專利名稱：用于燃氣渦輪進氣口的過濾器結(jié)構(gòu)和方法
用干'燃氣.渦輪講氣.口的過濾器結(jié)構(gòu)和方5去本申請作為PCT國際專利申請于2009年6月12日提交，指定除美國外的所有國 家時以美國公司唐納森公司為申請人，僅指定美國時以美國公民Michae 1 W. Handley，Mark Brandenhoff, Kirit Patel 和 Timothy D. Sporre 為申請人。相關(guān)申請的引用本申請根據(jù)35 USC 119(e)以適當?shù)某潭纫笊暾埲諡?008年6月13日的美國 臨時申請61/061，408的優(yōu)先權(quán)。美國專利申請61/061，408的全部公開內(nèi)容在此被結(jié)合入 本文作為引用。摶術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及空氣過濾器系統(tǒng)。在某些應(yīng)用中，本發(fā)明涉及用于燃氣渦輪系統(tǒng)的空 氣進氣流的空氣過濾器。本申請還提供了實現(xiàn)所述效果的過濾方法。背景摶術(shù)盡管本發(fā)明可適用于不同的應(yīng)用中，本發(fā)明被開發(fā)用于燃氣渦輪過濾器系統(tǒng)。燃 氣渦輪系統(tǒng)可用于發(fā)電。所述類型的系統(tǒng)非常便捷，因為它們可被快速構(gòu)造；它們還非常理 想，因為它們與基于燃煤或燃油的渦輪系統(tǒng)相比產(chǎn)生更少的有害排放物。燃氣渦輪利用空 氣用于燃燒目的。由于這些類型的系統(tǒng)中的精密運動件，需要凈化助燃空氣。為了確保凈 化用于燃燒的空氣，采用空氣過濾器將進入燃氣渦輪系統(tǒng)的空氣進行凈化。采用過濾器凈化燃氣渦輪的進氣。用于凈化的過濾介質(zhì)經(jīng)過一段時間后會承載雜 質(zhì)(污染物)。過濾器被一直使用直到被堵塞(雜質(zhì)阻止所有流體流過介質(zhì))或直到達到 預(yù)定的限制水平。兩者均與流體和使流體運動所必需的工作有關(guān)。由于較高的限制，要么 允許流過的流體太少，要么需要大量的工作以使需要的流體運動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的過濾器是這樣的一種過濾器，所述過濾器包括一結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)可以維 持空氣流中的過濾介質(zhì)過濾顆粒，以保護燃氣渦輪動力系統(tǒng)。所述過濾器結(jié)合了機械上能 勝任的過濾器結(jié)構(gòu)和有效的過濾介質(zhì)，以便獲得有用的系統(tǒng)。


與本說明書結(jié)合并構(gòu)成本說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的若干個方面，并與 描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖的簡要說明如下圖1是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的具有多個過濾元件的燃氣渦輪系統(tǒng)的進氣口的第 一實施例的示意性側(cè)視圖；圖2是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的具有多個過濾元件的燃氣渦輪系統(tǒng)的進氣口的第 二實施例的示意性側(cè)視圖；圖3是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的用于燃氣渦輪的進氣系統(tǒng)的過濾元件的一個實施 例的透視圖；圖4是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的用于燃氣渦輪系統(tǒng)的具有本發(fā)明的PTFE過濾介質(zhì) 的另一(過濾)元件的另一實施例的透視圖；圖5是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的用于燃氣渦輪系統(tǒng)進氣口的具有本發(fā)明的PTFE過 濾介質(zhì)的另一過濾元件的俯視平面圖；圖6是圖5所示(過濾)元件的正視圖；圖7是圖6所示過濾元件的右側(cè)視圖；圖8-12是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的用于燃氣渦輪系統(tǒng)進氣口的過濾元件的其它實 施例的示意性剖視圖13是按照本發(fā)明原理構(gòu)造的用于燃氣渦輪系統(tǒng)進氣口的過濾元件的另一實施 例的透視圖；圖14-18是本發(fā)明的介質(zhì)的剖視圖。
