[发明专利]具有层叠的环形导体组件的高电压旋转接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括内部和外部本体的高电压旋转接头，每个本体至少具有第一和第二环形导体元件，导体元件包括两个间隔开的端面和一个弯曲的接触表面，上述元件在轴向间隔开的位置经由绝缘构件在相对的端面处相互连接，内部和外部本体围绕纵向轴线同轴，每个内部导体元件的接触表面与相应的外部导体元件的相对的接触表面邻接且电接触，内部和外部本体可围绕纵向轴线相对于彼此旋转，其中，内部和外部本体的每个导体元件与延伸到输入终端或输出终端的电压线连接。

背景技术

这样的高电压旋转接头通过申请人的名下的美国专利No.7,137,822已知。已知的旋转接头是用于近海应用的高电压旋转接头，例如用于将在随风向改变方位的浮式生产储卸船(FPSO)上产生的电力分配至海底电力电缆，该FPSO通过转塔被锚定至海床。对地静止的碳氢化合物上升装置从井口向船上的发电设备向上延伸，在其中，碳氢化合物被转化为电能。旋转的船与通向海岸的静止的海底电力电缆的电连接通过高电压旋转接头获得，在其中，定子通过船上的对地静止的旋转接头部分被连接至海底电力电缆，转子被连接至船上的发电设备。

已知的高电压旋转接头的内部和外部本体的导体被嵌入固体的环形绝缘体环，其完全包围导体，并与其接触区域分离。这实现非常好的电绝缘，并且代替空气或电介质油的固体的绝缘体的使用允许紧凑的设计和在相对高电压下运行。导体包括同心环，每个同心环具有环形金属接触表面，内部和外部导体通过该接触表面完全接触，以使得机械力和电动力以及电流在整个圆周上均匀地分配。

已知的旋转接头具有的缺点是，在系统运行使用一段时间和导体开始出现某些磨损之后存在短路的风险。当由于磨损而产生的碎屑进入导体和绝缘环之间的窄的空间中时，可能产生短路，从而导致旋转接头故障。当环形导体的接触表面处的弹簧元件磨损时，旋转接头的固体绝缘体环和导体需要被拆卸，以便进入电极。

因此，本发明的一个目的是降低旋转接头由于碎屑而发生故障的风险。本发明的另一个目的是减少导体磨损的量和碎屑的量，同时获得好的电接触。本发明的再一个目的是提供减小的重量的旋转接头，在其中，内部和外部环形导体精确地对齐，并且可以承受大的机械和电动载荷，特别地在近海的情况下。旋转接头在用于检查或替换目的的装配和拆卸过程中应当允许容易操作。

发明内容

至此，按照本发明的一种高电压旋转接头(swivel)的特征在于，使导体元件相互连接的绝缘构件沿导体元件的圆周方向位于相互间隔开的距离处，内部和外部本体的相互连接的导体元件各自由相应的支撑构件支撑以形成整体单元，以使得内部和外部本体适于通过整体单元沿纵向轴的方向的相对位移而分离或连接。

沿轴向方向的导体之间的开放区域，和沿导体元件的圆周方向的邻近的绝缘体构件之间的开放区域实现内部和外部导体堆垛的开放的笼状结构。绝缘油可以自由地流动通过开放的层叠的导体构造，这防止由于磨损而产生的偶然的碎屑被捕获，因为这样的碎屑可以通过在导体之间的空间桥接而在不导致短路的前提下容易地从开放区域去除。通过构造至少两个间隔开的环形导体的开放的内部和外部导体堆垛，导体可以按照稳定的方式机械地对齐，并且可以为了检查或修理而被容易地装配或拆卸。按照本发明的开放的导体堆垛提供稳定的和重量轻的旋转接头结构，其可以抵抗大的电动力，并且特别适于在近海的情况下保持机械地对齐。

当内部和外部导体堆垛中的每一个形成整体单元时，便于安装或替换时的操作。内部和外部本体的导体可以通过单元沿纵向方向的精确的相互对齐而容易地对齐。内部和外部本体的拆卸相对容易，因为它们可以通过沿轴向方向将单元拉开而分离。

通过美国专利No.4,252,388已知一种高电压旋转接头，在其中，内部本体包括导体堆垛，电介质支撑间隔件和垫圈状电介质挡板。外部本体的导体通过单个的或少量的碳刷提供，每一个碳刷在单个位置沿其圆周与内部本体的导电环接触。这导致大量的磨损，并由于产生的碎屑而导致污染。此外，其给出从内部到外部元件的单个的或少量的窄的电流路径，这给予通过旋转接头输送的最大电压以限制。此外，已知的碳支撑刷的机械刚度相对低，以使得电接触不总是最佳的，并且可能通过碳刷的最大电流被限制。当装配和拆卸时，外部导体全部需要被单独地安装和替换，这使已知的旋转接头部件的操作复杂化。

在一个实施方式中，支撑构件包括大体上平行于环形导体元件延伸的横向法兰。承载导体堆垛的法兰可以被连接至壳体或形成壳体的一部分，壳体包含导体元件，并且支撑这些元件，以使得外部本体可以围绕纵向轴线相对于内部本体旋转。