CN106641522B - 一种单点系泊系统的旋转接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单点系泊系统的旋转接头，属于海工单点系泊技术领域。该旋转接头包括下管体和上管体，下管体上设置有下连接法兰，上管体上设置有上连接法兰，下连接法兰上设置有第一环形凸台，上连接法兰上设置有第二环形凸台，通过在第一环形凸台的侧壁和第二环形凸台的侧壁之间设置环形密封圈，从而既对上管体和下管体之间进行密封，又避免旋转接头上下浮动时密封圈受到较大的挤压，通过在任意相邻的两道环形密封圈之间的位置设置检漏口，并在下连接法兰中与检漏口一一对应地开设泄漏检测通道，通过泄漏检测通道将检漏口与外界连通，使得可以通过泄漏检测通道中是否有原油流出来判断是否有密封圈失效，从而准确告知工作人员密封圈的失效情况。

Description

一种单点系泊系统的旋转接头

技术领域

本发明涉及海工单点系泊技术领域，特别涉及一种单点系泊系统的旋转接头。

背景技术

单点系泊系统作为海上中转终端，可以供大型船舶系泊和装卸原油。单点系泊系统通常由一个浮筒、设置在浮筒上的旋转接头和水下软管组成，旋转接头的一端与水下软管连接。浮筒漂浮在海面上，油轮通过漂浮软管与旋转接头的另一端连接，从而可以将油轮上的原油通过水下软管送入海底管线，再输到岸上的原油储罐中。

旋转接头主要包括上管体和下管体，上管体和下管体对接，且可以相对自由转动，漂浮软管与上管体连接，水下软管与下管体连接。

在现有的旋转接头中，上管体与下管体对接处的密封通常采用轴向密封，即密封圈设置在上管体和下管体相对的端面上，随着海浪的波动，旋转接头会上下浮动，由于上管体支撑在下管体上，这就使得在浮动过程中，密封圈会反复受到挤压，导致寿命缩短，且在浮动过程中，上管体和下管体相对的端面之间可能会出现较大的缝隙，同时由于旋转接头内的原油压力较高，也会增大上管体和下管体之间的缝隙，使得原油从缝隙中泄漏，而工作人员无法得知密封圈是否失效，无法及时进行维修。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种单点系泊系统的旋转接头。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种单点系泊系统的旋转接头，所述旋转接头包括下管体和上管体，所述下管体的一端设置有下连接法兰，所述上管体的一端设置有上连接法兰，所述上连接法兰和所述下连接法兰通过回转支承可转动地对接，所述下连接法兰的与所述上连接法兰相对的侧面上设置有与所述下管体同轴的第一环形凸台，所述上连接法兰的与所述下连接法兰相对的侧面上设置有与所述上管体同轴的第二环形凸台，所述第一环形凸台和所述第二环形凸台相互套接，且所述第一环形凸台和所述第二环形凸台均位于所述回转支承的内孔中，所述第一环形凸台的侧壁和所述第二环形凸台的侧壁之间设置有至少三道间隔设置的环形密封圈，所述下连接法兰中开设有若干条泄漏检测通道，所述若干条泄漏检测通道的入口分别设置在相邻的两道所述环形密封圈之间，且任意相邻的两道所述环形密封圈之间至少设有一个所述泄漏检测通道的入口，所述若干条泄漏检测通道的出口位于所述下管体的外部；

