(57)【要約】【課題】  パルスジェット制御弁の数及び所定のフィルタ構成に関する関連の保守整備を低減するダイバータ装置及びシステムを提供する。【解決手段】  １以上のダイバータ装置と、フィルタ組立体を清浄化するためにパルス空気マニホルドからのパルス空気を受け取ってパルス空気のパルスを制御可能に下流側へ送るように構成された１以上の制御弁とを有するパルスジェット清浄システムが開示される。１以上のダイバータは、制御弁からパルスを受け取って、フィルタ組立体を清浄化するためにパルス空気を２以上のブローパイプに供給するための複数の出口ポートに分流するように構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスジェット清浄のためのダイバータ装置であって、
パルス空気マニホルドからのパルス空気を受け取って、パルス空気のパルスを制御可能に下流側へ送るように構成された制御弁と、
制御弁からパルスを受け取って、フィルタ組立体を清浄化するためにパルス空気を２以上のブローパイプに供給するための複数の出口ポートに分流するように構成された１以上のダイバータと
を備えるダイバータ装置。
【請求項２】
ダイバータが、
パルス空気入口及び複数のパルス空気出口を有するダイバータチャンバを定めるハウジングと、
第１のパルス空気出口の中で第１の位置に位置決めされた可動プラグであって、可動プラグは、チャンバを通ってパルス空気出口のうちの１つに入るようにパルス空気を選択的に制御するためのアパーチャを定め、可動プラグは、第２のパルス空気出口の中で第１の位置と第２の位置とのアパーチャの間で移動可能である、可動プラグと、
ダイバータから第１のブローパイプと第２のブローパイプのうちの少なくとも１つまで延在し、プラグを第１の位置と第２の位置との間で受動的に作動させるためにパルスの一部をダイバータへ送給するように構成される１以上のパイロットラインと
をさらに備える、請求項１に記載のダイバータ装置。
【請求項３】
プラグをパルスが存在しない第１の位置に付勢するように構成された付勢要素をさらに備える、請求項２に記載のダイバータ装置。
【請求項４】
付勢要素は、バネを備える、請求項３に記載のダイバータ装置。
【請求項５】
制御弁は、ソレノイド弁及びダイヤフラム弁から成るグループの中の少なくとも１つから選択される、請求項１に記載のダイバータ装置。
【請求項６】
制御弁は、電気信号、油圧信号、及び空気圧信号から成るグループの中の少なくとも１つで作動される、請求項１に記載のダイバータ装置。
【請求項７】
可動プラグは、フラッパ及びボールから成るグループの中の少なくとも１つから選択される、請求項２に記載のダイバータ装置。
【請求項８】
ダイバータは、多方向分流弁を備える、請求項２に記載のダイバータ装置。
【請求項９】
多方向分流弁は、電気信号、油圧信号、及び空気圧信号から成るグループの中の少なくとも１つによって能動的に作動される、請求項５に記載のダイバータ装置。
【請求項１０】
個別のフィルタ組立体を横切るエアサイド圧力降下に応じて１以上のダイバータを連続的に作動させるためのコントローラをさらに備える、請求項１に記載のダイバータ装置。
【請求項１１】
パルスジェット式フィルタ清浄システムであって、
パルス空気マニホルドを含むフィルタチャンバと、
パルス空気マニホルドからのパルス空気を受け取って、パルス空気のパルスを制御可能に下流側へ送るように構成された複数の制御弁と、
制御弁からパルスを受け取って、フィルタ組立体を清浄化するためにパルス空気を２以上のブローパイプに供給するための複数の出口ポートに分流するように構成された１以上のダイバータと
を備える清浄システム。
【請求項１２】
ダイバータが、
パルス空気入口及び複数のパルス空気出口を有するダイバータチャンバを定めるハウジングと、
第１のパルス空気出口の中で第１の位置に位置決めされた可動プラグであって、可動プラグは、チャンバを通ってパルス空気出口のうちの１つに入るようにパルス空気を選択的に制御するためのアパーチャを定め、可動プラグは、第２のパルス空気出口の中で第１の位置と第２の位置とのアパーチャの間で移動可能である、可動プラグと、
ダイバータから第１のブローパイプと第２のブローパイプのうちの少なくとも１つまで延在し、プラグを第１の位置と第２の位置との間で受動的に作動させるためにパルスの一部をダイバータへ送給するように構成される１以上のパイロットラインと
をさらに備える、請求項１１に記載の清浄システム。
【請求項１３】
プラグをパルスが存在しない第１の位置に付勢するように構成された付勢要素をさらに備える、請求項１２に記載の清浄システム。
【請求項１４】
付勢要素は、バネを備える、請求項１３に記載の清浄システム。
【請求項１５】
