KR20130105424A - 펄스 카트리지 삼각대 상에 장착된 프리-필터 또는 코어레서 - Google Patents

펄스 카트리지 삼각대 상에 장착된 프리-필터 또는 코어레서 Download PDF

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KR20130105424A
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에티엔느 르네 파스칼 자리에르
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치가 제공된다. 필터 장치는 터빈 입구 시스템 내의 기다란 축을 따라 연장되는 지지 구조체를 포함한다. 유체 유동을 여과하기 위한 펄스 또는 정적 카트리지 필터가 지지 구조체 상에 장착되며, 이때 지지 구조체는 카트리지 필터의 단부로부터 연장된다. 유체 유동을 여과 및/또는 합체하기 위한 프리-필터가 제공되고, 카트리지 필터에 의해 지지된다. 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하는 방법이 또한 제공된다.

Description

펄스 카트리지 삼각대 상에 장착된 프리-필터 또는 코어레서{PRE-FILTER OR COALESCER MOUNTED ON PULSE CARTRIDGE TRIPOD}
본 발명은 필터 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 터빈 입구 시스템 내의 카트리지 필터에 의해 지지되는 프리-필터(pre-filter)에 관한 것이다.
필터 요소는 전형적으로 유입 유체 유동을 여과하기 위해 터빈 입구 시스템에 포함된다. 필터 요소는 유입 유체 유동을 여과/합체(coalescing)하기 위한 프리-필터, 그리고 또한 유체 유동을 추가로 여과하는 카트리지 필터 둘 모두를 포함할 수 있다. 프리-필터는 종종 터빈 입구 시스템의 웨더 후드(weather hood) 내측에 장착된다. 그러나, 터빈 입구 시스템 내에 프리-필터를 장착하는 것은 복잡하고 비용이 많이 들 수 있는데, 그 이유는 프리-필터가 종종 프리-필터를 제위치에 유지하기 위한 추가의 브래킷(bracket) 및/또는 유지 프레임을 필요로 하기 때문이다. 더욱이, 웨더 후드 내의 프리-필터의 설치 및 재위치는 시간이 많이 소비될 수 있고, 이에 따라 터빈 입구 시스템을 소정 기간 동안 사용 불가능 상태로 둔다. 따라서, 프레임을 필요로 하지 않고 신속하게 제거가능한/재위치가능한 프리-필터를 제공하는 것이 유익할 것이다. 기존의 입구 시스템에 용이하게 장착될 수 있어 프리-필터가 다수의 상이한 터빈 입구 시스템에 사용될 수 있게 하는 프리-필터를 제공하는 것이 또한 유익할 것이다.
본 발명은 이를 감안하여 이루어진 것으로서, 종래 기술의 문제점을 해결한 필터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
하기의 내용은 본 명세서에 논의된 시스템 및/또는 방법의 몇몇 태양의 기본적인 이해를 제공하기 위한 간략한 개요이다. 이러한 개요는 본 명세서에 논의된 시스템 및/또는 방법의 광범위한 개관이 아니다. 그러한 시스템 및/또는 방법의 범위를 기술하거나 핵심적인/중요한 요소를 확인하고자 하는 것이 아니다. 그것의 유일한 목적은 나중에 제공되는 보다 상세한 설명에 대한 도입부로서 단순화된 형태의 몇몇 개념을 제공하는 것이다.
일 태양에 따르면, 본 발명은 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치를 제공한다. 필터 장치는 입구 시스템의 필터 섹션 내에 위치된 카트리지 필터를 포함한다. 필터 장치는 유체 유동을 여과 및/또는 합체하기 위한 프리-필터를 추가로 포함하며, 이 프리-필터는 카트리지 필터에 의해 지지된다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치를 제공한다. 필터 장치는 지지 구조체 상에 장착된 카트리지 필터, 및 유체 유동을 여과 및/또는 합체하기 위한 프리-필터를 포함한다. 프리-필터는 프리-필터를 카트리지 필터에 부착하기 위한 프리-필터 지지 수단을 포함한다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치를 제공하는 방법을 제공한다. 방법은 입구 시스템의 필터 섹션 내에 카트리지 필터를 위치시키는 단계를 포함한다. 방법은 카트리지 필터 상에, 유체 유동을 여과하는 프리-필터를 지지하는 단계를 포함한다.
첨부 도면을 참조해 하기의 설명을 읽으면 본 발명의 상기의 태양 및 다른 태양이 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 예시적인 필터 장치를 포함하는 예시적인 입구 시스템의 도식화된 단면도,
도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 적어도 하나의 카트리지 필터 상에 지지된 예시적인 프리-필터를 포함하는 예시적인 필터 장치의 일부분의 사시도,
도 3은 도 2와 유사하지만 복수의 프리-필터를 갖는 도면,
도 4는 본 발명의 일 태양에 따른 제 2의 예시적인 프리-필터를 보여주는, 다른 예시적인 필터 장치의 일부분의 사시도,
도 5는 예시적인 입구 시스템의 벽과 부착된 또 다른 예시적인 프리-필터를 보여주는, 또 다른 예시적인 필터 장치의 사시도.
본 발명의 하나 이상의 태양을 포함하는 예시적인 실시예가 설명되고 도면에 도시된다. 이들 도시된 실시예는 본 발명에 대한 제한인 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 하나 이상의 태양이 다른 실시예 및 심지어 다른 유형의 장치에 이용될 수 있다. 더욱이, 소정의 용어가 단지 편의를 위해 본 명세서에 사용되며, 본 발명에 대한 제한으로서 간주되어서는 안된다. 게다가 또한, 도면에서, 동일한 요소를 지시하기 위해 동일한 도면 부호가 사용된다.
