发明内容
在本发明的一方面,提供了一种过滤器组件。该过滤器组件包括具有一对端盖的过滤器构架,该对端盖由在该对端盖之间延伸的多个间隔开的前横杆(rail)和多个间隔开的后横杆分开。该对端盖中的各个端盖均具有横跨其形成而产生预定形状的多个槽道。多个前横杆定位在该对端盖上的多个槽道的一端处,而多个后横杆定位在该对端盖上的多个槽道的相对端处。多个过滤器介质褶皱套件(pack)设置在过滤器构架中。多个过滤器介质褶皱套件中的各个褶皱套件均包括第一过滤器介质部分、第二过滤器介质部分,以及定位在第一过滤器介质部分与第二过滤器介质部分之间的联结部件。第一过滤器介质部分在一侧联接到联结部件上,而第二过滤器介质部分在相反侧联接到联结部件上。该多个过滤器介质褶皱套件中的各个褶皱套件均设置在形成为横跨该对端盖的多个槽道中的一个槽道中,邻接多个前横杆中的一个前横杆和多个后横杆中的一个后横杆。联结部件垂直于前横杆和后横杆,且与该对端盖平行。
在本发明的另一方面,提供了一种V形单元过滤器组件。在本发明的该方面,V形单元过滤器组件包括具有一对端盖的过滤器构架,该对端盖由在该对端盖之间延伸的多个间隔开的前横杆和多个间隔开的后横杆分开。该对端盖中的各个端盖均具有横跨其形成而产生V形图案的多个槽道。多个前横杆定位在该对端盖上的多个槽道的一端处,而多个后横杆定位在该对端盖上的多个槽道的相对端处。多个过滤器介质褶皱套件设置在过滤器构架中。多个过滤器介质褶皱套件中的各个褶皱套件均包括第一过滤器介质部分、第二过滤器介质部分,以及定位在第一过滤器介质部分与第二过滤器介质部分之间的联结部件。第一过滤器介质部分在一侧联接到联结部件上,而第二过滤器介质部分在相反侧联接到联结部件上。多个过滤器介质褶皱套件中的各个褶皱套件均设置在形成为跨越该对端盖的多个槽道中的一个槽道中,邻接多个前横杆中的一个前横杆和多个后横杆中的一个后横杆,其中,联结部件垂直于前横杆和后横杆,且与该对端盖平行。多个过滤器介质套件设置在形成为横跨该对端盖的多个槽道中,位于多个前横杆与多个后横杆之间,以便形成V形单元过滤器。
在本发明的第三方面,提供了一种过滤器介质褶皱套件。在本发明的该方面,过滤器介质褶皱套件包括第一过滤器介质部分;第二过滤器介质部分;以及定位在第一过滤器介质部分与第二过滤器介质部分之间的联结部件。第一过滤器介质部分在一侧联接到联结部件上,而第二过滤器介质部分在相反侧联接到联结部件上。联结部件具有由对接部件分开的第一纵向凹槽和第二纵向凹槽。第一纵向凹槽沿向上的方向定位成用以容纳第一过滤器介质部分,而第二纵向凹槽沿向下的方向定位成用以容纳第二过滤器介质部分。
在本发明的第四方面,提供了一种用于燃气轮机的进气系统。在本发明的该方面,进气系统包括进气壳体;设置在进气壳体中的过滤器组件保持构架;以及由过滤器组件保持构架支承的多个过滤器组件。各过滤器组件均包括具有一对端盖的过滤器构架,该对端盖由在该对端盖之间延伸的多个间隔开的前横杆和多个间隔开的后横杆分开。该对端盖中的各个端盖均具有横跨其形成而产生预定形状的多个槽道。多个前横杆定位在该对端盖上的多个槽道的一端处,而多个后横杆定位在该对端盖上的多个槽道的相对端处。多个过滤器介质褶皱套件设置在过滤器构架中。多个过滤器介质褶皱套件中的各个褶皱套件均包括第一过滤器介质部分、第二过滤器介质部分,以及定位在第一过滤器介质部分与第二过滤器介质部分之间的联结部件。第一过滤器介质部分在一侧联接到联结部件上,而第二过滤器介质部分在相反侧联接到联结部件上。多个过滤器介质褶皱套件中的各个褶皱套件均设置在形成为横跨该对端盖的多个槽道中的一个槽道中,邻接多个前横杆中的一个前横杆和多个后横杆中的一个后横杆,其中,联结部件垂直于前横杆和后横杆,且与该对端盖平行。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例所构造的结合燃气轮机进气系统使用的过滤器组件的简图;
图2根据本发明一个实施例的图1中所示的进气系统一部分的放大透视图;
图3为根据本发明的一方面的图1至图2中所示的进气系统中使用的过滤器组件的透视图;
图4为根据本发明一个实施例的图3中所示的过滤器组件的正视图;
图5为根据本发明一个实施例的图3中所示的过滤器组件的一部分的透视图;
图6为根据本发明一个实施例的图5中所示的过滤器组件部分的分解透视图;
图7为示出根据本发明一个实施例的用于向过滤器介质褶皱套件的过滤器介质部分提供刚度和支承的联结部件的备选构造的透视图;以及
