专利名称：过滤器结构和方法
技术领域：
本发明描述了用于过滤流体例如气体或液体的过滤器结构。具体地说，本发明描述了一种过滤元件，所述过滤元件包括无缝介质包，外壳，以及尤其用于燃气涡轮机系统的方法。
背景技术：
燃气涡轮机系统可用于发电。这些类型的系统的特别方便之处在于它们可被快速建造；它们也是希望的，因为它们产生比基于煤或油的涡轮系统更少的有害排放物质。燃气涡轮机使用空气用于助燃目的。由于这些类型的系统中的精确运动部件，助燃空气需要净化。为了确保用于助燃的空气干净，已使用了空气过滤器来净化进入燃气涡轮机系统的空气。在现有的系统中，已使用一系列板式过滤器来净化进气。随着系统变得越来越复杂，需要更洁净的空气。这导致了成本的增加。需要改进对进入燃气涡轮机系统的空气进行净化。
发明内容
在一个方面，本发明披露了一种过滤元件。一般，所述过滤元件包括单个无缝介质包，所述单个无缝介质包具有第一和第二相对端和在所述第一和第二端之间延伸的第一和第二侧面。所述介质包还具有在所述第一和第二端之间延伸的褶皱和在所述第一和第二侧面之间限定的第一截面。所述第一截面具有至少一个向外的突出部分，所述至少一个向外的突出部分限定至少1/4英寸的内径，其中所述介质包的多个褶皱围绕内径成扇形设置。 第一端盖被安装(固定)至所述介质包的第一端，而第二端盖被安装(固定)至所述介质包的第二端。此外，框架件被(安装)固定至所述第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面。还提供了垫圈，所述垫圈由框架件支撑(容纳、固定)，其中垫圈沿着第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面延伸。在某些结构，所述介质包还可包括产生具有波浪形形状的截面的多个向内凹入部和向外突出部分。在另一方面，披露了一种用于燃气涡轮机系统的进气口，使用与前文所述相似的过滤元件。所述进气口包括具有多个孔的管板，其中过滤元件被定向成在至少一个所述孔内并且密封抵靠所述管板。所述过滤元件还包括垫圈，所述垫圈形成抵靠所述管板的密封。披露了使用优选过滤器结构的系统。尤其有用的系统包括用于燃气涡轮机系统的进气系统。另一方面包括用于操作和维护的方法。优选的方法包括根据本文所述原理设置的结构。在另一方面，预过滤器可与本文所表征的过滤元件一起使用。所述预过滤器包括可取下和可更换的、无框架的、无缝非褶皱的介质板。所述预过滤器被定向成抵靠位于第一和第二侧面之间并在过滤元件的内径内的至少一些上游褶皱末端。在另一方面，提供了一种过滤器组件。所述过滤器组件包括初级过滤元件，所述初级过滤元件包括彼此相邻设置的多个介质延伸部分。相邻的介质延伸部分形成顶点并且从相邻的介质延伸部分分开。初级过滤元件具有上游侧和下游侧。过滤器组件还包括预过滤器，所述预过滤器包括可取下和可更换的、无框架的、无缝非褶皱的介质板。所述预过滤器可取下地被定向成抵靠每个介质延伸部分的上游侧并且在顶点内。
图1是用于具有按本文所述原理构造的空气过滤器结构的燃气涡轮机系统的进气系统的一个实施例的示意图。图2是过滤元件的一个实施例的示意性透视图。图3是图2所示过滤元件的示意性前视图(正视图)。图4是图2所示过滤元件的示意性俯视图。图5是图2所示过滤元件的示意性截面图，沿图3所示的线5-5剖开。图6是图2所示过滤元件的示意性截面图，沿图3所示的线6-6剖开。图7是图2所示过滤元件的示意性截面图，沿图4所示的线7-7剖开。图8是图2所示过滤元件的端盖的示意性俯视图。图9是图8所示端盖的示意性截面图，沿图8所示的线9-9剖开。图10是图8所示端盖的一部分的示意性放大图，示出了图8中的细节10。图11是图8所示端盖的示意性截面图，沿图8所示的线11-11剖开。图12是图2所示过滤元件的框架的示意性前视(正视)图。图13是图12所示框架的示意性截面图，沿图12中所示的线13_13剖开。图14是图12所示框架的示意性截面图，沿图12中所示的线14_14剖开。图15是图1所示过滤元件的介质包的示意性截面图，沿图3中所示的线15-15剖开。图16是具有两个向外的突出部分和一个凹入部的介质包的第二实施例的示意性截面图。图17是仅具有一个向外的突出部分的介质包的第三实施例的示意性截面图。图18是图1所示过滤元件的示意性顶部截面图并且包括预过滤器。图19是图18所示预过滤器的一个实施例的透视图。图20是与过滤元件的另一个实施例一起使用的图19所示预过滤器的示意性顶部截面图。图21是图20所示过滤元件的顶部透视图，但没有预过滤器。图22是图20和21所示过滤元件的前视透视图，但没有预过滤器。
图23是按照第一方式将图19的预过滤器安装(固定)至图18或图20的元件的示意性局部截面图。图M是按照第二方式将图19的预过滤器安装(固定)至图18或图20的元件的示意性局部截面图。图25是按照第三方式将图19的预过滤器安装(固定)至图18或图20的元件的示意性局部截面图。图沈是用于图1所示过滤元件的第二端盖的示意性侧视图。
