会员体验
专利管家(专利管理)
工作空间(专利管理)
风险监控(情报监控)
数据分析(专利分析)
侵权分析(诉讼无效)
联系我们
交流群
官方交流:
QQ群: 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~

金属压测量单元

申请号 CN202280058672.0 申请日 2022-08-29 公开(公告)号 CN117916569A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 瑞士富巴自动化控制股份有限公司; 发明人 J·海斯; F·吉莫曼; J·穆勒; R·科佩利;
摘要 描述了一种用于绝对压 力 感测的金属压力测量单元(1),其包括具有膜(12)和支承体(13)的金属基体(11),所述膜包括第一表面(14)和第二表面(15),所述支承体包括腔体(16),所述腔体由支承体的内表面(17)横向界定并且在第一侧(18)处由膜的第一表面轴向界定,而且在与第一侧相对的第二侧(19)处开放,以形成用于容纳测量介质的槽形室(16),所述压力测量单元还包括帽(20),所述帽安装在基体上并且 覆盖 膜的第二表面,使得在帽和膜的第二表面之间形成密封封闭的压力参考体积(21),其中盖由金属制成。
权利要求

1.一种用于绝对压感测的金属压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,11.0),所述金属压力测量单元包括具有膜(12,12’,1.1”,1.1‑7.1,9.1,10.1,11.1)和支承体(13,
13’,1.2”,1.2‑7.2,9.2,10.2,11.2)的金属基体(11,11’),所述膜包括第一表面(14,
1.11”,1.11‑7.11,9.11,10.11,11.11)和第二表面(15,15’,1.12),所述支承体包括腔体(16,1.21”,1.21‑7.21,9.21,10.21,11.21),所述腔体由所述支承体的内表面(17,1.213”,
1.213‑7.213,9.213,10.213,11.213)横向地界定并且在第一侧(18,1.211”,1.211‑7.211)处由所述膜的所述第一表面轴向地界定而且在与所述第一侧相对的第二侧(19,1.212”,
1.212‑7.212,9.212,10.212,11.212)处开放,以形成槽形室(16,1.21”,1.21‑7.21,9.21,
10.22,11.22),以用于容纳测量介质,所述压力测量单元还包括帽(20,20’,1.20”,1.20‑
7.20,9.20,10.20,11.20),所述帽安装在基体上并且覆盖所述膜的所述第二表面,使得在所述膜的所述第二表面和所述帽之间形成密封封闭的压力参考体积(21,1.201”,1.201‑
7.201),其中,所述帽由金属制成。
2.根据权利要求1所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,11.0),其特征在于,所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,9.20,10.20,11.20)的内部横向面积等于或大于所述膜(12,12’,1.1”,1.1‑7.1,9.1,10.1,11.1)的面积。
3.根据权利要求1或2所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,11.0),其特征在于,所述基体(11,11’)的膨胀系数和所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,9.20,10.20,
11.20)的膨胀系数基本相等。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,
11.0),其特征在于,所述基体(11,11’)和/或所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,9.20,
10.20,11.20)由双相不锈素体钢或奥氏体钢制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,
11.0),其特征在于,所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,9.20,10.20,11.20)具有圆形横截面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,
11.0),其特征在于,所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,9.20,10.20,11.20)包括横向盖部分(22,22’)、侧壁(23)和横向邻接所述侧壁的凸缘(24,24’),其中,所述帽通过所述凸缘安装在所述基体(11,11’)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,
11.0),其特征在于,所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,9.20,10.20,11.20)通过钎焊、优选地软焊安装在所述基体(11,11’)上。
8.根据权利要求7所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,11.0),所述压力测量单元包括布置在所述基体(11,11’)和所述帽(20,20’)之间并且围绕所述膜(12,12’)的所述第二表面(15,15’)的可钎焊金属层(25,25’)。
9.根据权利要求8所述的压力测量单元,其特征在于,所述可钎焊金属层由AgPd制成。
10.根据权利要求8或9所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,11.0),所述压力测量单元包括布置在所述基体(11’)和所述金属层(25,25’)之间并且围绕所述膜(12,
12’)的所述第二表面(15,15’)的中间绝缘层(26,26’)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元,其特征在于,所述参考体积中的所述压力低于20毫巴,优选地低于10毫巴,特别优选地低于1毫巴。
12.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1.0,1”,2‑8,8’,9,10,11.0),其特征在于,所述支承体(1.2”,1.2‑7.2,9.2,10.2,11.2)的所述内表面(1.213”,1.213‑
7.213,9.213,10.213,11.213)成形为使得所述槽形室(1.21”,1.21‑7.21,9.21,10.22,
11.22)的横向直径(D)从所述腔体(1.21”,1.21‑7.21,9.21,10.21,11.21)的所述第二侧(1.212”,1.212‑7.212,9.212,10.212,11.212)朝向所述腔体的所述第一侧(1.211”,
1.211‑7.211)单调减少。
13.根据权利要求12所述的压力测量单元(1.0,1”,2,3,5‑8,8’,9,10,11.0),其特征在于,所述支承体(1.2”,1.2‑3.2,5.2‑7.2,9.2,10.2,11.2)的所述内表面(1.213”,1.213‑
3.213,5.213‑7.213,9.213,10.213,11.213)以一定斜率邻接所述膜(1.1”,1.1‑3.1,5.1‑
7.1,9.1,10.1,11.1)的所述第一表面(1.11”,1.11‑3.11,5.11‑7.11,9.11,10.11,11.11)。
14.根据权利要求12或13所述的压力测量单元(1.0,1”,2,7,8,8’,9,10,11.0),其特征在于,所述支承体的所述内表面(1.213,1.213”,2.213,7.213,9.213,10.213,11.213)包括一个或多个圆锥形轮廓区段。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的压力测量单元(1”,8,8’,9,10,11.0),其特征在于,所述支承体(1.2”,9.2,10.2,11.2)的所述内表面(1.213”,9.213,10.213,11.213)包括从所述腔体(1.21”,9.21,10.21,11.21)的所述第二侧(1.212”,9.212,10.212,11.212)延伸到所述腔体的所述第一侧(1.211”)的圆锥形轮廓。
16.根据权利要求12至14中任一项所述的压力测量单元(3,4),其特征在于,所述支承体(3.2,4.2)的所述内表面(3.213,4.213)包括一个或多个凹形区段、优选为凹形抛物线形区段。
17.根据权利要求12至14或16中任一项所述的压力测量单元(5‑7),其特征在于,所述支承体(5.2‑7.2)的所述内表面(5.213‑7.213)包括一个或多个凸形区段、优选为凸形抛物线形区段。
18.根据权利要求12或13所述的压力测量单元(3,5),其特征在于,所述支承体(3.2,
5.2)的所述内表面(3.213,5.213)包括从所述腔体(3.21,5.21)的所述第二侧(3.212,
5.212)延伸到所述腔体的所述第一侧(3.211,5.211)的抛物线轮廓。
19.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,
11.0),其特征在于,所述槽形室是配置成仅容纳所述测量介质的空置空间。
20.根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,9,10,
11.0),其特征在于,所述膜(12,12’,1.1”,1.1‑7.1,9.1,10.1,11.1)和所述支承体(13,
13’,1.2”,1.2‑7.2,9.2,10.2,11.2)形成为整体部件,使得配置成容纳所述测量介质的所述槽形室(16,1.21”,1.21‑7.21,9.21,10.22,11.22)由所述整体部件形成。
21.一种制造根据前述权利要求中任一项所述的压力测量单元(1,1’,1”,1.0,2‑8,8’,
9,10,11.0)的方法,所述方法包括以下步骤:
提供由金属,优选双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成的基体(11,11’),所述基体具有膜(12,12’,1.1”,1.1‑7.1,9.1,10.1,11.1)和支承体(13,13’,1.2”,1.2‑7.2,9.2,10.2,
11.2);
在所述基体上布置中间绝缘层(26,26’),以围绕所述膜;
在所述中间绝缘层上形成可钎焊金属层(25,25’)以围绕所述膜;
通过将所述帽的安装部分、优选地凸缘(24,24’)钎焊到所述可钎焊金属层上而将由金属制成的帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,9.20,10.20,11.20)安装在所述基体上。
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,
9.20,10.20,11.20)通过金属片材的冲孔和冲压制造而成。
23.根据权利要求21或22所述的方法,其特征在于,所述帽(20,20’,1.20”,1.20‑7.20,
9.20,10.20,11.20)的所述安装部分(24,24’)通过真空钎焊钎焊到所述金属层上。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的方法,其特征在于,所述帽(20,20’,1.20”,
1.20‑7.20,9.20,10.20,11.20)由双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成。
25.一种被配置成测量具有密度异常的测量介质的压力的压力换能器(100,100’),所述压力换能器包括根据权利要求1至20中一项所述的压力测量单元(8,8’)。
26.根据权利要求25所述的压力换能器(100,100’),其特征在于,所述槽形室是用于仅容纳所述测量介质的空置空间。
27.一种用于配量废气还原介质的配量单元,优选地柴油机尾气处理液的配量单元
(1000’),所述配量单元包括根据权利要求25或26所述的压力换能器(100’)。

