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暴露于 内燃机窜气的弹性体部件

阅读：178发布：2020-05-13

专利汇可以提供暴露于内燃机窜气的弹性体部件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及弹性体部件，其暴露于内燃机窜气中，包括由弹性体材料制成的功能体和设置在所述功能体外部的氟层。，下面是暴露于内燃机窜气的弹性体部件专利的具体信息内容。

权利要求

1.弹性体部件，暴露于内燃机窜气，其特征在于其包括由弹性体材料制成的功能体和设置在所述功能体外部的氟层。
2.根据权利要求1所述的弹性体部件，其特征在于所述功能体由第一弹性体形成，所述氟层由第二弹性体形成，其中，特别是所述第一弹性体与所述第二弹性体的不同在于所述第二弹性体包括吸附的氟。
3.根据权利要求1或2所述的弹性体部件，其特征在于所述氟层和所述功能体由相同的弹性体材料形成，其中，所述氟层通过在所述弹性体材料中吸附氟而形成，特别是通过具有引入的弹性体材料的所述功能体的表面的氟化而形成；其中，特别是通过引入氟，特别是在所述功能体的所述表面上实现了弹性体材料聚合物链上氟原子的吸附。
4.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述功能体至少要面向窜气的一侧设置有所述氟层，特别是所述功能体完全被所述氟层包围。
5.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述氟层具有0.01-20μm、特别是0.2-12μm、优选2-8μm的平均层厚度或氟渗透深度。
6.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述氟层具有第一氟含量，所述功能体具有第二氟含量，其中，所述第一氟含量大于所述第二氟含量。
7.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述氟层和/或所述功能体的弹性体材料为硅氧烷。
8.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述氟层和/或所述功能体的弹性体材料为具有含氟基团的甲基乙烯基硅橡胶。
9.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述弹性体部件包括至少一个悬臂和/或底切。
10.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述弹性体部件为控制阀的阀构件、和/或膜片形执行机构、和/或密封件，所述控制阀特别是止回阀、阀、排气阀、卸压阀等，所述膜片形执行机构特别是压力控制阀，所述密封件特别是活塞密封件、轴密封件、壳体密封件、阀密封件或管线密封件。
11.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于根据ISO 37:2017-11和DIN
53504:2009-10，所述氟层和/或所述功能体的弹性体材料包括1-20N/mm2、特别是5-15N/mm2、优选6-10N/mm2的拉伸强度。
12.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于所述氟层和/或所述功能体的弹性体材料包括1.4-1.7g/cm3的平均密度。
13.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于根据DIN ISO 7619-1:
2012-02，所述氟层和/或所述功能体的弹性体材料包括35-90、特别是45-80、优选55-75的Shore A硬度。
14.根据前述任一权利要求所述的弹性体部件，其特征在于其可通过氟化作用获得，特别是通过如权利要求17-20任一项所述的方法获得。
15.窜气处理装置，例如，油分离器，阀，压缩机和/或涡轮、特别是涡轮增压器，等，其特征在于根据前述任一权利要求形成的弹性体部件特别是可活动地被收容使得其暴露于内燃机窜气的至少一部分。
16.内燃机窜气排放和供给系统，其特征在于从发动机舱排出的窜气被接收并至少部分地循环回内燃机的燃烧循环，其中，至少一个根据权利要求1-14任一项形成的弹性体部件以使其暴露于所述窜气的至少一部分的方式设置在管线系统中，特别是对窜气进行处理。
17.生产弹性体部件的方法，所述弹性体部件暴露于窜气中，特别是根据权利要求1-14中任一项所述的弹性体部件的生产方法，其特征在于包括以下步骤：
a)将弹性体基底引入处理腔室中并对所述处理腔室抽真空；
b)供应包括元素氟气的第一气体组合物，使得所述处理腔室包括处理腔室浓度的元素氟气；
c)在通过氟化所述弹性体基底的表面所述第一气体组合物转化为第二气体组合物且形成所述弹性体部件的氟层的情况下在所述处理腔室中对所述弹性体基底回火一回火时间段；
d)从所述处理腔室除去包括元素氟气和氯化氢的所述第二气体组合物；
e)从所述处理腔室取出所述弹性体部件。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于所述第一气体组合物除包括元素氟气外还包括至少一种选自由氮气、氦气和氩气或另一种惰性气体组成的群组中的至少一种其它气体。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于步骤c)中的回火是在10-100℃、特别是20-60℃、优选25-40℃下进行的。
20.根据权利要求17-19任一项所述的方法，其特征在于在步骤a)的抽真空后，所述处理腔室的压力小于10-2mbar。
21.包括由弹性体材料制成的功能体和设置在所述功能体外部的氟层的弹性体部件、特别是根据权利要求1-14任一项所述的弹性体部件在窜气处理装置和/或窜气排放和供给系统中的应用，所述窜气处理装置特别是根据权利要求15所述的装置，所述窜气排放和供给系统特别是根据权利要求16所述的系统，其中，所述弹性体部件被暴露于窜气中。
22.根据权利要求21所述的应用，其特征在于用于增加所述弹性体部件的化学稳定性，特别是用于减少窜气中污染物在弹性体部件中的沉淀，特别是用于减少锰的沉淀。
23.根据权利要求21或22所述的应用，其特征在于用于防止或减少阀结冰。
24.弹性体部件，特别是根据权利要求1-14任一项所述的弹性体部件，其暴露于内燃机窜气中，其特征在于，所述弹性体部件通过利用氟气氟化弹性体基底获得，特别是通过权利要求17-20任一项的方法获得。

说明书全文

暴露于内燃机窜气的弹性体部件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种弹性体部件(elastomer component)，其暴露于内燃机窜气，特别是机动车的内燃机，例如，乘用车。本发明还涉及所述弹性体部件的用途和生产所述弹性体部件的方法。

