專利名稱：板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及板式換熱器，其用于在兩種流體之間(例如潤滑油和液體冷卻劑)之間實現(xiàn)熱傳遞。
背景技術(shù)：
包括大量換熱器板的板式換熱器眾所周知。大致使用這種換熱器在第一流體(例如要冷卻的潤滑油)和第二流體(例如液體冷卻劑)之間實現(xiàn)熱傳遞。
存在對這類改進(jìn)的換熱器的需要，其制造成本低，并且流體間的熱傳遞得到優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提供了一種換熱器，其包括多個第一流體芯板和多個第二流體芯板，每個芯板包括外周；第一端部；第二端部；具有頂面和底面的大致平坦底座；緊鄰所述板的第一端部的第一流體入口；朝向所述板的第二端部的與所述第一流體入口隔開的第一流體出口；第二流體入口；以及第二流體出口；其中，所述第一流體入口和出口沿板軸線彼此隔開，并且其中，所述第二流體入口和出口位于所述板軸線的相對側(cè)上；每個第一流體芯板還包括具有上表面的第一凸起隔離部分，其相對于所述底座的頂面以及相對于第一流體入口和出口凸起，所述第一凸起隔離部分具有緊鄰第一流體入口的第一端部和朝向所述板的第二端部與所述第一流體入口隔開的第二端部，所述第一凸起隔離部分的第二端部朝向所述板的第二端部相對于第一流體出口隔開，并且在所述第一凸起隔離部分的第二端部和所述板的第二端部之間設(shè)置有第一流體流動間隙，所述第一流體可以穿過所述間隙在第一流體入口和出口之間流動；每個第一流體芯板還包括具有下表面的第一凹進(jìn)隔離部分，其相對于所述底座的底面凹陷，并且第一流體入口和出口形成在第一凹陷隔離部分中，所述第一凹陷隔離部分具有緊鄰所述板的第一端部的第一端部和緊鄰所述板的第二端部的第二端部，其中設(shè)置有第二流體流動間隙，所述第二流體可以穿過所述間隙在第二流體入口和出口之間流動，所述第二流體間隙朝向所述板的第一端部相對于所述第二流體入口和出口中的至少一個隔開；每個第二流體芯板還包括具有上表面的第二凸起隔離部分，其相對于所述底座的頂面凸起，并且所述第二板的第一流體入口和出口形成在第二凸起隔離部分中，所述第二凸起隔離部分具有緊鄰所述板的第一端部的第一端部和緊鄰所述板的第二端部的第二端部，其中設(shè)置有第二流體流動間隙，所述第二流體可以穿過所述間隙在所述第二流體入口和出口之間流動，所述第二流體流動間隙朝向所述板的第一端部相對于所述第二流體入口和出口中的至少一個隔開；每個第二流體芯板還包括具有下表面的第二凹進(jìn)隔離部分，其相對于所述板的底面以及相對于所述第一流體入口和出口凹陷，所述第二凹進(jìn)隔離部分具有緊鄰所述第一流體入口的第一端部和朝向所述板的第二端部與所述第一流體入口隔開的第二端部，所述第二凹進(jìn)隔離部分的第二端部朝向所述板的第二端部相對于所述第一流體出口隔開，其中在所述第二凹進(jìn)隔離部分的第二端部和所述板的第二端部之間設(shè)置有第一流體流動間隙，所述第一流體可以穿過所述間隙在第一流體入口和出口之間流動；所述第一流體芯板和第二流體芯板成交替疊置關(guān)系，其中每個第一流體芯板的外周密封到相鄰第二流體芯板的外周上以形成多個流體流動通道；所述多個流體流動通道包括用于第一流體流動的多個第一流體流動通道，每個第一流體流動通道形成在第一流體芯板的頂面和向上相鄰的第二流體芯板的底面之間，其中第一流體芯板的第一凸起隔離部分的上表面與第二流體芯板的第二凹進(jìn)隔離部分的下表面密封接觸，并且第一凸起隔離部分的間隙與第二凹進(jìn)隔離部分的間隙連通，使得第一流體可以從所述第一流體入口通過所述第一流體流動通道再通過所述間隙流向所述第一流體出口；所述多個流體流動通道還包括用于第二流體流動的多個第二流體流動通道，每個第二流體流動通道形成在第二流體芯板的頂面和向上相鄰的第一流體芯板的底面之間，其中第二流體芯板的第二凸起隔離部分的上表面與第一流體芯板的第一凹進(jìn)隔離部分的下表面密封接觸，并且第二凸起隔離部分的間隙與第一凹進(jìn)隔離部分的間隙連通，使得第二流體可以從所述第二流體入口通過所述第二流體流動通道再通過所述間隙流向所述第二流體出口；其中所述第一流體流動通道與所述第二流體流動通道交替布置。
應(yīng)當(dāng)理解，可選地，所述第一流體可以反向流過第一流體流動通道，在這種情況下，所述板中的第一流體出口將起到第一流體入口的作用，并且所述板中的第一流體入口將起到第一流體出口的作用。


為了更清楚地理解、并且更容易地實現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖以舉例方式對本發(fā)明進(jìn)行更充分地描述，其中圖1是根據(jù)優(yōu)選實施方式的換熱器的油芯板的頂部透視圖；圖2是圖1所示油芯板的底部透視圖；圖3是根據(jù)優(yōu)選實施方式的換熱器的冷卻劑芯板的頂部透視圖；圖4是圖3所示冷卻劑芯板的底部透視圖；圖5是圖1和2所示油芯板的頂部平面圖；圖6是圖1和2所示油芯板的底部平面圖；圖7是圖3和4所示冷卻劑芯板的頂部平面圖；圖8是圖3和4所示冷卻劑芯板的底部平面圖；圖9是根據(jù)優(yōu)選實施方式的換熱器的橫斷面視圖，其包括大量如圖1、2、5和6所示的油芯板和多個如圖3、4、7和8所示的冷卻劑芯板，其中油芯板沿圖5中的直線9-9剖開，冷卻劑芯板沿圖7中的直線9′-9′剖開；以及圖10是圖9所示換熱器的另一橫斷面視圖，其中油芯板沿圖5中的直線10-10剖開，冷卻劑芯板沿圖7中的直線10′-10′剖開。