도 1은 유체 유동을 가스 터빈과 같은 장치에 전달하기 위한 예시적인 터빈 입구 시스템(10)을 도시하고 있다. 짧게 요약해, 유체 유동(13)이 외부 위치로부터 흡인되고, 입구 섹션(14)을 통과하고, 터빈 입구 시스템(10) 내로 들어간다. 터빈 입구 시스템(10) 내에서, 유체 유동(13)은 필터 섹션(18)에 진입하고, 필터 섹션 내에 위치된 필터 장치(20)를 통과한다. 필터 장치(20)는 본 발명의 일 태양에 따른 하나 이상의 카트리지 필터(30)에 의해 지지되는 하나 이상의 프리-필터(32)를 포함할 수 있다. 유체 유동(13)은 처음에 프리-필터(32)에 의해 여과되고 그 후에 카트리지 필터(30)에 의해 여과된다. 이어서 유체 유동(13)은 출구 섹션(24)을 통과하고 출구(25)를 통해 터빈 입구 시스템(10)을 빠져나갈 수 있다.
입구 섹션(14)이 도 1에 다소 일반적으로 도시되어 있음을 이해하여야 한다. 이러한 일반적인 도시는 도 1에 도시된 터빈 입구 시스템(10)의 입구 섹션(14)이 종래 기술의 구성, 또는 하기에 설명되는 바와 같은 본 발명의 하나 이상의 태양에 따른 구성을 나타낼 수 있다는 개념을 전달하고자 하는 것이다. 입구 섹션(14)은 터빈 입구 시스템(10)의 상류측 위치에 위치되어 있으며, 유체 유동(13)이 통과해 터빈 입구 시스템(10)에 진입할 수 있게 하는 개방된 영역을 한정한다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 입구 섹션(14)은 터빈 입구 시스템(10)이 적어도 일부의 물질 및/또는 강수를 빨아들이는 것을 방지하는 데 도움을 주는 차폐 기능을 제공하기 위한 하나 이상의 후드(16)를 포함할 수 있다. 후드(16)가 빨아들임을 차폐하는 그러한 물질의 예는 나뭇잎, 나뭇가지, 동물, 먼지, 미립자 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 후드(16)는 입구 섹션(14)으로부터 외향으로 연장된다.
필터 섹션(18)은 입구 섹션(14)에 인접하게 그리고 이로부터 하류측에 위치된다. 필터 섹션(18)은 입구 섹션(14)과 유체 연통하여, 필터 섹션(18)이 입구 섹션(14)으로부터 유체 유동(13)을 받아들인다. 필터 섹션(18)은 실질적으로 개방된 영역을 포함하는 챔버(19)를 한정한다. 챔버(19)는 공기를 비롯한 유체 유동이 챔버(19)에 진입하고 이를 통해 유동할 수 있도록 실질적으로 중공형(hollow)일 수 있다.
필터 섹션(18)에 있는 필터 장치(20)를 살펴보면, 필터 장치는 프리-필터(32) 및 카트리지 필터(30)를 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 하기에 기술되는 바와 같이, 프리-필터(32) 및 카트리지 필터(30)는 각각 필터 섹션(18)을 통과하는 유체 유동(13)을 여과하는 기능을 한다. 필터 장치(20)는 필터 섹션(18)의 하류측 위치에 위치된 격벽(22)에 부착된다. 격벽(22)은 유체 유동 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 필터 섹션(18)에 대해 횡방향으로 연장되는 실질적으로 수직 배향된 벽을 포함할 수 있다. 격벽(22)은 필터 섹션(18)의 바닥 벽과 상부 벽 사이에서, 그리고 대향하는 측벽들 사이에서 연장된다. 격벽(22)은 여과된 유체 유동이 이를 통해 통과하고 필터 섹션(18)을 빠져나가는 하나 이상의 개구(23)를 포함할 수 있다. 개구(23) 주위에서, 격벽(22)은 비-다공성 구조체여서, 유체 유동은 개구(23)를 통해서만 발생할 수 있다. 필터 섹션(18)을 빠져나간 후에, 유체 유동은 출구 섹션(24) 및 출구(25)를 통과하고, 그 후에 유체 유동은 이해되는 바와 같이 (예를 들어, 가스 터빈 내에서) 이용될 수 있는 빠져나가는 유체 유동(26)으로서 출구(25)를 빠져나간다.
도 2를 참조하면, 필터 장치(20)의 일 예가 보다 상세하게 도시되어 있다. 필터 장치(20)는 필터 섹션(18) 내에 위치된 복수의 카트리지 필터(30)를 포함한다. 도 2는 필터 장치(20)의 일부분(예를 들어, 더 큰 필터 어레이의 일부분)만을 도시하고 있는 것으로 간주될 수 있음을 이해하여야 한다. 정말로, 4개의 카트리지 필터가 도 2에 도시되어 있지만, 필터 장치(20)가 큰 어레이 내에 더 많은 카트리지 필터를 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 격벽(22)은 그에 따라서 크기설정되고, 대응하는 개수의 개구(23)가 제공될 것이다. 더 큰 카트리지 필터 어레이 내의 추가의 카트리지 필터는 도 2에 도시된 카트리지 필터(30)와 유사하고/유사하거나 동일할 수 있거나, 약간의 차이(예를 들어, 상이한 크기, 형상 등)를 가질 수 있다.
