CN202509473U - 一种生态型水利发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种生态型水利发电装置。本装置包括进出气口、活塞、联动机构、水坝坝体、进水闸门、出水闸门、水轮机。装置的基本方案是：水坝坝体修建成内部空心结构，使其内部构成一个气缸。坝体上部，有出气口和进气口，进气口和出气口安装有发电用的风机。在坝体的下部有进水口和进水闸门，出水口和出水闸门。然后根据需要气缸内增加活塞和联动机构，水轮机或者去掉进水闸门和出水闸门，使装置可以用于相应的场合。本实用新型既实现水力发电，又尽可能小的影响河流的生态环境。

Description

一种生态型水利发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种采用水能进行发电的装置，特别是一种生态型水利发电装置。
背景技术
几千年前，人们就开始利用水力来给人们的生产生活提供帮助，自从人们开始使用电做能源后，各种大小型的水利发电设施就出现了。自上世纪50年代以来，世界各地都大量的建设大型的水坝，用于发电和灌溉等。
传统的水力发电设施结构和原理都比较单一，发电效率还不算很高。同时，随着水坝建设的快速发展，其负面影响也日益显现，首先带来的就是高昂的生态代价。由于大坝的修建，隔断了鱼类的洄游通道，一些逆流至上游产卵的鱼类也被阻断了一时间被打乱了习性，使得不少特有鱼类造成毁灭性影响。
许多长江上游特有的鱼类喜欢急流环境，鱼卵要顺着激流在江面上漂浮一段时间才能孵化。电站建设后，水流速度变慢，导致鱼卵沉入水底。
所以为了实现人类进水口和谐发展，修建水利设施时，不破坏或者最小程度破坏生态，就显得十分重要。
发明人在专利：活塞气缸式潮汐发电装置(Z L 201010143711.6)和一种发电装置(Z L 201020155006.3)中，已经公开了一种发电装置，这装置主要用于海洋潮汐能发电。这里将对其进行改进，使得能够适用于在河道上修建一种保护河流水生生态环境的水利发电装置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可采用水能进行发电的装置，特别是改进的生态型水利发电装置。
本实用新型装置包括：进出气口、水坝坝体、进水口、出水口。水电站的水坝坝体修建成内部空心的结构，使其内部形成一个气缸。坝体上部，设置有进出气口，坝体下部有进水口和出水口。
在进出气口安装有依靠风力作用带动发电机运转的风机。
在进水口安装有进水闸门和水轮机或不安装进水闸门和水轮机。
在出水口安装有出水闸门和水轮机或不安装出水闸门和水轮机。
在坝体气缸内安装活塞和联动机构或不安装活塞和联动机构，联动机构由曲轴、连杆和曲柄组成。
装置修建在水中，水坝的进出气口始终要露在水面上，水位起落都不会淹没到的位置。气缸内有一定的空间容纳空气。
水轮机利用在坝体内外产生的水流发电。
联动机构用于连接活塞和发电设备，活塞通过上下运动带动联动机构运转，从而带动发电机发电。
装置用于海上潮汐发电时，进水口不安装进水闸门，出水口不安装出水闸门。
装置用于河道发电时，进水口安装进水闸门，出水口安装出水闸门。
当装置采用不安装水轮机的结构时，装置无需为了保证水轮机的正常工作，防止由于水中生物或者其他杂质进入影响甚至破坏水轮机，而在进水口用拦污栅遮挡。因此进水口和出水口在开闸时是完全畅通无遮挡的水道，所以鱼类和其他水生动物都可以进出坝体内部的水体中。因此，它们可以借道于此，在水坝的上下游间游动，完全不破坏鱼群的生活习性。这样既实现水力发电，又尽可能小的影响河流的生态环境，这一点对于生态保护有着重要的意义。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
图2是本实用新型进出气口的结构示意图。
图3是本实用新型实施例2的结构示意图。
图4是本实用新型实施例3的结构示意图。
图5是本实用新型实施例4的结构示意图。
图6是本实用新型实施例5的结构示意图。
图7是本实用新型实施例6的结构示意图。
图中标记：1、进出气口；2、坝体；3、进水闸门；4、出水闸门；5、曲轴；6、连杆；7、曲柄；8、活塞；9、水轮机；10、水轮机；11、风机；12、进出水口；31、进水口；41、出水口。
具体实施方式
实施例1：
将水电站的水坝修建在河道上，坝体2修建成内部半封闭的空心结构，如图1，使其构成一个气缸。坝体2顶部，设置有进出气口1，在坝体2的上游部分有进水口31，有进水闸门3，坝体2下游部分有出水口41，有出水闸门4。
