CN102215933A - 紧凑型纤维层除雾器 - Google Patents

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CN102215933A CN200980143172.1A CN200980143172A CN102215933A CN 102215933 A CN102215933 A CN 102215933A CN 200980143172 A CN200980143172 A CN 200980143172A CN 102215933 A CN102215933 A CN 102215933A
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Abstract

一种用于去除气流中的浮粒以及尤其是液体的除雾器。所述除雾器包括由纤维材料所制成的过滤板，其通常大致平行于进入除雾器的气流方向而设置。所述除雾器的结构在低工作压降下在紧凑的容积内控制气体流速并充分地去除浮粒。

Description

紧凑型纤维层除雾器
发明领域
本发明一般涉及除雾器，并且更具体地讲涉及具有高去除效率以及低压降同时无二次夹带的紧凑型纤维层除雾器。
背景技术
气流中不希望的液态浮粒和/或微粒夹带是普遍存在的问题，其可以通过在气流中放置纤维层来解决，该纤维层被选择来捕获液体或微粒并同时允许气流通过。有关滤出浮粒、夹带的液体和/或微粒的考虑因素包括纤维层去除气流夹带物质的功效，以及移动气流通过纤维层以实现分离所需的能量。所消耗的能量通过整个纤维层(即，纤维层的上游侧和下游侧之间)上的压降来反映。除需要能量外，背压可能对产生气流的机械装置的运行十分有害。气流必须被迫通过的纤维层的面积越小，压降越大，并因此对上游设备的背压越大。此外，虽然较厚的纤维层提供较高的收集效率，但这也将产生较大的压降。较薄的纤维层不能从气流中充分地去除浮粒，特别是在质量平均粒径是亚微米的情况时。
发明内容
在本发明的一个方面，用于从气流中分离浮粒的除雾器一般包括容器，该容器具有位于容器的入口端的入口和位于容器的出口端的出口。每个过滤板包括具有由细纤维形成的纤维过滤材料的纤维垫。纤维垫具有沿过滤板纵向延伸的褶皱。过滤板被设置在容器中从而使得相邻过滤板的过滤垫被间隔开。过滤板限定相邻过滤板之间的流道以及过滤板与相邻容器壁之间的流道。一些流道限定与入口流体相通的进气流道，并在容器的出口端被封堵以阻止气流从进气流道流出到出口，并且一些流道限定与出口流体相通的出气流道，并在容器的入口端被封堵以阻止通过入口进入容器的气流进入出气流道。因此，气流进入容器，进入进气流道，并由此相对于进气方向横向穿过过滤板中的一个，从而进入通向容器出口通道的出气流道。
在本发明的另一方面，用于从气流中分离浮粒的除雾器一般包括如在前述段落中所提出的容器。每个过滤板均包括具有纤维过滤材料的褶皱纤维垫。过滤板被设置在容器中从而使得相邻过滤板的过滤垫被间隔开。过滤板限定流道。流道中的至少一个限定与入口流体相通的进气流道，并在容器的出口端被封堵以阻止气流从进气流道流出到出口，并且流道中的至少一个限定与出口流体相通的出气流道，并在容器的入口端被封堵以阻止通过入口进入容器的气流进入出气流道。因此，气流进入容器，相对于进气方向横向穿过过滤板中的至少一个，从而进入通向容器出口通道的出气流道。
其它目的和特征部分将显而易见并且部分将在下文中指出。
附图说明
图1是偏离组件中心得到的纤维层除雾器的垂直剖面图，并且移走了顶盖；
图2是纤维层除雾器的侧视图；
图3是在包括图1中的线3-3的平面中所截取的纤维层除雾器的剖面图。
图4是组成除雾器的纤维层的四个纤维层过滤板的分解示意图。
图5是在包括图4中的线5-5的平面中所截取的局部放大剖面图。
图6是除雾器的外壳的透视图，其中为了显示内部结构拆除了一些部分并且移走了出口端壁；和
图7是除雾器的俯视平面图，其中为了显示出口开口移走了顶盖。
在附图中的几个视图中相应的附图标记指示相应的部件。
具体实施方式
