[发明专利]高压旋转接头、旋转接头堆叠组件和近海结构

说明书

发明领域

本发明涉及包括静止体和旋转体的高压旋转接头（swivel），所述静止体和旋转体是围绕纵向轴线同轴可旋转的，其中，所述静止体和旋转体与彼此电接触，以便允许静止体和旋转体之间的电力和/或数据的传输，所述静止体和旋转体各自具有用于允许所述静止体和旋转体之间的电接触的接触面。

发明背景

电旋转接头是一种机电装置，其允许电力和电信号从固定结构到传输到旋转结构。电旋转接头可用在任何在传输电力和/或数据时需要无限制的、间歇或连续的旋转的机电系统中。高压（HV）旋转接头在近海处被使用，以便在静止部分（通常该部分系泊在海底）和旋转部分（其与单点系泊周围的船舶一起运动）之间输送电力。

从本申请人的美国专利号7,137,822中，这样的高压旋转接头是已知的。已知的旋转接头是一种用于近海应用的高压旋转接头，其例如用于将在随风向改变方位的浮式生产储油船舶（FPSO）上生成的电力分配给海底电缆，该FPSO通过转塔固定到海底。

对地静止的碳氢化合物或煤气立管从井源向上延伸到船舶上的发电厂，其中，碳氢化合物或煤气被转化为电能。旋转的船舶与通往海岸的固定的海底电缆的电连接由高压旋转接头实现，在高压旋转接头中，定子（stator）通过船舶上的对地静止的旋转接头部分连接到海底电缆，且转子被连接到船舶上的发电厂。

该已知的旋转接头具有该缺点，即，在系统已经操作使用了一段时间且导体开始显示出一些磨损后，存在短路的危险。当来源于磨损的碎片悬浮在介电油或悬浮在导体和绝缘环之间的狭窄的空间中时，能够引起短路，导致旋转接头发生故障。在环形导体的接触面处的弹簧元件磨损时，固体绝缘环和导体以及旋转接头的外壳需要被拆除，以便获得对电极的检修。

另外，电旋转接头设置有HV电缆，该HV电缆具有非常高的弯曲半径且需要被弯曲的空间。

在直流（DC）中，电通过液体的通路通常伴随着电解质的化学分解。电流通过其进入和离开电解质的金属导体被称为电极。高电位处的电极称为阳极，而在较低电位处的另一电极称为阴极。实际上，电流通过电解质的通路被认为是通过移动带电粒子（离子）（使正离子向阴极移动，而负离子向阳极移动）产生。

在交流（AC）中，这些反应被电流方向的周期性反转抑制，这导致了正、负电流随时间的平衡。

本发明提出了一种解决方案，该解决方案提供了一种适合于近海使用的优化的电旋转接头，其具有轻且紧凑的设计、具有效率高且需要低维护的特点，且在当使用DC电流时的地方，电解的问题被强烈限制。

发明概述

本发明的目的是提供一种高压旋转接头，其包括静止体和旋转体，所述静止体和旋转体是围绕纵向轴线同轴可旋转的，其中，所述静止体和旋转体与彼此电接触，以便允许所述静止体和旋转体之间的电力和/或数据的传输，所述静止体和旋转体各自具有用于允许所述静止体和旋转体之间的电接触的接触面，其中，静止体和旋转体的接触面之间的电接触通过使用导电流体来获得。

根据本发明，可能的是导电流体包括电解质或者是金属液体。

电解质是含有使其导电的自由离子的任何物质。最典型的电解质是离子溶液，但熔融电解质和固体电解质也是可能的。当将电极放在电解质中并施加电压时，该电解质将导电。电解导体被用在电子装置中，其中，金属/电解质界面处的化学反应产生有益效果（即，在电池、燃料电池等中）。电解质用作电导体的可选方案是液体金属，例如在专利US4623514中所描述的。

根据本发明，可能的是静止体和旋转体中第一个的接触面包括容纳导电流体的环形容器。

根据本发明，可能的是静止体和旋转体中第二个的接触面包括电极，所述电极与容纳在所述环形容器中的导电流体接触。

根据本发明，固定的导体元件的接触面是容纳包括电解质或金属液体的物质的导电环，且旋转导体元件的接触面是浸入包括电解质或金属液体的物质中的电极。

根据本发明，可能的是，通过用绝缘材料填充可用空间，导电流体上方以及静止体和旋转体之间的空间是绝缘的，且所述绝缘材料包括玻璃、陶瓷、塑料或树脂基片或者所述绝缘材料包括流体，例如介电油。

本发明的另一优点是静止体和旋转体之间的绝缘通过使用绝缘材料例如塑料片材或使用介电油填充空间来实现，介电油的连续供给借助放置在旋转接头上方的储存器来确保且通过重力来填充该储存器。

根据本发明，可能的是静止体和旋转体中的至少一个包括以管的形式、以板的形式或以环的形式的电极。