優(yōu)選實施方式本發(fā)明的優(yōu)選實施方式涉及在要冷卻的第一流體和第二流體之間實現(xiàn)熱傳遞的板式換熱器。第一流體可以優(yōu)選地包括潤滑油，例如天然或人造發(fā)動機油、傳動油或動力轉(zhuǎn)向油或者其它要冷卻的流體，例如燃料。第二流體可以優(yōu)選地包括用于冷卻換熱器中的油的液體冷卻劑，例如乙二醇冷卻劑?？蛇x地，第一和第二流體中的至少一種可以是，例如，水、去離子水、或制冷劑，所述流體為液相、氣相或兩相形式。在下面的詳細(xì)描述中，第一和第二流體分別稱作油和冷卻劑，并且呈液態(tài)。
例如″頂部″、″底部″、″向上″、″向下″、″凸起″、″凹進(jìn)″等的術(shù)語在此用作描述根據(jù)本發(fā)明的換熱器和換熱器板的特征的參考術(shù)語。應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語只是出于方便目的，根據(jù)本發(fā)明的換熱器和換熱器板在使用時可以具有任何希望的朝向。
現(xiàn)在將參考圖1、2、5和6詳細(xì)描述油芯板10。油芯板10包括大致扁平的、平面的底座12，其具有頂面14和底面16。在優(yōu)選實施方式中，板10的外周18具有直立凸緣20，該凸緣20沿遠(yuǎn)離底座12的方向向外傾斜，從而使凸緣20和底座12的相鄰部分之間為鈍角。底座12具有緊鄰板10的第一端部24的油入口22，和朝向板10的第二端部28與所述油入口22隔開的油出口26。油入口和出口22、26沿板軸線P彼此隔開，所述板軸線在附圖所示的優(yōu)選實施例中縱向平分板10。但是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，軸線P不一定平分板10。
在附圖所示優(yōu)選實施例中，板10還包括冷卻劑入口30和冷卻劑出口32以及另一開口34，所述另一開口34位于油入口和出口22、26之間。冷卻劑入口和出口30、32優(yōu)選位于板軸線P的相對側(cè)上，并且優(yōu)選位于緊鄰板10的第二端部28。所述另一開口34(其目的將稍后進(jìn)行描述)優(yōu)選位于油入口和出口22、26之間，優(yōu)選非常接近開口22、26，并且優(yōu)選沿板軸線P定位。
油芯板10的底座12具有多個凸起或凹陷，以便引導(dǎo)熱交換流體沿所述底座的頂面和底面14、16流動。特別地，芯板10具有從其頂面和底面14、16沿相反方向伸出的部件。為了和用于描述板的相對朝向的參考術(shù)語相一致，從底座12的頂面14伸出的部件稱作″凸起″，而從底面16伸出的部件稱作″凹陷″。而且，應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語只是為了方便起見?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述油芯板10的這些部件。
如圖1和5所示，底座12的頂面14具有第一凸起隔離部分36，其具有相對于底座12的頂面14和相對于油入口和出口22、26凸起的上表面38。第一凸起隔離部分36的作用在于引導(dǎo)油沿底座12的頂面14在油入口和出口22、26之間以這樣的方式流動，使得板表面積的利用最大化，從而提供與冷卻劑的最佳熱傳遞。這將在下文詳細(xì)描述。
第一凸起隔離部分36具有緊鄰油入口22的第一端部40，和朝向板10的第二端部28與所述油入口22隔開的第二端部42。在第一凸起隔離部分36的第二端部42和板10的第二端部28之間優(yōu)選提供油流動間隙44，油可以通過該間隙在油入口和出口22、26之間流動，如下文詳細(xì)解釋的那樣。
如圖2和6所示，底座12的底面16具有第一凹進(jìn)隔離部分46，其具有相對于底面16凹進(jìn)的下表面48。第一凹進(jìn)隔離部分46的作用在于引導(dǎo)冷卻劑沿底座12的底面16在冷卻劑入口和出口30、32之間以這樣的方式流動，從而優(yōu)化與油的熱傳遞。這將在下文詳細(xì)描述。
第一凹進(jìn)隔離部分46具有緊鄰板10的第一端部24的第一端部50，和緊鄰板10的第二端部28的第二端部52。油入口和出口22、26兩者形成在第一凹進(jìn)隔離部分46的下表面48上，其中油入口22優(yōu)選緊鄰隔離部分46的第一端部50定位，油出口26優(yōu)選位于隔離部分46的第一和第二端部50、52中間。
優(yōu)選地，如圖所示，第一凹進(jìn)隔離部分46沿板軸線P延伸，其中冷卻劑入口和出口30、32位于隔離部分46的相對側(cè)上。至少提供一個冷卻劑流動間隙，其穿過第一凹進(jìn)隔離部分46或位于隔離部分46和板的第一端部24之間，冷卻劑在其流動于冷卻劑入口和出口30、32之間時可以通過所述間隙大致橫向流動。在附圖顯示的優(yōu)選實施例中，在第一凹進(jìn)隔離部分46的第一端部50和板10的第一端部24之間提供第一冷卻劑流動間隙54，冷卻劑可以通過該間隙在冷卻劑開口30、32之間流動。為了使沿底座12的底面16的冷卻劑流動路徑最大化，從而優(yōu)化熱傳遞，冷卻劑流動間隙54朝向板10的第一端部24相對于冷卻劑開口30、32隔開，優(yōu)選地，冷卻劑流動間隙54和冷卻劑開口30、32位于板10的相對端部上。
