CN101069059A

CN101069059A - 板式换热器

Info

Publication number: CN101069059A
Application number: CNA2005800410560A
Authority: CN
Inventors: M·圣皮埃尔; T·F·塞勒; P·B·布拉迪
Original assignee: Dana Canada Corp
Current assignee: Dana Canada Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2025-10-19
Also published as: CA2485036A1; ATE536524T1; CN100516752C; EP1802933A1; JP2008517240A; CA2485036C; EP1802933B1; EP1802933A4; JP4881867B2; WO2006042405A1

Abstract

一种换热器具有呈交替、叠置关系布置的油芯板和冷却剂芯板。流体流动通道设置在相邻板之间，使得油流动通道与冷却剂流动通道交替，并且油可以从每个油板的油入口、通过油流动通道流向油出口，冷却剂可以从每个冷却剂板的冷却剂入口、通过冷却剂流动通道流向冷却剂出口。所述油入口邻近所述板的一端，所述油出口与所述油入口隔开，其中用于油流动的通道位于每个油板的相对侧上的冷却剂板的直立凸起部之间，并且从油板的直立凸缘中的间隙向油出口延伸。

Description

板式换热器

技术领域

本发明涉及板式换热器，其用于在两种流体之间(例如润滑油和液体冷却剂)之间实现热传递。

背景技术

包括大量换热器板的板式换热器众所周知。大致使用这种换热器在第一流体(例如要冷却的润滑油)和第二流体(例如液体冷却剂)之间实现热传递。

存在对这类改进的换热器的需要，其制造成本低，并且流体间的热传递得到优化。

发明内容

根据本发明提供了一种换热器，其包括多个第一流体芯板和多个第二流体芯板，每个芯板包括外周；第一端部；第二端部；具有顶面和底面的大致平坦底座；紧邻所述板的第一端部的第一流体入口；朝向所述板的第二端部的与所述第一流体入口隔开的第一流体出口；第二流体入口；以及第二流体出口；

其中，所述第一流体入口和出口沿板轴线彼此隔开，并且其中，所述第二流体入口和出口位于所述板轴线的相对侧上；

每个第一流体芯板还包括具有上表面的第一凸起隔离部分，其相对于所述底座的顶面以及相对于第一流体入口和出口凸起，所述第一凸起隔离部分具有紧邻第一流体入口的第一端部和朝向所述板的第二端部与所述第一流体入口隔开的第二端部，所述第一凸起隔离部分的第二端部朝向所述板的第二端部相对于第一流体出口隔开，并且在所述第一凸起隔离部分的第二端部和所述板的第二端部之间设置有第一流体流动间隙，所述第一流体可以穿过所述间隙在第一流体入口和出口之间流动；

每个第一流体芯板还包括具有下表面的第一凹进隔离部分，其相对于所述底座的底面凹陷，并且第一流体入口和出口形成在第一凹陷隔离部分中，所述第一凹陷隔离部分具有紧邻所述板的第一端部的第一端部和紧邻所述板的第二端部的第二端部，其中设置有第二流体流动间隙，所述第二流体可以穿过所述间隙在第二流体入口和出口之间流动，所述第二流体间隙朝向所述板的第一端部相对于所述第二流体入口和出口中的至少一个隔开；

每个第二流体芯板还包括具有上表面的第二凸起隔离部分，其相对于所述底座的顶面凸起，并且所述第二板的第一流体入口和出口形成在第二凸起隔离部分中，所述第二凸起隔离部分具有紧邻所述板的第一端部的第一端部和紧邻所述板的第二端部的第二端部，其中设置有第二流体流动间隙，所述第二流体可以穿过所述间隙在所述第二流体入口和出口之间流动，所述第二流体流动间隙朝向所述板的第一端部相对于所述第二流体入口和出口中的至少一个隔开；

每个第二流体芯板还包括具有下表面的第二凹进隔离部分，其相对于所述板的底面以及相对于所述第一流体入口和出口凹陷，所述第二凹进隔离部分具有紧邻所述第一流体入口的第一端部和朝向所述板的第二端部与所述第一流体入口隔开的第二端部，所述第二凹进隔离部分的第二端部朝向所述板的第二端部相对于所述第一流体出口隔开，其中在所述第二凹进隔离部分的第二端部和所述板的第二端部之间设置有第一流体流动间隙，所述第一流体可以穿过所述间隙在第一流体入口和出口之间流动；

所述第一流体芯板和第二流体芯板成交替叠置关系，其中每个第一流体芯板的外周密封到相邻第二流体芯板的外周上以形成多个流体流动通道；

所述多个流体流动通道包括用于第一流体流动的多个第一流体流动通道，每个第一流体流动通道形成在第一流体芯板的顶面和向上相邻的第二流体芯板的底面之间，其中第一流体芯板的第一凸起隔离部分的上表面与第二流体芯板的第二凹进隔离部分的下表面密封接触，并且第一凸起隔离部分的间隙与第二凹进隔离部分的间隙连通，使得第一流体可以从所述第一流体入口通过所述第一流体流动通道再通过所述间隙流向所述第一流体出口；

