CN111042975A - 一种水流发电装置及其发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水流发电装置，包括压缩反应容器、缓冲容器、集水容器和发电机构，反应容器具有密封腔，缓冲容器具有密封腔，压缩反应容器的密封腔和缓冲容器的密封腔通过空气管道连通，缓冲容器的密封腔和集水容器之间连通有第一水流管道和第二水流管道，发电机构包括涡轮和发电机，涡轮设置在第一水流管道内，涡轮和发电机的驱动轴固定连接。本发明的水流发电装置通过在压缩反应容器中产生气体压迫缓冲容器中的水通过第一水流管道向集水容器中流动，进而驱动涡轮机或者螺旋桨转动带动发电机发电，上述的水流发电装置不需要受到地理环境的限制，可以自由移动地理位置。

Description

一种水流发电装置及其发电方法

技术领域

本发明涉及一种发电设备，具体涉及一种水流发电装置及其发电方法。

背景技术

水力发电是由建筑物来集中天然水流的落差，形成水头，并以水库汇集、调节天然水流的流量，使水流通过水轮发电机组时，水轮机受水流推动而转动，水轮机带动发电机发电，从而实现机械能转换为电能。但是现有的水力发电利用势能最终转成电能，这对环境有一定的要求，需要受到地理环境的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种水流发电装置及其发电方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种水流发电装置，所述水流发电装置包括压缩反应容器、缓冲容器、集水容器和发电机构，所述反应容器具有密封腔，所述缓冲容器具有密封腔，所述压缩反应容器的密封腔和所述缓冲容器的密封腔通过空气管道连通，所述压缩反应容器的密封腔和所述空气管道的连通处位于所述压缩反应容器的密封腔的上部，所述缓冲容器的密封腔和所述空气管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的上部，所述缓冲容器的密封腔和集水容器之间连通有第一水流管道和第二水流管道，所述缓冲容器的密封腔和所述第一水流管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的下部，所述缓冲容器和所述第二水流管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的上部，所述集水容器和所述第二水流管道的连通处位于所述集水容器的下部，所述第二水流管道上设置有第一阀门，所述集水容器设置有通气孔或者不具有顶盖的开口，所述集水容器的竖直高度高于所述缓冲容器的竖直高度，所述压缩反应容器的密封腔设置有放气阀，所述压缩反应容器的密封腔设置有固体加料口和液体加料口，所述压缩反应容器的固体加料口设置有配合的第一密封盖，所述液体加料口设置有配合的第二密封盖，所述压缩反应容器的固体加料口与液体加料口添加的固体和液体进行化学反应可以产生气体；

所述发电机构包括涡轮和发电机，所述涡轮设置在第一水流管道内，所述涡轮和发电机的驱动轴固定连接。

上述的水流发电装置通过压缩反应容器、缓冲容器、集水容器、发电机构以及连通在压缩反应容器和缓冲容器之间的空气管道、连通在缓冲容器和集水容器之间的两条水流管道，可以先将经过化学反应产生的气体的反应液体和反应固体分别加入到压缩反应容器中并且保持反应液体和反应固体分开，并且在缓冲容器中加满水，之后关闭压缩反应容器，使得压缩反应容器、连通在压缩反应容器和缓冲容器之间的空气管道、空缓冲容器、连通缓冲容器和集水容器的第一水流管道、集水容器连通，且关闭第一阀门使得连通缓冲容器和集水容器的第一水流管道封闭，此时将压缩反应容器中的反应液体和反应固体混合，压缩反应容器中产生液体气压增大，由于缓冲容器和所述空气管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的上部，压缩反应容器中压力就会压迫缓冲容器中的水通过第一水流管道向集水容器中流动，集水容器设置的通气孔或者不具有顶盖的开口用于排气，使得集水容器的压力与大气压一致，此时第一水流管路中流动的水就会取得涡轮转动，涡轮转动带动发电机发电。当缓冲容器中的水位下降至一定水位或者没有水之后发电停止，此时，打开压缩反应容器的第一密封盖和第二密封盖，加入经过化学反应产生的气体的反应液体和反应固体，并且打开第一阀门，此时压缩反应容器与大气连通，集水容器也与大气连通，集水容器的竖直高度高于缓冲容器的竖直高度，集水容器中的水就会回流到缓冲容器中，缓冲容器设置有通气孔，可以利用通气孔或者不具有顶盖的开口向集水容器中加水，水会流动到缓冲容器中。