所述第二环形凸台的外侧壁和所述第一环形凸台的内侧壁之间设置有环状的沉沙槽，且所述沉沙槽位于所述第一环形凸台和所述下连接法兰的连接处。

进一步地，所述第一环形凸台套设在所述第二环形凸台外。

可选地，所述下连接法兰上设置有与所述第一环形凸台同轴的第三环形凸台，所述回转支承设置在所述第一环形凸台和所述第三环形凸台之间。

可选地，所述第三环形凸台的端面与所述上连接法兰上分别设置有相互配合的止口和凸缘。

具体地，所述下管体上连通有下管道，所述下管道的中心线与所述下管体的中心线之间的夹角为钝角。

进一步地，所述下连接法兰的边缘沿径向向外延伸有裙板，所述裙板与所述下连接法兰共面设置，所述下管道的管壁与所述裙板之间连接有若干肋板。

可选地，所述第一环形凸台(211)和所述第二环形凸台(111)之间设有0.5～1mm的间隙。

可选地，所述环形密封圈为聚四氟乙烯密封圈。

可选地，所述回转支承为三排滚柱式回转支承。

可选地，所述第一环形凸台和所述第二环形凸台相对的侧壁上均设置有镍基合金层。

本发明实施例通过旋转接头包括下管体和上管体，下管体上设置有下连接法兰，上管体上设置有上连接法兰，上连接法兰和下连接法兰之间通过回转支承对接，使得上管体和下管体之间可以相互转动，同时在下连接法兰上设置第一环形凸台，在上连接法兰上设置第二环形凸台，第一环形凸台和第二环形凸台相互套接，通过在第一环形凸台的侧壁和第二环形凸台的侧壁之间设置环形密封圈，从而可以既对上管体和下管体的连接处进行密封，又可以避免在旋转接头浮动时密封圈受到较大的挤压，从而延长了密封圈的寿命，同时原油的压力也不会增大第一环形凸台的侧壁和第二环形凸台的侧壁之间的间隙，避免了原油从缝隙中泄漏。通过设置至少三道环形密封圈，并在下连接法兰中开设若干条泄漏检测通道，且任意相邻的两道环形密封圈之间均设有至少一个泄漏检测通道的入口，泄漏检测通道的出口位于下管体的外部，从而可以通过泄漏检测通道中是否有原油流出来判断是否有密封圈失效，由于在工作中，环形密封圈是按顺序逐个失效的，当只有一个泄漏检测通道中检测到有原油流出时，表明最接近原油的一个环形密封圈失效，而其他环形密封圈还可以正常工作，因此，对于不便于维修的场合，旋转接头还可以继续工作一段时间，若所有的泄漏检测通道中都检测到有原油，则表明除了最后一个环形密封圈不确定是否失效外，其他的环形密封圈都已经失效，需要立即对旋转接头进行维修，从而可以准确告知工作人员密封圈的失效情况，便于及时进行维修，确保了单点系泊系统能稳定工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种旋转接头的结构示意图；

图2是图1中A处放大示意图；

图3是第一环形凸台和第二环形凸台的配合示意图；

图4是本发明实施例提供的一种下管体的俯视剖面图；

图5是本发明实施例提供的一种第三环形凸台与上连接法兰的配合示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种旋转接头的结构示意图，如图1所示，该旋转接头包括下管体20和上管体10。图2是图1中A处放大示意图，如图2所示，下管体20的一端设置有下连接法兰21，上管体10的一端设置有上连接法兰11，上连接法兰11和下连接法兰21通过回转支承30可转动地对接，下连接法兰21的与上连接法兰11相对的侧面上设置有与下管体20同轴的第一环形凸台211，上连接法兰11的与下连接法兰21相对的侧面上设置有与上管体10同轴的第二环形凸台111，第一环形凸台211和第二环形凸台111相互套接，且第一环形凸台211和第二环形凸台111均位于回转支承30的内孔中。图3是第一环形凸台和第二环形凸台的配合示意图，如图3所示，第一环形凸台211的侧壁和第二环形凸台111的侧壁之间设置有至少三道环形密封圈40，下连接法兰21中开设有若干条泄漏检测通道212，若干条泄漏检测通道212的入口50分别设置在相邻的两道环形密封圈40之间，且任意相邻的两道环形密封圈40之间设有至少一个泄漏检测通道212的入口50，若干条泄漏检测通道212的出口位于下管体20的外部。

