CN102233218A - 过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种过滤器。一种过滤器组件(44)包括用于安装该过滤器组件的框架(100)。该框架(100)限定了矩形开口(120)。槽(122)设置在矩形开口(120)的周边的至少一部分的周围。过滤器介质褶皱群(140)设置在框架(100)中的槽(122)中。该过滤器介质褶皱群(140)延伸横过框架(100)中的整个矩形开口(120)。该过滤器介质褶皱群(140)从以第一方向流过过滤器介质的气体中分离出颗粒。支承结构(160)可与框架(100)连接。该支承结构(160)与过滤器介质褶皱群(140)接合,以当气体以第一方向流过过滤器介质时限制过滤器介质褶皱群的移动。

Description

过滤器
技术领域
本发明大体上涉及一种过滤器。具体而言,本发明涉及一种用于在燃气涡轮进气系统中使用的改进的过滤器。
背景技术
例如燃气涡轮的动力产生设备使用大量的进气用于燃烧。为了保持该燃气涡轮适合的性能,会过滤该进气以除去不需要的灰尘、湿气以及其它可损坏该燃气涡轮的部件的污染物。主要过滤该进气的过滤器典型地在位于壳体内的框架上布置成阵列。
已知的过滤器可以是V单元小褶皱型的静态过滤器。也即,各个过滤器具有一系列布置成V形并在顶点处连接到一起的成对平板过滤介质。已知的过滤器包括限定了多个矩形开口的框架。相应的平板过滤介质横跨各个矩形开口。
该平板过滤介质必须横跨的矩形开口的尺寸是重要的,并决定了可通过该已知过滤器的空气的量。典型的已知过滤器的矩形开口的尺寸大约是20英寸宽以及12英寸高。褶皱的尖端和凹部在基本平行于该高度的方向上延伸并在基本平行于该宽度延伸的方向上粘合。
在某些情况下,已知过滤器可能会遭受平板过滤介质“弯曲”的情况。也即,在跨过该平板过滤介质的预定力(例如相对较大的压降)下,该平板过滤介质会挠曲或沿着气流方向移动。这样的挠曲或移动可损坏该平板过滤介质,以及不利地影响过滤性能和使用寿命。
因此,提供一种通过在空气流过过滤部分期间限制过滤器介质的移动而提供加长的使用寿命的过滤器组件是有益的。提供这样一种过滤器组件是有益的:该过滤器组件会提供经过它的增大的气流。
发明内容
根据至少一个方面,本发明提供了一种过滤器组件,其包括用于安装该过滤器组件的框架。该框架限定了矩形开口。槽设置在该矩形开口的周边的至少一部分的周围。过滤器介质褶皱群设置在框架中的槽中。该过滤器介质褶皱群延伸横过框架中的整个矩形开口。该过滤器介质褶皱群从以第一方向流过过滤器介质的气体中分离出颗粒。支承结构可以与框架连接。该支承结构与过滤器介质褶皱群接合,以在气体以第一方向流过过滤器介质时限制过滤器介质褶皱群的移动。
本发明的另一方面是一种V单元过滤器组件,其包括用于安装该过滤器组件并限定了矩形开口的框架。槽形成在框架内并设置在矩形开口的周边的一部分的周围。过滤器介质褶皱群设置在框架中的槽中,并且延伸横过框架中的矩形开口。该过滤器介质褶皱群从以第一方向流过该过滤器介质的气体中分离出颗粒。支承结构可以与框架的安装部分和端部部分连接。该支承结构与过滤器介质褶皱群接合,以在气体以第一方向流过过滤器介质时限制过滤器介质褶皱群的移动。当该过滤器介质褶皱群暴露于由在跨过该过滤器介质褶皱群的至少6英寸水的表压力差下沿第一方向流动的气体引起的力时,其基本上不被损坏。
本发明的又一方面是一种过滤器组件,其包括用于安装该过滤器组件并限定了矩形开口的框架。槽形成在该框架内并设置在矩形开口的周边的一部分的周围。过滤器介质褶皱群设置在框架中的槽中,并且延伸横过框架中的矩形开口。该过滤器介质褶皱群从以第一方向流过该过滤器介质的气体中分离出颗粒。支承结构可以与框架的安装部分和端部部分连接。该支承结构与过滤器介质褶皱群接合,以当气体以第一方向流过过滤器介质时限制过滤器介质褶皱群的移动。当该过滤器介质褶皱群暴露于由在跨过该过滤器介质褶皱群的至少6英寸水的表压力差下沿第一方向流动的气体引起的力时,其基本上不被损坏。
附图说明
通过参照附图阅读以下描述,本发明的另外的特征对于本发明所涉及的领域的技术人员来说会变得显而易见。
图1是过滤器组件的示意图,其根据本发明的一个方面构造,用于和燃气涡轮的进气系统一起使用;
图2是图1所示的进气系统的一部分的放大透视图;
图3是根据本发明的一个方面、用于在图1-2所示的进气系统中使用的过滤器组件的透视图;
图4是图3所示的过滤器组件的正视图;
图5是根据本发明的一个方面的过滤器组件的一部分的透视图;
图6是图5所示的过滤器组件的一部分的分解透视图;
图7是过滤器组件的端部部分的放大截面图;以及
图8是过滤器组件的一部分的放大透视图。
部件列表:
动力产生单元          20
燃气涡轮              22
进气过滤器系统        24
发电机                26
壳体                  40
框架                  42
过滤器组件或过滤器    44
空气压缩机段          60
燃烧器段              62
涡轮段                64
