CN102188862A - 用于机械的过滤装置 - Google Patents

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M.T.亚当斯
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B01D46/103—Curved filtering elements

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Abstract

本发明涉及用于机械的过滤装置。具体而言，公开了用来改进用于机械(270)的过滤装置(200)的效率的解决方案。在一个实施例中，该过滤装置(200)包括：位于该机械(270)的气流入口(212)附近的过滤室(210)，其中，该过滤室(210)包括设置为从通过该过滤室(210)的大部分进入该气流入口(212)的多向气流(205)中过滤颗粒的可透气过滤介质(215)。

Description

用于机械的过滤装置
技术领域
本文所公开的主题涉及用于机械(machine)的过滤装置。具体而言，本文所公开的主题涉及用于需要清洁气流的机械的过滤装置，该过滤装置从空气中过滤颗粒，以便该机械能有效率地操作。
背景技术
有某些类型的机械需要干净气流以便适当地和有效率地操作。这种类型的机械的一个示例是燃气涡轮机。在燃气涡轮机的操作期间，压缩机从周围环境吸入空气并将该空气压入燃烧室中。在该燃烧室中，该空气与点燃的被供给燃料混合。这产生驱动该燃气涡轮机的高温燃烧气体。
为了使燃气涡轮机有效率地操作，必须提供干净气流至该燃气涡轮机的气流入口。用于燃气涡轮机的过滤系统通常具有带有多个过滤器的过滤装置，该多个过滤器将气流中的杂质颗粒(例如但不限于，灰尘、碎片和其它不需要的成分)移除。在该燃气涡轮机的操作期间，这些颗粒开始在这些过滤器上积聚，并产生阻挡气流流到该燃气涡轮机中的阻力。该阻力增加了跨过该气流入口系统的压降，并导致该燃气涡轮机的效率降低。而且，直到该燃气涡轮机的操作被停止才能进行过滤器的更换。
发明内容
公开了用来改进用于需要清洁气流的机械的过滤装置的效率、成本、构造时间、过滤寿命以及压力损失的解决方案。在一个实施例中，该过滤装置包括：位于该机械的气流入口附近的过滤室，其中，该过滤室包括设置为从通过该过滤室的大部分(substantial portion，在本发明中可理解为“相当大的部分”)进入该气流入口的多向气流中过滤颗粒的可透气过滤介质。
本发明的第一个方面提供了用于需要清洁气流的机械的过滤装置，该过滤装置包括：位于该机械的气流入口附近的过滤室，其中，该过滤室包括设置为从通过该过滤室的大部分进入该气流入口的多向气流中过滤颗粒的可透气过滤介质。
本发明的第二个方面提供了需要清洁气流的机械，该机械包括：气流入口；以及位于该机械的该气流入口附近的过滤室，其中，该过滤室包括设置为从通过该过滤室的大部分进入该气流入口的多向气流中过滤颗粒的可透气过滤介质。
附图说明
从下面结合描绘了本发明不同实施例的附图而对本发明的不同方面进行的详细描述中，本发明的这些与其它特征将更容易被理解，其中：
图1显示了常规过滤装置的侧视图。
图2显示了根据本发明的一个实施例的过滤装置的侧视图。
图3显示了根据本发明的一个实施例的过滤装置的侧视图。
图4显示了根据本发明的一个实施例的过滤装置的侧视图。
应当注意，本发明的该附图不是按比例的。该附图意图用于仅仅描绘本发明的典型方面，并因此不应当被认为限制本发明的范围。在附图中，类似标号表示附图之间的类似元件。
零部件清单
  100   常规过滤装置
  105   气流
  110   多个过滤器
  120   消声器(silencer)
  150   钢
  170   机械
  200   过滤装置
  205   多向气流
  210   过滤室
  212   气流入口
  215   可透气过滤介质
  220   消声器
  225   地面
  270   机械
  300   过滤装置
  310   过滤室
  314   支撑结构
  405   多向气流
  409   过滤室的顶部
  410   过滤室
  415   可透气过滤介质
  430   喷嘴(spray nozzle)
  480   振动装置
具体实施方式
如上所述，本发明的方面为需要清洁气流的机械提供有效率地过滤颗粒。如本文中所使用的那样，燃气涡轮机的示例将被用来描述本发明的方面和现有技术。可以理解，燃气涡轮机仅仅是本发明的教导可应用到的需要清洁气流的机械的一个示例。例如，本发明的教导可类似地应用到其他机械(例如蒸汽涡轮机或风力涡轮机)。在任何情况下，用语“机械”或“燃气涡轮机”的使用不将本发明的教导限于这样的特定类型的需要清洁气流的机械。