说明书全文

金属压测量单元

技术领域

[0001] 本发明涉及一种由金属制成的绝对压力测量单元、包括压力测量单元的压力换能器和用于配量废气还原介质的配量单元(包括压力换能器)以及一种制造绝对金属压力测量单元的方法。

背景技术

[0002] 压力换能器用于测量各种工业应用中的流体压力。分别测量流体或测量介质的压力的常用方法是使用包括可偏转膜的压力测量单元,其中膜的表面面向测量介质的体积。根据面向包含测量介质的体积的表面处的压力和背对具有测量介质的体积的表面处的压力之间的压力差,膜经历偏转,可以检测所述偏转,以为了确定测量介质的压力。
[0003] 根据测量的测量介质的压力所参照的基准,可以区分不同类型的压力测量单元。例如,在绝对压力测量单元中,相对于真空或另一个固定参考压力来确定测量介质的压力。
另一方面,在相对压力测量单元中,相对于当前环境(诸如,例如,大气压力)来确定测量介质的压力。
[0004] 例如在EP 3 128 305 B1中描述了具有金属压力测量单元的压力换能器。在此,描述了一种用于测量流体压力的密封压力传感器,其包括:第一壳体结构,所述第一壳体结构包括暴露在流体压力下的金属膜区段;第二壳体结构,所述第二壳体结构包括具有至少两个开口的壳体部分以及穿过所述至少两个开口的电连接引脚;至少一个应变感测元件和电耦合至电连接引脚的印刷电路板(PCB)。所述至少一个应变感测元件附接至膜区段并且通过键合线电耦合至印刷电路板以机械地解耦膜区段,以用于将力作用在印刷电路板上,所述第二壳体结构的壳体部分是金属壳体部分,所述金属壳体部分被配置成在第一壳体部分上形成盖,通过非导电且密封封接材料将电连接引脚固定在至少两个开口中,弹性电连接元件或柔性箔将该连接引脚电耦合至印刷电路板,第一壳体结构和第二壳体结构彼此密封连接,以形成密封封闭的腔体,印刷电路板和至少一个应变感测元件位于所述腔体中,并且第一壳体结构包括暴露于流体压力的面向流体的外表面,其中面向流体的外表面是全金属外表面。密封壳体提供恒定的内部压力,相对于所述恒定的内部压力可以测量流体的压力。