現(xiàn)在將參考圖3、4、7和8詳細(xì)描述冷卻劑芯板60。冷卻劑芯板60包括大致扁平的、平面的底座62，其具有頂面64和底面66。在本發(fā)明優(yōu)選實施方式中，板60的外周68具有直立凸緣70，該凸緣70沿遠(yuǎn)離底座62的方向向外傾斜，從而使凸緣70和底座62的相鄰部分之間為鈍角。底座62具有緊鄰板60的第一端部74的油入口72，和朝向板60的第二端部78、優(yōu)選沿板軸線P與所述油入口72隔開的油出口76。
在附圖所示實施例中，板60還包括冷卻劑入口80和冷卻劑出口82以及另一開口84，所述另一開口84位于油入口和出口72、76之間。開口84的目的將稍后進(jìn)行詳細(xì)解釋。冷卻劑入口和出口80、82優(yōu)選位于板軸線P的相對側(cè)上，并且優(yōu)選緊鄰板60的第二端部78。另一開口84優(yōu)選位于油入口和出口72、76之間，優(yōu)選非常接近開口72、76，而且優(yōu)選沿板軸線P定位。
冷卻劑芯板60的底座62具有多個凸起或凹陷，以便引導(dǎo)熱交換流體沿所述底座的頂面和底面64、66流動。特別地，芯板60具有從其頂面和底面64、66沿相反方向伸出的部件。和油芯板一樣，從冷卻劑芯板60的頂面64伸出的部件稱作″凸起″，而從底面66伸出的部件稱作″凹陷″。而且，應(yīng)當(dāng)理解，這些術(shù)語只是為了方便起見?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述冷卻劑芯板60的這些部件。
如圖3和7所示，底座62的頂面64具有第二凸起隔離部分86，其具有相對于頂面64凸起的上表面88。第二凸起隔離部分86的作用在于引導(dǎo)冷卻劑沿底座62的底面64在冷卻劑入口80、82之間以這樣的方式流動，從而優(yōu)化與油的熱傳遞。這將在下文詳細(xì)描述。
第二凸起隔離部分86具有緊鄰板60的第一端部74的第一端部90，和緊鄰板60的第二端部78的第二端部92。油入口和出口72、76兩者形成在第二凸起隔離部分86的上表面88上，其中油入口72優(yōu)選緊鄰隔離部分86的第一端部80定位，油出口76優(yōu)選位于隔離部分86的第一和第二端部80、92中間。
優(yōu)選地，如圖所示，第二凸起隔離部分86沿板軸線P延伸，其中冷卻劑入口和出口80、82位于隔離部分86的相對側(cè)上。至少提供一個冷卻劑流動間隙，其穿過第二凸起隔離部分86或位于隔離部分86和板60的第一端部74之間，冷卻劑在其流動于冷卻劑入口和出口80、82之間時可以通過所述間隙大致橫向流動。在附圖顯示的優(yōu)選實施例中，在第二凸起隔離部分86的第一端部90和板60的第一端部74之間提供第一冷卻劑流動間隙94，冷卻劑可以通過該間隙在冷卻劑開口80、82之間流動。為了使沿底座62的頂面64的冷卻劑流動路徑最大化，從而優(yōu)化熱傳遞，冷卻劑流動間隙94朝向板60的第一端部74相對于冷卻劑開口80、82隔開，優(yōu)選地，冷卻劑流動間隙94和冷卻劑開口80、82位于板60的相對端部上。
如圖4和8所示，底座62的底面66具有第二凹進(jìn)隔離部分96，其具有相對于底座62的底面66以及相對于油入口和出口72、76凹進(jìn)的下表面98。第二凹進(jìn)隔離部分96的作用在于引導(dǎo)油沿底座62的底面66在油入口和出口72、76之間以這樣的方式流動，從而優(yōu)化與冷卻劑的熱傳遞。這將在下文詳細(xì)描述。
第二凹進(jìn)隔離部分96具有緊鄰油入口72的第一端部100，和朝向板60的第二端部78與所述油入口72隔開的第二端部102。在第二凹進(jìn)隔離部分96的第二端部102和板60的第二端部78之間優(yōu)選提供油流動間隙104，油可以通過該間隙在油入口和出口72、76之間流動，如下文詳細(xì)解釋的那樣。
從附圖中應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，油芯板10的第一凸起隔離部分36和冷卻劑芯板60的第二凹進(jìn)隔離部分96在尺寸、形狀和位置上相對應(yīng)，使得它們相應(yīng)的上下表面38和98在裝配好的換熱器中彼此密封接觸?，F(xiàn)在將參考附圖描述第一凸起隔離部分36的優(yōu)選部件。除了注明相反的地方之外，下面的討論同樣適用于板60的第二凹進(jìn)隔離部分96，并且第二凹進(jìn)隔離部分96的相應(yīng)部件用相應(yīng)的、帶撇號的附圖標(biāo)記在圖中標(biāo)出。
首先，從圖1和5中發(fā)現(xiàn)，第一凸起隔離部分36包括第一部分106和一對支腿108、110。隔離部分36的第一部分106位于油入口和出口22、26之間，并且包括隔離部分36的第一端部40。在附圖顯示的優(yōu)選實施例中，隔離部分36的第一端部106包括圍繞油芯板10的另一開口34的凸起的、大致圓形的肋部，所述肋部的外周非常接近油入口和出口22、26。