需要说明的是，图3中所示的两个入口50分别为两个不同的泄漏检测通道212的入口，由虚线所示的入口50与图中实线所示的泄漏检测通道212并不连通。

通过旋转接头包括下管体和上管体，下管体上设置有下连接法兰，上管体上设置有上连接法兰，上连接法兰和下连接法兰之间通过回转支承对接，使得上管体和下管体之间可以相互转动，同时在下连接法兰上设置第一环形凸台，在上连接法兰上设置第二环形凸台，第一环形凸台和第二环形凸台相互套接，通过在第一环形凸台的侧壁和第二环形凸台的侧壁之间设置环形密封圈，从而可以既对上管体和下管体的连接处进行密封，又可以避免在旋转接头浮动时密封圈受到较大的挤压，从而延长了密封圈的寿命，同时原油的压力也不会增大第一环形凸台的侧壁和第二环形凸台的侧壁之间的间隙，避免了原油从缝隙中泄漏。通过设置至少三道环形密封圈，并在下连接法兰中开设若干条泄漏检测通道，且任意相邻的两道环形密封圈之间均设有至少一个泄漏检测通道的入口，泄漏检测通道的出口位于下管体的外部，从而可以通过泄漏检测通道中是否有原油流出来判断是否有密封圈失效，由于在工作中，环形密封圈是按顺序逐个失效的，当只有一个泄漏检测通道中检测到有原油流出时，表明最接近原油的一个环形密封圈失效，而其他环形密封圈还可以正常工作，因此，对于不便于维修的场合，旋转接头还可以继续工作一段时间，若所有的泄漏检测通道中都检测到有原油，则表明除了最后一个环形密封圈不确定是否失效外，其他的环形密封圈都已经失效，需要立即对旋转接头进行维修，从而可以准确告知工作人员密封圈的失效情况，便于及时进行维修，确保了单点系泊系统能稳定工作。

显然地，不同的泄漏检测通道之间相互独立，以确保可以准确反映出密封圈的失效情况。

在本实施例中，第一环形凸台211套设在第二环形凸台111外，使得原油在通过第一环形凸台211和第二环形凸台111之间的缝隙泄漏时，需要在缝隙中向上流动，从而可以使原油更难以泄漏。

进一步地，第二环形凸台111的外侧壁和第一环形凸台211的内侧壁之间设置有环状的沉沙槽111a，且沉沙槽111a位于第一环形凸台211和下连接法兰21的连接处，沉沙槽111a可以防止原油中的沙石等杂质进一步进入到第一环形凸台211和第二环形凸台111之间的缝隙中，避免沙石进入到环形密封圈40处导致环形密封圈40出现磨损，此外，由于第一环形凸台211套设在第二环形凸台111外，若产生泄漏，原油泄漏的方向是由内向外，由下至上，因此有利于沙石在重力作用下沉积在沉沙槽111a中，避免沙石沿着第一环形凸台211的侧壁和第二环形凸台111的侧壁之间的缝隙进入到环形密封圈40处。

可选地，第一环形凸台211和第二环形凸台111之间设有0.5～1mm的间隙，可以方便下管体20和上管体10之间的装配和自由转动，间隙过大，原油的压力可能会将环形密封圈40挤入间隙内，间隙过小，可能会影响第一环形凸台211和第二环形凸台111之间的装配，此外，间隙过小还可能导致在转动过程中，第一环形凸台211和第二环形凸台111直接接触，出现干摩擦，加速磨损。

在本实施例中，第一环形凸台211的内侧壁上设置有第一环形密封槽211a、第二环形密封槽211b和第三环形密封槽211c，在其他实施例中，也可以将第一环形密封槽211a、第二环形密封槽211b和第三环形密封槽211c设置在第二环形凸台111的外侧壁上。

此外，也可以将泄漏检测通道212设置在第二环形凸台111上。

相应地，在本实施例中设置有三道环形密封圈40，三道环形密封圈40分别设置在第一环形密封槽211a、第二环形密封槽211b和第三环形密封槽211c中。

容易想到的是，在其他实施例中，还可以设置更多的环形密封圈40，本发明并不以此为限。

图4是本发明实施例提供的一种下管体的俯视剖面图，结合图3和图4，在本实施例中，下连接法兰21中设置有两条泄漏检测通道212，一条泄漏检测通道212的入口50设置在第一环形密封槽211a和第二环形密封槽211b之间、另一条泄漏检测通道212的入口50设置在第二环形密封槽211b和第三环形密封槽211c之间。

