专利名称：Z形过滤介体的逆流清洗系统及其冲洗方法
技术领域：
本发明涉及Z形过滤介体、过滤器元件、系统和方法。具体地说，本发明涉及用诸如脉冲清洗的逆流清洗的Z形过滤介体、过滤器元件、系统和方法。在所述的几个例子中，本发明涉及用于燃气轮机系统的气体的过滤。
背景技术：
过滤器用于净化包括气体和液体的各种流体。用于净化的过滤介体时间一长就会积满沾染物。过滤器可以一直用到其已被堵塞(沾染物完全堵住了介体而使流体不能通过)或一直用到预先规定的流动阻力大小。这两种情况都与流动和为能够流动而需要作的功有关。要么允许流过的流体太少，要么由于流动阻力较大为达到所希望的流量就需要作太大的功。
在某些系统中，从过滤介体的上游侧定期地用脉冲喷射清洗来除去沾染物。用脉冲清洗可降低流动阻力和加长维护时间间隔，从而延长过滤器的使用寿命。脉冲清洗已经以美国专利4,364,751、4,218,227、4,331,459以及5,575,826中所述的装置应用于折褶式过滤器，这些专利的内容被本文引用之。
发明概要本发明提供一种用于清洗有Z形过滤介体的过滤器的方法。该方法包括提供一种用Z形过滤介体制造的过滤器和清洗这种过滤介体结构，清洗的方法是把加压的流体通过下游的流动端面喷进这种过滤介体结构。
说明了可用于这种方法的过滤器元件。
说明了采用这种方法的一个示例性系统，这个系统用于燃气轮机的进气系统。
附图简要说明
图1是一个燃气轮机系统的进气系统的一部分的一个实施例的示意图，它具有过滤器装置并且采用按照本发明的原理的方法；图2是图1所示的进气系统的正视示意图，不过只表示了该系统的几个部分；图3是图1和2的示意图所表示的进气系统的一部分的立体图；图4是可用在图1-3中所描述的进气系统中的一对过滤器元件的立体图；图5是所述进气系统的示意剖视图，是沿着图2中的线“5-5”剖取的；图6是图4中所描述的两个过滤器元件之一的分解立体图；图7是图5中所描述的剖面的一部分的放大视图；图8是图4中所描述的两个过滤器元件之一的端帽的俯视图；图9是图4中所描述的两个过滤器元件中之另一个的端帽的俯视图；图10是可用于所述系统的过滤器元件的一部分的示意立体图，其用于把过滤器元件固定到进气系统的框架上；图11是表示与图10的装置有关的气体流动的示意图；图12是可用于图1-11中所描述的过滤器元件的过滤介体的一部分的示意立体图；图13是图12的过滤介体布置成叠置结构时的示意立体图，其可用于图1-11中所描述的过滤器元件；图14是图4和9中所描述的过滤器元件的一部分的立体图；以及图15是表示介体叠板相对于气流方向的一种布置的一个示例性实施例的示意图。
本发明的详细说明A.图1和图2，系统的应用本文揭示的应用方法、气体清洁器装置以及各种结构可用于各种系统。图1和2描述了一个示例性的系统。在这一情况中，所示的示例性系统是一个燃气轮机系统。该燃气轮机系统以标号“20”示意地表示于图1。
图1中，诸如空气的气体沿着箭头“23”被吸进进气系统22。进气系统22包括许多气体过滤器装置24，它们总地被保持在管板36里。
在气体过滤器装置24里空气被滤清，然后，空气沿着箭头“26”向下游流进燃气涡轮发电机28，在其中空气被用于产生电力。
应该理解图2中只是描绘了进气系统22的一部分。这是为了简单明了。
B.气体过滤器装置、系统和方法的概述图3描绘出图1和2的进气系统22的一部分的示意立体并局部分解的视图。图3中的框架30是用于支承管板(tube sheet)36和气体过滤器装置24。从图1一3的视图，应能理解可以按照所喜欢的设计标准制造框架30。典型地，框架30将包括若干交叉的构件、支承梁和其它结构部件。
还是看图3，框架30支承着管板36。管板36上成形有许多窗口或通孔38。多个气体过滤器装置24安装在管板36上并与通孔38气流连通。
在所示的这一实施例中，每一个气体过滤器装置24包括至少一个过滤器元件40，其定位成可净化气体，净化后的气体供下游的设备诸如发电机28应用。下面详细说明构造成示例性的装置的某些较佳的气体过滤器装置24。
一般地说，将被净化的空气是从大气进入过滤器元件40。过滤器元件40定位成与管板36空气流连通。被净化的气体将流过通孔38而进入诸如燃气涡轮发电机28的系统供应用。
经过一个时期之后，由于气流中的颗粒物的积累，过滤器元件40前后的压力降将增大。需要定期地清洗过滤器元件40，其作法是用高压的流体(诸如压缩空气脉冲)从过滤器元件40的下游侧吹向其上游侧，这可除去过滤器元件40里的至少某些沾染物和颗粒物并降低经过过滤器元件40的流动阻力。
C.示例性的气体过滤器装置图4表示出气体过滤器装置24的一个示例性实施例，其可用于本文描述的逆流清洗方法。气体过滤器装置24包括至少一个过滤器元件40。过滤器元件40包括至少一个用柔性的可渗透材料制成的第一过滤介体结构42。该过滤介体结构42包括Z形过滤介体44。术语“Z形过滤介体”是指这样的过滤介体，其中各个波纹状的、折叠的或用其它方法成形的过滤器流动槽构成了流过该介体的流体的进口流动槽组和出口流动槽组。Z形过滤介体的某些例子见美国发明专利5,820,646、5,772,883、5,902,364、5,792,247、5,895,574、6,210,469、6,190,432、6,350,296、6,179,890、6,235,195和外观设计专利399,944、428,128、396,098、398,046以及437,401，这些专利的内容被本文引用之。