如圖所示，第一凸起隔離部分36的支腿108、110從隔離部分36的第一部分106朝向板10的第二端部28伸出。優(yōu)選地，支腿108、110的末端112、114位于隔離部分36的第二端部42上，并且緊鄰板10的第二端部28，其中油流動間隙44由支腿108、110的末端112、114和板10的第二端部28之間的距離(平行于軸線P測量)限定。
優(yōu)選地，支腿108、110沿油出口26的相對側(cè)延伸其長度的至少一部分并隔開以限定通道116。由于支腿108、110的末端112、114和板10的第二端部28之間的軸向距離優(yōu)選小于油出口26和板10的第二端部28之間的軸向距離，因此通道116提供了從間隙44向板10的第一端部延伸的流動路徑，油必須沿該路徑流動以便到達(dá)油出口26。這具有延長油入口和出口22、26之間的流動路徑的作用，從而使板表面積的利用最大化，并且優(yōu)化熱傳遞。
優(yōu)選地，通道116與第一流體出口26、并且與第一凹進(jìn)隔離部分46共面，即，它相對于底座12凹進(jìn)。在附圖顯示的優(yōu)選實施方式中，通道116優(yōu)選地從油入口26向板10的第二端部28沿軸線P連續(xù)延伸。
如圖所示，一對凹槽118和120形成在板10的頂面14上。每一凹槽118、120沿與通道116相對的支腿108、110之一的側(cè)面延伸。優(yōu)選地，凹槽118、120與通道116共面，并且每個凹槽具有與位于支腿108或110之一的末端112或114處的通道116連通的端部。最后，油芯板10的底座12在其頂面14上設(shè)置有一對直立凸起部122、124，該凸起部具有其中形成有冷卻劑入口和出口30、32的相應(yīng)的上表面126、128。在附圖顯示的優(yōu)選實施例中，凸起部122、124的上表面126、128相對于底座12并且相對于第一凸起隔離部分36凸起，其中冷卻劑芯板60的相應(yīng)的冷卻劑入口和出口80、82與其底座82共面。但是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到這不是必需的。例如，凸出的凸起部122、124的上表面126、128可以與凸起隔離部分36的上表面38共面，并且冷卻劑芯板可以具有相應(yīng)的凹進(jìn)的凸起部(未顯示)，其與所述凸出的凸起部122、124形成密封接觸。
從附圖中還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，油芯板10的第一凹進(jìn)隔離部分46和冷卻劑芯板60的第二凸起隔離部分86在尺寸、形狀和位置上相對應(yīng)，使得它們相應(yīng)的下、上表面48和88在裝配好的換熱器中彼此密封接觸。現(xiàn)在將參考附圖描述第一凹進(jìn)隔離部分46的優(yōu)選部件。除了注明相反的地方之外，下面的討論同樣適用于板60的第二凸起隔離部分86，并且第二凸起隔離部分86的相應(yīng)部件用相應(yīng)的、帶撇號的附圖標(biāo)記在圖中標(biāo)出。
人們注意到，第一凹進(jìn)隔離部分46由多個凸起部組成，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。在優(yōu)選實施例中，其中板10包括另一開口34，隔離部分46還包括第三凸起部134，其位于第一和第二凸起部130、132之間并與它們非常接近。第三凸起部134圍繞另一出口34并位于包括第一凸起隔離部分36的第一部分106在內(nèi)的大致圓形肋部的徑向內(nèi)部，如上所述。
如圖所示，第一冷卻劑流動間隙54位于第一凸起部130和板10的第一端部24之間。此外，第二冷卻劑流動間隙136位于第一凸起部130和第三凸起部134之間，并且第三冷卻劑流動間隙138位于第二凸起部132和第三凸起部134之間。第一間隙54優(yōu)選寬于第二和第三間隙136、138，使得從冷卻劑入口30流向冷卻劑出口32的大部分冷卻劑受迫使圍繞第一凸起部130流動，從而使冷卻劑流動的距離最大化，并且使板表面積的利用最大化，從而優(yōu)化熱傳遞。
如圖所示，第二凸起部132為細(xì)長的，并且從油出口26向板10的第二端部28軸向延伸，從而防止在入口和出口30、32之間橫跨板的冷卻劑短路流動。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，第二凸起部與如上所述的凹進(jìn)通道116同等延伸，所述通道形成在板10的頂面14上。
第一凹進(jìn)隔離部分46還包括一對支腿140、142以輔助引導(dǎo)冷卻劑的流動。這些支腿140、142在第二凸起部132旁延伸并與其非常接近，并且與位于板10的另一側(cè)的凹槽118、120重合。每個支腿140、142具有緊鄰第三冷卻劑流動間隙138終止的自由端和連接到第二凸起部132側(cè)面的相對端部。支腿140、142通過一對狹窄凹槽144、146與第二凸起部132隔開，所述凹槽包括形成在板10的頂面14上的支腿108、110的下側(cè)。凹槽144、146優(yōu)選與圍繞第三凸起部134的凹槽148共面，所述第三凸起部形成第一凸起隔離部分36的第一部分106的下側(cè)，如上所述。
