CN102233213A - 过滤器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过滤器组件。在一个实施例中，一种过滤器组件(100，200)包括：至少一个气流入口(170)；邻近该至少一个气流入口(170)的至少一个管状过滤器元件(110)；以及支承构件(120)，其在该支承构件(120)的第一部分(150)和第二部分(155)处附连到该至少一个管状过滤器元件(110)上，该至少一个管状过滤器元件(110)沿周向环绕该支承构件(120)，其中该支承构件(120)包括复合材料。

Description

过滤器组件
技术领域
本发明大体上涉及一种过滤器组件，且更具体而言，涉及一种包括支承构件的过滤器组件，该支承构件包括复合材料。
背景技术
存在某些类型的机器，它们需要清洁的气流以便适当而高效地运行。这种类型的机器的一个实例是燃气涡轮。在燃气涡轮运行期间，压缩机从周围环境中吸入空气，压缩该空气，且将其提供给燃烧室。在该燃烧室中，该空气与供应的燃料混合，供应的燃料被点燃。这就产生了驱动该燃气涡轮的高温燃烧气体。
为了提高效率，来自周围环境的空气必须经过滤以除去不需要的颗粒，从而提供清洁的、经过滤的气体给该燃气涡轮系统的剩余部分。气室(plenum)壁从脏的、未过滤的空气中分离出清洁的、经过滤的空气。气室壁上提供了入口，并且过滤器元件安装成环绕入口。空气流经过滤器元件从而从空气中移除不需要的颗粒。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种过滤器组件，包括：至少一个气流入口；邻近该至少一个气流入口的至少一个管状过滤器元件；以及支承构件，其在该支承构件的第一部分和第二部分处附连到该至少一个管状过滤器元件上，该至少一个管状过滤器元件沿周向环绕该支承构件，其中该支承构件包括复合材料。
本发明的第二方面提供了一种系统，包括：燃气涡轮；以及可操作地连接到该燃气涡轮上的过滤器组件，该过滤器组件包括：至少一个气流入口；邻近该至少一个气流入口的至少一个管状过滤器元件；以及支承构件，其在该支承构件的第一部分和第二部分处附连到该至少一个管状过滤器元件上，该至少一个管状过滤器元件沿周向环绕该支承构件，其中该支承构件包括复合材料。
本发明的第三方面提供了一种系统，包括：燃气涡轮；可操作地连接到该燃气涡轮上的热交换器；可操作地连接到该热交换器上的蒸汽涡轮；以及可操作地连接到该燃气涡轮上的过滤器组件，该过滤器组件包括：至少一个气流入口；邻近该至少一个气流入口的至少一个管状过滤器元件；以及支承构件，其在该支承构件的第一部分和第二部分处附连到该至少一个管状过滤器元件上，该至少一个管状过滤器元件沿周向环绕该支承构件，其中该支承构件包括复合材料。
附图说明
根据下文结合附图进行的对本发明的多个方面的详细描述，本发明的这些和其它特征将更容易理解，附图描绘了本发明的多个实施例，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的过滤器组件的透视图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的过滤器组件的透视图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的过滤器组件的透视图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的系统的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的联合循环系统的示意图。
图6示出了根据本发明的一个实施例的联合循环系统的示意图。
注意本发明的附图并非按照比例绘制。这些附图意图仅描绘本发明的典型的方面，且因此它们不应该被认为限制了本发明的范围。在这些附图中，各附图间相同的编号表示相同的元件。
部件列表：
过滤器组件    100
管状过滤器元件110
圆柱状过滤器筒      112
圆锥状过滤器筒      114
支承构件            120
第一部分            150
垫圈                151
螺母                152
第二部分            155
气室壁              160
气流入口            170
过滤器组件          200
支承构件            220
多根梁              225
多个桁架            235
燃气涡轮            300
第一负载装置        325
轴                  330
系统                350
蒸汽涡轮            400
热交换器            420
第二负载装置        425
第二轴              430
多轴联合循环动力装置450
单轴联合循环动力装置550
具体实施方式