Z形过滤介体的一种特定型式采用两个介体构件结合在一起形成介体结构。两个构件中，一个是柔性波纹板，另一个是柔性非波纹板。波纹介体板和非波纹介体板一起形成进口流动槽和出口流动槽。在某些情况中，是把波纹板和非波纹板固定在一起而后卷起来形成一个Z形过滤介体结构。这样的装置见例如美国发明专利6,235,195和6,179,890，它们的内容被本文引用之。在某些其它的装置中，不是把固定在一起的平的介体板和波纹介体板卷起来，而是把它们的许多块互相叠置起来而构成一个过滤器构造。这种型式的过滤器构造的例子见美国发明专利5,820,646的图11和美国发明专利5,772,883，它们的内容被本文引用之。一般地说，采用Z形过滤介体的过滤器元件构造有时被称为“直通流构造”，或者用其同义词称呼之。一般地说，在本文中，过滤器元件意味着它有一流体进口端面和一相反的流体出口端面，流体通常是以相同的直通方向流进和流出过滤器元件。
图12中，以立体图描绘了Z形过滤介体44。图12中的Z形过滤介体44是一个两层结构45，它是由一柔性平板(非波纹板)46和一柔性波纹板47固定在一起形成的。一般地说，在波纹板47的一个侧面48形成第一组流动槽49；而在相反的第二侧面50形成第二组流动槽51。图12中，边缘53是进口边缘，而边缘54是出口边缘。在本文中，Z形过滤介体44是指用柔性的可渗透的材料制成的介体。纤维素可作为这类材料的一个例子。这与用在发动机排气系统中例如用陶瓷制造的过滤器构造不同。
纤维素介体可采用精细纤维，例如粗细(直径)为5微米或更小的纤维，并且在某些情况下是亚微米。2001年5月31日提交、被共同转让的美国专利申请09/871,583中描述了可应用的精细纤维，其内容被本文引用。可采用各种方法使精细纤维适于用作过滤介体。例如，美国发明专利5,423,829的第32自然段第48-60行给出了一些这样的方法，其内容被本文引用。还有，美国发明专利3,878,014、3,676,242、3,841,953以及3,849,241中也介绍了一些方法，它们的内容也被本文引用之。
一般地说，各附图中所示的波纹板47都是本文所描述的型式的，其有规则的、曲线的、波浪形的波纹形态。本文中，术语“波浪形的形态”是指波纹板有重复交替的波谷和波峰。本文中，术语“规则的”是指(1)重复的波谷和波峰有相同的形状和尺寸；(2)每一个波谷是一个倒过来的波峰。就是说，术语“规则的”是指波纹形态包括相等的波谷和波峰，并且每一对相邻的波谷和波峰不断地重复着，其结构的尺寸和形状基本上没有变化。本文中，术语“基本上”，在针对变化而言时，是指由波纹板的波纹成形工艺过程中的变动引起的变化，相对于波纹板47的材料的柔性而言，只是很小的变化。关于重复的形态的表述，不是指在任一给定的过滤器构造中都必须有数目相等的波谷和波峰。而是过滤介体的终止边缘可以是在例如包括一个波峰和一个波谷的一对峰谷之间，或者是部分地沿着包括一个波峰和一个波谷的一对峰谷。
在本文中，术语“曲线的”，用在“规则的、曲线的、波浪形的波纹形态”这一表述中时，是指一种波纹形态，这种形态不是由于对介体进行折叠或压出褶痕而形成的，而是每一波峰的峰顶和每一波谷的谷底都是成形为圆弧线。这类介体的典型的半径是在0.5-10mm范围内。
第一组流动槽49是封闭的。在所示的例子中，用密封剂条56或类似的结构在靠近边缘54处封闭第一组流动槽。类似地，第二组流动槽51是封闭的。在所示的例子中，用密封剂条57在靠近第一边缘53处封闭第二组流动槽51。在各较佳实施例中，密封剂条56、57可以与各自对应的边缘54、53齐平，或者甚至突出于各自对应的边缘54、53之外。较佳的是，为了这种逆流清洗系统的良好运行，密封剂条56、57不要凹进各自对应的边缘54、53里。
在一种过滤器装置中，可以用压扁、冲扁或其它变形工艺把流动槽的端头封闭。2002年7月10日提交、被共同转让的美国临时专利申请60/395009和2003年1月31日提交的PCT申请US03/02779中描述了有变形的端头的流动槽形过滤介体的例子，它们的内容被本文引用之。此外，如WO97/40918的图1和PCT WO03/47722中所述，流动槽可以做成有锥度的，它们的内容被本文引用之。有锥度的流动槽的波纹形态是曲线的，但不是本文所定义的那种“规则的”波纹形态。尽管示例性实施例表示出是用密封剂封闭流动槽，但是也可用其它的技术方法。例如，可以用聚氨酯封闭流动槽。此外，可以用超声波封闭流动槽。
可以用各种方式使固定在一起的介体平板46和介体波纹板47形成一个过滤器元件40。一种作法是把介体平板46和介体波纹板47卷起来，用这一方式成形的卷绕形过滤器元件见美国发明专利5,820,646和5,895,574，它们的内容被本文引用之。在图12所示的特定实施例中，是把固定在一起的介体平板46和介体波纹板47叠置起来而形成一种叠置的或层叠的构造60。该叠置构造60包括许多块两层的结构45，各两层结构中的相邻的介体波纹板47互相固定在一起。图12所示的实施例中，有5块两层结构45。
从图12可以明显地看出Z形过滤介体是怎样起过滤作用的。一般地说，在进口边缘53处第一组流动槽49是开着的，并且构成进口流动槽49。全部进口流动槽49在边缘54(它们的出口端)处由密封剂条57或类似的密封物被封闭了。因此，在进口边缘53处进入流动槽49的流体必须穿过Z形过滤介体44(或者介体波纹板47或者介体平板46)才能从进口流动槽49流出。在穿过介体的过程中就被过滤了，并且流体流进入在密封剂条56的下游的第二组流动槽51(出口流动槽)。在边缘54处出口流动槽51是开着的，这样，被过滤了的流体可以流出过滤介体44。这种型式的结构在本文中总的被称之为Z形过滤介体。
图13表示出构造成叠置结构60的Z形过滤介体。其中每一两层结构45固定于其相邻的板。在所示的这一例子中，各两层结构45是通过密封剂条56或57固定在一起。在图13所示的例子中，表示出了密封剂条56。图13中，可以看见流动槽51的边缘。下面将进一步讨论，在各较佳的过滤器装置中，叠置结构60是固定并密封在一个端帽里，这可为叠置结构60的侧面62提供气密的封闭。
来看图4，在各较佳实施例中，过滤器元件40将包括一对介体结构42，其描绘为第一介体结构64和第二介体结构66。在所示的装置中，第一介体结构64和第二介体结构66都是用Z形过滤介体44制成的。在所示的这一特定的示例性实施例中，第一介体结构64和第二介体结构66是Z形过滤介体44的叠置结构60。