制御弁は、ソレノイド弁及びダイヤフラム弁から成るグループの中の少なくとも１つから選択される、請求項１１に記載の清浄システム。
【請求項１６】
制御弁は、電気信号、油圧信号、及び空気圧信号から成るグループの中の少なくとも１つで作動される、請求項１１に記載の清浄システム。
【請求項１７】
可動プラグは、フラッパ及びボールから成るグループの中の少なくとも１つから選択される、請求項１２に記載の清浄システム。
【請求項１８】
ダイバータは、多方向分流弁を備える、請求項１１に記載の清浄システム。
【請求項１９】
多方向分流弁は、電気信号、油圧信号、及び空気圧信号から成るグループの中の少なくとも１つによって能動的に作動される、請求項１８に記載の清浄システム。
【請求項２０】
個別のフィルタ組立体を横切るエアサイド圧力降下に応じて１以上のダイバータを連続的に作動させるためのコントローラをさらに備える、請求項１１に記載の清浄システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、パルスジェット式清浄システムに関し、より具体的には、パルスジェット制御弁の数及び所定のフィルタ構成に関する関連の保守整備を低減するダイバータ装置及びシステムに関する
【背景技術】
【０００２】
パルスジェット式フィルタ清浄システムにおいて、塵埃はフィルタ媒体上に収集され、塵埃の固まりが過度の圧力降下をもたらす特有の厚さ及び構造である場合に、圧縮空気のパルスがフィルタ媒体に衝突するか又は衝撃を与えて、固まりを落とす。このパルスは、設計に応じて、時として物理的振動及びもっと言えば逆向きの空気流に付随して起こる場合がある。この固まりが適切にフィルタから除去される際に、システムは、その与えられた環境から塵埃を除去し、通常のフィルタ寿命を示す。固まりが効果的に除去されない場合、フィルタ寿命は著しく短くなる可能性がある。
【０００３】
パルスジェット式清浄システムは、効果的な塵埃除去に必要なマニホルドに対する圧縮空気入口圧力及びパルス弁を規定する。パルス弁は、所定量の空気を所定速度でフィルタに送り、固まりに衝撃を与えてこれを取り除く。実際の空気量は、所定の一定圧力で圧縮空気を供給するパルスノズルに依存する。清浄システムは、特に、パルスを制御するために時間を用いる場合、適切な圧力及びパルス毎に定常繰り返し圧力レベルを受ける必要がある。
【０００４】
典型的なパルスジェット式フィルタ清浄システムは、１つの制御弁を使用して一度に２つのフィルタにパルスを送る。典型的に一列のフィルタは、モジュール毎に４つのフィルタで構成される。従って、各列は列毎に２つの制御弁を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８８９４３５６号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本開示の態様及び利点は、その一部を以下の説明において記載され、又は本説明から明らかになるか、或いは本開示を実施することによって理解することができる。
【０００７】
１以上のダイバータ装置と、フィルタ組立体を清浄化するためにパルス空気マニホルドからのパルス空気を受け取ってパルス空気のパルスを制御可能にフィルタの下流側から送って上流側に吹き付けるように構成された１以上の制御弁とを有するパルスジェット清浄システムが開示される。１以上のダイバータは、制御弁からパルスを受け取って、フィルタ組立体を清浄化するためにパルス空気を２以上のブローパイプに供給するための複数の出口ポートに分流するように構成される。
【０００８】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本開示の実施形態を例証しており、本明細書と共に本開示の原理を説明する役割を果たす。
【０００９】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全かつ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】典型的なガスタービン吸気フィルタシステム及び関連のガスタービン設備の側面図。
【図２】出口又は下流側から見たガスタービン吸気フィルタ及び分流清浄システムの実施形態の一部の斜視図。
【図３】ガスタービン吸気フィルタ及び分流清浄システムの実施形態の下流側端面図。
【図４】ガスタービン吸気フィルタ及び分流清浄システムの実施形態の側面図。
【図５】ガスタービン吸気フィルタ及び分流清浄システムの実施形態の上面図。
【図６】ガスタービン吸気フィルタ及び分流清浄システム用のダイバータ弁の実施形態の図。
