空氣處理器具和包括該空氣處理器具的系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及空氣處理器具和包括該空氣處理器具的系統。本公開描述了一種空氣處理器具的實施例，其激勵在發電系統中流向渦輪機的空氣中所發現的小的濕氣液滴形成為大的濕氣液滴。在一個示例中，實施例產生了場，其促進了較小的濕氣液滴之間的接觸。該接觸可增加濕氣液滴的尺寸以促進濕氣從空氣中冷凝出來。
【專利說明】空氣處理器具和包括該空氣處理器具的系統
【技術領域】
[0001]本文公開的主題涉及空氣處理和過濾裝置，并且具體地涉及空氣處理器具的各種實施例，其可減少濕氣含量，例如在帶有渦輪機(例如燃氣渦輪和蒸汽渦輪)的發電系統中流動的空氣中的濕氣含量。
【背景技術】
[0002]例如，在將空氣抽吸到發電系統的渦輪機中之前，發電系統的加熱、換氣和冷卻(HVAC)系統以及其它系統通常部署過濾器和濕氣分離器以從空氣中移除濕氣和碎屑。濕氣分離器的示例引導空氣通過一系列非線性通道。空氣中的濕氣的慣性引起濕氣沖擊通道的側壁。該濕氣匯集在通道的壁上，并從系統中排出，同時空氣繼續流經通道并流動到渦輪機中。
[0003]雖然這些通道可有效地捕獲大的濕氣液滴，但是較小的液滴和微粒時常保留在空氣中，并且可經過下游而到渦輪機中。即使當這些小的濕氣液滴冷凝到非線性通道上時，液滴也時常太小以至于不能形成對非線性通道的表面附著力，該力不足以克服移動穿過通道的空氣的速度。結果，這些小的液滴時常從通道的表面掃過而到向下游攜帶液滴的空氣中。
[0004]小的濕氣液滴在許多情況下普遍，例如在許多環境(例如沿海地區)、氣候以及許多天氣條件(例如霧)下。諸如發電系統的系統時常必須在這些環境中操作而不管不利的條件。為了避免問題，發電系統可能需要一種強健的方案，其減少風險和/或使發電系統的構件退化的速率。
[0005]上面的論述僅為大致的背景信息而提供，并且并不旨在用于幫助確定所主張的主題的范圍。
【發明內容】
[0006]本公開描述了一種空氣處理器具的實施例，其激勵了在空氣中所發現的小的濕氣液滴形成為大的濕氣液滴，該空氣例如在發電系統中流向渦輪機的空氣。在一個示例中，實施例產生了電磁場，其促進了較小的濕氣液滴之間的接觸。該接觸可增加濕氣液滴的尺寸，從而促進了濕氣從空氣中冷凝出來。該空氣處理器具的某些實施例的實踐的優點是減少了流經發電系統的空氣的濕氣含量，其可防止過濾器的阻塞，并可有效地防止損壞渦輪機的構件。
[0007]本公開在一個實施例中描述了一種系統，其包括用于引導周圍空氣的入口區段。入口區段包括過濾器組件和位于過濾器組件的上游的空氣處理器具。在一個示例中，空氣處理器具產生具有電磁波譜中的頻率電磁場以輻照在入口區段中流動的空氣。
[0008]本公開在一個實施例中還描述了一種系統，其包括過濾器組件和設置在過濾器組件的上游的發射器。在一個示例中，發射器產生紅外輻射，其輻照流向過濾器組件的空氣。
[0009]本公開在一個實施例中進一步描述了一種系統，其包括具有入口和出口的天氣罩。該系統還包括設置在天氣罩中的空氣處理器具。在一個示例中，空氣處理器具產生具有電磁波譜中的頻率的電磁場以輻照在天氣罩中流動的空氣。
[0010]一種系統,包括:
用于引導周圍空氣的入口區段，入口區段包括過濾器組件和位于過濾器組件的上游的空氣處理器具，空氣處理器具產生具有電磁波譜中的頻率的電磁場以輻照在入口區段中流動的空氣。
[0011]優選地，還包括設置在過濾器組件的上游的天氣罩，其中，電磁場輻照天氣罩中的空氣。
[0012]優選地，天氣罩形成了多個空氣流。
[0013]優選地，天氣罩包括通道，其形成了第一空氣流和第二空氣流，并且，空氣處理器具輻照第一空氣流和第二空氣流中的至少一個。
[0014]優選地，還包括位于過濾器組件的上游的導葉，其中，空氣處理器具包括設置在導葉上的發射器，并且，發射器產生電磁場。
[0015]優選地，電磁場包括紅外輻射。