具體實施例方式耐用、有效的過濾器包括能夠反復(fù)暴露于顆粒、水和其它環(huán)境條件下而不發(fā)生退 化的過濾介質(zhì)。對顆粒和液體滲入提供屏障的疏水性材料是有用的。可使用的合適過濾材 料包括膨體聚四氟乙烯(PTFE)膜。膨體PTFE過濾器用于本發(fā)明。膨體PTFE根據(jù)美國專利號3，953，566，3，962，153， 4，096，227，和4，187，390制成，上述文獻特別在此被結(jié)合入本文作為引用，以便披露聚合 物及其膨體(膨脹)。該材料通過加熱并沿至少一個方向快速膨脹PTFE而形成。當以這 種方式加工時，膨體PTFE形成由小纖維相互連接的聚合節(jié)點的微觀結(jié)構(gòu)。節(jié)點和小纖維之 間的空間是允許空氣和水蒸氣通過的微孔，但是太小而不允許液態(tài)水或甚至是微小水滴通 過。整體結(jié)構(gòu)對于顆粒是屏障。用于本發(fā)明的膨體(expanded) PTFE過濾材料包括單層的膨體PTFE膜，所述層的 厚度大于0. Imm或厚度為0. I-Imm厚。最終的片材理想地具有下述特性。孔徑為大于0. 1 微米達到10微米，而滲透范圍為2-40fpm?？赏ㄟ^ASTM f31 6_03利用毛細管流量氣孔計 (Porous Materials, Inc.，Ithaca，NY 的 Model CFP 1500 AEXL)進行孔徑測量。用于本發(fā)明的優(yōu)選膨體PTFE過濾器在0. 3微米具有的過濾效率為60-99. 9%或更 高。理想地，在0. 3微米過濾器的效率為99. 0-99. 9%。利用提供由相互連接的小纖維的節(jié)點制成的膨脹層的工藝制造膨體PTFE材料， 通常被認為與層形成有關(guān)。優(yōu)選的氟化熱塑性材料是聚四氟乙烯，不過，可以使用其它氟化 材料，例如氟化乙烯丙烯(FEP)和其它的氟化熱塑性材料。所述材料包括四氟乙烯，聚三氟 氯乙烯和其它氟化材料的共聚物。其它合適的薄膜包括由聚丙烯和聚乙烯制成的膜材料。用于織物中的膨體PTFE的多孔層可以是膨脹的、多孔的PTFE層，所述PTFE層可 以滿足防水的要求，同時還允許氣體流(例如空氣和水蒸汽)可滲透穿過。膨脹的多孔 PTFE層本身(固有的)是疏水性的并且包含孔，所述孔即使在可觀的壓力下或當被摩擦或 彎曲時可以阻止液態(tài)水的進入，但方便允許氣體的流過。與通過擴散傳送水并且對于大量 (bulk)氣流是不可滲透的具有密封或閉合的孔的傳統(tǒng)PTFE層織物材料不同，本發(fā)明的滲 透性通過使空氣和水蒸氣的氣流穿過所述層到達凈化側(cè)來實現(xiàn)。PTFE過濾材料隨后被層疊或?qū)訅褐炼嗫滓r底材料，例如多孔聚酯無紡布、紙、氈、 燒結(jié)聚丙烯、聚乙烯、聚酰亞胺、聚酰胺等。為了增大暴露的表面積，過濾材料可隨后被折疊 成多個褶皺并隨后以“波紋”或“褶皺”方向安裝在過濾裝置內(nèi)。褶皺材料可形成為圓柱狀 或“管狀”并隨后例如通過使用粘合劑(氨基甲酸乙酯，熱熔膠等)或超聲波焊接結(jié)合在一 起。所述結(jié)構(gòu)通常包括PTFE層，所述PTFE層是基本無任何填充通過將PTFE伸展成伸長的 多孔織物而形成的孔的作用劑(媒介)。具有小孔徑的疏水性PTFE層可充當對顆粒和浮質(zhì) (氣溶膠)的屏障，或利用其疏水性質(zhì)抵制(排斥)液劑。過濾器可包括外層，為可用于保護PTFE層免于受損、受污染或磨損的編織材料或 非紡織材料。通常，利用各種制造技術(shù)可以將外層與PTFE層結(jié)合；不過，所述結(jié)合優(yōu)選利用 熱結(jié)合或粘合劑層壓技術(shù)制造。熱結(jié)合至外殼(外層)是優(yōu)選的方法。在其它的多層結(jié)構(gòu) 中，PTFE層可緊鄰?fù)鈿?