罩                    66
去雾器                68
竖直支承件        82
水平支承件        84
过滤器框架        100
凸缘              102
前导轨            14
侧导轨或“端盖”  106
后导轨            108
矩形开口          120
槽                122
过滤器介质褶皱群  140
支承结构          160
构件              162
加强部分          164
端部部分          166
端面              168
粘合剂            180
具体实施方式
图1示意了动力产生单元20。该动力产生单元20包括燃气涡轮22和进气过滤器系统24。来自周围环境的空气被吸入进气过滤器系统24以进行过滤并输送到燃气涡轮22。动力产生单元20可以用于许多应用中的任何应用中,例如但不限于通过发电机26产生电功率,或者直接或间接地提供动力。
进气过滤器系统24包括壳体40。壳体40由任何适合的材料制造,例如金属片。壳体40支承框架42。该框架42(图2)由任何适合的材料制造,例如通过诸如焊接的适合的附连方法固定到彼此上的金属管、槽、梁或者压出品。根据本发明的一个方面,框架42支承多个过滤器组件或过滤器44。过滤器44从以一个方向流过该过滤器的空气中移除污染物,例如灰尘、泥垢、湿气、盐、碳和其它污染物。这些污染物可能倾向于降低燃气涡轮22的性能或缩短其使用寿命。壳体40可以有数层楼高,且可以包括多达数百个过滤器44,这些过滤器可以由数个框架42保持。
燃气涡轮22(图1)包括空气压缩机段60,空气压缩机段60将进气吸入到燃气涡轮22中,以在燃烧器段62中燃烧以及在涡轮段64中工作。空气首先从周围环境中通过壳体40的罩66吸入。在进气通过罩66进入壳体40时,其可以首先经过预过滤器或去雾器68。该空气然后流过过滤器组件44的阵列,以在其被引导至压缩机段60之前被基本或最终过滤。
如图2所示,框架42包括一组竖直支承件82和水平支承件84,它们支承了过滤器组件44的阵列。过滤器组件44可以通过任何适合的装置保持就位,例如夹具或者闩锁(未示出)。该过滤器组件44可以是任何合适的类型的,诸如,例如静态V单元小褶皱过滤器筒。在一些实施例中,过滤器组件44可以构造为高效率AltairSupernovaTM过滤器,其可以从通用电气公司获得。过滤器组件44可以是任何适合的尺寸、构造、构型或材料。
各个过滤器组件44(图3-4)包括根据本发明的一个方面构造的过滤器框架100。该过滤器框架100将过滤器组件44安装在壳体框架42中。过滤器框架100优选地由注射模制的塑料制造。过滤器框架100具有凸缘102,该凸缘可与框架42连接,以将过滤器组件安装在壳体框架42中。衬垫(未示出)可以环绕凸缘102的周边设置,并位于过滤器组件44和框架42之间,以在该过滤器组件和该框架之间提供气密密封。
过滤器框架100包括多个在凸缘102的相对侧之间延伸的前导轨104。一对侧导轨或“端盖”106附连到凸缘102上并远离其而延伸。过滤器框架100还具有多个在端盖106之间延伸的后导轨108。使用的后导轨108的数量典型地比前导轨104的数量少一个。
过滤器框架100限定了多个矩形开口120。也即,前导轨104、一对端盖106和后导轨108的各个组件限定了相应的矩形开口120。各个矩形开口120具有在大约20英寸范围内的标准宽度W(图4)。各个矩形开口120还具有在10英寸到20英寸范围内,并优选地在11英寸到18英寸范围内的高度H。将显而易见的是,可以使用矩形开口120的任何适合的尺寸。
槽122(图5-7)形成在过滤器框架100的前导轨104、一对端盖106和后导轨108的至少部分中。优选地,槽122形成在过滤器框架100中,使得其是连续的并在矩形开口120的整个周边的周围延伸。
各个过滤器组件44包括多个过滤器介质褶皱群140。过滤器介质褶皱群140优选地是如图5-6中最佳地看到的“平板”形式。各个过滤器介质褶皱群140设置在过滤器框架100中的相应的槽122中。过滤器介质褶皱群140延伸横过过滤器框架100中的整个矩形开口120。过滤器介质褶皱群140从在被传送到燃气涡轮22的正常清洁流的第一方向上流过过滤器介质褶皱群的气体中分离出颗粒。过滤器介质褶皱群140由任何适合的材料制造,例如合成纤维、微玻璃或者它们的组合。
过滤器介质褶皱群140和之前已知的褶皱群相比占据相对较大的面积。因此,过滤器介质褶皱群140提供了相对较大的过滤面积容量,以便空气经过它并被清洁,以用于燃气涡轮22中。过滤器介质褶皱群140具有沿与得到宽度W所跨过的方向基本上平行的方向延伸的褶皱尖端。
各个过滤器组件44包括多个支承结构160。各个支承结构160在相对端处连接到过滤器框架100并延伸横过滤器介质褶皱群140。支承结构160与过滤器介质褶皱群140接合,以便当气体以第一方向流过该过滤器介质褶皱群时限制过滤器介质褶皱群的移动。该示例性实施例中显示了两个支承结构160与各个过滤器介质褶皱群140一起使用。将显而易见的是,任何适合数量的支承结构可以和各个过滤器介质褶皱群140一起使用。