所述多个流体流动通道还包括用于第二流体流动的多个第二流体流动通道，每个第二流体流动通道形成在第二流体芯板的顶面和向上相邻的第一流体芯板的底面之间，其中第二流体芯板的第二凸起隔离部分的上表面与第一流体芯板的第一凹进隔离部分的下表面密封接触，并且第二凸起隔离部分的间隙与第一凹进隔离部分的间隙连通，使得第二流体可以从所述第二流体入口通过所述第二流体流动通道再通过所述间隙流向所述第二流体出口；

其中所述第一流体流动通道与所述第二流体流动通道交替布置。

应当理解，可选地，所述第一流体可以反向流过第一流体流动通道，在这种情况下，所述板中的第一流体出口将起到第一流体入口的作用，并且所述板中的第一流体入口将起到第一流体出口的作用。

附图说明

为了更清楚地理解、并且更容易地实现本发明，现在将参照附图以举例方式对本发明进行更充分地描述，其中：

图1是根据优选实施方式的换热器的油芯板的顶部透视图；

图2是图1所示油芯板的底部透视图；

图3是根据优选实施方式的换热器的冷却剂芯板的顶部透视图；

图4是图3所示冷却剂芯板的底部透视图；

图5是图1和2所示油芯板的顶部平面图；

图6是图1和2所示油芯板的底部平面图；

图7是图3和4所示冷却剂芯板的顶部平面图；

图8是图3和4所示冷却剂芯板的底部平面图；

图9是根据优选实施方式的换热器的横断面视图，其包括大量如图1、2、5和6所示的油芯板和多个如图3、4、7和8所示的冷却剂芯板，其中油芯板沿图5中的直线9-9剖开，冷却剂芯板沿图7中的直线9′-9′剖开；以及

图10是图9所示换热器的另一横断面视图，其中油芯板沿图5中的直线10-10剖开，冷却剂芯板沿图7中的直线10′-10′剖开。

优选实施方式

本发明的优选实施方式涉及在要冷却的第一流体和第二流体之间实现热传递的板式换热器。第一流体可以优选地包括润滑油，例如天然或人造发动机油、传动油或动力转向油或者其它要冷却的流体，例如燃料。第二流体可以优选地包括用于冷却换热器中的油的液体冷却剂，例如乙二醇冷却剂。可选地，第一和第二流体中的至少一种可以是，例如，水、去离子水、或制冷剂，所述流体为液相、气相或两相形式。在下面的详细描述中，第一和第二流体分别称作油和冷却剂，并且呈液态。

例如″顶部″、″底部″、″向上″、″向下″、″凸起″、″凹进″等的术语在此用作描述根据本发明的换热器和换热器板的特征的参考术语。应当理解，这些术语只是出于方便目的，根据本发明的换热器和换热器板在使用时可以具有任何希望的朝向。

现在将参考图1、2、5和6详细描述油芯板10。油芯板10包括大致扁平的、平面的底座12，其具有顶面14和底面16。在优选实施方式中，板10的外周18具有直立凸缘20，该凸缘20沿远离底座12的方向向外倾斜，从而使凸缘20和底座12的相邻部分之间为钝角。底座12具有紧邻板10的第一端部24的油入口22，和朝向板10的第二端部28与所述油入口22隔开的油出口26。油入口和出口22、26沿板轴线P彼此隔开，所述板轴线在附图所示的优选实施例中纵向平分板10。但是，应当认识到，轴线P不一定平分板10。

在附图所示优选实施例中，板10还包括冷却剂入口30和冷却剂出口32以及另一开口34，所述另一开口34位于油入口和出口22、26之间。冷却剂入口和出口30、32优选位于板轴线P的相对侧上，并且优选位于紧邻板10的第二端部28。所述另一开口34(其目的将稍后进行描述)优选位于油入口和出口22、26之间，优选非常接近开口22、26，并且优选沿板轴线P定位。

油芯板10的底座12具有多个凸起或凹陷，以便引导热交换流体沿所述底座的顶面和底面14、16流动。特别地，芯板10具有从其顶面和底面14、16沿相反方向伸出的部件。为了和用于描述板的相对朝向的参考术语相一致，从底座12的顶面14伸出的部件称作″凸起″，而从底面16伸出的部件称作″凹陷″。而且，应当理解，这些术语只是为了方便起见。现在将详细描述油芯板10的这些部件。

如图1和5所示，底座12的顶面14具有第一凸起隔离部分36，其具有相对于底座12的顶面14和相对于油入口和出口22、26凸起的上表面38。第一凸起隔离部分36的作用在于引导油沿底座12的顶面14在油入口和出口22、26之间以这样的方式流动，使得板表面积的利用最大化，从而提供与冷却剂的最佳热传递。这将在下文详细描述。