第一介体结构64和第二介体结构66都有形成上游流动端面68的进口流动槽49和形成下游流动端面70的出口流动槽51。图4示意地描绘出了采用Z形过滤介体的介体结构64和66。照此，只表示出了介体的一小部分44a。应该理解整个上游流动端面68和下游流动端面70都是由Z形过滤介体44构造成的。
请看图12、13和15，在这一较佳实施例中，每个两层结构45固定于其相邻的两层结构45，相邻两个两层结构45的端头不是互相齐平而是错开的，形成端部为斜的流动槽51的块状体400。图12表示出不对齐地放置在一起的各两层结构45，在斜的块状体400的顶上的两层结构45是向着读者最突出的一个。而底下的那个两层结构45是最缩进的一个。图13表示出两层结构45a相对于两层结构45b的关系。两层结构45b比两层结构45a缩进一些，两层结构45c又比两层结构45b缩进一些。这样的错位布置是连续的，结果就形成了斜的块状体400。如果每个两层结构45都与其相邻的两层结构45齐平，各流动槽的端头应是互相齐平的。在所示的这一特定例子中，各个两层结构45是互相平行的。
在所示的这一例子中，每一两层结构45都定向为相对于垂直轴线402(见图15)有一个角度。垂直轴线402是二等分V形结构72的中心线。垂直轴线402也是大致垂直于管板36的一条线。在图15中，两层结构45相对于垂直轴线402的角度由标号“404”表示。角度404应至少是10°，但要小于90°，较佳的是40°-50°。
再看图15，由于空气流必须通过一个较小的角度，斜的块状体400不会产生很大扰动。标号“406”表示空气流转过斜的块状体400的角度。这一角度406将取决于两层结构45相对于垂直轴线402的角度404以及角度408。角度408是下游流动端面409相对于垂直轴线402的角度。较佳的是，角度408等于或小于角度406。在所示的这一实施例中，角度408可以是不超过45°，较佳的是不超过20°，典型的是3°-7°。在所示的实施例中，角度406小于80°，典型的是30°-70°，所示的是40°。空气流转过角度406而通过介体而后再转过另一个角度而流过管壁再通过清洁空气侧。空气流再一次转过的角度大致与角度406相同，在这一例子中，是小于80°，较佳的是30°-70°，例如是约40°。在进行脉冲时，空气脉冲只在一个相反的方向流过几个相同的角度。因此，喷射的脉冲气流先平行于垂直轴线402，然后转过角度406而通过介体。这样，脉冲喷射气流转过的角度小于80°，典型的是30°-70°，例如是40°还是看图15，可以看出，在这一较佳实施例中，斜的块状体400包括上游流动端面410、下游流动端面409以及端头表面411，412。在所示的这一实施例中，斜的块状体400形成一个平行六面体，但却不是长方体。具体地说，端头表面411和412互相平行，同时上游表面410平行于下游表面409。但是，端头表面411和412对上游流动端面410和下游流动端面409的角度不是90°。
还是看图15，其中标出了一个示例性实施例的尺寸。图15中，垂直轴线402与最靠近顶端的介体叠板的下游流动端面409之间的距离以标号“416”标示。在所示的这一例子中，是小于10英寸，较佳的是小于5英寸，典型的是2-3英寸。投影到垂直轴线402上的下游流动端面409的总长度以尺寸418标示，这一尺寸小于100英寸，大于10英寸，典型的是40-50英寸。最靠近管壁的介体叠板424的下游流动端面409的投影到垂直轴线402上的长度以尺寸420标示，这一尺寸小于70英寸，大于5英寸，典型的是15英寸-30英寸。垂直轴线402和直接相邻于管壁的下游流动端面409之间的距离以尺寸“422”标示，这一尺寸小于25英寸，大于1英寸，典型的是3英寸-10英寸。
现在来看图7，在所示的这一示例性构造中，第一介体结构64和第二介体结构66是互相布置成第一介体结构64的下游流动端面70对着或面对第二介体结构66的下游流动端面70。这可在图7中看出来。在各较佳实施例中，第一介体结构64和第二介体结构66是互相成一个角度而形成一个V形构造72。这一V形构造有一顶端74和一张口76。在所示的这一特定实施例中，该顶端74不是第一介体结构64与第二介体结构66之间的一个精确的点，而是一个区域，在这一区域第一介体结构64和第二介体结构66定位成互相最靠近。张口76是第一介体结构64和第二介体结构66互相分离最远的区域。
再来看图4，在各较佳实施例中，过滤器元件40包括一个端板装置160。该端板装置160的作用是帮助支承过滤介体结构42以及抵抗压力载荷(不管是真空还是脉冲)产生的力。端板装置160也有助于支承和保持住一个垫片，这将在下面更详细地说明。如该图所示，端板装置160包括分别在第一介体结构64和第二介体结构66上的端板161、162、163和164。具体地说，第一介体结构64包括端板161和162，而第二介体结构66包括端板163和164。可以看出，这些端板161、162、163、164都定位在过滤介体结构42的各端部。在所示的实施例中，端板161、162、163、164固定于并密封于过滤介体结构42的各端头而对过滤介体结构42提供保护。
在各较佳实施例中，过滤器元件40还将包括一个端帽装置80。该端帽装置80的作用是固定第一介体结构64和第二介体结构66的侧面62和63(见图6)。就是说，端帽装置80帮助阻止气体流旁通过过滤器元件40而使其直接进入清洁空气室82。尽管可以采用各种配置，但是在所示的示例性实施例中，端帽装置80包括第一端帽84和第二端帽86。第一端帽84和第二端帽86也有助于把第一介体结构64和第二介体结构66固定在一起。
