具有增大的過濾器介質面積的過濾器袋裝置的製作方法

2023-09-15 08:46:40

專利名稱：具有增大的過濾器介質面積的過濾器袋裝置的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及過濾，並且更具體地涉及一種過濾器組件，其使用提供增大的過濾器介質面積的過濾器袋裝置。
背景技術：
過濾器組件適合在眾多的應用中使用。例如，過濾器組件可用作將大量空氣提供給燃氣輪機以便燃燒的進氣系統的一部分。為了保持燃氣輪機的適合性能，進氣系統的過濾器組件過濾進氣空氣以除去不需要的灰塵、水分和可破壞燃氣輪機構件的其它汙染物。 通常，進氣系統的過濾器組件使用過濾器陣列來主要地過濾供給至燃氣輪機的進氣空氣。過濾器袋陣列為可用於燃氣輪機空氣進氣系統的一類過濾器組件。過濾器袋通常具有一對平坦面板過濾介質，其在頂峰(apex)處連接在一起，以便形成遠離頂峰向外延伸的開口。典型的過濾器袋陣列包括安置在過濾器框架中的三個或四個過濾器袋。此類過濾器袋陣列的性能通常由過濾器介質和各袋的尺寸(也即敞開面積)確定，該尺寸基本上對應於袋的表面面積。通常，製造商會設法通過使各袋的表面面積更深來改善過濾器袋陣列的性能，然而這些袋可延伸的深度通常由過濾器袋安置於其中的過濾器殼體的尺寸所限制。

發明內容
在本發明的一個方面，提供了一種過濾器組件。該過濾器組件包括過濾器框架和設置在過濾器框架中的多個過濾器袋。多個過濾器袋中的各個均包括附接到過濾器框架上的袋口和沿縱向遠離袋口延伸至閉合端的袋本體。閉合端在其自身上折回以形成疊折部 (tuck fold)，該疊折部在袋口處限定第一子過濾器袋和第二子過濾器袋。第一子過濾器袋和第二子過濾器袋分別定位在袋口附近，且分別具有子袋口，其中，子袋口具有自其沿縱向延伸以在過濾器袋閉合端處形成頂峰的側壁。第一子過濾器袋通過疊折部與第二子過濾器袋隔開。過濾器組件還包括在過濾器框架內支承多個過濾器袋的多個支承部件。多個支承部件中的各個均定位在疊折部附近，以支承多個過濾器袋中的至少一個。根據本發明的另一方面，提供了一種過濾器袋裝置。在本發明的該方面中，過濾器袋裝置包括過濾器框架和設置在過濾器框架中的多個過濾器袋。多個過濾器袋中的各個均包括附接到過濾器框架上的袋口和沿縱向遠離袋口延伸至閉合端的袋本體。閉合端朝袋口向內折回以形成疊折部，該疊折部在袋口處限定第一子過濾器袋和第二子過濾器袋。第一子過濾器袋和第二子過濾器袋分別具有與袋口的一部分重合的子袋口，且側壁從子袋口沿縱向延伸以在過濾器袋閉合端處形成頂峰。第一子過濾器袋通過疊折部與第二子過濾器袋隔開。過濾器袋裝置還包括在過濾器框架內支承多個過濾器袋的多個支承部件。多個支承部件中的各個均定位在多個過濾器袋中的至少一個的疊折部處。


圖1為根據本發明的一個實施例構造的結合燃氣輪機空氣進氣系統使用的過濾器組件的簡圖；圖2為根據本發明一個實施例的圖1中所示的空氣進氣系統一部分的放大透視圖；圖3為在圖1至圖2中所示的空氣進氣系統中使用的過濾器組件的一個實施例的透視圖；圖4為示出根據本發明一個實施例的圖3中的過濾器組件的一個過濾器袋的更為詳細的視圖的透視圖；圖5為根據本發明一個實施例的圖4中所繪的過濾器袋的側視圖；圖6為在圖1至圖2中所示的空氣進氣系統中使用的過濾器組件的備選實施例的前正視圖；以及圖7為根據本發明一個實施例的圖6中所繪的過濾器組件的頂視圖。零件清單20動力生成單元22燃氣輪機24進氣空氣過濾器系統沈發電機40空氣進氣殼體42過濾器組件保持框架44過濾器組件60空氣壓縮機區段62燃燒器區段64渦輪區段66 罩蓋68預濾器70垂直支承件72水平支承件80過濾器框架82 底部84 頂部86 側部90過濾器袋92 袋口94袋本體96閉合端98疊折部100第一子過濾器袋102第二子過濾器袋104 子袋口