发明内容

[0005] 对于由金属制成的绝对压力测量单元,希望以简单且可靠的方式提供固定的参考压力。
[0006] 因此,本发明的目的是提供一种用于绝对压力感测的金属压力测量单元、包括用于绝对压力感测的金属压力测量单元的压力换能器以及一种制造用于绝对压力感测的金属压力测量单元的方法。
[0007] 根据本发明,该目的通过独立权利要求的特征来实现。此外,从从属权利要求说明书以及附图中可以得出进一步有利的实施例
[0008] 根据本发明的一方面,该目的特别通过用于绝对压力感测的金属压力测量单元来实现,所述金属压力测量单元包括具有膜和支承体的金属基体,所述膜包括第一表面和第二表面,所述支承体包括腔体,所述腔体由支承体的内表面横向地界定并且在第一侧处由膜的第一表面轴向地界定,而且在与第一侧相对的第二侧处开放以形成用于容纳测量介质的槽形室,所述压力测量单元还包括帽,所述帽安装在基体上并且覆盖膜的第二表面,使得在帽与膜的第二表面之间形成密封封闭的压力参考体积,其中帽由金属制成。
[0009] 通过将帽安装在基体上,覆盖膜的第二表面,可以以简单的方式提供用于固定参考压力的密封封闭的体积。特别地,可以避免围绕整个压力测量单元的壳体的复杂布置。此外,由于帽也由金属制成,因此可以避免容易产生机械应力和故障的不同材料的界面,例如,诸如玻璃‑金属界面或陶瓷‑金属界面。
[0010] 优选地,帽具有等于或大于膜的面积的内部横向面积。
[0011] 以这种方式,可以确保膜的整个第二表面被压力参考体积覆盖,使得可以实现可靠的绝对压力感测。此外,可以确保将帽安装在基体上的接头不会布置在膜的顶部上,使得可以保护膜免受由于接头而产生的机械负载的影响。然而,接头优选地布置在膜的径向边界附近,使得接头的区域可以保持简单且小。与例如密封围绕整个压力测量单元的完整壳体的大型且复杂的接头相比,这允许降低泄漏的可能性。
[0012] 优选地,基体和帽两者的膨胀系数基本相等。
[0013] 通过为基体和帽选择膨胀系数基本相等的材料,可以减小由于温度变化而产生的机械应力。
[0014] 优选地,基体和/或帽由双相不锈素体钢或奥氏体钢制成。
[0015] 优选地,基体和帽两者均由双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成。除了相同的膨胀系数之外,使用双相不锈钢、铁素体或奥氏体钢制造帽和基体还具有可以提供相同的导热率的优点,这增加了抗热震性。此外,钢帽的优点在于可以利用已知的用于SMD(表面安装器件)的表面安装技术将帽密封地钎焊在基体上。
[0016] 在一些实施例中,帽具有圆形横截面。
[0017] 替代地,帽可以具有矩形或其他多边形横截面。
[0018] 在一些实施例中,帽包括横向盖部分、侧壁以及横向邻接侧壁的凸缘,其中通过凸缘将帽安装在基体上。
[0019] 帽的这种形状所具有的优点是所述帽可以轻易地通过金属片材的冲孔和冲压来制造。
[0020] 凸缘提供安装部,所述安装部可以用于将帽以可靠地方式钎焊在基体上。
[0021] 可以调节侧壁的高度以获得所需尺寸的压力参考体积。例如,在一些实施例中,压3
力参考体积的体积可以大于40mm。特别地,帽允许获得足够大尺寸的压力参考体积,与此同时保持膜并且因此压力测量单元的横向范围足够小。此外,在接头尺寸确定、泄漏率一定的情况下,对于尺寸较大的压力参考体积而言,压力参考体积内部的压力增幅通常较小。因此,帽有利地允许保持压力参考体积内部的压力较小。
[0022] 在一些实施例中,帽通过钎焊、优选地软焊焊接安装在基体上。
[0023] 通过钎焊实现的接头所具有的优势在于可以提供改进的抗热震性。有利地,获得了延展性软钎焊点,其相对于例如玻璃钎焊的接头具有提高的抗热震性。此外,将帽钎焊焊接在基体上的优点在于,接合的周期时间可以缩短到几分钟。钎焊的另一优点是可以降低加工温度。
[0024] 在一些实施例中,帽通过真空钎焊安装在基体上。这具有以下优点:可以在压力参考体积内实现几毫巴、优选地小于1毫巴的压力。
[0025] 在一些实施例中,可钎焊的金属层布置在基体和帽之间,所述可钎焊的金属层围绕膜的第二表面。
[0026] 本领域技术人员理解的是,如果帽“安装在基体上”或“钎焊焊接在基体上”,则附加元件或层(例如,诸如可钎焊的金属层和/或附加绝缘层)可以布置在帽和基体之间,这可以有助于形成帽和基体之间的接头。
[0027] 可以在真空钎焊系统中将软焊料沉积到金属层上。
[0028] 金属层可以具有环形形状,特别是对于具有圆形横截面的帽而言。
[0029] 在一些实施例中,可钎焊的金属层由AgPd制成。
[0030] 替代地,可钎焊的金属层可以由Ag、AgPdPt或AgPt制成。诸如AgPd、Ag、AgPdPt或AgPt等厚膜材料的优势在于具有良好的可钎焊性和可无铅低温回流焊加工性。
[0031] 替代地,如果在压力测量单元的制造中使用薄膜技术,则可以使用由例如Ti/Pd/Au、Ta/Ta2N/NiCr/Pd/Au、Ti/Pd/Cu/Ni/Au等制成的金属层将帽安装在基体上。
[0032] 在一些实施例中,中间绝缘层布置在基体和金属层之间,所述中间绝缘层围绕膜的第二表面。中间绝缘层是电绝缘层。
[0033] 金属层和/或中间绝缘层被布置成横向围绕膜的第二表面,使得膜的灵敏度不会受到负面影响。优选地,金属层和/或中间绝缘层包括与膜的第二表面齐平的开口。
[0034] 在一些实施例中,基底绝缘层布置在基体上,还覆盖膜的第二表面。基底绝缘层是电绝缘层。然后可以将诸如电路元件、导电迹线、传感器电阻器等的压力测量部件施加到基底绝缘层上。中间绝缘层优选地沉积到承载压力测量部件的基底绝缘层上。
[0035] 通常,压力测量单元因此可以具有以下结构:基体、基底绝缘层和压力测量部件、中间绝缘层、可钎焊金属层、帽。
[0036] 在一些实施例中,压力参考体积中的压力低于20毫巴,优选低于10毫巴,特别优选地低于1毫巴。
[0037] 在一些实施例中,支承体的内表面成形为使得槽形室的横向直径从腔体的第二侧朝向腔体的第一侧单调减小。
[0038] 由于槽形室的横向直径在腔体的第二侧和腔体的第一侧之间单调减小,因此可以避免沿着腔体的基本上整个轴向长度出现竖直的壁。特别地,不同的横向直径允许将偏离压力测量单元的竖直轴线的一个或多个斜率引入支承体的内表面。通过向支承体的内表面引入一个或多个斜率,可以为测量介质设置障碍,使得减少测量介质的冻结部分(例如)可以直接自由地向膜的第一表面传播的区域。这样做的好处是,可以将测量介质因密度异常而冻结所产生的力的至少一部分从膜上引导开。通过引导所述力远离膜,可以减小作用在膜上的机械应力,这改善了包括根据本公开的压力测量单元的压力换能器的漂移特性。
[0039] 因此,根据本公开通过以精确方式使得作为测量体积的槽形室成形,可以获得对膜有效的“几何”防冻保护。特别地,可以有利地减少或避免额外的高缺陷的补偿部件,例如测量体积中的可移动和/或可压缩/可拉伸元件。
[0040] 在本发明的上下文中,“轴向”通常应理解为垂直于膜的方向。优选地,压力测量单元的轴向方向代表槽形室的对称轴线。因此,横向方向或平面应理解为垂直于轴向方向的方向或平面。槽形室在压力测量单元的不同轴向高度处的横向直径应理解为在压力测量单元的公共竖直平面中的压力测量单元的横向直径。
[0041] 由于横向直径单调减小,因此可以获得横截面逐渐加宽的槽形室。此外,槽形室的逐渐加宽的内部轮廓可以具有膜面积可以保持较小的优点。
[0042] 在一些实施例中,支承体的内表面可以成形为使得槽形室的横向直径从腔体的第二侧朝向腔体的第一侧严格单调减小。这允许进一步增加支承体的内表面的被设置为引导因冻结而产生的力远离膜的部分。
[0043] 在一些实施例中,支承体的内表面可以包括槽形室的横向直径朝向腔体的第一侧严格单调减小的区段,其中该区段在槽形室的轴向高度的至少四分之一、三分之一或一半上延伸。
