KR20020049042A - 필터장치와, 그 동작 및 보수 방법 - Google Patents

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요셉 씨. 토카
제임스 에이. 레블라크
Original Assignee
노만 씨. 린넬
도날드슨 캄파니 인코포레이티드
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Abstract

필터장치는 대향 제1 및 제2 단부, 제1 및 제2 단부 사이의 축방향 길이, 및 복수 개의 홈을 갖는다. 각각의 홈은 제1 필터요소 제1 단부에 인접한 제1 단부와, 제1 필터요소 제2 단부에 인접한 제2 단부를 갖는다. 홈 중 선택된 일방은 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 밀폐되는 반면, 홈 중 선택된 타방은 제1 단부가 밀폐되고 제2 단부가 개방된다. 슬리브부재는 제1 필터요소를 포위하도록 고정된다. 슬리브부재는 제1 필터요소의 축방향 길이의 적어도 30% 이상을 연장하기 위해 제1 필터요소에 대해 상대적으로 지향되는 슬리브부재를 포함한다. 시일부재 가압 플랜지는 제1 필터요소를 적어도 부분적으로 포위한다. 필터장치는 가스터빈장치에 특히 유용하다. 필터장치 동작 및 보수 방법은 본원에 개시한 구조를 사용하는 것이 바람직하다.

Description

필터장치와, 그 동작 및 보수 방법{FILTER ARRAGEMENT AND METHODS}
가스터빈장치는 전력 발생에 유용하다. 이들 형태의 장치는 신속하게 건설할 수 있다는 점에서 특히 편리하고, 석탄 또는 석유에 기초한 터빈장치보다 적은 유해한 방출물을 발산하기 때문에 또한 바람직하다. 가스터빈은 연소 목적용 공기를 이용한다. 이런 형태의 장치에서 정밀한 이동부 때문에, 연소 공기가 정화될 필요가 있다. 연소용 공기를 정화하기 위해서, 가스터빈장치로 유입되는 공기를 정화하는 공기필터가 사용되고 있다. 종래 장치에 있어서, 흡입공기를 정화하기 위해 일련의 패널 필터가 사용되고 있다. 장치가 보다 정교해짐에 따라, 보다 정화된 공기가 요구된다. 이는 비용 상승을 유발한다. 가스터빈장치로 유입되는 공기를 정화하는 개량이 바람직하다.
본 발명은 기체 또는 액체와 같은 유체를 여과하는 필터 구조에 관한 것이다. 특히, 본원은 가스터빈장치에 특히 유용한 필터요소, 프리필터(pre-filter), 하우징, 및 동작 및 보수 방법을 개시한다.
도 1은 본원에 개시한 원리에 따라 구성된 공기 필터장치를 갖는 가스터빈시스템용 흡기장치의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 1차 필터요소가 투시 가능한 도면으로서, 튜브 시이트 내에 설치된 공기 필터장치의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 정단면도이다.
도 3은 프리필터요소가 투시 가능한 도면으로서, 도 2에 도시한 공기 필터장치의 후단면도이다.
도 4는 튜브 시이트에 설치된 도 2 및 도3에 도시한 공기 필터장치의 개략적인 측단면도이다.
도 5는 도 3의 5-5선을 따라 절취한 도면으로서, 도 2 내지 도 4에 도시한 공기 필터장치의 개략적인 부분 확대 단면도이다.
도 6은 튜브 시이트에 도 2 내지 도 4에 도시한 공기 필터장치를 유지하기 위해 사용된 래치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 확대 평면도이다.
도 7은 1차 필터요소가 투시 가능한 도면으로서, 도 2 내지 도 4에 도시한 공기 필터장치를 튜브 시이트에서 분리한 개략적인 사시도이다.
도 8은 1차 필터요소가 투시 가능한 도면으로서, 도 7에 도시한 공기 필터장치의 개략적인 정단면도이다.
도 9는 도 7 및 도 8에 도시한 공기 필터장치의 평면도이다.
도 10은 도 2 내지 도 4 및 도 7 내지 도 9에 도시한 공기 필터장치에 이용된 필터요소를 유지하는 클립과 슬리브의 개략적인 확대 사시도이다.
도 11은 도 2 내지 도 4 및 도 7 내지 도 9에 도시한 공기 필터장치에 이용된 프리필터의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시한 프리필터의 개략적인 측단면도이다.
도 13은 도 11 및 도 12에 도시한 프리필터의 개략적인 하부 평면도이다.
도 14는, 조립 동안, 도 2 내지 도 4 및 도 7 내지 도 9에 도시한 공기 필터장치에 이용되는 프리필터의 다른 실시예를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 15는 도 14의 프리필터의 다른 조립 단계를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 16은 도 2, 도 7 및 도 8에 도시한 1차 필터요소로 이용가능한 필터 매체의 일부의 일 실시예를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
일 실시예에 있어서, 본원은 필터장치를 개시한다. 일반적으로, 필터장치는 대향 제1 및 제2 단부를 갖는 제1 필터요소, 제1 및 제2 단부 사이의 축방향 길이,및 복수 개의 홈을 포함한다. 각각의 홈은 제1 필터요소 제1 단부에 인접한 제1 단부와, 제1 필터요소 제2 단부에 인접한 제2 단부를 갖고 있다. 홈 중 선택된 일방은 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 밀폐되는 반면, 홈 중 선택된 타방은 제1 단부가 밀폐되고 제2 단부가 개방된다. 슬리브부재는 제1 필터요소를 포위하도록 고정된다. 슬리브부재는 제1 필터요소의 축방향 길이의 적어도 30%를 연장하기 위해 제1 필터요소에 대해 상대적으로 지향된다. 시일부재 가압 플랜지는 슬리브부재를 적어도 부분적으로 포위한다.