现在参见附图并具体参见图1、2和6，显示本发明的纤维层除雾器1包括限定内部空间5的外壳3，所述内部空间5具有矩形横截面(参考标号通常表示其对象)。在一个实施例中，内部空间5被相对限制成具有14英寸(36cm)×14英寸(36cm)×36英寸(91cm)的尺寸。外壳3包括左和右侧壁7、9；前和后壁11、13；底壁15和顶壁17。为方便起见，除雾器1将根据图1和2中的取向进行描述。应当理解，在本发明的范围内可以使用其它的取向。入口管19通过底壁15中的开口21与外壳3的内部空间5流体相通。入口管19与进气管23相连，所述进气管23从任何产生含有液体浮粒的气流的机械装置或处理装置(未示出)延伸出。例如，进气管23可以携带航改型汽轮机润滑油排气孔的流出物，所述流出物夹带有大量的汽轮机轴承润滑剂(即，油)。外壳3的顶壁17包括形成外壳的出口的一对狭槽25(参见图1和7)。覆盖(但在其上间隔开来)顶壁17的顶盖27帮助将外来杂质阻挡在外壳3之外并分流出口狭槽25的流出物(参见图2)。应当理解，在没有脱离本发明的范围的情况下，外壳可以具有其它的构造。外壳可以具有除所述尺寸之外的其它尺寸，但应当注意，本发明具有在与需要过滤的气流相比较小的空间中使用的特定应用。
外壳3包含四个过滤板(通常用31、33、35和37标记)，每个过滤板都包括矩形框架39，所述矩形框架39支撑在相对的板面筛网43之间的褶皱纤维垫41(参见图4)。在一个实施例中，板面筛网43是由具有约0.011英寸(0.28mm)的直径的金属线制成的不锈钢18X18的网。在所示的实施例中，褶皱纤维垫41包括在支撑筛网44之间压缩的纤维材料。框架39包括不锈钢槽并且使用聚氨酯或其它合适的灌封材料(未示出)将褶皱垫41密封至所述不锈钢槽。应当理解，在本发明的范围内，过滤板的数目可以是除四个之外的其它数目。过滤板中的三个(31、33、35)的框架39的一个面具有沿着框架面的三个侧面延伸的垫圈45。留下第四个侧面未涉及的原因是将在下文中进行更详细的解释。所述褶皱纤维垫41可由合适的纤维材料形成并且具有气流的液载需要的特性。例如，合适的纤维垫可以是一种使用合适的纤维粘合剂和通过纤维处理或修饰由聚合物或玻璃纤维制成。在一个实施例中，纤维垫41是LF-41/2”纤维垫，其可得自美国的Johns Manville of Denver，Colorado公司。所述LF-41/2”纤维垫由具有约1至10微米(一英寸的千分之0.04至0.4)，并更优选在1和5微米(一英寸的千分之0.04至0.20)之间的平均直径的纤维构成。所述纤维垫具有约半英寸(12.7mm)的未压缩厚度，约0.40oz/ft 2(121.6g/m 2)的复合重量。在具有约25ft/min(0.13m/s)的流速的气流中，整个纤维垫的额定压降为约0.45”wc(112Pa)。当并入过滤板31-37中时，所述纤维垫41具有约0.1至0.53英寸(2.5至13mm)的压缩褶皱厚度PT和约1至12lbs/ft 3(16至192kg/m 3)的压缩密度。优选地，将所述纤维处理成疏油性的或疏水性的，使得捕获的液体(即，油)阻塞过滤器的面积较小，以便减小实现所需效率必要的除雾器压降和总过滤容积。如在图3和5中最好地示出了使纤维垫41打褶以增大能够用于浮粒捕捉的表面积。通过改变褶皱深度PD和褶皱间隔PS最大化表面积。褶皱深度PD优选在约1至4英寸(2.5至10cm)的范围内，并且更优选在约2至3英寸(5至7.5cm)。褶皱间隔PS优选在约0.5至3个褶皱每英寸(0.2至1.2个褶皱每厘米)，并更优选在约2至2.5个褶皱每英寸(0.75至1个褶皱每厘米)。如果气流包括易于堵塞过滤材料(“封堵剂”)的微粒或液体，可将较粗孔的预过滤垫(未示出)结合在过滤板的上游面上。此外，如果进气流的气雾负载很高，可将排液层(未示出)添加至中心过滤板的下游面以抑制所捕获的液体的二次夹带。应当理解，在本发明的范围内，所述过滤板可具有其它的结构。例如，可以省去板面筛网43。