外層)材料層疊，而非層壓。例如，PTFE層可與外殼(外層)縫合在一起。過濾器還可包括反應(yīng)層，所述反應(yīng)層包括吸收材料或吸附材料，在穿過織物時主 動從周圍環(huán)境吸收、吸附和/或釋放氣態(tài)化學(xué)物或生物戰(zhàn)劑。在所述層中可以存在各種活 性化學(xué)處理材料和活性和/或惰性吸附劑或吸收劑。A.圖1的系統(tǒng)在圖1中，附圖標記20示出了燃氣渦輪進氣系統(tǒng)的示意性剖視圖。系統(tǒng)20包括 具有空氣入口側(cè)22和空氣出口側(cè)23的腔室21?？諝馔ㄟ^沿著空氣入口側(cè)22設(shè)置的多個 垂直間隔的入口罩26進入腔室21。盡管沒有要求，入口罩沈用于保護系統(tǒng)20的內(nèi)部過 濾器免受雨、雪和陽光的影響。另外，入口罩26被設(shè)置成使得進入入口罩沈的空氣首先朝 向箭頭27所示的向上方向，并隨后通過偏轉(zhuǎn)板觀轉(zhuǎn)向成沿箭頭四所示的向下方向。最初 向上運動的空氣導(dǎo)致空氣流中的一些顆粒物質(zhì)和水分沉淀或積聚在入口罩沈的下部區(qū)域 30。隨后向下運動的空氣迫使腔室21內(nèi)的灰塵向下朝向位于腔室21底部的集塵斗32。還 應(yīng)當注意，空氣入口側(cè)22可具有翼片和其它機械水分分離器入口。系統(tǒng)20的腔室21通過管板38 (也被稱為隔板38)被分為上游空間34和下游空 間36。上游空間34 —般代表空氣濾清器系統(tǒng)20的“臟空氣部分”，而下游空間36 —般代 表系統(tǒng)20的“凈化空氣部分”。管板38限定多個孔40，以便空氣從上游空間34流向下游 空間36。每個孔40被設(shè)置在腔室的上游空間34中的空氣過濾器42或過濾器濾芯覆蓋。 過濾器42具有過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)包括如上文所述的至少PTFE層或包括在合適的支 撐層上的PTFE層。PTFE層位于介質(zhì)的上游側(cè)。過濾器42被排列和設(shè)置成使得從上游空間 34流向下游空間36的空氣在穿過孔40之前先穿過過濾器42。對于圖1所示的具體過濾器結(jié)構(gòu)，每個空氣過濾器42包括一對過濾元件。例如， 每個空氣過濾器42包括圓柱形元件44和稍微截去頭部的圓錐形元件46。每個截去頭部的 圓錐形元件46包括具有大直徑的一端和具有小直徑的另一端。每個過濾器42的圓柱形元 件44和截去頭部的圓錐形元件46是共軸對齊的并且端對端連接，其中每個圓錐形元件46 的小直徑端以密封的方式固定至一個圓柱形元件44。每個截去頭部的圓錐形元件46的大 直徑端固定至隔板38，以便圍繞其對應(yīng)的孔40形成環(huán)狀密封。每個過濾器42相對于其對 應(yīng)的孔40大體是共軸對齊的并且具有大體水平的縱向軸?？梢允褂闷渌螤詈皖愋偷倪^濾元件，如下文所述。一般，在過濾過程中，空氣被引導(dǎo)從上游空間34通過空氣過濾器42上的過濾介質(zhì) 的PTFE層進入過濾器42的內(nèi)部空間48。在經(jīng)過過濾后，空氣從內(nèi)部空間48流過隔板38， 經(jīng)由孔40，進入下游凈化空氣空間36。凈化空氣隨后從下游空間36排出并進入燃氣渦輪 進氣口(未示出)。在本實施例中，隔板38的每個孔40包括安裝在下游空間36的脈沖噴射空氣濾清 器52。定期地，脈沖噴射空氣濾清器52工作以引導(dǎo)脈沖噴射的空氣反向通過相關(guān)的過濾器 42，S卩，從過濾元件的內(nèi)部空間48向外以震動或以其它方式去除落在空氣過濾器42的過濾 介質(zhì)的PTFE層中或?qū)由系念w粒材料。脈沖噴射空氣濾清器52可以按順序從腔室21的頂 部到底部工作，以便最終引導(dǎo)從過濾器吹落的灰塵顆粒材料進入下部收集斗32，以便去除。 在許多空氣脈沖噴射清潔應(yīng)用中，可用的氣壓一般在60-1500psi的范圍內(nèi)。液流(例如水、 肥皂水、脫脂劑和任何種類的溶劑)也可單獨或與反向空氣流結(jié)合從PTFE層移去顆粒。在 許多液體噴射應(yīng)用中，可用的液壓一般在0-120psi的范圍內(nèi)。