[0016]優選地，電磁場包括多個單獨的電磁場。
[0017]優選地，還包括傳感器和與傳感器及空氣處理器具相聯接的控制裝置，其中，控制裝置產生指令以改變響應傳感器的電磁場的參數。
[0018]優選地，傳感器監測入口區段中的空氣的相對濕度。
[0019]優選地，傳感器監測離開入口區段的空氣的相對濕度。
[0020]一種系統,包括:
過濾器組件；以及
設置在過濾器組件的上游的發射器，發射器產生紅外輻射，其輻照流向過濾器組件的空氣。
[0021]優選地，還包括聯接至過濾器組件的上游側的天氣罩。
[0022]優選地，發射器定位在天氣罩的內側。
[0023]優選地，還包括靠近發射器的冷凝表面，其中，冷凝表面接收來自空氣的濕氣液滴。
[0024]優選地，還包括傳感器和與傳感器及發射器相聯接的控制裝置，其中，控制裝置產生指令以改變響應傳感器的電磁場的參數。
[0025]一種系統,包括:
天氣罩，其具有入口和出口 ；以及
設置在天氣罩中的空氣處理器具，空氣處理器具產生了具有電磁波譜中的頻率的電磁場以輻照在天氣罩中流動的空氣。
[0026]優選地，天氣罩將空氣分離成第一空氣流和第二空氣流。
[0027]優選地，電磁場包括用于第一空氣流的第一電磁場和用于第二空氣流的第二電磁場。
[0028]優選地，還包括設置在天氣罩中的冷凝表面。
[0029]優選地，冷凝表面是從入口延伸到出口的導葉的一部分，并且，空氣處理器具存在于入口和出口之間。
[0030]本發明的該簡要描述僅旨在提供本文根據一個或多個說明性實施例而公開的主題的簡要概述，并且不用于引導理解權利要求或限定或限制本發明的范圍，本發明的范圍僅由附屬權利要求來限定。提供該簡要描述是用于以簡化的形式來介紹理念的說明性選擇，其將在下面的詳細說明中進行進一步的描述。該簡要描述并不旨在確定所主張的主題的關鍵特征或本質特征，而且也不旨在用于幫助確定所主張的主題的范圍。所申明的權利要求的主旨并不局限于解決背景中所提及的任何缺點或所有缺點的實施方式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]所以按照可理解本發明特征的方式，通過參照某些實施例可領悟本發明的詳細描述，其中某些實施例在附圖中顯示。然而，應當注意，附圖只顯示了本發明的某些實施例，并因此不應被認為是對其范圍的限制，因為本發明的范圍包含其它同等有效的實施例。附圖無需按比例繪制，重點通常放在描述本發明某些實施例的特征上。在附圖中，相似的標號用于指示遍及各種視圖中的相似的部件。因此，為了進一步理解本發明，可參照以下詳細描述并結合附圖來閱讀，在附圖中:
圖1描繪了示例性的空氣處理器具的示意性側視圖，該空氣處理器具作為例如發電系統的系統的一部分；
圖2描繪了發電系統的入口的示意性側視圖，該發電系統包括示例性的空氣處理系
統；
圖3描繪了圖2的系統的正視圖；
圖4描繪了圖2的入口處的流型；
圖5描繪了示例性的空氣處理器具的示意性側視圖；且 圖6描繪了示例性的空氣處理器具的示意性接線圖。
【具體實施方式】
[0032]廣泛地來說，空氣處理器具的實施例可幫助調節進氣和排氣，從而減少進氣和排氣中存在的濕氣的量。這些實施例適合于各種系統，包括發電系統，其包括發電裝置(例如渦輪機和/或往復式發動機)，加熱、換氣、和調節(HVAC)系統、空氣過濾系統等。在下面論述的示例中，空氣處理器具在發電系統中發現了用途，該發電系統部署了渦輪機(例如燃氣渦輪和蒸汽渦輪)和相關裝置。這些實施例有助于從流經發電系統而流向渦輪機的空氣中移除濕氣。在一個方面，濕氣分離器具可將電磁場引入到空氣中。電磁場可引起濕氣液滴聚結成更大更重的液滴，其在空氣經過發電系統的構件時更可能降落和/或從空氣中冷凝出來。然而，本公開還可設想其它示例，其中空氣處理器具和/或其構件處于合適位置以修改例如在HVAC系統和/或作為過濾系統的一部分和/或替代過濾系統中流動的空氣的濕氣含量。