現(xiàn)在參考圖9和10，其圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的換熱器150，包括由例如鋁、不銹鋼或銅合金的一或多種金屬制成的多個油芯板10和多個冷卻劑芯板60?？蛇x地，所述板可以包括例如塑料的非金屬材料，其優(yōu)選具有高導(dǎo)熱率。板10、60呈交替疊置的關(guān)系布置，其中所有的板10、60面向相同方向，并且相鄰板10、60的凸緣20、70彼此密封嵌套接觸，從而使相鄰芯板10、60的外周18、68密封在一起。在圖中，換熱器150的所有板10、60顯示為朝上，但位于換熱器底部和頂部的板除外，每個油芯板10使其頂面14面向在上方相鄰的冷卻劑芯板60的底面66，每個冷卻劑芯板60使其頂面64面向在上方相鄰的油芯板10的底面16。圖中只顯示了包括換熱器150的一些板。
可選的油芯板和冷卻劑芯板10、60的底座12、62彼此隔開，以限定一系列交替的油流動通道152和冷卻劑流動通道154。油流動通道152形成在油芯板10的頂面14和在上方相鄰的冷卻劑芯板60的底面66之間。類似地，冷卻劑流動通道154形成在冷卻劑芯板60的頂面64和在上方相鄰的油芯板10的底面16之間。
從換熱器150的圖中應(yīng)當(dāng)看出，油芯板10的第一凸起隔離部分36與在上方相鄰的冷卻劑芯板60的相應(yīng)的第二凹進(jìn)隔離部分96密封接觸，隔離部分36、96分別沿其上下表面38、98密封接觸。如上所述，隔離部分36、96優(yōu)選在尺寸和形狀方面相同，并且具有足夠的高度，使得構(gòu)成隔離部分36的每個凸起元件(即，第一部分106和支腿108、110)與隔離部分96的相應(yīng)的凹進(jìn)元件(即，第一部分106′和支腿108′、110′)密封接觸。此外，相應(yīng)的油芯板和冷卻劑芯板10、60的油流動間隙44和104對準(zhǔn)，相應(yīng)的板10、60的通道116、116′，凹槽118、118′以及120、120′也是一樣。
還應(yīng)當(dāng)清楚的是，冷卻劑芯板60的第二凸起隔離部分86與在上方相鄰的油芯板10的相應(yīng)的第一凹進(jìn)隔離部分46密封接觸，隔離部分86、46分別沿其上下表面88、48密封接觸。隔離部分46、86優(yōu)選在尺寸、形狀和高度方面相同，使得構(gòu)成隔離部分46的每個凹進(jìn)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)與隔離部分86的相應(yīng)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′)密封接觸。此外，相應(yīng)的油芯板和冷卻劑芯板10、60的第一冷卻劑流動間隙54和94對準(zhǔn)，相應(yīng)的板10、60的第二冷卻劑流動間隙136、136′，第三冷卻劑流動間隙138、138′，以及狹窄的凹槽144、144′，146、146′也是一樣。
還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，形成在每個油芯板10的頂面14上的凸起部122、124(其中形成有冷卻劑入口和出口30，32)沿其上表面126、128密封到在上方相鄰的冷卻劑芯板60的底面66上。此外，板10、60利用每個油芯板10的開口(即，油入口22、油出口26、冷卻劑入口30、冷卻劑出口32、另一開口34)與每個冷卻劑芯板60的相應(yīng)的開口(即油入口72、油出口76、冷卻劑入口80、冷卻劑出口82、另一開口84)對準(zhǔn)而密封在一起。
在板由金屬材料制成的情況下，它們可以具有覆層、涂層或墊板形式的釬料金屬，這樣，在如上所述的多個油芯板10和多個冷卻劑芯板60裝配之后，裝配好的板10、60可以放置在銅焊爐或其它適當(dāng)?shù)募訜嵩O(shè)備中，以提供板10、60之間的上述密封接觸。金屬板還可以通過可選的適當(dāng)手段，例如焊接、粘合或使用密封墊片的機械裝配連接在一起。非金屬板可以通過其他手段，例如超聲波焊接連接在一起。在圖中示意性地顯示了端板156和158，該端部用于密封板堆的端部并將其連接到油和冷卻劑系統(tǒng)上。
圖9顯示了下部端板158，其具有冷卻劑入口160、冷卻劑入口接頭162，以及冷卻劑出口164、冷卻劑出口接頭166。板158的冷卻劑入口160與冷卻劑流動通道154連通，并且與堆置板10、60的冷卻劑入口30、80對準(zhǔn)。類似地，板158的冷卻劑出口164與冷卻劑流動通道154連通，并且與板10、60的冷卻劑出口32、82對準(zhǔn)。對準(zhǔn)的入口30、80和對準(zhǔn)的出口32、82在換熱器150的上端由上部端板158封閉。
如圖10所示，下部端板158優(yōu)選安裝到發(fā)動機組168上，并且上部端板優(yōu)選安裝到油過濾器170上。下部端板158具有油入口172，油通過該入口從發(fā)動機組168中的內(nèi)部流動通道174流入換熱器150。下部端板158的油入口172與油流動通道152連通，并且與堆置板10、60的油入口22、72對準(zhǔn)。上部端板156具有與油過濾器170的入口178連通的油出口176。油出口176還與油流動通道152連通并且與板10、60的油出口26、76對準(zhǔn)。