106 側壁108 頂峰110支承部件112附接區114 矩陣116 行118 列
具體實施例方式參看附圖，圖1示出了動力生成單元20。動力生成單元20包括燃氣輪機22和進氣空氣過濾器系統對。儘管以下描述針對結合燃氣輪機使用的過濾器組件，但本發明的各種實施例適於結合其它渦輪機使用，舉例來說，例如蒸汽輪機。回來參看圖1，來自於周圍環境的空氣吸入進氣空氣過濾器系統M中以便過濾和輸送給燃氣輪機22。動力生成單元 20可在多種應用中的任一種中使用，例如但不限於藉助於發電機沈來產生電力或直接或間接地提供原動力。進氣空氣過濾器系統M包括空氣進氣殼體40。空氣進氣殼體40可由任何適合的材料如金屬板材製成。過濾器組件保持框架42設置在空氣進氣殼體40中。過濾器組件保持框架42可由任何適合的材料製成，例如金屬管、槽鋼、橫梁或擠壓件，它們通過適合的附接方式如焊接而彼此固定。根據本發明的一個實施例，過濾器組件保持框架42支承多個過濾器或過濾器組件44。過濾器組件44從空氣中除去汙染物，如灰塵、汙垢、水分、鹽、碳以及其它汙染物，它們可趨於降低燃氣輪機22的性能或使用壽命。在一個實施例中，空氣進氣殼體40可為多層高，且可包含多達數百個的過濾器組件44，這些過濾器組件44可由若干過濾器組件保持框架42保持。如圖1中所示，燃氣輪機22包括空氣壓縮機區段60，該空氣壓縮機區段60將進氣空氣吸入燃氣輪機22中，以便在燃燒器區段62中燃燒並在渦輪區段64中工作。空氣首先從周圍環境穿過空氣進氣殼體40的罩蓋66吸入。當進氣空氣經由罩蓋66進入空氣進氣殼體40時，它可首先穿過預濾器或除霧器68。空氣然後流經過濾器組件44陣列，以便在將其引導至壓縮機區段60之前進行最初過濾或最終過濾。如圖2中所示，過濾器組件保持框架42包括支承過濾器組件44陣列的一組垂直支承件70和水平支承件72。過濾器組件44可通過任何適合的裝置如夾持件或R鎖件 (未示出)而在過濾器組件保持框架42中保持就位。過濾器組件44可為任何適合的過濾器類型，舉例來說例如過濾器袋。在一個實施例中，過濾器組件44可構造為可從General Electric Company獲得的高效AltairSupernov 過濾器。此外，過濾器組件44可為任何適合的尺寸、結構、構造或材料。圖3至圖5提供了根據一個實施例的過濾器組件44的詳細視圖。具體而言，圖3 示出了過濾器組件44的透視圖，圖4示出了來自圖3中的過濾器組件44中的一個過濾器袋的詳細視圖，以及圖5示出了圖4中繪出的過濾器袋的側視圖。如圖3和圖5中所示，過濾器組件44包括根據本發明一個實施例所構造的過濾器框架80。過濾器框架80將過濾器組件44安裝在過濾器組件保持殼體框架42(圖1至圖幻中。在一個實施例中，過濾器框架80由注入模製塑料製成，但本領域的普通技術人員將認識到還可使用其它材料。在一個實施例中，如圖3中所示，過濾器框架80為矩形，且包括底部82、頂部84和相對的側部86。 儘管圖3中未示出，但過濾器框架80可具有凸緣，該凸緣可與過濾器組件保持框架42 (圖 1至圖幻相連以安裝過濾器組件44。在該實施例中，墊圈(未示出)可設置成圍繞凸緣的外周，且定位在過濾器組件44與過濾器組件保持框架42之間以在過濾器組件44與過濾器組件保持框架42之間提供氣密性密封。圖3至圖5示出了過濾器組件44，該過濾器組件44還包括設置在過濾器框架80中以形成預先布置的形狀的過濾器袋90，其中，預先布置的形狀可採用眾多成形圖案的形式。 圖3示出了過濾器組件44包括四個過濾器袋90，但本領域的普通技術人員將認識到的是， 可使用更多或更少的過濾器袋。各過濾器袋90均包括附接到過濾器框架80的袋口 92 (圖 4)，以及遠離袋口沿縱向延伸至閉合端96的袋本體94。