专利名称：用于从空气流除去液体的分离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从空气流分离水的分离器。特定而言，本发明可适用于燃气涡轮空气吸入系统，但可用于要求从气体分离液体的其他场合中。
背景技术：
为了燃气涡轮的最佳运行，应当从吸入空气中除去尽可能多的水。现有的空气吸入系统通常包括两个水分离级和一个颗粒过滤级。可以使用各种过滤器，例如深度过滤介质，并且可以在吸入口中布置叶片以俘获流经的水并将其从该系统中除去。喷雾罩可用于防止落滴进入系统中。其他已知的水除去装置包括例如聚结器、疏水过滤器和离心机。这些现有技术设 备中的每一种均向空气流引入明显中断，并导致吸入空气的高压降。这些传统的装置擅于除去小水滴，例如吸入空气中夹带的水汽，但是可被进入系统的大块(bulk)量液体覆没。文中对“大块液体”的提及意图覆盖在很大程度上独立地流到进入吸入管的空气流并在重力的影响下倾向于沿着管的底部流动的液体的量，而不是夹带在空气流中的液滴。实际上，这两种类型的液体都可能出现在吸入空气中。例如，船上的燃气涡轮空气吸入口可能被大浪淹没，该大浪会进入吸入系统并覆没传统的除水装置。水中存在的盐如果到达燃气涡轮则会增加损坏的可能性。
发明内容
本发明一个方面提供了一种分离器，其用于安装在燃气涡轮空气吸入管的下表面或侧表面且用于除去进入管的大块液体，该分离器包括一个或更多流引导部件，所述流引导部件沿向上方向突起以截断液体流并引导该液体离开燃气涡轮。本发明的另一方面提供了一种用于燃气涡轮的空气吸入系统，其包括管和分离器，空气穿过该管而流到燃气涡轮，分离器设置在该管的下表面或侧表面，以从空气流分离液体，该分离器沿着流动方向延伸，由此，进入管的液体的至少一部分流过且流入分离器，该分离器包括一个或更多流弓丨导部件，所述流弓I导部件在管下表面上方向上突起以截断液体并引导液体离开燃气涡轮。本发明的又一方面提供了一种用于燃气涡轮用于从空气流中除去水的空气吸入系统，该系统包括管，在该管中，第一水/空气分离器定位在上游位置，并且第二水/空气分离器定位在第一分离器的下游，第二分离器设置在通道的下侧或侧部，以除去流过第一分离器的大块量水。
下面是仅仅以示例的方式结合所附示意图对本发明实施例的详细描述，其中图I是根据本发明的第一实施例的分离器的剖视图；图2是根据图I所示的实施例的分离器的顶视平面图3是图I所示的实施例的透视图；图4是燃气涡轮的空气吸入系统的剖视图；图5是流引导部件的剖视图；图6是根据本发明的第二实施例的分离器的剖视图；图7是图6所示的实施例的透视图。
具体实施例方式图I显示了根据本发明的第一实施例的水分离器I的剖视图。分离器I位于空气吸入管的底面上。空气和水的流6沿着箭头6所示的方向即从图I中的右方冲击到分离器 上。分离器I包括一系列流引导部件2，其向上突出到流6中，截断其至少一部分，并将该流引导至分离器I的底面8，底面在这里也被为托盘8。托盘中捕获的水经由排出孔排出，如下文详细论述的那样。流引导部件2包括叶片2。叶片2安装在包括一系列槽9的侧向支座3中，一系列槽9中的每一个支撑叶片2的底部。槽9是有角度的，使得叶片2向上且朝着流动方向突起，以尽可能多地捕获流过其的任何水。叶片可使用任何合适方法(例如定位焊接)附接至支座。分离器I具有两个被设计成从空气分离水的主要区段，第一区段包括系列叶片2。第二区段包括具有圆形截面的部分4，也被称为旋流分离器(hydro-cyclone)。在使用中，被捕获的空气和水的流朝着图I中的向左方向沿托盘8行进并进入旋流分离器4。在此，流顺着旋流分流器的轮廓，假设为环形路径，如箭头10所示。水和空气流在旋流分离器中引起漩涡，并且离心作用促使水到达旋流分离器4的外周。水然后通过出口孔5排出分离器1，而空气可向上逸出返回空气吸入管中并仍对燃气涡轮的吸入口作贡献。可选地，真空泵(未显示)可连接至旋流分离器以增强旋流效应。第一和第二区段彼此配合工作以改进水从流的除去。图2从上方显示了分离器I。分离器I覆盖一段吸入管的整个宽度以增大水捕获。图3以透视图显示了分离器。在分离器I的下游端附近提供了空气出口泻槽21。图4是包括管44的用于燃气涡轮42的空气吸入系统41的示意剖视图。箭头40显示穿过系统41的流的方向。常规过滤网45设置在管口处。分离器I设置在管44的下表面43上，该下表面43相对于水平线成角度Θ。优选地，Θ大约等于35度，但是在极端情况下，该下表面可以是水平的或者备选地相对水平面接近90度。优选地，Θ处于20°到50°的范围内。在优选实施例中，分离器I沿着流动方向向下倾斜。分离器I定位在常规过滤网的下游，因此分离器I直接位于经过初始过滤网45的任何大块水流的路径中。分离器I捕获这些大块流，也捕获进入分离器I的空气流中夹带的水滴。管壁的下表面与分离器的侧部齐平。另外的传统过滤器可设在分离器上游或者下游的管中。另外，分离器可适于覆盖管的侧面部分以及下表面，或者额外的分离器可在管的侧部被遮蔽。在图中未显示的一备选实施例中，分离器I可设在常规过滤网45的上游，且然后也将保护常规过滤网不被大块水侵入损坏。图5以剖视图显示了形成分离器I的部分的叶片2。空气和水的流6从如图5所示的左侧冲击到叶片2上。叶片2具有促进水和空气分离的蛇形型式。