[0044] 在一些实施例中,膜的横向直径与槽形室的轴向高度的比率小于3:1。在一些实施例中,膜的横向直径与槽形室的轴向高度的比率为1:1。
[0045] 在一些实施例中,支承体的内表面以一定斜率邻接膜的第一表面。
[0046] 分别为支承体或腔体的内表面提供与膜相邻的斜率并且相对于所述膜的斜率允许优化防冻保护,这是因为由冻结产生的力可以在膜紧邻附近被引导远离膜。斜率可以由支承体的内表面的线性倾斜区段或弯曲区段形成。
[0047] 在一些实施例中,支承体的内表面包括一个或多个线性倾斜区段。
[0048] 可以根据要分别引导远离轴向方向或朝向膜的方向的力的期望量或大小来引入一个或多个线性倾斜区段。特别地,相邻的不同线性倾斜区段可以表现出不同的斜率。此外,一个或多个线性倾斜区段可以相对于膜以优化的斜率引入,以为了当测量介质在相应位置处冻结时调整力被引导的方向。另外,可以考虑特定的冻结参数(例如,测量介质的冻结方向)来引入一个或多个线性倾斜区段,所述特定的冻结参数可以取决于压力测量单元的结构和/或空间安装。例如,一个或多个倾斜区段可以例如考虑测量介质的冻结是倾向于从腔体的第二侧处的区域开始还是从腔体的第一侧处的区域开始。
[0049] 由于槽形室的增加的加宽通常会导致支承体的壁强度降低,因此可以调整线性倾斜区段的斜率,以通过引导力离开膜和加宽测量体积来提供最佳的防冻保护并且同时提供足够大的支承体壁强度。
[0050] 线性倾斜区段可以沿着横向外周方向至少部分地在支承体的内表面上延伸。在一些实施例中,线性倾斜区段可以是沿着腔体的横向外周方向弯曲的表面或者可以是沿着腔体的横向外周方向弯曲的表面的一部分。例如,线性倾斜区段可以是圆锥体的一部分。替代地或附加地,线性倾斜区段可以是平面表面或者可以是平面表面的一部分。因此,本领域技术人员理解,当分别截取穿过腔体或槽形室的竖直横截面时,线性倾斜区段可以由线性倾斜轮廓表示。
[0051] 支承体的内表面可以成形为形成相对于压力测量单元的轴向方向具有n重旋转对称性的槽形室。
[0052] 在一些实施例中,槽形室可以呈现在腔体的轴向高度的至少一部分上延伸的棱柱体形状。在一些实施例中,槽形室可以呈现在腔体的轴向高度的至少一部分上延伸的平截头体形状。
[0053] 在一些实施例中,支承体的内表面可以被成形为形成相对于压力测量单元的轴向方向呈圆形对称的槽形室。槽形室可以例如呈现在腔体的轴向高度的至少一部分上延伸的圆锥体形状。
[0054] 在一些实施例中,支承体的内表面包括至少两个线性倾斜区段,其中在腔体的第二侧处的线性倾斜区段呈现出比在腔体的第一侧处的线性倾斜区段更小的相对于膜的斜率。
[0055] 替代地,支承体的内表面可以包括至少两个线性倾斜区段,其中在腔体的第二侧处的线性倾斜区段呈现出比在腔体的第一侧处的线性倾斜区段更大的斜率。
[0056] 至少两个线性倾斜区段可以由平面表面和/或沿着腔体的横向外周方向弯曲的表面形成。
[0057] 在一些实施例中,支承体的内表面包括一个或多个圆锥形轮廓区段。
[0058] 一个或多个圆锥形轮廓区段可以一个接一个地接续布置。特别地,一个或多个圆锥形轮廓区段可以在槽形室的圆周上延伸,使得可以获得旋转对称的轮廓。
[0059] 在一些实施例中,优选地邻近膜布置的圆锥形轮廓区段至少部分地对应于这样的圆锥体:所述圆锥体的顶介于15°和50°之间,优选地介于20°和45°之间,特别优选地介于22°和43°之间。
[0060] 通过增加顶角,可以改善在测量介质正在冻结时引导力远离膜。此外,可以增加槽形室的加宽。由于槽形室的增加的加宽通常会导致支承体的壁强度降低,因此可以调节顶角以通过引导力远离膜来提供最佳的防冻保护并且同时为支承体提供足够大的壁强度。
[0061] 特别地,由于邻近的膜或其他相邻的圆锥形、圆柱形、凸形或凹形轮廓区段,因此一个或多个圆锥形轮廓区段可以对应于截头圆锥形状。
[0062] 在一些实施例中,支承体的内表面包括邻近膜的圆锥形轮廓区段和邻接圆锥形轮廓区段的圆柱形轮廓区段。
[0063] 圆锥形轮廓区段和圆柱形轮廓区段可以在槽形室的圆周上延伸。圆柱形轮廓区段可以通过形成台阶部而邻接圆锥形轮廓区段,使得可以形成横向环形表面区域。因此,在圆锥形轮廓区段邻接圆柱形轮廓区段的点处,邻近膜的圆锥形轮廓区段可以呈现出比圆柱形轮廓区段更小的横截面面积。横向环形表面区域可以承受由于测量介质的冻结而产生的力的一部分并且用于保护膜免受由于测量介质的冻结而产生的应力。
[0064] 在一些实施例中,支承体的内表面包括布置在圆柱形轮廓区段和腔体的第二侧之间的另一圆锥形轮廓区段。
[0065] 在一些实施例中,支承体的内表面包括邻近膜的圆柱形轮廓区段和邻接圆柱形轮廓区段的圆锥形轮廓区段。特别地,由于邻近的圆柱形轮廓区段,圆锥形轮廓区段可以对应于截头圆锥形状。
[0066] 在一些实施例中,支承体的内表面包括至少两个圆锥形轮廓区段,其中在腔体的第二端处对应的圆锥形轮廓区段的圆锥体呈现出比腔体的第一端处对应的圆锥形轮廓区段的圆锥体更小的顶角。
[0067] 替代地,支承体的内表面可以包括至少两个圆锥形轮廓区段,其中在腔体的第二端处对应于圆锥形轮廓区段的圆锥体呈现出比在腔体的第一端处对应于圆锥形轮廓区段的圆锥体更大的顶角。
[0068] 在一些实施例中,支承体的内表面包括从腔体的第二侧延伸到腔体的第一侧的圆锥形轮廓。
[0069] 提供从腔体的第二侧延伸到腔体的第一侧的圆锥形轮廓具有高效防冻保护以及压力测量单元制造简单的优点。
[0070] 特别地,圆锥形轮廓可以至少部分地对应于圆锥体,所述圆锥体的顶角介于15°和50°之间,优选地介于20°和45°之间,特别优选地介于22°和43°之间。
[0071] 在一些实施例中,支承体的内表面包括一个或多个凹形区段,优选地为凹形抛物线形区段。
[0072] 在本发明的上下文中,圆柱形轮廓区段不应被理解为凹形轮廓区段。因此,凹形轮廓区段通常应被理解为包括相对于压力测量单元的(竖直)轴线的基本凹形弯曲部分。优选地,凹形轮廓区段因此可以是相对于压力测量单元的(竖直)轴线的弯曲的凹形轮廓区段。
[0073] 在一些实施例中,支承体的内表面包括一个或多个凸形区段,优选地凸形抛物线形区段。
[0074] 因此,凸形轮廓区段通常应被理解为包括相对于压力测量单元的(竖直)轴线的基本凸形弯曲部分。优选地,凸形轮廓区段可以是相对于压力测量单元的(竖直)轴线的弯曲的凸形轮廓区段。通过提供一个或多个凹形和/或凸形轮廓区段,优选地凹形和/或凸形抛物线轮廓区段,可以获得槽形室的内部轮廓的平滑加宽。凹形和/或凸形轮廓区段可以在槽形室的圆周上延伸。根据由测量介质的冻结产生的力将主要被引导远离膜的位置,可以提供凹形或凸形轮廓区段。例如,如果应在腔体的该区域中有效引导力远离膜,则可以在腔体的第一侧处提供凹形轮廓区段。如果应在腔体的第二侧的区域中有效引导力远离膜,则可以例如在腔体的第二侧处设置凸形轮廓区段。
[0075] 在一些实施例中,支承体的内表面包括从腔体的第二侧延伸至腔体的第一侧的抛物线轮廓。
[0076] 抛物线轮廓可以是凹形或凸形。特别地,抛物线轮廓可以在槽形室的圆周上延伸。对于凹形抛物线轮廓,由于布置在腔体的第一侧处的膜,因此所述抛物线轮廓可以对应于平截头抛物面。
[0077] 在一些实施例中,抛物线轮廓在腔体的第二侧处呈现出比在腔体的第一侧处更大的曲率
[0078] 替代地,抛物线轮廓可以在腔体的第二侧处呈现出比在腔体的第一侧处更小的曲率。
[0079] 腔体的第二侧和第一侧处的抛物线轮廓的曲率大小可以分别根据槽形室或压力测量单元的期望几何形状相对于彼此进行调整。例如,通过选择腔体的第二侧处的曲率比腔体的第一侧处的曲率大的凸形抛物线轮廓,可以获得更深的槽形室。通过选择腔体的第二侧处的曲率小于腔体的第一侧处曲率的凸形抛物线轮廓,可以获得更浅的槽形室。在此,在比较曲率时应考虑竖直曲率。
