涡轮进气口过滤器制造技术

一种用来从进入燃气涡轮的气流中除去颗粒的涡轮进气口过滤器，该过滤器包括复合过滤介质（１０），该复合过滤介质（１０）由以下部分制成：包括多孔聚合物薄膜、例如多孔聚四氟乙烯（ｅＰＴＦＥ）的薄膜过滤层（２０），以及至少一个深型过滤介质层（１８），所述深型过滤介质层（１８）包括纤维，例如熔喷织物，相对于气流通过过滤器的方向，该深型过滤介质层（１８）位于薄膜过滤层（２０）的上游侧。所述深型过滤介质层（１８）的纤维带有静电荷。所述ｅＰＴＦＥ薄膜优选由ＰＴＦＥ均聚物和改性的ＰＴＦＥ聚合物的混合物制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景本专利技术涉及用来从进入燃气涡轮的气流中除去颗粒的涡轮进气口过滤器。向燃气涡轮的进口提供高度清洁的空气是很重要的。进入的空气中的小颗粒会沉积在桨叶上，造成涡轮中压缩机部分的积垢。因此所述进入的空气在进入涡轮之前，首先要通过过滤器系统。所述过滤器系统必须能够在严酷的环境下可靠地运作，所述严酷环境包括例如近海平台以及热带、极地和沙漠区域。高效的过滤器系统的一些常规应用是备用发电机、现代航海舰只的燃气涡轮以及从盐株开采获得气体的气体采掘操作。为了防止涡轮较早发生腐蚀，过滤器系统应当防止任意的水和盐粒进入。例如已经证明进入的空气中的盐粒会对燃烧室后面的涡轮热管部分造成腐蚀。目前广泛使用的过滤器系统非常复杂，是多级的或者“级联”式的。级联过滤器系统由连续的但是独立的级组成，这些级包括机械防飞溅保护装置(例如具有通气孔的排气罩)，以及安装在该机械防飞溅保护装置后面的除雾器，所述除雾器用来从雾中除去水滴。接下来，当所述过滤器系统是用于高污染区域的时候，任选地提供预过滤器以延长末级过滤器的寿命。然后，使进入的空气在工作条件下通过颗粒过滤效率为例如85％(对于尺寸为0.5微米的颗粒)的高效深型过滤器(depth filter)。最后，在所述过滤器系统的下游安装用来除去盐的独立的过滤器。所述预过滤器、深型过滤器和盐过滤器可以设置成各种构造，例如设置成筒、板、迷你褶和过滤袋。大量的这样的筒并联连接，从而为涡轮提供足够的气流。例如，单独的小型燃气涡轮可能需要大于50.000米3空气/小时。根据所需的进入的空气的量，一个完整的过滤器系统可装满一个或多个外壳。上述级联过滤器系统对防止尘土、盐和水的进入的保护通常是十分有限的。另外，由于盐和水的进入造成的腐蚀，需要对各过滤器级进行经常性的保养和修理。在高污染的环境下，每3-6个月便完全拆卸芯进行检修的情况并不少见。因此，人们需要设计一种更轻便、更加简单的过滤器系统，这种系统具有更长的寿命，所需维护更少，而且除去水和盐的能力获得提高。这些系统将会为用于严酷环境条件下的燃气涡轮提供更好的保护。EP 1266681 A2描述了比较不易造成涡轮污染的用于燃气涡轮的过滤介质。该过滤介质包括多孔聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜和两层透气性支承层。所述两层支承层中的至少一个层位于所述薄膜的上游侧，作为滤除环境中的灰尘的预过滤器。所述两个支承层中的另一个层位于所述薄膜的下游侧或者位于所述第一支承层和薄膜之间，作为加固元件。然而，可以提供另外的支承层，甚至提议使用位于所述薄膜上游侧的单个支承层同时发挥预过滤器功能和加固功能。所述透气性支承元件优选由聚烯烃纤维组成的无纺织物制成，用于预过滤器材料，其中平均纤维直径为0.2-15微米，织物重量为30克/米2。所述透气支承元件的透气性必须大于所述多孔PTFE薄膜的透气性。所述多孔PTFE薄膜的平均孔径为0.01-5微米，在一个单独的实施例中为1微米，平均纤维直径为0.2-1.0微米，在一个实施例中为0.2微米，当空气以5.3厘米/秒的流速通过薄膜的时候，表现出的压降为50-1.000帕，在实施例中为176,5帕。因此所述过滤介质的总厚度为0.15-0.3毫米。在本专利技术的描述中，采用特殊的方法使过滤介质放电，这是由于人们不希望发生静电放电。因此，为了防止静电放电，所述透气性支承元件由耐静电放电性的材料制成。迄今为止尚未观察到在EP 1266 681 A2中所述的单级过滤介质的现场应用。尽管该过滤介质被描述为一种满足上述要求的方法，但是人们仍然需要进一步改进所述过滤介质，以使其适于燃气涡轮的现场应用(in-field application)。