上部端板156還具有回油開口180，已過濾的油通過所述回油開口經(jīng)堆置板10、60的對準(zhǔn)的另一開口34、84返回到發(fā)動機組168，上述部件共同構(gòu)成了與油流動通道152隔開的油回流通道182。油回流通道182與下部端板158上的回油開口184，以及發(fā)電機本體168的油回流通道186連通。
操作中，油從發(fā)動機組168通過下部端板158上的油入口172流入換熱器150，隨后流入對準(zhǔn)的油入口22、72的一端。由于對準(zhǔn)的開口22、72的另一端由上部端板156封閉，油受迫流過油流動通道152，如圖5中的點劃線所示。為了從油入口22流向油出口26，油必須在第一凸起隔離部分36旁邊朝向板10的第二端部28、通過油流動間隙44并沿通道116流向油出口26。因此，油在其從油入口22流向油出口26時，必須流過每個板10的相當(dāng)大部分底座12。
從換熱器流過對準(zhǔn)的油出口26、76的油流過上部端板156上的油出口176并流入油過濾器170，在此它穿過過濾介質(zhì)188并進(jìn)入帶孔的中心管190，用于通過油回流通道182和回油開口180、184返回到發(fā)動機組168。通過發(fā)動機組168、換熱器150和油過濾器170的油的流動由圖10中的箭頭標(biāo)出。在該實施例中，應(yīng)當(dāng)理解油在其過濾之前被冷卻。
在可選方案中，油流動可以反向，使得它在通過換熱器150冷卻之前被過濾。在該實施例中，油從發(fā)動機組168的通道186流入換熱器150的通道182。油流過通道182并流入油過濾器170以進(jìn)行過濾。已過濾的油隨后通過上部端板156上的開口176流入換熱器150并且通過下部端板158上的開口172流出換熱器，通過通道174返回至發(fā)動機組168。
在圖10顯示的優(yōu)選換熱器150中，對準(zhǔn)的入口22、72被密封，防止在所有操作條件下與油過濾器170直接流體連通，即，油在進(jìn)入油過濾器170之前必須流過油流動通道152。優(yōu)選在上部端板156上設(shè)置另一開口(未顯示)，其與板10、60的入口22、72對準(zhǔn)，并且具有旁通閥(未顯示)，例如主動壓力或熱動式安全閥，以允許油在啟動條件下旁通換熱器并直接進(jìn)入油過濾器。這種旁通閥在本領(lǐng)域中已知并且不構(gòu)成本發(fā)明的一部分?？蛇x地，優(yōu)選提供被動式旁通孔，呈上部端板156中的標(biāo)準(zhǔn)孔的形式，從而使流體在不同條件下受控流動到油過濾器。
如圖9所示，冷卻劑通過下部端板158上的冷卻劑入口160流入換熱器150，隨后流入對準(zhǔn)的冷卻劑入口30、80的一端。由于對準(zhǔn)的開口30、80的另一端由上部端板158封閉，冷卻劑受迫流過冷卻劑流動通道154，遵循圖7中點劃線標(biāo)出的路徑。為了從冷卻劑入口30流向冷卻劑出口32，冷卻劑必須沿著第二凸起隔離部分86的一側(cè)朝向板10的第一端部24、通過第一冷卻劑流動間隙54、隨后在隔離部分86的另一側(cè)旁朝向板10的第二端部28流向冷卻劑出口32。因此，冷卻劑在其從冷卻劑入口30流向冷卻劑出口32時，必須流過每個冷卻劑芯板60的相當(dāng)大部分底座62。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，較少量的冷卻劑將流過第二和第三冷卻劑流動間隙136、138，但是這對換熱器150的性能只有最輕微的影響。
根據(jù)本發(fā)明的換熱器150由此實現(xiàn)了油和冷卻劑之間的高速熱傳遞。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，開口32、82可以是冷卻劑入口，開口30、80是冷卻劑出口。此外，開口26、76可以起到油入口的作用，開口22、72起到油出口的作用。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，每個油流動通道152的高度和每個冷卻劑流動通道154的高度部分地取決于交替的板10、60的嵌套程度，由此部分地取決于凸緣20、70的傾角。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，流動通道152、154的高度還部分地取決于隔離部分36、46、86、96的高度和凸起部122、124的高度。
傳統(tǒng)形式的湍流器(例如于2001年6月12日授權(quán)給Wu等人的美國專利No.6,244,334中的湍流器60)優(yōu)選設(shè)置在油流動通道152中的一個或多個中，并且還可以設(shè)置在冷卻劑流動通道154中的一個或多個中，這些湍流器用以擾亂其中安裝有湍流器的每個油或冷卻劑流動通道152、154中的油或冷卻劑流動，并且擾亂位于板10、60表面處的油或冷卻劑流動的邊界層，從而提高換熱器150中從油到冷卻劑的熱傳遞效率。為清楚起見，這些湍流器只在圖5和7中顯示，并且只由虛線178、180概括表示。湍流器178、180具有其中發(fā)生油流最大湍流但具有油流高壓降的高壓降(HPD)流動方向，以及其中產(chǎn)生油流減少的湍流但具有油流低壓降的橫向低壓降(LPD)流動方向。根據(jù)需要，各湍流器178、180可以沿HPD或LPD流動方向布置。
