專利名稱：具有帶單向閥的排出裝置的渦輪機(jī)過濾器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及渦輪機(jī)入口過濾器系統(tǒng)技術(shù)，
且更具體地涉及用于渦輪機(jī)入口過濾器系統(tǒng)的排出裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代渦輪機(jī)包括許多在精密公差內(nèi)操作的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。吸入 渦輪機(jī)的進(jìn)口中的雜質(zhì)可能導(dǎo)致?lián)p傷、過度磨損或者甚至災(zāi)難性故 障。因此，渦輪機(jī)設(shè)有起從進(jìn)口氣流中移除外來微粒作用的各種系統(tǒng)。 大體上，地理限制決定了渦輪機(jī)的微粒移除水平。與在諸如近海石油 鉆塔的惡劣環(huán)境中運(yùn)行的渦輪機(jī)相比，在相對干燥、干凈的環(huán)境中運(yùn) 行的渦輪機(jī)要求更低水平的微粒移除。除了移除微粒之外，渦輪機(jī)設(shè) 有從進(jìn)口氣流中移除水分的過濾系統(tǒng)。液體可能攜帶化學(xué)制品，例如 可損傷內(nèi)部渦輪機(jī)構(gòu)件的鹽、酸等。 一旦被捕捉到，水分就被送到排 出裝置且被引導(dǎo)出渦輪機(jī)?，F(xiàn)有的水分系統(tǒng)釆用包括排出箱的壓力計式排出裝置。排 出箱周期性地充有形成防止未經(jīng)過濾的空氣流繞過過濾系統(tǒng)及進(jìn)入 渴輪機(jī)進(jìn)口的阱的流體(水)。更特別地，在運(yùn)行時，高速氣流進(jìn)入渦 輪機(jī)。該高速氣流橫穿排出裝置，產(chǎn)生可拉進(jìn)額外的未過濾空氣的壓 差，從而使得過濾系統(tǒng)的目的不能實(shí)現(xiàn)。為了防止空氣回流，排出箱 部分地充有水以形成阱。然而，隨著時間的過去，排出箱中的水-故消 耗掉，且需要補(bǔ)充。不幸的是，維護(hù)計劃未必能嚴(yán)格遵循，且排出箱 中的水經(jīng)常得不到及時補(bǔ)充。在這種情況下，且盡管對過濾系統(tǒng)投資 了大量資金，但是仍然有未經(jīng)過濾的空氣進(jìn)入渦輪機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例，渦輪機(jī)包括具有進(jìn)口的 壓縮機(jī)部分和具有內(nèi)部和外部的過濾系統(tǒng)。過濾系統(tǒng)設(shè)置在進(jìn)口的上 游，且包括能夠與過濾系統(tǒng)的外部進(jìn)行流體連通的排出裝置。排出裝 置包括單向閥，該單向閥允許從流過過濾系統(tǒng)的內(nèi)部的空氣中分離的 液體沿第 一方向通過排出裝置而通到過濾系統(tǒng)的外部，且基本限制未 經(jīng)過濾的空氣流沿第二方向從外部進(jìn)入進(jìn)口 。根據(jù)本發(fā)明的另 一個示例性實(shí)施例，操作渦輪機(jī)的方法包 括使氣流通過設(shè)置在渦輪機(jī)進(jìn)口上游的過濾系統(tǒng)，從過濾系統(tǒng)中的 氣流中捕捉液體，且通過能夠與過濾系統(tǒng)的外部進(jìn)行流體連通的排出 裝置從過濾系統(tǒng)中排出液體。排出裝置具有單向閥，該單向閥允許由 過濾系統(tǒng)捕捉到的液體沿一個方向通到外部，且防止未經(jīng)過濾的空氣 沿另 一個方向進(jìn)入渦輪^幾進(jìn)口 。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的壓力計式排 出裝置的渦輪機(jī)系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1的壓力計式排出裝置的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實(shí)施例的壓力計式排出 裝置的示意圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的又一個示例性實(shí)施例的壓力計式排出 裝置的示意圖。
