专利名称：包括褶末端形状的过滤器组件的制作方法
技术领域：
在本文中公开的本主题涉及过滤器，而且更具体地涉及旋转机械中的过滤器组件。
背景技术：
某些类型的机械需要清洁的空气流以便适当地且有效地操作。该类型的机械的一个示例是燃气涡轮。在燃气涡轮的操作期间，压缩器从周围环境吸入空气，压缩空气，并且提供空气至燃烧室。在燃烧室中，空气与点燃的供应燃料混合。这产生驱动燃气涡轮的高温燃烧气体。为了维持并且/或者提高旋转机械的效率，来自周围环境的空气必须过滤以移除不需要的颗粒，以便清洁、过滤的空气提供至燃气涡轮系统的剩余部分。空气流动通过过滤器元件，以使不需要的颗粒从空气移除。过滤器元件内的介质可打褶(pleat)以增加过滤器表面区域，而不显著地增加过滤器元件的整体尺寸和重量。
发明内容
公开了用于有效地过滤用于机械的空气的解决方案。在一个实施例中，提供用于旋转机械的过滤器组件的过滤器元件。过滤器元件包括:第一褶组，每个褶包括第一末端(tip)半径和第一间隔；和第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔，其中，第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。本公开的第一方面提供用于旋转机械的过滤器组件的过滤器元件，过滤器元件包括:第一褶组，每个褶包括第一末端半径和第一间隔；和第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔，其中，第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。第二方面提供系统，该系统包括:燃气涡轮；和可操作地连接至燃气涡轮的过滤器组件，该过滤器组件包括:第一褶组，每个褶包括第一末端半径和第一间隔；和第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔，其中，第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。第三方面提供系统，该系统包括:燃气涡轮；可操作地连接至燃气涡轮的热交换器；可操作地连接至热交换器的蒸汽涡轮；和可操作地连接至燃气涡轮的过滤器组件，该过滤器组件包括:第一褶组，每个褶包括第一末端半径和第一间隔；和第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔，其中，第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。
从结合描述本发明的各种实施例的附图的、本发明的各种方面的下列详细描述，将更容易地理解本发明的这些和其他特征，其中:
图1示出根据本发明的实施例的过滤器元件的局部透视图。图2示出根据本发明的实施例的过滤器元件的局部透视图。
图3示出根据本发明的实施例的系统的示意图。图4示出根据本发明的实施例的联合循环系统的示意图。图5示出根据本发明的实施例的联合循环系统的示意图。应注意的是，本公开的附图不一定按照比例。附图意图仅描述本公开的典型的方面，并且因此不应被视作限制本公开的范围。在附图中，类似的编号代表在附图之间类似的元件。部件列表
100过滤器元件
110第一褶组
120第二褶组
200过滤器元件
130第三褶组
300燃气涡轮
350系统
325第一负载装置
330轴
400蒸汽涡轮
420热交换器
425第二负载装置
430第二轴
450多轴联合循环发电设备
550单轴联合循环发电设备。
具体实施例方式如前所示，本发明的方面通过提供包括多个褶组的过滤器组件，提供用于构造成有效地过滤旋转机械中的空气的系统和装置。每个褶还可包括第一褶末端组和第二褶末端组。在发电系统领域中，某些类型的机械需要清洁的空气流以便适当地且有效地操作。该类型的机械的一个示例是燃气涡轮。在燃气涡轮的操作期间，压缩器从周围环境吸入空气，压缩空气，并且提供空气至燃烧室。在燃烧室中，空气与点燃的供应燃料混合。这产生驱动燃气涡轮的高温燃烧气体。为了维持并且/或者提高效率，来自周围环境的空气必须过滤以移除不需要的颗粒，以便清洁、过滤的空气提供至燃气涡轮系统的剩余部分。空气流动通过过滤器元件，以使不需要的颗粒从空气移除。过滤器元件内的介质可打褶以增加过滤器表面区域，而不显著地增加过滤器元件的整体尺寸和重量。常规的过滤器元件包括连续的褶形状和高度。尖锐的褶末端(即，小褶末端半径)将提供更多开放表面区域，以收集不需要的颗粒。然而，过滤器元件的结构可被尖锐的褶末端弱化。更圆的褶末端(即，大褶末端半径)将在其他环境中提供更好的性能，但是存在明显更少的表面区域以收集不需要的颗粒。