[0033]圖1描繪了位于系統(例如發電系統104)的入口區段102位置上的示例性的空氣處理器具100 (也即“器具100”)。器具100產生了電磁場106，以處理空氣流108，其流入發電系統102中，流向發電裝置(例如渦輪機110)。電磁場106可具有電磁波譜中的頻率。在一個示例中，頻率限定了紅外輻射。本公開還設想其它頻率范圍例如也引起空氣流108中的濕氣液滴主動聚結在一起的頻率范圍中的福射。在一個示例中，入口區段102包括靠近器具100的冷凝表面。冷凝表面提供了可供濕氣液滴冷凝的區域，并且在一個示例中，冷凝表面處于合適位置，以容許冷凝物從入口區段102 —起消散(例如流出)。
[0034]現在從圖1的簡圖的左邊移動到右邊，發電系統104還具有入口導管112，其經由消聲器組件114而將入口區段102聯接到渦輪機110。渦輪機110包括聯接到消聲器組件114的壓縮機116以及驅動發電機120的渦輪118。渦輪118可包括渦輪入口 122和渦輪出口 124，以便從渦輪118中抽取熱量和/或燃燒氣體。發電裝置的其它示例可包括往復式發動機以及用于替代或聯合燃氣渦輪和蒸汽渦輪使用的相關裝置。
[0035]在發電系統104的操作期間，壓縮機116從圍繞發電系統104的環境中將周圍空氣抽吸到入口區段102中。周圍空氣流經電磁場106。該特征有效地輻照周圍空氣中的濕氣液滴(以及其它沉淀物和污染物)。將電磁場106引入含有濕氣的空氣中可破壞這些濕氣液滴的自然懸浮狀態(或形態)。該破壞可引起空氣中較小的液滴彼此聚結而形成更大更重的濕氣液滴。這些更大的液滴更可能冷凝或被作為器具100的一部分的構件以及發電系統104的入口區段102中所發現的構件捕獲。該特征減少了在空氣到達渦輪機110之前流動空氣的濕氣含量。降低濕氣含量可有助于防止損壞(例如腐蝕)入口區段102的下游構件，例如壓縮機116、渦輪118、發電機120。
[0036]圖2、3和4描繪了空氣處理器具200(也即“器具200”)的另一示例，其可從空氣流108中移除濕氣液滴。圖2顯示了入口區段202的局部側視橫截面圖，以說明器具200的一個實施方式。圖3顯示了沿著圖2的線A-A看去的入口區段202的正視圖。圖4顯示了可發生在入口區段202中的一個示例性的流型。
[0037]在圖2中，入口區段202包括過濾器組件226，其帶有第一過濾器單元228、第二過濾器單元230和設置在該兩者之間的通路單元232。過渡件234將過濾器組件226的下游側聯接到例如圖1的入口導管112。一對天氣罩(例如第一天氣罩236和第二天氣罩238)聯接到過濾器組件226的上游側。天氣罩236、238的示例防止了沉淀物(例如雨、冰、雪等)和大的碎屑(例如葉子)進入過濾器組件226中。天氣罩236、238包括外殼240和多個導葉242，其總體形成了通道以引導空氣穿過天氣罩236、238而進入第一過濾器單元228中。導葉242可形成冷凝表面，空氣中的濕氣液滴可冷凝到該表面上。在其它示例中，冷凝表面可位于過濾器組件226中的合適位置。
[0038]器具200包括一個或多個發射器陣列(例如第一發射器陣列244和第二發射器陣列246)，其均帶有一個或多個可產生紅外輻射250的發射器248。發射器陣列244、246存在于天氣罩236、238中。在一個示例中，發射器248固定到天氣罩236、238的結構，例如固定到外殼240和/或導葉242。該配置將紅外輻射250引導至通道中以輻照流經它的空氣。
[0039]如圖3中最佳所示，發射器248可縱向或橫向地橫跨天氣罩236、238的寬度而延伸。該配置可輻照流經通道的空氣的大部分。發射器248可包括單個伸長的部件。在其它示例中，發射器248可包括較小的單獨的裝置的排列，其位于合適位置，以基本上橫跨天氣罩236、238的寬度而延伸。