背景技术

[0002] 当燃烧气体能够成比例地从工作腔室进入发动机室时，会在内燃机或活塞式压缩机中产生窜气(blow-by gas)。未保留的燃烧气体部分被称为窜气。US4,345,573描述了一种系统，在该系统中，通过将窜气与新鲜空气/燃料混合物混合、燃烧来将这些窜气转移回燃烧室。

[0003] 窜气的存在对于弹性体部件的开发是一项特别的挑战。这些弹性体部件被用作特别是车辆内燃机中的例如密封件、阀和膜片，并经常暴露于窜气中。除了二氧化碳和可能的水之外，窜气通常还包括侵蚀性碳氢化合物，例如，未燃烧的燃料及发动机油。窜气中的组分还会形成腐蚀性酸。还可能包括重金属，例如，锰。因此，窜气是非常复杂的混合物，这些复杂的混合物因高温及其化学反应性能够损坏弹性体部件。损坏的弹性体部件应被更换掉，而这会涉及昂贵的维护。当前内燃机中的较新应用尤其会产生更具侵蚀性的窜气混合物，其对弹性体部件具有关键影响，尤其是对它们的贮存行为具有关键影响。例如，已经表明，由于生物燃料的比例较高，它们的侵蚀性正在增加。

[0004] 包括氟硅氧烷(fluorosilicones)的弹性体部件在现有技术中是已知的。氟硅氧烷可用于例如生产减小摩擦的弹性体部件。

[0005] DE 20 2014 010 065 U1公开了一种由氟硅橡胶制成的弹性膜片，其将窜气流与控制气流分开。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，特别是在于提供一种暴露于窜气的弹性体部件，其具有改进的对窜气的耐化学性并且优选具有更长的使用寿命。特别地，本发明的目的还在于提供一种生产所述弹性体部件的方法以及所述弹性体部件的一种用途。

[0007] 发明人发现，常规的氟硅部件对窜气的腐蚀性组分具有有限的耐受性。尽管由氟化弹性体制成的部件是已知的，但它们对窜气的耐化学性却并不如人意。

[0008] 上述目的通过权利要求1、17、21和/或24的技术方案得以实现。

[0009] 根据本发明，暴露于内燃机窜气的弹性体部件包括由弹性体材料(elastomer material)制成的功能体及设置在所述功能体外部的氟层(fluorine layer)。

[0010] 优选地，所述功能体由第一弹性体形成，所述氟层由第二弹性体形成。优选地，所述第一弹性体与所述第二弹性体的不同仅在于：要形成所述氟层的所述第二弹性体比所述功能体的第一弹性体含有更高浓度的氟。所述功能体和所述氟层的基础弹性体材料可以是相同的，借此，形成所述氟层的所述第二弹性体仅通过富含氟形成。所述第一弹性体与所述第二弹性体的不同可仅在于氟被包含在所述氟层的弹性体材料中以在外部形成所述氟层，其中，所述氟层的弹性体材料中的氟浓度比所述功能体的弹性体材料中的氟浓度显著高至少10％、20％、50％、70％、90％。

[0011] 所述弹性体部件的功能体优选为实心体，在所述功能体的外部设置有氟层。优选地，所述氟层完全覆盖所述功能体的外部。显然，所述功能体还可以形成为中空体，由此，所述氟层应设置在所述功能中空体的外部。所述氟层优选设计成围绕所述功能体具有恒定浓度，借此，所述氟浓度还可以改变，特别是，氟浓度在所述弹性体部件的更多得暴露于窜气的一侧比相对侧可以更高。这对于例如可设计成阀构件的盘形弹性体部件尤其相关。

[0012] 所述整个弹性体部件可以全部或部分由所述两个不同的弹性体组成，其中，所述第二弹性体、特别是所述第二弹性体材料为所述氟层的形成部分，所述第一弹性体、特别是所述第一弹性体材料是所述部件的弹性体芯的形成部分。优选地，所述功能体包括所述弹性体芯，特别是由所述弹性体芯组成。已经表明，与氟混合的氟层的弹性体会产生具有改进的耐化学性的弹性体部件，而所述弹性体芯在应力下长时间使用会保持功能性(例如，弹性)，并且不受氟影响。位于所述弹性体芯外部的所述氟层用作阻挡层，而功能性则通过所述弹性体芯内部实现。

[0013] 所述氟层可通过氟化所述弹性体材料形成，所述弹性体材料特别是还形成所述弹性体芯。氟化是通过氟化剂将氟引入化合物、特别是有机化合物中。本发明的优选氟化剂为气态氟(F2)。所述化合物、特别是有机化合物优选弹性体材料。当氟与弹性体反应时，通常会释放出氟化氢。在共价化合物中含有碳和氢的弹性体也优选被称为有机化合物或有机弹性体，其例如可以是具有有机取代基或基团的硅氧烷(siloxane)。氟化的结果是，所述氟层比所述功能体具有更高的氟含量，特别是氟化产生的有机残留物，其在氟化前不存在于弹性体材料中。

[0014] 在本发明的优选实施方式中，所述氟层和所述功能体由相同的弹性体材料形成，其中，特别是与所述功能体不同，所述氟层是通过将氟吸附(特别是包含)到所述弹性体材料中形成的，特别是通过所述功能体的表面在其弹性体材料上的氟化作用而嵌入的，其中，特别是通过引入氟，在所述弹性体材料(特别是所述功能体表面上的弹性体材料)的聚合物链上实现了氟原子的吸附、特别是通过用氟取代氢的氟原子吸附。

[0015] 优选地，所述功能体要面向窜气的一侧设置有所述氟层，特别地，所述功能体全部由所述氟层包围。

[0016] 根据本发明的技术方案，功能体(优选实心体)由弹性体材料形成，以执行所述弹性体部件的特定功能。例如，所述功能体可由阀构件的形状形成，所述阀构件可以具有不同形状。例如，所述功能体呈盘形，并且可特别具有一个或多个特别是同心的旋转凸面和凹面，以根据需求执行阀构件的功能。所述阀构件优选是旋转形状的(rotation-shaped)，并且还可具有诸如蘑菇状等复杂形状。同时，所述功能体还具有底切(undercuts)。