過濾器袋90從框架後方附接到過濾器框架80上，以便袋口 90沿穿過過濾器組件44(圖幻的空氣或氣體的流動方向。各過濾器袋90均可以許多廣為公知的方式附接到過濾器框架80上。例如，在一個實施例中，過濾器袋90可安置到過濾器框架80的協作部分中且通過緊固裝置而鎖定就位，該緊固裝置可包括夾緊、閂鎖或夾持機構。過濾器袋90的閉合端96在其自身上折回以形成疊折部98， 該疊折部98在袋口 92 (圖4)處限定第一子過濾器袋100 (圖4和圖幻和第二子過濾器袋 102(圖4和圖幻。如本文所用，疊折部為過濾器介質在其自身上折起或摺疊時所產生的摺疊部。如圖4至圖5中所示，第一子過濾器袋100和第二子過濾器袋102分別具有定位在袋口 92附近的子袋口 104，且側壁106(圖4至圖幻從子袋口 104沿縱向延伸以在過濾器袋90的閉合端96處形成頂峰108(圖5)。過濾器組件44還包括支承部件110 (圖幻，該支承部件110將過濾器袋90支承在過濾器框架80內。如圖3至圖4中所示，各支承部件110均定位在疊折部98附近以支承過濾器袋90。支承部件110可包括許多支承機構中的任一個，其可向各過濾器袋90及其相應的第一子過濾器袋100和第二子過濾器袋102提供支承，使得過濾器袋不會展開。可用作支承部件的支承機構的非排它性清單包括圓柱體、杆、條、擠壓件等。在一個實施例中， 各支承部件110均從過濾器框架80的底部82垂直地延伸至過濾器框架80的頂部84 (圖 3)。在一個實施例中，各支承部件110均定位在過濾器袋90的疊折部98的前方。如圖4中所示，存在至少一個附接區112，該附接區112構造成用以收容和支承至少一個支承部件110。附接區112可包括許多緊固機構中的任一個，其可用於將疊折部98 緊固或附接到支承部件110上，以便提供足夠的支承來防止袋展開。可使用的緊固機構的非排它性清單包括接片、連續管、環、卡夾、閂鎖件、夾持件等。在另一實施例中，支承部件 110可定位在疊折部98的後方，與位於其前方相反。在該實施例中，至少一個附接區112將定位在疊折部98的後方，以便支承部件將能夠支承過濾器袋90及其相應的第一子過濾器袋100和第二子過濾器袋102而不會展開。在該實施例中，各支承部件110將定位在從過濾器袋90的疊折部98延伸的第一子過濾器袋100和第二子過濾器袋102的相對側壁106 之間。圖6至圖7示出了過濾器組件44的備選實施例。具體而言，圖6示出了採用矩陣形式的過濾器組件的前正視圖，而圖7示出了圖6中所繪出的過濾器組件的頂視圖。如圖6 中所示，過濾器框架80分隔成具有多行116和多列118的矩陣114。各個行116和列118均構造成用以收容預定數目的過濾器袋90。在該實施例中，過濾器框架80可由注入模製塑料製成，但本領域的普通技術人員將認識到還可使用其它材料。在該實施例中，定位在矩陣114的行116和列118中的各過濾器袋90均彼此隔開且不同。在該實施例中，存在支承部件110，其包括延伸跨過過濾器框架80側部86的水平延伸的支承部件，以及從過濾器框架80底部82垂直地延伸至過濾器框架80頂部84的垂直延伸的支承部件。在一個實施例中，各水平延伸的支承部件110和各垂直延伸的支承部件110均保持至少一個過濾器袋90 在矩陣114的相應的行116和列118內居中。支承部件110在矩陣114的行116和列118 中的各過濾器袋90中均可包括一個垂直支承部件和一個水平支承部件。在另一實施例中， 可存在一個水平支承部件用於一行116中的所有過濾器袋，以及一個垂直支承部件用於一列118中的所有過濾器袋。可用作水平支承部件和垂直支承部件的支承部件110的支承機構的非排它性清單包括圓柱體、杆、擠壓件等。儘管圖6和圖7中未示出，但該實施例將具有構造成用以收容支承部件110的附接區112(圖4)。