카트리지 필터(30)는 필터 섹션(18) 내에서 실질적으로 수평으로 연장되고, 수직으로 정렬된 배향으로 배열(즉, 하나의 카트리지 필터가 다른 카트리지 필터 바로 위에 있음)될 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 카트리지 필터(30)는 카트리지 필터(30)가 인접 카트리지 필터 바로 위 또는 아래에 위치되지 않도록 수직방향으로 오프셋(offset)된(예를 들어, 엇갈린) 위치에 배열될 수 있다. 유사하게, 필터 어레이는 측방향 정렬 배향으로 배열된 카트리지 필터(30)를 가질 수 있다(즉, 하나의 카트리지 필터가 다른 카트리지 필터로부터 측선을 따라 있음). 그러나, 다른 예에서, 카트리지 필터(30)는 카트리지 필터(30)가 인접 카트리지 필터에 대해 측방향으로 정렬되어 위치되지 않도록 측방향 오프셋(즉, 엇갈린) 위치에 배열될 수 있다. 인접 카트리지 필터(30)들 사이의 간격은 균일하거나 비균일할 수 있다. 하나의 예에서, 카트리지 필터(30)의 어레이는 필터 섹션(18)의 하나의 벽(예를 들어, 바닥 벽)에 인접하게 위치되고, 필터 섹션(18)의 다른 벽(예를 들어, 상부 벽)을 향해 연장된다.
각각의 카트리지 필터(30)는 유체 유동(13)이 카트리지 필터(30)를 통과할 때 유체 유동을 여과한다. 각각의 카트리지 필터(30)는 하나의 단부에서 격벽(22)에 부착되고, 격벽(22)으로부터 멀어지는 방향으로 종방향의 기다란 축(36)(도 2에 도시됨)을 따라 연장된다. 각각의 카트리지 필터(30)는 실질적으로 원통형 형상인 기다란 구조체를 한정할 수 있다. 하나의 예에서, 각각의 카트리지 필터(30)는 단일편(single piece) 구조체, 또는 도시된 바와 같이 다수편(multiple piece) 구조체로서 형성될 수 있다. 하나의 가능한 예에서, 각각의 카트리지 필터(30)는 원추 형상의 섹션(34) 및 원통 형상의 섹션(38)을 포함한다. 원추 형상의 섹션(34)은 개구(23)(개구(23)가 통상 상태에서는 도 2에 보이지 않기 때문에 그러한 도면에 단지 점선으로 도시됨)를 둘러싸도록 하나의 단부에서 격벽(22)에 부착될 수 있다. 원통 형상의 섹션(38)은 격벽(22) 반대편의 원추 형상의 섹션(34)에 부착될 수 있다. 물론, 카트리지 필터(30)가 다수의 상이한 예 및 실시예를 포함할 수 있고 도 2는 단지 하나의 가능한 예를 도시하고 있음을 이해하여야 한다.
각각의 카트리지 필터(30)는 원추 형상의 섹션(34) 및 원통 형상의 섹션(38) 각각의 주위에 원주방향으로 배열된 필터 매체(40)를 포함한다. 필터 매체는 유체 유동을 여과(즉, 필터 매체(40)를 통과하는 공기로부터 미립자를 제거)할 수 있는 임의의 수의 상이한 재료, 예를 들어 소수성 매체, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE), 또는 필터 매체의 표면 상에 침착된 소수성 매체의 층 또는 코팅을 갖는 비-소수성 매체를 포함한다.
카트리지 필터(30)는 공기 유동을 여과하고 공기 유동 내의 입자가 필터 매체(40)를 통과하는 것을 제한할 수 있다. 하나의 예에서, 카트리지 필터(30)는 펄스 카트리지 필터(pulse cartridge filter)를 포함한다. 이러한 예에서, 펄스 카트리지 필터의 필터 매체(40)의 표면 상에 입자가 축적될 수 있다. 예를 들어 입자 축적으로 인해, 펄스 카트리지 필터의 압력 손실이 너무 높은 경우, 입자 축적물의 일부 또는 전부를 제거하기 위해 공기의 펄스가 제공될 수 있다. 이러한 공기의 펄스는 카트리지 필터(30) 뒤의 위치에, 예를 들어 카트리지 필터(30)의 하류측에 위치된 관, 펄스 노즐 등에 의해 제공될 수 있다. 이러한 공기의 펄스는 압력 손실을 감소시키고 펄스 카트리지 필터의 수명을 연장시킬 수 있다.
추가의 예에서, 카트리지 필터(30)는 정적 카트리지 필터를 포함할 수 있다. 그렇기 때문에, 정적 카트리지 필터는 펄스 카트리지 필터와 유사하거나 동일할 수 있다. 하나의 예에서, 정적 카트리지 필터는 필터 매체(40)를 포함할 수 있지만, 카트리지 필터(30)에 사용되는 재료와는 상이한 재료를 포함할 수 있다. 그러한 예에서, 정적 카트리지 필터는 정적 카트리지 필터가 입자를 제거하기 위해 공기의 펄스를 사용하지 않을 수 있기 때문에 상이한 재료를 포함할 수 있다. 정적 카트리지 필터는 카트리지 필터(30)보다 먼지가 적은 환경에 사용될 수 있다.
펄스 카트리지 필터와 정적 카트리지 필터 둘 모두를 포함한 카트리지 필터(30)들은 각각 카트리지 필터(30)를 지지하기 위한 지지 구조체(50)(도 1에 일반적인 예가 도시됨)를 포함할 수 있다. 지지 구조체(50)는 격벽(22)에 부착되고, 카트리지 필터(30) 내에 종방향으로 연장되도록 위치될 수 있다. 지지 구조체(50)는 원추형 형상의 섹션(34) 및 원통형 형상의 섹션(38)에 내부 지지를 제공한다. 하나의 예에서, 지지 구조체(50)는 하나 이상(예를 들어, 3개)의 지지 레그(leg)를 포함하여, 지지 구조체(50)는 삼각대와 유사한 구조를 갖는다. 지지 구조체(50)는 추가의 예에서 임의의 수의 형상 및 크기를 포함할 수 있다. 카트리지 필터(30)가 펄스 필터 요소(예를 들어, 필터 매체(40))와 지지 구조체(50) 둘 모두를 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 유사하게, 정적 카트리지 필터가 또한 정적 필터 요소와 지지 구조체(50) 둘 모두를 포함할 수 있다.