优选地，将所述涡轮替换为螺旋桨。

上述的水流发电装置通过水流驱动螺旋桨转动带动发电机发电。

优选地，所述第一水流管道上设置有单向阀。

上述的水流发电装置能够避免水流在第一水流管道中倒流。

优选地，所述压缩反应容器设置有两个以上并联的密封腔，所述压缩反应容器的每个密封腔的上部与所述缓冲容器的密封腔通过空气管路连通，所述空气管路包括空气总管和与所述空气总管连通的若干空气支管，所述空气总管与所述缓冲容器的密封腔上部连通，所述各个空气支管上均设置有至少一个阀门，所述各个空气支管与所述压缩反应容器的一个密封腔的上部连通，所述空气支管的数量和所述压缩反应容器的密封腔的数量相等，所述压缩反应容器的各个密封腔上设置有放气阀、固体加料口和液体加料口。

上述的水流发电装置通过并联的密封腔可以通过交替使用密封腔，当这个密封腔的反应液体和反应固体用尽后，可以使用另一个密封腔此时向用尽反应液体和反应固体的密封腔中加入反应液体和反应固体，使得上述的水流发电装置能够运行更长的时间，交替往复，提高发电效率

优选地，所述压缩反应容器设置有3～8个并联的密封腔。

优选地，所述压缩反应容器的密封腔内设置有第一压力计和第一液位计。

上述的水流发电装置通过设置在压缩反应容器的密封腔内的压力计和液位计可以监控压缩反应容器中的压力和反应液体的情况。

优选地，所述缓冲容器的密封腔内设置有第二压力计和第二液位计。

上述的水流发电装置通过设置在缓冲容器的密封腔内的压力计和液位计可以监控缓冲容器中的压力和反应液体的情况。

优选地，所述缓冲容器设置有2～10个并联的密封腔，每个缓冲容器的密封腔设置加水口和与加水口配合的第五密封盖，每个缓冲容器的密封腔均通过一根空气管路与压缩反应容器的密封腔连通。

上述的水流发电装置通过压缩反应容器的2个以上的并联密封腔的交替使用与缓冲容器的2～10个并联的密封腔交替使用，可以实现水流发电装置的连续不断的运行。

优选地，所述压缩反应容器的密封腔内设置有固体给料斗，所述固体给料斗具有入口和出口，所述固体给料斗的入口与所述压缩反应容器的固体加料口连通，所述缓冲容器的密封腔设置有加水口及配合的第三密封盖或者所述集水容器设置有加水口及配合的第四密封盖。

上述的水流发电装置通过设置固体给料斗可以将反应固体放入至固体给料斗中，然后通过控制固体给料斗连续不断的将反应固定混合入反应液体中，控制化学反应产生气体的速率。

本发明还提供一种水流发电方法，所述方法应用上述任一所述的水流发电装置，所述方法包括以下步骤：

(1)向压缩反应容器中加入反应液体，向压缩反应容器中加入反应固体且保持反应固体和反应液体分离，所述反应固体和反应液体进行化学反应可以产生气体，在缓冲容器中的密封腔加满水；

(2)关闭压缩反应容器的第一密封盖、第二密封盖和放气阀，关闭第一阀门；

(3)将反应固体和反应液体混合后反应产生气体使得压缩反应容器的密闭腔的气压增大推动缓冲容器的密封腔中的水在第一管道中流动驱动发电机发电；

(4)当缓冲罐的密封腔的水位下降至设定水位后，打开压缩反应容器的第一密封盖、第二密封盖和放气阀，打开第一阀门。

优选地，所述反应固体和反应液体分别为：过氧化钠和水，或者碱金属和水，或者超氧化钠和水，或者碳酸钠与盐酸。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种水流发电装置及发电方法，本发明的水流发电装置通过压缩反应容器、缓冲容器、集水容器、发电机构以及连通在压缩反应容器和缓冲容器之间的空气管道、连通在缓冲容器和集水容器之间的两条水流管道的配合，通过在压缩反应容器中产生气体压迫缓冲容器中的水通过第一水流管道向集水容器中流动，进而驱动涡轮机或者螺旋桨转动带动发电机发电，上述的水流发电装置不需要受到地理环境的限制，可以自由移动地理位置。

