[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Vakuumpumpe, die zumindest
zwei relativ zueinander bewegliche Förderelemente, mindestens eine auf einem der beiden
Förderelemente angeordnete Dichtung sowie eine zumindest bereichsweise auf wenigstens
eines der Förderelemente aufgebrachte Gleitschicht umfasst. Zudem betrifft die Erfindung
die Verwendung von mit einer Gleitschicht versehenen Bauteilen und mindestens einer
Dichtung zur Herstellung von Pumpen, insbesondere Vakuumpumpen.
[0002] Zur Abdichtung eines Förderraumes von Pumpen, insbesondere Vakuumpumpen, können generell
Fluide wie Fette oder Öle herangezogen werden. Eine Kolbenpumpe beispielsweise weist
grundsätzlich einen Spalt zwischen dem Förderraum und dem Kolben auf. Dieser Spalt
wird bei einer fluidgedichteten bzw. -geschmierten Ausführung während des Betriebs
der Pumpe von einem Fluid, meist Öl oder Fett, gefüllt, wobei das Fluid als Dichtung
zwischen dem Kolben und dem Förderraum wirkt. Nachteilig bei derartigen Pumpen ist,
dass die mit der Pumpe geförderten Medien wie Gase oder Dämpfe mit den als Dichtung
eingesetzten Fluiden reagieren können, was insbesondere die Dichtwirkung herabsetzen
kann. Ein weiteres Problem besteht insbesondere bei Vakuumpumpen in einer Verunreinigung
des Rezipienten durch die eingesetzten Fluide.
[0003] Aus diesem Grund werden vor allem für Vakuumpumpen sogenannte trockene Lösungen bevorzugt,
bei denen die geförderten Medien nicht mit Fluiden in Kontakt kommen. Hierbei werden
grundsätzlich gleitende oder schleifende Dichtungen aus chemisch beständigen Materialien,
üblicherweise Kunststoffe, eingesetzt. Bei einer Kolbenpumpe beispielsweise werden
derartige Dichtungen in der Regel am Kolben angeordnet. Während des Betriebes schleift
die Dichtung an einer Innenwand eines Zylinders, um den resultierenden Förderraum
möglichst hermetisch abzudichten. Ein anderes Beispiel einer üblicherweise ebenfalls
trocken, d.h. ohne fluide Schmiermittel, betriebenen Pumpe ist eine Scroll- oder Spiralpumpe.
Scrollpumpen weisen sichelförmige Schöpfräume auf, die durch einen im Querschnitt
spiralförmigen Rotor im Eingriff mit einem gleichartigen spiralförmigen Stator gebildet
werden, wobei der Rotor durch einen exzentrischen Antrieb in eine orbitierende Bewegung
versetzt wird. Zur Abdichtung der Förderräume sind an den Spiralstirnseiten jeweils
Dichtungen vorgesehen, wobei die stirnseitige Dichtung des Rotors gegen den Stator
schleift und umgekehrt.
[0004] Nachteilig bei derartigen gleitenden oder schleifenden Dichtungen ist, dass diese
in der Regel, bedingt durch die ständige Gleitreibung, einem sehr starken Verschleiß
unterliegen und oft nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen. Insbesondere kann es
im Schöpfraum nach einiger Betriebszeit zu einem Abrieb der Dichtungen in Form von
Staub kommen. Dieser Staub kann sowohl die Funktion der Pumpe selbst als auch die
Funktion von an die Pumpe angeschlossenen Vorrichtungen stören.
[0005] Aus der
AU 68083 81 A ist eine Pumpe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
[0006] In der
JP 2001 165972 A ist eine Pumpe gemäß einer ähnlichen Technologie beschrieben.
[0007] Die
GB 2 130 685 A beschreibt eine Kolbenpumpe mit einer Beschichtung, die auf einen Körper der Kolbenpumpe
aufgetragen ist und aus Aluminium- oder Magnesiumoxid hergestellt ist. Die Beschichtung
wirkt mit einer Dichtung aus Polytetrafluorethylen-Werkstoff zusammen.
[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Pumpe mit einer schleifenden
Dichtung bereitzustellen, welche die vorstehend beschriebenen Nachteile überwindet
oder zumindest eine Verbesserung gegenüber bekannten Lösungen darstellt, um so die
Lebensdauer der Pumpe zu erhöhen.
[0009] Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Pumpe mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
[0010] Die erfindungsgemäße Pumpe, bei der es sich vorzugsweise um eine Vakuumpumpe handelt,
umfasst
- zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Förderelemente, die derart angeordnet
sind, dass sie unter Ausbildung von zumindest einem Förderraum dichtend zusammenwirken,
- wenigstens eine auf einem der beiden Förderelemente angeordnete Dichtung, und
- eine zumindest bereichsweise auf wenigstens eines der Förderelemente aufgebrachte,
mit der jeweiligen Dichtung zusammenwirkende Gleitschicht.
[0011] Die Pumpe zeichnet sich besonders dadurch aus, dass die Dichtung einen Polyimidpartikel
enthaltenden, durch Heißformpressen und Sintern hergestellten Polytetrafluorethylen-Werkstoff
umfasst. Insbesondere besteht die Dichtung aus dem Polytetrafluorethylen-Werkstoff.
[0012] Ferner zeichnet sich die Pumpe dadurch aus, dass die Gleitschicht eine durch anodische
Oxidation in einem Oxalsäure enthaltenden Elektrolyten gebildete Oxidschicht umfasst.
Insbesondere handelt es sich bei der Gleitschicht um die Oxidschicht.
[0013] Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Gleitkontaktkombination aus
dem erfindungsgemäß verwendeten Polytetrafluorethylen-Werkstoff und der Gleitschicht
nicht nur allgemein die Lebensdauer von Pumpen erhöht, sondern auch die zum Austausch
von Dichtungen vorgesehenen Wartungsintervalle verlängert.
[0014] Dies ist insbesondere auf die Eigenschaften des erfindungsgemäß als Dichtung eingesetzten
Polytetrafluorethylen-Werkstoffs zurückzuführen, der Polyimidpartikel enthält und
mittels Heißformpressen bzw. Spritzgießen oder Strangpressen hergestellt und zusätzlich
einem Sinterprozess unterzogen wird. Die Dichtung weist eine sehr hohe Formstabilität
und somit Verschleißfestigkeit bei erhöhten Temperaturen auf, was einerseits auf die
sehr geringe Porosität und andererseits auf die fein verteilten, nicht agglomerierten
Polyimidpartikel zurückzuführen ist.