[0017] 根据本发明，所述功能体设置有位于所述功能体外部的氟层，所述氟层特别是用于防止窜气中的侵蚀性组分(如，酸和/或重金属)渗透、侵入或迁移。令人惊奇的是，事实证明，所述功能体外部上的较剩余的功能体内部或弹性体芯具有增大的氟浓度的氟层，一方面提供了对侵蚀性介质的良好防御，另一方面，即使经过长期测试后弹性体部件的功能性仍不会受损。本发明的技术方案还使得可以使用诸如氟碳橡胶(fluorocarbon rubber)等廉价弹性体材料。此外，令人惊奇地发现，通过所述氟层可以避免、或者至少可以减少弹性体部件上冰覆盖层(特别是作为冷凝液的H2O的冷冻)的形成。即使在低温下，特别是低至-30℃的温度下，也可以避免或至少减少冰覆盖层。对此的一种可能的解释是从马达加热的空气冷凝到弹性体部件上的冷凝水因所述氟层能够更好地流下来，因此可以避免或至少减少冷凝水在本发明弹性体部件上的积聚，特别是凝结液沉积。通过这种方式，所述功能体的功能效率即使在低温下也可以得以保持，例如，附接到曲轴箱的油分离器的排气阀或卸压阀。

[0018] 所述功能体或弹性体部件可以执行各种功能，例如，密封、或打开和关闭控制阀。所述功能体通常通过相对于其所暴露的力具有一定弹性来实现，其中，所述功能体特别是可移动地安装。所述功能体必须能够承受不同的操作力并采取不同的变形程度。稍后将给出所述弹性体部件是如何工作的示例。

[0019] 不言而喻，所述氟层也可以靶向具有不同程度的氟的基础弹性体材料的聚合物链的相应混合物，其中，或多或少的氢通过氟化作用被氟取代。也可能的是氟化根本不影响某些聚合物链，因此在一个区域上平行存在氟化和未氟化聚合物链。一些聚合物链不被另外氟化，而其他聚合物链因与氟的反应而具有比基础弹性体材料更高的氟含量。优选的是所述氟层由至少50重量％、特别是至少60重量％、特别优选至少80重量％的氟化聚合物链组成。还优选的是，所述弹性体部件的仅那些由至少50重量％、特别是至少60重量％、特别优选至少80重量％的氟化聚合物链组成的区域属于所述氟层。此外，有利的是，所述功能体、特别是所述弹性体芯直接邻接所述氟层，特别是其中所述弹性体部件由功能体和氟层组成，特别是由弹性体芯和氟层组成。所述功能体、特别是所述弹性体芯优选主要(即，50重量％以上)或全部由未氟化聚合物链组成。如果所述弹性体芯全部由未氟化聚合物链组成，那么所有成比例地氟化或全部氟化的区域应优选分配给所述氟层。在一个实施例中，所述弹性体部件本身还全部由弹性体组成，特别是所述氟层的弹性体和所述功能体的弹性体。

[0020] 此外，优选所述氟层具有0.01μm至20μm的平均层厚度或氟渗透深度，特别是0.2μm至12μm，特别优选为2μm至8μm。特别地，所述氟层的层厚度对应于氟的渗透深度。所述氟层、特别是所述层厚度特别是由氢原子被氟原子取代所形成。已经表明，相对厚的层厚度或氟渗透深度会提供特别有效的对抗窜气的保护作用，并且不会对机械性能产生不利影响。

[0021] 在一实际实施方案中，所述氟层具有第一氟含量，所述功能体具有第二氟含量，所述第一氟含量大于所述第二氟含量，特别是至少大10％(至少1.1倍)，优选至少大20％(至少1.2倍)，特别优选至少大50％(至少1.5倍)、大70％(至少1.7倍)或大90％(至少1.9倍)。所述氟层的较高氟含量由此提供了特殊保护。所述氟含量理解为对应氟层或对应功能体的氟的重量比(以重量％计)。

[0022] 在另一实施方案中，所述氟层包括碳原子上的氟取代基，该些碳原子直接与硅氧烷的硅原子相连、或通过一个CH2基团与硅氧烷的硅原子间接相连、或通过一个CF2基团与硅氧烷的硅原子间接相连。此外，所述氟层和所述功能体优选包括碳原子上的氟取代基，该些碳原子每个都通过CH2-CH2基团与硅氧烷的硅原子间接相连，特别是所述硅原子上的3,3,3-三氟丙基形式的基团。特别优选地，F3C-Si单元、HF2C-Si单元和/或H2FC-Si单元也是所述氟层的组分，即，这里的氟取代基直接与碳原子相连，碳原子又直接与硅原子相连，例如，作为三氟甲基。

[0023] 优选地，所述氟层和/或所述功能体的弹性体材料为硅氧烷，特别是氟化硅氧烷，特别是氟化硅酮(silicone)。更优选地，它是包括3,3,3-三氟丙基的硅氧烷。所述功能体的弹性体材料、特别是所述功能体和所述氟层的基础弹性体材料优选FVMQ(根据DIN ISO 1629的命名)。经证实，具有含氟基团(特别是3,3,3-三氟丙基)的甲基乙烯基硅橡胶(methyl vinyl silicone rubber)特别适合作为所述功能体的弹性体材料，特别是作为所述功能体和所述氟层的基础弹性体材料。所述氟层的弹性体材料优选衍生自所述功能体的弹性体材料(特别是FVMQ)的弹性体，其中，发生另外的氟化作用和/或FVMQ中的氢已被氟取代。继而所述氟层的弹性体材料还可以优选被称为所述功能体的氟化弹性体材料和/或氟化FVMQ。经证实，具有含氟基团的甲基乙烯基硅橡胶特别适于用作所述氟层的弹性体材料，其中，至少部分甲基和/或乙烯基另外被氟化。