[0080] 在一些实施例中,支承体的内表面包括至少两个凹形或凸形轮廓区段,其中邻近的凹形或凸形轮廓区段彼此邻接,从而形成台阶状轮廓。
[0081] 在一些实施例中,支承体的内表面包括彼此邻接形成台阶状轮廓的至少凹形轮廓区段和至少凸形轮廓区段。
[0082] 凹形和/或凸形轮廓区段可以通过形成台阶部而相互邻接,使得可以形成环形表面区域。环形表面区域可以承受因测量介质冻结而产生的力的一部分。
[0083] 在一些实施例中,支承体的内表面包括与圆锥形轮廓区段邻近的凹形或凸形区段。
[0084] 在一些实施例中,支承体的内表面垂直地邻接膜的第一表面。
[0085] 特别地,支承体的内表面可以包括邻接膜的第一表面的圆柱形轮廓区段和通过形成台阶部而邻接圆柱形轮廓区段的圆锥形或凹形或凸形轮廓区段。
[0086] 在支承体的内表面包括圆柱形轮廓区段和邻接圆柱形轮廓区段的圆锥形或凹形或凸形轮廓区段的一些实施例中,圆锥形或凹形或凸形轮廓区段可以在槽形室的轴向高度的至少三分之一上延伸,并且圆柱形轮廓区段可以在槽形室的轴向高度的至多三分之二上延伸。相对于槽形室的轴向高度,圆柱形轮廓区段和圆锥形或凹形或凸形轮廓区段之间的其他分区也是可能的,例如一半/一半,至少三分之二/至多三分之一,至少四分之一/至多四分之三,至少四分之三/至多四分之一等。
[0087] 在支承体的内表面包括圆锥形轮廓区段和邻接的凹形或凸形轮廓区段的一些实施例中,圆锥形轮廓区段和凹形或凸形轮廓区段之间的类似分区是可能的,例如一半/一半、至少三分之二/至多三分之一、至少四分之一/至多四分之三、至少四分之三/至多四分之一等。
[0088] 在支承体的内表面包括凹形轮廓区段和凸形轮廓区段或者两个凹形或两个凸形轮廓区段的一些实施例中,在凹形轮廓区段和凸形轮廓区段之间或者在两个凹形轮廓区段或两个凸形轮廓区段之间的类似分区是可能的,例如一半/一半、至少三分之二/至多三分之一、至少四分之一/至多四分之三、至少四分之三/至多四分之一等。
[0089] 在支承体的内表面包括两个圆锥形轮廓区段的一些实施例中,两个圆锥形轮廓区段之间的类似分区是可能的,例如一半/一半、至少三分之二/至多三分之一、至少四分之一/至多四分之三、至少四分之三/至多四分之一等。
[0090] 在一些实施例中,压力测量单元包括支承体的内表面上的涂层。涂层可以包括以下中的一种或多种:聚合物(例如聚对二甲苯)、、类金刚石或碳氢化合物、TiAlN、TiCN、TiSi。
[0091] 涂层可以有利地用于减小支承体的内表面的粗糙度,使得可以减小槽形室与测量介质之间的摩擦。
[0092] 在一些实施例中,支承体的内表面呈现出这样的粗糙度:所述粗糙度Ra<3.0μm,优选地Ra<2.0μm,特别优选地Ra<1.8μm。
[0093] 降低支承体的内表面的粗糙度可以通过内表面上的涂层或通过支承体的内表面的单独的表面处理来实现,所述表面处理例如研磨抛光喷砂、精密车削等。降低支承体的内表面的粗糙度具有可以延迟测量介质的冻结的优点。
[0094] 在一些实施例中,压力测量单元包括用于槽形室的衬里插入物,其中衬里插入物布置成覆盖支承体的横向界定腔体的内表面的至少一部分。
[0095] 优选地,衬里插入物覆盖支承体的横向界定腔体的内表面。优选地,衬里插入物覆盖槽形室的一个或多个侧壁,但使膜开放。然而,在一些实施例中,衬里插入物还可以覆盖膜的第一表面。衬里插入物可以有利地用于减小支承体的内表面的粗糙度,使得可以减小槽形室与测量介质之间的摩擦。衬里插入物可以由可压缩材料制成。由于衬里插入物的厚度大于涂层的厚度,因此可以提供一定的柔性和/或可压缩性,使得衬里插入物可以承受因测量介质的冻结而产生的力的一部分。
[0096] 衬里插入物可以包括与支承体的内表面的轮廓相对应的形状。因此,衬里插入物可以呈现出一个或多个圆锥形轮廓区段、圆柱形轮廓区段、一个或多个凹形和/或凸形轮廓区段。
[0097] 在一些实施例中,衬里插入物包括位于面向支承体的内表面的外表面上的外肋,用于将衬里插入物安装在槽形室处。因此,支承体的内表面可以包括对应于衬里插入物的外肋的凹部,其中外肋可以配置成接合到凹部中,使得衬里插入物可以牢固地安装在槽形室处。
[0098] 在一些实施例中,衬里插入物包括位于面向支承体的内表面的外表面上的外肋,用于在支承体的内表面和衬里插入物之间产生一个或多个缓冲室。在这样的实施例中,支承件的内表面因此可以不包括外肋接合到其中的凹部。相反,外肋可以抵接在支承体的平坦内表面并且用作间隔元件。缓冲室可以有利地用作可压缩室以吸收冻结测量介质的体积变化。为了防止缓冲室在测量介质冻结之前压缩或塌陷,衬里插入物优选地由足够刚性的塑料制成。
[0099] 衬里插入物还可以包括凸缘,所述凸缘被配置成抵接在支承体的与腔体的第二侧邻近的外横向表面上。
[0100] 在一些实施例中,衬里插入物由耐尿素弹性体(例如三元乙丙橡胶或丁腈橡胶)制成。
[0101] 根据另一方面,本发明还涉及一种制造根据前述权利要求中一项所述的压力测量单元的方法,所述方法包括以下步骤:提供由金属制成的具有膜和支承体的基体,所述金属优选地为双相不锈钢、铁素体或奥氏体钢;在基体上布置中间绝缘层,以包围膜;在中间绝缘层上形成可钎焊金属层以包围膜;通过将帽的安装部分(优选地凸缘)钎焊到金属层上将由金属制成的帽安装在基体上。
[0102] 如上所述,基底绝缘层可以形成在基体上,覆盖膜的第二表面。压力测量部件可以施加在绝缘层上。因此,将中间绝缘层布置在基体上通常可以包括将中间绝缘层施加到基底绝缘层上。
[0103] 在一些实施例中,通过对金属片进行冲孔和冲压来制造帽。
[0104] 在一些实施例中,帽的安装部分通过真空钎焊钎焊到金属层上。
[0105] 在一些实施例中,帽由双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成。
[0106] 根据另一方面,本发明还涉及一种被配置成测量具有密度异常的测量介质的压力的绝对压力换能器,所述绝对压力换能器包括根据本公开的压力测量单元。
[0107] 由于通过槽形室的特定几何形状实现的防冻保护,因此压力测量单元可以特别有利于在被配置成测量具有密度异常的测量介质的压力的压力换能器中使用。特别地,对于根据本公开的压力换能器而言,可以有利地减少或避免测量体积中的附加的高缺陷的补偿部件,例如可移动和/或可压缩/可拉伸元件。
[0108] 在一些实施例中,槽形室是用于仅容纳测量介质的空置空间。
[0109] 如上所述,可以避免测量体积内的附加补偿部件,例如可移动元件,使得槽形室可以完全容纳测量介质。
[0110] 在具有从腔体的第二侧延伸至第一侧的圆锥形或抛物线轮廓的压力换能器的一些实施例中,压力换能器可以可选地包括至少部分地布置在槽形室中的销。销可以具有圆柱形形状或圆锥形形状。圆锥形形状的销具有以下优点:冻结测量介质的一部分可以随销楔入,从而在空间上远离膜固定。销可以是静态的或可移动的以及可压缩的或不可压缩的。可移动销具有以下优点:测量体积的尺寸可以在测量介质的冻结期间进行调整。可压缩销的优点在于当测量介质冻结时,销可以吸收部分体积变化。销还可用于有利地控制冻结特性,例如通过选择具有特定导热率的材料,以为了调整与没有销的构型相比测量介质更早开始冻结的区域。尽管由槽形室的轮廓提供的“几何”防冻保护具有可减少或避免测量体积中的额外补偿元件的优点,但是可选销也可起到额外改进防冻保护的作用。同样,在一些实施例中,压力换能器可以包括额外的可选补偿元件,例如波纹管,压力测量单元通过压力测量单元的腔体的第二侧安装在波纹管上。
[0111] 根据另一方面,本发明还涉及一种用于配量废气还原介质(优选柴油机尾气处理液)的配量单元,其包括根据本公开的压力换能器。

