本发明涉及海洋油气开发领域，具体而言，特别涉及一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承。
背景技术：
单点系泊是指海洋工程船舶通过单点形式系泊在另一个固定式或浮式结构物上，船舶围绕该结构物可以随风、浪、流等做360°回转，由于风标效应，被系泊船舶将会停泊在环境力最小的方位上。单点系泊系统通常应用于近海油田开发作业和替代固定码头的原油接卸终端，而旋转接头(滑环)是该单点系泊系统中最核心、最关键的部件，其作用是通过可靠的旋转动密封保证流体介质安全有效地从静止部分传递到旋转部分，从而实现风标效应。
旋转接头(滑环)根据传输介质和功能的不同，分成油滑环、水滑环、电滑环、气滑环、公用滑环、通讯滑环等。通常一座浮式生产储油轮(fpso)的单点系统中至少需要3种滑环，数量至少有6个，这些滑环上下叠加，形成一座塔型，称为滑环堆，滑环的维护一直以来是海上作业的重点和难点，滑环因长期磨损或疲劳导致的损坏失效经常发生。当滑环损坏时，一般情况需要将油田停产，然后拆除并吊起待维修的滑环以上的所有滑环，然后对损坏的滑环进行拆除，更换密封圈或轴承。由于滑环损坏非常频繁，如果经常停产必然会导致经济受损。因此，如何不停产、不拆除其他滑环就可以维修故障滑环变得非常有必要。
密封圈和轴承是滑环最容易损坏的部件，滑环90％的失效原因都是因密封圈破损导致泄漏，或是轴承损坏导致旋转异常。对于密封圈的更换，现在比较普遍的做法是将备用的密封圈提前套在滑环组内绑扎在每个滑环的上端和下端，当需要更换密封圈时，可将故障滑环的外环拆下，将附近备用的密封圈套上即可。
但是，对轴承来说，就没有很好的办法，提前套上备用的轴承不现实，其一是由于轴承占据位置大，相邻的滑环之间没有足够的空间安放备用轴承，其二是由于轴承重量大，不方便固定。如果使用分块轴承，虽然可以不拆除上方滑环就可以从两侧进行合并安装，但是由于轴承内与滚珠接触面不再是一个完整的金属面，长期使用后两瓣连接处容易应力集中和磨损，而且当温度变化时，由于热胀冷缩两瓣可能会不平整，更加容易加剧轴承滚珠的损坏，使得轴承寿命大大缩短。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本发明需要提供一种克服维修该类轴承时必须拆除所有旋转接头的问题，便于维修，有效提高轴承的使用周期和海上作业的经济实用性的方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承。
本发明提供一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，包括：分体式结构的外转动组件和内转动组件，其中所述内转动组件相对与所述外转动组件可相对转动，所述外转动组件包括自下而上依次设置的外环一、外环组件和外环二，所述内转动组件的外圆周中心区域设有与所述外转动组件卡接的环状凸起，所述外转动组件和所述内转动组件之间设有滚动传动部件，所述滚动传动部件包括设在所述外环一与所述内转动组件和所述外环二与所述内转动组件之间的第一滚动件、以及设在所述外环组件和所述环状凸起之间的第二滚动件。
根据本发明的一个实施例，所述外环组件包括自下而上依次设置的外下环体、外中环体和外上环体，其中所述外下环体与所述外环一抵接，所述外上环体与所述外环二抵接，所述外中环体插接于所述外下环体和所述外上环体之间，所述第二滚动件分别与所述外下环体、所述外中环体和所述外上环体抵接。
根据本发明的一个实施例，所述内转动组件包括自下而上依次抵接设置的内下环体、内中环体和内上环体，所述内中环体的外周朝外凸出以形成所述环状凸起。
根据本发明的一个实施例，所述第一滚动件上设有两个相对设置的第一滚动面，其中所述第一滚动面沿水平方向设置。
根据本发明的一个实施例，所述第二滚动件上设有两个相对设置的第二滚动面，所述第二滚动面沿垂直方向设置。
根据本发明的一个实施例，所述第一滚动面与所述外环一之间、所述第一滚动面与所述内中环体之间、所述第一滚动面与所述外环二之间均设有多层叠加的第一环形垫片。
根据本发明的一个实施例，所述第二滚动面与所述外中环体之间、所述第二滚动面与所述内中环体之间均设有多层叠加的第二环形垫片。
根据本发明的一个实施例，所述内转动组件和所述外环一、所述内转动组件和所述外环二之间均设有动密封圈。
根据本发明的一个实施例，所述外转动组件上设有多个成圆周阵列排布且上下贯通所述外环一、所述外环组件和所述外环二的第一连接孔，所述内转动组件上设有多个成圆周阵列排布且上下贯通所述内下环体、所述内中环体和所述内上环体的第二连接孔。
根据本发明的一个实施例，，所述外转动组件的底面和所述内转动组件的底面平齐设置，所述内转动组件的顶面高出所述外转动组件的顶面预定距离，其中所述内转动组件与所述外转动组件两者顶面交界处设有防水防尘圈。