外壳3的内部被构造为彼此相互间隔的关系安装过滤板31-37。所述过滤板31-37是矩形的并且被排列，从而使得它们的长度沿着外壳3的高度(所述高度是外壳的最大尺寸)而延伸。参见图6，除雾器1还包括在外壳3中靠近底壁15的支架板49，但间隔在所述底壁之上以允许气流进入在底壁和支架板之间的外壳的内部空间5。支架板49包括中心入口狭槽51和两个侧凹槽53、55。气流通过中心入口狭槽51或侧凹槽53、55流至过滤板31-37。支架板49包括突起57(仅示出了两个)并且外壳3包括突起59(仅示出了其中的四个)，所述突起59接合过滤板框架39以使相邻的过滤板31-37彼此间相互间隔开或使左或右过滤板31、37(分别)与外壳的左或右侧壁7、9间隔开。局部过滤板31-37的部分以虚线示出，并且将支架板49部分拆除以显示在图6中的底壁15中的入口开口21。可在外壳3的前壁11上和支架板49的前面上设置其它突起(未示出)。所述间隔使得过滤板31-37限定在相邻的过滤板之间和在外部的两个过滤板和外壳3的侧壁之间的五个流道(分别被标记为61、63、65、67和69)。
过滤板35上的垫圈45(参见图4)在外壳3的右侧面上接合过滤板37的框架39的内表面。所述垫圈45帮助保持间隔和密封所述内表面，并还帮助阻挡气体从入口开口21进入在右过滤板37和紧靠右过滤板的中心过滤板35之间的空间。将例如聚氨酯的密封剂/粘合剂施用至垫圈45和框架39的内表面以形成强力密封。此外，两个过滤板35、37的框架39都使用聚氨酯或其它合适的密封剂来密封至外壳3内的顶壁17。在所示的实施例中，没有将过滤板35、37密封至左、右、前和后壁7、9、11、13或支架板49。在本发明的范围内可以使用其它合适的密封装置以防止气体旁路。右侧上的支架板49中的凹槽55通向在右过滤板37和外壳3的右壁13之间限定的流道69。然而，所述流道69在其上端被过滤板37与外壳3的顶壁17之间的密封连接部分封堵。两个中心过滤板35、33在底壁15处没有相互密封并且与支架板49中的入口狭槽51相通。然而，在中心过滤板33、35之间的流道65在其上端被过滤板与顶壁17之间的密封连接部分封堵。应当理解，靠近左壁7的过滤板31和靠近左过滤板的中心过滤板33具有与刚刚描述的右过滤板37和相邻的中心过滤板35相同的构造。
进入外壳3到达在底壁15和支架板49之间的稳压室73中气流被分成三股气流。一股气流穿过支架板49中的入口狭槽51进入中心过滤板33、35之间的流道65，如箭头75所示。由于在顶壁17上自流道65出来后没有出口，气流被分散并横向受力，如箭头77所示，穿过从气流中过滤出浮粒(例如，油)的中心过滤板33、35，并进入与出口狭槽25流体相通的流道63、67。另外的两股气流分别穿过支架板49(在左和右过滤板31、37之间以及在外壳3的左和右壁7、9之间)中的凹槽53、55，如箭头79和81所示。进入左和右过滤板31、37和对应的左和右壁7、9之间的流道61、69的气流79、81同样被过滤板与顶壁17之间的密封连接部分封堵。气体被迫向内流过过滤板31、37的纤维垫41，如箭头83、85所示，以便过滤浮粒。横向气流83、85进入与出口狭槽25相连的流道63、67。褶皱速度(即，流体穿过整个纤维垫41厚度的速度)相对较慢。
在一个实例中，通过进气管23将汽轮机轴承润滑油排出物运送至除雾器1。在该实例中，外壳3的尺寸是14英寸(36cm)宽×14英寸(36cm)厚×36英寸(91cm)高。能够用于浮粒收集的过滤板31、33、35、37的纤维垫41的总暴露表面积是154ft2(14m2)。在约50ft3/min(0.02m3/min)的流速时整个除雾器1的压降小于0.5”wc(125Pa)。对于约500mg/m 3的进气气雾负载，除雾器1的去除效率是99.5％。据预计将排出不大于约1至2ppmw的汽轮机油雾。更概括地说，能够过滤气流的过滤板的面积与容器的容积的比率优选为约20ft2/ft3(66m2/m3)至约36ft2/ft3(118m2/m3)。
当介绍本发明或其优选实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在指存在一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”是用来表示包括在内的并指除了所列出的元件外，还可有其它元件。此外，“上”、“下”、“内部”、“外部”和其它方向性术语的使用仅为了方便说明起见，但并不要求部件具有任何特定的取向。
根据以上所述，由此可见，实现了本发明的几个目标并且获得了其它有利的结果。