部件列表
1. 圖1
2. 渦輪機(jī)系統(tǒng) 4.渦輪機(jī)殼體 6.內(nèi)部部分10.渦輪機(jī)
12. 壓縮*兒部分
13. 渦輪部分
14. 軸
16. 發(fā)電機(jī)
17. 軸
20.進(jìn)口(12)
22.進(jìn)口系統(tǒng)
25.排氣煙自
40.進(jìn)口部件或管道
42. 第一端部
43. 第二端部
44. 中間部分 48.過濾系統(tǒng)
54. 入口區(qū)
55. 內(nèi)部/過濾區(qū)
56. 出口區(qū)
59.壓力計式排出系統(tǒng)
69. 圖2
70. 排出箱
71. 內(nèi)部部分或液室
76. 第一排出管道
77. 第二排出管道
80. 笫一端區(qū)段(77)
81. 第二端區(qū)段(77)
82. 中間區(qū)段(77) 84.倒U形截面
87.第一基本豎直的部件88. 第二基本豎直的部件
89. 基本水平的部件
90. 第一端(87)
91. 第二端(87)
92. 第一端(89)
93. 第二端
96. 第一端(88)
97. 第二端(88) 100.單向閥 104.盒體 106.止回閥
115. 圖3
116. 壓力計式排出系統(tǒng) 118.排出管道
120. U形第一基本部件(118)
121. 第二基本部件(118)
122. 基本水平的部件(118)
124. 第一端(120)
125. 第二端(120)
127. 第一端(122)
128. 第二端(122)
131. 第一端(121)
132. 第二端(121) 140.單向閥 142.盒體
144.止回J求
150. 壓力計式排出系統(tǒng)
151. 第一基本豎直的部件(150)第二基本豎直的部件(150)
153.第三基本豎直的部件(150)
154.第一基本水平的部件
155.第二基本水平的部件
157.第一端(151)
158.第二端(151)
162.第一端(154)
163.第二端(154)
167.第一端(152)
168.第二端(152)
172.第一端(155)
173.第二端(155)
177.第一端(153)
178.第二端(153)
182.單向閥
184.止回閥
具體實(shí)施例方式參看圖1，大體在2處表明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例構(gòu) 造的渦輪機(jī)系統(tǒng)。渦輪機(jī)系統(tǒng)2包括具有內(nèi)部部分6的渦輪機(jī)殼體4， 內(nèi)部部分6內(nèi)設(shè)置有渦輪機(jī)10。渦輪機(jī)10包括通過軸14可操作地連 接到渦輪部分13上的壓縮機(jī)部分12,渦輪部分13又通過軸17連接 到發(fā)電機(jī)16上。壓縮機(jī)部分12包括接收通過進(jìn)口系統(tǒng)22的空氣流 的進(jìn)口 20。由渦輪機(jī)10產(chǎn)生的排氣自渦輪機(jī)殼體4經(jīng)由排氣系統(tǒng)25 傳出。根據(jù)所顯示的示例性實(shí)施例，進(jìn)口系統(tǒng)22包括進(jìn)口部件或 管道40，該進(jìn)口部件或管道40具有自渦輪機(jī)殼體4通過中間部分44 延伸到第二端部43的第一端部42。第二端部43以流體的方式(即流體可在其之間流動的方式)(flmdly)連接到過濾器或過濾系統(tǒng)48上，過 濾系統(tǒng)48取決于地理限制而從進(jìn)入進(jìn)口 20中的空氣流中移除各種物 質(zhì)，例如各種大小的微粒、水分等。所以，過濾系統(tǒng)48包括接收"不 干凈"的空氣流的入口區(qū)54、用于移除外來物體/水分的內(nèi)部或過濾 區(qū)55,以及將"干凈"或"經(jīng)過濾"的空氣輸送到進(jìn)口 20的出口區(qū) 56。此外，過濾系統(tǒng)48包括鄰近出口區(qū)56而定位的壓力計式排出系 統(tǒng)59。壓力計式排出系統(tǒng)59提供通路，以將任何被截留的水分引向 過濾系統(tǒng)48的外部，且離開渦輪機(jī)IO。