在过滤器组件中，通常会在气流入口处提供支承结构来支承和引导过滤器元件，以确保沿着该过滤器元件和气室壁的接合部的气密密封。这是为了保证脏的、未过滤的空气不会绕过过滤器元件而污染清洁空气。通常这种支承结构具有三脚架的形状。然而，例如三脚架的传统支承结构通常由钢制成，其将随着时间过去而很快腐蚀，特别是在过滤潮湿或者湿润的富含盐的空气的应用中。
如上所述，本发明的一些方面提供了一种用于为诸如机器300(图4)的机器过滤颗粒的过滤器组件，该机器从提升的空气质量-例如清洁的、经过滤的空气-中获益。可理解，本发明的实施例可以应用于任何会从提升的空气质量中获益的机器。例如，本发明的实施例可以类似地应用于例如但不限于燃气涡轮、蒸汽涡轮或风力涡轮的机器。
转到附图，图1示出了根据本发明的一个实施例的过滤器组件100的透视图。过滤器组件100可以包括在气室壁160中的至少一个气流入口170。过滤器组件100还可以包括邻近至少一个气流入口170的至少一个管状过滤器元件110和支承构件120。支承构件120可以在支承构件120的第一部分150和支承构件120的第二部分155处附连到至少一个管状过滤器元件110上。在第一部分150和第二部分155处，支承构件120可以根据任何目前已知或以后开发出的方式附连到至少一个管状过滤器元件110上。例如，如图1所示，支承构件120可以在第一部分150处通过垫圈151和螺母152附连到至少一个管状过滤器元件110上。虽然没有示出，但支承构件120可以在第二部分155处通过过滤器元件110和气室壁160之间的机械连接附连到至少一个管状过滤器元件110上。例如可以提供扭锁或者凸缘构型。至少一个管状过滤器元件110可以被构造为沿周向环绕支承构件120。
根据本发明的一个实施例，支承构件120可以包括复合材料，该复合材料可以包括至少一种聚合物和至少一种增强剂。用于支承构件120的该复合材料可以包括大约60％至大约95％的聚合物和大约5％至大约40％的增强剂。该聚合物材料可以包括任何目前已知或以后开发出的聚合物，例如但不限于聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚酯、聚亚安酯、聚酰胺，聚苯乙烯、聚碳酸酯、环氧树脂或者这些聚合物中的两种或更多种的混合。该至少一种增强剂可以包括任何目前已知或以后开发出的增强剂，例如但不限于玻璃纤维、碳纤维、自然纤维以及诸如碳酸钙、滑石或相似物的填充料，或者纳米材料。如果支承构件120可以包括复合材料来替代传统的钢，支承构件120的成本可以降低，更换的需求同样也会降低，因为该复合材料不会像钢腐蚀得那么快。支承构件120的重量也可以减轻，同时增加支承构件120的寿命。
用于支承构件120的复合材料可以被构造为满足过滤器组件100的支承构件120的所有结构要求。例如，支承构件120的复合材料可以经受范围在大约-25华氏度(F)到大约125F度的工作温度。支承构件120的复合材料也可以经受装满灰尘的过滤器元件的重量，该重量超过大约100磅力(lbf)。另外，由于支承构件120的复合材料可以不像钢腐蚀得那么快，支承构件120将会达到至少大约30年的期望寿命。与传统的钢支承构件相比，这增加了使用期限，传统的钢支承构件很可能会在30年之前腐蚀，特别是如果它们被安放在具有潮湿或湿润的富含盐的空气的位置中。
图1示出了包括单个管状过滤器元件110的过滤器组件100。但是，取决于该过滤器组件100下游的系统的要求，过滤器组件100可以包括多个管状过滤器元件110。如图2所示，在气室壁160内可以存在额外的气流入口170，以及管状过滤器元件110可以邻近各个气流入口170。
现在参考图1和图2，支承构件120可以包括三脚架。支承构件120的该三脚架可包括可以在一端处连接的三根梁。在本实施例中，至少一个过滤器元件110可以包括至少一个圆柱状过滤器筒112。至少一个圆柱状过滤器筒112可以连接到至少一个圆锥状过滤器筒114上。然而，支承构件120可以被形成为三脚架之外的任何其它形式。例如，在图3所示的过滤器组件200的实施例中，支承构件220可以包括由多个桁架235连接的多根梁225。
支承构件120、220可以通过任何目前已知或以后开发出的方法形成，包括但不限于注射模制、热成型、挤压、反应性注射模制(RIM)、结构反应性注射模制(SRIM)或者片状模塑料(SMC)。
现在转到图4，示出了根据本发明的一个实施例的系统350的示意图。系统350可以包括燃气涡轮300。但是，如以上所述，本发明的实施例可以应用于任何会从提升的空气质量中获益的机器。例如，本发明的实施例可以类似地应用于不同的机器，例如但不限于燃气涡轮、蒸汽涡轮或者风力涡轮。系统350还可以包括可操作地连接到燃气涡轮300上的过滤器组件100(或者过滤器组件200，如本文中所讨论)。燃气涡轮300可以可操作地连接到第一负载装置325上。负载装置325可以包括例如传统的发电机、压缩机、泵或者任何其它传统的负载装置。负载装置325和燃气涡轮300可以通过轴330机械地联接，该轴330可在燃气涡轮300的传动轴(未示出)和负载装置325之间传输能量。
