本发明专利技术涉及一种金属压力测量元件(1)，其具有主体(3)、位于主体(3)上的金属膜(5)以及位于所述主体(3)的传感器室(71)中的压力传感器(7)，其中，在所述膜(5)与所述主体(3)之间形成有膜室(51)，在所述膜室(51)与所述传感器室(71)之间形成有连接通路(9)，并且所述膜室和所述传感器室填充有用于传递作用在所述膜(5)上的压力的压力传递介质(13)，其特征在于，所述膜(5)包括表面结构(53)，所述表面结构(53)在平面图中至少与所述连接通路(9)的进入所述膜室(51)的入口区域(91)的外轮廓重叠。膜室(51)的入口区域(91)的外轮廓重叠。膜室(51)的入口区域(91)的外轮廓重叠。
【技术实现步骤摘要】
用于优化充油压力传感器的膜功能的通道结构
[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的总体概念的金属压力测量元件以及具有权利要求12的特征的用于制造金属压力测量元件的方法。
技术介绍
[0002]现有技术中已知各种形式的压力测量元件。这种压力测量元件用于压力计并且将压力转换成能够被进一步处理的电信号。压力测量单元是根据基本的测量原理、工艺中涉及的材料以及是否能够测量绝对压力还是相对压力来区分的。
[0003]根据上述，例如存在检测由膜(membrane)的变形引起的压力变化和由此引起的电容变化的电容式压力测量单元、通过例如应变计(strain gauge)检测膜的变形并且从应变计的电阻变化推断出压力的电阻压敏式压力测量单元、以及利用压电效应来确定压力的压电式压力测量元件。
[0004]根据工艺中涉及的材料，即与工艺环境和工艺介质接触的材料的区分通常是在金属和陶瓷压力测量元件之间进行区分，其中一者包括金属膜，另一者包括陶瓷膜。由于制造和计量方面的原因，压力测量元件的主体通常由与膜相同的材料制成。就制造技术而言，在相同或相似的材料之间进行粘接通常比在不同的材料之间进行粘接更容易。从计量学的角度来看，使用具有相似的或理想地相同的热膨胀系数的材料是有利的，这通过采用相同或相似的材料也更容易实现。
[0005]能够测量绝对压力还是相对压力通常取决于第二压力(例如，外部压力)是否被供应至膜的背面或者膜的背面是否被排空。
[0006]本申请假设是一种金属压力测量单元，其具有金属主体、布置在主体上的金属膜。在所述膜与所述主体之间形成有膜室(membrane chamber)，该膜室连接到传感器室(sensor chamber)，该传感器室中经由连接通路(connecting channel)设置有压力传感器。这些腔室和所述连接通路中填充有压力传递介质。
[0007]实际的压力传感器通常由硅片制成。这种芯片包含构造有压敏电阻器的膜，压敏电阻器在压力下会膨胀。压电芯片对于外部的影响非常敏感，因此在大多数情况下必须密封封装。因此，它以耐压密闭的方式安装在不锈钢外壳中，所述不锈钢外壳的前部用薄的不锈钢膜密封，从而形成膜室和传感器室。
[0008]这些腔室内充满压力传递介质，通常是合成油。在这种传感器中，只有金属膜(在这种情况下是不锈钢制成的)与工艺接触，工艺压力通过油传递至芯片膜。
[0009]为了使温度对压力测量的影响尽可能小，必须要将腔室中的体积，特别是膜室的体积保持得尽可能小。同样必要的是，金属膜在轴向上容易偏转，但在径向上相对坚硬。
[0010]在现有技术中，这是通过在横截面视图中包含波纹轮廓的膜来实现的，这样的波纹轮廓有利于在轴向上，即在压缩力作用于膜的方向上的变形，并且因此在径向上尽可能坚硬。为了使腔室的体积尽可能小，主体的面向膜的表面具有与之相适应的轮廓。从制造的观点来看，如果主体的面向膜的部分被相应地成形，并且膜仅当其附接到主体时才从主体
的该形状被模制成形，这是有利的。具体地说，膜位于主体上，例如被焊接至主体，然后被压在主体上并从主体上模制成形。例如，这可以通过压印或施加超压来实现。
[0011]在该模印中，不仅模制了主体的面向膜的表面的波形，而且模制了膜室与传感器室之间的连接通路通向膜室的部分。这种对连接通路的出口的模制能够导致膜被模制到连接通路中，使得通道被膜封闭。膜实际上形成了一个塞子，它封闭了连接通路的出口，因此随后很难或不可能用压力传递介质填充腔室。
[0012]在现有技术中，通过施加真空将膜从连接通路的出口拉出来，或者在连接到主体之前就给予膜所需的轮廓。
[0013]然而，通过施加真空，膜又在相反方向上变形，因此膜室的体积的最小化不是最佳的。如果膜在被连接到主体之前就形成，则膜相对于主体的成形和对准都可能发生偏差，因此用这种方法最小化膜室的体积也不是最佳的。
技术实现思路
[0014]本专利技术的任务是公开一种金属压力测量元件以及制造这种压力测量元件的方法，其中避免了现有技术的上述缺点。
[0015]该任务通过具有权利要求1的特征的金属压力测量元件以及具有权利要求12的特征的用于制造金属压力测量元件的方法来解决。
[0016]有利的进一步发展是从属权利要求的主题。