具体实施例方式现在将参照附图所示本发明的示例性方面进行详细描述。如果可能，将在所有的附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
A.图1,使用的系统本文所述的空气过滤器元件和结构可用于不同的系统中。图1示出了一个特定系统，在这里，以附图标记20示意性地标识燃气涡轮机系统。在图1中，示出了空气流沿箭头23被吸入进气系统22。进气系统22包括多个空气过滤元件对，所述多个空气过滤元件M —般容纳(固定)在具有多个孔四的管板27中。 在优选的系统中，管板27被构造成相对于垂直轴(竖轴)成一角度的固定过滤元件24。优选的角度在5-25°之间，例如，约7°。这使得当系统20不工作时液体可从过滤元件M排
出ο空气在空气过滤元件M中被净化，并随后沿箭头沈流向下游进入燃气涡轮发电机观，在燃气涡轮发电机观中被用于发电。
B.空气过滤器结构概述在图2-15中示出了可用于系统20的空气过滤元件M的一个示例。一般而言并且通过非限制性的示例方式，空气过滤元件M包括单个无缝介质包30、第一端盖40、第二端盖50、框架件60和垫圈70。过滤元件M可被定向在所述管板孔28中的至少一个内并且通过框架件60和垫圈79密封抵靠管板27。还可以在管板27中安装多个过滤元件对。 一般，空气流通过空气进气系统22被吸入并且流过过滤元件24。在流出过滤元件24后，空气被引入发电机观。
C.介质包现在参见图2-15，过滤元件M的介质包30用于过滤空气流并且被设置成允许从上游侧31a流向下游侧31b。图16和17分别示出了介质包30b、30c的可替换实施例。下文中对介质包30的描述可同样应用于介质包30b和30c，并且仅提供关于这些实施例的其它讨论以示出存在的不同之处。在所示的示例性实施例中，介质包30具有第一端部3 和相对的第二端部32b。 还示出了介质包30具有第一侧面33a和第二侧面33b。第一和第二侧面33a、3!3b在第一和第二相对的端部32a、32b之间延伸。介质包30还具有宽度w，所述宽度w由上游侧31a和下游侧31b限定。介质包30可由具有多个褶皱34的无缝褶皱介质的单个部分构造。图15示意性地示出了褶皱34，并且为了清楚起见没有在其它附图中示出褶皱34。如图所示，褶皱34被纵向定向，使得褶皱从第一和第二相对的端部32a、32b延伸并且限定介质包30的宽度W。 褶皱34可由任何合适的过滤材料构造。介质包30还可被构造成在褶皱34的上游或下游侧31a、31b上具有结构或安全(网)罩80。在图6所示的具体实施例中，(网)罩80邻近介质包30的下游侧31b。如图2和15中最容易看到，介质包30具有在第一和第二侧面之间限定的第一截面15-15。为了参考目的，第一截面15-15沿图3中所示的线15-15剖开。如图所示，在图 2-15的示例性实施例中，第一截面15-15包括至少一个向外的突出部分35。介质包可以具有两个向外的突出部分35，如图16中介质包30b的第二实施例中所示，或者甚至只有一个向外的突出部分35，如在图17中介质包30c的第三实施例中所示。更优选的，介质包30具有三个向外的突出部分，如图15中所示。不过，本领域的技术人员应当理解，介质包30可具有任何数量的向外的突出部分。介质包还可以具有向内的凹入部36，如图15中和图16中的第二实施例中所示。介质包还可以被设置成没有向内的凹入部36，如图17中所示。更优选的，介质包30具有两个向内的凹入部，如图15中所示。不过，本领域的技术人员应当理解，假定提供了对应数量的向外的突出部分，介质包30可具有任何数量的向内的凹入部。如在图15-17可见，向外的突出部分35和向内的凹入部36限定内径r。如同所构造的，介质包30围绕每个半径成扇形布置，使得多个褶皱34围绕每个内径r延伸。这与一些现有技术的系统是不同的，在这些现有技术系统中，在突出部分或凹入部处的褶皱必须被折平以便改变(颠倒)介质包的方向。这样，褶皱绕半径成扇形(布置)消除了耗时的工艺过程，同时确保褶皱介质不受损坏。实践中，绕每个内径r延伸的褶皱34的数量取决于半径r的值和每英寸介质包的褶皱数量。必然的，随着每英寸褶皱数量的增加，更多的褶皱会绕给定的内径r延伸。相反地，随着每个内径r的增加，更少的褶皱会绕每个内径r延伸。在通常的装置中，绕内径 r延伸的褶皱34的数量从2到80个褶皱。更优选的，绕内径r延伸的褶皱34的数量会在 25和50之间。内径r可以是至少约1/4英寸并且可达到约4英寸，优选在.6和.9英寸之间，并且最优选为约3/4英寸。应当指出，内径r的值针对每个向外的突出部分35和/或向内的凹入部36可以变化。此外，内径r在各(单独)向外的突出部分35和/或向内的凹入部36内是可变化的，以便可由内径r限定非圆形路径，例如，椭圆弧形。每英寸褶皱的数量同样可以变化。在介质包包括至少两个向外的突出部分35和一个向内的凹入部36的实施例中， 介质包30或30b的第一截面会具有波浪形形状。使用术语“波浪形形状”是表示，介质包 30或30b的第一截面具有由直的或弯曲部分的介质包分开的向内的凹入部36和向外的突出部分35处的相对的弯曲部分构成的形状。“波浪形形状”与“锯齿形形状”或“ν-形状” 不同，在“锯齿形形状”或“ν-形状”中只有直的部分的介质被连接在一起以形成平的端部或点，以至于在向内的凹入部和向外的突出部分处不存在弯曲部分。