【図７】ガスタービン吸気フィルタ及び分流清浄システム用のダイバータ弁の他の実施形態の図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書及び図面において参照符号を繰り返して用いることは、本発明の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。
【００１２】
次に、その１以上の実施例を図面に示している本発明の実施形態について詳細に説明する。各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本開示の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本実施形態では実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、一実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態に対して使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本開示は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１３】
図１を参照すると、吸気システム１０は、空気入口側１２及び空気出口側１３を有するフィルタチャンバ１１を含む。空気は、空気入口側１２に沿って配置された複数の垂直方向に離間した入口フード１６を通ってフィルタチャンバ１１に入る。入口フード１６は、吸気システム１０の内部フィルタを雨、雪、及び日光の影響から保護する働きをする。チャンバ１１は、管板２４によって上流及び下流容積１４及び１５に分割される。上流容積１４は、概して吸気システム１０の「汚染空気セクション」に相当するが、下流容積１５は、概してシステム１０の「清浄空気セクション」に相当する。管板２４は、空気が上流容積１４から下流容積１５へ流れるのを可能にする複数の開口２６を定める。各開口２６は、チャンバの上流容積１４内に配置されたエアフィルタ組立体４０又はフィルタカートリッジによってカバーされる。フィルタ４０は、上流容積１４から下流容積１５へ流れる空気が開口２６を通過する前にフィルタ４０を通過するように配置及び構成される。
【００１４】
図示の特定のフィルタ配列に関して、各エアフィルタ組立体４０は、一対のフィルタエレメント、円筒エレメント、及び円錐エレメントを含む。各フィルタ組立体４０は、対応する開口２６に対して略同軸上に整列しかつ略水平の長手方向軸線を有する。他の可能性のあるフィルタ配列としては、２つの円錐フィルタ、又は２つの円筒フィルタ、並びに１つの円錐フィルタ及び／１つの円筒フィルタを有する水平軸配列；及び２つの円錐フィルタ、又は２つの円筒フィルタ、並びに１つの円錐フィルタ及び／１つの円筒フィルタを有する垂直軸配列を挙げることができる。フィルタ処理時、空気は、上流容積１４から半径方向にエアフィルタ４０を通ってフィルタ４０の内部容積に入る。フィルタ処理された後、空気は開口２６を通って管板２４を通過して下流側の清浄空気容積１５に流入する。次に、清浄空気は、下流容積１５から流出してガスタービン吸気口（図示せず）に流入する。
【００１５】
隔壁２４の各開口２６は、下流容積１５内に取り付けられたパルスジェット式エアクリーナ１７を含む。パルスジェット式エアクリーナ１７は定期的に作動して、空気パルスジェットを関連のエアフィルタ４０を通して後方に、すなわちフィルタエレメントの内部容積から外向きに送り、エアフィルタ４０のフィルタ媒体の中又はその上に捕捉された粒子状物質を振り落とすかさもなければ取り除く。パルスジェット式エアクリーナ１７は、上から下に又はコントローラ４４が定めた既定の順序で連続的に作動することができる。最終的にチャンバ１１の全てのフィルタ４０にパルスが送られて、塵埃の粒子状物質がフィルタから下部ホッパ１８へ吹き飛ばされて除去される。
【００１６】
次に、出口空気Ｏは、移行部品２１０及び入口ダクト２２０を通過する。また、消音器セクション２３０及び吸入抽気加熱システム２４０を使用することもできる。１又は２以上のスクリーン２５０を使用して、大きな汚染物質又はデブリを偏向させることができる。次に、出口空気Ｏの流れは、入口プレナム２６０を通過し、圧縮及び燃焼のために圧縮機２７０に流入する。本明細書では、他の構成及び他の構成要素を使用することができる。吸気システム１０は、ガスタービンエンジン２００に用いることができる。公知のように、ガスタービンエンジン２００は、圧縮機２７０を含むことができる。圧縮機２７０は、流入空気流Ｏを圧縮して加圧空気流２８０を燃焼器２８２に送給する。燃焼器２８０は、加圧空気流２８０を加圧燃料流２８４と混合して燃焼させて燃焼ガス流２８６を生成する。次に、燃焼ガス流２８６はタービン２８８に送給される。燃焼ガス流２８６はタービン２８８を駆動して機械的仕事をもたらす。ガスタービンエンジン２００は、天然ガス、種々の合成ガス、及び／又は他の種類の燃料を使用することができる。
