一种水坝泄水集能充氧装置及集能充氧方法

1.本发明涉及水坝能源利用设备技术领域，具体为一种水坝泄水集能充氧装置及集能充氧方法。


背景技术：

2.水坝是水利工程中拦水蓄水的重要设施，目前使用的水坝技术成熟，兼具发电、景观多种功能，利用泄水动能推动水轮机发电是水坝发电的常用手段，大规模水坝坝体高，结构强度大，在进行泄水时，水流通过水轮机后距离水坝下游水位仍有很大距离，这一段高度水流的重力势能则没有被利用，水坝迎水侧由于进行拦水蓄水具有大水量高水位，并且水体由于被拦截而流速慢，这就造成水坝迎水侧的深水区域具有含氧量低的问题，严重时则不利于鱼类生存，现需要一种设备来解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种水坝泄水集能充氧装置及集能充氧方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水坝泄水集能充氧装置，包括安装在坝体上的水箱，所述水箱底部通过走水管道与安设在装置定位架一端的小型水轮发电机连接，所述小型水轮发电机一侧设置有第一水口，所述水箱一侧通过软水管与安设在装置定位架顶部的第二水口连接，所述装置定位架上还安设有转轮架和鼓风机，所述转轮架上可拆卸连接有若干接水斗，第一水口和第二水口分别位于两个接水斗上方，所述转轮架输出端和鼓风机输入端配合，所述鼓风机出气端外接有分管头，所述分管头通过软气管与若干喷气装置连接。
5.优选地，所述转轮架的转轴和鼓风机的转轴通过变速箱组配合。
6.优选地，所述水箱顶部可拆卸连接有集水罩，油缸的活塞杆端部通过弹簧与挡水板一端连接，所述挡水板与集水罩顶部的导向轨滑动配合。
7.优选地，所述水箱、油缸以及集水罩均设置有安装板，所述水箱和油缸均通过安装板与坝体可拆卸连接，所述集水罩通过安装板与水箱可拆卸连接。
8.优选地，所述挡水板的底部设置有导向架，所述导向架与导向轨适配，所述挡水板的顶部设置有贴板，所述贴板一侧贴设有橡胶垫，所述挡水板的两端分别设置有连接壁和挡水壁，所述连接壁与弹簧适配。
9.优选地，所述水箱上部一侧位置设置有溢水壁，所述水箱底部位置设置有出水口，所述溢水壁一侧设置有溢水口，所述溢水口与软水管适配，所述出水口与走水管道适配。
10.优选地，所述接水斗底部设置有插接头，所述接水斗通过插接头与转轮架可拆卸连接，所述接水斗采用槽型结构，所述接水斗两端的槽深存在高度差，所述接水斗槽深较浅的一端背离转轮架圆心。
11.优选地，所述喷气装置的上部穿装有浮子，所述喷气装置的底端安设有配重块，所
述喷气装置的中部均布有若干喷气嘴，所述喷气嘴的端部罩设有破泡网罩，所述喷气嘴上配备有单向阀。
12.另外，本发明还公开一种水坝泄水集能充氧装置的集能充氧方法，它包括如下步骤：s1：当坝体进行泄水时，坝体泄水流边侧的水流从集水罩进入水箱中，水箱中的水流从走水管道进入到小型水轮发电机中，对小型水轮发电机做功进行发电，通过与小型水轮发电机配套的蓄电池装置进行储电即可完成电能的收集；s2：通过小型水轮发电机后的水流从第一水口流出到转轮架上的接水斗中，当泄水流进入水箱中的水量达到溢水口位置时，则水通过软水管流入到第二水口处流出，第一水口和第二水口流下的水可以倒入不同的接水斗中，使得转轮架一侧可以同时有两个接水斗被注水，水的重力和冲击力驱动转轮架沿着其转轴发生转动；s3：接水后的接水斗在转动过程中会逐渐把水倒出，使得转轮架可以在水箱接水时始终保持一侧偏重而旋转，转轮架转动并通过变速箱组的传动作用使得鼓风机的叶片可以高速转动并输出气流，输出气流经过分管头分流后分别从不同的喷气装置中喷出，气流从喷气装置侧部的喷气嘴喷出而进入水坝迎水侧的缓水缺氧区，缓解特定气候下水体含氧量过低的问题，减少因缺氧而死亡的鱼类数量。
13.进一步地，它还包括如下步骤：s4：当不需要使用水箱时，油缸的活塞杆伸出，从而将挡水板推出，当挡水板被推动到集水罩上方时，则将集水罩挡住，可以避免灰尘或杂物落入水箱内，当发生特殊情况需要在坝体泄水时停止本装置集水时，也可将挡水板推出，使得挡水板盖住集水罩，避免泄水流进入水箱中，由于挡水板具有斜面，可起到导流作用，且在水流的反作用力下，挡水板会发生轻微移动使得贴板被压紧在坝体上，与其橡胶垫形成密封作用。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明装置可对泄水流重力势能再利用，进行发电并对水坝缓水区域充氧，提高了泄水流的势能利用率，有效解决了水坝迎水侧的深水区域含氧量低的问题，其装置使用寿命长，便于维护维修；另外本发明装置中的第一水口和第二水口流下的水可以倒入不同的接水斗中，使得转轮架一侧可以同时有两个接水斗被注水，有效提高了转轮架一侧的总体重量，更有利于利用水的重力和冲击力驱动转轮架发生转动；最后由于挡水板具有斜面，可起到导流作用，且在水流的反作用力下，挡水板会发生轻微移动使得贴板被压紧在坝体上，与其橡胶垫形成密封作用，这样有效利用水流的反作用力来增强了密封效果。
