschleißfestigkeit.
Überraschenderweise
wurde nun gefunden, daß sich die oben aufgezeigten Schwierigkeiten bei abdichtenden,
auf Reibung beanspruchten Elementen in Rotations-Kolbenmaschinen dadurch überwinden
lassen, daß das abdichtende Element aus bei #Oemperaturen oberhalb von 1'/00
0 0 gesintertem Aluminiumoxid mit einem Reinheitsgrad von mehr als
97 % und einer Dichte Über J,'?_ besteht. Daß sich ein ganz aus einem äußerst
harten, durch Sintern gewonnenen Keramilmateriä bestehender Körper der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung vollkommen unerwartet als abdichtendes Element für Rotations-Kolbenmaschinen
eignet, ist vielleicht darin begründet, daß'durch den hohen Reinheits- ad und die
C3r große Dichte praktisch kein Abrieb des Materials e---L2>olgt, wie das bei aufgetragenen
Schichten unvermeialich ist. Deshalb haben sich im Sinne der Erfindung besonders
solche Dichtelemente bewährt, bei denen der Reinheitsgrad des gesinter.4'-ten Aluminiumoxids
mehr als 99 % und die Dichte mehr als ilg beträgt. Sinterprodukte aus so
reinem Aluminiumoxid enthalten prakt-isch kein Bindemittel und sind frei von -Poren,
sodaß weder chemische Stoffe noch mechanische Kräfte die Möglichkeit haben, das
äuberst dichte, feinkristalline Gefügeanzugreifen und Partikelchen daraus loszulÖsen.
Ganz bevorzugte nach der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß die_n&-imale
KorngrÖi#e im Sinterprodukt, kleiner als 10,u ist und die mittlere überflächenrauhigkeit
(cla) nicht Über U e 5 iun liegt. Eine Oberf lächenrauhigkeit 4 von 075 jim
entspricht einer außerst.glatten Oberfläche, wie sie zwedmäßig durch Polieren eines
möglichst mikrokristallinen Sinterproduktes erhalten wird. Die Herstellung eines
Sinterproduktes hoher Dichte aus hochreinem Aluml-niumoxid für die herstellung der
erfindungsgemäßen Dichtelemente erfolgt durch Erhitzung von-sehr feinteiligem Aluminiumoxid
höchster Reinheit auf Temperaturen oberhalb von 17000 0, vorzugsweise im
Bereich von lö50 - 1950 0 0. Dabei sind zur Erzielung eines für Dichtelemente
besonders geeigneten mikrokristallinen Produktes dem sehr reinen Ausgangsmaterial
geringe Mengen von Magnesiumverbindungen zugefügt.
Die abdichtenden
Elemente nach der Erfindung kommen vor allem fÜr Rotations-Kolbenmaschinen in Betracht,
bei denen zu der groß)en mechanischen Beanspruchung noch chemische Einflüsse hinzukommen,
wie das bei Vacuumpumpen und Vordichtern der Fall ist, die in irgendeiner Form mit
chemisch aggressiven Substanzen in Berührung kommen. -ung naben die erfindungs-emäYjen
Dicht-Ganz besondere Bedeu-LL, C) elemente in Rotationskolben-Brennkraftmaschinen
der ürochoidenbauart, in denen an die Diciitleisten wegen de.-*holien Gleitgescliwindigk-eit,
der großen thermischen Beanspruchung.Und der Rückstande des Wreibstoffgemisches
besonders grobe Anforderungen gestellt werden. Aus diesem Grunde ist bei diesem
Motorentyp bekanntlich die innere Motorabdichtung mit Hilfe von Dichtleisten das
ausschlaggebende Problem. Infolge der äuberst eohen mechanischen Festigkeit der
abdichtenden Elemente nach der Erfindung , ihrer hohen Dichte und ihrer dadurch
bedingten guten Thermoschockfestigkeit zeigen solche Dichtleisten praktisch keinen
eigenen Verschleiß und wirken dank ihrer hochpolierten Oberfläche und ihres im Vergleich
zu Grauguß geringen spezifischen Gewichtes auch n-icht verschleißend auf das Gehäuse,
sodaß damit ausgerüstete Motoren sehr günstige Einlaufeigenschaften und eine lange
Lebensdauer haben, wie sie von keinem der bisherigen Materialien bekannt sind.Sealing Elements in Piston Engines The invention relates to sealing elements that are subject to friction in rotary piston machines. In machines with rotating pistons, the seal against the piston housing is of crucial importance. It is generally carried out by sealing elements mounted in the piston, such as sealing strips, which are subject to very strong signs of wear as a result of the constant movement relative to the stationary housing. The attempt to reduce this high wear of such sealing elements by applying layers of a very hard