附图说明

图1为本发明实施例的水流发电装置的结构示意图。

其中，1、压缩反应容器，2、压缩反应容器的密封腔，3、缓冲容器，4、缓冲容器的密封腔，5、集水容器，6、发电机，7、涡轮，8、压缩反应容器的液体加料口，9、压缩反应容器的固体加料口，10、给料斗，11、空气支管，12、空气总管，13、空气管道，14、空气支管上的阀门，15、第一阀门，16、第二水流管道，17、集水容器的通气孔或者不具有顶盖的开口，18、单向阀，19、第一水流管路，20、缓冲容器的加水口与加水口配合的第五密封盖。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

作为本发明实施例的一种水流发电装置，水流发电装置包括压缩反应容器1、缓冲容器3、集水容器5和发电机构，反应容器具有密封腔2，缓冲容器具有密封腔4，压缩反应容器的密封腔2和缓冲容器的密封腔4通过空气管道13连通，压缩反应容器的密封腔2和空气管道13的连通处位于压缩反应容器的密封腔的上部，缓冲容器的密封腔4和空气管道13的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的上部，缓冲容器的密封腔4和集水容器5之间连通有第一水流管道19和第二水流管道16，缓冲容器的密封腔和第一水流管道的连通处位于缓冲容器的密封腔的下部，缓冲容器和第二水流管道的连通处位于缓冲容器的密封腔的上部，集水容器和第二水流管道的连通处位于集水容器的下部，第二水流管道16上设置有第一阀门15，集水容器设置有通气孔或者不具有顶盖的开口17，集水容器的竖直高度高于缓冲容器的竖直高度，压缩反应容器的密封腔设置有放气阀，压缩反应容器的密封腔2设置有固体加料口9和液体加料口8，压缩反应容器的固体加料口设置有配合的第一密封盖，液体加料口设置有配合的第二密封盖，压缩反应容器的固体加料口与液体加料口添加的固体和液体进行化学反应可以产生气体；

发电机构包括涡轮7和发电机6，涡轮7设置在第一水流管道19内，涡轮和发电机的驱动轴固定连接。

进一步地，将所述涡轮替换为螺旋桨。通过水流驱动螺旋桨转动带动发电机发电也可以实现本实施的水流发电装置的发电功能。

为了避免水流在第一水流管道中倒流，第一水流管道19上设置有单向阀18。

为了使得压缩反应容器能够连续运行，压缩反应容器设置有两个以上并联的密封腔，压缩反应容器的每个密封腔的上部与缓冲容器的密封腔通过空气管路13连通，空气管路13包括空气总管12和与空气总管连通的若干空气支管11，空气总管12与缓冲容器的密封腔4上部连通，各个空气支管11上均设置有至少一个阀门15，各个空气支管与压缩反应容器的一个密封腔的上部连通，空气支管的数量和压缩反应容器的密封腔的数量相等，压缩反应容器的各个密封腔上均设置有放气阀、固体加料口和液体加料口。

进一步地，所述压缩反应容器设置有3～8个并联的密封腔。

为了监控压缩反应容器中的压力和反应液体的情况，压缩反应容器的密封腔内设置有第一压力计和第一液位计。

为了监控缓冲容器中的压力和反应液体的情况，所述缓冲容器的密封腔内设置有第二压力计和第二液位计。

为了实现缓冲容器的连续运行，缓冲容器设置有2～10个并联的密封腔，每个缓冲容器的密封腔设置加水口和与加水口配合的第五密封盖20，每个缓冲容器的密封腔均通过一根空气管路与压缩反应容器的密封腔连通。