[0040]用作發射器248的示例性的裝置發射波，并且在更特殊的構造中發射帶有電磁波譜中的頻率的波。這些裝置可包括發光裝置(例如燈泡和燈管、發光二極管(LED)裝置等)和發熱裝置。這些裝置的任何一個都可利用緊固件(例如螺釘、螺栓等)而固定在天氣罩236,238內。中間構件可提供結構，以將發射器248支撐于天氣罩236、238內的合適位置。這種結構可提供尤其對發射器248的操作支撐、出于維護(例如更換)和修理的目的而通向發射器的通路、以及允許調整發射器248的位置的特征，例如從而改變從發射器248產生的輻射的方向。
[0041]圖4顯示了圖2的帶有箭頭的入口區段202，該箭頭顯示了發生在天氣罩236、238中的流型。如該圖所示，導葉242將空氣流108分離成多個空氣流(例如第一空氣流252、第二空氣流254和第三空氣流256)。空氣流252、254、256經過天氣罩236中的通道，在進入過濾器組件226中之前流經紅外輻射250。在一個示例中，空氣流252、254、256經由過濾器組件226而傳向過渡件234以形成渦輪空氣流258，其流向發電裝置(例如圖1的渦輪機110)。
[0042]在一個實施方式中，紅外輻射250具有頻率，其可能引起具有第一直徑的濕氣液滴聚結成具有第二直徑的濕氣液滴，第二直徑大于第一直徑。該尺寸的液滴接觸導葉242(或冷凝表面)或過濾器組件226中的其它物件，并以足夠的力粘附到接觸表面以防止液滴的進一步移動。在一個示例中，粘附力防止液滴因天氣罩236、238中持續流動的空氣流252、254、256的速度而被帶走。
[0043]如上面論述的那樣，器具200的實現可有助于從流經入口區段202的空氣中移除濕氣和/或某些污染物。例如參照圖4，空氣流108的濕氣含量可具有第一值，并且渦輪空氣流258的濕氣含量可具有第二值。器具200的使用可處理進入的空氣，以引起第二值下降到第一值以下。該特征對于在濕潤氣候中建立的系統(例如圖1的發電系統104)使用是特別有利的，在該氣候中，周圍空氣可能呈現比其它氣候相對更高的某些性質(例如濕氣含量和/或相對濕度)。而且，諸如霧、雨和風的天氣條件可使這些性質改變到一水平，其將容許空氣中的濕氣液滴如果不處理的話將堵塞過濾器組件226中的過濾器和/或引起腐蝕以及其它損壞發生于發電裝置(例如圖1的渦輪機110)中。
[0044]圖5描繪了另一示例性的空氣處理器具300(也即“器具300”)，其可減少流經發電系統(例如圖1的發電系統104)的空氣中的濕氣。器具300包括第一發射器陣列344和第二發射器陣列346，其均帶有多個發射器348。器具300與控制裝置360及一個或多個大致以標號362、364、366和368標識的傳感器相聯接。
[0045]器具300的實施例可確定流經例如圖1、2、3和4的入口區段102、202的空氣流108的性質的變化。例如，器具300、控制裝置360和傳感器362、364、366和368可形成反饋環路，其監測空氣流108的性質。傳感器362、364、366和368的示例可包括可產生信號的裝置，該信號指示相對的濕度、濕氣、壓力、速度等。控制裝置360可使用這些信號來修改發射器348的操作。例如，如果控制裝置360確定空氣流108的濕氣含量超過第一閾值電平，那么控制裝置360可發出指令以改變發射器348的某些操作特征(例如強度、輸出、頻率)。在其它示例中，如果控制裝置360確定渦輪空氣流258的濕氣含量超過第二閾值水平，那么控制裝置360可發出指令，其改變發射器348的其中一個或多個操作特征以改善濕氣的捕獲。
[0046]圖6顯示了用于另一示例性空氣處理器具400的高級別的布線的示意圖，該示例性空氣處理器具400可減少流經發電系統(例如圖1的發電系統)的空氣中的濕氣水平。器具400包括第一發射器陣列402和第二發射器陣列404，其均具有多個發射器406。器具400是包括控制裝置410的系統408的一部分，控制裝置410可與器具400交換信號以實現發射器406的操作。控制裝置410具有處理器412、存儲器414和控制電路416。總線418將控制裝置410的構件聯接在一起，以允許信號、數據和信息從控制裝置410的一個構件交換至另一構件。在一個示例中，控制電路416包括傳感電路420，其與傳感器(例如環境濕度傳感器422、天氣罩濕度傳感器424、過濾器組件濕度傳感器426和過渡件濕度傳感器428)相聯接。控制電路416還包括發射器電路430和電力電路432，其分別聯接至第一發射器陣列402和/或第二發射器陣列404、電源434。