第一凸起隔离部分36具有紧邻油入口22的第一端部40，和朝向板10的第二端部28与所述油入口22隔开的第二端部42。在第一凸起隔离部分36的第二端部42和板10的第二端部28之间优选提供油流动间隙44，油可以通过该间隙在油入口和出口22、26之间流动，如下文详细解释的那样。

如图2和6所示，底座12的底面16具有第一凹进隔离部分46，其具有相对于底面16凹进的下表面48。第一凹进隔离部分46的作用在于引导冷却剂沿底座12的底面16在冷却剂入口和出口30、32之间以这样的方式流动，从而优化与油的热传递。这将在下文详细描述。

第一凹进隔离部分46具有紧邻板10的第一端部24的第一端部50，和紧邻板10的第二端部28的第二端部52。油入口和出口22、26两者形成在第一凹进隔离部分46的下表面48上，其中油入口22优选紧邻隔离部分46的第一端部50定位，油出口26优选位于隔离部分46的第一和第二端部50、52中间。

优选地，如图所示，第一凹进隔离部分46沿板轴线P延伸，其中冷却剂入口和出口30、32位于隔离部分46的相对侧上。至少提供一个冷却剂流动间隙，其穿过第一凹进隔离部分46或位于隔离部分46和板的第一端部24之间，冷却剂在其流动于冷却剂入口和出口30、32之间时可以通过所述间隙大致横向流动。在附图显示的优选实施例中，在第一凹进隔离部分46的第一端部50和板10的第一端部24之间提供第一冷却剂流动间隙54，冷却剂可以通过该间隙在冷却剂开口30、32之间流动。为了使沿底座12的底面16的冷却剂流动路径最大化，从而优化热传递，冷却剂流动间隙54朝向板10的第一端部24相对于冷却剂开口30、32隔开，优选地，冷却剂流动间隙54和冷却剂开口30、32位于板10的相对端部上。

现在将参考图3、4、7和8详细描述冷却剂芯板60。冷却剂芯板60包括大致扁平的、平面的底座62，其具有顶面64和底面66。在本发明优选实施方式中，板60的外周68具有直立凸缘70，该凸缘70沿远离底座62的方向向外倾斜，从而使凸缘70和底座62的相邻部分之间为钝角。底座62具有紧邻板60的第一端部74的油入口72，和朝向板60的第二端部78、优选沿板轴线P与所述油入口72隔开的油出口76。

在附图所示实施例中，板60还包括冷却剂入口80和冷却剂出口82以及另一开口84，所述另一开口84位于油入口和出口72、76之间。开口84的目的将稍后进行详细解释。冷却剂入口和出口80、82优选位于板轴线P的相对侧上，并且优选紧邻板60的第二端部78。另一开口84优选位于油入口和出口72、76之间，优选非常接近开口72、76，而且优选沿板轴线P定位。

冷却剂芯板60的底座62具有多个凸起或凹陷，以便引导热交换流体沿所述底座的顶面和底面64、66流动。特别地，芯板60具有从其顶面和底面64、66沿相反方向伸出的部件。和油芯板一样，从冷却剂芯板60的顶面64伸出的部件称作″凸起″，而从底面66伸出的部件称作″凹陷″。而且，应当理解，这些术语只是为了方便起见。现在将详细描述冷却剂芯板60的这些部件。

如图3和7所示，底座62的顶面64具有第二凸起隔离部分86，其具有相对于顶面64凸起的上表面88。第二凸起隔离部分86的作用在于引导冷却剂沿底座62的底面64在冷却剂入口80、82之间以这样的方式流动，从而优化与油的热传递。这将在下文详细描述。

第二凸起隔离部分86具有紧邻板60的第一端部74的第一端部90，和紧邻板60的第二端部78的第二端部92。油入口和出口72、76两者形成在第二凸起隔离部分86的上表面88上，其中油入口72优选紧邻隔离部分86的第一端部80定位，油出口76优选位于隔离部分86的第一和第二端部80、92中间。

优选地，如图所示，第二凸起隔离部分86沿板轴线P延伸，其中冷却剂入口和出口80、82位于隔离部分86的相对侧上。至少提供一个冷却剂流动间隙，其穿过第二凸起隔离部分86或位于隔离部分86和板60的第一端部74之间，冷却剂在其流动于冷却剂入口和出口80、82之间时可以通过所述间隙大致横向流动。在附图显示的优选实施例中，在第二凸起隔离部分86的第一端部90和板60的第一端部74之间提供第一冷却剂流动间隙94，冷却剂可以通过该间隙在冷却剂开口80、82之间流动。为了使沿底座62的顶面64的冷却剂流动路径最大化，从而优化热传递，冷却剂流动间隙94朝向板60的第一端部74相对于冷却剂开口80、82隔开，优选地，冷却剂流动间隙94和冷却剂开口80、82位于板60的相对端部上。