具体的如图1所示，缓冲容器设置有2个并联的密封腔，压缩反应容器设置有两个并联的密封腔。

为了连续不断的将反应固定混合入反应液体中，控制化学反应产生气体的速率，压缩反应容器的密封腔内设置有固体给料斗，所述固体给料斗具有入口和出口，所述固体给料斗的入口与所述压缩反应容器的固体加料口连通，所述缓冲容器的密封腔设置有加水口及配合的第三密封盖或者所述集水容器设置有加水口及配合的第四密封盖。

本实施例的水流发电装置的使用方法包括以下步骤：

(1)向压缩反应容器中加入反应液体，向压缩反应容器中加入反应固体且保持反应固体和反应液体分离，所述反应固体和反应液体进行化学反应可以产生气体，在缓冲容器中的密封腔加满水；

(2)关闭压缩反应容器的第一密封盖、第二密封盖和放气阀，关闭第一阀门；

(3)将反应固体和反应液体混合后反应产生气体使得压缩反应容器的密闭腔的气压增大推动缓冲容器的密封腔中的水在第一管道中流动驱动发电机发电；

(4)当缓冲罐的密封腔的水位下降至设定水位后，打开压缩反应容器的第一密封盖、第二密封盖和放气阀，打开第一阀门。

进一步地，所述反应固体和反应液体分别为：过氧化钠和水，或者碱金属和水，或者超氧化钠和水，或者碳酸钠与盐酸。

而且由于缓冲容器设置有2～10个并联的密封腔，压缩反应容器设置有3～8个并联的密封腔，可以通过控制阀门14、的打开和闭合，分别交替使用缓冲容器的密封腔和压缩反应容器的密封腔，实现本实施例的水流发电装置的交替往复运行。

本实施例的水流发电装置的原理为：的水流发电装置通过压缩反应容器、缓冲容器、集水容器、发电机构以及连通在压缩反应容器和缓冲容器之间的空气管道、连通在缓冲容器和集水容器之间的两条水流管道，可以先将经过化学反应产生的气体的反应液体和反应固体分别加入到压缩反应容器中并且保持反应液体和反应固体分开，并且在缓冲容器中加满水，之后关闭压缩反应容器，使得压缩反应容器、连通在压缩反应容器和缓冲容器之间的空气管道、空缓冲容器、连通缓冲容器和集水容器的第一水流管道、集水容器连通，且关闭第一阀门使得连通缓冲容器和集水容器的第一水流管道封闭，此时将压缩反应容器中的反应液体和反应固体混合，压缩反应容器中产生液体气压增大，由于缓冲容器和所述空气管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的上部，压缩反应容器中压力就会压迫缓冲容器中的水通过第一水流管道向集水容器中流动，集水容器设置的通气孔或者不具有顶盖的开口用于排气，使得集水容器的压力与大气压一致，此时第一水流管路中流动的水就会取得涡轮转动，涡轮转动带动发电机发电。当缓冲容器中的水位下降至一定水位或者没有水之后发电停止，此时，打开压缩反应容器的第一密封盖和第二密封盖，加入经过化学反应产生的气体的反应液体和反应固体，并且打开第一阀门，此时压缩反应容器与大气连通，集水容器也与大气连通，集水容器的竖直高度高于缓冲容器的竖直高度，集水容器中的水就会回流到缓冲容器中，缓冲容器设置有通气孔，可以利用通气孔或者不具有顶盖的开口向集水容器中加水，水会流动到缓冲容器中。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种水流发电装置，其特征在于，所述水流发电装置包括压缩反应容器、缓冲容器、集水容器和发电机构，所述反应容器具有密封腔，所述缓冲容器具有密封腔，所述压缩反应容器的密封腔和所述缓冲容器的密封腔通过空气管道连通，所述压缩反应容器的密封腔和所述空气管道的连通处位于所述压缩反应容器的密封腔的上部，所述缓冲容器的密封腔和所述空气管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的上部，所述缓冲容器的密封腔和集水容器之间连通有第一水流管道和第二水流管道，所述缓冲容器的密封腔和所述第一水流管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的下部，所述缓冲容器和所述第二水流管道的连通处位于所述缓冲容器的密封腔的上部，所述集水容器和所述第二水流管道的连通处位于所述集水容器的下部，所述第二水流管道上设置有第一阀门，所述集水容器设置有通气孔或者不具有顶盖的开口，所述集水容器的竖直高度高于所述缓冲容器的竖直高度，所述压缩反应容器的密封腔设置有放气阀，所述压缩反应容器的密封腔设置有固体加料口和液体加料口，所述压缩反应容器的固体加料口设置有配合的第一密封盖，所述液体加料口设置有配合的第二密封盖，所述压缩反应容器的固体加料口与液体加料口添加的固体和液体进行化学反应可以产生气体；

