具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的旋转堆叠件的立体剖视图。

根据本发明的旋转堆叠件10的旋转界面72由多个环形元件构成，该多个环形元件包括一组内环形元件和外环形元件，该内环形元件和外环形元件均以公共旋转轴线A为中心。

在该旋转界面中，外环形元件配置成围绕旋转轴线A相对于内环形元件组旋转。

旋转界面包括一组内环形元件12、14、16和外环形元件18。该组内环形元件包括下环形元件12、中心环形元件14和上环形元件16。

内环形元件12、14、16中的每一个均在内径RI1处具有圆柱形内表面。下环形元件12和上环形元件16中的每一个均在第一外半径RO1处具有圆柱形外表面。中心环形元件14在第二外半径RO2处具有圆柱形外表面。第二外半径RO2小于第一外半径RO1。

当内环形元件、中心环形元件和外环形元件相互堆叠时，其中中心环形元件14位于下环形元件12与上环形元件16之间，在下环形元件与上环形元件的相对表面12a、16a之间存在圆形沟槽，这些表面基本上垂直于旋转轴线A。

外环形元件18具有位于第二内半径RI2处的圆柱形内表面和位于第三外半径RO3处的圆柱形外表面，并且还以旋转轴线A为中心。外环形元件18的第二内半径RI2稍微大于中心内环形元件14的第二外半径RO2，使得在中心内环形元件与外环形元件之间存在大约1mm的径向间隙G(参见图2和图3)。外环形元件18布置在下部内环形元件12与上部内环形元件16之间的圆形沟槽中，使得外环形元件的圆柱形内表面22邻接中心内环形元件的外部圆柱形表面20。沿着外环形元件的圆柱形内表面的圆周设置有凹部24，使得在中心内环形元件的圆柱形外表面20与外环形元件18的圆柱形内表面22之间形成环形腔室24a。

在外环形元件18中，在凹部24与外圆周之间设置在径向方向上的导管26，以提供环形腔室24a的出口(或入口)。

下环形元件12的向上表面12a和上环形元件16的向下表面16a设置有第一阶梯状表面，其中向上表面12a和向下表面16a各自在第二外半径RO2处向外延伸超过中心环形元件14的圆柱形外表面20。外环形元件18包括带有第二阶梯状表面的向上表面18a和向下表面18b，第二阶梯状表面与第一阶梯状表面互补。

在上环形元件16的面向下的表面16a与外环形元件18的面向上的表面18b之间，以及在下环形元件12的面向上的表面12a与外环形元件18的面向下的表面18a之间，形成有环形空腔28、30、32、34，环形空腔28、30、32、34中设置有面密封型密封环(这里未示出)。将参照图2来更详细地描述环形腔室和密封环的布置。

参照图1，旋转堆叠件可包括多个旋转界面。为了简化堆叠，下环形元件12和上环形元件16设计成具有与其上表面12a和下表面16a(垂直于旋转轴线A)相同的形状。以此方式，第一旋转界面的上环形元件16可用作堆叠在第一旋转界面顶部上的第二旋转界面的下环形元件12。

在每对堆叠的外环形元件之间放置一个联接环或驱动环36。联接环配置成成对地联接外环形元件以用于接合旋转。联接环中的一个装配有一对凸耳(未示出)，该一对凸耳设计成容纳一对驱动臂38，用于联接至浮式结构(未示出)上的外部结构(未示出)。

旋转堆叠件10包括基部环形元件40，下支承环形元件42布置在基部环形元件40上。下支承环形元件42具有面朝上的表面42a，该面朝上的表面42a具有与如上所述的下环形元件12的面朝上的表面12a相同的形状。下支承环形元件42具有阶梯状面向上的表面，在该阶梯状面向上的表面上可以以环形腔室存在于环形元件42、18之间的方式来布置外环形元件18。

基部环形元件40在其圆周上沿径向方向设置有入口端口44(和/或出口端口)，入口端口44(和/或出口端口)各自配置成分别与流入流管线46或输出流管线联接。另外，每个入口端口或出口端口44均在基部环形元件40内与导管48连接，导管48向上延伸并平行于旋转轴线A。

内环形元件12、14、16中的每个均设置有至少一个通孔50，用于平行于旋转轴线A输送(烃)流体。在每个内环形元件12、14、16中，所述至少一个通孔50位于与基部环形元件40中的导管48的位置相对应的位置处。

在旋转堆叠件10的顶部，能够可选地布置封闭环形元件52。封闭环形元件52也可用作支承件或用于位于上方的其它旋转堆叠件的(流体)连接器。

在旋转堆叠件10内，内环形元件12、14、16通过多个螺栓杆54连接在基部环形元件40与封闭环形元件52之间，螺栓杆54延伸穿过布置在环形元件的节径DP上的孔。下面将参考图2给出更详细的说明。

