CN105888960A - 一种开发微水头水能的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及1～2米超微水头水力能的开发，目的在于能够制造快速的水体涌动升降，使浮子受浮力运动开发水力能，提高了超微水头水力能开发的实用性。其包含浮力井、进水道、排水道、截流控制结构、上游水池、下游水池、浮力箱、以及动力输出系统，浮力井内安置浮力箱，浮力井的下端连接进水道和出水道，进水道经由截流控制结构连通上游水池，出水道经由截流控制结构连通下游水池，其特征在于：截流控制结构由竖立套筒构成，套筒的内滑芯和套筒的外套配合可滑动，套筒的内滑芯是上下贯穿的筒，套筒的外套侧面相对面对称地开有进水窗，进水窗连通进水端，套筒的内滑芯与外套相对应地开有出水窗，出水窗连通套筒下端的出水端。
Description
技术领域
本发明涉及水力能源开发领域。尤其涉及1～2米超微水头水力能的开发，利用水涌动使浮子产生浮力，开发水力能的装置。
背景技术
我国微水头水力资源丰富，如河流、溪流、海水潮汐、海洋波浪等等。有的水源的水头只有1～2米，能量密度低，但在能源紧缺的情况下值得开发。不建设大坝开发微水头水力资源是一种理想，不会对环境构成不良的影响。但是在低水头的情况下常规的水轮机水能转化效率不高，并且水流会对叶片产生振动、空蚀等一些不利的影响。为了适应微水头水源，有的方案是设计特殊的微水头水轮机，使之能够在微水头环境下工作；有的设计方案不采用水轮机，利用水的涌动产生对浮子的浮力，使浮子或上升或下降带动系统工作。如：海面设置固定位子的浮筒，利用海浪波动带动浮筒上下运动，从而产生势能带动发电装置，使机械能转化为电能。据此有人利用微水头水源人工制造水升降，带动浮子工作。但在实际中，要制造高效快速的水体升降形成涌动，面临着许多问题，影响了实用性。
发明内容
本发明就是一种利用水体的升降产生对浮子的浮力，使浮子或上升或下降带动系统工作，从而开发微水头水能的装置。本发明的目的在于能够制造快速的水体升降，形成水涌动效果，使浮子受浮力运动，提高了开发水力能的实用性。
本发明的技术方案如下：
其包含浮力井、进水道、排水道、截流控制结构、上游水池、下游水池、浮力箱、以及动力输出系统，浮力井内安置浮力箱，浮力井的下端连接进水道和出水道，进水道经由截流控制结构连通上游水池，出水道经由截流控制结构连通下游水池，其特征在于：截流控制结构由竖立套筒构成，套筒的内滑芯和套筒的外套配合可滑动，套筒的內滑芯是上下贯穿的筒，套筒的外套侧面相对面对称地开有进水窗，进水窗连通进水端，套筒的內滑芯与外套相对应地开有出水窗，出水窗连通套筒下端的出水端。
进一步套筒外套底端的内侧安装有限位环。
进一步套筒的內滑芯通过连杆连接浮体。
一种截流控制结构其竖立套筒的横截面为长方形。
进一步截流控制结构的多个套筒并列，多个內滑芯通过连杆连接在一起联动。
另有，截流控制结构由竖立套筒构成，套筒的上端高出水面，內滑芯上端封闭。
进一步套筒外套进水窗连通的进水端设有导流板，套筒下端的出水端设有导流板。
进一步套筒的内外套之间进水窗周围镶嵌有液压封闭环，液压封闭环连接液压泵。
进一步套筒外套底端的内侧安装有限位封闭环。
另一种截流控制结构的特征在于：截流控制结构由竖立套筒构成，套筒的內滑芯和套筒的外套配合可滑动，套筒外套的上端开有泄流孔，套筒外套的侧面相对面对称地开有进水窗，进水窗连通进水端，套筒的內滑芯与外套进水窗相对应地开有出水窗，出水窗连通套筒下端的出水端，套筒外套的上端封闭，推拉杆穿过套筒外套的封闭上端串接止流板，套筒內滑芯的上端封闭，开有排水孔，和排水孔一定间距固定有卡头，止流板置于排水孔和固定卡头之间，可上下移动。
本发明的有益效果是：截流控制结构有大的水流导通面积，能够快速周期性启闭水流通道，造成浮力井中水流周期涌动，浮力箱周期性浮沉，水浮力高效地带动动力输出系统工作。采用这种工作模式，特别适合于一米以下的微水头，无论是大流量或是小流量都有较高的水能转换效率。本发明的截流控制结构特别适合于大流量的水能转换工作。特征是：截流控制结构在启闭水流通道的过程受摩擦小，磨损低，寿命长。浮体的浮力减少了抵消了內滑芯的下沉力，启动截流控制结构工作所需的动力小，耗能低。本发明的意义在于，采用截流控制结构提高了利用浮力系统开发微水头水能的实用化程度。
附图说明
附图是几种实施例的结构图。
图1，开发微水头水能的装置。
图2，一种截流控制结构的套筒。
图3，并联截流控制结构的连接。
图4，上端封闭的內滑芯。