다른 실시예에서, 적어도 하나의 단일 관통공, 이 관통공에 분리 교체가능하게 장착된 슬리브부재, 이 슬리브부재를 적어도 부분적으로 포위하는 플랜지, 플랜지와 튜브 시이트 사이에 서로에 대해 압축되는 시일부재, 및 슬리브부재 내에 고정된 제1 필터요소를 가지는 튜브 시이트를 구비하는 여과 시스템이 개시된다. 제1 필터요소는 홈 매체를 구비한 시스템을 통과하는 직렬 흐름이 바람직하다.
프리필터요소가 또한 개시된다. 바람직하게는, 프리필터요소는 슬리브부재 내 1차 필터요소의 상류에 분리가능하게 장착된다. 프리필터 조립 방법이 개시된다.
바람직한 필터장치를 이용하는 시스템이 개시된다. 특히 이용가능한 시스템은 가스터빈장치를 포함한다.
또 다른 실시예는 동작 및 보수 방법을 포함한다. 바람직한 방법은 본원에 개시한 원리에 따라 구성된 구조를 포함한다.
A.도 1, 사용 장치
본원에 개시한 에어클리너 장치 및 구조는 다양한 시스템에 이용가능하다. 도 1은 일 특정 시스템, 이 경우, 참조번호(20)로 총괄적으로 지시된 가스터빈시스템을 도시한다.
도 1에서, 흡기장치(22)로 유입되는 기류가 화살표(23)로 도시되어 있다. 흡기장치(22)는 튜브 시이트(36)에 일반적으로 유지되는 복수 개의 공기 필터장치(24)를 구비하고 있다. 바람직한 시스템에 있어서, 튜브 시이트(36)는 수직방향 축에 대해 일정 각도로 필터장치(24)를 유지하도록 구성된다. 바람직한 각도는 5-25。, 예컨대, 약 7。 이다. 이 각도는 시스템(20)이 동작하지 않을 때 필터장치(24)로부터 액체가 배출되도록 한다.
공기가 공기 필터장치(24)에서 정화된 후, 동력을 발생하기 위해 사용되는 가스터빈발전기(28)로 화살표(26)를 따라 하류로 흐르게 된다.
B.공기 필터장치의 개요
가스터빈시스템(20)에 이용가능한 공기 필터장치(24)의 일 실시예가 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다. 일반적으로, 공기 필터장치(24)는 제1, 또는 기본필터요소(30) 및 프리필터로 기능하는 제2 필터요소(32)를 포함한다. "프리필터 (prefilter)" 라 함은, 기체 흐름으로부터 큰 입자를 제거하기 위해 기능하는 메인 1차 필터요소(30)의 상류에 위치되는 분리기를 의미한다. 1차 필터요소(30)가 도 2에서 투시가능한 반면, 프리필터요소(32)는 도 3에서 투시가능하다. 1차 필터요소(30) 및 프리필터요소(32)는 튜브 시이트(36)의 개구(38)에 분리가능하게 장착할 수 있는 슬리브부재(34) 내에 고정되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 공기 흐름은 흡기장치(22)를 통해 유입되고 먼저 프리필터요소(32)를 통과해 1차 필터요소(30)를 흐르게 된다. 1차 필터요소(30)를 유출한 후, 공기가 발전기(28)로 지향된다.
C.1차 필터요소
이제 도 2, 도 5 및 도 7을 참조하면, 직렬 통과 흐름을 허용하도록 1차 필터요소(30)가 구성되어 있다. "직렬 통과 흐름" 이라 함은, 입구면(40)으로 유입되고 대향 배치된 출구면(42)에서 유출되는 유체가 필터요소(30)를 직접적으로 흐르는 것으로서, 입구면(40)으로 유입되는 유체 흐름의 방향이 출구면(42)에서 유출되는 유체 흐름의 방향과 동일한 것을 의미한다. 도 2에서, 출구면(42)이 개략적으로 도시된 것이 이해될 것이다. 즉, 출구면(42)의 일부만이 홈으로 도시되어 있다. 통상적인 시스템에 있어서, 전체 면(42)이 홈으로 이루어진다.
필터요소(30)는 제1 단부(44)와, 대향 제2 단부(46)를 갖고 있다. 도 2에 도시한 장치에 있어서, 제1 단부(44)는 상류단 입구면(40)에 대응하는 반면, 제2 단부(46)는 하류단 출구면(42)에 대응한다. 직렬 통과 흐름은, 제1 단부(44)로의 기체 흐름 방향이 제2 단부(46)를 유출하는 기체 흐름의 방향과 동일하게, 기체가 제1 단부(44)로 유입되어 제2 단부(46)로 흐르도록 한다. 직렬 통과 흐름 형태는 기체 흐름에서 난류의 양을 감소시킬 수 있다.