[0015] In Kombination mit den Eigenschaften der durch hartanodische Oxidation in einem,
insbesondere kalten, Oxalsäureelektrolyten gebildeten Oxidschicht ergeben sich besondere
Vorteile.
[0016] Im Vergleich zu Oxidschichten, die in einem Schwefelsäureelektrolyten erzeugt werden,
weisen die erfindungsgemäßen Schichten eine sehr geringe Schichtdickentoleranz auf,
die in einem Bereich von maximal ± 5
µm, insbesondere bei etwa ± 3
µm, liegt. Das heißt, die gebildete Oxidschicht hat eine sehr ebene Oberfläche, woraus
einerseits eine exakte Abdichtung in Kombination mit der erfindungsgemäßen Dichtung
und andererseits eine geringe Reibung resultiert, da weniger Unebenheiten bei einer
Bewegung der beiden Förderelemente relativ zueinander überwunden werden müssen.
[0017] Zudem zeigt die Gleitschicht nur einen geringen Kanteneffekt. Dabei handelt es sich
um knochenförmige Aufwerfungen an den Kanten der Schicht, die eine für eine optimale
Abdichtung erforderliche exakte Positionierung der Dichtung auf der Gleitschicht verhindern.
Da es sich bei den Aufwerfungen grundsätzlich um Unebenheiten handelt, erhöhen diese
ebenfalls die Reibung während der Bewegung der beiden Förderelemente relativ zueinander.
Auch der geringe Kanteneffekt führt demnach in Kombination mit der Formstabilität
der erfindungsgemäßen Dichtung zu einer besonders geringen Verschleißrate sowohl der
Gleitschicht als auch der Dichtung.
[0018] Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn es sich bei der Pumpe um eine Spiral-
oder Scrollpumpe, insbesondere Spiral- oder Scrollvakuumpumpe, handelt. Bei den Förderelementen
handelt es sich dann entsprechend um zwei relativ zueinander bewegbare Spiralelemente,
die jeweils auf einem Träger eine spiralförmig um eine Achse verlaufende Wand mit
einer freien Stirnseite aufweisen und derart angeordnet sind, dass die Wände unter
Ausbildung von Förderräumen dichtend ineinandergreifen. Die Dichtungen sind in dieser
Ausführungsform auf den freien Stirnseiten der Wände angeordnet und die Gleitschicht
ist zumindest bereichsweise auf die Spiralelemente aufgebracht.
[0019] Es existieren demnach zwei Gleitschichtkombinationen, die jeweils aus einer stirnseitig
angeordneten Dichtung und einem gegenüberliegenden, mit einer Gleitschicht versehenen
Bereich eines Trägers gebildet werden.
[0020] Vorzugsweise wird eine Dichtung für ein Spiralelement eingesetzt, wobei die Dichtung
bevorzugt einstückig und insbesondere bandförmig ausgebildet ist. Die Dichtungen können
beispielsweise durch Kleben oder Schrauben mit den freien Stirnseiten der Wände verbunden
sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dichtungen in eine auf den freien Stirnseiten
der Wände vorgesehene Nut eingesteckt werden. Gegebenenfalls kann dann eine weitere
Fixierung mittels Kleben oder Schrauben erfolgen.
[0021] Die Gleitschicht ist vorzugsweise auf den den Förderräumen zugewandten Flächen der
Träger, insbesondere vollflächig, aufgebracht. Es kann ferner bevorzugt sein, wenn
zudem die spiralförmig verlaufenden Wände der beiden Spiralelemente zumindest teilweise
mit der Gleitschicht bedeckt sind. Die Spiralelemente können auch komplett mit der
Gleitschicht versehen sein.
[0022] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Pumpe ist eine Kolbenpumpe,
insbesondere Kolbenvakuumpumpe. Bei den Förderelementen handelt es sich dann entsprechend
um einen Zylinder und einen darin bewegbaren Kolben, wobei die Dichtung am Kolben
und/oder einer Zylinderinnenwand angeordnet ist und wobei die Gleitschicht zumindest
bereichsweise auf die Zylinderinnenwand und/oder den Kolben aufgebracht ist.
[0023] Die Gleitkontaktkombination wird hier vorzugsweise aus einer kolbenseitigen Dichtung
und einer mit der Gleitschicht versehenen Zylinderinnenwand gebildet.
[0024] Vorzugsweise ist die Dichtung in Umfangsrichtung an einer Außenwand des Kolbens angeordnet.
Die Dichtung ist bevorzugt einstückig ausgebildet und kann beispielsweise durch Kleben
oder Schrauben befestigt werden. Besonders vorteilhaft ist allerdings, wenn die Kolbenaußenwand
über eine Nut verfügt, welche die Dichtung teilweise aufnimmt. In der Nut kann die
Dichtung gegebenenfalls mittels Kleben oder Schrauben weiter fixiert werden. Der Kolben
kann mehr als eine Dichtung aufweisen, wobei es vorteilhaft ist, wenn eine Dichtung
an einem oberen Ende der Kolbenaußenwand und eine weitere an einem unteren Ende der
Kolbenaußenwand angebracht ist.
[0025] Die Gleitschicht ist vorzugsweise nur auf die Innenfläche des Zylinders aufgebracht.
Grundsätzlich können jedoch sowohl die Außenwand des Kolbens als auch die Innenfläche
des Zylinders mit der Gleitschicht versehen sein. Ferner ist es denkbar, dass auch
die Zylinderinnenwand eine Dichtung aufweist, wobei in Bezug auf deren Befestigung
auf die obigen Ausführungen verwiesen werden kann.
[0026] In einer Ausführungsform weist der Polytetrafluorethylen-Werkstoff der Dichtung einen
Anteil an Polyimidpartikeln zwischen 1 und 25 Gew.-%, bevorzugt zwischen 5 und 20
Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 7 und 15 Gew.-%, insbesondere zwischen 8 und
12 Gew.-%, auf. Die Angaben beziehen sich auf das Trockengewicht des Werkstoffs.
[0027] In einer weiteren Ausführungsform weisen die Polyimidpartikel eine mittlere Teilchengröße
zwischen 1 und 50
µm, bevorzugt zwischen 5 und 40
µm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 30
µm, insbesondere zwischen 15 und 25
µm, auf.