所述发电机构包括涡轮和发电机，所述涡轮设置在第一水流管道内，所述涡轮和发电机的驱动轴固定连接。

2.根据权利要求1所述的水流发电装置，其特征在于，将所述涡轮替换为螺旋桨。

3.根据权利要求1或2所述的水流发电装置，其特征在于，所述第一水流管道上设置有单向阀。

4.根据权利要求1或2所述的水流发电装置，其特征在于，所述压缩反应容器设置有两个以上并联的密封腔，所述压缩反应容器的每个密封腔的上部与所述缓冲容器的密封腔通过空气管路连通，所述空气管路包括空气总管和与所述空气总管连通的若干空气支管，所述空气总管与所述缓冲容器的密封腔上部连通，所述各个空气支管上均设置有至少一个阀门，所述各个空气支管与所述压缩反应容器的一个密封腔的上部连通，所述空气支管的数量和所述压缩反应容器的密封腔的数量相等，所述压缩反应容器的各个密封腔上设置有放气阀、固体加料口和液体加料口。

5.根据权利要求4所述的水流发电装置，其特征在于，所述压缩反应容器设置有3～8个并联的密封腔。

6.根据权利要求1或2所述的水流发电装置，其特征在于，所述压缩反应容器的密封腔内设置有第一压力计和第一液位计，所述缓冲容器的密封腔内设置有第二压力计和第二液位计，所述集水容器或所述缓冲容器设置有加水管路，所述加水管路上设置有第二阀门。

7.根据权利要求4所述的水流发电装置，其特征在于，所述缓冲容器设置有2～10个并联的密封腔，每个缓冲容器的密封腔设置加水口和与加水口配合的第五密封盖，每个缓冲容器的密封腔均通过一根空气管路与压缩反应容器的密封腔连通。

8.根据权利要求1或2所述的水流发电装置，其特征在于，所述压缩反应容器的密封腔内设置有固体给料斗，所述固体给料斗具有入口和出口，所述固体给料斗的入口与所述压缩反应容器的固体加料口连通，所述缓冲容器的密封腔设置有加水口及配合的第三密封盖或者所述集水容器设置有加水口及配合的第四密封盖。

9.一种水流发电方法，所述方法应用如权利要求1-8任一所述的水流发电装置，所述方法包括以下步骤：

(1)向压缩反应容器中加入反应液体，向压缩反应容器中加入反应固体且保持反应固体和反应液体分离，所述反应固体和反应液体进行化学反应可以产生气体，在缓冲容器中的密封腔加满水；

(2)关闭压缩反应容器的第一密封盖、第二密封盖和放气阀，关闭第一阀门；

(3)将反应固体和反应液体混合后反应产生气体使得压缩反应容器的密闭腔的气压增大推动缓冲容器的密封腔中的水在第一管道中流动驱动发电机发电；

(4)当缓冲罐的密封腔的水位下降至设定水位后，打开压缩反应容器的第一密封盖、第二密封盖和放气阀，打开第一阀门。

10.根据权利要求1所述的水流发电方法，其特征在于，所述反应固体和反应液体分别为：过氧化钠和水，或者碱金属和水，或者超氧化钠和水，或者碳酸钠与盐酸。

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