[0024] 在一个实施例中，所述氟层完全包围所述功能体。通常，所述氟层也可以仅部分地包围所述功能体。然而，已经表明，当所述功能体被完全包围住(即，所述功能体在所有方向上完全被所述氟层覆盖)时对对窜气的耐化学性而言是有益的。如果所述功能体仅部分地被所述氟层包围，窜气可能会通过所述功能体的未覆盖区域渗透所述功能体，将其损坏。因此，完全包封可以提供更好的保护。

[0025] 在另一实施例中，所述弹性体部件包括至少一个悬臂(cantilever)和/或底切。所述悬臂和/或底切可用于更好地将所述弹性体部件牢固固定在例如一开口中。此外，悬臂和/或底切可用于调节(特别是增大)弹性体部件的弹性恢复力，特别是阀构件(例如，止回阀的密封垫圈)、执行机构(例如，压力控制阀的膜片)或菌形阀的弹性恢复力。已经表明，所述弹性体部件的氟化不会对所述功能体的机械性能产生不利影响。这就意味着氟化弹性体部件也可以很好地形成，并且特别是，悬臂和/或底切能够被形成。此外，可以先形成所述弹性体部件，然后再氟化。特别是，能够容易地形成的弹性体部件(例如，氟碳橡胶)的氟化使得能够形成耐化学性的具有悬臂和/或底切的弹性体部件。对于一些传统的弹性体部件，因弹性和/或特别是抗撕裂性不足导致底切不能脱模(例如，对于由纯硅橡胶(silicone rubber)制成的弹性体部件)。

[0026] 在另一实施例中，所述弹性体部件构造成旋转对称和/或特别是具有围绕所述弹性体部件重心的凹面和/或外部部分。优选地，所述弹性体部件在至少一个表面区域和/或外部部分是平的，特别是呈盘形。

[0027] 所述弹性体部件优选是控制阀(特别是止回阀、阀(valve)、排气阀、卸压阀等)的阀构件、和/或膜片形执行机构(特别是压力控制阀)、和/或密封件(特别是活塞密封件、轴密封件、壳体密封件、阀密封件或管线密封件)。

[0028] 在另一实施例中，所述弹性体部件具有位于重心处的凹部，特别是优选沿弹性体部件的旋转对称轴线延伸的锥形凹部。所述沿旋转对称轴线的凹部优选具有凹部底座，使得所述凹部不是连续的，而是在弹性体部件内凹部底座处终止。

[0029] 优选地，在一实际设置方式中，所述弹性体部件为用于止回阀的密封垫圈，特别是具有连续的、优选圆形的凹槽的密封垫圈。

[0030] 在优选实施例中，所述弹性体部件配置成长期、特别是至少1年、2年、3年、4年或5年内暴露于窜气中，特别是不会显著丧失诸如弹性、弹性恢复力和/或气密性等机械性能。特别优选地，在所述期间内所述弹性体部件应丧失它们机械性能(如，弹性、弹性恢复力和/或气密性)的小于95％、90％、85％、80％、70％或50％。特别地，本发明的弹性体部件应能够暴露于-40℃与+150℃之间的温度波动和/或-0.9bar、-0.7bar、-0.5bar或-0.3bar与0bar之间的真空压力和/或0bar与1.5bar、2.0bar、2.5bar或3.0bar之间的压力，特别是不会丧失机械性能。优选地，另一实际实施例中的弹性体部件为菌形阀、用于止回阀的密封垫圈、或用于压力控制阀的膜片形式的弹性体部件。

[0031] 根据ISO 37:2017-11(DIN 53504:2009-10)，所述氟层和/或功能体的弹性体材料的拉伸强度优选1至20N/mm2，特别是5至15N/mm2，特别优选6至10N/mm2。还优选的是所述弹性体部件作为一个整体具有相当的平均拉伸强度。经证实，所述拉伸强度特别适于密封元件形式的弹性体部件。

[0032] 根据DIN EN ISO 1183-1 2013-04，所述氟层和/或功能体的弹性体材料的平均密度优选为1.4-1.7g/cm3。还优选的是所述弹性体部件作为一个整体具有相当的平均密度。

[0033] 根据DIN ISO 7619-1:2012-02，所述氟层和/或功能体的弹性体材料的Shore A硬度优选35-90、特别是45-80、特别优选55-75。还优选的是所述外部和/或所述弹性体部件平均具有相当的整体Shore A硬度。经证实，所述Shore A硬度特别适于密封元件形式的弹性体部件。

[0034] 进一步地，本发明涉及窜气处理装置，例如，油分离器、阀、压缩机和/或涡轮(turbine)(特别是涡轮增压器)等，其中，根据本发明形成的弹性体部件被特别是可活动地收容使得其暴露于内燃机窜气的至少一部分。窜气处理装置可包括特别是内燃机窜气排放和/或特别是通过再循环将窜气供应至内燃机所涉及到的全部部件。在此明确的是这还可以包括窜气排放和/或再循环系统中那些用于密封的部件，例如，密封元件，特别是密封垫圈。除内燃机之外，如果窜气在循环回内燃机之前通过压缩机、特别是涡轮增压机，那么也能产生窜气。再循环的窜气可在压缩机驱动轴和压缩机壳体之间逸出，需要对这些部件单独密封和/或使逸出的窜气再循环。此外，例如在废气通过涡轮增压器的涡轮时，窜气也能特别是在涡轮驱动轴和涡轮壳体之间逸出，从而有必要对这些部件单独密封和/或使逸出的窜气再循环。

