空气过滤器超声波清洗系统和其使用方法相关申请案的交叉参考
本申请案主张2014年10月15日申请的题为“空气过滤器超声波清洗系统和其使用
方法(Air Filter Ultrasonic Cleaning Systems And The Methods Of Using The
Same)”(案号SA 6008PA/77097.32)的第14/515,066号美国专利申请案的优先权，所述美国
专利申请案的内容特此以全文引用的方式并入。
技术领域
本说明书大体上涉及一种超声波清洗系统，且确切地说涉及一种用于清洗空气过
滤器的超声波清洗系统。
背景技术
目前，空气过滤器被用在燃气涡轮机系统中。这些空气过滤器通常从待供应到燃
气涡轮机系统的其它部分(即，压缩器、燃烧器和涡轮机)的空气去除异物，例如灰尘和污
垢。燃气涡轮机系统的这些其它部分在高的速度和小的容限下操作，从而使用以安全且高
效操作的经适当过滤的空气成为必需。因此，需要对燃气涡轮机系统和相关装置的继续改
进。
发明内容
在一个实施例中，一种超声波洗涤单元可包含：电源；外壳，其包含介质入口、介质
出口和底表面；多个超声换能器，其耦合到所述电源，且绕所述外壳内的所述底表面安置并
从所述底表面延伸；支撑结构，其包含座椅，其中所述支撑结构同轴地安置在所述多个超声
换能器内；其中所述座椅可操作以在于所述超声波洗涤单元内洗涤空气过滤器时固持所述
空气过滤器且从所述空气过滤器接纳残余物。
在另一实施例中，一种超声波清洗系统可包含介质源和超声波洗涤单元。所述超
声波洗涤单元可包含：电源；外壳，其包含与所述介质源连通的介质入口、介质出口和底表
面；多个超声换能器，其耦合到所述电源，且绕所述外壳内的所述底表面安置并从所述底表
面延伸；支撑结构，其包括座椅和套管，其中所述支撑结构同轴地安置在所述多个超声换能
器内；其中所述座椅可操作以在于所述超声波洗涤单元内洗涤空气过滤器时固持所述空气
过滤器且从所述空气过滤器接纳残余物，且所述套管可操作以与所述空气过滤器啮合并将
所述空气过滤器紧固在所述座椅内。
在另一实施例中，一种用于清洗空气过滤器的方法可包含：提供包括座椅的超声
波洗涤单元；将空气过滤器放在所述超声波洗涤单元中；将超声波能量从所述超声波洗涤
单元施加到所述空气过滤器以从所述空气过滤器去除残余物；将所述残余物收集在所述座
椅内；以及从所述超声波洗涤单元去除所述空气过滤器。
结合图式鉴于以下详细描述将更完全理解本文中所描述的实施例所提供的这些
和额外特征。
附图说明
图式中所阐述的实施例在本质上是说明性的，且并不意图限制由权利要求书定义
的标的物。当结合以下图式阅读时可理解说明性实施例的以下详细描述，附图中的相同结
构以相同参考数字指示，且在图式中：
图1描绘根据本文中所展示并描述的一个或多个实施例的超声波清洗系统；
图2A描绘图1的超声波清洗系统的支撑结构的实施例的侧视图；
图2B描绘图2A的支撑结构的等距视图。
图2C描绘图2A的支撑结构的俯视图；
图3描绘图1的超声波清洗系统的超声波洗涤单元的侧视图；
图4描绘根据本文中所展示并描述的一个或多个实施例的图2A的组合的空气过滤
器和支撑结构的等距视图；
图5描绘图4的支撑结构和空气过滤器的俯视图；且
图6描绘根据本文中所展示并描述的一个或多个实施例的清洗空气过滤器的方法
的流程图。
具体实施方式
以下文字阐述本发明的众多不同实施例的宽泛描述。所述描述应解释为仅仅是说
明性的且并不描述每个可能的实施例，这是因为描述每个可能的实施例将是不切实际的，
如果有可能的话，应理解，本文中所描述的任何特征、特性、组件、组合物、产品、步骤或方法
可整体或部分地删除、组合或替换本文中所描述的任何其它特征、特性、组件、组合物、产