지지 구조체(50)는 하나의 단부에서 격벽(22)에 부착되고, 격벽(22)으로부터 멀어지는 쪽으로 기다란 축(36)을 따라 종방향으로 연장된다. 지지 구조체(50)는 적어도 카트리지 필터(30) 및 프리-필터의 중량을 지지할 수 있도록 충분히 강성이다. 지지 구조체(50)가 도 1에 다소 일반적으로/개략적으로 도시되어 있으며 그러한 구성으로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 정말로, 예시의 목적을 위해 가장 하부에 있는 카트리지 필터만이 지지 구조체(50)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 카트리지 필터(30)들 각각이 챔버(19)의 하부에 도시된 지지 구조체(50)와 유사하거나 동일한 지지 구조체를 포함함을 이해하여야 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지지 구조체(50)는 지지 샤프트(52)를 추가로 포함할 수 있다. 지지 샤프트(52)는 격벽(22) 반대편의 지지 구조체(50)의 단부에 배치되며, 지지 구조체(50)와 일체로 형성될 수 있거나 별개의 부품으로서 부착될 수 있다. 지지 샤프트(52)가 기다란 축(36)을 따라 카트리지 필터(30)와 실질적으로 동축으로 연장되는 것으로 도시되어 있지만, 지지 샤프트(52)는 추가의 예에서 카트리지 필터(30)에 대해 편심되어 있을 수 있다. 지지 샤프트(52)는 실질적으로 직선형이지만, 다수의 크기, 형상, 및 배향이 고려된다. 예를 들어, 지지 샤프트(52)는 도시된 예에서보다 더 길거나 더 짧을 수 있다. 유사하게, 지지 샤프트(52)는 도시된 것보다 더 크거나 더 작은 직경을 가질 수 있다. 추가의 예에서, 지지 샤프트(52)는 원형의 단면 형상을 갖는 것으로 제한되지 않으며, 대신에 다른 형상, 예를 들어 4변형 형상 등을 가질 수 있다. 게다가 또한, 지지 샤프트(52)는 하나 이상의 굴곡부, 만곡부 등을 포함할 수 있다. 그렇기 때문에, 다수의 상이한 실시예가 구상될 수 있으므로, 여기에 도시된 지지 샤프트(52)는 단지 지지 샤프트(52)의 하나의 가능한 예를 포함한다. 지지 샤프트(52)는 또한 지지 샤프트(52)를 따른 단부 대 단부 배향으로 하나 이상의 구조체를 지지하기 위해 더 긴 길이를 포함할 수 있다.
지지 샤프트(52)는 카트리지 필터(30)의 단부를 통해 연장될 수 있다. 하나의 예에서, 지지 샤프트(52)는 카트리지 필터(30)의 단부를 통해 카트리지 필터(30)의 내부 부분으로부터 외부 부분까지 연장된다. 그러한 예에서, 지지 샤프트(52)는 카트리지 필터(30)의 단부에 배치된 단부 캡 등을 통해 연장될 수 있다. 지지 샤프트(52)는 실질적으로 강성 및/또는 비가요성인 다수의 재료, 예를 들어 금속, 플라스틱, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 그렇기 때문에, 지지 샤프트(52)는 미리결정된 중량을 지지할 수 있고, 좌굴 및/또는 휘어짐이 제한될 수 있다. 추가의 예에서, 지지 샤프트(52)는 나사산이 형성된 부분을 포함하여, 지지 샤프트(52)는 너트, 와셔 등을 나사 결합 부착으로 수용하도록 크기설정된다.
필터 장치(20)는 프리-필터(32)를 추가로 포함한다. 프리-필터(32)는 유체 유동(13)으로부터 유체 소적(droplet)을 포집 및/또는 합체하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 프리-필터(32)는 유체 유동(13)으로부터 물, 오일, 및/또는 미립자를 제거할 수 있다. 프리-필터(32)는 또한 에어로졸 소적을 포집하고 이를 더 큰 소적으로 합체되게 할 수 있다. 이들 더 큰 소적은 액체로서 배출된다. 추가의 예에서, 프리-필터(32)는 유체 유동(13)이 프리-필터(32)를 통과할 때 유체 유동(13)으로부터 먼지, 마른 염 입자, 염 에어로졸 소적 등을 제거할 수 있다. 물론, 프리-필터(32)가 프리-필터(32)에 사용되는 재료의 유형에 따라 유체 유동(13)으로부터 임의의 수의 재료를 제거할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 프리-필터(32)는 프리-필터로서 기능을 할 수 있으며, 카트리지 필터(30)에 도달하기 전에 유체 유동(13)으로부터 충분히 큰 직경을 갖는 고형의 굵은 미립자를 포집 및/또는 제거할 수 있다. 카트리지 필터(30)는 더 작은 직경을 갖는 더 미세한 미립자를 후속적으로 여과할 수 있다. 하나의 예에서, 프리-필터(32)는 섬유 유리 여과 재료를 포함할 수 있지만, 거의 임의의 유형의 여과 재료가 구상된다.