[0035] 根据本发明的内燃机窜气排放和供给(特别是再循环)系统，从曲轴箱或气缸盖排出的窜气被接收并至少部分地被循环回内燃机的燃烧循环，其中，至少一个根据本发明形成的弹性体部件以使其暴露于至少一部分窜气的方式布置在管线系统中，特别是对窜气进行处理。在此明确的是对窜气的处理是指内燃机窜气排放和/或将窜气送至、特别是再循环回内燃机所涉及到的部件的全部功能。这些功能特别是包括阀的开启和关闭、以及暴露于窜气的部件的密封。

[0036] 优选地，通过氟化、特别是根据以下方法可以获得本发明的弹性体部件。

[0037] 进一步地，本发明涉及一种生产暴露于窜气的弹性体部件、特别是上述弹性体部件的方法，包括以下步骤：

[0038] a)将特别是由第二弹性体组成的弹性体基底引入处理腔室中并对所述处理腔室抽真空；

[0039] b)供应包括元素氟气的第一气体组合物，使得所述处理腔室包括处理腔室浓度的元素氟气；

[0040] c)在所述第一气体组合物转化为第二气体组合物且通过氟化所述弹性体基底的表面形成弹性体部件的氟层的情况下，对所述处理腔室内的弹性体基底进行回火(tempering)一回火时间段；

[0041] d)从所述处理腔室除去包括元素氟气和氯化氢的所述第二气体组合物；

[0042] e)从所述处理腔室取出所述弹性体部件。

[0043] 通过上述方式，可以特别有效地确保功能体(特别是弹性体芯)完全被氟层所包封。由此，通过用元素氟气进行处理实现了氟层弹性体材料中氟取代基浓度的增加。

[0044] 在此要明确的是，步骤(c)中氟化所述弹性体基底并不意味着所述弹性体基底全部区域的氟化。弹性体基底远离表面的区域通常与氟气隔离。而是，所述弹性体基底的外部优选在形成氟层的情况下优先被氟化，而弹性体芯不被氟化。如果氟渗透到弹性体基底内，氟化也会在内部更深处发生，氟层的层厚度也会相应增加。特别地，氟的渗透深度对应于氟层的层厚度。所述氟层、特别是所述层厚度特别是通过氢原子由氟原子取代这一事实形成的。

[0045] 所述方法的一个实施例中，所述第一气体组合物除了元素氟气外还包括至少一种惰性气体。优选地，所述至少一种惰性气体为氮气、氦气或氩气。

[0046] 步骤c)中的回火优选在10-100℃、特别是在20-60℃、特别优选在25-40℃下进行。已经表明，在这些温度下的处理特别温和，其中，有效的氟化作用同时发生。

[0047] 所述层厚度可受所述回火时间和元素氟气的处理腔室浓度影响。优选地，所述回火时间通过弹性体部件所需的层厚度进行设定。为此，在不同回火时间(特别是停留时间)下进行试验，然后测定氟层的层厚度(特别是渗透深度)。由此，可以通过若干试验为某些层厚度确定理想的回火时间。优选地，根据应用领域、弹性体材料和/或弹性体部件的几何形状，由此为每个特定部件确定理想的停留时间。

[0048] 在一功能实施例中，还可以设置，步骤a)中抽真空后所述处理腔室内的压力小于10-2mbar，特别是小于10-3mbar。

[0049] 本发明还涉及将包括由弹性体材料制成的功能体和设置在功能体外部的氟层的弹性体部件、特别是上述弹性体部件用于窜气处理装置(特别是上述装置)、和/或窜气排放和供给系统(特别是上述系统)，其中，所述弹性体部件暴露于窜气。优选将弹性体部件用作控制阀(特别是止回阀、阀、排气阀、卸压阀等)的阀构件、和/或用作膜片形执行机构(特别是压力控制阀)、和/或用作密封件。特别优选的是将所述弹性体部件用作用于保持内燃机(特别是乘用车(passenger car)内燃机)窜气和/或压缩机或涡轮(特别是涡轮增压器)窜气的密封元件。

[0050] 将上述弹性体部件用作吸入管路密封件、发动机油封、进气歧管密封件、快速接头密封件和/或燃料系统密封件是特别优选的。

[0051] 优选地，本发明还涉及使用上述弹性体部件来减少窜气中污染物在弹性体部件中的沉淀，特别是用于减少重金属(优选锰)的沉淀。由此所述氟层用于有效保持污染物。根据本发明，重金属优选元素状态下密度为至少5g/cm3的金属。虽然对于氟化部件摩擦减小是众所周知的，但利用氟层来防止窜气中污染物渗透至弹性体芯内却是未知的。

[0052] 优选地，本发明还涉及利用上述弹性体部件防止或减少阀结冰。

[0053] 此外，本发明还涉及暴露于内燃机窜气的弹性体部件，特别是上述弹性体部件，其中，所述弹性体部件通过用氟气氟化弹性体基底来获得，特别是通过上述方法来获得。

[0054] 利用本发明实现了提供改进的极其耐窜气的弹性体部件。令人惊讶的是，即便是具有复杂几何形状的部件也能通过所述生产方法进行生产。

[0055] 附图简要说明

[0056] 在下面的附图中可以看出本发明的其它优势、效果及实施例。其中：

[0057] 图1为内燃机内窜气回路的示意图；

[0058] 图2为窜气再循环系统的剖视图；

[0059] 图3为内置于窜气再循环系统的单向阀的剖视图；

[0060] 图4为图4中单向阀的阀构件的立体剖视图；

[0061] 图5为内置于窜气再循环系统的菌形阀的剖视图；

[0062] 图6为图5中菌形阀的立体剖视图；

[0063] 图7为内置于窜气再循环系统的压力控制阀的剖视图；及

[0064] 图8为图7中压力控制阀的执行结构的立体剖视图。

[0065] 附图标记说明：

[0066] 1-窜气回路；2-往复活塞式发动机；5-空气入口；7-排气管；9-再循环系统；

[0067] 13-气缸；19-油水分离器；23-活塞；25-压缩机；29-压力控制阀；

[0068] 33-曲轴箱；35-节流阀；39-分流器；43-曲轴驱动机构；49、45、59-止回阀；

[0069] 53-油底壳；63-气缸盖；75-节流阀；119-油分离器供给管线；

[0070] 125-压缩机管线；129、229-吸入供给管线；135-通风系统；219-回油管线[0071] 249-阀本体；319-分离器出口管线；329-膜片；409-再循环系统；