更具體地，壓力計式排出系 統(tǒng)59允許從通過過濾系統(tǒng)48的氣流中分離的水分沿一個方向流動， 即從過濾系統(tǒng)48中流出，且基本限制空氣沿另一個方向流動，即流 入過濾系統(tǒng)48中。這樣，壓力計式排出系統(tǒng)基本限制未經(jīng)過濾的空 氣繞過過濾系統(tǒng)48及進(jìn)入進(jìn)口 20 。在運(yùn)行時，渦輪機(jī)10在出口區(qū)56處產(chǎn)生可通過敞開的排 出裝置吸入"不干凈"或"未過濾"的空氣的低壓區(qū)域。通過敞開的 排出裝置而傳入的空氣繞過了顆粒和水分過濾器，且可對內(nèi)部渦輪機(jī) 構(gòu)件產(chǎn)生損害。因此，設(shè)計了壓力計式排出系統(tǒng)59,以便防止或至少 基本限制"不干凈"或"未過濾"的空氣進(jìn)入進(jìn)口部件40、繞過過濾 系統(tǒng)48和潛在地對渦輪機(jī)10產(chǎn)生損害。根據(jù)圖2中所說明的一個示 例性實(shí)施例，壓力計式排出系統(tǒng)59包括具有內(nèi)部部分或液室71的排 出箱70。壓力計式排出系統(tǒng)59進(jìn)一步包括第 一排出管道76和第二排 出管道77。第二排出管道77包括暴露于液室71內(nèi)的第一端區(qū)段80， 該第一端區(qū)段80通過中間區(qū)段82延伸到第二端區(qū)段81。與此相比， 第一排出管道76的截面基本為U形，且包括通過基本水平的部件89 以流體的方式連接到第二基本豎直的部件88上的第一基本豎直的部 件87。如圖所示，第一基本豎直的部件87包括以流體的方式連接 到過濾系統(tǒng)48上的第一端90，該第一端90延伸到第二端91?；?水平的部件89包括以流體的方式連接到第一基本豎直的部件87的第二端91上的第一端92，該第一端92延伸到第二端93。第二基本豎直的部件88包括以流體的方式連接到基本水平的部件89的第二端93上的第一端96,該第一端96延伸到選^^奪性地暴露于液室71的第二端97。更特別地，笫一排出管道76包括設(shè)置在第二基本豎直的部件88的第二端97處的單向閥100。根據(jù)所顯示的示例性實(shí)施例，單向閥100包括盒體104，該盒體104容納了浮力部件，例如將第一排出管道76選擇性地暴露于液室71的止回^求106。單向閥100允許水分/流體沿一個方向通到過濾系統(tǒng)48的外部，同時防止或至少基本限制未經(jīng)過濾的空氣沿另 一個(例如相反的)方向流動及進(jìn)入渦4侖機(jī)10。更特別地，當(dāng)液室71包括足夠量的液體時，第二基本豎直的部件88的第二端97被淹沒，從而在第一排出管道76中形成阱。該阱防止空氣流過笫二排出管道77及進(jìn)入渦輪機(jī)10。相反，當(dāng)液室71內(nèi)沒有足夠量的液體且不可能有液體阱時，止回球106擱靠在第二基本豎直的部件88的第二端97上，阻擋通過第一排出管道76的流動，以防止渦輪機(jī)10吸入未經(jīng)過濾的空氣。當(dāng)然，自過濾系統(tǒng)48流出的任何液體將在盒體104內(nèi)使止回球106升高或浮起，且允許液體進(jìn)入液室71中。這樣，在錯過維護(hù)計劃，以及液室71內(nèi)沒有足夠量的水的情況下，仍然保護(hù)渦輪機(jī)10不受外來物體/碎片/水分的影響?，F(xiàn)在將參看圖3來描述根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實(shí)施例構(gòu)造的壓力計式排出系統(tǒng)116。如圖所示，排出系統(tǒng)116包括截面為基本U形的排出管道118。以與上述類似的方式，排出管道118包括通過基本水平的部件122以流體的方式連接到第二基本豎直的部件121上的第一基本豎直的部件120。第一基本豎直的部件120包括以流體的方式連接到過濾系統(tǒng)48上的第一端124,該第一端124延伸到第二端125?；舅降牟考?22包括以流體的方式連接到第一基本豎直的部件120的第二端125上的第一端127,該第一端127延伸到第二端128。第二基本豎直的部件121包括以流體的方式連接到基本水平的部件122的第二端128上的第一端131,該第一端131延伸到選擇性地暴露于排出線路(未示出)的第二端132。