在没有脱离本发明范围的情况下，可对上述的结构进行各种修改，在上述具体实施方式中所包含的和附图中所示的所有的主题内容旨在是示例性的并不具有任何限制意义。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于从气流中分离浮粒的除雾器，该除雾器包括：
容器，所述容器具有位于所述容器的入口端的入口和位于所述容器的出口端的出口；
过滤板，每个过滤板均包括具有由细玻璃纤维形成的纤维过滤材料的纤维垫，所述纤维垫具有沿所述过滤板纵向延伸的褶皱，所述过滤板被设置在所述容器中从而使得相邻过滤板的过滤垫被间隔开，所述过滤板限定相邻过滤板之间的流道以及在过滤板与相邻容器壁之间的流道，一些流道限定与所述入口流体相通的进气流道，并在所述容器的出口端被封堵以阻止气流从所述进气流道流出到出口，并且一些流道限定与所述出口流体相通的出气流道，并在容器的入口端被封堵以阻止通过入口进入容器的气流进入出气流道，由此所述气流进入所述容器，进入所述进气流道，并由此相对于所述进气方向横向穿过所述过滤板中的一个，从而进入通向所述容器出口通道的出气流道。
2.如权利要求1所述的除雾器，其中形成所述过滤材料的玻璃纤维具有小于约10微米(一英寸的千分之0.4)的平均直径。
3.如权利要求2所述的除雾器，其中所述纤维板中的过滤材料的压缩褶皱厚度小于约0.5英寸(13mm)。
4.如权利要求3所述的除雾器，其中所述压缩过滤材料的密度大于或等于约1lbs/ft 3(16kg/m 3)。
5.如权利要求4所述的除雾器，其中所述压缩过滤材料的密度小于约12lbs/ft 3(192kg/m 3)。
6.如权利要求3所述的除雾器，其中所述纤维材料中的纤维是疏油性的或疏水性的中的至少一种。
7.如权利要求1所述的除雾器，其中每个过滤板均包括安装所述纤维垫的刚性周边框架。
8.如权利要求7所述的除雾器，其中每个过滤板均还包括安装在所述框架上的板面筛网，所述过滤材料被设置在所述筛网之间。
9.如权利要求1所述的除雾器，其中能够用于过滤气流的所述过滤板的面积与所述容器的容积的比率为至少约20ft2/ft3(66m2/m3)至约36ft2/ft3(118m2/m3)。
10.如权利要求1所述的除雾器，还包括在容器中的支架板，所述支架板与所述容器的入口间隔开以限定与所述进气流道流体相通的稳压室。
11.如权利要求10所述的除雾器，其中所述过滤板没有密封与支架板的连接部分以及至所述容器的连接部分，以防止流体除了通过所述进气和出气流道外从入口到出口穿过所述容器。
12.如权利要求1所述的除雾器，其中所述进气流道中的至少一个被限定在所述容器壁和所述过滤板中的一个之间。
13.如权利要求1所述的除雾器，其中所述过滤板的每个褶皱的深度均至少是约1英寸(2.54cm)。
14.如权利要求1所述的除雾器，其中所述褶皱的密度是约1至3个褶皱每英寸(0.2至1.2个褶皱每厘米)。
15.如权利要求1所述的除雾器，其中所述纤维垫还包括支撑筛网，所述支撑筛网在其之间接纳纤维材料并将所述纤维材料固定在压缩构造中。
16.如权利要求1所述的除雾器，其中所述过滤板中的至少一些包括垫圈，所述垫圈与所述过滤板中的相邻的另一个密封接触并间隔开。
17.如权利要求16所述的除雾器，其中所述垫圈具有大致的U-形并且围绕所述过滤板的四个侧面中的三个延伸。
18.一种用于从气流中分离浮粒的除雾器，该除雾器包括：
容器，所述容器具有位于所述容器的入口端的入口和位于所述容器的出口端的出口；
过滤板，每个过滤板均包括具有由细玻璃纤维形成的纤维过滤材料的纤维垫，所述纤维垫具有褶皱，所述过滤板被设置在所述容器中从而使得相邻过滤板的过滤垫被间隔开，所述过滤板限定流道，所述流道中的至少一个限定与所述入口流体相通的进气流道，并在所述容器的出口端被封堵以阻止气流从所述进气流道流出到出口，并且所述流道中的至少一个限定与所述出口流体相通的出气流道，并在所述容器的入口端被封堵以阻止通过入口进入容器的气流进入出气流道，由此所述气流进入所述容器，并相对于所述进气方向横向穿过所述过滤板中的至少一个，从而进入通向所述容器出口通道的出气流道。
19.如权利要求1所述的除雾器，其中所述过滤板的端部被封堵，从而使得气体在穿过所述过滤板中的一个而进入出气流道之前，必须流入相邻过滤板之间的进气流道。