[0017]本专利技术提供了一种金属压力测量元件，其具有主体、位于主体上的金属膜、位于所述主体的传感器室中的压力传感器，其中在所述膜与所述主体之间形成有膜室，其中在所述膜室与所述传感器室之间形成有连接通路，并且所述膜室和所述传感器室填充有用于传递作用于所述膜上的压力的压力传递介质，其特征在于，所述膜包括表面结构，所述表面结构在平面图中至少与进入所述膜室的所述连接通路的入口区域的外轮廓重叠。
[0018]本申请所指的表面结构是指超过膜材料的自然表面粗糙度的粗糙度或通过凹陷或凸起引入膜中的附加结构。更具体地说，这些是在膜被连接至主体之前引入膜的表面结构。
[0019]这样，膜的表面就被形成为能够防止连接通路的进入膜室的入口开口的密封。所述表面结构确保至少初始量的压力传递介质总是能够进入膜室，并且在填充期间通过所述压力传递介质的压力将所述膜抬起和填充。
[0020]关于方向的信息在本申请中定义如下：
[0021]所述膜限定了由所述膜至所述主体的周向连接而持续的膜平面。从该膜平面开始，轴向由膜平面上的表面标准定义。在膜平面的平面图中，径向从膜的中心点延伸。“在平面图中”是指在轴向上观察测量单元的膜。“横截面”应理解为具有在轴向和径向上持续的平面的截面。
[0022]所述膜优选在平面图中具有圆形外轮廓。
[0023]在优选实施例中，膜可以包括至少一个通道(channel)，所述至少一个通道在平面图中与进入膜室的连接通路的入口区域的外轮廓至少相交一次。通过将通道设计成与膜表面相对的凹陷部，这种通道确保了即使当膜变形进入连接通路中，压力传输介质也能进入并填充膜室。通道可以特别容易地被引入到膜中，并且因此代表了根据本专利技术的表面结构
的具有成本效益的变型体。
[0024]如果膜包括与在垂直于膜平面的截面中与主体的正对着膜的壁相对应的表面轮廓，则有助于使膜室的体积最小化。这种相对应的表面结构能够通过直接模压主体的表面形状成形来实现。
[0025]所述模压成形可通过例如由气体或液体对所述膜施加超压，从而将所述膜压在其所面对的主体的表面上来执行。由于膜较薄，因此膜会发生塑性变形，并接受主体的表面轮廓。
[0026]作为一个额外的好处，表面轮廓为此目的而是波状的。波状轮廓使得膜能够在轴向上具有柔性并且使得膜能够在径向上具有刚性。如果表面轮廓包括从膜的中心点开始的在横截面视图中的余弦波形轮廓，则是有利的。这意味着轮廓包含位于中心点处的波峰，波峰阻碍通常在中心处通向膜室的连接通路的密封。
[0027]在所述膜的平面图中，所述至少一个通道优选地设计成至少部分地沿径向延伸。在一个实施例中，所述至少一个通道完全本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属压力测量元件(1)，其具有主体(3)、位于所述主体(3)上的金属膜(5)以及位于所述主体(3)的传感器室(71)中的压力传感器(7)，其中，在所述膜(5)与所述主体(3)之间形成有膜室(51)，在所述膜室(51)与所述传感器室(71)之间形成有连接通路(9)，并且所述膜室和所述传感器室填充有用于传递作用在所述膜(5)上的压力的压力传递介质(13)，其特征在于，所述膜(5)包含表面结构(53)，所述表面结构(53)在平面图中至少与所述连接通路(9)的进入所述膜室(51)的入口区域(91)的外轮廓重叠。2.根据权利要求1所述的金属压力测量元件(1)，其特征在于，所述膜(5)包括至少一个通道，在平面图中，所述至少一个通道与所述连接通路(9)的进入所述膜室(51)的所述入口区域(91)的所述外轮廓至少重叠一次。3.根据前述权利要求中的一项所述的金属压力测量元件(1)，其特征在于，在横截面视图中，所述膜(5)包括与所述主体(3)的正对着所述膜(5)的壁相对应的表面轮廓(55)。4.根据权利要求3所述的金属压力测量元件(1)，其特征在于，所述表面轮廓(55)包括余弦波形轮廓。5.根据权利要求2至4中的一项所述的金属压力测量元件(1)，其特征在于，所述至少一个通道被设计成至少部分地在径向(R)上延伸。6.根据权利要求2至5中的一项所述的金属压力测量元件(1)，其特征在于，所述至少一个通道在所述膜(5)的平面图中至少部分地呈螺旋状。7.根据权利要求2至6中的一项所述的金属压力测量元件(1)，其特征在于，所述至少一个通道从所述膜(5)的在平面图中的中心点开始形成直至所述膜(5)的半径(r)的至少1/4，特别地至少1/3。8.根据权利要求2至7中的一项所述的金属压力测量元件(1)，其特征在于，所述膜(5)包括至少2个通道，优选至少3个、4个、6个或8个通道。9.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔森，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：
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