本发明的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，用于旋转接头上端，使旋转接头内外环可以旋转，其结构中包括外转动组件和内转动组件，其中外转动组件由自下而上顺序设置的五层完整环形金属块叠加而成，并通过第一连接孔与滑环外环螺栓连接，其中该组件中的金属块与第一滚动件的水平接触面之间设有第一环形垫片，与第二滚动件的竖直接触面之间设有第二环形垫片；内转动组件由自下而下顺序设置的三层完整环形金属块叠加而成，并通过第二连接孔与滑环内环螺栓连接，其中该组件中的金属块与第一滚动件的水平接触面之间设有第一环形垫片，与第二滚动件的竖直接触面之间设有第二环形垫片，其中第一环形垫片和第二环形垫片均为多层叠加结构，本发明的轴承结构设计原理为将轴承内易损坏部件的备用件提前安装在轴承内或附于轴承表层，在轴承或配件发生损坏时，无需拆除其他滑环，直接将备用件更换到工位位置即可，便于维修，从而有效提高轴承的使用寿命和海上作业的经济实用性。
附图说明
图1是根据本发明的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承的截面结构示意图。
图2是根据本发明的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承的部分结构示意图。
图3是根据本发明的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承的立体图。
图4是根据本发明的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承的第一滚动件备用件的结构示意图。
附图标记：1-外转动组件；2-内转动组件；3-滚动传动部件；4-第一环形垫片；5-第二环形垫片；6-动密封圈；7-橡胶密封圈；8-防水防尘圈；11-外环一；12-外环组件；13-外环二；14-第一连接孔；21-内下环体；22-内中环体；23-内上环体；24-第二连接孔；31-第一滚动件；32-第二滚动件；121-外下环体；122-外中环体；123-外上环体。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图4所示，一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承包括：分体式结构的外转动组件1和内转动组件2，其中内转动组件2相对与外转动组件1可相对转动，外转动组件1包括自下而上依次设置的外环一11、外环组件12和外环二13，外环组件12包括自下而上依次设置的外下环体121、外中环体122和外上环体123，其中外下环体121与外环一11抵接，外上环体123与外环二13抵接，外中环体122插接于外下环体121和外上环体123之间，内转动组件2的外圆周中心区域设有与外转动组件1卡接的环状凸起，内转动组件2包括自下而上依次抵接设置的内下环体21、内中环体22和内上环体23，内中环体22的外周朝外凸出以形成环状凸起，外转动组件1和内转动组件2之间设有滚动传动部件3，滚动传动部件3包括设在外环一11与内转动组件2和外环二13与内转动组件2之间的第一滚动件31、以及设在外环组件12和环状凸起之间的第二滚动件32，第二滚动件32分别与外下环体121、外中环体122和外上环体123抵接，第一滚动件31上设有两个相对设置的第一滚动面，其中第一滚动面沿水平方向设置，第二滚动件32上设有两个相对设置的第二滚动面，第二滚动面沿垂直方向设置，其中第一滚动件31和第二滚动件32由一系列的钢制小圆柱组成，并由一支撑架将其等距离分布，支撑架为聚酯材料制成，耐磨擦，当第一滚动件31或第二滚动件32损坏需要更换时，可将损坏的圆柱串列弃置，换上备用串列即可，备用滚珠串列和损坏的滚珠串列相同，只是备用滚珠串列的支撑架中间可拆开，形成两瓣或多瓣，方便安装。
本发明的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，用于旋转接头上端，使旋转接头内外环可以旋转，其结构中包括外转动组件1和内转动组件2，其中外转动组件1由自下而上顺序设置的五层完整环形金属块叠加而成，并通过第一连接孔14与滑环外环螺栓连接，其中该组件中的金属块与第一滚动件31的水平接触面之间设有第一环形垫片4，与第二滚动件32的竖直接触面之间设有第二环形垫片5；内转动组件2由自下而下顺序设置的三层完整环形金属块叠加而成，并通过第二连接孔24与滑环内环螺栓连接，其中该组件中的金属块与第一滚动件31的水平接触面之间设有第一环形垫片4，与第二滚动件32的竖直接触面之间设有第二环形垫片5，其中第一环形垫片4和第二环形垫片5均为多层叠加结构，本发明的轴承结构设计原理为将轴承内易损坏部件的备用件提前安装在轴承内或附于轴承表层，在轴承或配件发生损坏时，无需拆除其他金属块或滑环，直接将备用件更换到工位位置即可，便于维修，从而有效提高轴承的使用寿命和海上作业的经济实用性。