프리-필터(32)는 펄스 카트리지 필터와 정적 카트리지 필터 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하는 카트리지 필터(30)보다 더 낮은 효율을 가질 수 있다. 예를 들어, 프리-필터(32)는 공기 유동이 카트리지 필터(30)에 도달하기 전에 공기 유동으로부터 먼지와 같은 더 큰 입자를 제거할 수 있다. 프리-필터(32)는 카트리지 필터(30)보다 덜 고가일 수 있어, 프리-필터(32)는 더 빈번히 교체될 수 있다. 프리-필터(32)는 또한 코어레서(coalescer)로서 역할을 할 수 있으며, 작은 물 소적들을 포집하고 합쳐 더 큰 물 소적을 생성할 수 있다. 일부 예에서, 프리-필터(32)는 또한 코어레서여서, 프리-필터(32)는 물을 합체할 수 있는 비교적 낮은 효율의 필터이다.
프리-필터(32)는 도 2에 다소 일반적으로 도시되어 있으며, 프리-필터(32)가 임의의 수의 크기, 형상, 및 구성을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 프리-필터(32)는 유체 유동(13)의 방향에 대해 횡단하는 방향으로 실질적으로 평평한 평면을 따라 연장될 수 있다. 복수의 프리-필터(32)가 실질적으로 (도 1에 도시된 바와 같은) 필터 섹션(18)의 단면 영역 전체를 가로질러 연장되도록 제공될 수 있다. 정말로, 도 2 및 도 4는 예시의 목적을 위해 하나의 프리-필터만을 도시하고 있지만, 작동시 유체 유동(13)의 보다 완전한 여과를 달성하기 위해 복수의 프리-필터가 필터 섹션(18)의 단면 영역을 가로질러 연장되도록 제공될 것임을 이해하여야 한다. 하나의 예에서, 프리-필터(32)는 실질적으로 수직 방향(즉, 위아래)을 따라 연장되도록 배향되어, 물, 액체, 미립자 등이 중력 하에서 프리-필터(32)로부터 자연적으로 배출될 수 있다. 물론, 프리-필터(32)는 완전히 평면일 필요는 없으며, 유사한 여과 기능을 여전히 보유하면서 파동부, 굴곡부, 만곡부 등을 포함할 수 있다. 유사하게, 프리-필터(32)는 수직 방향으로 연장될 필요는 없으며, 다른 예에서 수직에 대해 경사져서 연장되도록 배열될 수 있다.
프리-필터(32)는 일반적으로 4변형인 형상(예를 들어, 도 2의 직사각형 형상)을 가질 수 있지만, 다수의 상이한 형상 및 크기가 구상될 수 있다. 예를 들어, 프리-필터(32)는 정사각형 등과 같은 다른 4변형 형상을 포함할 수 있거나, 타원형 형상, 원형 형상, 둥근 모서리를 갖는 형상 등과 같은 비-4변형 형상을 포함할 수 있다. 추가 예에서, 프리-필터(32)는 도 2에 도시된 예보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 예를 들어, 하나의 예에서, 프리-필터(32)는 약 300 밀리미터(11.8 인치)의 폭을 포함할 수 있지만, 프리-필터(32)는 또한 예를 들어 약 2 미터(78.7 인치)의 폭을 가짐으로써 더 클 수 있다.
도 4를 잠시 참조하면, 제 2 프리-필터(132)의 예는 도 2 및 도 3에 도시된 프리-필터(32)보다 더 큰 크기를 가질 수 있다. 이러한 예에서, 제 2 프리-필터(132)는 예시적인 프리-필터(32)보다 더 큰 길이 및 폭을 포함할 수 있다. 제 2 프리-필터(132)는 3개의 이웃하는 카트리지 필터(30)의 지지 샤프트(52)들 사이의 간격과 적어도 정합하기에 충분한 길이 및 폭을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 프리-필터(132)는 3개의 카트리지 필터(30) 사이의 거리(즉, 제 1 카트리지 필터(30)로부터 이웃하는 제 2 카트리지 필터까지의 거리에, 제 2 카트리지 필터로부터 이웃하는 제 3 카트리지 필터까지의 거리를 합한 것)보다 각각 더 큰 폭 및 길이를 가질 수 있다. 그렇기 때문에, 제 2 프리-필터(132)는 3행 3열의 카트리지 필터의 총 9개의 카트리지 필터를 덮을 수 있다. 제 2 프리-필터(132)가 그러한 크기로 제한되지 않으며, 예를 들어 4행 4열의 카트리지 필터의 16개 카트리지 필터를 둘러싸는 것과 같이 심지어 더 클 수 있음을 이해하여야 한다. 추가 예에서, 제 2 프리-필터(132)는 동일한 길이 및 폭을 갖는 것으로 제한될 필요는 없으며, 더 긴 길이 또는 더 긴 폭을 포함할 수 있어, 제 2 프리-필터(132)는 직사각형 형상 등을 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 프리-필터(32)는 프리-필터(32)를 카트리지 필터(30)에 부착시키는 프리-필터 지지 수단(60)을 추가로 포함한다. 하나의 예에서, 프리-필터 지지 수단(60)은 프리-필터(32)를 지지 샤프트(52)에 부착시킬 수 있다. 프리-필터 지지 수단(60)이 프리-필터(32)를 지지 샤프트(52)에 영구적으로 부착시키는 것으로 제한되지 않으며, 대신에 제거가능한 부착을 마찬가지로 제공할 수 있음을 이해하여야 한다. 프리-필터 지지 수단(60)은 도 2에 도시된 바와 같이 프리-필터(32)의 모서리들 각각에 제공될 수 있다. 그렇기 때문에, 프리-필터(32)에 부착 가능을 제공하는 것에 추가해, 프리-필터 지지 수단(60)은 추가로 프리-필터(32)를 유체 유동(13)의 방향에 대해 횡방향인 연신된 상태에 유지할 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 프리-필터(32)는 모서리들 각각에 프리-필터 지지 수단(60)을 가질 필요가 없음을 이해하여야 한다. 오히려, 도 3에 도시된 바와 같이, 프리-필터 지지 수단(60)은 프리-필터(32)의 상부 코너에만 위치될 수 있어, 프리-필터(32)는 중력 하에서 자연적으로 매달릴 수 있다. 그러한 예에서, 프리-필터(32)는 유체 유동(13)을 여과하는 동안에도 연신된 상태에 유지되도록 충분한 중량/질량을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 프리-필터 지지 수단(60)은 후크 구조체(62)를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 프리-필터 지지 수단(60)은 하나의 단부에서 프리-필터(32)에 부착되는 반면, 후크 구조체(62)는 대향 단부에 배치된다. 후크 구조체(62)는 지지 샤프트(52)를 수용하도록 크기설정되고 형상화될 수 있다. 예를 들어, 후크 구조체(62)는 지지 샤프트(52)의 단면 폭(즉, 도시된 예의 직경)보다 약간 더 큰 내경을 포함하여, 후크 구조체(62)는 지지 샤프트(52)를 수용한다. 물론, 후크 구조체(62)는 도시된 것보다 크기가 더 크거나 더 작을 수 있다.