PTFE的特性使得在通常的應(yīng)用中，被捕獲的顆粒物質(zhì)不會很容易地粘附至PTFE 層。通過將PTFE層設(shè)置在過濾介質(zhì)的上游側(cè)，所述層便于清潔。如前文所述，PTFE層的清 潔可因此通過各種方式方便地完成，例如空氣脈沖清潔或用液體或空氣進行上游沖洗。因 此，當PTFE層被設(shè)置在過濾介質(zhì)的上游側(cè)時，過濾介質(zhì)的可用使用壽命可被顯著延長。另 外，因為PTFE層可被應(yīng)用于幾乎任何尺寸和類型的過濾介質(zhì)，可以方便地實現(xiàn)在現(xiàn)有系統(tǒng) 中進行更新(改進)安裝，而不需要大量的設(shè)備改裝。因此，燃氣渦輪所有者或操作者可以 經(jīng)濟地獲得比大多數(shù)通常的過濾器具有更高效率和更好脫水特征的過濾器。B.圖2的系統(tǒng)在圖2中，附圖標記120示出了燃氣渦輪進氣系統(tǒng)的另一實施例的示意性剖視圖。 在本實施例中，有多個過濾元件142垂直排列，使得待過濾的空氣從箭頭143所示的方向向 上流動通過元件142并隨后進入凈化空氣空間144。在本實施例中，由于元件142的定向和空氣流的方向，如果存在任何水分，水分會 通過重力作用向下沿元件142流至系統(tǒng)120下面的位置。在圖2所示的實施例中，每個元件 142由圓柱狀的褶皺介質(zhì)146構(gòu)成。褶皺介質(zhì)146中的褶皺隨元件142的定向的方向垂直 走向。因此，接觸介質(zhì)146的任何水或其它類型的水分由于重力作用會沿著褶皺流下。圖 2還示出了反向流脈沖清潔系統(tǒng)150。反向流脈沖清潔系統(tǒng)150定期發(fā)射壓縮空氣的脈沖， 以便空氣脈沖會從下游側(cè)通過介質(zhì)146到達上游側(cè)。這有助于敲松過濾介質(zhì)上游側(cè)的任何 顆?；蚱渌愋偷乃樾迹⒍ㄆ谇鍧嵲?。在其它實施例中，作為對使用反向脈沖清潔系統(tǒng)的替代，可以從上游側(cè)清潔元件。 在所述系統(tǒng)中，可以用液體射流或氣體射流噴射元件。在所述系統(tǒng)中，由于液體或空氣的噴 射或濺射沖洗了介質(zhì)的上游側(cè)，過濾介質(zhì)的上游側(cè)至少部分清除了碎屑和顆粒物質(zhì)。c.i 例介質(zhì)結(jié)構(gòu)，圖3-13圖3-13示出了使用PTFE介質(zhì)的過濾元件的不同實施例，其中所述過濾元件可用 于燃氣渦輪進氣系統(tǒng)，例如上述所表征的系統(tǒng)20，120。在圖3中，褶皺的板式元件200以透視圖示出。板式元件200包括褶皺介質(zhì)204 的介質(zhì)包202。褶皺介質(zhì)204可包括過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)具有支撐層或基層與PTFE層 結(jié)合。在所示的實施例中，介質(zhì)包202被固定在框架206內(nèi)，其中示例示出為矩形框架206。 框架206通常會包括墊圈(未示出)，用于使得元件200密封抵靠管板，例如進氣系統(tǒng)20， 120中的管板38。在圖3中，具有外部PTFE層的褶皺介質(zhì)204的上游側(cè)在205處示出，與 箭頭207所示的進入空氣在同一側(cè)。凈化的空氣以箭頭208示出，并從介質(zhì)204的介質(zhì)下 游側(cè)流出。圖4示出了腔式(pocket)過濾元件210的透視圖。腔式元件210包括過濾介質(zhì) 層212，所述過濾介質(zhì)層212可包括具有支撐層或基層與PTFE層結(jié)合的過濾介質(zhì)。在所示 的實施例中，腔式元件210包括多個板對213，214，其中每個板對213，214形成類似V形的 形狀。PTFE介質(zhì)212固定至框架216?？蚣?16通常會帶有墊圈，用于使得腔室元件210 密封抵靠管板，例如管板38。在所述結(jié)構(gòu)中，介質(zhì)212具有上游PTFE側(cè)217，所述上游PTFE 側(cè)217是V形的內(nèi)側(cè)；和下游側(cè)218，所述下游側(cè)218是V形的外側(cè)。圖5-7示出了迷你褶皺(mini-pleat)或多V形元件220。元件220包括支撐過濾 介質(zhì)包224(圖7)的框架222。