[0028] Die Bestimmung der Teilchengröße erfolgt mittels Laserlichtstreuung bzw. Laserbeugung.
Ferner erfolgt die Bestimmung der Teilchengröße durch Vermessung rasterelektronenmikroskopischer
Aufnahmen.
[0029] Die Polyimidpartikel liegen insbesondere in fein verteilter und im Wesentlichen nicht
agglomerierter Form in dem Polytetrafluorethylen-Werkstoff vor. Unter "im Wesentlichen"
soll dabei verstanden werden, dass nur eine sehr geringe Anzahl von Polyimidpartikeln
in Agglomeraten von mehr als zwei Polyimidpartikeln im Werkstoff vorliegen. Anders
ausgedrückt sind die Polyimidpartikel homogen in eine Matrix aus Polytetrafluorethylen
eingebettet, wobei keine Agglomerate aus mehr als zwei Polyimidpartikeln auftreten.
Die Bestimmung der Anzahl an Agglomeraten erfolgt durch Auswertung von rasterelektronenmikroskopischen
Aufnahmen.
[0030] Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Polytetrafluorethylen-Werkstoff
eine Porosität zwischen 0,1 und 5 %, bevorzugt zwischen 0,1 und 2 %, besonders bevorzugt
von weniger als 1 %, aufweist. Die Bestimmung der Porosität erfolgt zum einen mittels
lichtmikroskopischer Aufnahmen und zum anderen mittels elektrodenmikroskopischer Aufnahmen.
[0031] Die homogene Verteilung der Polyimidpartikel in der Polytetrafluorethylen-Matrix
sowie die geringe Porosität des Polytetrafluorethylen-Werkstoffs sind insbesondere
für dessen Verschleißfestigkeit verantwortlich. Beide Parameter lassen sich durch
das Heißformpressverfahren, bei dem das Rohmaterial des Polytetrafluorethylen-Werkstoffs
direkt in einem geregelt beheizten Werkzeug unter Druck erwärmt wird, sowie durch
das sich anschließende Sinterverfahren steuern. Beträgt die Porosität weniger als
1 %, kann der Polytetrafluorethylen-Werkstoff eine Dichte von bis zu 2,10 g/cm
3 aufweisen.
[0032] In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe weist die Gleitschicht
eine Schichtdicke zwischen 10 und 50
µm, bevorzugt zwischen 15 und 40
µm, besonders bevorzugt zwischen 20 und 30
µm, auf. Die Bestimmung der Schichtdicke erfolgt anhand von elektronenmikroskopischen
Schnittaufnahmen.
[0033] In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Gleitschicht zusätzlich mit
einem Trockenschmierstoff, insbesondere Polytetrafluorethylen, imprägniert. Der Trockenschmierstoff
wird dabei in die Schicht eingelagert, und es findet kein zusätzlicher Schichtaufbau
statt. Der Trockenschmierstoff in Verbindung mit dem Polytetrafluorethylen-Werkstoff
der Dichtung bewirkt ein verbessertes Gleitverhalten und reduziert somit die Reibung.
Die Einlagerung eines Trockenschmierstoffes bietet den weiteren Vorteil, dass bei
einem abrasiven Verschleiß der Gleitschicht die Gleiteigenschaften im Wesentlichen
erhalten bleiben.
[0034] Ebenso kann es bevorzugt sein, dass die Gleitschicht mit einem Trockenschmierstoff,
insbesondere Polytetrafluorethylen, beschichtet ist, wobei es hier zu einem zusätzlichen
Schichtaufbau kommt. Der zusätzlich aufgebrachte Trockenschmierstoff verbessert die
Trockenschmiereigenschaften der Gleitschicht und erhöht deren Lebensdauer. Polytetrafluorethylen
besitzt antiadhäsive Eigenschaften und erleichtert somit die Reinigung der Gleitschichtoberfläche.
[0035] Alternativ kann die Gleitschicht auch mit Salzlösungen oder mit heißem, insbesondere
entsalzten, Wasser nachbehandelt werden. Eine solche Behandlung verschließt die Poren
in der Gleitschicht und steigert deren Korrosionsbeständigkeit.
[0036] Die Gleitschicht weist vorzugsweise eine Scheinhärte zwischen 400 und 600 HV 0,025,
insbesondere zwischen 500 und 550 HV 0,025, auf. Die Messung der Härte erfolgt nach
dem Prinzip der Härteprüfung nach Vickers (HV). Dabei wird ein Eindringkörper in Form
einer geraden Pyramide mit einer vorgegebenen Prüfkraft senkrecht in die Oberfläche
der betreffenden Probe eingedrückt. Da die Grundfläche der Pyramide quadratisch ist,
kann aus der Fläche des Prüfeindrucks die Vickers-Härte berechnet werden. Vorliegend
wird mit einer Prüfkraft von 0,2452 Newton (HV 0,025) gemessen. Da die Gleitschicht
wie oben beschrieben eine Porosität zwischen 0,1 und 5 % aufweisen kann, wird die
Härte im vorliegenden Fall auch Schein- oder Mischhärte genannt.
[0037] Die Scheinhärten herkömmlicher, insbesondere durch anodische Oxidation in einem Schwefelsäure
enthaltenden Elektrolyten gebildeter, Schichten liegen in der Regel um mindestens
50 HV 0,025 niedriger. Aus einer höheren Scheinhärte resultiert eine höhere Verschleißfestigkeit.
Dies konnte in einem Taber-Abraser Test, mit dem sich der Abriebwiderstand verschiedener
Materialen ermitteln lässt, gezeigt werden. Bei dem Test wird die Abriebbeanspruchung
von zwei Reibrollen erzeugt, die mit einer festgelegten Kraft auf die rotierende Probe
gedrückt werden. Die Gleitschicht gemäß der Erfindung zeigte bei einer Kraft von 10
N (Abriebrolle CS 10) erst nach über 90 000 Umdrehungen der Probe eine Abnutzung von
12,5
µm. Herkömmliche Schichten zeigten unter den gleichen Bedingungen diese Abnutzung bereits
nach 60 000 Umdrehungen.
