用于燃气涡轮空气进气的过滤系统和方法_4

文档序号:9457372阅读:来源:国知局
。在脉冲收集器230的相对端,在示例实施例中管板开口 232与管板222中的孔228对准。
[0133]图12中所示的脉冲发生器250的示例实施例(为了清楚起见,其未与图12中看到的其它部件按比例示出)包括限定在输送管252的端部的脉冲出口 254。脉冲发生器250被设置成沿着脉冲轴251从脉冲发生器250延伸通过管板222中的孔228、管板开口 232和脉冲收集器230中的过滤器端部开口 231传输空气的脉冲。脉冲发生器250包括位于脉冲轴251上的脉冲出口 254,并且通过脉冲出口 254空气的脉冲沿着脉冲轴251被输送。
[0134]尽管本文所述的空气过滤系统的示例实施例中的脉冲轴251可被定向和定位成使得脉冲轴251通过所有的脉冲出口 254、管板222中的孔228、管板开口 232和脉冲收集器230中的过滤器端部开口 231、过滤元件开口 245和过滤元件240的内部空间241的中心,在示例实施例中脉冲轴251可被设置成使得脉冲轴251不通过这些特征/开口的一个或多个的中心。
[0135]在示例实施例中例如如图12中所示,渐扩的脉冲导向件290被连接至脉冲发生器250,使得离开脉冲出口 254的空气在渐扩的脉冲导向件290的开口端293处离开渐扩的脉冲导向件290之前至少部分容纳在渐扩的脉冲导向件290中。图12中所示的渐扩的脉冲导向件290仅是可以结合本文所述的空气过滤系统使用的渐扩的脉冲导向件的一个示例。可以使用其它的渐扩的脉冲导向件,例如本文所述的那些以及披露于例如发明名称为DIVERGING NOZZLES AND FILTER ELEMENT CLEANING SYSTEMS USING DIVERGING NOZZLES的美国临时专利申请号61/772,198中的那些。
[0136]本文所述的脉冲发生器的脉冲出口 254是脉冲通过的开口,由不分开的脉冲发生器250中的相对的壁限定。在图12所示的示例实施例中,脉冲出口 254由可能彼此平行的输送管252的壁限定。不过,在一个或多个可替换的实施例中,通向脉冲出口 254的输送管252的壁可以是收敛的/汇合的。不过,脉冲出口 254不由如同限定连接至脉冲发生器250的渐扩的脉冲导向件290的壁这样渐扩的壁来限定。本文所述的限定脉冲发生器中的脉冲出口的相对的壁的收敛/汇合或渐扩的定向相对于通过脉冲发生器的脉冲轴来确定,即,当不彼此平行时,相对的壁的收敛或渐扩的性质随沿着脉冲轴沿朝向过滤元件的方向移动而确定。
[0137]在示例实施例中,如本文所述的空气过滤系统中的脉冲发生器和过滤元件之间的关系涉及脉冲距离(Pd,如图12中所看到的)和脉冲出口水力直径(dpo,如图12中所看到的)。
[0138]脉冲距离(pd)是沿着脉冲轴251从脉冲出口 254到过滤元件开口 245所测得的距离。脉冲轴251从脉冲出口 254延伸通过孔228、脉冲收集器230并进入过滤元件240的内部空间241。在示例实施例中,其中输送管252限定具有彼此平行的壁的脉冲出口 254,脉冲轴251可与那些平行的壁对准。
[0139]脉冲出口 254的水力直径(dpo)可通过测量脉冲出口 254的截面积、将该面积乘以4、然后将结果除以脉冲出口 254的周边的长度来确定。脉冲出口的水力直径的计算通过以下公式表示。
dpo = 4* (脉冲出口的面积)/脉冲出口的周长
[0140]在本文所述的空气过滤系统的示例实施例中,脉冲出口的水力直径(dpo)可能小至例如8毫米和大至例如150毫米。脉冲出口的大小根据许多不同的因素例如过滤元件的尺寸、通过系统的流速等而会不同。
[0141]脉冲距离(pd)的范围的下端可能是脉冲出口水力直径(dpo)的30倍或更多倍。在本文所述的空气过滤系统的一个或多个可替换的实施例中,脉冲距离(Pd)的范围的下端可能是脉冲出口水力直径(dpo)的35倍或更多倍。脉冲距离(pd)的范围的上端可能是脉冲出口水力直径(dpo)的60倍或更小。在本文所述的空气过滤系统的示例实施例中,脉冲距离(pd)的范围的上端可能是脉冲出口水力直径(dpo)的50倍或更小。