P.端盖在所示的示例性实施例中，过滤元件M还包括第一端盖40和第二端盖50。端盖 40,50用于为过滤元件M提供结构支撑，用于保持过滤元件M的截面形状，并且用于确保待过滤的空气在向下游行进至例如燃气涡轮机的进气系统之前穿过介质包30。如图所示， 第一和第二端盖40、50被安装(固定)至介质包30。如在图2和5最清楚可见，第一端盖40被安装(固定)至介质包30的第一端部32a，而第二端盖50被安装(固定)至介质包 30的第二端部32b。第一和第二端盖40、50可通过氨基甲酸乙酯、粘合剂或通过本领域已知的其它方式被固定至介质包30。第一和第二端盖40、50具有相似的结构，因此下文仅对第一端盖40进行进一步描述。应当指出，对第一端盖40的描述完全可应用于第二端盖50。示出了第一端盖40包括过滤侧41a和非过滤侧41b。过滤侧41a包括槽42。槽 42用于提供固定过滤介质M的第一和第二侧向端33a、3!3b的通道(途径)，使得介质包30 保持其希望的截面形状。这样，槽42具有宽度w和形状足以容纳由截面15-15限定的介质包30的形状。更具体地说，槽42具有向外的突出部分4 和向内的凹入部42b，大体分别对应于介质包30的向外的突出部分35和向内的凹入部36。槽42的向内的凹入部42b和向外的突出部分4 还绕内径r被限定，所述内径r大体对应于介质包30的内径r。作为槽42的替代，端盖40可被构造成具有突出部或会保持介质包30的截面形状的任何其它相似的结构(特征)或结构(特征)的组合。还示出了第一端盖40包括带状物部分43和成角度部分44。带状物部分43用于增大对端盖40的结构整体性并且用于引导空气流沿希望的方向(流动)。成角度部分44 用于正接合垫圈70和框架件60以确保框架件60和第一端盖40之间的密封。框架件60 和垫圈70将在下文进一步详细的讨论。图沈示出了第二端盖50的示意性侧视图。在所示的具体实施例中，第二端盖50 具有以虚线示出的倾斜表面51。倾斜表面51从下游端53向上游端55沿向下的方向倾斜。 倾斜表面51沿从框架件60朝向上游端55的方向向上倾斜。该倾斜表面51便于在过滤过程中可能积聚在端盖50上的水汽(水分)的排放，使得水汽排离介质包30并且通过入口端(上游端5 排出。倾斜表面51的角度在0. 5度和3度之间。
E.框架件&垫圈在所示的实施例中，过滤元件M包括框架件60。框架件60主要用于为过滤元件 24提供安装和密封表面并且还增大过滤元件M的结构稳定性。在框架件60上，可以提供垫圈70以进一步使框架件60密封抵靠安装表面。如图所示，框架件60是由顶部部分61、底部部分62、第一侧面部分63和第二侧面部分64构成的框架，其中的每个部分被切割成希望的长度并利用本领域已知的方法连接在一起。顶部部分61和底部部分62各自分别具有第一槽61a、62a，而第一和第二侧面部分 63、64也各自分别具有第一槽63a、64a。第一槽61a、6h、63a、6^用于容纳(固定)垫圈 70。垫圈70用于提供抵靠管板或其它安装表面的密封，并且用于确保第一和第二端盖40、 50与框架件60之间的密封。可通过压入配合结构通过使用粘合剂(例如氨基甲酸乙酯) 或通过本领域已知的其它方式将垫圈70保持在槽61a、62a、63a、64a中。安装时，垫圈70 沿槽61a、62a、63a和64a的路径连续围绕框架件60以提供抵靠安装表面的密封。顶部部分61和底部部分62还各自分别具有第二槽61b、62b。第二槽61b、62b用于固定介质包30的前端37。除了上游侧31a的一部分外，第二槽61b、62b还接合介质包 30的第一和第二侧面33a、33b的一部分。通过使用合适的粘合剂(例如氨基甲酸乙酯)， 介质包30的前端37、上游侧31a的一部分和侧面33a、33b的一部分被固定至第二槽61b、 62b。第一和第二侧面部分63、64还各自分别具有第二槽63b、64b，用于固定端盖40、50的前边缘45。第二槽63b、64b还分别接合第一和第二端盖40、50的过滤侧41a和非过滤侧 41b的一部分。通过使用合适的粘合剂(例如氨基甲酸乙酯)将端盖40、50的前边缘45和过滤侧41a及非过滤侧41b的一部分固定至第二槽63b、64b。此外，示出了第一和第二侧面部分63、64包括突出部65，用于额外将框架60固定至介质包30的第一和第二侧面33a、 33b。组装时，框架件60从而被固定至第一端盖40、第二端盖50、介质包30的第一侧面 33a、介质包30的第二侧面33b、上游侧31a的一部分和介质包30的前端37。垫圈70因此
