CN106025747B - 单点系泊系统用高压旋转导电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了单点系泊系统用高压旋转导电装置，包括：芯轴、下部轴承、密封环、底板、罩子、电刷支架、盖板、上部轴承、密封罩、电刷组件、集电环、绝缘子、出线电缆和进线电缆；通过固定在芯轴上的上部轴承和下部轴承，实现与上部轴承和下部轴承直接或间接相连接的罩子、电刷组件等旋转部件的旋转；通过电刷组件中的电刷与集电环的动态接触来导通电流；高压旋转导电装置顶部采用“L”形密封，底部与密封环结合采用“U”形密封，又通过充气装置向密封介质腔内注入氮气或惰性气体，最终具备电刷接触良好、结构稳定、导电性能好、密封性好和使用寿命长的特点。

Description

单点系泊系统用高压旋转导电装置
技术领域
本发明涉及高压旋转导电装置，尤其涉及海洋工程中单点系泊系统用高压旋转导电装置。
背景技术
高压旋转导电装置是单点系泊系统的核心部件之一。高压旋转导电装置既能保证电力在FPSO与井口平台之间的顺利传输，其自身又可以与FPSO一起随风、浪、流进行360°的自由旋转。通过高压旋转导电装置和海缆，将FPSO上的电力输送到井口平台，供生产和生活使用。
现有技术的单点系泊高压旋转导电装置采用侧接式电刷、导电装置内部填充绝缘油。侧接式电刷易导致电刷与集电环接触不良；导电装置内部填充绝缘油会增加导电装置的质量；当高压旋转导电装置运行一段时间后，电刷和集电环由于磨损产生的碎屑悬浮在导电装置内部的绝缘油里时，会产生短路电流，引起导电装置故障，严重影响导电装置的使用寿命。
因此，市场急需一种电刷接触良好、结构稳定、导电性能好、密封性好、使用寿命长的适用于单点系泊系统的高压旋转导电装置。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出一种电刷接触良好、结构稳定、导电性能好、密封性好、使用寿命长的适用于海洋工程单点系泊系统的高压旋转导电装置。
为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：
单点系泊系统用高压旋转导电装置，包括：芯轴、下部轴承、密封环、底板、罩子、电刷支架、盖板、上部轴承、密封罩、电刷组件、集电环、绝缘子、出线电缆和进线电缆；
其中，上部轴承的内圈通过螺栓安装在芯轴的上部凸台上，下部轴承的内圈通过螺栓安装在芯轴的下部法兰上；上部轴承的外圈通过螺栓安装在盖板上，下部轴承的外圈通过螺栓安装在底板上；
罩子为罩置于芯轴外部的套筒结构，罩于芯轴的底板和盖板之间部分，且与底板和盖板之间均为可拆卸固定装配；
集电环为多层结构，轴向设置于芯轴外部，每相邻两层集电环之间均固定有绝缘子，且最终两端部的集电环层通过最外部的绝缘子连接到芯轴的法兰上实现固定；
电刷支架固定在底板上，且电刷支架轴向向上延伸覆盖集电环所在区域；
电刷组件固定在电刷支架上，且电刷组件的电刷的装配位置与每一层集电环对应配合；电刷组件上固定有铜排；
通过固定在芯轴上的上部轴承和下部轴承，实现与上部轴承和下部轴承直接或间接相连接的罩子、电刷组件等旋转部件的旋转；即进一步实现，底板、罩子、电刷支架、盖板、密封罩、电刷组件和进线电缆可相对芯轴转动；
电刷组件随着高压旋转导电装置的罩子等旋转部件转动时，通过电刷组件中的电刷与集电环的动态接触来导通电流；