转到图5，示出了多轴联合循环动力装置450的部分的示意图。联合循环动力装置450可以包括例如可操作地连接到第一负载装置325上的燃气涡轮300。图5还示出了可操作地连接到燃气涡轮300和蒸汽涡轮400上的热交换器420。系统450可以包括过滤器组件100(或者过滤器组件200，如本文中所讨论)。热交换器420可以通过传统的管道(编号省略)流体地连接到燃气涡轮300和蒸汽涡轮400两者上。热交换器420可以是传统的热回收蒸汽发生器(HRSG)，例如在传统的联合循环动力系统中使用的那些。如在动力生产领域中已知的，HRSG可以结合水供应使用来自燃气涡轮300的热废汽，以产生供给到蒸汽涡轮400的蒸汽。蒸汽涡轮400可以可选地联接到第二负载装置425上(通过第二轴430)。第二负载装置425和第二轴430可以基本类似于上文描述的负载装置325和轴330来运行。在图6中所示的另一个实施例中，单轴联合循环动力装置550可以包括通过单根轴330联接到燃气涡轮300和蒸汽涡轮400两者上的单个发电机325。
本文使用的术语仅是为了描述具体的实施例的目的，且其不意图限制本发明。如本文使用，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地作出其它表示。将进一步理解，在本申请文件中使用时，术语“包括”和/或“包括有”指明了存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但其不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
本书面说明书使用实例来公开包括了最优的模式的本发明的多个实施例，并且还使得本领域的任何技术人员能够实现本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及实施任何结合的方法。本发明的各个实施例的可授予专利权的范围由权利要求书限定，并可包括本领域技术人员想到的其它实例。这样的其他实例，如果它们具有与权利要求的字面语言并无差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言并无实质区别的等价结构元件，则意图处于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种过滤器组件(100，200)，包括：
至少一个气流入口(170)；
邻近所述至少一个气流入口(170)的至少一个管状过滤器元件(110)；以及
支承构件(120)，所述支承构件(120)在该支承构件(120)的第一部分(150)和第二部分(155)处附连到所述至少一个管状过滤器元件(110)上，所述至少一个管状过滤器元件(110)沿周向环绕所述支承构件(120)，其中所述支承构件(120)包括复合材料。
2.如权利要求1所述的过滤器组件(100，200)，其特征在于，所述复合材料包括至少一种聚合物和至少一种增强剂。
3.如权利要求2所述的过滤器组件(100，200)，其特征在于，所述至少一种聚合物包括所述复合材料的大约60％至大约95％。
4.如权利要求2所述的过滤器组件(100，200)，其特征在于，所述至少一种聚合物包括以下中的至少一种：聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚酯、聚亚安酯、聚酰胺，聚苯乙烯、聚碳酸酯以及环氧树脂。
5.如权利要求2所述的过滤器组件(100，200)，其特征在于，所述至少一种增强剂包括所述复合材料的大约5％至大约40％。
6.如权利要求2所述的过滤器组件(100，200)，其特征在于，所述至少一种增强剂包括以下中的至少一种：玻璃纤维、碳纤维、天然纤维、碳酸钙、滑石或者纳米材料。
7.一种系统(350)，包括：
燃气涡轮(300)；以及
可操作地连接到所述燃气涡轮(300)上的过滤器组件(100，200)，所述过滤器组件(100，200)包括：
至少一个气流入口(170)；
邻近所述至少一个气流入口(170)的至少一个管状过滤器元件(110)；以及
支承构件(120)，所述支承构件(120)在该支承构件(120)的第一部分(150)和第二部分(155)处附连到所述至少一个管状过滤器元件(110)上，所述至少一个管状过滤器元件(110)沿周向环绕所述支承构件(120)，其中所述支承构件(120)包括复合材料。
8.如权利要求7所述的系统(350)，其特征在于，所述复合材料包括至少一种聚合物和至少一种增强剂，其中所述至少一种聚合物包括所述复合材料的大约60％至大约95％，以及所述至少一种增强剂包括所述复合材料的大约5％至大约40％。
9.如权利要求8所述的系统(350)，其特征在于，所述至少一种聚合物包括以下中的至少一种：聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚酯、聚亚安酯、聚酰胺，聚苯乙烯、聚碳酸酯以及环氧树脂。
10.如权利要求8所述的系统(350)，其特征在于，所述至少一种增强剂包括以下中的至少一种：玻璃纤维、碳纤维、天然纤维、碳酸钙、滑石或者纳米材料。
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