[0038] Die im Vergleich zu herkömmlichen, insbesondere durch anodische Oxidation in einem
Schwefelsäure enthaltenden Elektrolyten gebildeten, Schichten verbesserte chemische
Beständigkeit der erfindungsgemäßen Schicht konnte mit der Salzsprühnebelprüfung belegt
werden. Dabei handelt es sich um eine nach DIN EN ISO 9227 standardisierte Prüfung
zur Bewertung der Korrosionsschutzwirkung von Beschichtungen. Bei der erfindungsgemäßen
Schicht kam es erst nach über 2 000 Stunden Einwirkzeit zu ersten feststellbaren Korrosionserscheinungen,
während herkömmliche Schichten diese bereits nach der Hälft der Zeit zeigten.
[0039] Der Reibungskoeffizient der Gleitschicht beträgt vorzugsweise weniger als 0,9, besonders
bevorzugt weniger als 0,8, insbesondere ungefähr 0,73, wobei die Bestimmung des Reibungskoeffizienten
mit einem Stift-Scheibe-Tribometer erfolgt.
[0040] Der Anpressdruck des Tribometers betrug dabei 5 Newton bei einer Geschwindigkeit
von 6 m/min und 9000 U/min.
[0041] Die Gleitschicht hat eine sehr hohe Oberflächengüte. Üblicherweise weisen bei Vakuumpumpen
die gegeneinander beweglichen Oberflächen ohne erfindungsgemäße Gleitschicht einen
Mittenrauwert Ra von etwa 0,2
µm und eine gemittelte Rautiefen Rz von etwa 1,4
µm auf. Eine Gleitschicht gemäß der Erfindung mit einer typischen Schichtdicke von
etwa 20
µm zeichnet sich nun insbesondere dadurch aus, dass der Mittenrauwert Ra nach dem Aufbringen
der Gleitschicht um nicht mehr als 1,0 µm zunimmt, vorzugsweise um etwa 0,5
µm. Bei herkömmlichen Schichten liegt die Zunahme des Mittenrauwerts Ra typischerweise
bei mindestens 1,5
µm. Die gemittelte Rautiefe Rz nimmt nach dem Aufbringen der Gleitschicht mit einer
Schichtdicke von etwa 20
µm, vorzugsweise um weniger als 0,3
µm, besonders bevorzugt um weniger als 0,2
µm, insbesondere um weniger als 0,1
µm, zu. Typischerweise nimmt bei herkömmlichen Schichten vergleichbarer Dicke die gemittelte
Rautiefe Rz um mindestens 0,3
µm zu.
[0042] In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe umfassen die Förderelemente
einen Grundwerkstoff, der zumindest teilweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
gebildet ist und auf dem die Gleitschicht aufgebracht ist. Vorzugsweise bestehen die
Förderelemente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Besonders bevorzugt ist
der Grundwerkstoff eine Aluminiumlegierung des Typs AlMgSi. Ferner vorteilhaft sind
Aluminiumlegierungen des Typs AlMgSiMn, AlMgSiPb oder AlZnMg. Aluminium und Aluminiumlegierungen
haben sich als besonders geeignet herausgestellt, einer anodischen Oxidation in einem
Oxalsäure enthaltenden Elektrolyten unterzogen zu werden und eine erfindungsgemäße
Gleitschicht auszubilden.
[0043] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung von einer oder mehreren
Dichtungen aus einem Polyimidpartikel enthaltenden, durch Heißformpressen und Sintern
hergestellten Polytetrafluorethylen-Werkstoff, und Bauteilen, die zumindest bereichsweise
mit einer durch anodische Oxidation in einem Oxalsäure enthaltenden Elektrolyten gebildeten
Oxidschicht beschichtet sind, für die Herstellung von dichtend zusammenwirkenden Förderelementen
für Pumpen, insbesondere für Vakuumpumpen, wie sie vorstehend beschrieben sind.
[0044] Insbesondere handelt es sich bei den Förderelementen dabei um Spiralelemente einer
Spiral- oder Scrollpumpe oder um Zylinder und darin bewegbare Kolben einer Kolbenpumpe.
[0045] Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der
nachstehenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen, in welchen identische Bezugszeichen zur Darstellung identischer
Elemente verwendet werden, näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine einseitige Spiral- oder Scrollpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
in schematischer Schnittdarstellung,
- Fig. 2
- eine Detaildarstellung der Spiral- oder Scrollpumpe aus Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Teildarstellung einer Spiral- oder Scrollpumpe gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung in schematischer Darstellung in einem Querschnitt senkrecht zur Achse,
- Fig. 4
- eine Teildarstellung einer doppelseitigen Spiral- oder Scrollpumpe gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung in schematischer Schnittdarstellung, und
- Fig. 5
- eine schematische Schnittdarstellung einer Kolbenpumpe gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
[0046] Die in Fig. 1 gezeigte Spiral- oder Scrollpumpe 10 umfasst einen von einem Gehäuse
12 umschlossenen Arbeitsraum 23 mit einem Antriebsbereich 26. In den Arbeitsraum 23
mündet ein Einlass 11, an den ein Rezipient oder eine weitere Pumpstufe angeschlossen
sein kann.
[0047] Im Arbeitsraum 23 sind ein feststehendes Spiralelement 13, das mit dem Gehäuse 12
der Pumpe 10 verbunden ist, und ein umlaufendes Spiralelement 16 angeordnet. Die Spiralelemente
13, 16 umfassen jeweils einen Träger 14, 17 und eine mit diesem verbundene, um eine
jeweilige Achse spiralförmig verlaufende Wand 15, 18. Der Träger 14 des feststehenden
Spiralelements 13 kann auch als ein Teil des Pumpengehäuses 12 ausgebildet sein. Der
Auslass 22 der Pumpe 10 verläuft axial durch das feststehende Spiralelement 13. Die
Spiralelemente sind derart angeordnet, dass die Wände 15, 18 unter Ausbildung von
Förderräumen 24 dichtend ineinandergreifen. Die spiralförmigen Wände 15, 18 haben
jeweils eine Stirnseite 19, an der eine Dichtung 20 angeordnet ist. Die Dichtungen
20 berühren den jeweils gegenüberliegenden Träger 14, 17, auf den eine Gleitschicht
21 aufgebracht ist. Die Gleitschicht 21 ist zusätzlich mit Polytetrafluorethylen imprägniert.