品、步骤或方法。可使用当前技术或在本专利申请日之后开发的技术来实施众多替代实施
例，所述实施例将仍属于权利要求书的范围内。
现参考图1，超声波清洗系统1可包括介质源70和超声波洗涤单元2。介质源70可为
储集器、管道、到城市用水的连接件、具有泵的存储系统、重力进料池或介质15的任何其它
供应。介质源70可在超声波洗涤单元2外部和/或内部。
如本文中所使用的“介质”指能够传输超声波能量的液体、半固体(例如，凝胶)或
固体(例如，小珠粒)物质。介质15的实例包含(但不限于)水、清洁剂或清洗剂和其任何组
合。可使用的水的形式的实例包含盐水、无菌水、脱氧水、去离子水或其类似者。
共同参考图1和3，展示超声波清洗系统1的超声波洗涤单元2。超声波洗涤单元2包
括电源5、外壳10、多个超声换能器20和支撑结构40。超声波洗涤单元2通常经配置以固持介
质15且准许将空气过滤器30浸润在介质15中。超声波洗涤单元2进一步经配置以通过使用
多个超声换能器20产生并传输超声波能量以清洗浸润在介质15中的空气过滤器30来洗涤
空气过滤器30。
外壳10可包括用以用介质15填充外壳10或用以排出介质15的外壳10的介质入口
12和/或介质出口14。介质入口12可与介质源70连通。在所说明的实施例中，介质入口12与
介质出口14不同。替代地，介质入口12和介质出口14可为外壳10上的同一元件，从而起到双
重目的或准许介质15进入到外壳10中并将介质15分散到外壳10之外。
外壳10进一步包括底表面16。在所说明的实施例中，底表面16为大体上圆形。替代
地，底表面16可为可操作以容纳沿此底表面16定位的多个超声换能器20以使得超声换能器
20围绕支撑结构40的任何形状。外壳10可由所属领域中已知的任何适当材料制成，所述材
料例如金属、塑料、复合物或其任何组合。在一个实施例中，外壳10可由不锈钢制成。外壳10
可为准许浸润空气过滤器30的任何适合大小和形状。
超声换能器20通常产生并传输超声波能量以清洗定位在外壳10内的空气过滤器
30。超声换能器20可电耦合到电源5且绕外壳10的底表面16安置并从底表面16延伸。尽管电
源5仅在图1中展示为耦合到超声换能器20中的一者，但应理解，电源5可个别地耦合到每个
超声换能器20或耦合到一个超声换能器20，且超声换能器20耦合到电路中的其它超声换能
器20。电源5可经由线或无线地耦合到超声换能器20。在所说明的实施例中，存在四个均匀
间隔开的超声换能器20，其从底表面16延伸空气过滤器30和支撑结构40在组合时的全部高
度。在其它实施例中，在替代配置中可存在更多或更少绕外壳10的底表面16延伸到各种高
度的超声换能器20。超声波洗涤单元2可包括换能器控制单元3，换能器控制单元3电子耦合
到电源5和/或超声换能器20以控制由超声换能器20发射的超声波能量的振幅、频率、功率
和/或持续时间。
本发明可在硬件和/或软件(包含固件、驻留软件、微码等)中体现。超声换能器控
制器单元3可具有至少一个处理器和计算机可读媒体。计算机可用或计算机可读媒体可为
可含有、存储、传达、传播或输送程序以供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行
系统、设备或装置使用的任何媒体。
计算机可用或计算机可读媒体可为例如(但不限于)电子、磁性、光学、电磁、红外
线或半导体系统、设备、装置或传播媒体。计算机可读媒体的更特定实例(非详尽性列表)将
包含以下各者：具有一个或多个线的电连接件、便携式计算机磁盘、随机存取存储器
(random access memory；RAM)、只读存储器(read-only memory；ROM)、可擦除可编程只读