附图说明
15.图1为本发明装置的结构示意图；图2为本发明装置与坝体和泄水流配合的结构示意图；图3为图1中水箱、油缸、挡水板配合的结构示意图；图4为图3将挡水板伸出后挡住水箱后的结构示意图；图5为图4中挡水板和水箱的左视结构示意图；图6为图4中水箱和集水罩配合的结构示意图；图7为图6其中一视角的立体结构示意图；
图8为图6另一视角的立体结构示意图；图9为本发明水箱的结构示意图；图10为本发明集水罩的结构示意图；图11为本发明挡水板的立体结构示意图；图12为图11另一视角的立体结构示意图；图13为本发明装置中油缸和挡水板配合的结构示意图；图14为本发明装置中转轮架和接水斗配合的结构示意图；图15为本发明装置中喷气装置的结构示意图；图中：1、水箱，2、油缸，3、装置定位架，4、集水罩，5、弹簧，6、挡水板，7、导向轨，8、走水管道，9、小型水轮发电机，10、第一水口，11、软水管，12、第二水口，13、转轮架，14、鼓风机，15、接水斗，16、变速箱组，17、分管头，18、软气管，19、喷气装置，20、安装板，21、溢水壁，22、出水口，23、溢水口，24、导向架，25、贴板，26、橡胶垫，27、连接壁，28、挡水壁，29、插接头，30、浮子，31、配重块，32、喷气嘴，33、破泡网罩，34、单向阀，a、坝体，b、泄水流。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
17.如图1-15所示：一种水坝泄水集能充氧装置，包括安装在坝体上的水箱1，所述水箱1底部通过走水管道8与安设在装置定位架3一端的小型水轮发电机9连接，所述小型水轮发电机9一侧设置有第一水口10，所述水箱1一侧通过软水管11与安设在装置定位架3顶部的第二水口12连接，所述装置定位架3上还安设有转轮架13和鼓风机14，所述转轮架13上可拆卸连接有若干接水斗15，第一水口10和第二水口12分别位于两个接水斗15上方，所述转轮架13输出端和鼓风机14输入端配合，所述鼓风机14出气端外接有分管头17，所述分管头17通过软气管18与若干喷气装置19连接。
18.优选地，所述转轮架13的转轴和鼓风机14的转轴通过变速箱组16配合。
19.优选地，所述水箱1顶部可拆卸连接有集水罩4，油缸2的活塞杆端部通过弹簧5与挡水板6一端连接，所述挡水板6与集水罩4顶部的导向轨7滑动配合。
20.优选地，所述水箱1、油缸2以及集水罩4均设置有安装板20，所述水箱1和油缸2均通过安装板20与坝体可拆卸连接，所述集水罩4通过安装板20与水箱1可拆卸连接。
21.优选地，所述挡水板6的底部设置有导向架24，所述导向架24与导向轨7适配，所述挡水板6的顶部设置有贴板25，所述贴板25一侧贴设有橡胶垫26，所述挡水板6的两端分别设置有连接壁27和挡水壁28，所述连接壁27与弹簧5适配。
22.优选地，所述水箱1上部一侧位置设置有溢水壁21，所述水箱1底部位置设置有出水口22，所述溢水壁21一侧设置有溢水口23，所述溢水口23与软水管11适配，所述出水口22与走水管道8适配。
23.优选地，所述接水斗15底部设置有插接头29，所述接水斗15通过插接头29与转轮架13可拆卸连接，所述接水斗15采用槽型结构，所述接水斗15两端的槽深存在高度差，所述接水斗15槽深较浅的一端背离转轮架13圆心。
24.优选地，所述喷气装置19的上部穿装有浮子30，所述喷气装置19的底端安设有配重块31，所述喷气装置19的中部均布有若干喷气嘴32，所述喷气嘴32的端部罩设有破泡网
罩33，所述喷气嘴32上配备有单向阀34。