沿第一端盖40、第二端盖50、第一侧面33a和第二侧面3 延伸。一旦第一和第二端盖40、50和框架件60被固定至介质包30，过滤元件M不再需要其它的结构件。这与燃气涡轮机系统的很多标准优选的设计不同，所述燃气涡轮机系统的设计具有6-8个板式过滤元件的结构被设置成ν-形或锯齿形结构。这些优选的标准设计需要额外的结构件在堵塞空气流的端盖之间延伸或需要具有全深度的褶皱介质的额外结构件在介质包的侧面附近。这样，与所述的标准系统相比，本发明的过滤元件M可实现更大的流速或更低的压力降。此外，这些标准设计通常在每个褶皱包端部上使用端盖并且一般利用氨基甲酸乙酯或粘合剂灌封。这是非常劳动密集型的工艺过程，其中存在大量失效和泄漏的可能机会。因为不需要所述端盖和其它的额外结构件，所披露的设计要采购和组装的部件更少，并从而降低了制造成本。本发明的过滤元件可被形成为一般形状以产生具有减小的泄漏和失效率的微型褶皱或多-ν型过滤器。
F.方法一种根据本文所述构思制成过滤元件M的方法通过下述步骤概述提供具有第一和第二相对的端部32a、32b以及在第一和第二端部32a、32b之间延伸的第一和第二侧面 33a、3 的单个无缝介质包30，所述介质包30具有在第一和第二端部32a、32b之间延伸的褶皱34。使介质包30弯曲以形成至少一个向外的突出部分35，所述至少一个向外的突出部分35限定的内径r为至少1/4英寸，介质包30围绕每个内径r成扇形布置，多个褶皱34 围绕每个内径r延伸。将第一端盖40安装(固定)至介质包30的第一端部32a。将第二端盖50安装(固定)至介质包30的第二端部32b。将容纳垫圈70的框架件60固定至第一端盖40、第二端盖50、第一侧面33a和第二侧面33b，所述垫圈70沿第一端盖40、第二端盖50、第一侧面33a和第二侧面3 延伸。使介质包30弯曲的步骤还可包括将介质包30弯曲成具有至少2个向外的突出部分35和至少1个向内的凹入部36的波浪形，所述至少一个向内的凹入部36限定的内径r 为至少1/4英寸，介质包30围绕每个内径r成扇形布置，多个褶皱34围绕每个内径r延伸。 使介质包30弯曲的步骤还可以使至少三个褶皱34围绕每个内径r延伸。此外，将第一端盖40安装(固定)至介质包的第一端部32a的步骤可包括通过氨基甲酸乙酯或粘合剂将介质包30的第一端部灌封至第一端盖40。类似的，将第二端盖50 安装(固定)至介质包30的第二端部32b的步骤可包括通过氨基甲酸乙酯或粘合剂将介质包30的第二端部32b灌封至第二端盖50。所述方法还可包括将罩(网罩)80安装(固定)至介质包30的下游侧31b或者是使得介质包30的上游侧31a无阻挡地在第一和第二端盖40、50之间延伸。
G.图18-25的实施例
已经认识到如果具有预过滤器，过滤元件M会表现更好。希望具有可更换并且延长更高效率过滤元件M的寿命的预过滤器。希望具有较少的部件、组装方便、并且易于安装。在现有技术的预过滤器中，通常使用褶皱板式过滤器，并且这些板式过滤器可由随着限制上升或出现暴露于热和湿气易于塌下的涂蜡硬纸板制成。此外，很多现有技术的过滤器使用硬纸板、金属或塑料端盖，增加了产品的成本。现有技术的预过滤器板比下文所述的预过滤器更增大了最初的重新构造。在图19中，以附图标记100示出了预过滤器的一个实施例。在该实施例中，预过滤器100体现为板102。板102包括非褶皱介质104。例如，介质104可以是纤维性的深度介质。可以使用其它类型的介质。此外，可以根据对系统的过滤、限制和效率的希望水平调整和改变介质的效率。如图19中可见，在该实施例中，预过滤器100是无框架的，因为它没有端盖或任何刚性结构容纳(固定)介质104。板102也是无缝的。在图19的实施例中，预过滤器100形成为大体矩形件，具有第一端部106和相对的第二端部108。在该实施例中，第一和第二端部106、108大体彼此平行，尽管并不需要大体平行。在第一端盖106和第二端盖108之间延伸的是第一和第二边缘110、112。在该实施例中，第一和第二边缘110、112大体彼此平行，尽管并不需要如此。板102还会具有第一侧面114和第二侧面116。在使用中，第一侧面114和第二侧面116中的一个是上游侧(侧面)，而另一个是下游侧(侧面)。下游侧大体被定向成抵靠过滤元件M的介质包30的上游侧。在很多实施例中，板102是可逆向的，因为第一侧面114或第二侧面116均可用作上游侧，而相对的侧面均可用作下游侧。一般，板102在第一侧面114和第二侧面116之间的厚度不大于2英寸。厚度一般会是至少0. 25英寸。如图18中可见，预过滤器100被定向成抵靠第一和第二侧面33a、3!3b之间的介质包30的上游褶皱末端118中的至少一些。