存储器(erasable programmable read-only memory；EPROM或闪存)、光纤和便携式压缩光
盘只读存储器(compact disc read-only memory；CD-ROM)。应注意，计算机可用或计算机
可读媒体可甚至为纸或可在上面印刷程序的另一适合介质，因为程序可经由(例如)对纸或
其它介质的光学扫描而被电子捕获，随后被编译、解译或视需要另外以适合方式处理，且随
后存储在计算机存储器中。
在各种实施例中，超声换能器20可经调适以在约18kHz到约3MHz的频率下产生并
传输超声波能量。在一些实施例中，频率可为约20kHz到约40kHz。在一些实施例中，超声换
能器20可经调适以产生并传输约每cm2 0.01瓦到约每cm2 20.0瓦的功率输出。在一些实施
例中，放在外壳10中的介质15允许和/或辅助超声波能量从超声换能器20均匀传输到由介
质15浸润并围绕的空气过滤器30。
在一些实施例中，空气过滤器30通常经配置以在燃气涡轮机内操作。空气过滤器
30的特定材料、尺寸(包含其高度(hf))和配置超出本发明的范围，且可从对空气过滤器的
个体的常规或仍待开发的教示搜集到。所使用的空气过滤器30的一个实例为由唐纳森公司
(Donaldson Company)制造的P19-1177空气过滤器滤筒，然而，可使用任何其它经类似设计
的产品。
在所展示的实例中，支撑结构40包括座椅50。在一些实施例中，支撑结构40可由不
锈钢或能够啮合空气过滤器30且存在在所选介质15内的任何其它材料制造。如图1中所展
示，支撑结构40同轴地安置在外壳10内，使得其定位在多个超声换能器20内。替代地，支撑
结构40可沿底表面16的半径安置在任何地方。如图2A到2C中所展示，座椅50具有外部座椅
直径(Doc)、座椅内径(Dic)、座椅高度(C)、上部座椅表面51和外部座椅表面53。座椅50通常
经配置以可操作以在于超声波洗涤单元2内洗涤空气过滤器30时支撑和/或固持空气过滤
器30且从空气过滤器30接纳残余物。座椅内径(Dic)可为在外部座椅直径的约50％(0.5Doc)
与外部座椅直径的约80％(0.8Doc)之间的任何值。在其它实施例中，座椅内径(Dic)可为在
外部座椅直径的约65％(0.65Doc)与外部座椅直径的约76％(0.76Doc)之间的任何值。在所
说明的实施例中，座椅内径(Dic)为约30cm，且外部座椅直径(Doc)为约40cm。座椅高度(C)可
为在外部座椅直径的约10％(0.1Doc)与外部座椅直径的约90％(0.90Doc)之间的任何值。
座椅50可限定沿外部座椅表面53和多个支撑件56且安置在外部座椅表面53和多
个支撑件56内的外部孔隙54。多个支撑件56中的每一者具有沿座椅50的底部的支撑件周向
宽度(E)。座椅50可限定具有孔隙高度(B)和孔隙周向宽度(A)的某数目(n)个外部孔隙54，
其中n为在外部座椅直径的约10％(0.1Doc)与外部座椅直径的约60％(0.6Doc)之间的整数。
在所说明的实施例中，座椅50限定四个(n＝4)外部孔隙54，其中孔隙高度(B)为约11cm，且
孔隙周向宽度(A)为约20cm。孔隙高度(B)可为在孔隙周向宽度的约5％(0.05A)与座椅高度
的约90％(0.9C)之间的任何值。支撑件周向宽度(E)可为使得支撑件周向宽度(E)大于孔隙
周向宽度(0.20A)的约20％的任何值。
在一些实施例中，介质出口14可以高度(h)沿外壳10安置，其中高度(h)小于座椅
高度(C)。在其它实施例中，介质出口14可沿外壳10安置在其它位置，使得高度(h)等于或大
于座椅高度(C)。
在一些实施例中，支撑结构40可包括套管60，套管60通常经配置以可操作以与空