도 16에 주목하라. 도 16은 1차 필터요소(30)에 이용가능한 특정의 바람직한 매체의 동작 원리를 설명하는 개략적인 사시도이다. 도 16에서, 홈 구조 형태의 필터매체가 일반적으로 참조번호(50)로 지시된다. 바람직하게는, 홈 구조(50)는, 복수 개의 홈(54)과 대면 시이트(56)를 가지는 파형(波形)의 층(52)으로 구성되어 있다. 도 16의 실시예는 참조번호(56A)(파형층(52)의 상방을 도시함)와 참조번호(56B)(파형층(52)의 하방을 도시함)의 대면 시이트의 두 단면을 도시한다. 통상적으로, 바람직한 홈 구조(50)는 하방 대면 시이트(56B)에 고정된 파형층(52)을 포함한다. 롤 구조로 이 홈 구조(50)를 이용시, 하방 대면 시이트(56B)가 파형층(52)의 상방을 덮도록 통상적으로 자체 둘레에 권취된다. 파형층(52)의 상방을 덮는 대면 시이트(56)가 참조번호(56A)로 지시된다. 대면 시이트(56A)(56B)가 동일한 시이트(56)임이 이해될 것이다.
이런 형태의 홈 구조(50)를 사용시, 홈 챔버(58)는 교호하는 피크(60)와 골(62)을 형성하는 것이 바람직하다. 골(62)과 피크(60)는 홈을 두 열로 분할하고, 일방이 타방 열(도 16에서 상방 위)에 인접 위치된다. 도 16에 도시한 특정 구성에 있어서, 상방 홈은 하류단이 밀폐된 홈 챔버(64)를 형성하지만, 상류단이 밀폐된 홈 챔버(66)는 홈의 하방 열을 형성한다. 홈 챔버(66)는 홈 시이트(52)와 제2 대면 시이트(56B) 사이 홈의 상류단의 일부를 채우는 제1 단부 비드(68)에 의해 밀폐된다. 유사하게, 제2 단부 비드(70)는 교호하는 홈(64)의 하류단을 밀폐한다.
홈 구조(50) 형태로 구성된 매체를 이용시, 사용 동안, 공기와 같은 미여과 유체가 음영 화살표(72)로 지시된 바와 같이 홈 챔버(64)로 유입한다. 홈 챔버(64)는 개방된 그 상류단(74)을 갖고 있다. 하류단(76)이 제2 단부 비드(70)로 밀폐되기 때문에 미여과 유체 흐름이 홈 챔버(64)의 하류단(76)을 통과하지 못하게 된다. 따라서, 유체가 홈 시이트(52) 또는 대면 시이트(56)를 통해 강제로 진행된다. 미여과 유체가 홈 시이트(52) 또는 대면 시이트(56)를 통과할 때, 유체가 정화 또는 여과된다. 정화된 유체가 비음영 화살표(78)로 지시된다. 그 상류단(80)이 밀폐되어 개방 하류단을 통과해 홈 구조(50)에서 유출되는 유체가 홈 챔버(66)를 통과한다. 도시한 구성에 의해, 미여과 유체가 홈 시이트(52), 상방 대면 시이트(56A), 또는 하방 대면 시이트(56B)를 통해 홈 챔버(66)를 통과할 수 있다.
홈 구조(50)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 롤 또는 코일형으로 통상적으로 권취된다. 홈 구조(50)를 권취 또는 감기 위한 다양한 방법이 사용될 수 있다. 홈 구조(50)는 중앙 코어 둘레에 감져질 수도 있다. 선택적으로, 홈 구조(50)는 속이 빈 형태(coreless)가 될 수 있다. 다시 도 2, 도 7 및 도 8을 참조하면, 필터요소(30)의 단면 형상이 일반적인 원형임을 주목하라. 단면은 또한 비원형, 다른 실시예에서, 장타원형 또는 "경주장 트랙 형상" 이 될 수 있다. "장타원형(obround)" 또는 "경주장 트랙 형상(racetrack shaped)" 이라 함은, 필터요소가 절곡 단부(일부 실시예에서, 반원)와 대향 절곡 단부(일부 실시예에서, 반원)를 형성하는 것을 의미한다. 절곡 단부는 한 쌍의 직선 세그먼트로 연결된다.
매체(50)는 폴리에스테르 합성 매체, 셀룰로스로 이루어진 매체, 또는 이들 형태의 재료의 혼합물이 될 수 있다. 이용가능한 셀룰로스 매체의 일 실시예는, 약 45-55 lbs./3000 ft2(84.7 g/m2), 예컨대 48-54 lbs./3000 ft2의 기본 무게, 약 0.005-0.015 in, 예컨대 약 0.010 in(0.25 mm)의 두께, 약 20-25 ft/min, 예컨대, 약 22 ft/min(6.7 m/min)의 프레이지어 투과도(frazier permeability), 약 55-65 미크론, 예컨대 약 62 미크론의 공극 크기, 적어도 약 7 lbs./in, 예컨대 8.5 lbs./in(3.9 kg/in)의 습윤인장강도(wet tensile strength), 약 15-25 psi, 예컨대 약 23 psi(159 kPa)의 기계의 습윤파열강도이다. 셀룰로오스 매체가 미세 섬유, 예컨대 5 미크론 이하, 일부 실시예에서 1 미크론 이하의 크기(직경)를 갖는 섬유로 취급될 수 있다. 미세 섬유를 매체에 응용하는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 일부 이런 접근법이, 예컨대 미국 특허 제5,423,892호, 32 컬럼, 48-60 열에 특징되어 있다. 보다 구체적으로, 상기 방법은 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제3,878,014호, 제3,676,242호, 제3,841,953호, 및 제3,849,241호에 개시되어 있다. 변형예가, 등록상표명 ULTRA-WEBR으로 도날드슨 컴퍼니에 의한 영업 비밀로 행해지는 종래 매체에 대해 위치된 미세 중합 섬유 웹을 구비한 영업 비밀 접근법이다. 필터요소의 구성에 관해서, 미세 섬유가 제조되는 방법, 미세 섬유를 적용하기 위한 특정 방법이 사용되는 것에 특별한 선택은 없다. 생성된 매체 구조가 이하의 특성을 갖을 때까지 충분한 미세 섬유가 통상적으로 적용될 수 있다. SAE 미세 먼지를 이용하여, SAE J726C 에 따라 테스트되고, 90% 이하의 별개 테스트 없이, 99.5% 평균의 초기 효율과, SAE J726C 에 따라 99.98% 평균의 전체 효율을 갖는다.