具体地说，第一端帽84是固定于第一介体结构64和第二介体结构66两者的侧面62。第二端帽86是固定于第一介体结构64和第二介体结构66两者的侧面63。盖帽84和86把介体结构64和66固定在一起并帮助它们保持住它们的V形构造72。第一端帽84和第二端帽86与端部构件90一起限定了清洁空气室82。
在某些较佳的系统中，气体过滤器装置40将包括两个过滤器元件40，即元件92和元件94。元件92和94被构造成互相配对而形成一个整体的V形叠板96(见图7)，其有一张口97和一顶端98。所示的构造中的元件92将典型地是最靠近管板36的元件并且由靠在通孔38上的垫片105形成的密封106而密封之。元件92的顶端74将是与元件94的张口76密封贴合。以这种方式，可以理解可使元件92的总宽度大于元件94的宽度。这在图7中可以看出来。在所示的较佳构造中，元件92和94是安装在框架30上，并且它们以互相套合的方式密封在一起。如上所述，元件94的张口76被元件92的顶端74接纳并与之套合。典型地，用垫片102形成这一对过滤器元件92和94之间的密封104。垫片102由端板161、162、163、164和端帽84、86保持住。
将能理解在装配件V形叠板96中，分别用于两个元件92、94的第一端帽84和第二端帽86在构造上是大致类似的。就是说，元件92的第一端帽84类似于元件92的第二端帽86；元件94的第一和第二端帽的情况也是这样。但是，由于元件92和94的套合特点以及不同的宽度，元件92的第一端帽84不同于元件94的第一端帽84；它们的第二端帽86的情况也是这样。图8表示出元件94的端帽(更具体地说，是标号284、286)的实施例；而图9表示出元件92的端帽(更具体地说，是标号384、386)的实施例。元件92和94的每一端帽有某些类似的构造，为了简明，下文中将它们用同样的标号标示。
下面讨论元件92和94的装配件的特定的示例性实施例。应该理解可以设想出各种把元件92和94装配起来的方法。所示的这些是许多可能性中的几个例子。如图所示，每一端帽有一个中心区域202以及第一和第二盘形区域204和206。在所示的这一实施例中，中心区域202大致是梯形的，其限定了V形叠板96的清洁空气室82的形状。中心区域202可以用被构造成有一个弯曲部分224。在装配起来时，该弯线部分224相对于清洁空气室82是凹的(例如见图6)。这一弯曲部分可提供结构稳定性，这与柱状支承件提供的稳定性相类似，其可支承例如加装垫片或装配过程中的压缩力。此外，弯曲的结构有助于抵抗系统工作过程中经受的压力载荷。所示的这一实施例中，中心区域包括延伸于内壁216和218之间的肋条226。这些肋条给端帽284、286、384、386提供附加的结构稳定性。
还是看图8和9，端帽284、286、384、386包括邻近盘状区域204、206的端部的第一和第二凹部228、230。第一凹部228构形为可连接于端帽162、164；而第二凹部230构形为可连接于端帽161、163。通过设置凹部228和230，可由各端帽支承各端板161-164。此外，凹部228和230有助于相对于介体结构64、66以及各端帽正确地定位各端板161-164。
现在参见图14，其表示出连接于端帽的第一凹部228的一个代表性的端板(标号“164”)。图14中所表示的端板164是图9中的箭头“248”所指的部位。虽然下文中将只说明一个代表性的端板，但是所揭示的原理适用于其它的各端板和端帽。
典型地，凹部228的尺寸和形状对应于端板164的形状。端板164包括配合在凹部228里的肋条232，并且肋条232的上表面234与盘状区域206的平的盘状表面222齐平。肋条232实际上锁合于凹部228用于提高结构稳定性。
此外，粘结剂或聚氨酯也有助于把端板164相对于端帽固定在位。端板164的肋条232上成形有开口或槽口236。邻近肋条232还成形有孔262。开口236和孔262允许盘状区域206里的粘结剂或聚氨酯流过它们而进入凹部228并围绕肋条232。典型地，孔262是定位成它的顶面是处在大致等于浇注进盘状区域204和206里的粘结剂或聚氨酯的表面高度的一个高度上。
各端帽(284、286、384、386)的第一和第二盘状区域204和206沿着各端帽的侧面208、210从端帽的第一端242延伸到端帽的第二端244。盘状区域204和206大致是平行六面体形状的并以一个角度沿着侧面208、210延伸。在装配成第一介体结构64和第二介体结构66时，这个角度就限定了V形叠板96的V形形状。一个外壁212(也见图6)沿着端帽的外周214的大部分延伸。外壁212，与内壁216和218一起限定了盘状区域204和206。内、外壁212、216、218有助于介体结构64和66的正确放置和定向。还可以把介体结构64和66粘结于第一和第二端帽。内、外壁212、216、218也起把粘结剂或聚氨酯留在盘状区域204和206里的作用，以便把介体结构64和66粘结于各端帽。盘状区域204和206可包括成形在它们的平面222上的许多孔220。在把各介体结构装配于各端帽时，过量的粘结剂或聚氨酯可流过孔220。
当粘结剂或聚氨酯固化了时，在孔220里过量的固化的粘结剂或聚氨酯可起机械紧固件的作用。除平面222与介体结构64和66之间的粘结结合之外，过量的固化的粘结剂或聚氨酯有助于把介体结构64和66固定于各端帽。也就是说，过量的固化的粘结剂或聚氨酯结合于介体结构并在盘状区域的孔220里起连接件作用。这种连接件不会从盘状区域204和206的任一表面伸出或突出。而是过量的固化的粘结剂或聚氨酯处在平的盘状表面222上的孔220里，这为叠置的过滤器装置提供了优点。在某些应用场合，希望设置不同形状的孔或开口，或者希望以不同的布置方式定位孔或开口，以适应不同的结构载荷。
回来看图14，每一端板(例如164)有多个侧面槽252。各侧面槽252的尺寸和形状确定为可连接于介体结构64和66。在所示的这一实施例中，侧面槽252是竖条形状的，可提供在工作和安装载荷下的结构稳定性。这些侧面槽包括肋条254，它们限定了一些槽窝256，这些槽窝可容纳一定量的粘结剂或聚氨酯，其可用于把介体结构粘结于端板。如果没有肋条254，粘结剂或聚氨酯就会流到侧面槽252的底部，而不能均匀地涂布于介体结构。