在下部轴承外侧，芯轴的下部法兰和底板之间设置密封环，用螺栓将密封环连接到芯轴的下部法兰上；其中，底板轴向设置有用于密封环顶端嵌入的环槽，密封环顶端嵌入于该环槽内；在密封环的顶部与底板之间形成的径向延伸的间隙设置有密封圈Ⅰ和密封圈Ⅱ，用来密封高压旋转导电装置的内部气体，在密封环的外侧面与底板之间形成的轴向延伸的间隙设置有密封圈Ⅲ，用做第三道气体密封圈，同时还可防止外部飞溅的海水进入高压旋转导电装置内部；在密封环的底部与芯轴的下部法兰之间形成的间隙设置有O形密封圈Ⅰ和O形密封圈Ⅱ；即形成高压旋转导电装置的下部“U”形密封结构；
在盖板上部安装有密封罩；在密封罩内圆面与芯轴上部外圆面之间安装有个密封圈Ⅳ，用来密封高压旋转导电装置的内部气体；密封罩底部与盖板顶部之间设置有O形密封圈Ⅲ和O形密封圈Ⅳ；即形成高压旋转导电装置的上部“L”形密封结构；
其他主要密封处均各采用2个密封圈，以增加气体密封的安全性。
进线电缆由罩子侧面的电缆入口盖板上的电缆孔进入内部，且电缆接入部分设置有用于密封和防护的电缆防护罩，进线电缆的伸入部分与铜排连接；
出线电缆通过芯轴底部法兰上预设的电缆孔引出到外部的接线箱上；
在罩子的侧壁开有2个人孔，以便装置内部的维修检测。
作为优选结构，在高压旋转导电装置的底部设置有向由罩子、芯轴、盖板、底板以及各密封结构装配后形成的密封腔室内注入氮气或惰性气体的充气装置，通过充气装置将氮气或惰性气体充入高压旋转导电装置中，相比于使用绝缘油做为绝缘介质使得装置的质量大大减轻，使用氮气或惰性气体做为保护气体，能避免高压旋转导电装置中由于绝缘油污染导致装置短路；
在高压旋转导电装置顶部的盖板安装有安全阀、压力表、报警装置和排气装置；
作为优选结构，电刷组件中的电刷与集电环采用夹持式接触方式，通过电刷与集电环的平面动态接触来导通电流。
作为优选结构，芯轴、底板、罩子、盖板由耐腐蚀的不锈钢材料制成，电刷组件、集电环和铜排由铜合金材料制成。
作为优选结构，上部轴承和下部轴承采用结构紧凑、引导旋转方便、安装简便的转盘轴承。
综上，本发明具有以下优点和效果：
1、电刷接触良好、导电性能好。
2、结构合理，密封效果好。
3、内部充有保护气体，能避免内部绝缘油易受污染的问题，环保性好。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
本发明共5幅附图,其中：
图1是本发明的结构主视图；
图2是本发明的结构剖视图；
图3是本发明的结构俯视图；
图4是本发明的结构仰视图；
图5是图1的底部底板密封位置局部放大图。
图中：1、芯轴，2、下部轴承，3、O形密封圈Ⅰ，4、O形密封圈Ⅱ，5、密封环，6、密封圈Ⅲ，7、密封圈Ⅰ，8、密封圈Ⅱ，9、底板，10、O形密封圈Ⅴ，11、O形密封圈Ⅵ，12、罩子，13、电刷支架，14、O形密封圈Ⅶ，15、O形密封圈Ⅷ，16、盖板，17、上部轴承，18、O形密封圈Ⅲ，19、O形密封圈Ⅳ，20、密封罩，21、密封圈Ⅳ，22、电刷组件，23、集电环，24、绝缘子，25、出线电缆，26、进线电缆，27、电缆防护罩，28、O形密封圈Ⅸ，29、电缆入口盖板，30、密封圈Ⅴ，31、铜排，32、安全阀，33、压力表，34、报警装置，35、排气装置，36、充气装置。
具体实施方式
如图1至图5所示的一种单点系泊系统用高压旋转导电装置，包括：芯轴1、下部轴承2、密封环5、底板9、罩子12、电刷支架13、盖板16、上部轴承17、密封罩20、电刷组件22、集电环23、绝缘子24、出线电缆25和进线电缆26；
其中，上部轴承17的内圈通过螺栓安装在芯轴1的上部凸台上，下部轴承2的内圈通过螺栓安装在芯轴1的下部法兰上；上部轴承17的外圈通过螺栓安装在盖板16上，下部轴承2的外圈通过螺栓安装在底板9上；
罩子12为罩置于芯轴1外部的套筒结构，罩于芯轴1的底板9和盖板16之间部分，且与底板9和盖板16之间均为可拆卸固定装配；