图5，截流控制结构中的导流板和封闭性。
图6，另一种截流控制结构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案、优点更加清楚、明确，以下参照附图结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1，一种开发微水头水能的装置的实施例，包含浮力井(1)、进水道(1-1)、排水道(1-2)、截流控制结构(3)、上游水池(5)、下游水池(6)、浮力箱(2)、以及动力输出系统(7)，浮力井(1)内安置浮力箱(2)，浮力井(1)的下端连接进水道(1-1)和出水道(1-2)，进水道(1-1)经由截流控制结构(3)连通上游水池(5)，出水道(1-2)经由截流控制结构(3)连通下游水池(6)，其特征在于：截流控制结构(3)由竖立套筒构成，套筒的內滑芯(3-2)和套筒的外套(3-1)配合可滑动，套筒的內滑芯(3-2)是上下贯穿的筒，套筒的外套(3-1)侧面相对面对称地开有进水窗(3-1-1)，进水窗(3-1-1)连通进水端，套筒的內滑芯(3-2)与外套(3-1)相对应地开有出水窗(3-2-1)，出水窗(3-2-1)连通套筒下端的出水端(1-1)，也就是浮力井(1)的进水道(1-1)。
进一步套筒外套底端的内侧安装有限位环(3-3)。
进一步套筒的內滑芯(3-2)通过连杆(3-4-1)连接浮体(3-4)。
实施例工作过程如下：
连杆(4)向上提拉，套筒內滑芯(3-2)和(3-2’)联动向上移动，出水窗(3-2-1)和进水窗(3-1-1)相对齐开通水路，出水窗(3-2-1’)和进水窗(3-1-1’)相错位闭合水路，上游水池(5)经过进水道(1-1)涌入浮力井(1)，浮力箱(2)上浮，驱动杆(2-1)推动动力输出系统(7)工作。连杆(4)向下压，套筒內滑芯(3-2)和(3-2’)联动向下移动，出水窗(3-2-1)和进水窗(3-1-1)相错位闭合水路，出水窗(3-2-1’)和进水窗(3-1-1’)相对齐开通水路，浮力井(1)内水经过出水道(1-2)快速排出到下游水池(6)，浮力箱(2)下沉，驱动杆(2-1)拉动力输出系统(7)工作。
周期性地上拉下压连杆(4)，造成浮力井(1)内水周期性涌动，浮力箱(2)周期性上下运动，驱动动力输出系统(7)工作，将水力能转换为其他形式的能。
进一步，限位环(3-3)和(3-3’)对套筒內滑芯(3-2)和(3-2’)下降起限位作用。
进一步，浮体(3-4)、(3-4’)浸没在水中产生向上浮力，减少了套筒內滑芯(3-2)的下沉力，使提拉连杆(4)更加省力。
图2是一种截流控制结构(3)，竖立套筒的横截面为长方形，內滑芯(3-2)和外套(3-1)配合可滑动。竖立套筒的內滑芯(3-2)是上下贯穿的筒，套筒的外套(3-1)两侧面相对对称地开有一组进水窗(3-1-1)，进水窗(3-1-1)连通进水端。套筒的內滑芯与外套相对应地开有出水窗，出水窗连通套筒下端的出水端(1-1)。进水窗(3-1-1)进水，出水端(1-1)排水。也可以改为出水端(1-1)进水，进水窗(3-1-1)排水。
进一步，截流控制结构由至少两个以上多个套筒并列，如附图3，內滑芯(3-2)和內滑芯(3-2’)通过连杆(4)连接在一起联动，并联后增加了进水窗加大进水道(1-1)或出水道(1-2)的水流量，能够在浮力井内产生更强大的水涌动效果。
另有实施例是上端封闭的內滑芯，如图4。截流控制结构由竖立套筒构成，套筒(3-1)的上端高出水面，內滑芯(3-2)上端封闭。
进一步，如图5，截流控制结构中的导流板和封闭性结构。与套筒外套进水窗(3-1-1)连通的进水端设有导流板(3-5-1)，套筒的內滑芯(3-2)与外套(3-1)相对应地开有出水窗(3-2-1)设有导流板(3-5-2)，套筒下端的出水端设有导流板(3-5-3)，导流板减少了流水阻力损耗。
进一步，套筒的内外套之间进水窗(3-1-1)周围镶嵌有液压封闭环(3-6)，液压封闭环(3-6)连接液压泵(8)。液压泵(8)增压则液压封闭环(3-6)膨胀，封闭套筒外套(3-1)和套筒內滑芯(3-2)间隙，阻止泄漏水。液压泵(8)减压液压封闭环(3-6)收缩使得封闭套筒外套(3-1)和套筒內滑芯(3-2)有间隙，减少內滑芯(3-2)移动的阻力。
进一步，套筒外套底端的内侧安装有限位封闭环(3-3)。限位封闭环(3-3)对套筒內滑芯(3-2)起下降限位作用以及封闭作用。套筒內滑芯(3-2)下端接触到限位封闭环(3-3)时，两者紧密配合封闭。