후크 구조체(62)는 역전된 "J" 형상(즉, 뒤집어진 "J")을 포함할 수 있다. 예를 들어, 4개의 후크 구조체(62) 각각은 역전된 "J" 배향을 포함할 수 있으며, 이때 후크 구조체들 각각은 프리-필터(32)로부터 멀어지는 외향으로 향한다. 물론, 프리-필터 지지 수단(60)은 역전된 "J" 배향으로 제한되지 않으며, 다수의 상이한 배향을 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 추가 예에서, 프리-필터(32)의 상부 표면에 있는 후크 구조체(62)는 역전된 "J" 배향을 포함할 수 있는 반면, 하부 표면에 있는 후크 구조체(62)는 직립한 "J" 배향(즉, 도 2의 하부 표면과는 반대 배향)을 포함할 수 있다. 그러한 예에서, 상부 표면 및 하부 표면에 있는 프리-필터 지지 수단(60)은 프리-필터(32)를 연신된 배향에 유지하는 기능을 한다. 추가 예에서, 후크 구조체(62)들 중 일부 또는 전부가 프리-필터(32)를 향해 내향으로 향할 수 있다(즉, 도 2에 도시된 것과는 반대 배향).
도 2에 도시된 프리-필터 지지 수단(60)은 단지 프리-필터(32)를 지지 샤프트(52)에 부착시키는 기능을 하는 프리-필터 지지 수단의 하나의 가능한 예임을 이해하여야 한다. 정말로, 프리-필터 지지 수단은 유사한 기능을 수행하는 임의의 수의 상이한 부착 구조체를 포함한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 프리-필터(132)는 상이한 지지 수단을 갖는 것으로 도시되어 있다. 이러한 예에서, 제 2 프리-필터(132)는 하나 이상의 개구(160)를 포함하는 프리-필터 지지 수단을 포함할 수 있다. 개구는 하나의 면(side)으로부터 반대편의 제 2 면까지 제 2 프리-필터(132)를 통과해 연장될 수 있다. 개구(160)는, 예를 들어 제 2 프리-필터(132)의 모서리를 향해 그리고/또는 중심 부분을 향해, 제 2 프리-필터(132) 내의 다수의 위치에 위치될 수 있다. 이러한 특정 예에서, 개구(160)들은 제 2 프리-필터(132)의 상부 표면, 하부 표면, 및 측부 표면을 따라 서로로부터 이격된다. 추가의 지지를 위해, 개구(160)가 또한 제 2 프리-필터(132)의 중심에 위치된다. 개구(160)는 프리-필터의 외측 에지로부터 소정 거리에 위치될 수 있어, 개구(160)는 찢어짐 및/또는 인열이 제한된다.
개구(160)들은 서로로부터 소정 거리로 이격될 수 있어, 개구(160)들 각각은 지지 샤프트(52)를 수용하도록 크기설정되고 형상화된다. 추가 예에서, 지지 샤프트(52)에 또한 나사산이 형성될 수 있어, 지지 샤프트(52)는 나사산이 형성된 너트, 및 가능하게는 관련 펜더(fender)-유형의 와셔를 수용하여 제 2 프리-필터(132)를 카트리지 필터(30)에 부착시킬 수 있다. 작동시, 지지 샤프트(52)는 복수의 프리-필터로부터 복수의 개구(160)를 수용하도록 크기설정될 수 있다. 그렇기 때문에, 단일 프리-필터만이 도 4에 도시되어 있지만, 작동시 프리-필터들이 하나 이상의 개구(160)가 지지 샤프트(52)들 각각 상에 위치된 상태로 필터 섹션(18)을 가로질러 연장되도록 적어도 부분적으로 중첩될 수 있음을 이해하여야 한다.