在該實施例中，附接區可包括許多緊固機構中的任一個，其可用於將疊折部98緊固到支承部件110上，該支承部件110將提供足夠的支承來防止袋在矩陣114內展開。可使用的緊固機構的非排它性清單包括接片、連續管、環、卡夾、閂鎖件、夾持件等。附接區112和所附的緊固機構可定位在疊折部98的前方或後方，以便支承過濾器袋90及其相應的第一子過濾器袋100和第二子過濾器袋102，以及防止它們在矩陣114內展開。本文關於圖3至圖7所述的過濾器組件44的各種實施例可根據許多廣為公知的過濾器組件製造技術中的一種來製造。例如，過濾器袋90可由多孔過濾材料的連續板材形成，其具有連結而形成袋90和子袋100和102的頂邊緣和底邊緣，在與過濾器框架80的公共平面中袋在上述邊緣之間具有頂峰。此種裝置可通過將過濾材料的連續板材彎曲或摺疊到袋元件的相鄰側上且固定邊緣以及然後將各袋在其自身上摺疊以形成子袋100和102而製成。袋90和子袋100和102可使用任何廣為公知的技術來形成，舉例來說，例如點焊、縫合、超聲波或本領域中公知的其它手段。作為備選，單獨的過濾器袋90及其相應的子過濾器袋100和102可在結合過濾器框架80安裝之前單獨地製造。這可通過將過濾材料的板材切割為適合的尺寸來實現。在一個實施例中，過濾材料的切割板材摺疊一半，且重疊的側邊緣縫合或焊接在一起。該袋然後將在其自身上朝袋口 92摺疊以形成子過濾器袋100和 102。子過濾器袋100和102的邊緣然後可縫合或焊接在一起。應當清楚的是，本發明的各種實施例導致產生了一種具有過濾器袋的過濾器組件，該過濾器袋緊湊且具有比不具有前述子過濾器袋的過濾器袋更大的表面面積。例如，由具有長度L和高度H的過濾器袋所構成的典型過濾器組件的表面面積將等於[2XLxH]x組件中的袋數目，而由具有子過濾器袋100和102的過濾器袋90所構成的過濾器組件44的表面面積將等於WxLxH]X組件中的袋數目。因此，根據本發明各種實施例的過濾器組件44 將為常規過濾器袋組件表面面積的兩倍，這與改善含塵量和延長壽命相關，以及與在不必改變由組件所用空間的情況下降低跨過過濾器組件的壓降相關。由於根據本發明各種實施例的過濾器組件44將具有更為緊湊的過濾器袋，故這些組件將配合到更為緊湊的過濾器殼體中，且因此向過濾器組件製造商提供了可能更多的應用用途(例如，通風和分離)。儘管本公開內容已結合其優選實施例進行了具體地示出和描述，但將會認識到的是，本領域的普通技術人員將構想出變型和修改。因此，應理解的是，所附權利要求意圖涵蓋落入本公開內容的真正精神內的所有這些修改和變化。
權利要求
1.一種過濾器組件(44)，包括過濾器框架(80)；設置在所述過濾器框架(80)中的多個過濾器袋(90)，所述多個過濾器袋(90)中的各個均包括附接到所述過濾器框架(80)上的袋口(9 和遠離所述袋口(9 沿縱向延伸至閉合端(96)的袋本體(94)，其中，所述閉合端(96)在其自身上折回以形成疊折部(98)，所述疊折部(98)在所述袋口(9 處限定第一子過濾器袋(100)和第二子過濾器袋(102)，所述第一子過濾器袋(100)和所述第二子過濾器袋(10 分別具有定位在所述袋口(92)附近的子袋口(104)，且側壁(106)從所述子袋口沿縱向延伸以在所述過濾器袋(90)的閉合端處形成頂峰(108)，所述第一子過濾器袋(100)通過所述疊折部(98)與所述第二子過濾器袋(102)隔開；以及在所述過濾器框架(80)內支承所述多個過濾器袋(90)的多個支承部件(110)，其中， 所述多個支承部件(110)中的各個均定位在疊折部(98)附近以支承所述多個過濾器袋 (90)中的至少一個。
2.根據權利要求1所述的過濾器組件(44)，其特徵在於，所述多個支承部件(110)中的各個均定位在所述多個過濾器袋(90)中的至少一個的疊折部(98)的前方。