如图4和8所示，底座62的底面66具有第二凹进隔离部分96，其具有相对于底座62的底面66以及相对于油入口和出口72、76凹进的下表面98。第二凹进隔离部分96的作用在于引导油沿底座62的底面66在油入口和出口72、76之间以这样的方式流动，从而优化与冷却剂的热传递。这将在下文详细描述。

第二凹进隔离部分96具有紧邻油入口72的第一端部100，和朝向板60的第二端部78与所述油入口72隔开的第二端部102。在第二凹进隔离部分96的第二端部102和板60的第二端部78之间优选提供油流动间隙104，油可以通过该间隙在油入口和出口72、76之间流动，如下文详细解释的那样。

从附图中应当认识到，油芯板10的第一凸起隔离部分36和冷却剂芯板60的第二凹进隔离部分96在尺寸、形状和位置上相对应，使得它们相应的上下表面38和98在装配好的换热器中彼此密封接触。现在将参考附图描述第一凸起隔离部分36的优选部件。除了注明相反的地方之外，下面的讨论同样适用于板60的第二凹进隔离部分96，并且第二凹进隔离部分96的相应部件用相应的、带撇号的附图标记在图中标出。

首先，从图1和5中发现，第一凸起隔离部分36包括第一部分106和一对支腿108、110。隔离部分36的第一部分106位于油入口和出口22、26之间，并且包括隔离部分36的第一端部40。在附图显示的优选实施例中，隔离部分36的第一端部106包括围绕油芯板10的另一开口34的凸起的、大致圆形的肋部，所述肋部的外周非常接近油入口和出口22、26。

如图所示，第一凸起隔离部分36的支腿108、110从隔离部分36的第一部分106朝向板10的第二端部28伸出。优选地，支腿108、110的末端112、114位于隔离部分36的第二端部42上，并且紧邻板10的第二端部28，其中油流动间隙44由支腿108、110的末端112、114和板10的第二端部28之间的距离(平行于轴线P测量)限定。

优选地，支腿108、110沿油出口26的相对侧延伸其长度的至少一部分并隔开以限定通道116。由于支腿108、110的末端112、114和板10的第二端部28之间的轴向距离优选小于油出口26和板10的第二端部28之间的轴向距离，因此通道116提供了从间隙44向板10的第一端部延伸的流动路径，油必须沿该路径流动以便到达油出口26。这具有延长油入口和出口22、26之间的流动路径的作用，从而使板表面积的利用最大化，并且优化热传递。

优选地，通道116与第一流体出口26、并且与第一凹进隔离部分46共面，即，它相对于底座12凹进。在附图显示的优选实施方式中，通道116优选地从油入口26向板10的第二端部28沿轴线P连续延伸。

如图所示，一对凹槽118和120形成在板10的顶面14上。每一凹槽118、120沿与通道116相对的支腿108、110之一的侧面延伸。优选地，凹槽118、120与通道116共面，并且每个凹槽具有与位于支腿108或110之一的末端112或114处的通道116连通的端部。最后，油芯板10的底座12在其顶面14上设置有一对直立凸起部122、124，该凸起部具有其中形成有冷却剂入口和出口30、32的相应的上表面126、128。在附图显示的优选实施例中，凸起部122、124的上表面126、128相对于底座12并且相对于第一凸起隔离部分36凸起，其中冷却剂芯板60的相应的冷却剂入口和出口80、82与其底座82共面。但是，应当认识到这不是必需的。例如，凸出的凸起部122、124的上表面126、128可以与凸起隔离部分36的上表面38共面，并且冷却剂芯板可以具有相应的凹进的凸起部(未显示)，其与所述凸出的凸起部122、124形成密封接触。

从附图中还应当认识到，油芯板10的第一凹进隔离部分46和冷却剂芯板60的第二凸起隔离部分86在尺寸、形状和位置上相对应，使得它们相应的下、上表面48和88在装配好的换热器中彼此密封接触。现在将参考附图描述第一凹进隔离部分46的优选部件。除了注明相反的地方之外，下面的讨论同样适用于板60的第二凸起隔离部分86，并且第二凸起隔离部分86的相应部件用相应的、带撇号的附图标记在图中标出。

人们注意到，第一凹进隔离部分46由多个凸起部组成，所述凸起部包括其中形成有油入口22的第一凸起部130和其中形成有油出口26的第二凸起部132。在优选实施例中，其中板10包括另一开口34，隔离部分46还包括第三凸起部134，其位于第一和第二凸起部130、132之间并与它们非常接近。第三凸起部134围绕另一出口34并位于包括第一凸起隔离部分36的第一部分106在内的大致圆形肋部的径向内部，如上所述。

如图所示，第一冷却剂流动间隙54位于第一凸起部130和板10的第一端部24之间。此外，第二冷却剂流动间隙136位于第一凸起部130和第三凸起部134之间，并且第三冷却剂流动间隙138位于第二凸起部132和第三凸起部134之间。第一间隙54优选宽于第二和第三间隙136、138，使得从冷却剂入口30流向冷却剂出口32的大部分冷却剂受迫使围绕第一凸起部130流动，从而使冷却剂流动的距离最大化，并且使板表面积的利用最大化，从而优化热传递。