이용가능한 필터 구조의 실시예가 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제5,820,646호 공보에 개시되어 있다.
D.프리필터요소
도 3 및 도 11 내지 도 13에는, 프리필터요소(32)가 도시되어 있다. 바람직하게는, 프리필터요소(32)는 복수 개의 별개 주름(92)을 구비하는 주름진 구조(90)이다. 주름(92)은 지그재그 방식으로 배열되어 있다. 도 3, 도 11 및 도 13에 도시한 바와 같이, 바람직한 프리필터요소(32)는 일반적으로 원형 단면을 갖는다.
직렬 통과 흐름을 허용하도록 프리필터요소(32)가 구성되어 있다. 즉, 입구면(94)으로 유입되고 대향 배치되는 출구면(96)에서 유출되도록, 공기가 프리필터요소(32)를 직접적으로 통과하는 것으로서, 입구면(94)으로 유입되는 유체 흐름의 방향은 출구면(96)에서 유출되는 유체 흐름과 동일 방향이다.
특정의 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 15개 이상의 주름(92), 80개 이하의 주름(92), 및 통상적으로 30-50개의 주름(92)을 이루고 있다. 주름진 구조(90)는 중앙 코어(100) 둘레에 중심된 원형 주름(92) 형상으로 접혀지는 매체(98)로 이루어진다. 이용가능한 형태의 매체(98)는 유리섬유, 또는 선택적으로, 에어 레이드 매체(air laid media)로 이루어진다. 이용가능한 매체(98)의 비성질(比性質)은, 2.7-3.3 oz./yd3(92-112 g/m3)의 무게, 0.25-0.40 in.(6.4-10.2 mm)의 자유두께(즉, 0.002 psi 압축에서 두께), 및 적어도 400 ft./min(122 m/min)의 투과도를 갖는 웹을 형성하기 위해 임의로 지향된 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 드라이 레이드 필터 매체(dry laid filter medium)를 포함한다.
바람직한 프리필터요소(32)는, 적어도 하류 측면(96)에 필터 지지부 또는 라이너(102)를 포함한다. 필터 지지부 또는 라이너(102)가 플라스틱 또는 금속으로 이루어지는 인장 망(expanded mesh)으로 구성될 수 있다. 라이너(102)가 도 11에 개략적으로 도시됨에 주목할 것이다. 도 11은 출구면(96)의 특정부에 대해서만 라이너(102)를 도시한다. 이는 라이너(102)가 전체 출구면(96)을 덮는 것을 나타내는 것이다. 특정 변형 실시예에서, 입구면(94)도 또한 필터 지지부 또는 라이너를 가질 수 있다.
계속해서 도 11을 참조하면, 도시된 프리필터요소(32)에서, 원형 주름 구조(90) 형상으로 프리필터요소(32)를 유지하기 위해 밀폐제(104)가 이용된다.특히, 밀폐제(104)는 원형 구성으로 형상된 후 주름진 구조(90)에 열용해의 비드(106)가 도포될 수 있다. 비드(106)는 응고하여 원형 구조로 주름진 구조(90)를 유지하는 것을 돕는다.
일반적으로, 프리필터요소(32)는 슬리브부재(34)에 분리 교체가능하게 장착될 수 있다. 슬리브부재(34)는 이하 상세히 설명한다. 특정 시스템에 있어서, 슬리브부재(34)의 내벽에 대해 매체(98)의 단부 팁(108)을 압착 또는 압축함으로써 프리필터요소(32)가 슬리브부재(34) 내에 유지된다. 즉, 프리필터요소(32)는 슬리브부재(34)의 내경보다 큰 초기, 자유 상태, 최외측 치수(이 경우, 직경)를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 슬리브부재(34)의 내면에 놓일 때, 매체(98)의 단부 팁(108)이 압착, 압축, 절곡, 또는 슬리브부재(34)의 내벽과 라이너(102)의 단부 사이에 분쇄된다.
일반적으로 참조번호(120)로 지시된 프리필터요소의 변형 실시예가 도 14 및 도 15에 도시되어 있다. 프리필터요소(120)는, 별개 주름(124)의 주름진 구조(122)를 구비하는 점에서 프리필터요소(32)와 유사하다. 프리필터요소(120)는 프리필터요소(32)와 상이하게 조립된다. 본 실시예에서, 프리필터요소(120)는 매체(126)의 시이트를 일련의 주름(124)으로 접음으로써 구성된다. 이는 일반적인 주름진 매체의 직사각형 시이트(128)를 형성한다. 시이트(128)는 폴리우레탄을 함유하는 모울드에 삽입된다. 폴리우레탄은 압축성 폴리우레탄의, 직사각형 중실 단부(130)를 형성하도록 경화된다. 이 패널(132)은 프리필터요소(120)에 조립될 수 있다.
