專(zhuān)利名稱(chēng)：使用導(dǎo)波能量用于防冰和/或防霜的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容主要涉及空氣過(guò)濾，并且更具體地涉及一種使用導(dǎo)波能量用于防冰和 /或防霜的系統(tǒng)，以及包括此種系統(tǒng)的渦輪。
背景技術(shù)：
渦輪使用經(jīng)由入口而吸入渦輪中的過(guò)濾空氣流。通常，殼體將過(guò)濾器定位在入口 處。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)難題在于，在低于冰點(diǎn)的狀態(tài)下，冰和/或霜會(huì)累積在殼體內(nèi)的濾 液上。因此，在寒冷天氣里，渦輪入口過(guò)濾器需要進(jìn)行除冰和防冰處理。防止結(jié)冰的一種方 式包括將排氣熱量(例如，蒸汽、排出氣體或壓縮機(jī)排出空氣)再引至殼體，以便將入口空 氣溫度升高到凍結(jié)溫度以上。然而，該方式需要復(fù)雜的管路，且由于能量的低效使用而導(dǎo)致 性能損失。在另一方式中，使用高頻(波長(zhǎng)SOOnm至300nm)，經(jīng)由空氣流入口中的輻射體傳 播微波能，通過(guò)將熱能僅引至冰和結(jié)冰表面而實(shí)現(xiàn)融冰和防冰。此方式的效率較低，因?yàn)槟?量的傳播性質(zhì)導(dǎo)致能量密度太小而不能升高溫度，尤其是對(duì)于較大的過(guò)濾器殼體。同時(shí)，擴(kuò) 大微波能量源卻很昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本公開(kāi)內(nèi)容的第一方面提供了一種位于具有空氣入口的空氣流管道中用于防止 冰和霜中的至少一種的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括位于空氣流管道中的多個(gè)波導(dǎo)通路；位于各波 導(dǎo)通路中的空氣過(guò)濾器；聯(lián)接到各波導(dǎo)通路上的微波能量源；位于空氣流管道中處于多個(gè) 波導(dǎo)通路上游的第一篩網(wǎng)；以及位于空氣流管道中處于多個(gè)波導(dǎo)通路下游的第二篩網(wǎng)，其 中，微波能量源和第一篩網(wǎng)及第二篩網(wǎng)產(chǎn)生受引導(dǎo)的、駐波微波能，其防止冰和霜中的至少 一種形成在空氣過(guò)濾器上。本公開(kāi)內(nèi)容的第二方面提供了一種渦輪系統(tǒng)，其包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)；以及聯(lián)接到 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上的空氣進(jìn)入殼體，該空氣進(jìn)入殼體包括包括用于接收空氣流的空氣入口的 空氣流管道、位于空氣流管道中的多個(gè)波導(dǎo)通路、位于各波導(dǎo)通路中的空氣過(guò)濾器、聯(lián)接到 各波導(dǎo)通路上的微波能量源、位于空氣流管道中處于多個(gè)波導(dǎo)通路上游的第一篩網(wǎng)，以及 位于空氣流管道中處于多個(gè)波導(dǎo)通路下游的第二篩網(wǎng)，其中，微波能量源和第一篩網(wǎng)及第 二篩網(wǎng)產(chǎn)生受引導(dǎo)的、駐波微波能，其防止冰和霜中的至少一種形成在空氣過(guò)濾器上。本公開(kāi)內(nèi)容的第三方面包括一種系統(tǒng)，其包括空氣流管道，其包括用于接收溫度 低于或等于0°c的空氣流的空氣入口 ；用于防止形成冰和霜中的至少一種的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括位于空氣流管道中的多個(gè)波導(dǎo)通路；位于各波導(dǎo)通路中的空氣過(guò)濾器；聯(lián)接到各波 導(dǎo)通路上的微波能量源，該微波能量源產(chǎn)生頻率在大約800至930兆赫的范圍內(nèi)的微波能； 位于空氣流管道中處于多個(gè)波導(dǎo)通路上游的第一篩網(wǎng)；以及位于空氣流管道中處于多個(gè)波 導(dǎo)通路下游的第二篩網(wǎng)，其中，微波能量源和第一篩網(wǎng)及第二篩網(wǎng)產(chǎn)生受引導(dǎo)的、駐波微波 能，其防止冰和霜中的至少一種形成在空氣過(guò)濾器上。本公開(kāi)內(nèi)容的示范性方面設(shè)計(jì)成用以解決本文所述的問(wèn)題和/或未描述的其它問(wèn)題。


根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的各個(gè)方面的以下詳細(xì)描述并結(jié)合繪出本公開(kāi)內(nèi)容各個(gè)實(shí)施例 的附圖，將更容易理解本公開(kāi)內(nèi)容的這些及其它特征，在附圖中圖1示出了包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的示范性渦輪系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示范性渦輪系統(tǒng)的更為詳細(xì)的簡(jiǎn)圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的截面?zhèn)纫晥D。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的截面端視圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明備選實(shí)施例的系統(tǒng)的截面端視圖。注意的是，本公開(kāi)內(nèi)容的附圖并未按比例。附圖僅意圖描繪本公開(kāi)內(nèi)容的典型方 面，且因此不應(yīng)當(dāng)認(rèn)作是對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的范圍進(jìn)行限制。在附圖中，相似的標(biāo)號(hào)代表附圖之間相似的元件。零件清單90渦輪系統(tǒng)92系統(tǒng)130空氣過(guò)濾器102壓縮機(jī)104燃燒器106渦輪114燃燒區(qū)域116燃料噴嘴組件119旋轉(zhuǎn)軸110空氣流120空氣流管道122空氣入口142波導(dǎo)通路144水平板件150微波能量源170微波能160第一篩網(wǎng)(SCI162第二篩網(wǎng)