如图所示，第二凸起部132为细长的，并且从油出口26向板10的第二端部28轴向延伸，从而防止在入口和出口30、32之间横跨板的冷却剂短路流动。还应当认识到，第二凸起部与如上所述的凹进通道116同等延伸，所述通道形成在板10的顶面14上。

第一凹进隔离部分46还包括一对支腿140、142以辅助引导冷却剂的流动。这些支腿140、142在第二凸起部132旁延伸并与其非常接近，并且与位于板10的另一侧的凹槽118、120重合。每个支腿140、142具有紧邻第三冷却剂流动间隙138终止的自由端和连接到第二凸起部132侧面的相对端部。支腿140、142通过一对狭窄凹槽144、146与第二凸起部132隔开，所述凹槽包括形成在板10的顶面14上的支腿108、110的下侧。凹槽144、146优选与围绕第三凸起部134的凹槽148共面，所述第三凸起部形成第一凸起隔离部分36的第一部分106的下侧，如上所述。

现在参考图9和10，其图解说明了根据本发明的换热器150，包括由例如铝、不锈钢或铜合金的一或多种金属制成的多个油芯板10和多个冷却剂芯板60。可选地，所述板可以包括例如塑料的非金属材料，其优选具有高导热率。板10、60呈交替叠置的关系布置，其中所有的板10、60面向相同方向，并且相邻板10、60的凸缘20、70彼此密封嵌套接触，从而使相邻芯板10、60的外周18、68密封在一起。在图中，换热器150的所有板10、60显示为朝上，但位于换热器底部和顶部的板除外，每个油芯板10使其顶面14面向在上方相邻的冷却剂芯板60的底面66，每个冷却剂芯板60使其顶面64面向在上方相邻的油芯板10的底面16。图中只显示了包括换热器150的一些板。

可选的油芯板和冷却剂芯板10、60的底座12、62彼此隔开，以限定一系列交替的油流动通道152和冷却剂流动通道154。油流动通道152形成在油芯板10的顶面14和在上方相邻的冷却剂芯板60的底面66之间。类似地，冷却剂流动通道154形成在冷却剂芯板60的顶面64和在上方相邻的油芯板10的底面16之间。

从换热器150的图中应当看出，油芯板10的第一凸起隔离部分36与在上方相邻的冷却剂芯板60的相应的第二凹进隔离部分96密封接触，隔离部分36、96分别沿其上下表面38、98密封接触。如上所述，隔离部分36、96优选在尺寸和形状方面相同，并且具有足够的高度，使得构成隔离部分36的每个凸起元件(即，第一部分106和支腿108、110)与隔离部分96的相应的凹进元件(即，第一部分106′和支腿108′、110′)密封接触。此外，相应的油芯板和冷却剂芯板10、60的油流动间隙44和104对准，相应的板10、60的通道116、116′，凹槽118、118′以及120、120′也是一样。

还应当清楚的是，冷却剂芯板60的第二凸起隔离部分86与在上方相邻的油芯板10的相应的第一凹进隔离部分46密封接触，隔离部分86、46分别沿其上下表面88、48密封接触。隔离部分46、86优选在尺寸、形状和高度方面相同，使得构成隔离部分46的每个凹进元件(即，第一凸起部130、第二凸起部132、第三凸起部134和支腿140、142)与隔离部分86的相应的凸起元件(即，第一凸起部130′，第二凸起部132′，第三凸起部134′和支腿140′、142′)密封接触。此外，相应的油芯板和冷却剂芯板10、60的第一冷却剂流动间隙54和94对准，相应的板10、60的第二冷却剂流动间隙136、136′，第三冷却剂流动间隙138、138′，以及狭窄的凹槽144、144′，146、146′也是一样。

还应当认识到，形成在每个油芯板10的顶面14上的凸起部122、124(其中形成有冷却剂入口和出口30，32)沿其上表面126、128密封到在上方相邻的冷却剂芯板60的底面66上。此外，板10、60利用每个油芯板10的开口(即，油入口22、油出口26、冷却剂入口30、冷却剂出口32、另一开口34)与每个冷却剂芯板60的相应的开口(即油入口72、油出口76、冷却剂入口80、冷却剂出口82、另一开口84)对准而密封在一起。

在板由金属材料制成的情况下，它们可以具有覆层、涂层或垫板形式的钎料金属，这样，在如上所述的多个油芯板10和多个冷却剂芯板60装配之后，装配好的板10、60可以放置在铜焊炉或其它适当的加热设备中，以提供板10、60之间的上述密封接触。金属板还可以通过可选的适当手段，例如焊接、粘合或使用密封垫片的机械装配连接在一起。非金属板可以通过其他手段，例如超声波焊接连接在一起。在图中示意性地显示了端板156和158，该端部用于密封板堆的端部并将其连接到油和冷却剂系统上。