[0142]本文所述的空气过滤系统的一个或多个实施例还可能就过滤元件开口的水力直径与连接有过滤元件的脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径之间的关系进行表征。图13示出了沿着脉冲轴351定位的脉冲收集器330和过滤元件340之间的接合处的简化的示意图,并且示意图会被用于描述那些水力直径之间的关系。
[0143]如图13所示,脉冲收集器330包括限定脉冲收集器330的过滤器端部开口 331的内表面333。脉冲收集器330可包括凸缘335,所述凸缘335可被用作表面,在使用本文所述的空气过滤系统的过程中过滤元件可密封抵靠所述表面。
[0144]图13中所示的过滤元件340包括连接有端盖380的过滤介质347。在示例实施例中,端盖380可被设置成容纳过滤介质347,以便在过滤介质347和端盖380之间提供气密连接。在所示的说明性实施例中,以例如灌封材料形式的密封剂387可用于提供端盖380和过滤介质347之间的气密连接(尽管许多其它的气密连接可用于将端盖固定到过滤介质);例如,端盖380可直接模制到过滤介质347。
[0145]过滤介质347可以是许多不同类型的介质,包括例如具有由内介质表面346限定的开口的过滤器内部248的褶状介质。开口的过滤器内部348接纳已过滤的空气并与脉冲收集器330的内部空间334气流相通。
[0146]在示出的说明性实施例中,密封件或垫圈383位于脉冲收集器330的凸缘335和端盖380之间,以便在脉冲收集器330和过滤元件340之间形成密封384。在本实施例中密封384是轴向密封。在本文所述的空气过滤系统中,一个或多个垫圈或其它密封结构可用于密封过滤元件和脉冲收集器之间的连接。
[0147]过滤元件开口(dfe)的水力直径可能涉及脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径(dpc) ο
[0148]本文所述的脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径(图13中的dpc)可在一平面确定,所述平面横向于脉冲轴351,位于沿脉冲轴351在脉冲收集器330的过滤器端部开口 331的25毫米内或更小的位置,其中通过脉冲收集器330的通道的截面积是最小的。参见图13,它是25毫米或更小的距离Dl。因此,接近脉冲收集器和过滤元件340的接合处在通过脉冲收集器330的通道的截面积上的微小变化(例如,脉冲收集器330在其过滤器端部开口的弯曲部分,其中脉冲收集器330由于例如制造需要而变宽)不会影响本文所述的脉冲收集器330的水力直径dpc的精确确定。脉冲收集器330的过滤器端部开口的水力直径dpc根据上文结合脉冲出口的水力直径所述的公式计算,即,水力直径是4乘以选定位置处的脉冲收集器的截面积除以在该位置的其周长。
[0149]同理,过滤元件开口的水力直径(图13中的dfe)在横向于脉冲轴351的平面确定。具体地说,如本文所用,过滤元件开口的水力直径(dfe)在一位置被确定,在所述位置过滤元件340的过滤介质347的内部被暴露于过滤元件340的内部空间341,使得空气可绕过滤元件340的内部空间的外周通过过滤介质347进入和离开内部空间341。在示例实施例中,采用了端盖380,找到该位置在端盖380的内边缘388。过滤元件开口 345的水力直径也根据上文所述的公式进行计算,即,过滤元件开口的水力直径dfe是4乘以选定位置处的过滤元件开口的截面积除以在该位置的周长。在例如褶状过滤介质的情况,截面积通过构成过滤介质的褶皱的折叠的内边缘的位置来限定。
[0150]尽管没有在图13的示意图中示出,在本文所述的过滤元件的示例实施例中,可在过滤介质347的内表面上设置内衬,以便对过滤介质提供例如保护、支撑等等。可结合本文所述的过滤元件使用的一些衬垫的示例可在例如美国专利6,488,746 (Kosmider等人)、美国专利8,128,724 (Mills等人)等等中找到。在所述结构中,过滤元件开口的水力直径dfe利用内衬的内表面来确定。