图8为根据本发明一个实施例的沿图4中的截面A-A截取的过滤器组件端部部分的放大截面视图。
零件清单
20动力生成单元(或发电单元)
22燃气轮机
24进入空气过滤器系统
26发电机
40进气壳体
42过滤器组件保持构架
44过滤器组件
60空气压缩机区段
62燃烧器区段
64涡轮区段
66罩盖
68预滤器
82垂直支承件
84水平支承件
100过滤器构架
102凸缘(flange)
104前横杆
106端盖
107槽道
108后横杆
120矩形开口
122槽道
140过滤器介质褶皱套件
143第一过滤器介质部分
145第二过滤器介质部分
160联结部件
165第一纵向凹槽
167第二纵向凹槽
168端部部分
169侧壁
170对接部件
180粘合材料
具体实施方式
参看附图,图1示出了动力生成单元20。动力生成单元20包括燃气轮机22和进入空气过滤器系统24。尽管以下描述涉及的是结合燃气轮机使用的过滤器组件,但本发明的各种实施例适于结合诸如蒸汽轮机和风力涡轮机的其它涡轮机使用。回来参看图1,来自于周围环境的空气汲取到进入空气过滤器系统24中以便过滤和输送至燃气轮机22。动力生成单元20可用于许多应用中的任一种,例如但不限于借助于发电机26来产生电力(或电功率)或直接或间接地提供原动力。
进入空气过滤器系统24包括进气壳体40。进气壳体40可由任何适合的材料如金属片(或金属薄板)制成。过滤器组件保持构架42(图2)设置在进气壳体40中。过滤器组件保持构架42(图2)可由任何适合的材料制成,如金属管、槽钢(channel)、桁条或挤压件,它们通过适合的附接方式如焊接而彼此固定。根据本发明的一个实施例,过滤器组件保持构架42(图2)支承多个过滤器或过滤器组件44。过滤器组件44从空气中除去污染物,如灰尘、污垢、水分、盐、碳和其它污染物,它们可趋于降低燃气轮机22的性能或使用寿命。在一个实施例中,进气壳体40可为数层高,且可包含多达数百个的过滤器组件44,这些过滤器组件44可由多个过滤器组件保持构架42来保持。
如图1中所示,燃气轮机22包括空气压缩机区段60,其将进入空气汲取到燃气轮机22中,以便在燃烧器区段62中燃烧并在涡轮区段64中做功。空气首先从周围环境汲取穿过进气壳体40的罩盖(或头罩)66。当进入空气经由罩盖66进入进气壳体40中时,它可首先穿过预滤器或除雾器68。空气然后流过过滤器组件44阵列,以便在其引导至压缩机区段60之前进行初级过滤或最终过滤。
如图2中所示,过滤器组件保持构架42包括支承过滤器组件44阵列的一组垂直支承件82和水平支承件84。过滤器组件44可通过任何适合的器件如夹持件或闩锁(未示出)而在过滤器组件保持构架42中保持就位。过滤器组件44可为任何适合的过滤器类型,举例来说,例如静止V形单元微褶皱过滤器滤芯。在一个实施例中,过滤器组件44可构造为可从General Electric Company(通用电气公司)获得的高效AltairSupernovaTM过滤器。此外,过滤器组件44可为任何适合的尺寸、结构、构造或材料。
图3和图4提供了过滤器组件44的详图。具体而言,图3示出了过滤器组件44的透视图,而图4示出了过滤器组件44的正视图。各过滤器组件44均包括根据本发明的一个实施例所构造的过滤器构架100。过滤器构架100将过滤器组件44安装在过滤器组件保持壳体构架42中。在一个实施例中,过滤器构架100由注入模制塑料制成,但本领域普通技术人员将认识到还可使用其它材料。过滤器构架100具有凸缘102,该凸缘102可与过滤器组件保持构架42连接以安装过滤器组件。垫圈(未示出)可设置成围绕凸缘102的外周,且定位在过滤器组件44与过滤器组件保持构架42之间,以便在过滤器组件44与过滤器组件保持构架42之间提供气密性密封。
如图3和图4中所示,过滤器构架100包括附接到凸缘102上且延伸远离凸缘102的一对侧横杆或″端盖″106。端盖106由在端盖106之间延伸的多个间隔开的前横杆104和多个间隔开的后横杆108(图3)分开。如图3中所示,前横杆104在凸缘102的相对侧之间延伸。该对端盖106中的各个端盖均具有横跨其形成而产生V形图案的多个槽道107。前横杆104定位在多个槽道107的一端处,而后横杆108定位在槽道107的相对端处。在一个实施例中,前横杆104和后横杆108通过任何广为所知的紧固技术中的一种而连接到凸缘102上。