도 15에 주목하라. 도 15는 패널(132)을 프리필터요소(120)에 조립하는 단계를 도시한다. 단부(130)는 코어(134)를 형성하기 위해 서로 꼭 끼워진다. 단부 주름(136)(138)은 화살표(140)(142)의 방향으로 서로를 향해 이동된다. 이 방법에서, 주름진 패널(132)은 원형 프리필터요소(120)를 형성하기 위해 부채꼴을 이룬다. 단부 주름(136)(138)은 클립으로 서로 연결된다.
프리필터요소(120)는 패널(132) 형태로 최종 사용자에게 저장 및 적하될 수 있다는 점에서 프리필터요소(120)가 편리하다. 설치 이전에, 최종 원형 프리필터요소(120)를 형성하도록 패널(132)이 펼쳐질 수 있다.
E.슬리브부재 및 클램핑 장치
본원의 원리에 따라 구성된 바람직한 필터장치(24)는 1차 필터요소(30)에 고정되어 포위하는 슬리브부재(34)를 갖는다.
일반적으로, 슬리브부재(34)는 흡기장치(22)에서 1차 요소(30)를 적소에 유지하도록 기능한다. 바람직한 슬리브부재(34)는 1차 요소(30) 상류에서 프리필터요소(32)를 적소에 유지한다.
도 7 내지 도 9에는, 1차 요소(30)를 유지하는 일 바람직한 슬리브부재(34)가 도시된다. 도 7 및 도 8에 볼 수 있는 바와 같이, 슬리브부재(34)는 1차 필터요소의 단면에 대응하는 단면을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 1차 필터요소(30)가 일반적으로 원형 단면이므로, 따라서 바람직한 슬리브부재(34)는 일반적인 원형 단면을 갖는다. 다른 실시예에서, 1차 필터요소(30)는 다른 형상의 단면을 가질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 이들 경우에서, 슬리브부재(34)는필터요소(30)의 단면에 대응하는 단면을 갖는 것이 이해될 것이다.
도 5에서, 슬리브부재(34)는 포위 링(152) 형태로 절곡되는 포위 벽(150)을 포함한다. 이 벽(150)은 단부(153)에서 대향 단부(154)까지 일반적으로 연장하는 길이(이 경우, 1차 요소(30)의 제2 단부(46) 또는 출구면(42)이 동일하지만)를 갖는다. 슬리브부재(34)는 1차 필터요소(30)의 축방향 길이의 적어도 30%를 연장하기 위해 1차 필터요소(30)에 대해 상대적으로 지향되는 것이 바람직하다. 통상적인 장치에서, 슬리브부재(34)는 1차 필터요소(30)의 축방향 길이의 50% 이상을 연장한다. 실제로, 가장 바람직한 장치에서, 슬리브부재(34)는 1차 필터요소(30)의 축방향 길이의 적어도 전체 길이(즉, 100%)를 연장한다. 통상적인 장치에서, 슬리브부재(34)는 적어도 10 인치, 통상적으로 15-30 인치, 및 일부 실시예에서, 50 인치 이하의 반경을 갖는다.
슬리브부재(34)는, 의도하지 않은 공기의 양이 1차 요소(30)를 우회하는 것을 허용하지 않고, 1차 필터요소(30)를 튜브 시이트(36)에 고정시키는 실링장치와 함께 구성 및 배열되는 것이 바람직하다. 도 3, 도 5, 및 도 7 내지 도 9에 도시한 장치에 있어서, 슬리브부재(34)는 시일부재 가압 플랜지(160)를 포함하고 있다. 이 플랜지(160)는 적어도 부분적으로, 최상의 바람직한 실시예에서, 슬리브부재 (34)의 벽(150)을 완전히 포위한다. 실제로, 최상의 바람직한 실시예에서, 플랜지 (160)는 단일 압출부(151)로서 벽(150)과 압출된 후, 1차 요소(30)의 단면 구성에 대응하는 형상으로 절곡된다. 시일부재 가압 플랜지(160)는 이 플랜지(160)와 튜브 시이트(36) 사이에 대해 시일(164)을 형성하기 위해서 시일부재(162)를 지지하는 백스톱(backstop)으로 동작한다. 바람직하게는, 플랜지(160)는 슬리브부재(34)의 벽(150)에서 반경방향으로 연장하고 슬리브부재(34)를 완전히 포위한다. 플랜지(160)는 시일부재(162)를 충분히 지지하는 거리로 벽(150)에서 반경방향으로 연장한다. 일반적으로, 이 거리는 적어도 0.1 인치, 통상적으로 0.25-2 인치, 일부 실시예에서 10 인치 이하로 연장하여도 좋다.
전술한 바와 같이, 바람직하게는, 플랜지(160)와 슬리브부재(34)의 나머지 부분은 단일 재료의 부재로 압출된다. 여러 적용에서, 고충격 폴리스틸렌과 같은 플라스틱으로 슬리브부재(34)와 플랜지(160)를 압출하는 것이 편리하다. 압출 후, 연장하는 플랜지(160)를 갖는 벽(150)은 소망 길이로 절단된다. 연장하는 플랜지(160)를 갖는 벽(150)은 1차 필터요소(30)를 지지하기 위해서 절곡 형상으로 만곡된다. 절곡은 냉간 압연 과정으로 달성될 수 있다. 압출부(151)의 단부(166, 168)는, 이 단계에서 서로 연결되지 않는다.