代替使用湍流器178、180，一或多個冷卻劑芯板60的底座62可以形成有隔開的凸起，例如肋部和/或凹部，與公開于2004年3月4日的美國公開No.2004/0040697 A1(St.Pierre等人)中的圖1和2所示類似，該文獻(xiàn)在此全部引入作為參考。
盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合一些優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明不限于此。相反，本發(fā)明包括落入下列權(quán)利要求中的全部實施例。
權(quán)利要求
1.一種換熱器，包括多個第一流體芯板和多個第二流體芯板，每個芯板包括外周；第一端部；第二端部；具有頂面和底面的大致平坦底座；鄰近所述板的第一端部的第一流體入口；朝向所述板的第二端部與所述第一流體入口隔開的第一流體出口；第二流體入口；以及第二流體出口；其中，所述第一流體入口和出口沿板軸線彼此隔開，并且其中，所述第二流體入口和出口位于所述板軸線的相對側(cè)上；每個第一流體芯板還包括具有上表面的第一凸起隔離部分，所述上表面相對于所述底座的頂面以及相對于第一流體入口和出口凸起，所述第一凸起隔離部分具有緊鄰第一流體入口的第一端部和朝向所述板的第二端部與所述第一流體入口隔開的第二端部，所述第一凸起隔離部分的第二端部朝向所述板的第二端部相對于第一流體出口隔開，并且在所述第一凸起隔離部分的第二端部和所述板的第二端部之間設(shè)置有第一流體流動間隙，所述第一流體可以穿過所述第一流體流動間隙在第一流體入口和出口之間流動；每個第一流體芯板還包括具有下表面的第一凹進(jìn)隔離部分，所述下表面相對于所述底座的底面凹進(jìn)，并且第一流體入口和出口形成在第一凹進(jìn)隔離部分中，所述第一凹進(jìn)隔離部分具有緊鄰所述板的第一端部的第一端部和緊鄰所述板的第二端部的第二端部，其中設(shè)置有第二流體流動間隙，所述第二流體可以穿過所述第二流體流動間隙在第二流體入口和出口之間流動，所述第二流體間隙朝向所述板的第一端部相對于所述第二流體入口和出口中的至少一個隔開；每個第二流體芯板還包括具有上表面的第二凸起隔離部分，所述上表面相對于所述底座的頂面凸起，并且所述第二板的第一流體入口和出口形成在第二凸起隔離部分中，所述第二凸起隔離部分具有緊鄰所述板的第一端部的第一端部和緊鄰所述板的第二端部的第二端部，其中設(shè)置有第二流體流動間隙，所述第二流體可以穿過所述第二流體流動間隙在所述第二流體入口和出口之間流動，所述第二流體流動間隙朝向所述板的第一端部相對于所述第二流體入口和出口中的至少一個隔開；每個第二流體芯板還包括具有下表面的第二凹進(jìn)隔離部分，所述下表面相對于所述底座的底面以及相對于第一流體入口和出口凹進(jìn)，所述第二凹進(jìn)隔離部分具有緊鄰第一流體入口的第一端部和朝向所述板的第二端部與所述第一流體入口隔開的第二端部，所述第二凹進(jìn)隔離部分的第二端部朝向所述板的第二端部相對于第一流體出口隔開，并且在所述第二凹進(jìn)隔離部分的第二端部和所述板的第二端部之間設(shè)置有第一流體流動間隙，所述第一流體可以穿過所述第一流體流動間隙在第一流體入口和出口之間流動；所述第一流體芯板和第二流體芯板成交替疊置關(guān)系，其中每個第一流體芯板的外周密封到相鄰第二流體芯板的外周上以形成多個流體流動通道；所述多個流體流動通道包括用于第一流體流動的多個第一流體流動通道，每個第一流體流動通道形成在第一流體芯板的頂面和向上相鄰的第二流體芯板的底面之間，其中第一流體芯板的第一凸起隔離部分的上表面與第二流體芯板的第二凹進(jìn)隔離部分的下表面密封接觸，并且第一凸起隔離部分的所述間隙與第二凹進(jìn)隔離部分的所述間隙連通，使得第一流體可以從所述第一流體入口通過所述第一流體流動通道并通過所述間隙流向所述第一流體出口；所述多個流體流動通道還包括用于第二流體流動的多個第二流體流動通道，每個第二流體流動通道形成在第二流體芯板的頂面和向上相鄰的第一流體芯板的底面之間，其中第二流體芯板的第二凸起隔離部分的上表面與第一流體芯板的第一凹進(jìn)隔離部分的下表面密封接觸，并且第二凸起隔離部分的所述間隙與第一凹進(jìn)隔離部分的所述間隙連通，使得第二流體可以從所述第二流體入口通過所述第二流體流動通道并通過所述間隙流向所述第二流體出口；其中所述第一流體流動通道與所述第二流體流動通道交替布置。
2.如權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述第一流體芯板的第一凸起隔離部分和所述第二流體芯板的第二凹進(jìn)隔離部分都包括第一部分，其定位于第一流體入口和出口之間并且包括隔離部分的第一端部；和一對支腿，其從所述第一部分朝向所述板的第二端部伸出。
3.如權(quán)利要求2所述的換熱器，其中所述支腿具有位于所述隔離部分的第二端部處的末端，該支腿的末端緊鄰所述板的第二端部。