[0072] 411-再循环系统壳体；413-壳本体；415-壳底座；417-返回入口；

[0073] 419、421-返回出口；423-第一再循环腔室；425-油分离器；

[0074] 427-第二再循环腔室；429-旁通阀；431-压力控制阀；433-第三再循环腔室；

[0075] 435、437-止回阀；439-圆柱形进入接口；441-回油口；443-密封件；

[0076] 501-阀本体；503-密封垫圈；505-密封装置；507-壳体；509-壳体开口；

[0077] 511-开口；513-导向销；515-支座；517-环形外轮廓；519-阀壳脊部；

[0078] 601-菌形阀；603-圆柱形基座本体；605-旁通开口；607-旋转轴线；

[0079] 609-接触部；611-再循环系统的壁；613-盘形密封体；

[0080] 615-密封本体的支座表面；617-盘形密封本体的外边缘；619-锥形部；

[0081] 621-锥形凹部；701-压力控制阀；703-膜片；705-阀盖；

[0082] 707-再循环系统的壳体部分；709-窜气供应管道；711-进入接口；

[0083] 713-盘形节流阀表面；715-安装部；717-弹簧部；719、721-盘形弹簧部；

[0084] 723-锥形弹簧部；726-控制阀盖上的凹槽；

具体实施方式

[0085] 为了说明本发明可能的应用领域，图1示出了一示例中内燃机的示意性窜气回路1。它包括往复活塞式发动机3、向往复活塞式发动机3送气的空气入口5、排气管7和窜气再循环系统9。往复活塞式发动机3包括气缸13、位于气缸内的活塞23、与气缸相连的曲轴箱
33、与活塞相连的曲轴传动机构43、及油底壳53。在往复活塞式发动机3中的燃烧过程中，特别是在燃料混合物压缩和膨胀期间，窜气，特别是未燃烧的燃料混合物、发动机油和/或废气，在活塞23和气缸13之间流入曲轴箱33。为了减少流入曲轴箱33的窜气流，使用活塞密封件(未示出)，特别是密封环，其将燃烧室63相对于曲轴箱33密封起来。根据本发明的弹性体部件的一个应用领域是气缸盖(cylinder head)63与气缸13之间的密封件(未示出)，以防止窜气逸出进入环境中。根据本发明的弹性体部件的可想到的另一个应用领域总体上涉及活塞或暴露于窜气的其他活动部件的密封。

[0086] 在图中所示窜气回路中，曲轴箱33通过窜气再循环系统9与往复活塞式发动机3的空气供应装置5相连。在所示示例中，窜气自曲轴箱33经由油水分离器19被输送至压力控制阀29。其中，窜气经由分离器供给管线119被送至分离器19。分离出的油经由回油管线219返回至曲轴箱33。剩余窜气经由分离器输出管线319被送至压力控制阀29。依赖于所述窜气回路的实施，分离器供给管线119、回油管线219、分离器输出管线319、油水分离器19、和/或曲轴箱之间的密封件可以是根据本发明的弹性体部件。显然，至此以及下文所给出的暴露于窜气的所有密封件都可以是本发明的弹性体部件。

[0087] 借由压力控制阀29对曲轴箱内的压力进行调节。经证实，窜气再循环系统中的压力控制阀使用具有例如图7和图8所示的压力控制膜片的阀是有利的。将压力控制阀的执行机构(特别是膜片703)实施为本发明的弹性体部件是特别有利的。在所示回路中，离开控制阀的窜气通过分流器(特别是T型件)被分成若干个(特别是两个)单独的吸入供给管线129、229。该些管线和分流器之间的密封件可以实施为本发明的弹性体部件。吸入供给管线129、
229和空气供应装置5在所示窜气回路1中通过止回阀49、59彼此分开。已经表明，具有特别是如图3和图4所示的密封垫圈503的止回阀用在窜气回路中是特别有利的。已经表明，将所述密封垫圈构造成本发明的弹性体部件是特别有利的。特别优选的是将特别是密封垫圈
503形式的本发明的弹性体部件用在吸入供给管线129、229与空气供应装置5之间的窜气回路中的特别是如图3所示的止回阀49、59中。

[0088] 单独的吸入供给管线129、229供给空气入口5的不同进口点。依赖于操作条件，特别是曲轴箱内的压力和空气入口5内的进气压力，窜气流经由一个或两个吸入供给管线129、229被送至空气入口5。吸入供给管线129将窜气流供应至进气过滤器15和压缩机25之间的进气分流器55，窜气在此与新鲜空气混合。产生的空气和窜气的混合物自进气分流器
55经由压缩机管线125和通风系统135被供应至往复活塞式发动机3。在压缩机管线125中，空气-窜气混合物经由压缩机25、中间冷却器65和节流阀75被送至气缸13。空气-窜气混合物能够在压缩机25的驱动轴(未示出)和涡轮增压器的压缩机壳体之间逸出。类似地，窜气能够在涡轮(特别是涡轮增压器)输出轴和涡轮壳体之间逸出。为了减少窜气通过压缩机和/或涡轮逸出，可将压缩机输入轴和压缩机壳体之间和/或涡轮输出轴和涡轮壳体之间的密封件实施为本发明的弹性体部件。显然，图中示出的窜气再循环系统9也可以设置在压缩机和涡轮壳体上，特别是用于涡轮增压器，以再循环逸出的窜气。经由通风系统135，空气-窜气混合物可自所述分流器经由节流阀35和止回阀45(比如，菌形阀(mushroom valve))被送至往复活塞式发动机。第二吸入供给管线229在节流阀盖(throttle cap)后面向压缩机管线125供应窜气流。显然，特别是阀的全部密封件、阀构件和执行机构、以及参考图1所示暴露于窜气的阀可以实施为本发明的弹性体部件。