尽管图3和图4中未示出,但前横杆104和后横杆108中的各个均具有纵向分割区段,如槽道122(图6和图7),其形成分别构造成用以容纳过滤器介质褶皱套件140的一对过滤器介质褶皱套件保持区段。如下文所述,在一个实施例中,诸如胶水的粘合材料在前横杆104和后横杆108的过滤器介质褶皱套件保持区段中放置到过滤器介质褶皱套件140上。本领域的普通技术人员将认识到的是,也可采用诸如热熔性粘合剂的其它粘合剂。
各过滤器介质褶皱套件140均包括第一过滤器介质部分143、第二过滤器介质部分145,以及定位在第一过滤器介质部分143与第二过滤器介质部分145之间的联结部件160。第一过滤器介质部分143在一侧联接到联结部件160上,而第二过滤器介质部分145在相反侧联接到联结部件160上。各过滤器介质褶皱套件140均设置在多个槽道107中的一个槽道中,以便其邻接前横杆104和后横杆108。过滤器介质褶皱套件140通过紧固件固定到槽道107和前横杆104及后横杆108的过滤器介质褶皱套件保持区段上,举例来说,该紧固件例如为胶水或其它粘合剂。在此种构造中,联结部件160垂直于前横杆104和后横杆108,且与端盖106平行。
在该种构造中,对于形成过滤器构架100的元件而言,限定了多个矩形开口120。即是说,前横杆104、端盖106和后横杆108的各组件均限定相应的矩形开口120。各矩形开口120均具有范围在大约20英寸(50.8厘米(cm))内的宽度W(图4)。各矩形开口120还具有范围在大约10英寸(25.4cm)至大约20英寸(50.8cm)内的高度H,且优选为在大约11英寸(27.9cm)至大约18英寸(45.7cm)的范围内。将认识到的是,任何适合尺寸的矩形开口120都可使用。
图5和图6提供了包括第一过滤器介质部分143、第二过滤器介质部分145和联结部件160的第一介质褶皱套件140的更为详细的视图。具体而言,图5示出了组装在后横杆108的槽道122中的第一过滤器介质部分143、第二过滤器介质部分145和联结部件160的透视图,而图6示出了这些元件的分解透视图。在一个实施例中,如图5和图6中所示,第一过滤器介质部分143、第二过滤器介质部分145为″平面板″过滤器介质的形式,但可构想出的是,其它类型的过滤器介质也可结合本发明的各种实施例使用。如图5和图6中所示,过滤器介质褶皱套件140设置在后横杆108中的相应槽道122中。尽管图5和图6中未示出,但过滤器介质褶皱套件140延伸横跨过滤器构架100中的整个矩形开口120(图3和图4)。过滤器介质褶皱套件140的第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145将颗粒与沿传送至燃气轮机22的正常清洁流动的第一方向流过该褶皱套件的气体分开。过滤器介质褶皱套件140由任何适合的材料制成,如微玻璃,然而本领域普通技术人员将认识到的是,还可使用其它适合的材料,举例来说,例如聚合物类型的微纤维。
如图5至图6中所示,联结部件160包括由对接部件170分开的第一纵向凹槽165和第二纵向凹槽167。第一纵向凹槽165沿向上的方向定位成用以容纳第一过滤器介质部分143,而第二纵向凹槽167沿向下方向定位成用以容纳第二过滤器介质部分145。尽管图5和图6中未示出,但粘合材料(举例来说,例如胶水)放置于第一纵向凹槽165中来固定第一过滤器介质部分143,以及放置在第二纵向凹槽167中来固定第二过滤器介质部分145。
如图5和图6中所示,第一纵向凹槽165、第二纵向凹槽167以及对接部件170形成H形的联结部件。在一个实施例中,H形联结部件160为对称的,其中,第一纵向凹槽165和第二纵向凹槽167分别具有大小相等的侧壁169(图6)。在另一实施例中,H形联结部件160为非对称的,其中,第一纵向凹槽165和第二纵向凹槽167分别具有大小不等的侧壁(图7)(例如,不等的H形联结部件)。
本领域普通技术人员将认识到的是,联结部件160可具有其它形状,以及本发明的该实施例不限于仅为H形的联结部件。可容纳第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145且向这些介质部分提供刚性和刚度的任何形状的联结部件都适于结合文中所述的本发明的各种实施例来使用。