进出气口1有双向发电风机11，风机11在进出气口1进气和出气时都会转动，风机11通过带动传动装置从而带动发电机发电。
装置的工作，分为进水和出水两个独立的发电环节。在进水发电环节，从进水闸门3打开开始，到进水闸门3关闭结束。此环节中，出水闸门4保持关闭。
在出水发电环节，从出水闸门4打开开始，到出水闸门4关闭结束。此环节中，进水闸门3保持关闭。
在进水发电环节时，进水闸门3打开且出水闸门4关闭，由于坝体2内的水位低于上游水位，水会从进水口31注入，直至进水闸门3关闭或者气缸内外水位一样。此过程中，坝体2气缸内的水位会升高，气缸内整体上升的水位会使坝体2内气缸上部的空间变小，空气受到压缩，气压增大。气缸内部气压大于外部气压，则在进出气口1会形成自内向外的空气流动，带动风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
在出水发电环节，进水闸门3关闭且出水闸门4打开，由于坝体2内的水位高于下游水位，水会从出水口41排出，直至出水闸门4关闭或者气缸内外水位一样。此过程中，由于气缸内外形成的水位差使得水流从出水口41排出，此时水断下降，坝体2内气缸上部的空间变大，空气密度减小，气压也减小。气缸内部气压小于外部气压，在进出气口1会形成自外向内的空气流动，带动风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
实施例2：
本例用于海上潮汐发电，在本例中：不区分进水口31和出水口41，不安装进水闸门3和出水闸门4。只有进出水口12，进出水口12与外部水体连通。
这种结构主要用于潮汐发电，通过引潮力的作用产生涨、落潮的水位变化来发电，如图3。
当涨潮的时候，由坝体2围成的气缸外的水位高于气缸内，气缸外的水由进出水口12流入气缸内，由于气缸外水的注入，使得气缸内部空气受到压缩而气压增大。由于气缸内气压大于外部的气压，就会在气缸进出气口1产生自内向外的气流，产生的气流就可以带动风机11转动，风机11通过传动装置带动发电机发电。
反之，当海水退潮时，坝体2围成的气缸内的水位低于气缸外，气缸内的水由进出水口12流出气缸，使得气缸内部空气密度减小。由于气缸内气压小于外部的气压，就会在气缸进出气口1产生自外向内的气流，产生的气流就可以带动风机转动，风机11通过传动装置带动发电机发电。
实施例3：
将水电站的水坝修建在河道上，坝体2修建成内部半封闭的空心结构，如图4，使其构成一个气缸。坝体2顶部，设置有进出气口1，在坝体2围成的气缸内有活塞8和联动机构，活塞8通过联动机构连接发电机组，在坝体2的上游部分进水口31，有进水闸门3，坝体2下游部分的出水口41，有出水闸门4。
进出气口1有双向发电风机11，风机11在进出气口1进气和出气时都会转动，风机11通过带动传动装置从而带动发电机发电。
联动机构由曲轴5、曲柄7、连杆6组成，连杆6一端连接活塞8，一端连接曲柄7的一端，曲柄7另一端连接曲轴5，如图4。曲轴5通过传动机构与发电机相连。活塞8上下运动带动联动机构运转，从而带动发电机发电。
装置的工作，分为进水和出水两个独立的发电环节。在进水发电环节，从进水闸门3打开开始，到进水闸门3关闭结束。此环节中，出水闸门4保持关闭。
在出水发电环节，从出水闸门4打开开始，到出水闸门4关闭结束。此环节中，进水闸门3保持关闭。
在进水发电环节时，进水闸门3打开且出水闸门4关闭，由于坝体2内的水位低于上游水位，水会从进水口31注入，直至进水闸门3关闭。此过程中，由坝体2气缸内外水位差而产生的河水向上的推力，会推动活塞8向上运动。活塞8向上运动时，通过连杆6曲柄7带动曲轴5转动，曲轴5的转动带动发电机发电。
同时，由于活塞8向上运动，坝体2内气缸上部的空间变小，空气受到压缩，气压增大。气缸内部气压大于外部气压，则在进出气口1会形成自内向外的空气流动，带动双向风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
在出水发电环节，进水闸门3关闭且出水闸门4打开，由于坝体2内的水位高于下游水位，水会从出水口41排出，直至出水闸门4关闭。此过程中，由于气缸内外形成的水位差使得水流从出水口41排出，此时随着水位的下降活塞8也向下运动。活塞8向下运动，通过连杆6曲柄7带动曲轴5转动，曲轴5的转动带动发电机发电。
同时，由于活塞8向下运动，坝体2内气缸上部的空间变大，空气密度减小，气压也减小。气缸内部气压小于外部气压，在进出气口1会形成自外向内的空气流动，带动双向风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