图2示出了根据本发明实施方式的旋转堆叠件的旋转界面的详细剖视图。

第一阶梯状表面和第二阶梯状表面具有这样的布局，其中四个环形空腔28、30、32、34以旋转轴线A为中心。第一阶梯状表面和第二阶梯状表面具有矩形截面，并且设置在中心外环形元件18与下内环形元件12与上部内环形元件16之间。环形空腔28、30中的两个布置在上环形元件16和外环形元件18的面对表面16a、18b之间的第一界面A1处。另外两个环形腔室32、34布置在下环形元件12和外环形元件18的面对表面12a、18a之间的第二界面A2处。在环形空腔28、30、32、34中的每个中均安装有面密封型密封环56。

在图2中，示出了下环形元件12、中心环形元件14、上环形元件16与外环形元件18的组合的布置的部分。另外，图中示出了螺栓杆54的部分，螺栓杆54的该部分延伸穿过下环形元件、中心环形元件和上环形元件。

在环形腔室24a的上方和下方，环形空腔28、30、32、34分别布置在外环形元件18和上环形元件16以及中心环形元件14和下环形元件12之间的第一界面A1和第二界面A2处。

在第一界面A1和第二界面A2二者处，液压区域H，即环形腔室和相应密封环所处的径向区域H，保持最小。也就是说，环形腔室中的每个均具有径向宽度W，以及当放置在相关的环形腔室中时，每个密封环均具有相应的宽度。在在第一界面A1和第二界面A2中的每一个中，在两个环形空腔28、30；32、34之间布置非零间隙X。因而，径向区域H的宽度等于两个环形空腔28、30；32、34的宽度W加上相同界面A1、A2中的空隙X。

另外，为了保持液压区域H最小，在每个界面中，两个环形空腔28；32中的一个布置成直接邻近中心环形元件14的圆柱形外端面15。

环形腔室24a的径向宽度B等于或小于环形腔室24a的高度C。另外，环形腔室的径向宽度B小于液压区域H的宽度(即，组合的两个环形空腔28、30；32、34的宽度W加上相同界面A1；A2中的空隙X)。同时，径向内密封环的内径基本上等于环形腔室的内径。当环形腔室处于操作压力下时，这些措施具有以下作用：第一界面A1和第二界面A2中的密封件上的竖直力F2小于在环形腔室24a的上径向壁和下径向壁上的竖直力F1。

另外，在外环形元件18的向上和向下面对的表面18a、18b中的每一个中，衬套58(滑动轴承)定位在液压区域H的外部，因而在比密封环56的半径大的半径处。

在实施方式中，螺栓杆54位于距第二外半径RO2的一定距离处，以便在螺栓孔与O形环密封槽60之间留出5mm至10mm的间隙，其中O形环密封槽60保持O形环密封，以确保中心环形元件14与下/上内环形元件12；16之间的紧密性。为了实现这一点，每个杆的中心朝向外半径RO1并远离中心环形元件中的内半径RI1。

以这种方式，作用在内环形元件12、14、16中的每个上的夹紧力主要作用在O形环密封槽60上，以当旋转堆叠件10中的相关流管线和环形腔室处于高操作压力下时，限制打开和将O形环密封件从O形环密封槽60中挤出的风险。这种技术试图最小化对螺栓杆的撬动效应(见下文)。

可认识到的是，压力引起的端盖力作用在液压区域H上，从O形环密封槽60的内径到外环形腔室槽(保持面密封件)的外径。该力倾向于打开中心环形元件与下环形元件之间的界面以及中心环形元件与上环形元件之间的界面二者。压力引起的端盖力通过液压区域H与内径RI1的距离和螺栓54与相同内径RI1的距离的比率而增大(撬动效果)：显然，螺栓54与内径RI1的距离越大，螺栓54上的拉伸载荷越小。该属性对于这种类型的设计至关重要。

根据实施方式，第一阶梯状表面和第二阶梯状表面具有这样的布局，其中至少两个环形空腔28、30、32、34以旋转轴线A为中心，其中环形腔室中的至少两个的一半位于上环形元件的面向下的表面与外环形元件的面向上的表面之间的第一界面处，以及环形腔室中的至少两个的另一半位于下环形元件的面向上的表面与外环形元件的面向下的表面之间的第二界面处。

图3示出了根据本发明实施方式的旋转堆叠件的旋转界面的详细剖视图。

图3所示的旋转界面与图2所示的旋转界面基本相同。这里将不再描述具有与图2中相同的附图标记的特征。

在图3所示的界面中，在环形腔室24a的任一侧上在外环形元件18中设置有另外的凹部62，以装配两个附加密封环64，活塞定向。附加密封环64可称为隔离密封件，从而在旋转界面的圆周方向上提供环形腔室24a的进一步隔离。

图4A和图4B示出了在根据本发明实施方式的旋转堆叠件10中使用的刺入管66的细节。

在延伸穿过旋转堆叠件10的内环形元件12、14、16的通孔50中，可放置刺入管66，以提供在基部环形元件40与中心环形元件18之间延伸的导管，该导管与连接至中心环形元件的径向导管26的相应通孔相关联。