material, for example by spraying or sintering on a ceramic material, has therefore not led to success, because this hard material again has an abrasive effect on the housing turn. As a result of the high mechanical stress, small grains can loosen and break out of the gap. This danger exists above all with rotary piston machines that come into contact with aggressive chemical substances, such as compressors and vacuum pumps, or especially with those that are additionally exposed to high thermal loads, as is the case in internal combustion engines. For this reason, gray cast iron is still the most frequently used material for such sealing elements, with all its disadvantages, such as the formation of chatter marks due to its high specific weight and low wear resistance. Surprisingly, it has now been found that the above-mentioned difficulties in sealing, friction-stressed elements in rotary piston machines can be overcome in that the sealing element is made of aluminum oxide sintered at temperatures above 1 '/ 00 0 0 with a degree of purity of more than 97% and a density about J, '? _ Exists. The fact that a body of the composition according to the invention, consisting entirely of an extremely hard ceramic material obtained by sintering, is completely unexpectedly suitable as a sealing element for rotary piston machines is perhaps due to the fact that the high degree of purity and the high density mean that there is practically no abrasion of the material e --- L2> olgt, as is unavoidable with applied layers. For this reason, in the context of the invention, sealing elements in which the degree of purity of the sintered. 4'th aluminum oxide is more than 99% and the density is more than 1 g have proven particularly useful. Sintered products made from such pure aluminum oxide contain practically no binding agent and are free of pores, so that neither chemical substances nor mechanical forces have the possibility of attacking the extremely dense, finely crystalline structure and loosening particles from it. Quite preferred according to the invention are characterized in that the n & -imal grain size in the sintered product is less than 10 u and the mean surface roughness (cla) is not more than U e 5 u. A surface roughness 4 of 075 μm corresponds to an extremely smooth surface, as obtained by polishing a sintered product that is as microcrystalline as possible. The production of a sintered product of high density from high-purity aluminum oxide for the production of the sealing elements according to the invention is carried out by heating very finely divided aluminum oxide of the highest purity to temperatures above 17000 0, preferably in the range of Lö50 - 1950 0 0 Sealing elements particularly suitable microcrystalline product added small amounts of magnesium compounds to the very pure starting material. The sealing elements according to the invention are especially suitable for rotary piston machines in which chemical influences are added to the great mechanical stress, as is the case with vacuum pumps and pre-seals that come into contact with chemically aggressive substances in any form come. -ung add the invention-emäYjen sealing-very special meaning-LL, C) elements in rotary piston internal combustion engines of the hydrochoid design, in which the sealing strips due to the high thermal load, and the residues of the fuel mixture particularly rough requirements are made. For this reason, as is well known, the inner engine sealing with the help of sealing strips is the decisive problem with this type of engine. As a result of the extremely high mechanical strength of the sealing elements according to the invention , their high density and the resulting good thermal shock resistance, such sealing strips show practically no wear of their own and, thanks to their highly polished surface and their low specific weight compared to gray cast iron, do not wear out the housing, so that motors equipped with it have very favorable running-in properties and a long service life that are not known from any of the previous materials.