4.如權(quán)利要求3所述的換熱器，其中從所述支腿的末端到所述板的第二端部的軸向距離小于從所述第一流體出口到所述板的第二端部的軸向距離，從所述支腿的末端到所述板的第二端部的所述軸向距離界定了所述隔離部分和所述板的第二端部之間的所述間隙。
5.如權(quán)利要求4所述的換熱器，其中所述支腿彼此隔開并且沿所述第一流體出口的相對側(cè)延伸其長度的至少一部分。
6.如權(quán)利要求5所述的換熱器，其中在所述支腿之間界定有通道，該通道沿所述板軸線在所述第一流體出口和所述支腿的末端之間延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的換熱器，每個第一和第二流體芯板還包括一對凹槽，所述每個凹槽沿著與所述通道相對的所述支腿之一的側(cè)部延伸，所述凹槽的一端位于所述支腿的末端處并且與所述通道連通。
8.如權(quán)利要求7所述的換熱器，其中所述凹槽與所述通道共面。
9.如權(quán)利要求6所述的換熱器，其中第一凸起隔離部分和第二凹進(jìn)隔離部分之間的所述密封接觸由相應(yīng)隔離部分的支腿之間的密封接觸以及相應(yīng)隔離部分的第一部分之間的密封接觸提供，這樣，來自第一流體入口的第一流體只能通過流向所述支腿的末端、通過所述間隙流入所述通道、以及通過所述通道流向所述板的第一端部而進(jìn)入第一流體出口。
10.如權(quán)利要求5所述的換熱器，其中所述通道與所述第一流體出口和所述第一凹進(jìn)隔離部分共面。
11.如權(quán)利要求10所述的換熱器，其中所述通道從所述第一流體出口向所述板的第二端部延伸。
12.如權(quán)利要求2所述的換熱器，其中所述隔離部分的所述第一部分包括圍繞所述底座上的另一開口的肋部。
13.如權(quán)利要求1所述的換熱器，其中每個第一流體芯板還包括一對凸起部，所述凸起部具有相對于所述底座的頂面和相對于所述第一凸起隔離部分凸起的上表面，其中所述第二流體入口和出口形成在所述凸起部的上表面上。
14.如權(quán)利要求1所述的換熱器，其中所述第一流體芯板的第一凹進(jìn)隔離部分和所述第二流體芯板的第二凸起隔離部分都包括其中形成有第一流體入口的第一凸起部；和其中形成有第二流體入口的第二凸起部。
15.如權(quán)利要求14所述的換熱器，其中穿過所述隔離部分的所述間隙位于所述第一凸起部和所述板的第一端部之間。
16.如權(quán)利要求14所述的換熱器，其中所述第二凸起部為細(xì)長的并且從所述第一流體出口向所述板的第二端部軸向延伸。
17.如權(quán)利要求14所述的換熱器，還包括位于所述第一和第二凸起部之間并且與其緊密接近的第三凸起部，其中所述第三凸起部圍繞所述底座上的另一開口。
18.如權(quán)利要求17所述的換熱器，其中在所述第一凸起部和第三凸起部之間以及在第二凸起部和第三凸起部之間形成有附加的間隙。
19.如權(quán)利要求14所述的換熱器，其中所述隔離部分還包括一對在所述第二凸起部旁延伸并與其緊密鄰近的支腿，每個所述支腿在其一個端部處連接到所述第二凸起部的側(cè)部，其中在所述第二凸起部和每個所述支腿之間形成有狹窄的凹槽。
20.如權(quán)利要求1-19中任意一項所述的換熱器，其中每個第一流體芯板的外周和每個第二流體芯板的外周具有向外傾斜的直立凸緣，每個板的所述直立凸緣與相鄰板的所述直立凸緣密封嵌套接觸以提供所述板的外周的所述密封。
21.如權(quán)利要求1-20中任意一項所述的換熱器，其中所述密封接觸包括銅焊接觸。
22.如權(quán)利要求1-21中任意一項所述的換熱器，其中在所述第一流體流動通道中的至少一個內(nèi)設(shè)置有湍流器。
23.如權(quán)利要求1-22中任意一項所述的換熱器，其中在所述第二流體流動通道中的至少一個內(nèi)設(shè)置有湍流器。
24.如權(quán)利要求1-21和23中任意一項所述的換熱器，其中所述第一流體芯板中的至少一個的底座具有隔開的、凸出的凹陷。
25.如權(quán)利要求1-22和24中任意一項所述的換熱器，其中所述第二流體芯板中至少一個的底座具有多個隔開的凸起。
26.如權(quán)利要求1-21、23和25中任意一項所述的換熱器，其中所述第一流體芯板中至少一個的底座具有隔開的、凸出的肋部。
27.如權(quán)利要求1-22、24和26中任意一項所述的換熱器，其中所述第二流體芯板中至少一個的底座具有隔開的、凸出的肋部。
全文摘要
一種換熱器具有呈交替、疊置關(guān)系布置的油芯板和冷卻劑芯板。流體流動通道設(shè)置在相鄰板之間，使得油流動通道與冷卻劑流動通道交替，并且油可以從每個油板的油入口、通過油流動通道流向油出口，冷卻劑可以從每個冷卻劑板的冷卻劑入口、通過冷卻劑流動通道流向冷卻劑出口。所述油入口鄰近所述板的一端，所述油出口與所述油入口隔開，其中用于油流動的通道位于每個油板的相對側(cè)上的冷卻劑板的直立凸起部之間，并且從油板的直立凸緣中的間隙向油出口延伸。
文檔編號F28F3/08GK101069059SQ200580041056
公開日2007年11月7日 申請日期2005年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者M·圣皮埃爾, T·F·塞勒, P·B·布拉迪 申請人:達(dá)納加拿大公司