[0048] Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung der Spiral- oder Scrollpumpe aus Fig. 1 in dem
Bereich, wo die Dichtung 20 den mit der Gleitschicht 21 versehenen Träger 14, 17 berührt.
Insbesondere erfolgt die Anordnung der Spiralelemente 13, 16 derart, dass die Dichtung
20 gegen den Träger 14, 17 gepresst wird. Die Imprägnierung der Gleitschicht 21 ist
nicht dargestellt, da das Polytetrafluorethylen in der Gleitschicht eingelagert vorliegt.
Ein zusätzlicher Schichtaufbau findet nicht statt. Die Imprägnierung fördert die Trockenschmiereigenschaften
der Gleitschicht 21 und vermindert zusätzlich deren Verschleiß.
[0049] Die Träger 14, 17 und die spiralförmigen Wände 15, 18 sind jeweils einstückig ausgebildet
und bestehen aus einer Aluminiumlegierung des Typs AlMgSi. Bei der Gleitschicht 21
handelt es sich um eine durch anodische Oxidation in einem Oxalsäureelektrolyten erzeugte
Aluminiumoxidschicht. Die Gleitschicht 21 ist insbesondere auf allen den Förderräumen
24 zugewandten Flächen der Spiralelemente 13, 16, aufgebracht. Bei den Dichtungen
20 handelt es sich um Polytetrafluorethylen, das 10 Gew.-% Polyimidpartikel (bezogen
auf das Trockengewicht der Dichtung) enthält und durch Heißformpressen und anschließendes
Sintern hergestellt wurde. Die mittlere Teilchengröße der Polyimidpartikel beträgt
25
µm.
[0050] Im Antriebsbereich 26 der Pumpe 10 befindet sich ein Elektromotor 31, der einen Motor-Stator
30 (Wicklung) und einen Motor-Rotor 32 (Läufer) umfasst. Der Elektromotor 31 treibt
eine Welle 33 an, die eine Achse A
W definiert. Das umlaufende Spiralelement 16 ist mit einer Exzenterwelle 35, welche
die Exzenterachse A
E definiert, mit der Welle 33 gekoppelt. Die Achse A
W der Welle 33 und die Exzenterachse A
E verlaufen parallel zueinander. Beide Wellen 33, 35 sind mit Lagern 34 abgestützt.
Die Welle 33 umfasst zudem Ausgleichsgewichte 36, um eine optimale Laufruhe der Pumpe
10 zu gewährleisten.
[0051] Im Betrieb der Pumpe 10 dreht sich die Welle 33, und die mit dieser verbundene Exzenterwelle
35 führt eine Umlaufbewegung um die Achse A
W der Welle 33 aus. Das Spiralelement 16 führt dementsprechend eine zentralsymmetrische
Oszillationsbewegung auf einer kreisförmigen Bahn um die Achse A
W aus. Dabei dreht sich das Spiralelement 16 nicht um die eigene Achse A
E, was durch dem Fachmann bekannte Drehverhinderungsmechanismen erreicht wird. Durch
diese Bewegung entstehen zwischen den ineinandergreifenden Spiralelementen 13, 16
abgeschlossene, sichelförmige Förderräume 24, die ihr Volumen nach innen in Richtung
Pumpenauslass 22 immer weiter verkleinern. Auf diese Weise kommt es zu einer Verdichtung
eines über den Einlass 11 angesaugten Gases.
[0052] Die Form der Förderräume lässt sich in Fig. 3 erkennen, die einen Ausschnitt eines
Querschnitts senkrecht zur Welle 33 einer Spiralpumpe zeigt. Die Querschnittsebene
verläuft dabei durch die ineinandergreifenden spiralförmigen Wände 15, 18 der Spiralelemente
13, 16.
[0053] Da die Pumpe 10 gemäß Fig. 1 ein bewegliches Spiralelement 16 aufweist, dessen Träger
17 nur einseitig mit einer spiralförmigen Wand 18 versehen ist, handelt es sich um
ein einseitiges Pumpsystem, das auch als Single-Wrap Pumpsystem bezeichnet wird.
[0054] Fig. 4 zeigt dagegen eine Teildarstellung einer Spiral- oder Scrollpumpe mit einem
doppelseitigen Pumpsystem. Auf die Darstellung des gesamten Gehäuses einschließlich
eines Antriebsbereiches wurde verzichtet. Im Unterschied zu der einseitigen Ausführung
gemäß Fig. 1 weist das umlaufende Spiralelement 16 einen Träger 17 auf, der beidseitig
mit spiralförmig verlaufenden Wänden 18 versehen ist. Ferner umfasst das feststehende
Spiralelement 13 einen weiteren Träger 14 mit einer spiralförmigen Wand 15. Beide
Wände 18 des umlaufenden doppelseitigen Spiralelements 16 greifen mit den Wänden 15
des feststehenden Spiralelements 13 unter Ausbildung von Förderräumen 24 ineinander.
Die Stirnseiten 19 der Wände 15, 18 sind jeweils mit Dichtungen 20 versehen. Die zu
den Förderräumen 24 gewandten Flächen der Träger 14, 17 sind mit einer Gleitschicht
21 versehen, wobei die Gleitschicht 21 zusätzlich mit Polytetrafluorethylen imprägniert
wurde. In Bezug auf die Materialien der Spiralelemente 13, 16 und die Zusammensetzung
der Gleitschicht 21 und der Dichtung 20 sowie hinsichtlich der Funktionsweise der
Pumpe kann auf die Ausführungen zu den Fig. 1 und 2 verwiesen werden. Im Vergleich
zu einem einseitigen Pumpsystem steht bei dem doppelseitigen Pumpsystem zur Förderung
eines Fluids die doppelte Anzahl an Förderräumen 24 zur Verfügung.