非肋条的凹槽258沿着侧面槽252延伸。这个非肋条的凹槽也构形为可接纳粘结剂或聚氨酯。凹槽258里成形有一些孔260(只表示出一个)。在把介体结构装配于端板时，过量的粘结剂或聚氨酯可流过各孔260。与上面结合盘状区域204、206里的孔220所讨论的连接件情况一样，端板161-164上的孔260也可起连接件的作用。也就是，当粘结剂或聚氨酯固化时，在孔260里固化的粘结剂或聚氨酯可起机械紧固件的作用。
再看图8和9，各端帽的外壁212也限定了邻近端帽284和286的第一端242的第一平垫片密封平面238和邻近端帽384和386的第二端240的第二平垫片密封平面240(也见图5)。对于元件92，端帽384和386的第一平垫片密封平面238的构形可为元件92与管板36的通孔38之间的垫片105提供一个密封平面(见图7)。元件92的第二平垫片密封平面240的构形能为元件92和94之间的垫片102提供一密封平面。类似地，对于元件94，端帽284和286的第一平垫片密封平面238的构形可为元件92和94之间的垫片102提供一个密封平面，元件94的第二平垫片密封平面240的构形可为元件94与端部构件90之间提供一个密封平面。应能理解端板161-164也包括密封平面，其在图4中总的以标号“250”标示，其连续于由各端帽的第一和第二垫片密封平面提供的密封平面，供放置每一垫片或其它密封件。
D.过滤器装置的安装在所示的实施例中，过滤器元件40可用于燃气轮机系统20的进气系统22。可用各种结构把过滤器元件40安装在框架30上。一个示例性的安装系统表示于图3和7-11。
图3中，一个叉臂形式的安装系统以标号“110”标示。叉臂110有许多支承件，它们总的形成清洁空气室(clean air plenum)82(见图4)的形状。如图所示，叉臂110也有V形构造112的形状。每一叉臂110从管板36上的各通孔38之一向外伸出。每个元件40通过其张口76滑套到叉臂110上而套装在叉臂110上。在图3所示的配置中，是把元件92以其张口76先套装到叉臂110上，其顶端74朝外，然后把元件94以其张口76套装上去。
回来看图14，叉臂导向件(yoke guide)246定位在邻近端帽的第一端242的地方。各叉臂导向件246位于内壁216和218中的每一个处(图14中只表示出一个)。叉臂导向件246构形为在安装过程中能把过滤器装置24引导并正确对准在叉臂110(见图3)上。具体地说，叉臂导向件246可引导叉臂110而把过滤器装置24定位并支承在表面结构(surface structure)247处。表面结构247是成形在邻近槽252的端板164的两端(只表示出一个表面结构247)。
现在看图3-4和10-11，它们更详细地表示出系统的安装。图10中，表示出了把V形叠板96的顶端98固定在一起的一连接系统116。该系统116包括端部结构(end construction)90，它把顶端98封闭起来并形成清洁空气室82的一端。在所示的实施例中，系统116包括从叉臂110的一部分伸出的螺钉124(见图3)。
参照图10，端部构件90可取地有一个非多孔性特形端块(non-porouscontoured end piece)134。该特形端块134包括有特形的圆表面136。特形端块134上有一个孔138，螺钉124穿过这个孔。螺钉124可与诸如螺母140的适当的紧固件相配。当拧紧螺母140时，特形端块134就被压靠到过滤器装置24上而形成与管板36的密封106。这也把处在中间的过滤器元件92和94挤靠在特形端块134上而形成密封129(见图5)。图11表示出气流在遇到包括特形端块134的气体过滤器装置24时的流动方向。
E.逆流洁洗系统现在看图3、5和7，从这些图将能更详细地理解逆流清洗系统150。一般地说，逆流清洗系统150用高压流体流诸如空气脉冲来清洗V形叠板96。所谓“脉冲”是指在一段限制的持续时间内的一个高压的流体流，其压力比进口端的流体的压力高至少10％，典型的是高至少25％。持续时间一般是不超过10秒，典型的是不超过5秒，在某些情况中，甚至不超过0.5秒。
现在看图3和7，脉冲喷射清洗系统(pulse jet cleaning system)150包括许多脉冲喷射阀门152，每一阀门有一个对应的喷嘴154。压缩空气总管156与各阀门152气流连通，气流流经管路155到达喷嘴154。从图5可以看出，喷嘴154布置成到管板36有一个距离。这个距离至少是8英寸，不大于36英寸，典型的是20-28英寸。
一般地说，可以用空气压缩机使反向脉冲流清洗系统150工作。可以周期性地操作阀门152，使脉冲压缩空气从喷嘴154喷出，穿过管板36上的通孔38，进入V形叠板96的清洁空气室82。通常，是从相反的方向，也就是从后面，施加空气喷射脉冲，或者说是对V形叠板96进行反向冲洗。所谓“相反的方向”，是指空气喷射脉冲的方向与常态时的气流方向亦即过滤环境空气时空气的流动方向相反。这样的脉冲气流方向能够吹洗掉累积在V形叠板96上的灰尘和其它颗粒物。脉冲喷射系统150，除本文图示和说明的几何配置之外，通常还可类似于美国发明专利4,331,459、4,364,751以及5,575,826，它们的内容被本文引用之。在某些较佳的系统中，脉冲喷射系统可采用与本申请同一天提交、申请号为＿＿＿＿＿＿、被共同转让并共同待审批的申请中所述的系统，该申请的题目是“逆流清洗系统和方法”，其代理人登记号为758.1631US01，其内容被本文引用之。
一般地说，已经发现，对于某些特定的应用，压缩空气脉冲的压力在5-55英寸水柱之间是有利的。这是在下游端面处用65-70的端面穿透性测量值测量的。