当组装在前横杆104和后横杆108的槽道122中时,联结部件160在联接到第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145上时向过滤器介质褶皱套件140提供支承和刚度。由联结部件160提供的支承和刚度阻止可在高压负载下出现的过度弯曲。结果,额外的支承阻止由高压负载造成的过滤器介质的撕裂和穿透,以及使过滤器介质制造商能够考虑在过滤器介质褶皱套件中使用较为便宜的过滤器介质材料。
如上文所述,在一个实施例中,过滤器组件44为V形单元微褶皱过滤器。典型的V形单元过滤器组件具有八个过滤器介质褶皱套件140(例如,对于具有四个前横杆的组件而言,两个褶皱套件设置在一对前横杆之间)。由于本发明的各种实施例使用通过联结部件160分开的由第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145所形成的过滤器介质褶皱套件140,故过滤器介质褶皱套件的数目在每一V形单元过滤器上都增加。在一个实施例中,由具有通过联结部件分开的第一过滤器介质部分和第二过滤器介质部分的过滤器介质褶皱套件所形成的V形单元过滤器导致产生具有16个褶皱套件的V形单元过滤器。本领域普通技术人员将认识到的是,另一联结部件可加至过滤器介质褶皱套件来增加每一V形单元过滤器组件的褶皱套件量。在该实施例中,将存在第三过滤器介质部分和第四过滤器介质部分,这将导致产生具有24个褶皱套件的V形单元过滤器。
本发明的各种实施例不限于仅结合V形单元过滤器使用。本领域普通技术人员将认识到的是,本发明的实施例可结合其它过滤器组件使用,这些组件使用成组的多个平面板、互连成组的面板和V形集合(V-Bank)单元,以及圆柱型过滤器。
本领域普通技术人员将认识到的是,除由联结部件160提供的支承外,可向过滤器介质褶皱套件140提供进一步的支承和刚度。在一个实施例中,支承部件可横跨第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145施加。在一个备选实施例中,支承部件可包括放置在第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145上远离联结部件160的塑料或尼龙网孔条带。
图8示出了附接到后横杆108中的槽道122上的过滤器介质褶皱套件140的更为详细的视图。具体而言,图8为沿图4中的截面A-A截取的放大截面视图,其示出了过滤器介质褶皱套件140的端部部分,该套件140包括附接到后横杆108的槽道122上的第一过滤器介质部分143、第二过滤器介质部分145以及联结部件160。如图8中所示,联结部件160具有端部部分168,该端部部分168联接到后横杆108中的槽道122上,且由粘合材料180(例如,胶水)固定。
联结部件160可由其将用于的环境中任何适合的材料制成,如塑料或金属。例如,联结部件160可为模制塑料构件。在另一实施例中,联结部件160还可由诸如通过焊接而连结在一起的两个金属构件制成。在另一实施例中,联结部件160可胶合到过滤器介质褶皱套件140的引出表面上。
在根据本发明的一个实施例制成的过滤器组件44上以及在过滤器介质褶皱套件没有联接第一过滤器介质部分和第二过滤器介质部分的联结部件的先前公知的过滤器组件上进行测试。测试显示,过滤器介质褶皱套件140基本上并不会由于在受到来自气体的作用力时弯曲而受损,其中,该气体在横跨至少大约6英寸(15.24cm)的水的过滤器介质褶皱套件的差压计压力下沿第一方向流动,优选为至少大约12英寸(38.48cm)的水,且更为优选的是至少大约15英寸(38.1cm)的水。测试还显示,在过滤器介质褶皱套件140没有联接第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145的联结部件160的情况下,在大约6英寸(15.24cm)的水时由于弯曲造成在过滤器介质褶皱套件中出现撕裂。
公知的是,在过滤器组件的使用寿命期间,过滤器介质褶皱套件从穿过其的空气中收集颗粒。这通常会增大横跨过滤器介质褶皱套件的压降,这易于增大弯曲的趋势并造成损坏。如本发明的各种实施例中所提供的那样,向过滤器组件44提供具有联接第一过滤器介质部分143和第二过滤器介质部分145的联结部件160的过滤器介质褶皱套件140,会在上述测试中延长过滤器组件的使用寿命。
尽管本公开内容已结合其优选实施例进行了具体地示出和描述,但将会认识到的是,本领域普通技术人员将构想出变型和修改。因此,应当理解的是,所附权利要求意图涵盖落入本公开内容的真正精神内的所有这些修改和变化。