[0047]構件的該配置可指示器具400的操作，以減少流經系統(例如圖1的發電系統104)的空氣流的濕氣水平。例如，傳感器422、424、426、428中的一個或多個可提供信號(或輸入)，其涉及圍繞發電系統的周圍空氣的相關信息以及流經發電系統的空氣的相關信息。除了相對濕度之外，該信息還可包括天氣信息(例如溫度、大氣壓力等)以及發電系統內側條件例如渦輪機110 (圖1)內側條件相關的信息。
[0048]控制裝置410的特征還可促進器具400的操作和控制。控制裝置410及其構造性構件例如可在其之間和/或與其它電路(和/或裝置)之間通信，該電路執行高級別的邏輯函數、算法以及可執行的指令(例如固件指令、軟件指令、軟件程序等)。該類型的示例性的電路包括但不局限于分立元件，例如電阻器、晶體管、二極管、開關和電容器。處理器412的示例包括微處理器以及其它邏輯裝置，例如現場可編程序門陣列("FPGAs")和專用集成電路("ASICs")。雖然所有的分立元件、電路和裝置單獨地以電氣領域中普通技術人員通常所理解的方式起作用，但是正是其組合和集成到功能電氣組和電路中，其大致提供了本文所公開和所描述的理念。
[0049]系統408中的構件的結構可容許關于流經發電系統的空氣的濕度做出某些決定。例如，控制裝置410的電氣電路可物理地顯現理論分析和邏輯操作，并且/或者可以以物理形式復制算法、比較分析和/或決策邏輯樹，其均操作以對輸出分配輸出和/或值，該輸出正確地反映了性質、含量和發生變化的起因中的一個或多個，并且通過由例如控制電路416中的相對應的控制電路提供的發射器406的相對輸入從而反映。
[0050]在一個實施例中，處理器412是中央處理器單元(CPU)例如ASIC和/或FPGA，其配置為指令和/或控制發射器406的操作。該處理器還可包括狀態機電路或其它合適的構件，其能夠控制本文所述的構件的操作。存儲器414包括易失性存儲器和非易失性存儲器，并且可儲存可執行指令，其采用和/或包括軟件(或固件)指令和配置設定的形式。各個傳感電路420、發射器電路430和電力電路432可體現為獨立裝置例如固態裝置。這些裝置的示例可安裝到襯底例如印刷電路板和半導體，該襯底可容納包括處理器412、存儲器410和其它相關的電路的各種構件以促進控制裝置408結合其在系統408中的實施方式的操作。
[0051]然而，雖然圖6以分立電路和分立構件的組合的形式顯示了處理器412、存儲器414、控制電路416的構件，但這不是必須的情形。例如，這些構件的中的一個或多個可包括單個集成電路(IC)或其它構件。作為另一示例，處理器412可包括內部程序存儲器，例如RAM和/或ROM。類似地，這些構件的任一或多個功能可橫跨額外的構件(例如多個處理器或其它構件)而分布。
[0052]如在本文中使用的那樣，以單數敘述并以詞“一”或“一個”處置的元件或步驟不應被理解為排除多個元件或步驟，除非明確地敘述了這樣的排除。此外，對本公開的“一個實施例”的提及并不意圖釋作排除也結合所敘述的特征的附加實施例的存在。
[0053]所撰寫的說明書使用示例來公開本發明，包括最佳模式，并且還能夠使本領域的技術人員實施本發明，包括制造并使用任何裝置或系統且執行任何結合的方法。本發明的可專利的范圍由權利要求限定，并可以包括本領域的技術人員想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有與權利要求的字面語言沒有區別的結構要素，或者如果這樣的其他示例包括與權利要求的字面語言無實質區別的等同的結構元件，那么，這樣的其他示例旨在權利要求的范圍內。