이제 도 5를 참조하면, 프리-필터 지지 수단(60)은 본 명세서에 기술된 부착 구조체(예를 들어, 후크 구조체(62), 개구(160) 등)로 제한되지 않으며, 다른 부착 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리-필터 지지 수단(60)은 예를 들어 후크 구조체(62)와 개구(160) 둘 모두를 가짐으로써 부착 구조체들의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 프리-필터 지지 수단(60)은 후크 및 루프 체결구(fastener)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리-필터(32) 또는 카트리지 필터(30)의 단부 캡 중 어느 하나가 후크 재료의 부분을 포함할 수 있는 반면, 프리-필터(32) 또는 카트리지 필터(30)의 단부 캡 중 다른 것이 루프 재료의 부분을 포함할 수 있다. 그렇기 때문에, 프리-필터(32)는 후크 및 루프 재료의 결합을 통해 카트리지 필터(30)에 탈착가능하게 부착될 수 있다. 그러한 예에서, 후크 및 루프 체결구는 프리-필터(32)가 카트리지 필터(30)에 선택적으로 부착되거나 이로부터 분리되는 것을 허용한다. 또 다른 예에서, 프리-필터 지지 수단(60)은 프리-필터(32)를 카트리지 필터(30)에 부착하기 위한 접착제를 포함할 수 있다. 따라서, 프리-필터 지지 수단(60)은 프리-필터(32)가 카트리지 필터(30)에 의해 탈착가능하게 지지되는 것을 허용하는 다수의 상이한 구조체를 포함할 수 있어, 프리-필터 지지 수단이 도시되고 기술된 예로 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
여전히 도 5를 참조하면, 프리-필터는 프리-필터(232)를 필터 섹션(18)의 챔버(19)의 벽(21)에 부착하기 위한 부착 수단(152)을 추가로 포함할 수 있다. 부착 수단(152)은 벽(21)에 대한 프리-필터(232)의 부착을 허용하는 임의의 수의 구조체를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 부착 수단(152) 각각은 (도 5에 도시된 바와 같은) 후크 구조체를 포함한다. 그러한 예에서, 후크 구조체는 하나의 단부에서 벽(21)에 부착될 수 있으며, 반대편 단부에서 후크와 유사한 부분을 포함할 수 있다. 후크와 유사한 부분은 제 3 프리-필터(232) 내의 개구, 개방부 등에 의해 수용되도록 크기설정될 수 있다. 따라서, 부착 수단(152)은 제 3 프리-필터(232)를 필터 섹션(18)의 벽(21)에 부착시키는 가능을 할 수 있으며, 프리-필터의 에지와 벽(21) 사이의 간극의 크기를 감소시킬 수 있다. 감소된 간극 크기를 가짐으로써, 간극을 통과하는 유체 유동의 양을 감소시키면서 더 많은 유체 유동(13)이 프리-필터를 통과해 유동함으로써 여과될 수 있다.
도 5에서 제 3 프리-필터(232)를 벽(21)에 부착하기 위한 부착 수단(152)은 단지 하나의 가능한 예의 부착 수단을 포함함을 이해하여야 한다. 정말로, 추가 예에서, 부착 수단은 후크 부분을 갖는 부착 수단(152)으로 제한되지 않는다. 대신에, 부착 수단은 프리-필터를 벽(21)에 부착시키는 기능을 하는 임의의 수의 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부착 수단은 후크 및 루프 체결구, 임의의 수의 상이한 기계식 체결구, 접착제 등을 포함할 수 있다. 부착 수단(152)은 본 명세서에 기술되거나 도시된 프리-필터들(예를 들어, 프리-필터(32), 제 2 프리-필터(132), 제 3 프리-필터(232)) 중 임의의 것을 필터 섹션(18)의 벽(21)에 부착시키도록 제공될 수 있다. 더욱이, 도 5는 단지 3개의 부착 수단(152)을 도시하고 있지만, 임의의 수의 부착 수단이 제공될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 부착 수단(152)은 실질적으로 필터 섹션 전체를 둘러싸도록 제공될 수 있어, 부착 수단(152)은 상부 벽, 하부 벽, 측벽 등에 배치될 수 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치를 제공하는 관련 방법이 본 발명의 일 태양이다. 일반적인 표현으로, 방법은 입구 시스템의 필터 섹션 내에 적어도 하나의 카트리지 필터를 위치시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 카트리지 필터 상에 유체 유동을 여과하는 프리-필터를 지지하는 단계를 포함한다. 일반적인 방법론 내의 상세사항을 포함한, 방법에 대한 변화가 고려되며 본 발명의 범위 내에 있다.
다양한 가능한 예시적인 실시예 및 그것을 제공하는 방법의 논의를 고려해, 필터 장치(20)의 작동이 이제 설명될 수 있다. 공기 유동과 같은 유체 유동(13)이 처음에 터빈 입구 시스템(10)에 진입하고 후드(16)를 지나 유동할 수 있다. 입구 섹션(14)을 떠난 후에, 유체 유동(13)은 필터 섹션(18)에 진입할 수 있다. 필터 섹션(18) 내의 대부분의 유체 유동(13)이 처음에 프리-필터(32)를 통과할 수 있고, 소량이 프리-필터(32)를 우회할 수 있다(예를 들어, 프리-필터(32)의 에지와 벽(21) 사이의 간극을 통해 유동, 인접한 프리-필터들 사이의 간극을 통해 유동 등). 프리-필터(32)를 통해 유동하는 유체 유동(13)은 프리-필터(32)에 의해 합체될 수 있다. 특히, 프리-필터(32)는 유체 유동으로부터 소적을 포집 및/또는 합체시키고 물, 오일, 및/또는 미립자를 제거할 수 있다. 프리-필터(32)를 통과한 후에, 유체 유동(13)은 이어서 카트리지 필터(30)에 의해 여과될 수 있다. 카트리지 필터(30)는 프리-필터(32)에 의해 제거되지 않은 더 작은 그리고/또는 더 미세한 미립자를 유체 유동(13)으로부터 제거하는 기능을 할 수 있다. 일단 유체 유동(13)이 카트리지 필터(30)를 통과하면, 유체 유동(13)은 터빈 입구 시스템(10)의 나머지를 통과해 유동하고 출구(25)를 통해 빠져나가는 유체 유동(26)으로서 빠져나갈 수 있다.
프리-필터(32)는 비교적 용이하게 제거되고/제거되거나 재위치될 수 있다. 예를 들어, 프리-필터(32)는 예를 들어 카트리지 필터(30)로부터 멀어지는 방향으로 기다란 축(36)을 따라 프리-필터(32)를 활주시킴으로써 지지 샤프트(52)로부터 제거될 수 있다. 이어서 프리-필터(32)는 교체되거나 예를 들어 세정 등에 의해 정비될 수 있고, 지지 샤프트(52) 상에 다시 재위치될 수 있다. 그러한 제거 및/또는 재위치는 필터 장치를 제공하고/제공하거나 필터 장치를 작동시키는 방법의 일부인 것으로 간주될 수 있다.