预过滤器100还在上游侧31a的内径r内。在图18所示的实施例中，预过滤器100被定向成抵靠所有或几乎所有的上游褶皱末端118。预过滤器100还可用于标准微型褶皱/多-ν板式过滤元件120。图21和22中示出了多-ν板式元件120的示例。元件120包括设置成彼此相邻的多个介质延伸部分122， 其中相邻的介质延伸部分122形成顶点IM并且从顶点IM开始分开。当然，介质延伸部分 122被设置成彼此相邻并且形成顶点并从顶点开始分开的这种限定也同样适用于过滤元件 24(如上文结合图1-17所述)。介质延伸部分122通常是褶皱的。预过滤器100可取下地被定向成抵靠每个介质延伸部分122的上游侧1 并且在顶点124内。参见图20。在图22中，可以看到每个介质延伸部分122包括第一和第二相对的端部128、130。 第一端盖132(图21)被安装(固定)至第一端部128的每一个，而第二端盖134(图22) 被安装(固定)至介质延伸部分122的第二端部130的每一个。元件120还包括第一侧面 136和第二侧面138，如在图20中可见。框架件140(图2 被安装(固定)至第一端盖 132、第二端盖134、第一侧面136和第二侧面138。垫圈142由框架件140容纳，使得在燃气涡轮机进气系统中元件120可被密封抵靠管板。再回到图20，预过滤器100被定向成抵靠第一侧面136和第二侧面138之间的介质延伸部分122的每一个的上游侧126。在本实施例中，预过滤器100不完全延伸以接触顶点124，而是与顶点IM相间隔。在其它实施例中，预过滤器100可被定向成沿每个介质延伸部分124的整个距离并且接触每个ν-包144的顶点124。根据本发明的原理，提供了一种包括用于可取下地将预过滤器100固定抵靠介质包的上游侧的装置。当在本文中使用时，术语“上游侧”是指介质包M的上游侧31a或ν-包 144或ν-板式元件120的上游侧126。当然，元件M和元件120仅是本文所用的过滤元件的众多实施例中的两个示例，并且术语“上游侧，，是指任何可应用实施例的上游侧。图23J4和25示出了用于可取下地固定预过滤器100的装置的示例。当在本文中使用时，用于可取下地固定的装置是指图23-25所示的结构，以及任何功能等同的结构。用于可取下地固定预过滤器100的装置的一个实施例包括杆组件150，见图23。杆组件150包括沿着第一侧面33a在第一和第二端盖1观、130之间延伸的第一杆152。第一杆152 —般是挠性的并且长度比元件M的第一和第二端盖40、50或元件120的第一和第二端盖132、134之间的长度更长。通过这种方式，第一杆152可被定向在端盖中的一个内， 在预过滤器100的上游侧上，使得预过滤器100被限制在第一杆152和介质包的上游侧之间并且抵靠第一杆152和介质包的上游侧。第一杆152随后被弯曲，以便其被弯曲并定向在其它(另一)端盖内。在被定向在其它(另一)端盖内后，第一杆152回到其正常非弯曲状态。还有沿着第二侧面在第一和第二端盖之间延伸的第二杆。第二杆以与第一杆152 相同的方式工作，并且第二杆的图看上去与第一杆152相同。图M中示出了用于可取下地将预过滤器100固定抵靠介质包的上游侧的装置的另一个示例。在本实施例中，所述装置包括第一夹具158。第一夹具158沿第一侧面33a、 136通过摩擦夹紧至框架件60、140而固定。第一夹具158将预过滤器100固定、压在或夹紧在第一夹具158和过滤元件M、120的上游侧之间并抵靠第一夹具158和过滤元件M、 120的上游侧。可方便地将第一夹具158放置在元件对、120上和从元件对、120取下。类似的，存在沿第二侧面33b、138固定至框架件60、140的第二夹具。第二夹具的图看上去与第一夹具158相同。图25中示出了用于可取下地将预过滤器100固定抵靠介质包的上游侧的装置的另一个示例。在本实施例中，所述装置包括沿第一侧面33a、36固定至框架件60、140的钩形紧固件的第一带166。预过滤器板102通常由包括与第一带166上的钩匹配的环的介质制成，与材料VELCR0 相似。类似的，沿着框架件60、140的第二侧面33b、138，存在钩形紧固件的第二带(看起来与第一带166相同)，与作为预过滤器100的板102的介质104的一部分的环匹配。这使得预过滤器固定抵靠介质包的上游侧并且邻近第一侧面33a、136和第二侧面 33b、138。应当理解，预过滤器100可与元件Μ、120—起使用，作为燃气涡轮机系统的进气口的一部分。它也可以通过包括可取下地将预过滤器100固定至介质包的上游侧的步骤， 与制成过滤元件的方法一起使用。所述固定步骤包括利用挠性杆、夹具或钩形紧固件中的一种将预过滤器100固定至介质包。关于上文的说明，应当理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可对细节，尤其是采用的结构材料，部件的形状、大小和结构进行改动。说明书和所示出的方面仅被视为是示例性的。