集电环23为多层结构，轴向设置于芯轴1外部，每相邻两层集电环23之间均固定有绝缘子24，且最终两端部的集电环23层通过最外部的绝缘子24连接到芯轴1的法兰上实现固定；
电刷支架13固定在底板9上，且电刷支架13轴向向上延伸覆盖集电环23所在区域；
电刷组件22固定在电刷支架13上，且电刷组件22的电刷的装配位置与每一层集电环23对应配合；电刷组件22上固定有铜排31；
通过固定在芯轴1上的上部轴承17和下部轴承2，实现与上部轴承17和下部轴承2直接或间接相连接的罩子12、电刷组件22等旋转部件的旋转；即进一步实现，底板9、罩子12、电刷支架13、盖板16、密封罩20、电刷组件22和进线电缆26可相对芯轴1转动；
电刷组件22随着高压旋转导电装置的罩子12等旋转部件转动时，通过电刷组件22中的电刷与集电环23的动态接触来导通电流；
在下部轴承2外侧，芯轴1的下部法兰和底板9之间设置密封环5，用螺栓将密封环5连接到芯轴1的下部法兰上；其中，底板9轴向设置有用于密封环5顶端嵌入的环槽，密封环5顶端嵌入于该环槽内；在密封环5的顶部与底板9之间形成的径向延伸的间隙设置有密封圈Ⅰ7和密封圈Ⅱ8，用来密封高压旋转导电装置的内部气体，在密封环5的外侧面与底板9之间形成的轴向延伸的间隙设置有密封圈Ⅲ6，用做第三道气体密封圈，同时还可防止外部飞溅的海水进入高压旋转导电装置内部；在密封环5的底部与芯轴1的下部法兰之间形成的间隙设置有O形密封圈Ⅰ3和O形密封圈Ⅱ4；即形成高压旋转导电装置的下部“U”形密封结构；
在盖板16上部安装有密封罩20；在密封罩20内圆面与芯轴1上部外圆面之间安装有2个密封圈Ⅳ21，用来密封高压旋转导电装置的内部气体。密封罩20底部与盖板16顶部之间设置有O形密封圈Ⅲ18和O形密封圈Ⅳ19；即形成高压旋转导电装置的上部“L”形密封结构；
进线电缆26由罩子12侧面的电缆入口盖板29上的电缆孔进入内部，且电缆接入部分设置有用于密封和防护的电缆防护罩27，且电缆防护罩27与电缆入口盖板29装配间隙通过O形密封圈Ⅸ28密封，进线电缆26的伸入部分与铜排31连接；
其他主要密封处均各采用2个密封圈，底板9与罩子12之间装配间隙通过O形密封圈Ⅴ10和O形密封圈Ⅵ11密封，盖板16罩子12之间装配间隙通过O形密封圈Ⅶ14和O形密封圈Ⅷ15密封，电缆入口盖板29与罩子12侧面的电缆孔装配间隙通过密封圈Ⅴ30密封；以增加气体密封的安全性。
出线电缆25通过芯轴1底部法兰上预设的电缆孔引出到外部的接线箱上；
在罩子12的侧壁开有2个人孔，以便装置内部的维修检测。
作为优选结构，在高压旋转导电装置的底部设置有向由罩子12、芯轴1、盖板16、底板9以及各密封结构装配后形成的密封腔室内注入氮气或惰性气体的充气装置36，通过充气装置36将氮气或惰性气体充入高压旋转导电装置中，相比于使用绝缘油做为绝缘介质使得装置的质量大大减轻，使用氮气或惰性气体做为保护气体，能避免高压旋转导电装置中由于绝缘油污染导致装置短路；
在高压旋转导电装置顶部的盖板16安装有安全阀32、压力表33、报警装置34和排气装置35。
作为优选结构，电刷组件22中的电刷与集电环23采用夹持式接触方式，通过电刷与集电环的平面动态接触来导通电流。
作为优选结构，芯轴1、底板9、罩子12、盖板16由耐腐蚀的不锈钢材料制成，电刷组件22、集电环23和铜排31由铜合金材料制成。