도 10에 주목하라. 도 10은 인접한 단부(166, 168)의 벽(150)을 도시한다. 압출부(151)의 단부(166, 168)가 서로 가압되기 이전에, 1차 필터요소(30)가 슬리브부재(34) 내에 설치된다. 일부 적용에서, 1차 요소(30)는 그 외벽에 접착제가 도포된다. 변형예로, 접착제가 벽(150)의 내면을 따라 도포된다. 변형예로, 1차 요소(30)의 외면과 벽(150)의 내면 모두에 접착제가 도포된다. 1차 요소(30)는 슬리브부재(34)에 의해 형성된 개구(170)의 내부에 위치된다. 클램핑 머시인이 조인트(174)를 형성하기 위해 인접한 맞물림으로 서로를 향해 단부(166)와 단부(168)를 가압한다. 슬리브부재(34)를 그 최종 구성(도면에 도시한 실시예에서, 일반적인원형 구성)으로 고정하기 위해 패치 또는 리테이닝 클립(172)이 조인트(174) 위에 놓여진다. 바람직하게는, 리테이닝 클립(172)이 영구적인 방법으로 슬리브부재(34)에 고정된다. 예컨대, 리테이닝 클립(172)은 초음파 용접에 의해 벽(150)에 고정되어도 좋다.
리테이닝 클립(172)은 단부(153)와 단부(154) 사이 조인트(174)를 완전히 오버랩하도록 구성됨에 주의하라. 즉, 클립(172)은 단부(153)와 일반적으로 동일 평면이거나 같은 높이의 단부(176)를 갖고 있다. 클립은 단부(154)와 일반적으로 동일 평면이거나 같은 높이의 단부(178)를 갖고 있다. 클립(172)은 플랜지(160)에 오버랩하고 맞물리는 단부(176)(178) 사이에 돌출부(180)를 또한 갖고 있다. 돌출부(180)의 바람직한 형상은 플랜지(160)에 음각 형상으로 내측 포켓(182)을 형성하는 구조이다. 도 10에 도시한 실시예에 있어서, 돌출부(180)는 U자 형상이다.
도 5에 주목하라. 플랜지(160)는 제1 및 제2 대향 축방향 측면(190)(192)을 포함하는 것을 볼 수 있다. 축방향 측면 중 하나, 이 경우 측면(190)은 시일부재(162)를 지지한다. 시일부재(162)는 일반적으로 원형 개스켓(194)을 구비하고 있다. 개스켓(194)은, 개스켓(194)과 플랜지(160)의 측면(190) 사이에 접착제에 의해 플랜지(160)에 고정되는 것이 바람직하다. 개스켓(194)이 벽(150)과 1차 요소(30)를 완전히 포위하도록 개스켓(194)은 플랜지(160)에 놓여져 있다.
도시된 장치는 또한 슬리브부재(34)를 튜브 시이트(36)에 클램프 고정하기 위한 시스템을 포함한다. 도 3, 도 5, 및 도 6에 도시한 실시예에 있어서, 클램핑 시스템은 복수 개의 래치 또는 클램프(200)를 포함한다. 슬리브부재(34)가 튜브시이트(36)에 동작가능하게 설치될 때, 플랜지(160)와 튜브 시이트(36) 사이에 양호하고, 조밀한 시일(164)을 형성하는 래치 또는 클램프(200)가 충분해야만 한다. 도 3에 도시한 실시예에 있어서, 4개의 클램프(200)가 존재한다. 각각의 클램프(200)는 플랜지(160)의 원주를 따라 반경방향으로 등간격으로 이격되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 4개 이상의 클램프(200), 예컨대 6-10개의 클램프가 존재할 수 있다. 특정 실시예에 있어서, 4개 이하의 클램프(200)가 존재할 수 있다.
도 5 및 도 6에 주의하라. 도 5는, 클램프(200)의 단면을 도시한다. 각각의 클램프(200)는 레버(202), 노우즈(204), 및 플레이트(206)를 포함한다. 플레이트(206)는 클램프(200)를 튜브 시이트(36)에 고정하는 패스너, 예컨대 볼트(212)를 수용하기 위한 개구(208)(210)를 포함한다.
노우즈(204)는 플랜지(160)에 압력을 인가하도록 동작하고 튜브 시이트(36)에 대해 시일부재(162)를 압축한다. 레버(202)는 튜브 시이트(36)에 전후방향으로 노우즈(204)를 선택적으로 이동하도록 동작한다. 예컨대, 필터장치(24)를 튜브 시이트(36)에 설치시, 사람의 엄지 또는 손에 의해 레버(202)가 감압되어 노우즈(204)가 튜브 시이트(36)에서 이격방향으로 이동될 수 있다. 이는 플랜지(160)가 노우즈(204)와 튜브 시이트(36) 사이에 놓여질 수 있도록 설치자가 필터장치(24)를 조작하도록 한다. 다른 실시예에 있어서, 나비 너트를 이용하여, 클램프(200)가 손으로 밀착 결합될 수 잇다.
F.방법
동작시, 필터장치(24)가 다음과 같이 사용된다. 시스템(20)에 여과된 공기가 화살표(23)로 흡기장치(22)로 지향된다. 먼저 공기가 프리필터요소(32)를 통과한다. 공기가 입구면(94)으로 유입되고, 매체(126)를 통과해, 출구면(96)을 통해 유출된다. 프리필터요소(32)는 흡기공기로부터 큰 입자와 파편을 제거한다. 다음에, 공기가 1차 필터요소(30)로 유입한다. 공기가 입구면(40)으로 유입하고, 홈 구조(50)를 통과해, 출구면(42)을 유출한다. 여기부터, 공기가 발전기(28)로 유입된다.