본 발명이 전술된 예시적인 실시예를 참조해 설명되었다. 본 명세서를 읽고 이해하면 다른 사람에게 변경 및 수정이 떠오를 것이다. 본 발명의 하나 이상의 태양을 포함하는 예시적인 실시예는 모든 그러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 있는 한 그것을 포함하도록 의도된다.
10 : 터빈 입구 시스템 13 : 유체 유동
14 : 입구 섹션 16 : 후드
18 : 필터 섹션 19 : 챔버
20 : 필터 장치 22 : 격벽
23 : 개구 24 : 출구 섹션
25 : 출구 30 : 카트리지 필터
32 : 프리-필터 34 : 원추 형상의 섹션
38 : 원통 형상의 섹션 40 : 필터 매체

Claims (20)

  1. 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치에 있어서,
    상기 입구 시스템의 필터 섹션 내에 위치된 카트리지 필터(cartridge filter); 및
    상기 유체 유동을 여과 및/또는 합체(coalescing)하기 위한 프리-필터(pre-filter)를 포함하며,
    상기 프리-필터는 상기 카트리지 필터에 의해 지지되는
    필터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카트리지 필터는 상기 카트리지 필터를 지지하기 위한 지지 구조체를 더 포함하고, 상기 지지 구조체 및 상기 카트리지 필터는 기다란 축을 따라 연장되는
    필터 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리-필터는 상기 카트리지 필터의 기다란 축에 대해 실질적으로 횡단하는 방향으로 연장되는
    필터 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 프리-필터는 상기 유체 유동의 방향에 대해 실질적으로 횡단하는 방향으로 연장되는
    필터 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 상기 카트리지 필터의 단부로부터 연장되는 지지 샤프트를 포함하는
    필터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프리-필터는 상기 프리-필터를 상기 지지 샤프트 상에 지지하기 위한 프리-필터 지지 수단을 포함하는
    필터 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프리-필터 지지 수단은 후크 구조체를 포함하는
    필터 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 프리-필터 지지 수단은 상기 프리-필터를 통과해 연장되는 복수의 개구를 포함하고, 각각의 개구는 상기 프리-필터를 지지하기 위한 상기 지지 구조체의 상기 지지 샤프트를 수용하도록 크기설정되는
    필터 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리-필터는 상기 프리-필터를 상기 터빈 입구 시스템의 적어도 하나의 벽에 부착하기 위한 부착 수단을 포함하는
    필터 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 카트리지 필터는 펄스 카트리지 필터(pulse cartridge filter) 또는 정적 카트리지 필터(static cartridge filter) 중 하나를 포함하는
    필터 장치.
  11. 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치에 있어서,
    지지 구조체 상에 장착된 카트리지 필터; 및
    상기 유체 유동을 여과 및/또는 합체하기 위한 프리-필터를 포함하며,
    상기 프리-필터는 상기 프리-필터를 상기 카트리지 필터에 부착하기 위한 프리-필터 지지 수단을 포함하는
    필터 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 카트리지 필터는 펄스 카트리지 필터 또는 정적 카트리지 필터 중 하나를 포함하고, 또한 상기 지지 구조체는 상기 카트리지 필터의 단부로부터 연장되는 지지 샤프트를 더 포함하며, 상기 지지 샤프트는 상기 프리-필터 지지 수단과 결합하여 상기 프리-필터를 지지하도록 구성되는
    필터 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 상기 카트리지 필터와 실질적으로 동축으로 연장되고, 상기 지지 구조체는 상기 카트리지 필터 내에서 연장되는
    필터 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 프리-필터는 상기 프리-필터를 상기 터빈 입구 시스템의 적어도 하나의 벽에 부착하기 위한 부착 수단을 포함하는
    필터 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 프리-필터는 단부 대 단부(end to end)의 배향으로 배열된 복수의 프리-필터를 포함하고, 상기 복수의 프리-필터는 상기 유체 유동에 대해 횡단하는 방향으로 상기 터빈 입구 시스템의 단면 영역을 가로질러 연장되도록 구성되는
    필터 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 유체 유동은 상기 터빈 입구 시스템을 통과하는 공기 유동을 포함하는
    필터 장치.
  17. 터빈 입구 시스템 내의 유체 유동을 여과하기 위한 필터 장치를 제공하는 방법에 있어서,
    상기 입구 시스템의 필터 섹션 내에 카트리지 필터를 위치시키는 단계; 및
    상기 카트리지 필터 상에, 상기 유체 유동을 여과하는 프리-필터를 지지하는 단계를 포함하는
    필터 장치 제공 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 카트리지 필터는 복수의 카트리지 필터 중 하나이고, 상기 프리-필터는 복수의 프리-필터 중 하나이며,
    상기 방법은 상기 카트리지 필터 상에 상기 프리-필터를 지지하는 단계, 및
    상기 프리-필터가 상기 유체 유동에 대해 횡단하는 방향으로 상기 터빈 입구 시스템의 단면 영역을 가로질러 연장되도록 상기 프리-필터를 단부 대 단부의 배향으로 배열하는 단계를 포함하는
    필터 장치 제공 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 카트리지 필터의 경우, 각각의 카트리지 필터가 별개의 기다란 축을 따라 연장되는
    필터 장치 제공 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    각각의 프리-필터의 모서리를 상기 카트리지 필터 중 하나에 탈착가능하게 부착시키는 단계를 더 포함하는
    필터 장치 제공 방법.
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