[0055] Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
100. Ein an einer Kolbenstange 105 befestigter Kolben 104 ist beweglich in einem Zylinder
102 gelagert. Der Kolben 104 und der Zylinder 102 bilden zusammen einen Förderraum
124. Der Kolben 104 weist sowohl an einem unteren Rand 106 als auch an einem oberen
Rand 108 eine Dichtung 120 auf, welche gegen eine Innenwand 103 des Zylinders 102
schleift. Die Zylinderinnenwand 103 ist mit einer Gleitschicht 121 versehen, die zusätzlich
mit Polytetrafluorethylen imprägniert wurde. Die Dichtung 120 ist in Form eines schmalen
Bandes ausgebildet, das sich in Umfangsrichtung um den Kolben 104 erstreckt. Ein innerer
Dichtungsschenkel 120b der Dichtung 120 wird von einer jeweils am unteren und oberen
Rand 106, 108 des Kolbens 104 angeordneten Nut 109 aufgenommen. Ein freier Dichtungsschenkel
120a verläuft außerhalb der Nut 109 und ist abgewinkelt, da er breiter ist als der
Abstand zwischen der Zylinderinnenwand 103 und dem Kolben 104. Sowohl der Zylinder
102 als auch der Kolben 104 sind aus einer Aluminiumlegierung des Typs AlMgSi hergestellt.
Die Dichtung 120 und die Gleitschicht 121 sind erfindungsgemäß ausgebildet, wie es
vorstehend, insbesondere anhand von Fig. 2, beschrieben ist.
[0056] Im Betrieb der Pumpe 100 hebt und senkt sich der Kolben 104, wobei sich der Förderraum
124 entsprechend verkleinert und vergrößert und unter zeitlich abgestimmtem Öffnen
und Schließen nicht dargestellter Ventile ein Fluid angesaugt bzw. ausgestoßen wird.
[0057] Aufgrund der Auf- und Abbewegung des Kolbens 104 unterliegen die an der Zylinderinnenwand
103 anliegenden freien Schenkel 120a der Dichtungen 120 einer fortwährenden Reibung.
Die erfindungsgemäße Materialkombination aus der speziellen Gleitschicht 121, die
eine sehr glatte Oberfläche aufweist, und der speziellen widerstandsfähigen Polytetrafluorethylen-Dichtung
bewirkt eine Verringerung dieser Reibung. Zum einen wird der Abrieb auf der Seite
der Dichtung 120 verringert, was zu einer längeren Lebensdauer der Dichtung und damit
zu verlängerten Wartungsintervallen führt. Zum anderen wird der Abrieb auf der Seite
der Zylinderinnenwand 103 minimiert und damit die Lebensdauer der Pumpe 100 insgesamt
verlängert.
[0058] Bei einem über ein Jahr andauernden Langzeittest wurden Kolbenpumpen, die eine erfindungsgemäß
ausgebildete Dichtung und Gleitschicht aufwiesen, mit baugleichen herkömmlichen Kolbenpumpen
verglichen. Die herkömmlichen Pumpen wiesen eine durch anodische Oxidation in einem
Schwefelsäure enthaltenden Elektrolyten gebildete Standardbeschichtung auf. Die Dichtungen
der herkömmlichen Pumpen bestanden entweder aus einem ungesinterten Polytetrafluorethylen-Werkstoff
oder aus einem Polytetrafluorethylen-Werkstoff, der hinsichtlich des Polyimidanteils
und/oder der Polyimidpartikelgröße von der erfindungsgemäßen Ausführung abwich.
[0059] Nach einem Jahr wurde der Verschleiß der Dichtung und der Gleitschicht bestimmt.
Es stellte sich heraus, dass die erfindungsgemäße Materialkombination die geringsten
Verschleißerscheinungen zeigte, d.h. den geringsten Schicht- und Dichtungsabrieb.
Einige der herkömmlichen Pumpen fielen zudem schon vor dem Testende verschleißbedingt
aus.
Bezugszeichenliste
[0060]
- 10
- Spiral- oder Scrollpumpe
- 11
- Einlass
- 12
- Gehäuse
- 13
- feststehendes Spiralelement
- 14
- Träger des feststehenden Spiralelements
- 15
- spiralförmige Wand des feststehenden Spiralelements
- 16
- umlaufendes Spiralelement (Orbiter)
- 17
- Träger des umlaufenden Spiralelements
- 18
- spiralförmige Wand des umlaufenden Spiralelements
- 19
- Stirnseite
- 20
- Dichtung
- 21
- Gleitschicht
- 22
- Auslass
- 23
- Arbeitsraum
- 24
- Förderraum
- 26
- Antriebsbereich
- 30
- Motor-Stator
- 31
- Elektromotor
- 32
- Motor-Rotor
- 33
- Welle
- 34
- Lager
- 35
- Exzenter
- 36
- Ausgleichsgewicht
- AW
- Achse der Welle
- AE
- Exzenterachse
- 100
- Kolbenpumpe
- 102
- Zylinder
- 103
- Zylinderinnenwand
- 104
- Kolben
- 105
- Kolbenstange
- 106
- unterer Rand
- 108
- oberer Rand
- 109
- Nut
- 120
- Dichtung
- 120a
- freier Dichtungsschenkel
- 120b
- innerer Dichtungsschenkel
- 121
- Gleitschicht
- 124
- Förderraum
1. Pumpe (10, 100), insbesondere Vakuumpumpe, umfassend
- zumindest zwei relativ zueinander bewegliche Förderelemente (13, 16, 102, 104),
die derart angeordnet sind, dass sie unter Ausbildung von zumindest einem Förderraum
(24, 124) dichtend zusammenwirken,
- wenigstens eine auf einem der beiden Förderelemente (13, 16, 102, 104) angeordnete
Dichtung (20, 120), und
- eine zumindest bereichsweise auf wenigstens eines der Förderelemente (13, 16, 102,
104) aufgebrachte, mit der jeweiligen Dichtung (20, 120) zusammenwirkende Gleitschicht
(21, 121),
wobei die Dichtung (20, 120) einen Polyimidpartikel enthaltenden Polytetrafluorethylen-Werkstoff
umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Polytetrafluorethylen-Werkstoff durch Heißformpressen und Sintern hergestellt
ist und
dass die Gleitschicht (21, 121) eine durch anodische Oxidation in einem Oxalsäure enthaltenden
Elektrolyten gebildete Oxidschicht umfasst.
2. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Spiral- oder Scrollpumpe (10), insbesondere Spiral- oder Scrollvakuumpumpe,
handelt,
- wobei es sich bei den Förderelementen um zwei relativ zueinander bewegbare Spiralelemente
(13, 16) handelt, die jeweils auf einem Träger (14, 17) eine spiralförmig um eine
Achse verlaufende Wand (15, 18) mit einer freien Stirnseite (19) aufweisen und derart
angeordnet sind, dass die Wände (15, 18) unter Ausbildung von Förderräumen (24) dichtend
ineinandergreifen,
- wobei die Dichtungen (20) auf den freien Stirnseiten (19) der Wände (15, 18) angeordnet
sind, und
- wobei die Gleitschicht (21) zumindest bereichsweise auf die Spiralelemente (13,
16) aufgebracht ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Kolbenpumpe (100), insbesondere Kolbenvakuumpumpe, handelt,
- wobei es sich bei den Förderelementen um einen Zylinder (102) und einen darin bewegbaren
Kolben (104) handelt,
- wobei die Dichtung (120) am Kolben (104) und/oder an einer Zylinderinnenwand (103)
angeordnet ist, und
- wobei die Gleitschicht (121) zumindest bereichsweise auf die Zylinderinnenwand (103)
und/oder den Kolben (104) aufgebracht ist.
4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Polytetrafluorethylen-Werkstoff einen Anteil an Polyimidpartikeln zwischen 1
und 25 Gew.-%, bevorzugt zwischen 5 und 20 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 7
und 15 Gew.-%, insbesondere zwischen 8 und 12 Gew.-%, aufweist, bezogen auf das Trockengewicht
des Werkstoffs.
5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polyimidpartikel eine mittlere Teilchengröße zwischen 1 und 50 µm, bevorzugt zwischen 5 und 40 µm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 30 µm, insbesondere zwischen 15 und 25 µm, aufweisen.
6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polyimidpartikel in fein verteilter, im Wesentlichen nicht agglomerierter Form
in dem Polytetrafluorethylen-Werkstoff enthalten sind.
7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Polytetrafluorethylen-Werkstoff eine Porosität zwischen 0,1 und 5 %, bevorzugt
zwischen 0,1 und 2 %, besonders bevorzugt kleiner als 1 %, aufweist.
8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (21, 121) eine Schichtdicke zwischen 10 und 50 µm, bevorzugt zwischen 15 und 40 µm, besonders bevorzugt zwischen 20 und 30 µm, aufweist.
9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (21, 121) mit Polytetrafluorethylen beschichtet und/oder imprägniert
ist.
10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (21, 121) eine Scheinhärte zwischen 400 und 600 HV 0,025, bevorzugt
zwischen 500 und 550 HV 0,025, aufweist.
11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der mit einem Stift-Scheibe-Tribometer ermittelte Reibungskoeffizient der Gleitschicht
(21, 121) weniger als 0,9, bevorzugt weniger als 0,8, besonders bevorzugt ungefähr
0,73, beträgt.
12. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente (13, 16, 102, 104) einen Grundwerkstoff umfassen, der zumindest
teilweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist und auf den die
Gleitschicht (21, 121) aufgebracht ist.
13. Pumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff eine Aluminiumlegierung des Typs AlMgSi ist.
14. Verwendung von
- einer oder mehreren Dichtungen (20, 120) aus einem Polyimidpartikel enthaltenden,
durch Heißformpressen und Sintern hergestellten Polytetrafluorethylen-Werkstoff, und
- Bauteilen, die zumindest bereichsweise mit einer durch anodische Oxidation in einem
Oxalsäure enthaltenden Elektrolyten gebildeten Gleischicht beschichtet sind,
zur Herstellung von dichtend zusammenwirkenden Förderelementen (13, 16, 102, 104)
für Pumpen (10, 100), insbesondere für Vakuumpumpen, nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
1. A pump (10, 100), in particular a vacuum pump, comprising
- at least two conveying elements (13, 16, 102, 104) which are movable relative to
one another and which are arranged such that they sealingly cooperate while forming
at least one conveying space (24, 124);
- at least one seal (20, 120) arranged on one of the two conveying elements (13, 16,
102, 104); and
- a slide layer (21, 121) which is at least regionally applied to at least one of
the conveying elements (13, 16, 102, 104) and which cooperates with the respective
seal (20, 120),
wherein the seal (20, 120) comprises a polytetrafluoroethylene material which includes
polyimide particles,
characterized in that
the polytetrafluoroethylene material is manufactured by hot compression molding and
sintering; and
in that the slide layer (21, 121) comprises an oxide layer formed by anodic oxidation in
an electrolyte including oxalic acid.
2. A pump in accordance with claim 1,
characterized in that it is a spiral pump or scroll pump (10), in particular a spiral vacuum pump or scroll
vacuum pump,
- with the conveying elements being two spiral elements (13, 16) which are movable
relative to one another, which each have a wall (15, 18) on a carrier (14, 17), said
wall (15, 18) extending spirally about an axis and having a free end face (19), and
which are arranged such that the walls (15, 18) sealingly engage into one another
while forming conveying spaces (24),
- with the seals (20) being arranged on the free end faces (19) of the walls (15,
18), and
- with the slide layer (21) being at least regionally applied to the spiral elements
(13, 16).
3. A pump in accordance with claim 1,
characterized in that it is a piston pump (100), in particular a piston vacuum pump,
- with the conveying elements being a cylinder (102) and a piston (104) movable therein,
- with the seal (120) being arranged at the piston (104) and/or at an inner cylinder
wall (103), and
- with the slide layer (121) being at least regionally applied to the inner cylinder
wall (103) and/or to the piston (104).
4. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the polytetrafluoroethylene material has a portion of polyimide particles of between
1 and 25% by weight, preferably between 5 and 20% by weight, particularly preferably
between 7 and 15% by weight, in particular between 8 and 12% by weight, with respect
to the dry weight of the material.
5. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the polyimide particles have an average particle size of between 1 and 50 µm, preferably between 5 and 40 µm, particularly preferably between 10 and 30 µm, in particular between 15 and 25 µm.
6. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the polyamide particles are included in the polytetrafluoroethylene material in a
finely distributed, substantially non-agglomerated form.
7. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the polytetrafluoroethylene material has a porosity of between 0.1 and 5%, preferably
of between 0.1 and 2%, particularly preferably of less than 1%.
8. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the slide layer (21, 121) has a layer thickness of between 10 and 50 µm, preferably between 15 and 40 µm, particularly preferably between 20 and 30 µm.
9. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the slide layer (21, 121) is coated and/or impregnated with polytetrafluoroethylene.
10. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the slide layer (21, 121) has an apparent hardness of between 400 and 600 HV 0.025,
preferably between 500 and 550 HV 0.025.
11. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the coefficient of friction of the slide layer (21, 121) determined by a pin-on-disk
tribometer amounts to less than 0.9, preferably to less than 0.8, particularly preferably
to approximately 0.73.
12. A pump in accordance with any one of the preceding claims,
characterized in that the conveying elements (13, 16, 102, 104) comprise a base material which is at least
partly formed from aluminum or from an aluminum alloy and to which the slide layer
(21, 121) is applied.
13. A pump in accordance with claim 12,
characterized in that the base material is an aluminum alloy of the AIMgSi type.
14. Use of
- one or more seals (20, 120) composed of a polytetrafluoroethylene material, which
includes polyimide particles and which is manufactured by hot compression molding
and sintering, and
- of components which are at least regionally coated by a slide layer formed by anodic
oxidation in an electrolyte including oxalic acid
for the manufacture of sealingly cooperating conveying elements (13, 16, 102, 104)
for pumps (10, 100), in particular for vacuum pumps, in accordance with any one of
the preceding claims.
1. Pompe (10, 100), en particulier pompe à vide, comportant
- au moins deux éléments de refoulement (13, 16, 102, 104) mobiles l'un par rapport
à l'autre et disposés de telle sorte qu'ils coopèrent de manière étanche l'un avec
l'autre en formant au moins une chambre de refoulement (24, 124),
- au moins un joint d'étanchéité (20, 120) disposé sur l'un des deux éléments de refoulement
(13, 16, 102, 104), et
- une couche de glissement (21, 121) appliquée au moins localement sur l'un au moins
des éléments de refoulement (13, 16, 102, 104) et coopérant avec le joint d'étanchéité
(20, 120) respectif,
le joint d'étanchéité (20, 120) comprenant un matériau à base de polytétrafluoroéthylène
contenant des particules de polyimide,
caractérisé en ce que
le matériau à base de polytétrafluoroéthylène est réalisé par moulage par compression
à chaud et par frittage, et
en ce que la couche de glissement (21, 121) comprend une couche d'oxyde formée par oxydation
anodique dans un électrolyte contenant de l'acide oxalique.
2. Pompe selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la pompe est une pompe à spirales ou une pompe dite scroll (10), en particulier une
pompe à vide à spirales ou dite scroll,
dans laquelle
- les éléments de refoulement sont deux éléments en spirale (13, 16) mobiles l'un
par rapport à l'autre, qui présentent chacun sur un support (14, 17) une paroi (15,
18) s'étendant en spirale autour d'un axe et pourvue d'une face frontale libre (19),
et qui sont disposés de telle sorte que les parois (15, 18) s'engagent l'une dans
l'autre de manière étanche en formant des chambres de refoulement (24),
- les joints d'étanchéité (20) sont disposés sur les faces frontales libres (19) des
parois (15, 18), et
- la couche de glissement (21) est au moins localement appliquée sur les éléments
en spirale (13, 16).
3. Pompe selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la pompe est une pompe à piston (100), en particulier une pompe à vide à piston,
dans laquelle
- les éléments de refoulement sont un cylindre (102) et un piston (104) mobile dans
celui-ci,
- le joint d'étanchéité (120) est disposé sur le piston (104) et/ou sur une paroi
intérieure (103) du cylindre, et
- la couche de glissement (21) est au moins localement appliquée sur la paroi intérieure
(103) du cylindre et/ou sur le piston (104).
4. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le matériau à base de polytétrafluoroéthylène contient une part de particules de polyimide
comprise entre 1 et 25 % en poids, de préférence entre 5 et 20 % en poids, de manière
particulièrement préférée entre 7 et 15 % en poids, en particulier entre 8 et 12 %
en poids, par rapport au poids sec du matériau.
5. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
les particules de polyimide ont une taille moyenne comprise entre 1 et 50 µm, de préférence
entre 5 et 40 µm, de manière particulièrement préférée entre 10 et 30 µm, en particulier
entre 15 et 25 µm.
6. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
les particules de polyimide sont contenues dans le matériau à base de polytétrafluoroéthylène
sous une forme finement répartie et sensiblement non agglomérée.
7. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le matériau à base de polytétrafluoroéthylène présente une porosité comprise entre
0,1 et 5 %, de préférence entre 0,1 et 2 %, de manière particulièrement préférée inférieure
à 1 %.
8. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
la couche de glissement (21, 121) présente une épaisseur de couche comprise entre
10 et 50 µm, de préférence entre 15 et 40 µm, de manière particulièrement préférée
entre 20 et 30 µm.
9. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
la couche de glissement (21, 121) est revêtue et/ou imprégnée de polytétrafluoroéthylène.
10. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
la couche de glissement (21, 121) présente une dureté apparente comprise entre 400
et 600 HV 0,025, de préférence entre 500 et 550 HV 0,025.
11. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
le coefficient de frottement de la couche de glissement (21, 121) déterminé à l'aide
d'un tribomètre pion-disque est inférieur à 0,9, de préférence inférieure à 0,8, de
manière particulièrement préféré égal à environ 0,73.
12. Pompe selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
les éléments de refoulement (13, 16, 102, 104) contiennent un matériau de base qui
est constitué au moins partiellement en aluminium ou en un alliage d'aluminium et
qui est appliqué sur la couche de glissement (21, 121).
13. Pompe selon la revendication 12,
caractérisée en ce que
le matériau de base est un alliage d'aluminium du type AlMgSi.
14. Utilisation
- d'un ou de plusieurs joint(s) d'étanchéité (20, 120) en un matériau à base de polytétrafluoroéthylène
contenant des particules de polyimide et réalisé par moulage par compression à chaud
et par frittage, et
- de composants qui sont revêtus au moins localement d'une couche de glissement formée
par oxydation anodique dans un électrolyte contenant de l'acide oxalique,
pour la réalisation d'éléments de refoulement (13, 16, 102, 104) coopérant de manière
étanche et destinés à des pompes (10, 100), en particulier à des pompes à vide, selon
l'une des revendications précédentes.