转到附图，图1显示了用于需要清洁气流的机械170(仅仅作为一个示例而显示为燃气涡轮机(GT)170)的常规过滤装置100的侧视图。过滤装置100被显示为包括用于从气流105中移除杂质颗粒的多个过滤器110。过滤装置100可完全由不可透过的材料(例如钢)形成，其非常昂贵。为了支撑过滤装置100和该常规系统的其它部分(例如消声器120)，可提供钢150。此外，过滤装置100和本文中未论述的常规系统的其它构件可由钢(未示出)形成。在过滤装置100的操作期间，气流105可流动穿过过滤器110，过滤器110从气流105中过滤颗粒。由于过滤器110被不断地使用，颗粒开始在过滤器110上积聚，这增加了阻挡气流105的阻力。该阻力可增加跨过该常规系统的压力损失，这可导致机械170做更多的功以便克服该阻力。这可导致机械170的效率降低。此外，一旦该阻力过高，必须更换过滤器110，并且必须中断机械170的操作，以便安全地卸下和更换过滤器110。过滤系统可包括未在图1中示出的其它构件。
转到图2，其显示了根据本发明的一个实施例的过滤装置200。然而，可以理解，过滤装置200可包括未在图2中示出的其它构件或其它构造。过滤装置200可被用于需要清洁气流的机械270，例如但不限于燃气涡轮机。过滤装置200可包括可位于燃气涡轮机270的气流入口212附近的过滤室210。尽管在图2中消声器220被显示成位于过滤室210与气流入口212之间，但是，消声器220可被设置为能在过滤室210内部操作。此外，未在图2中示出的其它构件(例如但不限于，蒸发冷却器、激冷器或雾化器)可被设置为能在过滤室210内部操作。
过滤室210可包括设置为从多向气流205中过滤颗粒的可透气过滤介质215。多向气流205可通过过滤室210的大部分进入气流入口212。在这种情况下，过滤室210可具有大的表面积，其可允许燃气涡轮机270的压缩机(未示出)与图1中所示的常规过滤装置100相比更慢地吸入多向气流205。此外，由于可更慢地吸入多向气流205，可透气过滤介质215可比图1中的传统过滤器110更致密，以便改进过滤装置200的过滤效率。由于过滤室210可包括可透气过滤介质215，而不是如图1中关于常规过滤装置100所示的钢，因此可降低过滤装置200的成本。此外，由于过滤室210可具有更大的表面积，因此对于可透气过滤介质215而言，可具有更低的压力损失和更长的过滤寿命。
在图2中所示的实施例中，过滤室210可具有大体上半球形的形状。在该实施例中，过滤室210可与地面225一起围起一区域。过滤室210可具有任何其它形状，例如但不限于，球形、立方形、锥形、圆柱形、圆顶形、三棱柱形，等等。如图3中所示，过滤装置300的一可选实施例可包括过滤室310。过滤室310可具有大体上网格球顶形的形状，并且过滤室310可由支撑结构314支撑。
回到图2，过滤室210可被设置为可允许降水(例如雨或雪)沿着过滤室210的多侧移动的任何形状，以便清除积聚的颗粒。此外，过滤室210的形状可被设置为允许多向气流205从任何侧流动穿过过滤室210，而与积聚的冰或雪无关。这可改进过滤效率并降低更换过滤室210的成本。此外，过滤室210可被设置为可充气帐状物(inflatable tent)或被支撑的织物构造(supported fabric building)。
可透气过滤介质215可由任何目前已知的或之后开发的过滤材料制造。例如，可透气过滤介质215可由任何类型的玻璃纤维材料制造，例如由湿法成网玻璃微纤维或者由玻璃/聚合物合成混合物或层制造，或者由聚合物合成材料制造而成，例如非织造材料，包括：湿法成网材料、干法成网材料、针刺材料、梳理材料、纺粘材料、熔喷材料或溶液纺丝材料，或者例如织造材料，包括：帆布、聚丙烯、聚脂、尼龙、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、凯夫拉纤维(Kevlar)或碳纤维的单独或混合的组分形式。复合材料或金属丝材料(例如凯夫拉纤维、碳纤维或钢等)的添加可为可透气过滤介质215提供机械强度。可透气过滤介质215的另外的实施例可包括玻璃、合成物以及多层纤维的混合物，该混合物可包括玻璃和/或合成材料的任一种。可透气过滤介质215的多层纤维可改进容尘量(dust holding capacity)、强度和排水。此外，可透气过滤介质215可包括疏水的膜材料、疏水涂层或表面处理，例如膨体聚四氟乙烯(ePTFE)膜、含氟聚合物基疏水涂层(flouropolymer-based  hydrophobic  coating)、纳米颗粒涂层(nano-particular coating)或等离子体表面处理，从而使来自雨或雪的水不会穿透过滤室210。在其中可透气过滤介质215是非疏水性的一个实施例中，可透气过滤介质215可包括疏水的层状材料，从而使过滤室210是疏水的。疏水的层状材料的示例包括ePTFE膜、含氟聚合物基疏水涂层、纳米颗粒涂层或等离子体表面处理。虽然本文中关于图2而论述了可透气过滤介质215，但是，可以理解，对可透气过滤介质215的该论述可适用于其它实施例，包括图3和图4中所示的那些。