F.操作和使用方法总的来说，使用本文所述的系统和构造的方法将包括提供有Z形过滤介体结构44的过滤器。可以通过把加压的流体穿过下游流动端面喷进过滤介体结构42来清洗这种有Z形过滤介体结构44的过滤器。这可把过滤器里的灰尘和颗粒物从上游流动端面吹出去。
喷射加压流体的步骤可包括喷射压缩空气脉冲。喷射压缩空气脉冲可包括周期性地把压缩空气脉冲穿过下游流动端面喷进过滤介体结构。所谓“周期性地”，是指可以在一定的时间长度之后或在检测到一定的流动阻力之后以所希望的时间间隔程序化地或手动地使逆流清洗系统150工作，于是将有压缩空气脉冲喷过下游流动端面。在所示的构造中，一个有效的范围是以5-55水柱的压力喷射压缩气体。
在布置成所示的构造时，把压缩空气脉冲喷进V形叠板96的清洁空气室82是很有效的。
进气系统22可用于使环境空气净化，而后供燃气涡轮发电机28用(见图1)。在使用中，环境空气将被送入气体过滤器装置24。空气将进入上游流动端面68，通过Z形过滤介体44，随后流出下游流动端面70而进入清洁空气室82。然后，被滤清了的空气流过管板36上的通孔38并随后被送入燃气涡轮发电机28。在使用一个时期之后或在达到了某一初始流动阻力之后，可用逆流脉冲喷射清洗系统150将压缩气体或压缩空气脉冲穿过通孔38喷入清洁空气室82，使其穿过下游流动端面70，穿过Z形过滤介体44，穿过上游流动端面而流出。这将吹扫掉Z形过滤介体44里的灰尘和其他颗粒物。气体脉冲将转一个角度406(见图15)而进入下游流动端面70(在图15中是标号409)。如上所述，角度406是小于80°，典型的是30°-70°，例如40°。
在使用某一时期之后，应该对进气系统22进行维护。维护应包括拆出过滤器元件40并用新的过滤器元件40更换之。为了维护进气系统22，应操作连接系统116来拆下气体过滤器装置24。把螺母140从螺钉124上拆下来。这将破坏端块134与V形叠板96的元件94之间的密封129。这也会解除元件92和94之间的密封104。这还将解除元件92与管板36之间的密封106。把元件92和94从叉臂110上滑下来。然后将它们回收利用或处置掉。
然后可开始换装新的过滤器元件92和94。先把新的过滤器元件92滑套到叉臂110上，直到其端头靠在管板36上。然后把新的过滤器元件94套装到叉臂110上，直到它的张口76靠合于过滤器元件92的顶端74，然后把端部构件90安装到位。这可通过把端块134放进顶端98并且然后把螺母140拧紧到螺钉124上来完成。这就可建立管板36与过滤器元件92之间的密封106、元件92和94之间的密封104以及端块134与过滤器元件94之间的密封129。然后可将气体过滤器装置24再投入使用。
权利要求
1.一种用于清洗一燃气轮机进气系统中的一过滤器系统的方法，该方法包括(a)提供一种过滤介体结构，所述过滤介体结构是用柔性的可渗透的材料制成的并有相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(i)每个流动槽有邻近所述过滤介体结构的第一端的一第一端部以及邻近所述过滤介体结构的第二端的一第二端部；(A)从诸所述流动槽中选择的一些流动槽在所述第一端部处是开着的而在所述第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第一端部处是封闭的而在所述第二端部处是开着的，从而形成一个上游流动端面和一个下游流动端面；(b)通过把加压的流体穿过所述下游流动端面喷入所述过滤介体结构来清洗所述过滤介体结构；以及(i)所述加压的流体转一个小于80°的角度而后流进所述下游流动端面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于(a)所述清洗步骤包括通过迫使颗粒物经过所述上游流动端面流出去而除去许多所述流动槽里的至少某些颗粒物。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于(a)所述清洗步骤包括将压缩空气脉冲穿过所述下游流动端面喷入所述过滤介体结构。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于(a)所述喷射压缩空气脉冲的步骤包括周期性地喷射压缩空气脉冲。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于(a)所述清洗步骤包括以5-55英寸水柱的的压力喷射压缩空气脉冲。
6.如权利要求1所述的方法，它还包括(a)穿过所述过滤介体结构的所述上游流动端面喷射掺有微粒的流体；以及(b)通过使所述流体流过所述过滤介体结构并从所述下游流动端面流出而除去所述流体里的至少某些微粒。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于(a)所述提供一过滤介体结构的步骤包括提供有一第一过滤介体结构和一第二过滤介体结构的一第一过滤器元件，所述第一过滤介体结构和所述第二过滤介体结构都有Z形过滤介体；
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于(a)所述提供有第一和第第二过滤介体结构的一第一过滤器元件的步骤还包括提供一第二过滤器元件，所述第二过滤器元件有由Z形过滤介体制成的第一和第二过滤介体结构；(i)所述第二过滤器元件的第一过滤介体结构和所述第二过滤器元件的第二过滤介体结构是布置成一个V形，而限定了一个在它们之间的清洁空气室；以及(ii)所述第一过滤器元件和所述第二过滤器元件被布置成互相靠近而形成一个V形结构。