具體實(shí)施例方式參看附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的渦輪系統(tǒng)90的簡(jiǎn)圖，該渦輪系統(tǒng)90包 括用于大體上防止在其中的空氣過(guò)濾器130(圖幻上形成冰和/或霜的系統(tǒng)92。盡管將關(guān) 于渦輪系統(tǒng)應(yīng)用來(lái)描述系統(tǒng)92，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容適用于需要在空氣過(guò) 濾器或其它結(jié)構(gòu)上防冰或防霜的任何情形。示范性應(yīng)用并非意圖限制本發(fā)明的范圍。繼續(xù)參看圖1，渦輪系統(tǒng)90還包括壓縮機(jī)102、燃燒器104，以及接收燃燒器104的產(chǎn)物以將其轉(zhuǎn)化成能量的渦輪106。因此，系統(tǒng)92間接地聯(lián)接到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的入口上。圖2示出了包括壓縮機(jī)102和燃燒器104的渦輪系統(tǒng)90的多個(gè)部分的更為詳細(xì) 的簡(jiǎn)圖。燃燒器104包括燃燒區(qū)域114和燃料噴嘴組件116。渦輪系統(tǒng)90還包括渦輪106 和公共的壓縮機(jī)/渦輪旋轉(zhuǎn)軸119 (有時(shí)稱(chēng)為轉(zhuǎn)子119)。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪系統(tǒng)90為 General Electric Company (Greenville, S. C)市售的 MS7001FB 發(fā)動(dòng)機(jī)，有時(shí)稱(chēng)為 9FB 發(fā) 動(dòng)機(jī)。本發(fā)明不限于任何一種特定的發(fā)動(dòng)機(jī)，且可與其它發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合實(shí)施，例如，其它發(fā)動(dòng) 機(jī)包括 General Electric Company 的 MS7OOlFA (7FA)發(fā)動(dòng)機(jī)和 MS9OOlFA (9FA)發(fā)動(dòng)機(jī)。操作中，空氣流過(guò)壓縮機(jī)102，且壓縮空氣供給至燃燒器104。具體而言，壓縮空氣 供給至與燃燒器104成整體的燃料噴嘴組件116。組件116與燃燒區(qū)域114成流體連通。 燃料噴嘴組件116也與燃料源(圖1中未示出)成流體連通，且將燃料和空氣引導(dǎo)至燃燒 區(qū)域114。燃燒器104點(diǎn)燃燃料，且使燃料燃燒。燃燒器104與渦輪106成流體連通，渦輪 106將氣流的熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能。渦輪106可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)軸119上，且驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn) 軸119。壓縮機(jī)102也可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)軸119上。壓縮機(jī)102可包括任何目前或以后 公知形式的用于形成進(jìn)入渦輪系統(tǒng)90中的空氣流110(圖1)的壓縮機(jī)系統(tǒng)。空氣流110 在其至少一部分中可具有小于或等于0°C的溫度，即其具有在表面上形成冰或霜的溫度。在 示范性實(shí)施例中，存在多個(gè)燃燒器104和燃料噴嘴組件116。在以下的論述中，除非另外指 出，則僅將闡述各構(gòu)件中的一個(gè)。參看圖3和圖4，現(xiàn)在將描述系統(tǒng)92的細(xì)節(jié)。如圖3中最佳示出的那樣，系統(tǒng)92 可位于空氣流管道120中，該空氣流管道120包括用于接收由壓縮機(jī)102(圖1)所形成的 空氣流110的空氣入口 122。如所理解的那樣，空氣流管道120通常為較大(例如，直徑為 一米或一米以上)通道(opening)，該通道從渦輪系統(tǒng)90外的部位(point)延伸至壓縮機(jī) 102。系統(tǒng)92包括位于空氣流管道120中的多個(gè)波導(dǎo)通路142，該波導(dǎo)通路142將空氣流 管道120分割成許多較小的部分。如圖所示，在矩形的空氣流管道120的情況下，波導(dǎo)通 路142可由在空氣流管道120的側(cè)面之間延伸或延伸穿過(guò)空氣流管道120的許多水平板件 144形成。