【００１７】
図２において、粒子含有流体、例えば空気は、矢印Ｉで示す方向でガスタービン吸気フィルタシステム２０に吸い込まれる。ガスタービン吸気フィルタシステム２０は、フィルタチャンバ１１（図１参照）と、管板２４を支持するために用いられるフレームとを含む。管板２４は、複数の開口２６を含む。ガスタービン吸気フィルタシステム２０は、管板２４で支持された複数のファブリックフィルタ組立体４０を含む。ファブリックフィルタ組立体４０は、図示のように、管板２４の上流側で開口２６に隣接して取り付けられる。
【００１８】
空気はファブリックフィルタ組立体４０で清浄化される。清浄空気は、矢印Ｏで示すように、管板２４の開口２６から下流へ流れ、下流容積１５（図１参照）及びガスタービン（図示せず）に流入して出力を発生する。例示のファブリックフィルタ組立体４０の各々は、フィルタ組立体の下流に配置された構成要素が使用する前に空気を清浄化するために配置された１以上のフィルタエレメント４２、４４を含む。清浄化される空気はフィルタエレメント４２、４４を通過する。フィルタエレメント４２、４４は、管板２４の開口２６と空気流れ連通して配置される。清浄空気は、開口２６を通過し、その後、下流構成要素に流入する。
【００１９】
使用期間後、空気流から分離してフィルタ組立体上に蓄積した粒子状物質の蓄積に起因して、フィルタ組立体４０の各々のエアサイド圧力降下１４４が増加する。この粒子状物質は、空気流から除去しない場合、下流側の構成要素、例えばガスタービンに対して悪影響を及ぼす可能性がある。フィルタ組立体４０は、比較的高圧の流体の流れ（図４−５に示す加圧ガスのパルスＰなど）を送ることで、定期的に清浄化される。逆向きパルスＰは、本質的にフィルタ組立体の長手方向中心軸線Ａに沿った分流方向に、各フィルタ組立体４０のコアに向けられる。逆向き清浄パルスＰは、フィルタ組立体４０の下流側４８からフィルタ組立体４０の上流側４６に流れる。これは、フィルタ組立体４０から粒子状物質の少なくとも一部を、好ましくは相当量を除去して、空気流から分離してファブリックフィルタ媒体の上に又はその中に堆積した粒子状物質によって引き起こされる、フィルタ組立体４０を横切る制限部を低減する。
【００２０】
加えて、逆向き清浄パルスＰは、フィルタ組立体４０及びフィルタチャンバ１１の他の部分上の氷蓄積を除去することで吸気システム１０の除氷を行うために使用することができる。凍結条件において、氷はフィルタチャンバ１１及びフィルタ組立体４０上に蓄積するので、空気通路を塞いで追加的なエアサイド圧力降下１４４をもたらし、吸気システム１０を通る空気流が低減する。コントローラ１４２（図５参照）は、エアサイド圧力降下１４４に対応する信号を受け取り、逆向きパルスジェット式清浄システム１００を作動させてエアサイド圧力降下１４４が所定値を下回るまでフィルタ組立体４０にパルスを送る。また、コントローラ１４２は、個別のフィルタ組立体を横切るエアサイド圧力降下１４４に応じて１以上のダイバータ１１０を連続的に作動させることができる。
【００２１】
図２−５を参照すると、本開示の１つの態様による逆向きパルスジェット式清浄システム１００が示されている。逆向き清浄パルスＰは、清浄システム１００によりもたらされる。加圧ガスのパルスＰの振り向けは、下流側表面４８を通って各フィルタ組立体４０に中に定期的に行われる。「定期的」とは、逆向きパルスジェットシステム１００をプログラム設定できること、又は手動で作動できることを意味し、特定の時間長さの後の又は公知の方法でフィルタの圧力降下が検出された後の所望の期間であり、フィルタ組立体４０の下流側表面４８を通って送られた加圧ガスのパルスＰが存在する。
【００２２】
一般に、逆向きパルスジェット式清浄システム１００は、空気などの加圧ガスのパルスＰといった高圧流体流れを使用して、フィルタ組立体４０を清浄化する。「パルス」とは、限定された時間間隔の間でフィルタ組立体４０を通る出口流Ｏの圧力よりも少なくとも４倍、好ましくは４−１０倍高い圧力での流体流れを意味する。この時間間隔は概して０．５秒より短い、好ましくは０．３秒よりも短い、場合によっては０．０５秒未満である。
【００２３】
図５で最もよく分かるように、逆向きパルスジェット式清浄システム１００は、複数のパルス制御弁１２０を含む。各制御弁１２０は、空気などの加圧流体を供給する圧縮空気マニホルド１２２に動作可能に接続する。制御弁１２０の各々は、加圧流体を１以上のダイバータ弁１１０を経由して送るように配置され、ダイバータ弁１１０は、パルスＰを選択されたブローパイプ１２４及び１以上のノズル１４０に分流する。定期的に、制御弁１２０が作動して、加圧空気のパルスＰは、ダイバータ弁１１０を通ってノズル１４０に入り、管板２４の開口２６を通ってフィルタ組立体４０に入ることができる。ノズル１４０は、管板２４から所定距離に位置決めされ、図２に示すように、それぞれのフィルタ組立体４０の軸線Ａ又は中心に沿って配置される。