介質(zhì)包2 包括多個迷你褶皺。迷你褶皺排列在板2 上， 并且元件220包括本發(fā)明介質(zhì)的多個迷你褶皺板對227，228 (圖幻，各自形成類似V形。在圖5中，板對227，228以虛線示出，因為框架222的頂部阻擋了板對227，228的視線?？蚣?222限定多個臟空氣入口 229(圖6)，所述臟空氣入口導(dǎo)向每個褶皺板對227，228的每個V 形的內(nèi)部部分。每個褶皺板對227，2 包括上游側(cè)230，所述上游側(cè)230位于V形的內(nèi)側(cè)； 和下游側(cè)231，所述下游側(cè)231位于V形的外側(cè)。圖8-13示出了管狀褶皺過濾元件的不同實施例。圖8示出了具有介質(zhì)包M2的 圓柱形褶皺元件對0，所述介質(zhì)包242可包括具有支撐層或基層與PTFE層結(jié)合的過濾介質(zhì)， 具有上游側(cè)244和下游側(cè)M6。下游側(cè)246是元件MO的內(nèi)部空間的內(nèi)側(cè)。圖9示出了兩個圓柱形元件240軸向?qū)R，以便該兩個元件端對端層疊。圖10示出了圖1的示例實施例中所示的結(jié)構(gòu)。在圖10中，圓柱形元件MO與部 分圓錐形的元件250軸向?qū)R。部分圓錐形的元件250是管狀元件，具有介質(zhì)包252，所述 介質(zhì)包252可包括具有支撐層或基層與PTFE層結(jié)合的過濾介質(zhì)。所述元件具有上游側(cè)2M 和下游側(cè)256。所述圓錐形元件250具有第一端258，所述第一端258的直徑匹配圓柱形元 件240的直徑。圓錐形元件250包括第二端沈0，所述第二端沈0的直徑大于第一端258的 直徑，因此形成部分圓錐形。圖11示出了兩個部分圓錐形元件270，280軸向排列，并且端對端接合。每個所述 元件270包括形成管狀的介質(zhì)包272，觀2，所述介質(zhì)包可包括具有支撐層或基層與PTFE層 結(jié)合的過濾介質(zhì)。介質(zhì)包272，282各自具有上游側(cè)274，284和下游側(cè)276，觀6。圖12示出了單個圓錐形元件270。所述元件270可安裝在燃氣渦輪的進氣系統(tǒng)中 被單獨使用，而不是以元件對安裝，如圖10，11所示。圖13是過濾元件290的另一實施例，所述過濾元件290具有介質(zhì)包四2，所述介質(zhì) 包292可包括具有支撐層或基層與PTFE層結(jié)合的過濾介質(zhì)。介質(zhì)包292是褶皺的并形成 管狀形狀。在本實施例中，管狀形狀是橢圓形的，并且在一個示例實施例中，橢圓形的短軸 與長軸的比值為約0. 7-0. 9。介質(zhì)292包括上游側(cè)294和下游側(cè)四6。應(yīng)當理解，上述所表征并在圖3-13中示出的每個所述過濾元件可以是扁平介質(zhì) 和/或可操作地安裝在燃氣渦輪的進氣或通風(fēng)系統(tǒng)中，例如圖1和2的系統(tǒng)20或系統(tǒng)120。在工作中，待過濾的空氣會被引導(dǎo)通過通常安裝在管板上的相應(yīng)過濾元件中的過 濾介質(zhì)的上游側(cè)，通常為PTFE層，并隨后通過過濾介質(zhì)的下游側(cè)。過濾介質(zhì)會從空氣流中 去除至少一些顆粒。在通過介質(zhì)的下游側(cè)后，已過濾的空氣隨后被引導(dǎo)至燃氣渦輪?？汕鍧嵥鲞^濾元件。在操作中，一種清潔燃氣渦輪進氣系統(tǒng)的過濾元件的方法 包括從可操作地安裝在燃氣渦輪進氣系統(tǒng)的管板上的過濾元件的介質(zhì)包的上游側(cè)去除至 少一些顆粒材料。所述去除的步驟可包括從下游側(cè)向上游側(cè)脈沖輸送壓縮空氣的射流。可 替換的，所述去除的步驟可包括用空氣或液體射流噴射上游側(cè)?？商鎿Q的，所述清潔步驟可 順次或結(jié)合使用反向空氣步驟和液流。D-示例介質(zhì)配方本發(fā)明提供了改進的PTFE過濾介質(zhì)及其脈沖可清潔過濾元件，以保護燃氣渦輪 系統(tǒng)在燃氣渦輪系統(tǒng)的進氣口處免受鹽類、水分和碳氫化合物的有害影響。此外，其它室外 過濾應(yīng)用包括電池基座塔(cell base tower)處的電子設(shè)備殼罩防護可從所述改進的介質(zhì) 技術(shù)受益。