技术实现思路
根据本专利技术，该目的是通过使用一种涡轮进气口过滤器达到的，该涡轮进气口过滤器的总体结构基本上与EP 1 266 681 A2中所述的结构类似，但是进行了一些改良。因此，所述涡轮进气口过滤器包括复合过滤介质和用来将复合过滤介质安装在其中、从而使得过滤介质和框架之间实现气密配合的框架，所述过滤介质包括薄膜过滤层，该薄膜过滤层具有多孔聚合物薄膜；还包括至少一个包含纤维的深型过滤介质层，所述深型过滤介质层相对于流过过滤器的空气的流向位于所述薄膜过滤层的上游侧。根据本专利技术，作为预过滤器的深型过滤介质层的纤维具有静电荷。尽管带静电的过滤器材料可通过许多种已知的技术制成，但是在美国专利第5,401,446号中描述了一种很方便的对纤维织物进行冷充电的方法。带电荷的纤维通过将小颗粒吸引并保持在纤维上，从而提高了过滤器的性能。已经发现由此造成的过滤介质的压降的增大速率要比不带电荷的深型过滤介质中的速率更慢。通过在深型过滤介质(预过滤器)中除去小颗粒，可以防止由于薄膜表面(相对于“深型”过滤介质来说，该薄膜表面是“表面”过滤介质)上的滤饼累积造成薄膜过滤层过早发生堵塞。因此所述滤饼的透气性能够保持较长的时间。预计根据本专利技术的过滤器设计成能够在高污染区域内连续使用长达两年或更久而无需更换过滤器。优选在所述薄膜的上游或下游侧提供不同于深型过滤介质的支承层，以提供耐受气流和所产生的压降的支承作用。但是应当注意，所述支承层将会显著影响所述过滤介质的整体透气性。当支承层与薄膜层叠的时候，这一点是特别优选的。因此，通过与支承层层叠，过滤器的透气性将会减小5倍。尽管所述深型过滤介质层优选包括非织造纤维织物，具体来说包括熔喷织物，但是所述薄膜过滤层优选由多孔聚四氟乙烯(ePTFE)制成。ePTFE是疏水性的，具有细小的微孔结构，形成能够防止水分进入，而且能够高效地俘获小颗粒的表面；因此还可有效地防止盐粒通过。人们已经证明如美国专利第5,814,405号所述使用ePTFE薄膜是特别有效的。其中所述的薄膜具有高过滤效率、通气量和爆裂强度。在该专利中完整地描述了制备合适的ePTFE薄膜的方法，该专利参考结合入本文中。这些ePTFE薄膜可购自美国特拉华州，Newark的W.L.Gore & Associates，Inc.。但是也可使用通过其它方法制造的具有相同结构的ePTFE薄膜。已经发现这种特别的ePTFE薄膜在以下相关因素之间获得了良好的平衡透气性、保水性和保盐性(salt retention)，颗粒过滤效率和处理。具体来说，在使用所述ePTFE薄膜的时候，那些在将过滤介质折叠成带褶皱的筒或平板过滤器时通常会出现的针孔将不再成为问题。所述薄膜的这些有益的性质是由于其微观结构造成的。更具体来说，美国专利第5,814,405号中描述的ePTFE薄膜具有主要由一系列微丝互连的结组成的内部微观结构，所述结通常平行排列，呈高度细长状态，长宽比等于或大于25∶1，优选等于或大于150∶1。当所述ePTFE薄膜由PTFE均聚物和改性的PTFE聚合物的混合物制成的时候，可以做到这一点。尽管美国专利第5,814,405号中所述的薄膜的平均流量孔径(mean flow poresize)等于或小于1.5微米，但是出于本专利技术的目的，优选的是平均流量孔径大于1.5微米，具体来说是1.5-15微米，在一个优选的实施方式中约为3微米。这可通过在制备薄膜的过程中，进一步沿纵向和/或横向拉伸薄膜，直至达到所需的孔隙率而很容易地做到。因此可以提供一种涡轮进气口本文档来自技高网...

【技术保护点】
用来从进入涡轮的气流中除去颗粒的涡轮进气口过滤器，该过滤器包括复合过滤介质（１０）和框架（１４），所述框架（１４）用来将所述复合过滤介质（１０）安装在其中，从而在过滤介质（１０）和框架（１４）之间形成气密的配合，所述过滤介质（１０）包括 薄膜过滤层（２０），其包括多孔聚合物薄膜，至少一个包括纤维的深型过滤介质层（１８），相对于气流流过过滤器的方向，所述深型过滤介质层（１８）位于所述薄膜过滤层（２０）的上游侧，其特征是，所述深型过滤介质层（１８）的纤维带有 静电荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R施瓦茨，
申请(专利权)人：WL戈尔有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]