更特別地，排出管道118包括設(shè)置在第二基本豎直的部件121的第二端132處的單向閥140。根據(jù)所顯示的示例性實(shí)施例，單向閥140包括容納了浮力止回球144的盒體142。以與上述類似的方式，單向閥140允許水分/流體沿一個方向通到過濾系統(tǒng)48的外部，同時防止或至少基本限制未經(jīng)過濾的空氣沿另一個(例如相反的)方向流動及通過排出管道118進(jìn)入渦輪機(jī)10。現(xiàn)在將參看圖4來描述根據(jù)本發(fā)明的又一個示例性實(shí)施例構(gòu)造的壓力計式排出系統(tǒng)150。如圖所示，壓力計式排出系統(tǒng)150包括分別通過笫一基本水平的部件154和第二基本水平的部件155以流體的方式連接到笫二基本豎直的部件152和第三基本豎直的部件153上的第一基本豎直的部件151。更特別地，第一基本豎直的部件151包括以流體的方式連接到過濾系統(tǒng)48上的第一端157,該第一端157延伸到第二端158。第一基本水平的部件154包括以流體的方式連接到第一基本豎直的部件151的第二端158上的第一端162,該笫一端162延伸到第二端163。第二基本豎直的部件152包括以流體的方式連接到第一基本水平的部件154的第二端163上的第一端167,該第一端167延伸到第二端168。第二基本水平的部件155包括以流體的方式連接到第二基本豎直的部件152的第二端部168上的第一端172，該笫一端172延伸到第二端173。最后，第三基本豎直的部件153包括以流體的方式連接到第二基本水平的部件155的第二端173上的第一端177，該第一端177延伸到第二端178。根據(jù)圖4中所說明的示例性實(shí)施例，第二端178設(shè)有單向閥182。以同樣類似于以上所述的方式，單向閥182允許水分/流體沿一個方向通到過濾系統(tǒng)4S的外部，同時防止或至少基本限制未經(jīng)過濾的空氣沿另 一個(例如相反的)方向流動及進(jìn)入渦輪機(jī)10。所以，單向閥182包括可采取彈簧偏置的止回閥、液壓止回閥、隔膜止回閥、回轉(zhuǎn)止回閥等形式的機(jī)械式止回閥184。這里應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，根據(jù)上述示例性實(shí)施例構(gòu)造的壓力計式排出系統(tǒng)是相對而言無需維護(hù)的系統(tǒng)，其需要少量關(guān)注來確保對相關(guān)聯(lián)的渦輪機(jī)的適當(dāng)保護(hù)。也就是說與需要定期檢查和維護(hù)來確保排出系統(tǒng)內(nèi)存在足夠量的液體來阻擋進(jìn)來的未過濾空氣的現(xiàn)有系統(tǒng)不同。上述示例性實(shí)施例包括單向閥，該單向閥消除了對排出箱中的用來防止吸入未經(jīng)過濾的空氣的水量的需求。此外，本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了消除了對排出箱的任何需要的排出系統(tǒng)?？偟膩碚f，本書面描述使用了實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，而且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)施任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書的字面語言的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求書的字面語言沒有實(shí)質(zhì)性差別的等效結(jié)構(gòu)元件，那么這些其它實(shí)例也意圖處于本發(fā)明的示例性實(shí)施例的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)(10)，其包括具有進(jìn)口(20)的壓縮機(jī)部分(12)；具有內(nèi)部和外部的過濾系統(tǒng)(48)，所述過濾系統(tǒng)(48)設(shè)置在所述進(jìn)口(20)的上游，且包括能夠與所述過濾系統(tǒng)(48)的外部進(jìn)行流體連通的排出裝置(59)、(116)、(150)，所述排出裝置(59)、(116)、(150)包括單向閥(100)、(140)、(182)，所述單向閥(100)、(140)、(182)允許從流過所述過濾系統(tǒng)(48)的內(nèi)部的空氣中分離的液體沿第一方向通過所述排出裝置(59)、(116)、(150)而通到所述過濾系統(tǒng)(48)的外部，且基本限制未經(jīng)過濾的空氣流沿第二方向自所述外部進(jìn)入所述進(jìn)口(20)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(IO)，其特征在于，所述單向閥 (100)、 (140)為浮力止回球(106)、 (144)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述排出裝 置(IOO)、 (140)包括盒體(104)、 (142)，所述浮力止回球(106)、 (144)設(shè) 置在所述盒體(104)、 (142)內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(IO)，其特征在于，所述單向閥 (182)為機(jī)械式止回閥(184)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪機(jī)(IO)，其特征在于，所述機(jī)械式止回閥(184)為彈簧偏置的止回閥、液壓止回閥、隔膜止回閥和擺臂止 回閥其中之一。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)(IO),其特征在于，所述排出裝 置(59)、 (116)、 (150)包括壓力計式排出裝置，所述壓力計式排出裝置 包括具有基本U形的截面的至少 一個排出管道(74)、 (118)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述至少一 個排出管道(118)包括通過基本水平的部件(89)、 (122)以流體的方式連 接到第二基本豎直的部件(88)、 (121)上的第一基本豎直的部件(87)、 (120),所述單向閥(IOO)、 (104)設(shè)置在所述第一基本豎直的部件和所述第二基本豎直的部件(87)、 (120)、 (S8)、 (121)其中之一處。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪機(jī)(10),其特征在于，所述至少一 個排出管道(76)、 (118)包括具有第 一暴露端部(97)的第 一排出管道(76) 和具有第二暴露端部(80)的笫二排出管道(71)，所述第 一排出管道(76) 具有基本U形的截面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述笫一暴 露端部和所述第二暴露端部(97)、 (80)中的各個設(shè)置在排出箱(70)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有帶單向閥的排出裝置的渦輪機(jī)過濾器系統(tǒng)。一種包括具有進(jìn)口(20)的壓縮機(jī)部分(12)和具有內(nèi)部與外部的過濾系統(tǒng)(48)的渦輪機(jī)(10)。過濾系統(tǒng)(48)設(shè)置在進(jìn)口(20)的上游，且包括能夠與過濾系統(tǒng)(48)的外部進(jìn)行流體連通的排出裝置(59)、(116)、(150)。排出裝置(59)、(116)、(150)包括單向閥(100)、(140)、(182)，該單向閥(100)、(140)、(182)允許從流過過濾系統(tǒng)的內(nèi)部的空氣中分離的液體沿第一方向通過排出裝置(59)、(116)、(150)而通到過濾系統(tǒng)(48)的外部，且基本限制未經(jīng)過濾的空氣流沿第二方向自外部進(jìn)入進(jìn)口(20)。
文檔編號F02C7/055GK101629518SQ20091016161
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月16日
發(fā)明者C·J·史密斯, J·H·福爾斯, M·C·沃特斯 申請人:通用電氣公司