[0151]在本文所述的空气过滤系统的示例实施例中,过滤元件开口的水力直径(dfe)是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径(dpc)的112%或更小。在本文所述的空气过滤系统的一个或多个可替换的实施例中,过滤元件开口的水力直径(dfe)是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径(dpc)的108%或更小。
[0152]过滤元件开口的水力直径(dfe)可以是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径(dpc)的90%或更大。在本文所述的空气过滤系统的可替换实施例中,过滤元件开口的水力直径(dfe)是脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径(dpc)的95%或更大。
[0153]在一些实施例中,过滤元件开口的水力直径(dfe)和脉冲收集器的过滤器端部开口的水力直径(dpc)之间的差的绝对值在过滤元件开口的水力直径的2%内或更小。
4.示例有利的结构,图14-17
[0154]可表征本文所述的空气过滤系统的另一方式可结合图14A和14B进行描述,其示出了脉冲收集器430的过滤器端部开口 431和过滤元件440之间的接合处的放大部分的剖视图。过滤元件440限定内表面446,而脉冲收集器430限定内表面433。在示例实施例中,脉冲收集器430的内表面433在过滤元件440的过滤器端部开口 445处与过滤元件440的内表面446对准。在示例实施例中,该对准可在用于确定脉冲收集器的过滤器端部开口和过滤元件的水力直径(如上文结合图13所述的dpc和dfe)的位置进行评估。
[0155]不过,在一些情况,在脉冲收集器430的过滤器端部开口 431的内表面433和过滤元件440的过滤元件开口 445的内表面446之间可能存在偏移。具体地说,该偏移(图14A和14B中的do)可能导致内表面433和446绕过滤器端部开口 431和过滤元件开口 445之间的接合处的外周不彼此对准的结构。图14A示出了一个示例,其中脉冲收集器430的过滤器端部开口 431的内表面433在过滤器端部开口 445处从过滤元件440的内表面446向内偏移距离(do)如图14A中所见。图14B示出了一个示例,其中过滤元件440的内表面446在过滤器端部开口 445处从脉冲收集器430的过滤器端部开口 431的内表面433向内偏移距离(do)如图14B中所见。
[0156]在示例实施例中,过滤元件开口 445的内表面446与脉冲收集器430的过滤器端部开口 431的内表面433之间的偏移量(do)在过滤元件开口 445的周边周围的任何位置不大于15毫米。在一个或多个可替换的实施例中,过滤元件开口 445的内表面446与脉冲收集器430的过滤器端部开口 431的内表面433之间的偏移量(do)在过滤元件开口 445的周边周围的任何位置不大于10毫米。在一个或多个可替换的实施例中,过滤元件开口 445的内表面446与脉冲收集器430的过滤器端部开口 431的内表面433之间的偏移量(do)在过滤元件开口 445的周边周围的任何位置不大于5毫米。
[0157]在示例实施例中,本文所述的空气过滤系统包括位于管板和在管板的脏空气室侧的过滤元件之间的脉冲收集器。在示例实施例中,脉冲收集器可能是文氏管元件的形式,包括在其端部之间的位置收紧通过脉冲收集器的通道的喉部,如例如披露于下述中的一个或多个:美国专利号3,942,962 (Duyckinck),美国专利号4,218,227 (Fr
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