9.一种过滤器元件，它包括(a)一第一过滤介体结构，所述第一过滤介体结构有两个相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(i)每个流动槽有邻近所述过滤介体结构的第一端的一第一端部以及邻近所述过滤介体结构的第二端的一第二端部；(A)从诸所述流动槽中选择的一些流动槽在所述第一端部处是开着的而在所述第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第一端部处是封闭的而在所述第二端部处是开着的，从而形成一个第一过滤介体结构上游流动端面和一个第一过滤介体结构下游流动端面；(ii)所述第一过滤介体结构形成一个非长方体的平行六面体；(b)一第二过滤介体结构，所述第二过滤介体结构有两个相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(i)每个所述第二过滤介体结构的流动槽有邻近所述第二过滤介体结构的第一端的一第一端部以及邻近所述第二过滤介体结构的第二端的一第二端部；(A)从所述第二过滤介体结构的诸流动槽中选择的一些流动槽在所述第二过滤介体结构的第一端部处是开着的而在所述第二过滤介体结构的第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第二过滤介体结构的第一端部处是封闭的而在所述第二过滤介体结构的第二端部处是开着的，从而形成一个第二过滤介体结构上游流动端面和一个第二过滤介体结构下游流动端面；(ii)所述第二过滤介体结构形成一个非长方体的平行六面体；(c)所述第一过滤介体结构和所述第二过滤介体结构固定在一起；(i)所述第一过滤介体结构下游流动端面面对所述第二过滤介体结构下游流动端面。
10.如权利要求9所述的过滤器元件，其特征在于(a)所述第一过滤介体结构和所述第二过滤介体结构互相之间有一个角度而形成一个有顶端的V形构造。
11.如权利要求10所述的过滤器元件，它还包括(a)一个第一端帽和一个第二端帽；(i)所述第一过滤介体结构延伸于所述第一端帽与所述第二端帽之间并固定于它们；以及(ii)所述第二过滤介体结构延伸于所述第一端帽与所述第二端帽之间并固定于它们。
12.如权利要求11所述的过滤器元件，其特征在于(a)所述第一过滤介体结构包括互相相反的第一侧面和第二侧面；所述第一侧面和所述第二侧面分别处于一个平面内，这两个平面相对于所述第一过滤介体结构上游流动端面分别有一个角度；(i)所述第一过滤介体结构的第一侧面可密封地固定于所述第一端帽；以及(ii)所述第一过滤介体结构的第二侧面可密封地固定于所述第二端帽；(b)所述第二过滤介体结构包括互相相反的第一侧面和第二侧面；所述第二过滤介体结构的所述第一侧面和所述第二侧面分别处于一个平面内，这两个平面相对于所述第二过滤介体结构的上游流动端面分别有一个角度；(i)所述第二过滤介体结构的第一侧面是可密封地固定于所述第一端帽；以及(ii)所述第二过滤介体结构的第二侧面是可密封地固定于所述第二端帽。
13.如权利要求12所述的过滤器元件，其特征在于(a)所述第一过滤介体结构和所述第二过滤介体结构都包括(i)许多叠置的过滤介体构件；每一过滤介体构件有一固定于一扁平板的介体波纹板。
14.如权利要求13所述的过滤器元件，其特征在于(a)所述波纹板有规则的、曲线的、波浪形的波纹形态。
15.一种包括如权利要求9所述的过滤器元件的燃气轮机进气系统，该燃气轮机进气系统包括(a)一个有一限定了一个通孔的管板的框架；(b)如权利要求9所述的过滤器元件是第一过滤器元件并且是安装在所述框架上以及密封于所述管板而与所述通孔气流连通；以及(c)一个清洗系统，其定向为可使加压的流体穿过所述下游流动端面进入所述第一过滤器元件而后从所述上游流动端面流出。
16.如权利要求15所述的燃气轮机进气系统，它还包括(a)一个安装在所述框架上的第二过滤器元件，所述第二过滤器元件包括(i)一第三过滤介体结构，该第三过滤介体结构具有互相相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(A)诸所述第三过滤介体结构流动槽中的每个具有邻近第三过滤介体结构的第一端的一第一端部和邻近所述第三过滤介体结构的第二端的一第二端部；(B)从诸所述流动槽中选择的一些流动槽在所述第三过滤介体结构的第一端部处是开着的而在所述第三过滤介体结构的第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第三过滤介体结构的第一端部处是封闭的而在所述第三过滤介体结构的第二端部处是开着的，从而形成第三过滤介体结构上游流动端面和第三过滤介体结构下游流动端面；(ii)一第四过滤介体结构，该第四过滤介体结构具有互相相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(A)诸所述第四过滤介体结构流动槽中的每个具有邻近第四过滤介体结构的第一端的一第一端部和邻近所述第四过滤介体结构的第二端的一第二端部；(B)从诸所述第四过滤介体结构的流动槽中选择的一些流动槽在所述第四过滤介体结构的第一端部处是开着的而在所述第四过滤介体结构的第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第四过滤介体结构的第一端部处是封闭的而在所述第四过滤介体结构的第二端部处是开着的，从而形成第四过滤介体结构上游流动端面和第四过滤介体结构下游流动端面；(b)所述第三过滤介体结构和所述第四过滤介体结构固定在一起而成为一个有一个张口和一个顶端的V形过滤介体结构。
17.如权利要求16所述的燃气轮机进气系统，其特征在于(a)所述第二过滤器元件限定了一个清洁空气室；以及(b)所述第二过滤器元件靠接于所述第一过滤器元件；(i)所述第二过滤器元件的清洁空气室是与所述第一过滤器元件的清洁空气室气流连通而形成一个联合的清洁空气室。
18.如权利要求17所述的燃气轮机进气系统，它还包括(a)一个把所述第一过滤器元件和所述第二过滤器元件固定在一起的连接系统。