可选地，第一环形密封槽211a中的环形密封圈40与第二环形凸台111的外侧壁间的摩擦力大于第二环形密封槽211b和第三环形密封槽211c中的环形密封圈40与第二环形凸台111的外侧壁间的摩擦力，以在保证第一环形凸台211和第二环形凸台111之间密封良好的情况下，延长第二环形密封槽211b和第三环形密封槽211c中的密封圈的使用寿命。

此外，第一环形凸台211和第二环形凸台111相对的侧壁上均设置有镍基合金层。

具体地，该镍基合金可以是镍铬碳化铬(Cr3C2-NiCr)耐磨抗蚀涂层。

实现时，可以通过喷涂或是堆焊的方式在第一环形凸台211和第二环形凸台111上设置一层上述的镍基合金层，也可以采用超音速火焰喷涂的方式加工到第一环形凸台211和第二环形凸台111上。

在本实施例中，第一环形凸台211的内侧壁和第二环形凸台111的外侧壁上设置有镍基合金层，从而可以提高第一环形凸台211的内侧壁和第二环形凸台111的外侧壁的耐腐蚀性和耐磨性。

此外，下连接法兰21上设置有与第一环形凸台211同轴的第三环形凸台213，回转支承30设置在第一环形凸台211和第三环形凸台213之间。

可选地，该回转支承30为三排滚柱式回转支承。

进一步地，三排滚柱式回转支承中，靠近下管体20一侧的滚柱的直径大于靠近上管体10一侧的滚柱的直径，从而可以在原油压力较大时候，承受较大的轴向拉力，减小回转支承30的轴向磨损。

如图2所示，回转支承30的内圈可以通过螺栓与上连接法兰11固定连接，回转支承30的外圈可以通过螺栓与下连接法兰21固定连接。

图5是本发明实施例提供的一种第三环形凸台与上连接法兰的配合示意图，如图5所示，第三环形凸台213的端面与上连接法兰11上分别设置有相互配合的止口213a和凸缘112，从而可以增大第三环形凸台213与上连接法兰11的接触面积，避免海水进入到第一环形凸台211和第三环形凸台213之间。

优选地，止口213a设置在第三环形凸台213上，凸缘112设置在上连接法兰11上，使得进入到止口213a和凸缘112之间的海水必须要通过一段上升的缝隙才可以进入到第一环形凸台211和第三环形凸台213之间，因此可以使海水更难以进入到第一环形凸台211和第三环形凸台213之间。

此外，第三环形凸台213的端面上还可以设置第四环形密封槽213b，第四环形密封槽213b中设置有密封圈，从而可以进一步避免海水进入到第一环形凸台211和第三环形凸台213之间。

可选地，环形密封圈40为聚四氟乙烯密封圈，第四环形密封槽213b中设置的密封圈也可以是聚四氟乙烯密封圈，聚四氟乙烯具有耐高温和耐腐蚀的特点，可以延长旋转接头的使用寿命，降低维修频率。

进一步地，环形密封圈40的断面呈U形，环形密封圈40中设置有弹簧，通过弹簧可以补偿环形密封圈40的磨损，始终将环形密封圈40压紧在密封面上，增强了密封的效果。

在旋转接头内部原油压力较低时，弹簧可以将环形密封圈40压紧在密封面上，以保证密封效果，而当内部原油压力较大时，原油可以进入到环形密封圈40的U形槽中，以辅助弹簧将环形密封圈40压紧在密封面上，以保证密封效果。

可选地，弹簧为耐腐蚀的不锈钢金属弹簧，可以避免弹簧被原油或是海水腐蚀。

可选地，环形密封圈40为泛塞封或格莱圈。

如图1所示，下管体20上连通有下管道22，下管道22的中心线与下管体20的中心线之间的夹角为钝角，使得原油可以更顺畅的通过旋转接头，减少原油对旋转接头的冲击。

优选地，下连接法兰21的边缘沿径向向外延伸有裙板23，裙板23与下连接法兰21共面设置，下管道22的管壁与裙板23之间连接有若干肋板24，从而可以增强旋转接头的机械强度。