刺入管66具有封闭的端盖68，并且在其侧壁中分别在基部环形元件40的径向导管44的水平和中心环形元件18中的径向导管26的水平处设置有开口70a、70b。

以这种方式，获得用于流过刺入管的流体的流动路径，该流路防泄漏。

图4A示出了刺入管66的剖视图。图4B示出了具有刺入管66的旋转堆叠件的剖视图，其中刺入管66安装在内环形元件12、14、16的通孔50中。

图5示出了根据本发明实施方式的旋转堆叠件的立体图。

这里所示的旋转堆叠件10包括基部环形元件40、多个旋转界面72、74、76、78和闭合环形元件52。

另外，旋转堆叠件10包括附接至联接环36中的一个上的一对联接臂30。联接臂配置成联接至其中安装有旋转堆叠件的船只(未示出)。联接臂提供旋转界面相对于船只的固定定向。

在每个旋转界面的外圆柱形端面上，可存在附加探测端口80，附加探测端口80提供通向液压区域H中的泄漏端口(未示出)的通路。

图6示出了根据本发明实施方式的歧管块的立体图。

当旋转堆叠件10布置在诸如船只的浮式物体上的转塔系泊系统上时，用于旋转堆叠件的基部环形元件40上的流入/流出流体的端口44可联接至立管管线82，立管管线82附接至转塔系泊系统的转塔内的歧管结构(接地部分)。

根据实施方式，立管管线82配有管凸缘84。然后，立管管线82的管凸缘84通过管段86或连接管的凸缘88联接至基部环形元件40上的相关端口44。管段86配有管段凸缘89，管段凸缘89配置成用于连接至立管管线82的管凸缘84。具有不同长度且在凸缘88、89上具有不同方向的连接器的管段可用于在立管管线82与用于流入/流出流体的端口44之间形成流体连接。

图7示意性地示出了装配有根据本发明实施方式的旋转堆叠件的浮式离岸结构的示例。

浮式生产单元1，诸如FPSO船、或通常是离岸船只，系泊在海床中的储层R附近的海上位置。图中示意性地示出了船只上的处理设备2。

浮式生产单元1进行转塔系泊。在图7中，根据实施方式，浮式生产单元被示为通过转塔系泊系统进行转塔系泊。

转塔系泊系统提供转塔系泊结构，该转塔系泊结构包括诸如系泊浮筒的转塔结构3和安装在浮式生产单元1的外部或内部的支承结构。转塔结构3用锚绳5锚接至海床。立管管线82(以及其它管线和其它设备90，诸如中心(umbilical)管线、气体/水注入管线、电力管线、阀/闸板等)在海底下面的储层R与转台结构3之间延伸。设置在浮式生产单元1上的支承结构具有用于容纳转台结构3的容器，使得浮式生产单元1仍然可能围绕转台结构3旋转。以这种方式，浮式生产单元1可以在风、波浪、水流和/或漂移冰的影响下示出风向，并且采用相对于环境阻力最小的位置，同时立管线保持其未旋转位置。

根据本发明实施方式的旋转堆叠件10布置在转塔系泊系统中，以在浮船上的立管线82与处理设备2之间提供一个或多个旋转界面。

根据实施方式，内环形元件和外环形元件由钢锻件获得，并加工成所需的最终形状。钢锻件可基于碳钢或不锈钢。

已参考一些实施方式描述了本发明。这里通过示例来描述所示的旋转堆叠件。在本发明的范围内，可构造具有不同数量的旋转界面的结构。

本领域技术人员在阅读和理解前面的详细描述后将会想到明显的修改和替换方案，这在所有方面都认为是说明性的而不是限制性的。本发明旨在解释包括所有这样的修改和变化，只要这样的修改和变化在所附权利要求的范围内。因此，本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是前面的描述来限定。

附图标记的说明

浮式生产单元 1

处理设备 2

转塔结构 3

锚绳 5

旋转堆叠件 10

内环形元件 12、14、16

圆柱形外端面 15

向上表面 12a

向下表面 16a

外环形元件 18

面朝下的表面 18a

面朝上的表面 18b

外圆柱表面 20

圆柱形内表面 22

凹部 24

环形腔室 24a

导管 26

环形空腔 28、30、32、34

联接环或驱动环 36

一对驱动臂 38

基座环形元件 40

下支承环形元件 42

流入/流出流体的端口 44

流管线 46

通孔 50

闭合环形元件 52

螺栓 54

面密封式密封圈 56

衬套 58

O形密封圈凹槽 60

附加凹部 62

隔离密封件 64

刺入管 66

开口 70a、70b

旋转界面 72、74、76、78

探测端口 80

立管管线 82

管凸缘 84

管段 86

管段凸缘 88

设备 90

界面 A1、A2

旋转轴线 A

节径 DP

径向间隙 G

液压区域 H

腔径向宽度 B

腔高度 C

竖直力 F1、F2

储层 R

第一外半径 RO1

第二外半径 RO2

第三外半径 RO3

第一内径 RI1

第二内径 RI2

径向宽度 W

空隙 X