[0089] 图2示出了示例性窜气排放和供应系统的剖视图，特别是窜气再循环系统409的剖视图。它包括再循环系统壳体411，该再循环系统壳体411特别包括壳本体413和壳底座415。窜气经由返回入口417被送入再循环系统，并经由返回出口419、421从该再循环系统转移。
自曲轴箱开始，窜气首先通过返回入口417流入第一再循环腔室423，优选通过壳底座上的开口流入第一再循环腔室423。自第一再循环腔室423，窜气优选通过油分离器425流入第二再循环腔室427。该油分离器可以实施为折流分离器(deflecting separator)。特别是，还可以设置旁通阀429，窜气可例如在高曲轴箱压力和/或堵塞油分离器的情况下通过其自第一再循环腔室423流至第二再循环腔室427。旁通阀429的可能实施方式在图5和图6中详细示出为止回阀，特别是菌形阀形式的止回阀。窜气优选经由压力控制阀431自第二工作腔室
427被送至第三再循环腔室433。图7和图8详细示出了再循环系统409中压力控制阀431的优选实施方式。自第三再循环腔室433，窜气经由止回阀435、437通过返回出口419、421从再循环系统排放出来，并被特别是送至吸入供给管线125。图3和图4详细示出了图2中止回阀
435、437的优选实施方式。特别地，发动机部分负荷操作下的窜气可经由设置在壳底座上的止回阀435从再循环出口转移。然而，在全负荷操作下，窜气应特别经由圆柱形进入接口(intake socket)和安装在其内的止回阀从再循环出口421转移。优选地，阀构件(例如，止回阀的密封垫圈)、菌形阀、和/或执行机构(例如，膜片)实施为本发明的弹性体部件。此外，图中未示出的壳本体与壳底座之间的密封件也可以实施为本发明的弹性体部件。

[0090] 图2还示出了回油口(oil return socket)，分离出的油通过该回油口从第二返回腔室427排出。此处，也可以以阀构件、执行机构和/或密封件形式使用本发明的弹性体部件。此外，用于密封件443的本发明的弹性体部件可以用于壳底座与曲轴箱或发动机壳体之间。

[0091] 图3示出了用于窜气回路1中有利的止回阀45、49、59。它包括阀本体501和阀构件503，特别是密封垫圈503形式的阀构件。该阀构件的立体剖视图如图4所示。阀本体501通过密封元件505(优选密封环)密封隔离例如再循环系统的壳体507。这种止回阀可例如位于空气入口5(特别是吸入管线115的上游)与再循环系统壳体411、507(特别是其返回入口417，如图2所示)之间。吸入管线115的增压压力(charging pressure)通常为2bar。由于吸入管线的增压压力与窜气压力的压力差，所述阀构件沿着阀本体的方向被推动，使得窜气流能够通过再循环系统壳体507上的开口509流入阀本体内。阀构件503优选实施为本发明的弹性体部件。优选地，密封装置505也被设计成本发明的弹性体部件。所述阀构件优选实施为盘形，并具有外径和厚度。特别是，所述阀构件具有开口511，特别是圆形孔。该开口优选位于所述阀构件的中心。特别是，所述开口的尺寸与自壳体突出的导向销513密切相关。所述导向销优选具有圆柱形导向面。特别是，所述阀构件滑动地安装在特别是所述导向销上。在闭合状态下，所述阀构件抵靠所述壳体，封闭壳体开口509。在打开状态下，所述阀构件远离所述壳体移动，特别是压靠阀本体的支座(counter bearing)515。所述阀本体优选包括环形外轮廓517，其特别通过沿径向向内延伸的多个脊部519与支座515相连。在脊部519之间设置有窜气能够流过的凹部(recesses)。所述阀构件的厚度和/或外径优选使得阀构件503根据该阀处增压压力与进气压力之间的压差围绕止推座(thrust bearing)515弯曲，以便止回阀的流动阻力在打开状态下减小。经证实，阀构件外径与阀构件厚度之间的比率为至少10/1、12/1、15/1、17/1、19/1和/或至多21/1、25/1、29/1、33/1、37/1或41/1是极其有利的。阀构件外径与支座515外径的比率为至少1.5/1、1.7/1、1.9/1和/或至多2.1/1、2.3/1、
2.5/1也是有利的。

[0092] 支座515优选具有槽，所述导向销伸入该槽内，该槽成形为与所述导向销背离所述壳体的端部的形状互补，并且，特别地，该槽沿流动方向封闭。优选地，在阀本体的环形外轮廓517的外部设置有阶形部(phase)，特别是，其形成为与壳体的阶形部互补，用于插入密封元件505，优选密封环。如图3和图4所示的阀构件503特别配置成长时间内、特别是若干年内暴露于温度范围为-40℃至+150℃、体积流量为200L/min、和/或压力为2bar的窜气中而不丧失显著机械性能。