如图1至图3所示，第一滚动面与外环一11之间、第一滚动面与内中环体22之间、第一滚动面与外环二13之间均设有多层叠加的第一环形垫片4，其中第一环形垫片4通过螺栓分别与外环一11、内中环体22、外环二13固定，第二滚动面与外中环体122之间、第二滚动面与内中环体22之间均设有多层叠加的第二环形垫片5，需要理解的是，第一环形垫片4的数量为多个大小形状一致的叠加而成，可以为三个或更多个，厚度也可以任意设计，根据实际作业中滚珠施加的压力、磨损强度以及设计寿命而定，第二环形垫片5的数量为多个大小形状一致的叠加而成，可以为三个或更多个，厚度也可以任意设计，根据实际作业中滚珠施加的压力、磨损强度以及设计寿命而定，其中第二环形垫片5中的中间位置的那个垫片与第二滚动件32直接接触。
如图1至图4所示，第一环形垫片4是一层完整的环形薄片，厚度根据滚珠作用力和摩擦情况为定，在轴承工作中垫片是唯一与第一滚动件31接触摩擦的部件，当其磨损后，在进行替换只需要将表面已磨损垫片弃置，并在最底层垫上新的备用垫片，将第二层整块垫片作为最外层垫片，与原来最外层垫片位置完全相同，继续与滚珠接触摩擦，其中备用垫片由左右两瓣组成，拼在一起后与原垫片形状大小完全相同，垫在垫片组最内侧用于弥补表面垫片弃置后的总垫片厚度的减少，需要理解的是，在不影响功能和安装效果的前提下，备用垫片分成多瓣均可；第二环形垫片5也是一层完整的环形结构，套于轴承结构上，两者接触处在圆周上有一个缺口，用来克服垫片与轴承结构的相互转动，当垂直垫片磨损后，可将中间的垫片与上下的垫片进行替换位置，因此轴承的全生命周期内垂直垫片可更换两次，以大大提升轴承的使用周期。
如图1和图2所示，内转动组件2和外环一11、内转动组件2和外环二13之间均设有动密封圈6，保证轴承在转动时仍可防止第一滚动件31和第二滚动件32周围润滑油从内外环接触面泄漏，在首次安装时，提前将多个备用动态密封圈用塑料膜包好贴于轴承内环上方，当后期需要更换时，直接取出更换，而不用为了安装新的动密封圈6拆除该滑环上方所有滑环组结构；内转动组件2和外转动组件1各自的结构通过螺栓贯穿固定，在各自相邻的金属块之间均设有橡胶密封圈7，以防止第一滚动件31和第二滚动件32周围润滑油泄露。
如图1至图3所示，外转动组件1上设有多个成圆周阵列排布且上下贯通外环一11、外环组件12和外环二13的第一连接孔14，通过第一连接孔14将外转动组件1和滑环外环螺栓连接，在轴承或配件发生损坏时，无需拆除其他金属块，直接将备用件更换到工位位置即可，便于维修，内转动组件2上设有多个成圆周阵列排布且上下贯通内下环体21、内中环体22和内上环体23的第二连接孔24，通过第二连接孔24将内转动组件2和滑环内环螺栓连接，在轴承或配件发生损坏时，无需拆除其他金属块，直接将备用件更换到工位位置即可，便于维修。
如图1所示，外转动组件1的底面和内转动组件1的底面平齐设置，内转动组件2的顶面高出外转动组件1的顶面预定距离，其中内转动组件2与外转动组件2两者顶面交界处设有防水防尘圈8，以提高轴承的使用周期。
如图1至图4所示，本发明的轴承的具体装配过程如下，首先将橡胶密封圈7、第一环形垫片4、第二环形垫片5以及动密封圈6装入每个相对应的金属块上，安装装配顺序依次为：内下环体21、外环一11、第一滚动件31、外下环体121、内中环体22、外中环体122、第二滚动件32、外上环体123、第一滚动件31、外环二13、内上环体23、防水防尘圈8，最后将螺栓插入所有的第一连接孔14和第二连接孔24中进行固定，当轴承安装至滑环上后，可将备用的动密封圈6用塑料膜包好贴于轴承的内上环体23上，第一滚动件31、第二滚动件32的备件以及第一环形垫片4和第二环形垫片5的备件放置于滑环附近专用的工具箱内，需要理解的是，第一滚动件31、第二滚动件32的备件以及第一环形垫片4和第二环形垫片5的备件与原装件不同的是，各自备件不在为一个完整的整环结构，而是分成两瓣或多瓣。
如图1至图4所示，本发明的轴承便于维修的具体工作原理和实施方式如下：在第一次投入使用时，就提前将后期可能需要更换的备件已经安装在内或附在表面，从而避免了后期更换时不拆除上方滑环就无法将环形备件套入安装的问题，在实际使用过程中，在轴承的内转动组件2和外转动组件1相互接触的部分只有第一滚动件31、第二滚动件32、第一环形垫片4、第二环形垫片5和动密封圈6，其他部分在旋转过程中不在接触，故在使用中最易损坏的部分就是上述部件，以下用部分实例演示维修过程：