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，取決于空氣流管道120的形狀，也可實(shí)施多種其它結(jié)構(gòu)，例 如彎曲板件、水平板件、成角板件等。波導(dǎo)通路142的數(shù)目可取決于空氣流管道120的特定 區(qū)段所需的微波能總量而變化。例如，空氣流管道120可構(gòu)成為使得知道一些區(qū)段中的冰 或霜的形成比其它的區(qū)段更為嚴(yán)重。圖3中示出了六個(gè)波導(dǎo)通路142，圖4中示出了五個(gè)， 以及圖5中示出了三個(gè)。在圖4和圖5中，篩網(wǎng)160在空氣過(guò)濾器130的前方。此外，如通 過(guò)比較圖3至圖5所示，各波導(dǎo)通路142的尺寸可取決于空氣流管道120的特定區(qū)段所需 的微波能總量而變化。空氣過(guò)濾器130位于各通路142中，以便在空氣流110穿過(guò)其間時(shí) 對(duì)其過(guò)濾。各空氣過(guò)濾器130可包括任何現(xiàn)在公知或以后開(kāi)發(fā)出的過(guò)濾器材料，例如，出于 工業(yè)目的而使用的那些。在圖4中，微波能量源150聯(lián)接到各波導(dǎo)通路142上。微波能量源150可包括任 何現(xiàn)在公知或以后開(kāi)發(fā)出的微波發(fā)生器，例如，工業(yè)磁控管(安裝在空氣流管道120外且包 括對(duì)各波導(dǎo)通路142的輸入)，或在空氣流管道120中能夠產(chǎn)生大約800至930兆赫(MHz) 的駐波微波能170的其它微波源。在一個(gè)實(shí)施例中，微波能具有大約915MHz的頻率。在圖 5中所示的備選實(shí)施例中，各波導(dǎo)通路142均可包括其自身的相應(yīng)微波能量源150。以此方 式，空氣流管道120的不同區(qū)段或空氣過(guò)濾器130可接收不同總量的微波能。
如圖3和圖4中所示，系統(tǒng)92還包括位于空氣流管道120中處于多個(gè)波導(dǎo)通路142 上游的第一篩網(wǎng)160，以及位于空氣流管道120中處于波導(dǎo)通路142下游的第二篩網(wǎng)162。 各篩網(wǎng)160，162其整體均可延伸穿過(guò)空氣流管道120，或在備選實(shí)施例中，各波導(dǎo)通路142 可包括其自身的成組篩網(wǎng)160，162。在一個(gè)實(shí)施例中，各篩網(wǎng)160，162均具有尺寸在大約 0. 5厘米至1. 5厘米的范圍內(nèi)的開(kāi)口，或更具體而言是大約1厘米，以便對(duì)空氣流110提供 極小的阻力。結(jié)合微波能量源150，篩網(wǎng)160，162產(chǎn)生受引導(dǎo)的、駐波微波能170(圖幻，該微波 能170大體上防止在空氣過(guò)濾器130上形成冰和/或霜。如上文所述，受引導(dǎo)的駐波微波 能170可具有處在大約800MHz至930MHz的范圍內(nèi)的頻率，且具體而言是大約915MHz。此 外，受引導(dǎo)的駐波微波能170具有處在大約10厘米至大約60厘米的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，且更具 體而言是大于大約30厘米，例如，32厘米。如所理解到的那樣，駐波微波能170具有固定 的最小振幅和固定的最大振幅，這不同于通常使用的傳播微波。波導(dǎo)通路142和篩網(wǎng)160， 162工作，以將受引導(dǎo)的駐波微波能170集中到需要充足的能量密度而無(wú)需增大微波能量 源150尺寸的位置處。由微波對(duì)冰或霜的加熱通常不是很有效。然而，當(dāng)空氣流管道120沒(méi)有比冰或霜 吸收性更大的物質(zhì)時(shí)，微波能便趨于集中在最易損耗的材料(例如，冰或霜)上。空氣流管 道120中或空氣過(guò)濾器130上的冰或霜(未示出)通常不是100%的水，因?yàn)槠浔砻娌⒉粷?凈。在此情況下，冰或霜可能相對(duì)易于損耗。因此，冰或霜可能融化或通過(guò)系統(tǒng)92而大體 上防冰或防霜。在實(shí)施所述的系統(tǒng)和技術(shù)的一些實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，在寒冷的狀態(tài)下渦 輪效率和功率輸出都較高，因?yàn)榭諝饬?10相比于流過(guò)其上具有冰和/或霜的過(guò)濾器而經(jīng) 受較小的壓力損失。此外，系統(tǒng)92對(duì)于初始設(shè)備而言成本效益合算，例如，微波能量源150 由于除去了蒸汽加熱器，故比常規(guī)蒸汽加熱器明顯更為便宜，且更為可靠。本文所用的措辭僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，且并非意圖限制本公開(kāi)內(nèi)容。 如本文所用，單數(shù)形式"一"、“一個(gè)"和"該"，除非上下文另外清楚地指出，則意在還 包括復(fù)數(shù)形式。還將理解到的是，用語(yǔ)"包括"和/或"包含"在用于本說(shuō)明書(shū)中時(shí)，表示 存在所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或構(gòu)件，但并未排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其 它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、構(gòu)件和/或它們的組合。