权利要求
1.一种过滤元件，所述过滤元件包括(a)单个无缝介质包；所述介质包具有第一和第二相对的端部和在所述第一和第二端部之间延伸的第一和第二侧面；所述介质包具有在所述第一和第二端部之间延伸的褶皱；(i)所述介质包具有在所述第一和第二侧面之间限定的第一截面；( )所述第一截面具有限定内径为至少1/4英寸的至少一个向外的突出部分；(A)所述介质包绕所述内径成扇形布置，多个褶皱绕所述内径延伸；(b)第一端盖，所述第一端盖被安装至所述介质包的第一端部；(c)第二端盖，所述第二端盖被安装至所述介质包的第二端部；(d)框架件，所述框架件被安装至所述第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面；和(e)垫圈，所述垫圈由所述框架件容纳；所述垫圈沿第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面延伸。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其中(a)所述第二端盖具有沿着从所述框架件的方向向上倾斜的倾斜表面。
3.根据权利要求1和2中任一权利要求所述的过滤元件，其中(a)所述第一截面具有至少两个突出部分和一个向内的凹入部，所述向内的凹入部限定的内径为至少1/4英寸；和(b)所述介质包围绕每个突出部分和凹入部的内径成扇形布置，使得第一截面具有波浪形。
4.根据权利要求3所述的过滤元件，其中(a)有至少三个向外的突出部分和至少两个向内的凹入部；和(b)每个内径不大于4英寸。
5.根据权利要求4所述的过滤元件，其中 (a)每个内径在约1/2和1英寸之间。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的过滤元件，其中 (a)有2和80个之间的褶皱围绕每个内径延伸。
7.根据权利要求6所述的过滤元件，其中(a)有25和50个之间的褶皱围绕每个内径延伸。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的过滤元件，其中 (a)第一端盖和第二端盖各自通过灌封材料被固定至介质包。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的过滤元件，其中(a)所述过滤元件还包括网罩，所述网罩与所述介质包的下游侧相邻。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的过滤元件，其中(a)所述介质包具有上游侧，所述上游侧没有在所述第一和第二端盖之间延伸的空气流阻挡物；(i)在所述上游侧上的多个褶皱具有上游褶皱末端。
11.根据权利要求10所述的过滤元件，还包括(a)预过滤器，所述预过滤器包括可取下和可更换的、无框架的、无缝的非褶皱介质板；(i)所述预过滤器被定向成抵靠在第一和第二侧面之间并且在内径内的上游褶皱末端中的至少一些。
12.根据权利要求11所述的过滤元件，还包括(a)第一杆，所述第一杆沿着第一侧面在第一和第二端盖之间延伸；和(b)第二杆，所述第二杆沿着第二侧面在第一和第二端盖之间延伸；其中所述预过滤器受压在下述部分之间并且抵靠下述部分(i)第一杆和介质包的上游侧，邻近第一侧面；和 ( )第二杆和介质包的上游侧，邻近第二侧面。
13.根据权利要求11所述的过滤元件，还包括(a)第一夹具，所述第一夹具沿着第一侧面固定至所述框架件；和(b)第二夹具，所述第二夹具沿着第二侧面固定至所述框架件；其中预过滤器受压在下述部分之间并且抵靠下述部分(i)第一夹具和介质包的上游侧，邻近第一侧面；和 ( )第二夹具和介质包的上游侧，邻近第二侧面。
14.根据权利要求11所述的过滤元件，还包括(a)钩形紧固件的第一带，沿着第一侧面固定至框架件；和(b)钩形紧固件的第二带，沿着第二侧面固定至框架件；(i)其中所述预过滤器介质板包括与所述钩形紧固件的第一和第二带匹配的环以便使预过滤器固定抵靠介质包的上游侧并且邻近第一侧面和第二侧面。
15.一种过滤器组件，包括(a)初级过滤元件，所述初级过滤元件包括彼此相邻设置的多个介质延伸部分；所述介质延伸部分中相邻的介质延伸部分形成顶点并且从所述顶点分开；(i)所述初级过滤元件具有上游侧和下游侧；和(b)预过滤器，所述预过滤器包括可取下和可更换的、无框架的、无缝的非褶皱介质板；(i)所述预过滤器可取下地被定向成抵靠每个介质延伸部分的上游侧并且在所述顶点内。