통상적인 동작시, 물의 약 0.6-1.6 인치의 필터장치(24)에 걸쳐 전체 압력 강하가 존재한다. 이는 1차 필터요소(30)와 프리필터(32) 모두를 포함한다. 통상적으로, 프리필터(32)에만 걸치는 압력강하는 물의 약 0.2-0.6 인치이지만, 1차 요소(30)에만 걸치는 압력강하는 물의 약 0.4-1 인치이다.
일정 주기 동작후, 필터장치(24)는 보수되어야만 한다. 프리필터요소(32) (120)는 1차 필터요소(30)보다 더 보수(즉, 분리 및 교체)가 요구될 수 있다. 프리필터요소(32)(120)를 보수하기 위해서, 프리필터요소(32)(120)는 그 주름 (92)(124)에 파지되고 슬리브부재(34)에서 제거된다. 이는 프리필터요소(32)(120)를 벽(150)의 내면과의 마찰 결합에서 당김으로써 이루어질 수 있다. 사용한 프리필터요소(32)(120)가 처리될 수 있다. 두 번째, 새로운 프리필터요소(32)(120)가 제공된다. 프리필터요소(120)는 패널(132) 형태이어도 좋다. 선택적으로, 프리필터요소(32)는 미리 만들어진 원형 프리필터(32) 형태이어도 좋다. 별개 주름(124)이부채꼴로 펼쳐지며, 단부 주름(136)이 단부 주름(138)에 연결되도록 패널(132)이 조작된다. 통상적으로, 단부 주름(136)은 단부 주름(138)에 클립 고정되거나 연결되어, 원형 프리필터요소(120)를 형성한다. 새로운 프리필터요소(32)(120)가 슬리브부재(34)의 내측에 놓여진다. 이는 벽(150)의 내면에 대해 주름진 매체의 단부 팁(108)을 반경방향으로 압축함으로써 이루어져도 좋다. 이 마찰 맞물림은 프리필터요소(32)(120)가 적소에 유지되는 것을 돕는다. 시스템(20)의 압력은 또한 프리필터요소(32)(120)를 슬리브부재(34)의 적소에 유지되는 것을 돕는다는 것에 주목하라.
때때로, 1차 요소(30)도 또한 보수가 필요하다. 통상적으로, 이는 물의 약 3-4 인치의 압력강하 후 이루어진다. 1차 요소(30)를 보수하기 위해서, 슬리브부재(34)가 시이트(36)에서 제거된다. 이는 플랜지(160)와 튜브 시이트(36) 사이의 시일(164)을 파손함으로써 이루어진다. 시일(164)을 파손하기 위해서, 노우즈(204)가 튜브 시이트(36)에서 분리되도록, 각각의 클램프(200)는 감압되는 각각의 레버(202)를 가질 필요가 있다. 슬리브부재(34)는 튜브 시이트(36)에 의해 형성된 개구(38)를 따라 튜브 시이트(36)로부터 축방향으로 미끄럼 이동된다.
슬리브부재(34)를 따라 1차 요소(30)가 처리될 수 있다. 바람직하게는, 1차 요소 및 슬리브부재(34)는 용이하게 소각될 수 있도록, 완전히 비금속성 재질로 구성된다. 바람직하게는, 1차 요소(30) 및 슬리브부재(34)는 적어도 95%, 보다 통상적으로 99% 비금속성으로 이루어진다. 선택적으로, 1차 요소(30)가 슬리브부재(34)에서 분리될 수 있고, 슬리브부재(34)가 재사용되어도 좋다.
새로운 1차 요소(30)와 함께 제2, 새로운 슬리브부재(34)가 제공된다. 1차 필터요소(30)를 유지하는 슬리브부재(34)가 튜브 시이트(36)의 개구(38) 내측에 축방향으로 놓여진다. 플랜지(160)가 노우즈(204)와 튜브 시이트(36)의 벽 사이에 놓여지도록 레버(200)를 감압함으로써 각각의 클램프(200)가 조작된다. 시일(164)을 형성하기 위해 플랜지(160)와 튜브 시이트(36) 사이에 서로에 대해 시일부재(162)가 놓여진다. 프리필터요소(32)(120)가 슬리브부재(34)에 설치되어도 좋다.