附图说明

[0112] 将参考示意图通过示例性实施例更详细地解释本发明,在所述附图中:
[0113] 图1以竖直剖视图示出了压力测量单元的实施例的图示;
[0114] 图2以透视图示出了安装帽之前的压力测量单元的实施例的图示;
[0115] 图3示出了安装帽之后图2的压力测量单元;
[0116] 图4以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括两个圆锥形轮廓区段;
[0117] 图5以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括圆锥形轮廓;
[0118] 图6以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括两个圆锥形轮廓区段和圆柱形轮廓区段;
[0119] 图7以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括凹形抛物线轮廓;
[0120] 图8以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括圆柱形轮廓区段和凹形轮廓区段;
[0121] 图9以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括凸形抛物线轮廓;
[0122] 图10以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括两个凸形轮廓区段;
[0123] 图11以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中腔体包括凸形轮廓区段和圆锥形轮廓区段;
[0124] 图12a以竖直剖视图示出了压力换能器的实施例的图示;
[0125] 图12b以竖直剖视图示出了压力换能器的另一实施例的图示;
[0126] 图13以竖直剖视图示出了配量单元的实施例的图示;
[0127] 图14以竖直剖视图示出压力测量单元的实施例的图示,其中销布置在槽形室中;
[0128] 图15以竖直剖视图示出具有衬里插入物的压力测量单元的实施例的图示;
[0129] 图16以竖直剖视图示出了具有衬里插入物的压力测量单元的实施例的图示。