气过滤器30啮合并将空气过滤器30紧固在座椅50上。替代地，支撑结构40可包括经配置以
与空气过滤器30直接啮合的座椅50的部分，例如卡扣机构、楔子、搭扣等。在包含套管60的
实施例中，套管60从上部座椅表面51延伸，且具有套管厚度(Ts)、套管高度(Hs)和套管内径
(Dis)。在所说明的实施例中，套管厚度(Ts)为约5mm。套管高度(Hs)可在空气过滤器30的高
度的约2％(0.02hf)与空气过滤器30的高度的约15％(0.15hf)之间。在所说明的实施例中，
与具有约78cm的高度(hf)的所选空气过滤器30相比，套管高度(Hs)为约3cm。套管内径(Dis)
在座椅内径(Dic)与所选空气过滤器30的外径(Dof)之间。在所说明的实施例中，套管60以座
椅50的上部座椅表面51为中心，且具有等于(Doc+Dic)/2+Ts的直径(Dis)(约等于35cm)。
如图6中所展示，预期使用超声波洗涤单元2的方法100。方法100包括：展示为102
的提供包括座椅50的超声波洗涤单元2；展示为104的将空气过滤器30放在超声波洗涤单元
2中；展示为106的将超声波能量从超声波洗涤单元2施加到空气过滤器30以从空气过滤器
30去除残余物；展示为108的将残余物收集在座椅50内；以及展示为110的从超声波洗涤单
元2去除空气过滤器30。
在将空气过滤器30放在超声波洗涤单元2中之前或之后，可用介质15填充超声波
洗涤单元2的外壳10。在一个实例中，介质15可更确切地包括固体清洁剂和去离子水。替代
地，介质15可包括纯水。另外或替代地，在方法100的步骤中的一者或多者期间，介质15可处
于室温与约50℃之间的任何温度下。此外，在已将空气过滤器30放在超声波洗涤单元2中之
后，可以时间间隔引入介质15的不同组合物。举例来说，可在使用超声波洗涤单元2施加超
声波能量以从空气过滤器30去除残余物的步骤之后五分钟将清洁剂添加到介质15。
超声波洗涤单元2可施加超声波能量以历时足以从空气过滤器30去除残余物的任
何时间量从空气过滤器30去除残余物。在一些实施例中，超声波洗涤单元2可持续且在恒定
振幅、频率、功率和/或持续时间下施加超声波能量。替代地，超声波洗涤单元2可改变提供
到空气过滤器30的超声波能量的振幅、频率、功率和/或持续时间。
除非另外定义，否则本文中所使用的所有技术和科学术语具有与所主张的标的物
所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文中的描述中所使用的术语仅用于
描述特定实施例，且并不意图为限制性的。如说明书和所附权利要求书中所使用，除非上下
文另外明确指示，否则单数形式“一”和“所述”意图也包含复数形式。
应注意，如“优选地”、“一般来说”和“通常”等术语在本文中不用于限制所附权利
要求书的范围或暗示某些特征对于所主张的标的物的结构或功能为关键、基本或甚至重要
的。实际上，这些术语仅意凸显可或可不用于特定实施例中的替代或额外特征。
应注意，术语“大体上”和“约”可在本文中用于表示可归因于任何定量比较、值、测
量或其它表示的固有的不确定性程度。这些术语还在本文中用于表示定量表示可不同于所
陈述参考的程度而不导致所论述标的物的基本功能变化。
本发明中使用某些术语仅为了方便起见而非限制。例如“左”、“右”、“前”、“后”、
“上部”和“下部”等词指定所参考的图式中的方向。所述术语包含上文提到的词以及其衍生
词和类似意义的词。
虽然本文中已说明并描述了特定实施例，但应理解，在不脱离所主张的标的物的
精神和范围的情况下可进行各种其它变化和修改。此外，尽管本文中已描述所主张的标的
物的各种方面，但这些方面无需组合地利用。因此预期所附权利要求书涵盖在所主张的标
的物的范围内的所有这些变化和修改。