转向附图，示出用于过滤器组件的过滤器元件的实施例，其中褶的变化的形状可提高旋转机械、涡轮、和/或整体发电系统的效率。特别地，参考图1，根据本发明的实施例示出过滤器元件100的局部透视图。过滤器元件100可包括第一褶组110和第二褶组120。第一褶组110和第二褶组120位于大致连续的过滤器介质主体上。应理解的是，大致连续的主体为如下部件，即在其中，多个元件构造成形成将被识别为单个单元的组件，例如除了在元件之间的成组的间隙/缝隙之外，具有一致表面或形状的构件。在第一褶组110中，每个褶包括在每个褶之间的第一末端半径和第一间隔。在第二褶组120中，每个褶包括在每个褶之间的第二末端半径和第二间隔。应理解的是，第一末端半径显著不同于第二末端半径。例如，如图1所示，第一末端半径小于第二末端半径。而且，应理解的是，第一间隔可显著不同于第二间隔。例如，如图1所示，第一间隔大于第二间隔。备选地，应理解的是，第一褶组110和第二褶组120可包括相同的名义间隔(notionalspacing)。在第一褶组110和第二褶组120 二者中的褶的末端半径可为从近似2毫米至近似0.5毫米。在第一褶组110和第二褶组120中的每个褶之间的间隔可为从近似20毫米至I毫米。然而，如在图1中清楚地看出，在第一褶组110中的每个褶的褶高与在第二褶组120中的每个褶的褶高在过滤器介质主体上大致相等。通过使褶末端变尖锐(即，更小的末端半径)，并且在褶之间具有更大的间隔，用于通过过滤器元件100的空气流的容许间隔增加。这降低对空气流的整体阻力、和横跨过滤器的最终压力降。通过降低横跨过滤器的最终压力降，过滤器可在某些环境中具有性能益处，例如更高的容尘量(DHC)。然而，通过使褶末端变圆(即，更大的末端半径)，并且在褶之间具有更小的间隔，产生更大的机械阻力，其在其他类型的环境条件中表现为益处。通过在过滤器元件100中包括多个褶组110、120，过滤器元件100的设计被优化用于更大范围的操作环境。现在转向图2，示出根据本发明的实施例的过滤器元件200的局部透视图。示出的过滤器元件200包括在图1示出的过滤器元件100的第一褶组110和第二褶组120。然而，过滤器元件200还包括第三褶组130。与第一褶组和第二褶组110、120中的每个褶相似的第三褶组130中的每个褶包括第三末端半径并且可能包括第三间隔。第三末端半径显著不同于第一褶组110的第一末端半径和第二褶组120的第二末端半径。例如，第三末端半径可小于第二末端半径，并且第二末端半径可小于第一末端半径。而且，第三褶组130的第三间隔可显著不同于第一褶组100的第一间隔和第二褶组120的第二间隔。例如，第二间隔可大于第三间隔，并且第一间隔可大于第二间隔。然而，应理解的是，用于第一、第二、和第三末端半径和第一、第二、和第三间隔的大小的任意顺序可为可能的。而且，应理解的是，过滤器元件100、200可包括任意数量的褶组。虽然在图1和图2示出的过滤器元件100、200的实施例示出为包括第一褶组110和第二褶组120 (并且还包括第三褶组130 (图2))，其中褶组110、120、130中的每个褶集合在一起，但是应理解的是，过滤器元件100、200可包括交替的褶末端。例如，第一褶组110的褶可由第二褶组120的褶跟随，并且该样式可在过滤器元件100、200的整个周边连续。过滤器元件100、200可由任意目前已知或之后开发的过滤器材料制成。例如，过滤器元件100、200可由纤维素、纤维素与聚酯的掺合物、玻璃微纤维、玻璃微纤维与合成纤维的掺合物、和复合物制成。然而，应理解的是，可使用任意过滤器材料。现在转向图3，示出根据本发明的实施例的系统350的示意图。系统350可包括燃气涡轮300。然而，如前所述，本发明的实施例可应用于从改善的空气质量受益的任意机械。例如，本发明的实施例可类似地应用于不同的机械，例如但不限于燃气、蒸汽或风力涡轮，或内燃发动机。系统350还可包括可操作地连接至燃气涡轮300的过滤器元件100 (或过滤器元件200，如在本文中讨论的)。燃气涡轮300可以可操作地连接至第一负载装置325。负载装置325可包括，例如，常规的发电机、压缩器、泵、或任意其他常规的负载装置。负载装置325和燃气涡轮300可通过轴330机械地连接，该轴330可在燃气涡轮300的驱动轴(未图示)与负载装置325之间传递能量。转向图4，示出多轴联合循环发电设备450的部分的示意图。联合循环发电设备450可包括，例如，可操作地连接至第一负载装置325的燃气涡轮300。图4中还示出可操作地连接至燃气涡轮300和蒸汽涡轮400的热交换器420。系统450可包括过滤器元件100 (或过滤器元件200，如在本文中讨论的)。热交换器420可经由常规导管(编号省略)流体地连接至燃气涡轮300和蒸汽涡轮400两者。热交换器420可为常规的热回收蒸汽发生器(HRSG)，例如用在常规的联合循环发电系统中的那些。如在发电领域中已知的，HRSG可使用来自燃气涡轮300的热排气，与水供应组合，以产生供给至蒸汽涡轮400的蒸汽。蒸汽涡轮400可以可选地(经由第二轴430)联接至第二负载装置425。第二负载装置425和第二轴430可大致类似于上述负载装置325和轴330地操作。