作为优选结构，上部轴承17和下部轴承2采用采用结构紧凑、引导旋转方便、安装简便的转盘轴承。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.单点系泊系统用高压旋转导电装置，其特征在于，包括：芯轴(1)、下部轴承(2)、密封环(5)、底板(9)、罩子(12)、电刷支架(13)、盖板(16)、上部轴承(17)、密封罩(20)、电刷组件(22)、集电环(23)、绝缘子(24)、出线电缆(25)和进线电缆(26)；
其中，上部轴承(17)的内圈通过螺栓安装在芯轴(1)的上部凸台上，下部轴承(2)的内圈通过螺栓安装在芯轴(1)的下部法兰上；上部轴承(17)的外圈通过螺栓安装在盖板(16)上，下部轴承(2)的外圈通过螺栓安装在底板(9)上；
所述罩子(12)为罩置于芯轴(1)外部的套筒结构，罩于芯轴(1)的底板(9)和盖板(16)之间部分，且与底板(9)和盖板(16)之间均为可拆卸固定装配；
所述集电环(23)为多层结构，轴向设置于芯轴(1)外部，每相邻两层集电环(23)之间均固定有绝缘子(24)，且最终两端部的集电环(23)层通过最外部的绝缘子(24)连接到芯轴(1)的法兰上实现固定；
所述电刷支架(13)固定在底板(9)上，且电刷支架(13)轴向向上延伸覆盖集电环(23)所在区域；
所述电刷组件(22)固定在电刷支架(13)上，且电刷组件(22)的电刷的装配位置与每一层集电环(23)对应配合；所述电刷组件(22)上固定有铜排(31)；
在下部轴承(2)外侧，芯轴(1)的下部法兰和底板(9)之间设置密封环(5)，用螺栓将密封环(5)连接到芯轴(1)的下部法兰上；其中，底板(9)轴向设置有用于密封环(5)顶端嵌入的环槽，密封环(5)顶端嵌入于该环槽内；在密封环(5)的顶部与底板(9)之间形成的径向延伸的间隙设置有密封圈Ⅰ(7)和密封圈Ⅱ(8)，在密封环(5)的外侧面与底板(9)之间形成的轴向延伸的间隙设置有密封圈Ⅲ(6)，在密封环(5)的底部与芯轴(1)的下部法兰之间形成的间隙设置有O形密封圈Ⅰ(3)和O形密封圈Ⅱ(4)；
在盖板(16)上部安装有密封罩(20)；在密封罩(20)内圆面与芯轴(1)上部外圆面之间安装有2个密封圈Ⅳ(21)，密封罩(20)底部与盖板(16)顶部之间设置有O形密封圈Ⅲ(18)和O形密封圈Ⅳ(19)；
进线电缆(26)由罩子(12)侧面的电缆入口盖板(29)上的电缆孔进入内部，且电缆接入部分设置有用于密封和防护的电缆防护罩(27)，进线电缆(26)的伸入部分与铜排(31)连接；
出线电缆(25)通过芯轴(1)底部法兰上预设的电缆孔引出到外部的接线箱上；
在罩子(12)的侧壁开有2个人孔；
电刷组件(22)中的电刷与集电环(23)采用夹持式接触方式，通过电刷与集电环的平面动态接触来导通电流；
在高压旋转导电装置的底部设置有向由罩子(12)、芯轴(1)、盖板(16)、底板(9)以及各密封结构装配后形成的密封腔室内注入氮气或惰性气体的充气装置(36)，通过充气装置(36)将氮气或惰性气体充入高压旋转导电装置中。
2.根据权利要求1所述的单点系泊系统用高压旋转导电装置，其特征在于：还包括：所述充气装置(36)装配于高压旋转导电装置的底部；
在高压旋转导电装置顶部的盖板(16)安装有安全阀(32)、压力表(33)、报警装置(34)和排气装置(35)。
3.根据权利要求1所述的单点系泊系统用高压旋转导电装置，其特征在于：所述的芯轴(1)、密封环(5)、底板(9)、罩子(12)、盖板(16)、密封罩(20)由耐腐蚀的不锈钢材料制成，电刷组件(22)、集电环(23)和铜排(31)由铜合金材料制成。
4.根据权利要求1所述的单点系泊系统用高压旋转导电装置，其特征在于：上部轴承(17)和下部轴承(2)采用转盘轴承。
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