具体实施方式

[0130] 图1示出了金属压力测量单元1的实施例的图示,所述金属压力测量单元包括具有膜12和支承体13的金属基体11。膜12包括第一表面14和第二表面15。支承体13包括腔体16,所述腔体由支承体13的内表面17横向地界定,并且在第一侧18处由膜12的第一表面14轴向地界定而且在与第一侧18相对的第二侧19处开放,使得形成槽形室16。槽形室16容纳测量介质,例如柴油机尾气处理液。第一表面14面向测量介质,而第二表面15背对测量介质。支承体13的内表面17形成腔体16的侧壁表面。
[0131] 压力测量单元1还包括安装在基体11上并且覆盖膜12的第二表面15的帽20。在帽20和膜12的第二表面15之间形成密封封闭的压力参考体积21。帽20包括横向盖部分22、侧壁23以及横向邻接侧壁23的凸缘24。帽20通过凸缘24经由真空软焊安装在基体13上。基底绝缘层27布置在基体11上,从而还覆盖膜12的第二表面15。基底绝缘层27在基体11的顶表面的主要部分上延伸。压力测量部件28(如由实线表示的)施加到基底绝缘层27上。中间绝缘层26安装在承载压力测量部件28的基底绝缘层27上,以便布置在基体13和由AgPd制成的可钎焊金属层25之间。安装在中间绝缘层26上的可钎焊金属层25布置在基体11和帽20之间,其中帽20钎焊到可钎焊金属层25上。绝缘层26和金属层25具有带有中央开口的环形形状,所述中央开口与膜12的第二表面15齐平。帽20和基体11由双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成。压力参考体积21的横向面积大于膜12的第二表面15的面积。压力参考体积21中的压力小于1毫巴。帽20和横向盖部分22具有圆形形状。腔体16具有圆柱形轮廓。然而,腔体
16的其他轮廓也是可能的,如本公开中所示。帽20由金属片通过冲孔和冲压制造而成。
[0132] 图2以透视图示出在安装帽之前的金属压力测量单元1’的实施例的图示。包括膜12’和支承体13’的金属基体11’呈现出圆形对称形状(除了例如,诸如连接引脚的电气结构或诸如凹部等的基体的小偏差结构)。中间绝缘层26’布置在基体11’上。特别地,中间绝缘层26’安装在承载压力测量部件的基底绝缘层27’上。中间绝缘层26’具有围绕膜12’的第二表面15’的环形形状。在中间绝缘层26’上安装有可钎焊金属层25’,帽将被钎焊到所述可钎焊金属层上。金属层25’具有围绕膜12’的第二表面15’的环形形状。压力测量单元1’的基体
11’上设置有四个用于电连接到压力测量部件的连接引脚28’。
[0133] 图3示出了安装帽20’之后图2的压力测量单元1’。通过将凸缘24’真空软焊到图2所示的可钎焊金属层25’上以将帽20’安装在基体11’上。图2的金属层25’因此布置在基体11’和帽20’之间,特别地布置在中间绝缘层26’和凸缘24’之间。帽20’具有圆形横截面并且包括圆形横向盖部分22’。
[0134] 图4示出了金属压力测量单元1.0的实施例的图示,所述金属压力测量单元包括具有第一表面1.11和第二表面1.12的膜1.1。压力测量单元1.0由双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成。压力测量单元1.0还包括具有腔体1.21的支承体1.2,所述腔体由支承体1.2的内表面1.213横向界定。因此,支承体1.2的内表面1.213形成腔体1.21的侧壁表面。腔体1.21在第一侧1.211处由膜1.1的第一表面1.11轴向地界定,并且在与第一侧1.211相对的第二侧1.212处开放。因此,腔体1.21形成槽形室1.21,其容纳测量介质,例如柴油机尾气处理液。膜1.1的横向直径与槽形室1.21的轴向高度的比率约为1:1。膜1.1的第一表面1.11面向测量介质,而膜1.1的第二表面1.12背对测量介质。
[0135] 如图4所示,腔体1.21的第二侧1.212处的槽形室1.21的横向直径D大于腔体1.21的第一侧1.211处的槽形室1.21的横向直径D。对于所示的压力测量单元1,横向直径D从腔体1.21的第二侧1.212朝向腔体1.21的第一侧1.211严格地单调减小。在垂直于膜1.1定向的公共竖直平面中测量压力测量单元1的不同轴向高度处的横向直径D。在所示示例中,公共竖直平面与绘图平面重合。
[0136] 支承体1.2或腔体1.21的内表面1.213分别包括邻近膜1.1并且在槽形室1.21的轴向长度的大约一半上延伸的第一圆锥形轮廓区段。第一圆锥形轮廓区段对应于顶角为α1的圆锥体(或截头圆锥体)。支承体1.2或腔体1.21的内表面1.213分别还包括第二圆锥形轮廓区段,第二圆锥形轮廓区段邻接第一圆锥形轮廓区段并且朝向腔体1.21的第二侧1.212延伸,这对应于圆锥体,所述圆锥体的顶角α2大于第一圆锥形轮廓区段的圆锥体的顶角。此外,第一圆锥形轮廓区段和第二圆锥形轮廓区段围绕槽形室1.21的圆周延伸,所述槽形室相对于压力测量单元1的轴向方向呈圆形对称。压力测量单元1的轴向方向垂直于膜1.1的平面。
[0137] 由于第一圆锥形轮廓区段,因此支承体1.2的内表面1.213以一定斜率邻接膜1.1的第一表面1.12。此外,第一圆锥形轮廓区段和第二圆锥形轮廓区段代表支承体1.2的内表面1.213的线性倾斜区段,所述线性倾斜区段相对于膜1.1的平面呈现出两个不同的斜率,这是因为圆锥形轮廓区段仅在横向方向上弯曲而沿着竖直方向线性倾斜。此外,本领域技术人员还理解的是,例如在从膜1.1的第一表面1.11到第一圆锥形轮廓的过渡处可识别的那样,由于例如制造缺陷原因而产生的小曲率不应理解为凹形或凸形轮廓区段。因此,可以忽略如此小的曲率来理解邻接膜1.1的第一表面1.11的线性倾斜区段。类似地,例如在腔体的第一侧或第二侧处对防冻保护没有实质性影响的小倒角不应被理解为单独的圆锥形轮廓区段。上述不同的顶角转化为腔体1.21的第二侧1.212处的线性倾斜区段的斜率,所述斜率小于邻近膜1.1的线性倾斜区段的斜率。
[0138] 压力测量单元1.0还包括安装在支承体1.2上并且覆盖膜1.1的第二表面1.12的帽1.20。密封封闭的压力参考体积1.201形成在帽1.20和膜1.1的第二表面1.12之间。帽1.20由双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成。
[0139] 图5示出了金属压力测量单元1”的另一实施例。压力测量单元1”类似于图4所示的压力测量单元1,其中不同之处在于内表面1.213”包括从腔体1.21”的第二侧1.212”延伸到腔体1.21”的第一侧1.211”的圆锥形轮廓并且该圆锥形轮廓所对应的圆锥体的顶角α”大于图4所示的第一圆锥形轮廓区段的圆锥体的顶角α。由于顶角较大,因此与如图4所示的压力测量单元1的槽形室1.21相比,压力测量单元1”的槽形室1.21”能够更有效地引导因测量介质冻结而产生的力离开膜并且具有更大的测量体积。压力测量单元1”还包括帽1.20”和压力参考体积1.201”。
[0140] 图6示出了金属压力测量单元2的另一实施例,其中腔体2.21或支承体2.2的内表面2.213分别包括邻近膜2.1的第一表面2.11的第一圆锥形轮廓区段和邻接第一圆锥形轮廓区段的圆柱形轮廓区段。压力测量单元2包括帽2.20和压力参考体积2.201。压力测量单元2由双相不锈钢、铁素体钢或奥氏体钢制成。圆柱形轮廓区段和第一圆锥形轮廓区段彼此邻接,从而形成台阶部2.214,使得形成横向环形表面区域。支承体2.2的内表面2.213包括布置在圆柱形轮廓区段和腔体2.21的第二侧2.212之间的第二圆锥形轮廓区段。第一圆锥形轮廓区段和第二圆锥形轮廓区段对应于具有相同顶角α的圆锥体,其具有更容易制造的优点。然而,取决于所需的冻结特性,顶角也可以彼此不同。