图6，另一种实施例的截流控制结构，截流控制结构浸没在水中工作，由竖立套筒构成，套筒外套(3-1)的上端开有泄流孔(3-1-2)，套筒外套(3-1)的侧面相对面对称地开有进水窗(3-1-1)，进水窗(3-1-1)与上游水相接，是进水端，套筒的內滑芯(3-2)与外套(3-1)的进水窗(3-1-1)相对应地开有出水窗(3-2-1)，出水窗(3-2-1)连通套筒下端的出水端，套筒外套(3-1)的上端封闭，推拉杆(3-2-4)穿过套筒外套(3-1)的封闭上端串接止流板(3-2-5)，套筒內滑芯(3-2)的上端封闭，开有排水孔(3-2-2)，排水孔(3-2-2)上面一定间距固定有卡头(3-2-3)。止流板(3-2-5)置于排水孔(3-2-2)和卡头(3-2-3)之间，可上下移动，或上拉卡头(3-2-3)带动套筒內滑芯(3-2)上移，同时开启排水孔(3-2-2)；或下压套筒內滑芯(3-2)下移，同时封闭排水孔(3-2-2)。套筒內滑芯(3-2)下端接触到限位封闭环(3-3)时，两者紧密配合封闭，同时进水窗(3-1-1)、出水窗(3-2-1)错位不相通，截流控制结构使水通道截止。
进一步套筒的內滑芯(3-2)连接浮体(3-4)、(3-4’)，浮体(3-4)、(3-4’)的浮力减少了內滑芯(3-2)的下沉力。
以上所述的实施例，仅为了说明本发明特征而列举，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，各实施例的部件重新组合，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种开发微水头水能的装置，包含浮力井、进水道、排水道、截流控制结构、上游水池、下游水池、浮力箱、以及动力输出系统，浮力井内安置浮力箱，浮力井的下端连接进水道和出水道，进水道经由截流控制结构连通上游水池，出水道经由截流控制结构连通下游水池，其特征在于：截流控制结构由竖立套筒构成，套筒的內滑芯和套筒的外套配合可滑动，套筒的內滑芯是上下贯穿的筒，套筒的外套侧面相对面对称地开有进水窗，进水窗连通进水端，套筒的內滑芯与外套相对应地开有出水窗，出水窗连通套筒下端的出水端。
2.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：截流控制结构套筒外套底端的内侧安装有限位环。
3.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：套筒的內滑芯通过连杆连接浮体。
4.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：一种截流控制结构其竖立套筒的横截面为长方形。
5.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：截流控制结构的多个套筒并列，多个內滑芯通过连杆连接在一起联动。
6.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：截流控制结构由竖立套筒构成，套筒的上端高出水面，內滑芯上端封闭。
7.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：套筒外套进水窗连通的进水端设有导流板，套筒下端的出水端设有导流板。
8.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：套筒的内外套之间进水窗周围镶嵌有液压封闭环，液压封闭环连接液压泵。
9.如权利要求1所述的一种开发微水头水能的装置，其特征在于：套筒外套底端的内侧安装有限位封闭环。
10.一种开发微水头水能的装置，包含浮力井、进水道、排水道、截流控制结构、上游水池、下游水池、浮力箱、以及动力输出系统，浮力井内安置浮力箱，浮力井的下端连接进水道和出水道，进水道经由截流控制结构连通上游水池，出水道经由截流控制结构连通下游水池，其特征在于：截流控制结构由竖立套筒构成，套筒的內滑芯和套筒的外套配合可滑动，套筒外套的上端开有泄流孔，套筒外套的侧面相对面对称地开有进水窗，进水窗连通进水端，套筒的內滑芯与外套进水窗相对应地开有出水窗，出水窗连通套筒下端的出水端，套筒外套的上端封闭，推拉杆穿过套筒外套的封闭上端串接止流板，套筒內滑芯的上端封闭，开有排水孔，和排水孔一定间距固定有卡头，止流板置于排水孔和固定卡头之间，可上下移动。
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