图9显示了下部端板158，其具有冷却剂入口160、冷却剂入口接头162，以及冷却剂出口164、冷却剂出口接头166。板158的冷却剂入口160与冷却剂流动通道154连通，并且与堆置板10、60的冷却剂入口30、80对准。类似地，板158的冷却剂出口164与冷却剂流动通道154连通，并且与板10、60的冷却剂出口32、82对准。对准的入口30、80和对准的出口32、82在换热器150的上端由上部端板158封闭。

如图10所示，下部端板158优选安装到发动机组168上，并且上部端板优选安装到油过滤器170上。下部端板158具有油入口172，油通过该入口从发动机组168中的内部流动通道174流入换热器150。下部端板158的油入口172与油流动通道152连通，并且与堆置板10、60的油入口22、72对准。上部端板156具有与油过滤器170的入口178连通的油出口176。油出口176还与油流动通道152连通并且与板10、60的油出口26、76对准。

上部端板156还具有回油开口180，已过滤的油通过所述回油开口经堆置板10、60的对准的另一开口34、84返回到发动机组168，上述部件共同构成了与油流动通道152隔开的油回流通道182。油回流通道182与下部端板158上的回油开口184，以及发电机本体168的油回流通道186连通。

操作中，油从发动机组168通过下部端板158上的油入口172流入换热器150，随后流入对准的油入口22、72的一端。由于对准的开口22、72的另一端由上部端板156封闭，油受迫流过油流动通道152，如图5中的点划线所示。为了从油入口22流向油出口26，油必须在第一凸起隔离部分36旁边朝向板10的第二端部28、通过油流动间隙44并沿通道116流向油出口26。因此，油在其从油入口22流向油出口26时，必须流过每个板10的相当大部分底座12。

从换热器流过对准的油出口26、76的油流过上部端板156上的油出口176并流入油过滤器170，在此它穿过过滤介质188并进入带孔的中心管190，用于通过油回流通道182和回油开口180、184返回到发动机组168。通过发动机组168、换热器150和油过滤器170的油的流动由图10中的箭头标出。在该实施例中，应当理解油在其过滤之前被冷却。

在可选方案中，油流动可以反向，使得它在通过换热器150冷却之前被过滤。在该实施例中，油从发动机组168的通道186流入换热器150的通道182。油流过通道182并流入油过滤器170以进行过滤。已过滤的油随后通过上部端板156上的开口176流入换热器150并且通过下部端板158上的开口172流出换热器，通过通道174返回至发动机组168。

在图10显示的优选换热器150中，对准的入口22、72被密封，防止在所有操作条件下与油过滤器170直接流体连通，即，油在进入油过滤器170之前必须流过油流动通道152。优选在上部端板156上设置另一开口(未显示)，其与板10、60的入口22、72对准，并且具有旁通阀(未显示)，例如主动压力或热动式安全阀，以允许油在启动条件下旁通换热器并直接进入油过滤器。这种旁通阀在本领域中已知并且不构成本发明的一部分。可选地，优选提供被动式旁通孔，呈上部端板156中的标准孔的形式，从而使流体在不同条件下受控流动到油过滤器。

如图9所示，冷却剂通过下部端板158上的冷却剂入口160流入换热器150，随后流入对准的冷却剂入口30、80的一端。由于对准的开口30、80的另一端由上部端板158封闭，冷却剂受迫流过冷却剂流动通道154，遵循图7中点划线标出的路径。为了从冷却剂入口30流向冷却剂出口32，冷却剂必须沿着第二凸起隔离部分86的一侧朝向板10的第一端部24、通过第一冷却剂流动间隙54、随后在隔离部分86的另一侧旁朝向板10的第二端部28流向冷却剂出口32。因此，冷却剂在其从冷却剂入口30流向冷却剂出口32时，必须流过每个冷却剂芯板60的相当大部分底座62。应当认识到，较少量的冷却剂将流过第二和第三冷却剂流动间隙136、138，但是这对换热器150的性能只有最轻微的影响。

根据本发明的换热器150由此实现了油和冷却剂之间的高速热传递。当然，应当认识到，开口32、82可以是冷却剂入口，开口30、80是冷却剂出口。此外，开口26、76可以起到油入口的作用，开口22、72起到油出口的作用。

应当认识到，每个油流动通道152的高度和每个冷却剂流动通道154的高度部分地取决于交替的板10、60的嵌套程度，由此部分地取决于凸缘20、70的倾角。还应当认识到，流动通道152、154的高度还部分地取决于隔离部分36、46、86、96的高度和凸起部122、124的高度。