20.如权利要求1所述的除雾器，其中所用的所述除雾器的去除效率为99.5％。

Claims (18)

1.一种用于从气流中分离浮粒的除雾器，该除雾器包括：
容器，所述容器具有位于所述容器的入口端的入口和位于所述容器的出口端的出口；
过滤板，每个过滤板均包括具有由细纤维形成的纤维过滤材料的纤维垫，所述纤维垫具有沿所述过滤板纵向延伸的褶皱，所述过滤板被设置在所述容器中从而使得相邻过滤板的过滤垫被间隔开，所述过滤板限定相邻过滤板之间的流道以及在过滤板与相邻容器壁之间的流道，一些流道限定与所述入口流体相通的进气流道，并在所述容器的出口端被封堵以阻止气流从所述进气流道流出到出口，并且一些流道限定与所述出口流体相通的出气流道，并在容器的入口端被封堵以阻止通过入口进入容器的气流进入出气流道，由此所述气流进入所述容器，进入所述进气流道，并由此相对于所述进气方向横向穿过所述过滤板中的一个，从而进入通向所述容器出口通道的出气流道。
2.如权利要求1所述的除雾器，其中形成所述过滤材料的纤维具有小于约10微米(一英寸的千分之0.4)的平均直径。
3.如权利要求2所述的除雾器，其中所述纤维板中的过滤材料的压缩褶皱厚度小于约0.5英寸(13mm)。
4.如权利要求3所述的除雾器，其中所述压缩过滤材料的密度大于或等于约1lbs/ft 3(16kg/m 3)。
5.如权利要求4所述的除雾器，其中所述压缩过滤材料的密度小于约12lbs/ft 3(192kg/m 3)。
6.如权利要求3所述的除雾器，其中所述纤维材料中的纤维是疏油性的或疏水性的中的至少一种。
7.如权利要求1所述的除雾器，其中每个过滤板均包括安装所述纤维垫的刚性周边框架。
8.如权利要求7所述的除雾器，其中每个过滤板均还包括安装在所述框架上的板面筛网，所述过滤材料被设置在所述筛网之间。
9.如权利要求1所述的除雾器，其中能够用于过滤气流的所述过滤板的面积与所述容器的容积的比率为至少约20ft2/ft3(66m2/m3)至约36ft2/ft3(118m2/m3)。
10.如权利要求1所述的除雾器，还包括在容器中的支架板，所述支架板与所述容器的入口间隔开以限定与所述进气流道流体相通的稳压室。
11.如权利要求10所述的除雾器，其中所述过滤板没有密封与支架板的连接部分以及至所述容器的连接部分，以阻止流体除了通过所述进气和出气流道外从入口到出口穿过所述容器。
12.如权利要求1所述的除雾器，其中所述进气流道中的至少一个被限定在所述容器壁和所述过滤板中的一个之间。
13.如权利要求1所述的除雾器，其中所述过滤板的每个褶皱的深度均至少是约1英寸(2.54cm)。
14.如权利要求1所述的除雾器，其中所述褶皱的密度是约1至3个褶皱每英寸(0.2至1.2个褶皱每厘米)。
15.如权利要求1所述的除雾器，其中所述纤维垫还包括支撑筛网，所述支撑筛网在其之间接纳纤维材料并将所述纤维材料固定在压缩构造中。
16.如权利要求1所述的除雾器，其中所述过滤板中的至少一些包括垫圈，所述垫圈与所述过滤板中的相邻的另一个密封接触并间隔开。
17.如权利要求16所述的除雾器，其中所述垫圈具有大致的U-形并且围绕所述过滤板的四个侧面中的三个延伸。
18.一种用于从气流中分离浮粒的除雾器，该除雾器包括：
容器，所述容器具有位于所述容器的入口端的入口和位于所述容器的出口端的出口；
过滤板，每个过滤板均包括具有纤维过滤材料的纤维垫，所述纤维垫具有褶皱，所述过滤板被设置在所述容器中从而使得相邻过滤板的过滤垫被间隔开，所述过滤板限定流道，所述流道中的至少一个限定与所述入口流体相通的进气流道，并在所述容器的出口端被封堵以阻止气流从所述进气流道流出到出口，并且所述流道中的至少一个限定与所述出口流体相通的出气流道，并在所述容器的入口端被封堵以阻止通过入口进入容器的气流进入出气流道，由此所述气流进入所述容器，并相对于所述进气方向横向穿过所述过滤板中的至少一个，从而进入通向所述容器出口通道的出气流道。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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