在基層上提供PTFE過濾層。所述基層可以是可被層壓或以其它方式與PTFE層 結(jié)合的任何種類。所述基層可以具有用作PTFE的表面之外的特性。這些特性可包括聚結(jié)、 深度載荷等。此外很重要的是認識到，基片層不僅為PTFE層還為任何其它的納米纖維介質(zhì)層例如“電吹”納米纖維層/混合膜(示例DuPont HMT)提供必要的錨固表面。所述PTFE 層壓介質(zhì)的表面可以用疏油處理進行處理，以抵制空氣中的碳氫化合物。示例1圖14和18示出了本發(fā)明的介質(zhì)的一個實施例的剖面。在圖14和18中，介質(zhì)150 包括膜層，稱作PTFE層152。介質(zhì)150還包括基片層153，所述基片層用于支撐PTFE層152 并且可選的用于進一步過濾空氣流?；瑢?53可以是濕法成形或干法成形并可由紡粘介 質(zhì)構(gòu)成。尤其在圖14上，介質(zhì)150還包括位于膜層152上的第一疏油性涂層151。所述疏 油性涂層可包括具有實質(zhì)疏水性的任何涂層材料。所述材料通常是非親水性的但排斥油和 其它的有機物質(zhì)。所述涂層是常用的并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的。疏油性涂層 151 覆蓋 PTFE 層 152。圖15示出了本發(fā)明的膨體PTFE層的電子顯微照片。圖中的是纖維155。最終的層壓會抵制空氣中的鹽、水和碳氫化合物。介質(zhì)的最小效率為Merv 14或 F9 (EW822標準)。此外，使用這種類型介質(zhì)的已完成的濾芯元件在與現(xiàn)有系統(tǒng)上所用的當 前介質(zhì)相同的空氣流下會具有相似的最初限制。這種介質(zhì)還可被設(shè)計成具有高于HEPA和 !112-!1-13伍附822，]\0^效率99.95%@0.08微米)的效率。示例2圖16中的介質(zhì)結(jié)構(gòu)與示例#1中的類似，除了它在PTFE過濾層的下游具有另一介 質(zhì)。類似的，圖16示出了本發(fā)明的優(yōu)選介質(zhì)實施例。類似的，介質(zhì)層160是多層結(jié)構(gòu)。介質(zhì) 包括疏油層151，PIFE層152，常見的熔噴基片153和混合膜層154。下游層巧4可以是另 一層膜，更具體地講但并不限于電吹納米纖維膜?；旌夏油ㄟ^使用紡絲工藝產(chǎn)生200-600 納米之間的連續(xù)亞微米聚合細絲的類膜非紡織片材結(jié)構(gòu)而制成?；旌夏け环Q為納米纖維， 這是由于過濾行業(yè)，我們的主要終端使用市場，廣泛地使用術(shù)語“納米纖維”來描述尺寸在 IOOnm至約SOOnm之間的任何纖維。這是重要的，因為尤其是在高濕度和有許多鹽微粒的 環(huán)境中，即海洋環(huán)境(例如近?；蚝＿叚h(huán)境)，有必要保護過濾裝置下游的關(guān)鍵設(shè)備免受納 米大小的空中懸浮鹽類的有害影響，所述空中懸浮鹽類可以通過波浪破碎而產(chǎn)生并由風(fēng)攜 帶，轉(zhuǎn)而隨著不同的濕度條件溶解或改變物理狀態(tài)并透過過濾裝置并污染下游設(shè)備。這里 值得注意的是，可以改變物理狀態(tài)的顆?？赡懿⒉粌H限于鹽類。它可以包括其它形式的顆 粒物質(zhì)。此外，需要意識到適于顆粒改變物理狀態(tài)的條件可以在上述海洋環(huán)境之外的環(huán)境 中實現(xiàn)。某些位置或工業(yè)過程可導(dǎo)致合適的環(huán)境條件供鹽類或其它顆粒類型溶解并透過過 濾裝置(結(jié)構(gòu))。穿過PTFE層逃逸的鹽粒和其它細小微粒會在下游介質(zhì)中受到額外的防護被捕 獲，從而確保100%的捕獲所述微粒以防止任何葉片侵蝕。示例3在本示例中，在合成物的下游側(cè)上使用濕法介質(zhì)(參見圖17)。圖17示出了使用 濕層基片材料的本發(fā)明的介質(zhì)的一種形式。圖17中示出了介質(zhì)170。所述介質(zhì)包括濕法 基片156，常用的纖維素或干層基片153，PTFE層152和外部上游疏油層151。如果需要， 濕法介質(zhì)可具有梯度密度，但是實質(zhì)上旨在提供深度載荷結(jié)構(gòu)并通過捕獲穿過上游過濾介 質(zhì)逃逸的任何微粒來用于提高介質(zhì)的效率?？捎糜诒旧暾埖暮线m的濕法介質(zhì)是唐納森公司 (Donaldson)的Synteq XP技術(shù)。被結(jié)合入本文作為引用的唐納森公司(Donaldson)的美 國專利號7，314，497，尤其結(jié)合在本文提供關(guān)于介質(zhì)層的披露，其中所述介質(zhì)層可通過將雙 組份纖維與包括其它過濾纖維、粘合纖維、強化纖維、反應(yīng)性纖維以及其它組分的其它纖維 源結(jié)合而制成。