權(quán)利要求中的所有裝置或步驟+功能元件的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)、材料、動(dòng)作和同等布置意 圖如明確主張的那樣包括用于結(jié)合其它主張的元件而執(zhí)行該功能的任何結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng) 作。出于示范和描述的目的，已提供了對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的描述，但并非意圖是排它的或?qū)⒈竟?開(kāi)內(nèi)容限制于所公開(kāi)的形式。在未脫離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍和精神的情況下，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員將清楚很多修改和變型。實(shí)施例是為了更好地闡述本公開(kāi)內(nèi)容的原理和實(shí)際應(yīng)用 而選擇和描述的，且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠通過(guò)具有適于所構(gòu)想出的特定用途的各 種修改的各種實(shí)施例來(lái)理解本公開(kāi)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種位于具有空氣入口(122)的空氣流管道(120)中用于防止冰和霜中的至少一種 的系統(tǒng)(92)，所述系統(tǒng)包括位于所述空氣流管道(120)中的多個(gè)波導(dǎo)通路(142)； 位于各波導(dǎo)通路(142)中的空氣過(guò)濾器(130)； 聯(lián)接到各波導(dǎo)通路(142)上的微波能量源(150)；位于所述空氣流管道(120)中處于所述多個(gè)波導(dǎo)通路(142)上游的第一篩網(wǎng)(160)；以及位于所述空氣流管道(120)中處于所述多個(gè)波導(dǎo)通路(142)下游的第二篩網(wǎng)(162)， 其中，所述微波能量源(150)和所述第一篩網(wǎng)及所述第二篩網(wǎng)(16 產(chǎn)生防止冰和霜 中的至少一種形成在所述空氣過(guò)濾器(130)上的受引導(dǎo)的、駐波微波能(170)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣流(110)具有小于或等于0°C的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述受引導(dǎo)的、駐波微波能(170)具有處 在大約800兆赫至930兆赫的范圍內(nèi)的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述受引導(dǎo)的、駐波微波能(170)具有大 約915兆赫的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述受引導(dǎo)的、駐波微波能(170)具有處 在大約10厘米至大約60厘米的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微波能量源(150)包括安裝在所述空 氣流管道(120)外的磁控管，以及包括對(duì)各波導(dǎo)通路(142)的輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，各波導(dǎo)通路均包括在所述空氣流管道 (120)的側(cè)面之間延伸的板件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣流管道(120)間接地聯(lián)接到燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)或蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的入口上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，各波導(dǎo)通路均包括聯(lián)接到其上的相應(yīng)的 微波能量源(150)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，各篩網(wǎng)均具有尺寸在大約0.5厘米至大 約1.5厘米的范圍內(nèi)的開(kāi)口。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用導(dǎo)波能量用于防冰和/或防霜的系統(tǒng)。具體而言，一種位于具有空氣入口(122)的空氣流管道(120)中的防冰和/或防霜系統(tǒng)包括位于空氣流管道(120)中的多個(gè)波導(dǎo)通路(142)；位于各波導(dǎo)通路(142)中的空氣過(guò)濾器(130)；聯(lián)接到各波導(dǎo)通路(142)上的微波能量源(150)；位于空氣流管道(120)中處于多個(gè)波導(dǎo)通路(142)上游的第一篩網(wǎng)(160)；以及位于空氣流管道(120)中處于多個(gè)波導(dǎo)通路(142)下游的第二篩網(wǎng)(162)。微波能量源(150)和第一篩網(wǎng)及第二篩網(wǎng)(162)形成大體上防止冰和霜中的至少一種形成在空氣過(guò)濾器(130)上的受引導(dǎo)的駐波微波能(170)。還描述了一種包括防冰和/或防霜系統(tǒng)的渦輪系統(tǒng)(90)。
文檔編號(hào)H05B6/64GK102052155SQ20101054337
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者張華 , 章建民 申請(qǐng)人:通用電氣公司