传统形式的湍流器(例如于2001年6月12日授权给Wu等人的美国专利No.6,244,334中的湍流器60)优选设置在油流动通道152中的一个或多个中，并且还可以设置在冷却剂流动通道154中的一个或多个中，这些湍流器用以扰乱其中安装有湍流器的每个油或冷却剂流动通道152、154中的油或冷却剂流动，并且扰乱位于板10、60表面处的油或冷却剂流动的边界层，从而提高换热器150中从油到冷却剂的热传递效率。为清楚起见，这些湍流器只在图5和7中显示，并且只由虚线178、180概括表示。湍流器178、180具有其中发生油流最大湍流但具有油流高压降的高压降(HPD)流动方向，以及其中产生油流减少的湍流但具有油流低压降的横向低压降(LPD)流动方向。根据需要，各湍流器178、180可以沿HPD或LPD流动方向布置。

代替使用湍流器178、180，一或多个冷却剂芯板60的底座62可以形成有隔开的凸起，例如肋部和/或凹部，与公开于2004年3月4日的美国公开No.2004/0040697 A1(St.Pierre等人)中的图1和2所示类似，该文献在此全部引入作为参考。

尽管本发明已经结合一些优选实施例进行了描述，但是本发明不限于此。相反，本发明包括落入下列权利要求中的全部实施例。

Claims

1.一种换热器，包括多个第一流体芯板和多个第二流体芯板，每个芯板包括外周；第一端部；第二端部；具有顶面和底面的大致平坦底座；邻近所述板的第一端部的第一流体入口；朝向所述板的第二端部与所述第一流体入口隔开的第一流体出口；第二流体入口；以及第二流体出口；

每个第一流体芯板还包括具有上表面的第一凸起隔离部分，所述上表面相对于所述底座的顶面以及相对于第一流体入口和出口凸起，所述第一凸起隔离部分具有紧邻第一流体入口的第一端部和朝向所述板的第二端部与所述第一流体入口隔开的第二端部，所述第一凸起隔离部分的第二端部朝向所述板的第二端部相对于第一流体出口隔开，并且在所述第一凸起隔离部分的第二端部和所述板的第二端部之间设置有第一流体流动间隙，所述第一流体可以穿过所述第一流体流动间隙在第一流体入口和出口之间流动；

每个第一流体芯板还包括具有下表面的第一凹进隔离部分，所述下表面相对于所述底座的底面凹进，并且第一流体入口和出口形成在第一凹进隔离部分中，所述第一凹进隔离部分具有紧邻所述板的第一端部的第一端部和紧邻所述板的第二端部的第二端部，其中设置有第二流体流动间隙，所述第二流体可以穿过所述第二流体流动间隙在第二流体入口和出口之间流动，所述第二流体间隙朝向所述板的第一端部相对于所述第二流体入口和出口中的至少一个隔开；

每个第二流体芯板还包括具有上表面的第二凸起隔离部分，所述上表面相对于所述底座的顶面凸起，并且所述第二板的第一流体入口和出口形成在第二凸起隔离部分中，所述第二凸起隔离部分具有紧邻所述板的第一端部的第一端部和紧邻所述板的第二端部的第二端部，其中设置有第二流体流动间隙，所述第二流体可以穿过所述第二流体流动间隙在所述第二流体入口和出口之间流动，所述第二流体流动间隙朝向所述板的第一端部相对于所述第二流体入口和出口中的至少一个隔开；

每个第二流体芯板还包括具有下表面的第二凹进隔离部分，所述下表面相对于所述底座的底面以及相对于第一流体入口和出口凹进，所述第二凹进隔离部分具有紧邻第一流体入口的第一端部和朝向所述板的第二端部与所述第一流体入口隔开的第二端部，所述第二凹进隔离部分的第二端部朝向所述板的第二端部相对于第一流体出口隔开，并且在所述第二凹进隔离部分的第二端部和所述板的第二端部之间设置有第一流体流动间隙，所述第一流体可以穿过所述第一流体流动间隙在第一流体入口和出口之间流动；

所述多个流体流动通道包括用于第一流体流动的多个第一流体流动通道，每个第一流体流动通道形成在第一流体芯板的顶面和向上相邻的第二流体芯板的底面之间，其中第一流体芯板的第一凸起隔离部分的上表面与第二流体芯板的第二凹进隔离部分的下表面密封接触，并且第一凸起隔离部分的所述间隙与第二凹进隔离部分的所述间隙连通，使得第一流体可以从所述第一流体入口通过所述第一流体流动通道并通过所述间隙流向所述第一流体出口；

所述多个流体流动通道还包括用于第二流体流动的多个第二流体流动通道，每个第二流体流动通道形成在第二流体芯板的顶面和向上相邻的第一流体芯板的底面之间，其中第二流体芯板的第二凸起隔离部分的上表面与第一流体芯板的第一凹进隔离部分的下表面密封接触，并且第二凸起隔离部分的所述间隙与第一凹进隔离部分的所述间隙连通，使得第二流体可以从所述第二流体入口通过所述第二流体流动通道并通过所述间隙流向所述第二流体出口；