转到图4，其显示了过滤装置200的一可选实施例。过滤装置200可包括(除了上面关于图2所公开的那些特征以外)过滤室410。在该实施例中，过滤室410可以是柔性的。过滤装置200还可包括用于移除可透气过滤介质415上积聚的颗粒的振动装置480。积聚的颗粒可包括多向气流405中的颗粒以及积聚的雪和/或冰。振动装置480还可被用来破碎可能积聚在过滤室410的顶部409的冰或雪。在操作中，振动装置480可使柔性过滤室410振动，以便使积聚的颗粒从柔性过滤室410脱落。积聚的冰或雪会破碎并从柔性过滤室410脱落。虽然本文中仅仅关于图2的实施例而论述了振动装置480，但是，可以理解，振动装置480可适用于所有其它的实施例，包括图3中所示的实施例。此外，过滤装置200可包括用以清除积聚的颗粒或移除雪和冰的一些其它独立构件，例如喷嘴430。
本文中所使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的，而并不意图限制本公开。除非上下文另外明确地指出，如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”、“这个”意图也包括复数形式。还应当理解，当在该说明书中使用时，用语“包括”和/或“包含”表示所指特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组合的存在或添加。
该书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还允许本领域技术人员来实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由所附权利要求所限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有与所附权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与所附权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于机械(270)的过滤装置(200)，所述过滤装置(200)包括：
位于所述机械(270)的气流入口(212)附近的过滤室(210)，其中，所述过滤室(210)包括设置为从通过所述过滤室(210)的大部分进入所述气流入口(212)的气流(205)中过滤颗粒的可透气过滤介质(215)。
2.根据权利要求1所述的过滤装置(200)，其特征在于，所述过滤室(210)具有大体上半球形的形状。
3.根据权利要求1所述的过滤装置(200)，其特征在于，所述过滤室(210)具有大体上网格球顶形的形状。
4.根据权利要求1所述的过滤装置(200)，其特征在于，所述气流(205)是多向的。
5.根据权利要求1所述的过滤装置(200)，其特征在于，所述过滤装置(200)还包括用于使所述过滤装置(200)振动并将所述可透气过滤介质(215)上的颗粒移除的振动装置(480)。
6.根据权利要求1所述的过滤装置(200)，其特征在于，所述可透气过滤介质(215)包括疏水的膜材料。
7.根据权利要求1所述的过滤装置(200)，其特征在于，所述可透气过滤介质(215)还包括疏水涂层。
8.一种机械(270)，所述机械(270)包括：
气流入口(212)；和
位于所述机械(270)的所述气流入口(212)附近的过滤室(210)，其中，所述过滤室(210)包括设置为从通过所述过滤室(210)的大部分进入所述气流入口(212)的气流(205)中过滤颗粒的可透气过滤介质(215)。
9.根据权利要求8所述的机械(270)，其特征在于，所述过滤室(210)具有大体上半球形的形状。
10.根据权利要求8所述的机械(270)，其特征在于，所述可透气过滤介质(215)包括疏水的膜材料。
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