图6显示了穿过分离器60的第二实施例的中间的剖视图，其大部分与第一实施例相同。分离器60具有稍稍不同的空气出口泻槽71，其比第一实施例的泻槽更小，因此增大了叶片2的面积。在如图6所示的优选实施例中，提供了一系列6个叶片，但可提供任何合适数量。计算流体动力分析显示，7%的空气流经过分离器1，但是其在吸入管下侧的位置捕获了可进入吸入管的相对较大量的大块水。分离器能够每米管宽每秒除去至少20升的大块水。根据本发明的分离器I提供了优于没有这种分离器的现有技术吸入系统的许多优点。该分离器提供了额外的“最后机会”装置以防止水进入涡轮机，使得即使在初始过滤器被覆没的情况下，也能防止大块水到燃气涡轮的灾难性进入。因此该分离器保护避免水侵入空气吸入口中并防止水损坏发动机和其他下游装置。由此，便于连续的系统运行，并且提供了增加的燃气涡轮稳定性。分离器可被设计成适应任何吸入管并且可被向后装配到现有的空气吸入口。该分离器招致了空气流的最小压力损失。如上文指出的，7%的进入空气经过该装置。另外，该装置没有移动零件，不需要维护，并且招致了零运行费用。 当安装在船上时，本发明提供了维持船及其系统工作的额外优点，并且避免了高昂的燃气涡轮修理和替换费用。在一优选实施例中，分离器完全由铝制成，因为其良好的强度和耐腐蚀性以及相对较轻的重量。备选材料例如包括不锈钢或塑料。在另一实施例中，提出在分离器的下方包括坚固的贮槽以收集侵入水。在船上，这可能要求船结构的周围区域的坚固的重新设计。
权利要求
1.一种分离器，用于安装在燃气涡轮空气吸入管的下表面或侧表面上且用于除去进入所述管的液体，所述分离器包括一个或更多流引导部件，所述流引导部件沿向上方向突起，以截断液体流并引导所述液体离开所述燃气涡轮。
2.根据权利要求I所述的分离器，其特征在于，所述分离器的下游区域具有大体上环形的截面，由此，空气和液体的流在所述下游区域中顺着大体上环形的路径。
3.根据权利要求I或2所述的分离器，其特征在于，所述分离器相对水平线以大约35度的角度设置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的分离器，其特征在于，所述流引导部件包括叶片。
5.根据权利要求4所述的分离器，其特征在于，所述叶片安装在包括第一侧壁和第二侧壁的框架中。
6.根据权利要求4或5所述的分离器，其特征在于，所述叶片向上延伸超出所述侧壁。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的分离器，其特征在于，在所述叶片下方提供托盘，以朝向所述分离器的下游区域引导液体。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的分离器，其特征在于，所述叶片相对于流动方向倾斜地定向。
9.根据权利要求4至8中的任一项所述的分离器，其特征在于，所述叶片布置成V形。
10.根据权利要求4至9中的任一项所述的分离器，其特征在于，所述叶片安装在侧向支座中，所述侧向支座使所述叶片朝所述流动方向成角度，由此，所述液体流被向下引导且离开所述管。
11.一种用于燃气涡轮的空气吸入系统，包括管和分离器，空气穿过所述管而流到燃气涡轮，所述分离器设置在所述管的下表面或侧表面，以从所述空气流分离液体，所述分离器沿着流动方向延伸，由此，进入所述管的所述液体中的至少一些流过且流入所述分离器，所述分离器包括一个或更多流引导部件，所述流引导部件在管下表面上方向上突起，以截断所述液体并引导所述液体离开所述燃气涡轮。
12.根据权利要求11所述的空气吸入系统，其特征在于，所述分离器的下游区域具有大体上环形的截面，由此，空气和液体的流在所述下游区域中顺着大体上环形的路径。
13.一种用于燃气涡轮的空气吸入系统，用于从空气流除去水，所述系统包括管，在所述管中，第一水/空气分离器定位在上游位置，并且第二水/空气分离器定位在所述第一分离器的下游，所述第二分离器设置在所述管的下侧或侧部，以除去经过所述第一分离器的大块量水。
14.根据权利要求13所述的空气吸入系统，其特征在于，所述第二分离器能够每米管宽每秒除去至少20升的水。
15.一种基本上如在此参考附图所描述的分离器。
16.一种基本上如在此参考附图所描述的用于燃气涡轮的空气吸入系统。
全文摘要
一种分离器(1)，包括从空气吸入管(41)的下表面(43)向上突起的多个叶片(2)，以将水流(6)从空气分离。该分离器(1)还包括使用漩涡效应提高水和气的分离的旋流分离器(4)。
文档编号B01D45/04GK102861492SQ20121032374
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者A·R·派克, R·C·科斯格罗夫, S·D·海纳 申请人:牵牛星过滤技术有限公司