2.如权利要求1所述的换热器，其中所述第一流体芯板的第一凸起隔离部分和所述第二流体芯板的第二凹进隔离部分都包括：

第一部分，其定位于第一流体入口和出口之间并且包括隔离部分的第一端部；和

一对支腿，其从所述第一部分朝向所述板的第二端部伸出。

3.如权利要求2所述的换热器，其中所述支腿具有位于所述隔离部分的第二端部处的末端，该支腿的末端紧邻所述板的第二端部。

4.如权利要求3所述的换热器，其中从所述支腿的末端到所述板的第二端部的轴向距离小于从所述第一流体出口到所述板的第二端部的轴向距离，从所述支腿的末端到所述板的第二端部的所述轴向距离界定了所述隔离部分和所述板的第二端部之间的所述间隙。

5.如权利要求4所述的换热器，其中所述支腿彼此隔开并且沿所述第一流体出口的相对侧延伸其长度的至少一部分。

6.如权利要求5所述的换热器，其中在所述支腿之间界定有通道，该通道沿所述板轴线在所述第一流体出口和所述支腿的末端之间延伸。

7.如权利要求6所述的换热器，每个第一和第二流体芯板还包括一对凹槽，所述每个凹槽沿着与所述通道相对的所述支腿之一的侧部延伸，所述凹槽的一端位于所述支腿的末端处并且与所述通道连通。

8.如权利要求7所述的换热器，其中所述凹槽与所述通道共面。

9.如权利要求6所述的换热器，其中第一凸起隔离部分和第二凹进隔离部分之间的所述密封接触由相应隔离部分的支腿之间的密封接触以及相应隔离部分的第一部分之间的密封接触提供，这样，来自第一流体入口的第一流体只能通过流向所述支腿的末端、通过所述间隙流入所述通道、以及通过所述通道流向所述板的第一端部而进入第一流体出口。

10.如权利要求5所述的换热器，其中所述通道与所述第一流体出口和所述第一凹进隔离部分共面。

11.如权利要求10所述的换热器，其中所述通道从所述第一流体出口向所述板的第二端部延伸。

12.如权利要求2所述的换热器，其中所述隔离部分的所述第一部分包括围绕所述底座上的另一开口的肋部。

13.如权利要求1所述的换热器，其中每个第一流体芯板还包括一对凸起部，所述凸起部具有相对于所述底座的顶面和相对于所述第一凸起隔离部分凸起的上表面，其中所述第二流体入口和出口形成在所述凸起部的上表面上。

14.如权利要求1所述的换热器，其中所述第一流体芯板的第一凹进隔离部分和所述第二流体芯板的第二凸起隔离部分都包括：

其中形成有第一流体入口的第一凸起部；和

其中形成有第二流体入口的第二凸起部。

15.如权利要求14所述的换热器，其中穿过所述隔离部分的所述间隙位于所述第一凸起部和所述板的第一端部之间。

16.如权利要求14所述的换热器，其中所述第二凸起部为细长的并且从所述第一流体出口向所述板的第二端部轴向延伸。

17.如权利要求14所述的换热器，还包括位于所述第一和第二凸起部之间并且与其紧密接近的第三凸起部，其中所述第三凸起部围绕所述底座上的另一开口。

18.如权利要求17所述的换热器，其中在所述第一凸起部和第三凸起部之间以及在第二凸起部和第三凸起部之间形成有附加的间隙。

19.如权利要求14所述的换热器，其中所述隔离部分还包括一对在所述第二凸起部旁延伸并与其紧密邻近的支腿，每个所述支腿在其一个端部处连接到所述第二凸起部的侧部，其中在所述第二凸起部和每个所述支腿之间形成有狭窄的凹槽。

20.如权利要求1-19中任意一项所述的换热器，其中每个第一流体芯板的外周和每个第二流体芯板的外周具有向外倾斜的直立凸缘，每个板的所述直立凸缘与相邻板的所述直立凸缘密封嵌套接触以提供所述板的外周的所述密封。

21.如权利要求1-20中任意一项所述的换热器，其中所述密封接触包括铜焊接触。

22.如权利要求1-21中任意一项所述的换热器，其中在所述第一流体流动通道中的至少一个内设置有湍流器。

23.如权利要求1-22中任意一项所述的换热器，其中在所述第二流体流动通道中的至少一个内设置有湍流器。

24.如权利要求1-21和23中任意一项所述的换热器，其中所述第一流体芯板中的至少一个的底座具有隔开的、凸出的凹陷。

25.如权利要求1-22和24中任意一项所述的换热器，其中所述第二流体芯板中至少一个的底座具有多个隔开的凸起。

26.如权利要求1-21、23和25中任意一项所述的换热器，其中所述第一流体芯板中至少一个的底座具有隔开的、凸出的肋部。

27.如权利要求1-22、24和26中任意一项所述的换热器，其中所述第二流体芯板中至少一个的底座具有隔开的、凸出的肋部。