16.根据权利要求15所述的过滤器组件，其中(a)所述介质延伸部分中的每一个包括第一和第二相对的端部；(b)所述初级过滤元件包括第一侧面和第二侧面；(c)所述初级过滤元件包括固定至介质延伸部分的每个第一端部的第一端盖和固定至介质延伸部分的每个第二端部的第二端盖；(d)所述初级过滤元件包括固定至第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面的框架件；和(e)由所述框架件容纳的垫圈。
17.根据权利要求16所述的过滤器组件，还包括(a)第一杆，所述第一杆沿着第一侧面在第一和第二端盖之间延伸；和(b)第二杆，所述第二杆沿着第二侧面在第一和第二端盖之间延伸；其中预过滤器受压在下述部分之间并且抵靠下述部分(i)第一杆和初级过滤元件的上游侧，邻近第一侧面；和( )第二杆和初级过滤元件的上游侧，邻近第二侧面。
18.根据权利要求16所述的过滤器组件，还包括(a)第一夹具，沿着第一侧面固定至所述框架件；和(b)第二夹具，沿着第二侧面固定至所述框架件；其中预过滤器受压在下述部分之间并且抵靠下述部分(i)第一夹具和初级过滤元件的上游侧，邻近第一侧面；和 ( )第二夹具和初级过滤元件的上游侧，邻近第二侧面。
19.根据权利要求16所述的过滤器组件，还包括(a)钩形紧固件的第一带，沿着第一侧面固定至框架件；和(b)钩形紧固件的第二带，沿着第二侧面固定至框架件；(i)其中所述预过滤器介质板包括与所述钩形紧固件的第一和第二带匹配的环以便使预过滤器固定抵靠初级过滤元件的上游侧并且邻近第一侧面和第二侧面。
20.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的过滤器组件，其中(a)所述多个介质延伸部分包括单个无缝介质包；所述介质包具有第一和第二相对的端部和在所述第一和第二端部之间延伸的第一和第二侧面；所述介质包具有在所述第一和第二端部之间延伸的褶皱；(i)所述介质包围绕顶点成扇形布置，多个褶皱围绕所述顶点延伸。
21.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的过滤器组件，其中(a)所述多个介质包延伸部分包括被设置成V-形包的各个褶皱介质包。
22.一种用于燃气涡轮机系统的进气口 ；所述进气口包括(a)管板，所述管板具有多个孔；(b)过滤元件，所述过滤元件被定向在所述孔中的至少一个内并且密封抵靠所述管板； 所述过滤元件包括(i)单个无缝介质包；所述介质包具有第一和第二相对的端部和在所述第一和第二端部之间延伸的第一和第二侧面；所述介质包具有在所述第一和第二端部之间延伸的褶皱； (A)所述介质包具有在所述第一和第二侧面之间限定的第一截面； ( )所述第一截面具有至少一个向外的突出部分，所述至少一个向外的突出部分限定的内径为至少1/4英寸；(A)所述介质包围绕内径成扇形布置，多个褶皱围绕所述内径延伸；(iii)固定至所述介质包的第一端部的第一端盖；(iv)固定至所述介质包的第二端部的第二端盖；(ν)框架件，所述框架件固定至所述第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面；和 (vi)垫圈，所述垫圈由所述框架件容纳；所述垫圈沿着第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面延伸；(A)所述垫圈形成抵靠所述管板的密封。
23.根据权利要求22所述的进气口，其中(a)所述第一截面具有至少两个突出部分和一个向内的凹入部，所述向内的凹入部限定的内径为至少1/4英寸；和(b)所述介质包围绕每个突出部分和凹入部的内径成扇形布置，使得第一截面具有波浪形。
24.根据权利要求23所述的进气口，其中(a)有至少三个向外的突出部分和至少两个向内的凹入部。
25.根据权利要求22所述的进气系统，还包括(a)多个过滤元件，每个所述过滤元件被定向在所述孔中的一个内并且密封抵靠所述管板；每个所述过滤元件包括(i)单个无缝介质包；所述介质包具有第一和第二相对的端部和在所述第一和第二端部之间延伸的第一和第二侧面；所述介质包具有在所述第一和第二端部之间延伸的褶皱； (A)所述介质包具有在所述第一和第二侧面之间限定的第一截面； ( )所述第一截面具有至少一个向外的突出部分，所述至少一个向外的突出部分限定的内径为至少1/4英寸；(A)所述介质包围绕内径成扇形布置，多个褶皱围绕所述内径延伸；(iii)固定至所述介质包的第一端部的第一端盖；(iv)固定至所述介质包的第二端部的第二端盖；(ν)框架件，所述框架件固定至所述第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面；和 (vi)垫圈，所述垫圈由所述框架件容纳；所述垫圈沿着第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面延伸；(A)所述垫圈形成抵靠所述管板的密封。