權(quán)利要求
1.一種安裝在燃氣渦輪的過濾系統(tǒng)中的過濾元件；所述過濾元件包括介質(zhì)包，所述介質(zhì)包具有上游側(cè)和下游側(cè)，并被設(shè)置成可操作地安裝在過濾系統(tǒng)中，以 使待過濾的氣體從上游側(cè)向下游側(cè)流過所述介質(zhì)包；所述介質(zhì)包包括介質(zhì)層，所述介質(zhì)層包括支撐層和膜層；所述膜層位于上游側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其中所述膜層包括膨體PTFE。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾元件，其中所述支撐層是紡粘介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其中所述支撐層是濕法支撐層或干法支撐層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的過濾元件，其中所述過濾元件包括褶皺板 式過濾元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的過濾元件，其中所述介質(zhì)包包括具有多個 板對的腔式元件，每對板形成V形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的過濾元件，其中所述介質(zhì)包包括多個迷你 褶皺板對，每對板形成V形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的過濾元件，其中所述介質(zhì)包包括褶皺介 質(zhì)，形成圓柱形、橢圓形或部分圓錐形中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的過濾元件，其中所述介質(zhì)包包括軸向?qū)R 的一對褶皺圓柱形或圓錐形管狀結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其中所述介質(zhì)包還包括疏油層，所述疏油層位于 膜層的上游側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，還包括混合膜層，所述混合膜層位于支撐層的下游。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，還包括第二支撐層，所述第二支撐層位于支撐層 的下游。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過濾元件，其中所述第二支撐層是濕法基片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的過濾元件，其中所述第二支撐層包括雙組份纖維。
15.一種用于燃氣渦輪的過濾系統(tǒng)，所述過濾系統(tǒng)包括權(quán)利要求1所述的過濾元件；所 述過濾系統(tǒng)包括(a)隔板；(b)權(quán)利要求1所述的多個過濾元件，所述多個過濾元件可操作地安裝在所述隔板中 或所述隔板上；每個所述過濾元件包括具有上游側(cè)和下游側(cè)的介質(zhì)包，以使待過濾的氣體 從上游側(cè)向下游側(cè)流過所述介質(zhì)包；和所述介質(zhì)包包括介質(zhì)層，所述介質(zhì)層包括支撐層和膜層；所述膜層位于上游側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾系統(tǒng)，其中所述膜層包括膨體PTFE。