25.另外，本发明还公开一种水坝泄水集能充氧装置的集能充氧方法，它包括如下步骤：s1：当坝体进行泄水时，坝体泄水流边侧的水流从集水罩4进入水箱1中，水箱1中的水流从走水管道8进入到小型水轮发电机9中，对小型水轮发电机9做功进行发电，通过与小型水轮发电机9配套的蓄电池装置进行储电即可完成电能的收集；s2：通过小型水轮发电机9后的水流从第一水口10流出到转轮架13上的接水斗15中，当泄水流进入水箱1中的水量达到溢水口23位置时，则水通过软水管11流入到第二水口12处流出，第一水口11和第二水口12流下的水可以倒入不同的接水斗15中，使得转轮架13一侧可以同时有两个接水斗15被注水，水的重力和冲击力驱动转轮架13沿着其转轴发生转动；s3：接水后的接水斗15在转动过程中会逐渐把水倒出，使得转轮架13可以在水箱1接水时始终保持一侧偏重而旋转，转轮架13转动并通过变速箱组16的传动作用使得鼓风机14的叶片可以高速转动并输出气流，输出气流经过分管头17分流后分别从不同的喷气装置19中喷出，气流从喷气装置19侧部的喷气嘴32喷出而进入水坝迎水侧的缓水缺氧区，缓解特定气候下水体含氧量过低的问题，减少因缺氧而死亡的鱼类数量。
26.进一步地，它还包括如下步骤：s4：当不需要使用水箱1时，油缸2的活塞杆伸出，从而将挡水板6推出，当挡水板6被推动到集水罩4上方时，则将集水罩4挡住，可以避免灰尘或杂物落入水箱1内，当发生特殊情况需要在坝体泄水时停止本装置集水时，也可将挡水板6推出，使得挡水板6盖住集水罩4，避免泄水流进入水箱1中，由于挡水板6具有斜面，可起到导流作用，且在水流的反作用力下，挡水板6会发生轻微移动使得贴板25被压紧在坝体上，与其橡胶垫26形成密封作用。
27.具体地，本实施例工作原理如下：在使用该水坝泄水集能充氧装置时，集水罩4安设在水箱1上部，水箱1、油缸2均安设在坝体a上，小型水轮发电机9、转轮架13、鼓风机14也均安设在坝体a上并与装置定位架3连接完成定位配合，当坝体a进行泄水时，具有扩口的集水罩4可将泄水流b边侧的水流收入水箱1中，从集水罩4进入水箱1中的水流在集水罩4扩口产生的狭管效应下得到加速后从走水管道8进入到小型水轮发电机9中对小型水轮发电机9做功进行发电，通过与小型水轮发电机9配套的蓄电池装置进行储电即可完成电能的收集，通过小型水轮发电机9后的水流从第一水口10流出到接水斗15中，当泄水流b进入水箱1中的水量达到溢水壁21上的溢水口23位置时，则水可以通过软水管11流入到第二水口12处流出，第一水口10位于第二水口12的一侧，第一水口10和第二水口12与不同的接水斗15位置相对应，这样的设计使得第一水口10和第二水口12流下的水可以倒入不同的接水斗15中，使得转轮架13一侧可以同时有两个接水斗15被注水，有效提高转轮架13一侧的总体重量，有利于利用水的重力和冲击力驱动转轮架13发生转动，接水斗15平放时槽深存在高度差，这样的设计也是为了在转轮架13旋转时，接水斗15能够在运动到第一水口10和第二水口12下方时承接更多的水提高重量驱动转轮架转动，接水后的接水斗在转动过程中会逐渐把水倒出使得转轮架13可以在水箱1接水时始终保持一侧偏重而旋转，转轮架13的转轴通过变速箱组16与鼓风机14的转轴配合，转轮架13转动通过变速箱组16的传动作用使得鼓风机14可以高速工作输出气流，输出气流
经过分管头17分流后分别从不同的喷气装置19中喷出，喷气装置19经由人工投放布置在水坝迎水侧的缓水缺氧区，配重块31使得喷气装置19能够沉入水底，浮子30的浮力使得喷气装置19可以在沉入水底后保持直立状态，气流从喷气装置19侧部的喷气嘴32喷出，喷气嘴32处的破泡网罩33可以打碎喷气嘴32喷出的气泡，使得空气与水接触充分，提高充氧效果，缓解特定气候下水体含氧量过低的问题，减少因缺氧而死亡的鱼类数量，单向阀34可避免水体回流，保证鼓风机14安全工作，当不需要使用水箱1时，可以通过遥控油缸2的活塞杆伸出，使得油缸2的活塞杆将挡水板6推出，挡水板6搭设在集水罩4上部的导向轨7上，挡水板6的导向架24与导向轨7滑动配合，导向架24内还可设置与导向轨7适配的滚轮来降低摩擦力，通过弹簧5连接油缸2和挡水板6的弹性连接方式，使得挡水板6可以发生小幅度的扭动而不会损坏油缸2的活塞杆，当挡水板6被推动到集水罩4上方时，则将集水罩4挡住，可以避免灰尘或杂物落入水箱1内，当发生特殊情况需要在坝体a泄水时停止本装置集水时，则也可将挡水板6推出，使得挡水板6盖住集水罩4，避免泄水流b进入水箱1中，挡水板6具有斜面，可起到导流作用，在水流的反作用力下，挡水板6会发生轻微移动使得贴板25位置被压在坝体a上，与其橡胶垫26起到密封作用，此时弹簧5就会发生弹性形变保证挡水板6可以在水流反作用力下发生小幅度转动而不会损坏油缸2的活塞杆。
28.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。