【００２４】
第１及び第２のブローパイプ１２４、１２６は、管板２４又はフレーム２２にクランプ又はブラケットによって取り外せないように固定することができる。逆向きパルスジェット式清浄システム１００のノズル１４０は、溶着などでブローパイプ１２４に取り外せないように取り付けられる。図示の実施形態では、ノズル１４０は、金属管部材で作られており、実質的に一定の円形断面を有し、長手方向中心軸線Ａに対して平行な方向でその長さに沿って延在する。
【００２５】
図６及び７において、パルスジェット式清浄システム１００のためのダイバータ弁１１０は、制御弁１２０からパルスを受け取り、このパルスを複数の出口ポート１１２へ分流し、出口ポート１１はパルス空気を１以上のブローパイプ１２４に供給する。図６及び７から分かるように、ダイバータ弁１１０は、ダイバータチャンバ１１４を定めるハウジングを有し、ダイバータチャンバ１１４は、パルス空気入口１１６及び複数のパルス空気出口１１８を有する。可動プラグ１１９は、第１のパルス空気出口１１８の中で第１の位置に配置され、このプラグ１１９は、チャンバ１１４を通りパルス空気出口１１８のうちの１つに入るようにパルス空気を選択的に制御するためのアパーチャを定める。プラグ１１９は、第２のパルス空気出口１１８の中で第１の位置と第２の位置との間を移動する。１以上のパイロットライン９８が、ダイバータ１１０から第１のブローパイプ１２４及び第２のブローパイプ１２６のうちの少なくとも１つに延在しており、パイロットライン９８は、パルスの一部をダイバータ１１０に送給するように構成され、プラグを第１の位置と第２の位置との間で受動的に移動させる。ダイバータ１１０の一実施形態は、プラグ１１９をパルスが存在しない第１の位置に付勢ように構成された、例えばバネである付勢要素１２８を有する。可動プラグ１１９は、フラッパ又はボールといった圧縮空気供給のための何らかの適切なタイプとすることができる。一実施形態では、ダイバータ１１０は、複合圧力逃し弁などの多方向分流弁であり、パイロットライン９８によって受動的に作動されること、又は電気式、油圧式、又は空気圧式アクチュエータによって能動的に作動されることができる。制御弁１２０は、ソレノイド弁、ダイヤフラム弁、又は圧縮空気供給に適した他の弁とすることができる。制御弁１２０は、電気信号、油圧信号、又は空気圧信号などの適切な駆動力によって駆動されることができる。
【００２６】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本開示の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２７】
１０  吸気システム
１１  フィルタチャンバ
１２  空気入口側
１３  空気出口側
１４  上流容積
１５  下流容積
１６  入口フード
１７  パルスジェット式エアクリーナ
１８  下部ホッパ
２０  ガスタービンフィルタ吸気システム
２２  フレーム
２４  管板
２６  開口
４０  フィルタ組立体
４２  フィルタエレメント
４４  フィルタエレメント
４６  上流側
４８  下流側
９８  パイロットライン
１００  パルスジェット式清浄システム
１１０  ダイバータ弁
１１２  出口ポート
１１４  ダイバータチャンバ
１１６  パルス空気入口
１１８  パルス空気出口
１１９  可動プラグ
１２０  パルス制御弁
１２２  圧縮空気マニホルド
１２４  第１のブローパイプ
１２６  第２のブローパイプ
１２８  付勢要素
１４０  ノズル
１４２  コントローラ
１４４  エアサイド圧力降下
２００  ガスタービンエンジン
２１０  移行部品
２２０  入口ダクト
２３０  消音器セクション
２４０  吸入抽気加熱システム
２５０  スクリーン
２６０  入口プレナム
２７０  圧縮機
２８０  圧縮空気
２８２  燃焼器
２８４  加圧燃料
２８６  燃焼ガス
２８８  タービン
Ｉ  入口流
Ｏ  出口流
Ｐ  逆向きパルス
Ａ  フィルタ軸線
【図１】
2017154133.tif 000003
【図２】
2017154133.tif 000004
【図３】
2017154133.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017154133.tif 000007
【図６】
2017154133.tif 000008
【図７】
2017154133.tif 000009
【外国語明細書】
2017154133000001.pdf