当动密封圈6磨损失效导致润滑油泄露时，直接拆除轴承上部的外环二13和内上环体23，取出已经损坏的密封圈，将其割断丢弃，再将之前用塑料布包住附于轴承上下的备用动密封圈6拆开，取出一个新的备用动密封圈6装上即可；
当第一滚动件31或第二滚动件32因过载或疲劳破损时，可拆除相应的金属块，取出破损的滚珠串列，安装新的备用滚珠串列即可，其中新的滚珠阵列的支撑架不再是一个完整的环形，滚珠主要受的载荷来自于接触面的挤压，对于沿环形方向，只要支撑架能将滚珠分离开并且在环形方向上不会随意晃动即可；
当与第一滚动件31接触的第一环形垫片4模式过度，导致表面不平或塑性变形后，以外环二13上的第一环形垫片4为例，首先将破损处垫片相应的外环二13拆下，在将第一连接孔14中的螺栓全部拆除，取下最外层垫片，将其割断成两断，从轴承中取出，再将该处的第一环形垫片4全部卸下，在最底层垫上一层由两瓣组成的备用垫片，然后将原来垫片再装上，其中备用垫片和原垫片形状、厚度完全一样，只是由两瓣获多瓣组成，方便安装，垫上备用垫片后，原垫片的第二层成为第一层，表面位置与原来的完全相同，且是完整的平整的一个接触面，最后将轴承重新转配好即可，整个过程中不需要拆除滑环组上方的所有滑环。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
1.一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，包括：分体式结构的外转动组件和内转动组件，其中所述内转动组件相对与所述外转动组件可相对转动，所述外转动组件包括自下而上依次设置的外环一、外环组件和外环二，所述内转动组件的外圆周中心区域设有与所述外转动组件卡接的环状凸起，其特征在于，所述外转动组件和所述内转动组件之间设有滚动传动部件，所述滚动传动部件包括设在所述外环一与所述内转动组件和所述外环二与所述内转动组件之间的第一滚动件、以及设在所述外环组件和所述环状凸起之间的第二滚动件。
2.根据权利要求1所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述外环组件包括自下而上依次设置的外下环体、外中环体和外上环体，其中所述外下环体与所述外环一抵接，所述外上环体与所述外环二抵接，所述外中环体插接于所述外下环体和所述外上环体之间，所述第二滚动件分别与所述外下环体、所述外中环体和所述外上环体抵接。
3.根据权利要求2所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述内转动组件包括自下而上依次抵接设置的内下环体、内中环体和内上环体，所述内中环体的外周朝外凸出以形成所述环状凸起。
4.根据权利要求3所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述第一滚动件上设有两个相对设置的第一滚动面，其中所述第一滚动面沿水平方向设置。
5.根据权利要求3所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述第二滚动件上设有两个相对设置的第二滚动面，所述第二滚动面沿垂直方向设置。
6.根据权利要求4所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述第一滚动面与所述外环一之间、所述第一滚动面与所述内中环体之间、所述第一滚动面与所述外环二之间均设有多层叠加的第一环形垫片。
7.根据权利要求5所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述第二滚动面与所述外中环体之间、所述第二滚动面与所述内中环体之间均设有多层叠加的第二环形垫片。
8.根据权利要求1所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述内转动组件和所述外环一、所述内转动组件和所述外环二之间均设有动密封圈。
9.根据权利要求4所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述外转动组件上设有多个成圆周阵列排布且上下贯通所述外环一、所述外环组件和所述外环二的第一连接孔，所述内转动组件上设有多个成圆周阵列排布且上下贯通所述内下环体、所述内中环体和所述内上环体的第二连接孔。
10.根据权利要求1所述的一种方便维修的用于单点系泊旋转接头的轴承，其特征在于，所述外转动组件的底面和所述内转动组件的底面平齐设置，所述内转动组件的顶面高出所述外转动组件的顶面预定距离，其中所述内转动组件与所述外转动组件两者顶面交界处设有防水防尘圈。
技术总结