支承结构160在其大部分长度上具有基本T型的截面。将显而易见的是,支承结构160可以具有任何适合的截面,例如C形、U形或I形。支承结构160具有带有加强部分164的构件162(图7-8)。支承结构160还具有一对端部部分166,以将该支承结构保持在过滤器框架100中。端部部分166绕着过滤器介质褶皱群140的端面168延伸。端部部分166通过位于例如过滤器框架的后导轨108中的槽122中的适合的粘合剂180与过滤器框架100连接。支承结构160可以由用于该结构将被用于其中的环境的任何适合的材料制造,例如塑料或金属。举例来说,支承结构160可以是模制的塑料部件。支承结构160还可以由两个例如通过焊接而结合在一起的金属部件制造。支承结构160可以粘接到过滤器介质褶皱群140的离开表面。
过滤器介质褶皱群140占据矩形开口120内的流动面积。支承结构160的宽度大约是1英寸。因此,延伸横过矩形开口120的两个支承结构160的总面积少于被占据的流动面积的大约10%,且对通过过滤器介质褶皱群140的空气流有很小的影响或没有影响。
针对根据本发明的一个方面制造的过滤器组件44和之前已知的不带有支承结构的过滤器组件进行了测试。测试显示过滤器介质褶皱群140在暴露于由在跨过该过滤器介质褶皱群的至少大约6英寸水、优选地至少大约12英寸水以及更优选地至少大约15英寸水的表压力差下沿第一方向流动的气体引起的力时,基本没有由于弯曲而被损坏。测试还显示在没有支承结构160时,由弯曲引起的过滤器介质褶皱群中的撕裂在约6英寸水的情况下即发生。
已知在过滤器组件的使用寿命期间,过滤器介质褶皱群从贯穿它的空气中收集微粒。这样典型地增加了跨过过滤器介质褶皱群的压降,该压降倾向于增加弯曲的趋势并引起损坏。通过提供本发明的带有支承结构160的过滤器组件44,可以获得过滤器组件的增加的使用寿命。
根据对本发明的至少一个方面的以上描述,本领域技术人员会认识到改进、变化和变型。所附的权利要求意图覆盖本技术领域内的这样的改进、变化和变型。

Claims (9)

1.一种过滤器组件(44),包括:
框架(100),其用于安装所述过滤器组件(44),并限定了矩形开口(120);
槽(122),其设置在所述矩形开口(120)的周边的至少一部分的周围;
过滤器介质褶皱群(140),其设置在所述框架(100)中的槽(122)中,并延伸横过所述框架中的整个矩形开口(120),所述过滤器介质褶皱群用于从以第一方向流过所述过滤器介质的气体中分离出颗粒;以及
能够与所述框架(100)连接的支承结构(160),所述支承结构用于与所述过滤器介质褶皱群(140)接合,以便在气体以第一方向流过所述过滤器介质时限制所述过滤器介质褶皱群的移动。
2.根据权利要求1所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述支承结构(160)包括带有加强部分(164)的构件(162)。
3.根据权利要求2所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述支承结构(160)具有横过该支承结构的至少一部分的T型截面。
4.根据权利要求1所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述过滤器介质褶皱群(140)在暴露于由在跨过所述过滤器介质褶皱群的至少6英寸水的表压力差下以第一方向流动的气体引起的力时基本上不被损坏。
5.根据权利要求4所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述过滤器介质褶皱群(140)在暴露于由在跨过所述过滤器介质褶皱群的至少12英寸水的表压力差下以第一方向流动的气体引起的力时基本上不被损坏。
6.根据权利要求1所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述过滤器组件是V单元小褶皱过滤器的形式,并包括多个在所述框架(100)中的矩形开口(120)和多个过滤器介质褶皱群(140),所述过滤器介质褶皱群中的一个设置在所述框架中的矩形开口中的相应的一个中。
7.根据权利要求1所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述过滤器介质褶皱群(140)是平板的形式。
8.根据权利要求1所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述过滤器介质褶皱群(140)在所述框架(100)中的矩形开口(120)内占据流动面积,以及其中,所述支承结构延伸横过所述流动面积的少于大约10%。
9.根据权利要求1所述的过滤器组件(44),其特征在于,所述框架(100)限定的所述矩形开口(120)具有宽度和小于所述宽度的高度,以及其中,所述高度在大约11英寸到18英寸的范围中。
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