19.如权利要求18所述的燃气轮机进气系统，其特征在于(a)所述第一过滤器元件和所述第二过滤器元件都是安装在一个固定于所述框架的叉臂上；(i)所述叉臂有一垫片构件；以及(b)所述连接系统包括一个端板，其被轴向地压靠在所述叉臂的垫片构件上而形成它们之间的一密封。
20.如权利要求15-19中的任一权利要求所述的燃气轮机进气系统，其特征在于(a)所述清洗系统包括一个被构造成能够传输压缩气体脉冲的脉冲清洗系统；(i)所述脉冲清洗系统包括一阀门结构，它定向为能使所述压缩气体脉冲进入所述第一过滤器元件和所述第二过滤器元件的清洁空气室。
21.一种用于维护燃气轮机进气系统的方法，该方法包括(a)从安装在框架上的管板拆下第一过滤器元件装置，包括释放所述第一过滤器元件与所述管板之间的密封；所述第一过滤器元件装置包括(i)第一过滤介体结构和第二过滤介体结构，所述第一过滤介体结构具有互相相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(ii)每一所述流动槽具有邻近所述第一过滤介体结构的第一端的一第一端部以及邻近所述第一过滤介体结构的第二端的一第二端部；(A)从诸所述流动槽中选择的一些流动槽在所述第一端部处是开着的而在所述第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第一端部处是封闭的而在所述第二端部处是开着的，从而形成一个上游流动端面和一个下游流动端面；(iii)所述第二过滤介体结构具有互相相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(A)所述第二过滤介体结构的每个流动槽具有邻近第二过滤介体结构的第一端的一第一端部和邻近所述第二过滤介体结构的第二端的一第二端部；(B)从诸所述第二过滤介体结构的流动槽中选择的一些流动槽在所述第二过滤介体结构的第一端部处是开着的而在所述第二过滤介体结构的第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第二过滤介体结构的第一端部处是封闭的而在所述第二过滤介体结构的第二端部处是开着的，从而形成第二过滤介体结构的上游流动端面和第二过滤介体结构的下游流动端面；(iv)所述第一过滤介体结构和所述第二过滤介体结构是固定在一起而形成由Z形过滤介体制成的第一V形构造；(b)把一个新的第二过滤器元件装置安装成与所述管板密封地接触；所述第二过滤器元件装置包括(i)第一过滤介体结构和第二过滤介体结构，所述第一过滤介体结构具有互相相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(ii)每一所述流动槽具有邻近所述第一过滤介体结构的第一端的一第一端部以及邻近所述第一过滤介体结构的第二端的一第二端部；(A)从诸所述流动槽中选择的一些流动槽在所述第一端部处是开着的而在所述第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第一端部处是封闭的而在所述第二端部处是开着的，从而形成一个上游流动端面和一个下游流动端面；(iii)所述第二过滤介体结构具有互相相反的第一端和第二端以及许多流动槽；(A)诸所述第二过滤介体结构流动槽中的每个具有邻近第二过滤介体结构的第一端的一第一端部和邻近所述第二过滤介体结构的第二端的一第二端部；(B)从诸所述第二过滤介体结构的流动槽中选择的一些流动槽在所述第二过滤介体结构的第一端部处是开着的而在所述第二过滤介体结构的第二端部处是封闭的；以及，从诸所述流动槽中选择的另一些流动槽在所述第二过滤介体结构的第一端部处是封闭的而在所述第二过滤介体结构的第二端部处是开着的，从而形成第二过滤介体结构上游流动端面和第二过滤介体结构下游流动端面；(iv)所述第二过滤器元件装置的所述第一过滤介体结构和所述第二过滤介体结构是固定在一起而形成由Z形过滤介体制成的一个V形构造。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于(a)所述拆下步骤包括拆下所述第一过滤器元件装置，所述第一过滤器元件装置包括由Z形过滤介体制成的一V形构造的一第一过滤器元件和由Z形过滤介体制成的一V形构造的一第二过滤器元件，所述第一过滤器元件和所述第二过滤器元件可被固定在一起；以及(b)所述把一个新的第二过滤器元件装置安装成与所述管板密封地接触的步骤包括安装一个有第一过滤器元件和第二过滤器元件的第二过滤器元件装置；所述新的第二过滤器元件装置的第一过滤器元件和第二过滤器元件都包括由Z形过滤介体制成的一V形构造。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于(a)所述安装新的第二过滤器元件装置的步骤包括把它的所述第一过滤器元件和所述第二过滤器元件与一个叉臂系统固定在一起。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于(a)所述安装新的第二过滤器元件装置的步骤包括相对于所述框架安装所述新的第二过滤器元件装置，并且把安装于所述框架的清洗系统定向为能够使加压的流体进入在所述V形构造内部的一清洁空气空间并从所述V形构造的一上游流动端面流出。
全文摘要
一种用于清洗一具有Z形过滤介体的过滤器的方法，它包括提供一有Z形过滤介体的过滤器清洗过滤介体结构，其清洗方法是将压缩气体脉冲穿过下游流动端面喷入过滤介体结构。以这样的方法进行清洗的过滤器元件包括用Z形过滤介体制造的过滤器元件。给出的采用这样的方法的一个示例性系统是燃气轮机进气系统。
文档编号B01D46/52GK1750863SQ200380105780
公开日2006年3月22日 申请日期2003年12月8日 优先权日2002年12月11日
发明者T·斯鲍瑞, J·C·罗思曼, M·翰德雷, T·D·雷特尔 申请人:唐纳森公司