实现时，上管体10、下管体20、上管道12和下管道22均可以采用不锈钢材料或是涂有防腐涂层的碳钢制成，以延长旋转接头的使用寿命。

此外，上连接法兰11和下连接法兰21可以采用锻钢制成，以保证其具有足够的机械强度和耐腐蚀性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单点系泊系统的旋转接头，所述旋转接头包括下管体（20）和上管体（10），其特征在于，所述下管体（20）的一端设置有下连接法兰（21），所述上管体（10）的一端设置有上连接法兰（11），所述上连接法兰（11）和所述下连接法兰（21）通过回转支承（30）可转动地对接，所述下连接法兰（21）的与所述上连接法兰（11）相对的侧面上设置有与所述下管体（20）同轴的第一环形凸台（211），所述上连接法兰（11）的与所述下连接法兰（21）相对的侧面上设置有与所述上管体（10）同轴的第二环形凸台（111），所述第一环形凸台（211）和所述第二环形凸台（111）相互套接，且所述第一环形凸台（211）和所述第二环形凸台（111）均位于所述回转支承（30）的内孔中，所述第一环形凸台（211）的侧壁和所述第二环形凸台（111）的侧壁之间设置有至少三道间隔设置的环形密封圈（40），所述下连接法兰（21）中开设有若干条泄漏检测通道（212），所述若干条泄漏检测通道（212）的入口（50）分别设置在相邻的两道所述环形密封圈（40）之间，且任意相邻的两道所述环形密封圈（40）之间设有至少一个所述泄漏检测通道（212）的入口（50），所述若干条泄漏检测通道（212）的出口位于所述下管体（20）的外部；

所述第二环形凸台（111）的外侧壁和所述第一环形凸台（211）的内侧壁之间设置有环状的沉沙槽（111a），且所述沉沙槽（111a）位于所述第一环形凸台（211）和所述下连接法兰（21）的连接处；

所述第一环形凸台（211）的内侧壁上设置有第一环形密封槽（211a）、第二环形密封槽（211b）和第三环形密封槽（211c），所述第一环形密封槽（211a）、所述第二环形密封槽（211b）和所述第三环形密封槽（211c）中均设置有所述环形密封圈（40），所述第一环形密封槽（211a）中的所述环形密封圈（40）与所述第二环形凸台（111）的外侧壁间的摩擦力大于所述第二环形密封槽（211b）和所述第三环形密封槽（211c）中的所述环形密封圈（40）与所述第二环形凸台（111）的外侧壁间的摩擦力；

所述第一环形凸台（211）和所述第二环形凸台（111）之间设有0.5~1mm的间隙；

所述下连接法兰（21）上设置有与所述第一环形凸台（211）同轴的第三环形凸台（213），所述回转支承（30）设置在所述第一环形凸台（211）和所述第三环形凸台（213）之间；

所述第三环形凸台（213）的端面与所述上连接法兰（11）上分别设置有相互配合的止口（213a）和凸缘（112）；

所述第三环形凸台（213）的端面上还设置第四环形密封槽（213b），所述第四环形密封槽（213b）中设置有所述环形密封圈（40）；

所述环形密封圈（40）的断面呈U形，所述环形密封圈（40）中设置有弹簧。

2.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述第一环形凸台（211）套设在所述第二环形凸台（111）外。

3.根据权利要求1所述的旋转接头，其特征在于，所述下管体（20）上连通有下管道（22），所述下管道（22）的中心线与所述下管体（20）的中心线之间的夹角为钝角。

4.根据权利要求3所述的旋转接头，其特征在于，所述下连接法兰（21）的边缘沿径向向外延伸有裙板（23），所述裙板（23）与所述下连接法兰（21）共面设置，所述下管道（22）的管壁与所述裙板（23）之间连接有若干肋板（24）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的旋转接头，其特征在于，所述环形密封圈（40）为聚四氟乙烯密封圈。

6.根据权利要求1-4任一项所述的旋转接头，其特征在于，所述回转支承（30）为三排滚柱式回转支承。

7.根据权利要求1-4任一项所述的旋转接头，其特征在于，所述第一环形凸台（211）和所述第二环形凸台（111）相对的侧壁上均设置有镍基合金层。

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