26.根据权利要求25所述的进气系统，其中(a)所述第一截面具有至少两个突出部分和一个向内的凹入部，所述向内的凹入部限定的内径为至少1/4英寸；和(b)所述介质包围绕每个突出部分和凹入部的内径成扇形布置，使得第一截面具有波浪形。
27.根据权利要求沈所述的进气系统，其中(a)有至少三个向外的突出部分和至少两个向内的凹入部。
28.根据权利要求沈所述的进气系统，其中 (a)每个内径不大于4英寸。
29.根据权利要求观所述的进气系统，其中 (a)每个内径在约1/2和1英寸之间。
30.根据权利要求沈所述的进气系统，其中 (a)有2和80个之间的褶皱围绕每个内径延伸。
31.根据权利要求30所述的进气系统，其中(a)有25和50个之间的褶皱围绕每个内径延伸。
32.根据权利要求沈所述的进气系统，其中(a)所述第一端盖和第二端盖各自通过氨基甲酸乙酯或粘合剂被固定至介质包。
33.根据权利要求22所述的进气系统，其中(a)所述介质包具有上游侧，所述上游侧没有在所述第一和第二端盖之间延伸的空气流阻挡物。
34.根据权利要求22所述的进气系统，其中(a)所述过滤元件还包括网罩，所述网罩邻近所述介质包的下游侧。
35.根据权利要求22-34中任一权利要求所述的进气系统，其中(a)所述介质包具有上游侧，所述上游侧没有在所述第一和第二端盖之间延伸的空气流阻挡物；(i)在所述上游侧上的多个褶皱具有上游褶皱末端；和所述进气系统还包括预过滤器，所述预过滤器包括可取下和可更换的、无框架的、无缝的非褶皱介质板； (i)所述预过滤器被定向成抵靠在第一和第二侧面之间并且在内径内的上游褶皱末端中的至少一些。
36.根据权利要求35所述的进气系统，还包括(a)用于可取下地将所述预过滤器固定抵靠所述介质包的上游侧的装置。
37.一种制造过滤元件的方法；所述方法包括(a)提供单个无缝介质包；所述介质包具有第一和第二相对的端部和在所述第一和第二端部之间延伸的第一和第二侧面，所述介质包具有在所述第一和第二端部之间延伸的褶皱；(b)使介质包弯曲以形成至少一个向外的突出部分，所述至少一个向外的突出部分限定的内径为至少1/4英寸；(i)所述介质包围绕每个内径成扇形布置，多个褶皱围绕每个内径延伸；(c)将第一端盖固定至所述介质包的第一端部；(d)将第二端盖固定至所述介质包的第二端部；和(e)将容纳垫圈的框架件固定至第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面； (i)所述垫圈沿着第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面延伸。
38.根据权利要求37所述的方法，其中(a)使介质包弯曲的步骤包括将介质包弯曲成具有至少2个向外的突出部分和至少1 个向内的凹入部的波浪形，所述至少一个向内的凹入部限定的内径为至少1/4英寸； (i)所述介质包围绕每个内径成扇形布置，多个褶皱围绕每个内径延伸。
39.根据权利要求38所述的方法，其中(a)将第一端盖固定至所述介质包的第一端部的步骤包括通过氨基甲酸乙酯或粘合剂将介质包的第一端部灌封至第一端盖；和(b)将第二端盖固定至所述介质包的第二端部的步骤包括通过氨基甲酸乙酯或粘合剂将介质包的第二端部灌封至第二端盖，所述第二端盖具有倾斜的表面。
40.根据权利要求39所述的方法，其中(a)所述弯曲步骤包括使所述介质包弯曲以便有至少3个褶皱围绕每个内径延伸。
41.根据权利要求37所述的方法，其中(a)所述介质包具有上游侧，所述上游侧没有在所述第一和第二端盖之间延伸的空气流阻挡物。
42.根据权利要求37所述的方法，还包括下述步骤 (a)将网罩固定至所述介质包的下游侧。
43.根据权利要求41所述的方法，还包括(a)可取下地将预过滤器固定至所述介质包的上游侧，其中所述预过滤器包括无框架的、无缝的非褶皱介质板。
44.根据权利要求43所述的方法，其中(a)所述固定步骤包括利用挠性杆、夹具或钩形紧固件中的一种将所述预过滤器固定至所述介质包。
全文摘要
本发明披露了一种过滤元件，所述过滤元件包括单个无缝介质包，所述单个无缝介质包具有第一和第二相对的端部和在所述第一和第二端部之间延伸的第一和第二侧面。所述介质包还具有在第一和第二端部之间延伸的褶皱和在第一和第二侧面之间限定的第一截面。第一截面具有至少一个向外的突出部分，所述至少一个向外的突出部分限定至少1/4英寸的内径，其中介质包的多个褶皱围绕所述内径成扇形布置。第一端盖被固定至介质包的第一端部，而第二端盖被固定至介质包的第二端部。此外，框架件被固定至第一端盖、第二端盖、第一侧面和第二侧面。可将预过滤器与所述过滤器结构一起使用。
文档编号B01D46/52GK102481505SQ201080033603
公开日2012年5月30日 申请日期2010年6月23日 优先权日2009年6月24日
发明者吉米·范德林登, 多米尼克·瑞沃特, 本·尼科尔斯, 蒂莫西·斯波瑞, 赫尔曼·范诺梅林根, 迈克尔·汉德利 申请人:唐纳森公司