3.根據權利要求2所述的過濾器組件(44)，其特徵在於，所述多個支承部件(110)中的各個均包括構造成用以收容至少一個支承部件(Iio)的至少一個附接區(112)。
4.根據權利要求1所述的過濾器組件(44)，其特徵在於，所述過濾器框架(80)分隔成具有多個行(116)和列(118)的矩陣(114)，所述多個行(116)和列(118)中的各個均構造成用以收容預定數目的所述多個過濾器袋(90)。
5.根據權利要求4所述的過濾器組件(44)，其特徵在於，定位在所述矩陣(114)的行 (116)和列(118)中的所述多個過濾器袋(90)中的各個均彼此隔開且不同。
6.根據權利要求4所述的過濾器組件(44)，其特徵在於，所述多個支承部件(110)包括延伸跨過所述過濾器框架(80)的側部(86)的水平延伸的支承部件(110)，以及從所述過濾器框架(80)的底部(8 垂直地延伸至所述過濾器框架(80)的頂部(84)的垂直延伸的支承部件(110)。
7.根據權利要求6所述的過濾器組件(44)，其特徵在於，各水平延伸的支承部件(110) 和各垂直延伸的支承部件(Iio)均保持至少一個過濾器袋(90)在所述矩陣(114)的相應的行(116)和列(118)內居中。
8.一種過濾器袋裝置(44)，包括過濾器框架(80)；設置在所述過濾器框架(80)中的多個過濾器袋(90)，所述多個過濾器袋(90)中的各個均包括附接到所述過濾器框架(80)上的袋口(9 和遠離所述袋口(9 沿縱向延伸至閉合端(96)的袋本體(94)，其中，所述閉合端(96)朝所述袋口(9 向內折回以形成疊折部(98)，所述疊折部(98)在所述袋口(9 處限定第一子過濾器袋(100)和第二子過濾器袋(102)，所述第一子過濾器袋(100)和所述第二子過濾器袋(10 分別具有與所述袋口 (92)的一部分重合的子袋口(104)，且側壁(106)從所述子袋口沿縱向延伸以在所述過濾器袋(90)的閉合端(96)處形成頂峰(108)，所述第一子過濾器袋(100)通過所述疊折部 (98)與所述第二子過濾器袋(102)隔開；以及在所述過濾器框架(80)內支承所述多個過濾器袋(90)的多個支承部件(110)，其中， 所述多個支承部件(110)中的各個均定位在所述多個過濾器袋(90)中的至少一個的疊折部(98)處。
9.根據權利要求8所述的過濾器裝置(44)，其特徵在於，所述多個支承部件(110)中的各個均從所述過濾器框架(80)的底部(8 垂直地延伸至所述過濾器框架(80)的頂部 (84)。
10.根據權利要求8所述的過濾器裝置(44)，其特徵在於，所述過濾器框架(80)分隔成具有多個行(116)和列(118)的矩陣(114)，所述多個行(116)和列(118)中的各個均構造成用以收容預定數目的所述多個過濾器袋(90)。
全文摘要
本發明涉及具有增大的過濾器介質面積的過濾器袋裝置(44)。在一個實施例中，各過濾器袋(90)均包括附接到過濾器框架(80)上的袋口(92)和遠離袋口(94)沿縱向延伸至閉合端(96)的袋本體(94)。閉合端(96)朝袋口(94)向內折回而形成疊折部(98)，其在袋口(94)處限定第一子過濾器袋(100)和第二子過濾器袋(102)。第一子過濾器袋(100)和第二子過濾器袋(102)分別具有與袋口(94)的一部分重合的子袋口(94)，且側壁(106)從子袋口沿縱向延伸以在過濾器袋(90)閉合端(96)處形成頂峰(108)。第一子過濾器袋(100)通過疊折部(98)與第二子過濾器袋(102)隔開。
文檔編號B01D46/06GK102430300SQ20111026883
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者P·K·尼科林, W·K·A·艾爾斯 申請人:通用電氣公司