[0093] 图5示出了安装至窜气再循环系统的本发明的弹性体部件，特别是菌形阀601形式的弹性体部件。图6示出了图5中弹性体部件的立体剖视图。弹性体部件优选插入窜气排放和供给系统中，特别是插入窜气再循环系统中。弹性体部件601优选具有圆柱形基座本体603，其具有旋转轴线607；安装时，基座本体603伸过开口605。在基座本体603的一个端部上，优选设置有接触部609，用于支撑所述弹性体部件抵靠形成开口605的再循环系统的壁
611。优选地，在组装状态下，所述接触部自旋转轴线607沿径向伸出开口605。具有梯形剖面的接触部609是特别优选的，其中，特别是，梯形的宽端抵靠再循环系统的壁611。在基座本体603的与接触部609相对的一侧上，弹性体部件601优选具有盘形、特别是凹面的密封体
613，用于密封通道开口(未示出)。特别是，窜气通过未示出的通道开口对密封体施加压力。
如果超过预定压力，特别是0.3bar，密封体就会以在密封体613与壁611之间形成通道、特别是环形间隙的方式发生变形，特别是弹性变形。在这种情况下，窜气可以通过通道开口及弹性体部件、特别是止回阀(特别是菌形阀形式的止回阀)的通道。优选地，支座表面615在密封体613面向接触部的一侧上自基座本体外表面沿径向向外延伸。支座表面优选沿径向呈环状延伸，特别是在由旋转轴线作为法向量限定的平面上沿径向呈环状延伸。此外，盘形密封体613在面向接触部609的一侧上具有径向、特别是圆形的外边缘617。当压力低于预定压力时，外边缘617压靠再循环系统的壁611(特别是通过弹性变形恢复力)，使得窜气不能经由通道开口通过弹性体部件，特别是止回阀，特别是菌形阀形式的止回阀。优选地，盘形密封体613的锥形部619自外边缘617沿径向向内且沿轴向远离接触部609延伸。在弹性体部件的组装、无载荷状态下，所述锥形部的倾斜度优选为5°、10°、15°、20°、25°或30°。由于窜气压力，密封体会以减小倾斜角度的方式发生变形，特别是弹性变形。特别地，锥形部619的厚度沿径向自外向内增加。此外，优选地，在弹性体部件上设置有凹部621，特别是锥形凹部。
凹部621优选自密封体613背离接触部的一侧沿轴向(特别是在中心处)延伸至基座本体603内，特别是穿过基座本体延伸至接触部609内。凹部621优选在密封体侧敞开，并且优选在接触部侧封闭。

[0094] 图5和图6所示的弹性体部件特别配置成长时间内、特别是若干年内承受温度范围为-40℃至+150℃、体积流量为20L/min至200L/min、和/或压力为2bar的窜气而不丧失显著机械性能。此外，本发明的弹性体部件优选配置成提供至少150mbar、250mbar，和/或最大300mbar、350mbar、400mbar或500mbar的弹性闭合压力。

[0095] 本发明弹性体部件的另一优选实施方式如图7和图8所示。图7示出了压力控制阀，包括阀盖705、弹性体部件(特别是作为膜片703形式的执行机构)、再循环系统的壳体部707、窜气供应管道709及进入接口(intake socket)711。图8示出了图7中弹性体部件的立体剖视图。它特别包括盘形节流面713，其特别形成为与进入接口711的外壁互补，进入接口优选成形为中空圆柱体。特别地，节流面与进入接口711之间的距离根据进气压通过朝着或远离进入接口移动节流面而改变，特别是通过弹性体部件的弹性变形。曲轴箱内的压力通过节流面与进入接口711之间的可变距离进行控制。弹性体部件还包括安装部715，用于优选在阀盖705和再循环系统707的壳体部之间安装弹性体部件。特别优选地，安装部715和节流面713通过弹性体部件的弹簧部717彼此相连，特别是当实施为单个型件时。在优选实施例中，弹性体部件实施为旋转对称的。从中心旋转轴线开始，盘形节流面713优选沿径向向外延伸，特别是呈平面延伸。弹簧部717优选自节流面713的外表面沿径向延伸至安装部
715，弹簧部在径向上具有特别是弯曲轮廓，特别是S形轮廓。

[0096] 特别优选地，弹簧部717自节流面713的径向外边缘开始，沿第一轴向优选远离进入接口延伸，然后沿径向向外延伸至安装部715。特别优选地，弹簧部具有在轴向上彼此间隔开的两个盘形表面。特别是与节流面713相连并沿第一方向在轴向上与节流面713间隔开的第一盘形弹簧表面719、以及与安装部715相连并沿相对轴向方向在轴向上与第一弹簧表面719间隔开的第二弹簧表面721。第一轴向方向特别优选为指向背离进入接口的方向，而第二轴向方向指向进入接口。此外，优选地，在弹性体部件的无应力状态下，第一弹簧部基本上沿轴向在安装部715的高度处延伸和/或第二弹簧部721基本在节流面713的高度处延伸。优选地，所述两个盘形弹簧部通过锥形弹簧部723彼此相连。优选地，弹簧面719、721之一、特别是第一弹簧面719用于接收弹簧，特别是压缩弹簧，其对弹性体部件施加力，特别是对抗吸入压力。

[0097] 如图7所示，本发明的弹性体部件、特别是膜片703形式的弹性体部件优选通过环形连接部附接到弹性体部件外部。安装部715优选在一侧上由阀盖705包围，在另一侧由再循环系统的壳体部包围。因此，特别地，在阀盖上设置有与安装部715互补的凹槽726。

[0098] 优选地，压力控制阀、特别是弹性体部件、特别是用于压力控制阀的膜片形式的弹性体部件，被配置成在进气压力位于-0.9bar、-0.7bar、-0.5bar或-0.3bar与0bar之间时设定位于+100mbar与-200mbar之间、优选+50mbar与-100mbar之间、特别优选+20mbar与-100mbar之间的曲轴箱压力。此外，压力控制阀、特别是弹性体部件被配置成长期内承受-40℃至150℃的温度，并允许流入进入接口711的位于0L/min与200L/min之间的窜气体积流量。

[0099] 上述内容、权利要求书及附图中公开的本发明的特征对于在各种实施例中实现本发明而言以单独形式和任意组合形式都可能是必要的。

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