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾系統(tǒng)，其中所述支撐層是紡粘介質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾系統(tǒng)，還包括脈沖系統(tǒng)，所述脈沖系統(tǒng)定期從介質(zhì)的 下游側(cè)向介質(zhì)的上游側(cè)發(fā)射壓縮流體的脈沖。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過濾系統(tǒng)，其中所述膜層包括膨體PTFE并且所述支撐層是 紡粘介質(zhì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的過濾系統(tǒng)，還包括上游清潔系統(tǒng)，所述上游清潔系統(tǒng)在所述介質(zhì)的上游側(cè)發(fā)射流體的射流。
21.一種過濾燃氣渦輪系統(tǒng)的空氣的方法；所述方法包括(a)引導(dǎo)待過濾的空氣通過安裝在隔板中的過濾元件中的過濾介質(zhì)的上游側(cè)并隨后通 過過濾介質(zhì)的下游側(cè)；所述過濾介質(zhì)包括層，所述層包括支撐層和位于支撐層上游側(cè)的膜 層；和(b)將已過濾的空氣導(dǎo)向燃氣渦輪。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述膜層包括膨體PTFE。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述支撐層是紡粘介質(zhì)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述引導(dǎo)待過濾空氣的步驟包括引導(dǎo)空氣通過 扁平或褶皺介質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述引導(dǎo)待過濾空氣的步驟包括引導(dǎo)空氣通過 褶皺板，腔式過濾器，V形包結(jié)構(gòu)，管狀結(jié)構(gòu)，和圓柱形、圓錐形或橢圓形結(jié)構(gòu)中的一種。
26.一種清潔用于燃氣渦輪進氣系統(tǒng)的如權(quán)利要求1所述的過濾元件的方法；所述方 法包括從可操作地安裝在燃氣渦輪進氣系統(tǒng)的隔板中的過濾元件的介質(zhì)包的上游側(cè)去除至 少一些顆粒材料或單獨提供從上游側(cè)向下游側(cè)的空氣流；所述過濾介質(zhì)包括介質(zhì)包，所述 介質(zhì)包包括介質(zhì)層，所述介質(zhì)層包括支撐層和膜層；所述膜層位于上游側(cè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述膜層包括膨體PTFE。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述支撐層是紡粘介質(zhì)。
29.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的方法，其中所述去除的步驟包括從下游側(cè)向上游側(cè)脈沖輸 送壓縮氣體的射流。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中所述去除的步驟包括用空氣或液體的射流噴射 所述上游側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明的過濾器是濾芯過濾器，所述濾芯過濾器包括可以維持處于空氣流中的過濾介質(zhì)過濾顆粒以保護燃氣渦輪動力系統(tǒng)。所述過濾器結(jié)合了機械上能夠勝任的過濾器結(jié)構(gòu)和有效的過濾介質(zhì)，以便獲得有用的系統(tǒng)。
文檔編號B01D46/12GK102076397SQ200980125386
公開日2011年5月25日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者K·帕特爾, M·W·漢德利, M·布蘭登霍夫, T·D·斯波瑞 申請人:唐納森公司