在图5所示的另一个实施例中，单轴联合循环发电设备550可包括经由单个轴330联接至燃气涡轮300和蒸汽涡轮400两者的单个发电机325。本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何装置或系统，并执行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括由本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其他示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于旋转机械的过滤器组件的过滤器元件，所述过滤器元件包括: 第一褶组，每个褶包括第一末端半径和第一间隔；和 第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔； 其中，所述第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。
2.如权利要求1所述的过滤器元件，其特征在于，所述第一末端半径小于所述第二末端半径。
3.如权利要求2所述的过滤器元件，其特征在于，所述第一间隔大于所述第二间隔。
4.如权利要求1所述的过滤器元件，其特征在于，所述第一褶组的每个褶的褶高与所述第二褶组的每个褶的褶高大致相等。
5.如权利要求1所述的过滤器元件，其特征在于，还包括第三褶组，每个褶包括第三末端半径和第三间隔。
6.如权利要求5所述的过滤器元件，其特征在于，所述第三末端半径小于所述第二末端半径。
7.如权利要求6所述的过滤器元件，其特征在于，所述第二间隔大于所述第三间隔。
8.一种系统,包括: 燃气涡轮；和 可操作地连接至所述燃气涡轮的过滤器组件，所述过滤器组件包括:第一褶组，每个褶包括第一末端半径和第一间隔；和第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔；其中，所述第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一末端半径小于所述第二末端半径。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一间隔大于所述第二间隔。
11.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一褶组的每个褶的褶高与所述第二褶组的每个褶的褶高大致相等。
12.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括第三褶组，每个褶包括第三末端半径和第三间隔。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第三末端半径小于所述第二末端半径。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第二间隔大于所述第三间隔。
15.—种系统,包括: 燃气涡轮； 可操作地连接至所述燃气涡轮的热交换器； 可操作地连接至所述热交换器的蒸汽涡轮；和 可操作地连接至所述燃气涡轮的过滤器组件，所述过滤器组件包括:第一褶组，每个褶包括第一末端半径和第一间隔；和第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔；其中，所述第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一末端半径小于所述第二末端半径。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述第一间隔大于所述第二间隔。
18.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一褶组的每个褶的褶高与所述第二褶组的每个褶的褶高大致相等。
19.如权利要求15所述的系统，其特征在于，还包括第三褶组，每个褶包括第三末端半径和第三间隔。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述第三末端半径小于所述第二末端半径，并且其中，所述第二 间隔大于所述第三间隔。
全文摘要
本发明涉及包括褶末端形状的过滤器组件。公开了用于有效地过滤用于机械的空气的解决方案。在一个实施例中，提供用于旋转机械的过滤器组件的过滤器元件。过滤器元件包括第一褶组，每个褶包括第一末端半径和第一间隔；和第二褶组，每个褶包括第二末端半径和第二间隔，其中，第一和第二褶组位于连续的过滤器介质上。
文档编号B01D46/52GK103212256SQ20131002397
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月23日 优先权日2012年1月23日
发明者P.S.布赖恩特, H.周 申请人:通用电气公司