[0141] 图7示出了具有帽3.20和压力参考体积3.201的金属压力测量单元3的另一实施例。支承体3.2或腔体3.21的内表面3.213分别包括从腔体3.21的第二侧3.212延伸至腔体3.21的第一侧的抛物线轮廓。由于抛物线轮廓,因此内表面3.213以斜率邻接膜3.1的第一表面3.11。抛物线轮廓代表支承体3.2的内表面3.213的凹形轮廓(区段),所述凹形轮廓围绕槽形室3.21(或分别为腔体3.21)的圆周延伸并且从腔体3.21的第二侧3.212延伸至腔体的第一侧3.211。由于膜3.1与抛物线轮廓横向相交,因此抛物线轮廓呈现平截头抛物面的形状。腔体3.21的第二侧3.212处的抛物线轮廓的曲率小于腔体3.21的第一侧3.211处的曲率。在比较曲率时,应考虑竖直曲率,如图7所示。因此,引导因冻结而产生的力远离膜主要发生在腔体3.21的第一侧3.211的区域中的膜3.1附近处。
[0142] 图8示出了具有帽4.20和压力参考体积4.201的金属压力测量单元4的另一实施例。支承体4.2的内表面4.213包括邻接膜4.1的第一表面4.11的圆柱形轮廓区段。因此,支承体4.2的内表面4.213垂直地邻接膜4.1的第一表面4.11。圆柱形轮廓区段在槽形室4.21的圆周上延伸。凹形轮廓区段通过形成台阶部4.214而邻接圆柱形轮廓区段。凹形轮廓区段在槽形室的圆周上延伸并且从圆柱形轮廓区段延伸到腔体4.21的第二侧4.212。凹形轮廓区段在槽形室4.21的轴向高度的大约四分之三上延伸,其中圆柱形轮廓区段在槽形室4.21的轴向高度的大约四分之一上延伸。虽然在当前的图8中示出了特定的分区,但是显而易见的是,如上所述,圆柱形轮廓区段和凹形轮廓区段之间的其他分区也是可能的。
[0143] 图9示出了具有帽5.20和压力参考体积5.201的金属压力测量单元5的另一实施例。支承体5.2的内表面5.213包括从腔体5.21的第二侧5.212延伸到第一侧5.211并且在槽形室5.21(或分别地腔体5.21)的圆周上延伸的抛物线轮廓。与图7所示的实施例相比,抛物线轮廓是凸形的。腔体5.21的第二侧5.212处的抛物线轮廓的曲率大于腔体5.21的第一侧5.211处的抛物线轮廓的曲率。因此引导力远离膜主要发生在腔体5.21的第二侧5.212的区域中。支承体5.2的内表面5.213以大斜率或几乎垂直地邻接膜5.1的第一表面5.11。
[0144] 图10示出了具有帽6.20和压力参考体积6.201的金属压力测量单元6的另一实施例。支承体6.2的内表面6.213包括两个彼此邻接的凸形轮廓区段。第一凸形轮廓区段以一定斜率邻接膜6.1并且在槽形室6.21的圆周上延伸。第二凸形轮廓区段通过形成台阶部6.214而邻接第一凸形轮廓区段并且第二凸形轮廓区段从第一凸形轮廓区段延伸至腔体
6.21的第二端6.212。第二凸形轮廓区段也围绕槽形室6.21的圆周延伸。第二凸形轮廓区段呈现出比第一凸形轮廓区段更小的曲率。因此,支承体6.2的内表面6.213在第二凸形轮廓区段处比在第一凸形轮廓区段处更陡峭。转而第二凸形轮廓区段在腔体的第二侧6.212处具有比在台阶部处更大的曲率,在所述台阶部处第一凸形轮廓区段和第二凸形轮廓区段彼此邻接。第一凸形轮廓区段在槽形室6.21的轴向高度的约三分之一上延伸,并且第二凸形轮廓区段在槽形室6.21的轴向高度的约三分之二上延伸。虽然当前的图10中示出了特定的分区,但是显而易见的是,如上所述,两个凸形轮廓区段之间的其他分区也是可能的。
[0145] 图11示出了具有帽6.20和压力参考体积6.201的金属压力测量单元7的另一实施例。压力测量单元7与图10所示的压力测量单元6类似,其中不同之处在于,代替第二凸形轮廓区段的是圆锥形轮廓区段邻接第一凸形轮廓区段。因此,支承体7.2的内表面7.213包括邻接膜7.1的第一表面7.11的凸形轮廓区段和通过形成台阶部而邻接凸形轮廓区段的圆锥形轮廓区段。圆锥形轮廓区段从凸形轮廓区段延伸至腔体7.21的第二侧7.212。凸形轮廓区段和圆锥形轮廓区段两者都在槽形室7.21的圆周上延伸。
[0146] 如图4至图16中所示的压力测量单元可以包括基底绝缘层、中间绝缘层和可钎焊金属层,如例如结合图1所描述,尽管在图4至图16中没有明确示出。
[0147] 图12a示出了包括压力测量单元8的实施例的压力换能器100的实施例。压力测量单元8对应于图5所示的实施例并且包括具有圆锥形轮廓的槽形室。
[0148] 图12b示出了包括压力测量单元8’的实施例的压力换能器100’的实施例。再者,压力测量单元8’对应于图5所示的实施例并且包括具有圆锥形轮廓的槽形室。与图12a所示的压力换能器的实施例不同,压力换能器100’包括波纹管101’作为补偿元件,以通过实现测量体积的适应性尺寸来进一步改进防冻保护。
[0149] 图13示出了用于配量废气还原介质的配量单元1000’的实施例,其包括图12b的压力换能器100’。
[0150] 图14示出了具有帽9.20的压力测量单元9的另一实施例,其中销9.2至少部分地布置在槽形室9.21中。销9.3具有圆锥形形状。从腔体9.21的第二侧9.212冻结的测量介质的一部分冰可以楔入销9.3和支承体9.2的内表面9.213之间并且从而在空间上固定在远离膜9.1的第一表面9.11的位置处。
[0151] 图15示出了具有帽10.20的压力测量单元10的另一实施例。支承体10.2的内表面10.213包括圆锥形轮廓。衬里插入物10.215布置在腔体10.21中以覆盖形成腔体10.21的侧壁的支承体10.2的内表面10.213。衬里插入物10.215包括肋10.216,所述肋与支承体10.2的内表面10.213中的对应凹部接合,以用于衬里插入物10.215的牢固安装。衬里插入物
10.215还包括凸缘10.217,所述凸缘在腔体10.21的第二侧10.212处抵接在支承体10.2的外横向表面上。衬里插入物10.215具有圆锥形形状并且形成槽形室10.22的侧壁。衬里插入物10.215在上端处开放,以为了使膜10.1的第一表面10.11开放。衬里插入物10.215由耐尿素弹性体制成并且具有比支承体10.2的内表面10.213更低的粗糙度。
[0152] 图16示出了具有衬里插入物11.215和帽11.20的压力测量单元11.0的另一实施例。支承体11.2的内表面11.213包括圆锥形轮廓,这类似于图15中所示的实施例。衬里插入物11.215布置在腔体11.21中以覆盖支承体11.2的形成腔体11.21的侧壁的内表面11.213。衬里插入物11.215包括外肋11.216,所述外肋抵接在支承体11.2的平坦内表面11.215上,使得填充有空气的缓冲室11.218布置在衬里插入物11.215与支承体11.2的内表面11.213之间。因此,外肋11.216用作用于产生缓冲室11.218的间隔元件。在测量介质冻结的情况下,缓冲室11.218可以被压缩,使得可以补偿测量体积的增加。衬里插入物11.215还包括凸缘11.217,所述凸缘在腔体11.21的第二侧11.212处抵接在支承体11.2的外横向表面上。衬里插入物11.215具有圆锥形形状并且形成槽形室11.22的侧壁。此外,衬里插入物11.215还覆盖膜11.1的第一表面11.11,以为了防止诸如尿素溶液之类的测量介质缓慢进入缓冲室11.218中。衬里插入物11.215由耐尿素塑料制成,其具有足够的刚性以在冻结之前承受测量介质的流体压力。因此,衬里插入物11.215优选地表现出比图15所示的衬里插入物
10.215更大的刚度。此外,衬里插入物11.215优选地具有比支承体11.2的内表面11.213更低的粗糙度。