상기 명세서, 실시예, 및 데이터는 본 발명의 제조 및 사용을 완전 설명한다. 본 발명의 다수 실시예가 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. (a) 대향 제1 및 제2 단부, 상기 제1 및 제2 단부 사이의 축방향 길이, 및 복수 개의 홈을 가지는 제1 필터요소로서,
    (i) 각각의 상기 홈은 상기 제1 필터요소 제1 단부에 인접한 제1 단부와, 상기 제1 필터요소 제2 단부에 인접한 제2 단부를 가지며,
    (A) 상기 홈 중 선택된 일방은 상기 제1 단부가 개방되고 상기 제2 단부가 밀폐되는 반면, 상기 홈 중 선택된 타방은 상기 제1 단부가 밀폐되고 상기 제2 단부가 개방되는 제1 필터요소와,
    (b) 상기 제1 필터요소를 포위하는 슬리브부재로서,
    (i) 상기 슬리브부재가 상기 제1 필터요소의 상기 축방향 길이의 적어도 30% 이상을 연장하기 위해 상기 제1 필터요소에 대해 상대적으로 지향되는 슬리브부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  2. 제1항에 있어서,
    (c) 상기 제1 필터요소를 적어도 부분적으로 포위하는 시일부재 가압 플랜지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  3. 제2항에 있어서,
    (a) 상기 시일부재 가압 플랜지는 상기 슬리브부재를 반경방향으로 연장하고상기 슬리브부재를 완전히 포위하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    (a) 상기 시일부재 가압 플랜지는 상기 슬리브부재와 일체인 것을 특징으로 하는 필터장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    (a) 상기 슬리브부재는 상기 제1 필터요소에 고정되고,
    (b) 상기 슬리브부재는 포위 벽을 포함하며,
    (c) 상기 시일부재 가압 플랜지 및 상기 포위 벽은 단일의 압출편인 것을 특징으로 하는 필터장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 시일부재 가압 플랜지의 일부에 고정된 시일부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  7. 제6항에 있어서,
    (a) 상기 시일부재 가압 플랜지는 제1 및 제2 대향 축방향 표면을 구비하며,
    (b) 상기 시일부재는 상기 제1 축방향 표면에 고정되고 상기 슬리브부재를 포위하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 슬리브부재는,
    (i) 제1 및 제2 대향 인접한 단부를 갖는 벽, 및
    (ⅱ) 상기 제1 및 제2 인접한 단부를 서로 고정하는 리테이닝 클립을 구비하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 제1 필터요소에 인접하고, 상기 슬리브부재에 의해 포위되는 제2 필터요소를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  10. 제9항에 있어서,
    (a) 상기 제2 필터요소는 상기 슬리브부재에 분리 교체가능한 것을 특징으로 하는 필터장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 슬리브부재는 적어도 20 인치 직경의 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 필터장치.
  12. 제1항에 따른 필터장치를 구비하는 여과 시스템으로서, 이 필터장치는 대향제1 및 제2 단부, 제1 및 제2 단부 사이의 축방향 길이, 및 복수 개의 홈을 가지는 제1 필터요소로서, 각각의 홈은 제1 필터요소 제1 단부에 인접한 제1 단부와, 제1 필터요소 제2 단부에 인접한 제2 단부를 가지며, 홈 중 선택된 일방은 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 밀폐되며, 홈 중 선택된 타방은 제1 단부가 밀폐되고 제2 단부가 개방되는 제1 필터요소와, 제1 필터요소를 포위하고, 제1 필터요소의 축방향 길이의 적어도 30% 이상을 연장하기 위해 제1 필터요소에 대해 상대적으로 지향되는 슬리브부재를 포함하는 필터장치를 구비하는 여과 시스템이 있어서,
    (a) 적어도 하나의 관통공을 가지는 튜브 시이트,
    (b) 상기 관통공에 분리 교체가능하게 장착되는 상기 슬리브부재,
    (c) 상기 슬리브부재를 적어도 부분적으로 포위하는 플랜지,
    (d) 상기 플랜지와 상기 튜브 시이트 사이에 서로에 대해 가압된 시일부재, 및
    (e) 상기 슬리브부재와 관통공 내에 고정된 상기 제1 필터요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    (a) 상기 플랜지와 상기 튜브 시이트 사이에 상기 시일부재를 가압하기 위해 상기 플랜지에 축방향 압력을 제공하는 클램핑장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    (a) 상기 클램핑장치는 상기 튜브 시이트에 장착된 복수 개의 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 제1 필터요소 제1 단부에 인접한 상기 슬리브부재에 분리 교체가능하게 장착된 제2 필터요소를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    (a) 상기 제2 필터요소는 주름진 매체를 구비하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    (a) 상기 튜브 시이트는 복수 개의 관통공을 구비하는 여과 시스템으로서,
    (b) 튜브 시이트의 각각의 관통공에 분리 교체가능하게 장착된 슬리브부재로서, 각각의 슬리브부재를 포위하는 플랜지를 갖는 슬리브부재,
    (c) 각각의 슬리브부재에 장착된 홈 필터요소,
    (d) 각각의 플랜지와 튜브 시이트 사이에 압축되는 시일부재, 및
    (e) 각각의 슬리브부재에 장착되고 각각의 홈 필터요소에 인접하는 주름진 필터요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 시스템.
  18. 가스터빈장치용 공기 여과시스템 보수 방법으로서,
    (a) 튜브 시이트의 관통공에 장착되는 슬리브부재에서 프리필터요소를 분리하는 단계와,
    (b) 슬리브부재의 내벽에 대해 제2 프리필터의 매체의 단부를 압축함으로써 사용한 프리필터를 제2 프리필터로 교체하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    (a) 상기 프리필터 교체 단계는,
    (i) 주름진 패널으로 제2 프리필터를 제공하는 단계와,
    (ⅱ) 원형, 주름진 프리필터를 형성하기 위해 주름진 패널을 부채꼴로 펼치는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    (a) 튜브 시이트에서 1차 필터요소를 유지하는 슬리브부재를 분리하는 단계로서,
    (i) 1차 필터요소는 대향 상류단과 하류단을 갖고, 필터요소 상류단에 인접한 제1 단부와, 필터요소 하류단에 인접한 제2 단부를 갖는 복수 개의 각각의 홈을 갖는 1차 필터요소로서, 홈 중 선택된 일방은 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 밀폐되는 반면, 홈 중 선택된 다른 일방은 제1 단부가 밀폐되고 제2 단부가 개방되며,
    (b) 상기 슬리브부재 분리 단계는 슬리브부재와 튜브 시이트 사이의 시일을 파손하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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