实施例4：
本例在实施例3的基础上，做了增加：在进水口31和出水口41处，还各安装了一组水轮机10和水轮机9，如图5。水轮机9和水轮机10连接发电设备。
在进水发电环节时，当进水闸门3打开且出水闸门4关闭时，由于坝体2内的水位低于上游水位，水会从进水口31注入，直至进水闸门3关闭。此过程中，除了可以像在实施例3中带动活塞8和风机11的工作发电外，水流注入气缸时还会带动水轮机10运转，从而带动水轮机10连接的发电设备发电。
在出水发电环节，当进水闸门3关闭且出水闸门4打开时，由于坝体2内的水位高于下游水位，水会从出水口41排出，直至出水闸门4关闭。此过程中，除了可以像在实施例3中带动活塞8和风机11的工作发电外，水流出气缸时还会带动水轮机9运转，从而带动水轮机9连接的发电设备发电。
实施例5：
本例用于海上潮汐发电，在本例中：不区分进水口31和出水口41，不安装进水闸门3和出水闸门4。只有进出水口12，进出水口12与外部水体连通。这种结构通过引潮力的作用产生涨、落潮的水位变化来发电，如图6。坝体2顶部，设置有进出气口1，在坝体2围成的气缸内有活塞8和联动机构，活塞8通过联动机构连接发电机组。
当涨潮的时候，由坝体2围成的气缸外的水位高于气缸内，气缸外的水由进出水口12流入气缸内，由于气缸外水的注入，气缸内外水位差而产生的海水向上的推力，会推动活塞8向上运动。活塞8向上运动时，通过连杆6曲柄7带动曲轴5转动，曲轴5的转动带动发电机发电。
同时，由于活塞8向上运动，坝体2内气缸上部的空间变小，空气受到压缩，气压增大。气缸内部气压大于外部气压，则在进出气口1会形成自内向外的空气流动，带动双向风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
反之，当海水退潮时，坝体2围成的气缸内的水位低于气缸外，气缸内的水由进出水口12流出气缸，随着水位的下降活塞8也向下运动。活塞8向下运动，通过连杆6曲柄7带动曲轴5转动，曲轴5的转动带动发电机发电。
同时，由于活塞8向下运动，坝体2内气缸上部的空间变大，空气密度减小，气压也减小。气缸内部气压小于外部气压，在进出气口1会形成自外向内的空气流动，带动双向风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
实施例6：
本例在实施例5结构的基础上，在进出水口增加安装了水轮机9。
当涨潮的时候，由坝体2围成的气缸外的水位高于气缸内，气缸外的水流入气缸内，由于气缸外水的注入，气缸内外水位差而产生的海水向上的推力，会推动活塞8向上运动。活塞8向上运动时，通过连杆6曲柄7带动曲轴5转动，曲轴5的转动带动发电机发电。
同时，由于活塞8向上运动，坝体2内气缸上部的空间变小，空气受到压缩，气压增大。气缸内部气压大于外部气压，则在进出气口1会形成自内向外的空气流动，带动双向风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
此过程中，水流注入气缸时还会带动水轮机10运转，从而带动水轮机10连接的发电设备发电。
反之，当海水退潮时，坝体2围成的气缸内的水位低于气缸外，气缸内的水流出气缸，随着水位的下降活塞8也向下运动。活塞8向下运动，通过连杆6曲柄7带动曲轴5转动，曲轴5的转动带动发电机发电。
同时，由于活塞8向下运动，坝体2内气缸上部的空间变大，空气密度减小，气压也减小。气缸内部气压小于外部气压，在进出气口1会形成自外向内的空气流动，带动双向风机11转动，风机11转动时通过带动传动装置从而带动发电机发电。
此过程中，水流出气缸时还会带动水轮机9运转，从而带动水轮机9连接的发电设备发电。

Claims (1)

1.一种生态型水利发电装置，包括进出气口(1)、水坝坝体(2)、进水口(31)、出水口(41)，其特征在于水电站的水坝坝体(2)修建成内部空心的结构，使其内部形成一个气缸；坝体(2)上部，设置有进出气口(1)，坝体(2)下部有进水口(31)和出水口(41)；
在进出气口(1)安装有风机(11)；
在进水口(31)安装有进水闸门(3)和水轮机(9)或不安装进水闸门(3)和水轮机(9)；
在出水口(41)安装有出水闸门(4)和水轮机(9)或不安装出水闸门(4)和水轮机(9)；
在坝体(2)气缸内安装活塞(8)和联动机构或不安装活塞(8)和联动机构，联动机构由曲轴(5)、连杆(6)和曲柄(7)组成。
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