[0054] 部件列表:
100:空氣處理器具 102:入口區段 104:發電系統 106:電磁場 108:空氣流 110:潤輪機 112:入口導管 114:消聲器組件 116:壓縮機 118:渦輪 120:發電機 122:渦輪入口 124:渦輪出口 200:空氣處理器具 202:入口區段 226:過濾器組件 228:第一過濾器單元 230:第二過濾器單元 232:通路單元 234:過渡件 236:第一天氣罩 238:第二天氣罩 240:外殼 242:導葉
244:第一發射器陣列 246:第二發射器陣列 248:發射器 250:紅外輻射 252:流動的空氣流 254:流動的空氣流 256:流動的空氣流 300:器具
344:第一發射器陣列346:第二發射器陣列
348:發射器
360:控制裝置
362:標號
364:標號
366:標號
368:標號
400:空氣處理器具
402:第一發射器陣列
404:第二發射器陣列
406:發射器
408:系統
410:控制裝置
412:處理器
414:存儲器
416:控制電路
418:總線
420:傳感電路
422:濕度傳感器
424:天氣罩濕度傳感器
426:過濾器組件濕度傳感器
428:過渡件濕度傳感器
430:發射器電路
432:電力電路
434:電源
【權利要求】
1.一種系統，包括: 用于引導周圍空氣的入口區段，所述入口區段包括過濾器組件和位于所述過濾器組件的上游的空氣處理器具，所述空氣處理器具產生具有電磁波譜中的頻率的電磁場，以輻照在所述入口區段中流動的空氣。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括設置在所述過濾器組件的上游的天氣罩，其中，所述電磁場輻照所述天氣罩中的空氣。
3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述天氣罩形成了多個空氣流。
4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述天氣罩包括通道，其形成了第一空氣流和第二空氣流，并且，所述空氣處理器具輻照所述第一空氣流和所述第二空氣流中的至少一個。
5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括位于所述過濾器組件的上游的導葉，其中，所述空氣處理器具包括設置在所述導葉上的發射器，并且，所述發射器產生所述電磁場。
6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述電磁場包括紅外輻射。
7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述電磁場包括多個單獨的電磁場。
8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括傳感器和與所述傳感器及所述空氣處理器具相聯接的控制裝置，其中，所述控制裝置產生指令以改變響應所述傳感器的所述電磁場的參數。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述傳感器監測所述入口區段中的空氣的相對濕度。
10.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述傳感器監測離開所述入口區段的空氣的相對濕度。
【文檔編號】B01D53/26GK103480220SQ201310233076
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月13日 優先權日:2012年6月13日
【發明者】A.M.庫爾卡尼, M.G.黑特菲爾德, R.M.A.曼 申請人:通用電氣公司