水库泄洪安全发电设备技术领域
本发明涉及水利安全和排洪发电领域中的一种水库泄洪安全发电设备。
背景技术
现在的水库基本上都没有泄洪阀，基本上都是采用溢流排洪，其方法是：在堤坝上
开设一个排洪道，或者，在堤坝上开设一个泄洪孔。在堤坝上开设排洪道，由于在堤坝上开
了排洪道，导致堤坝在洪水季节很容易被洪水冲垮。在堤坝上开设泄洪孔，由于洪水中有漂
浮物，导致洪水中的漂浮物堵塞了泄洪孔，继而导致洪水翻越堤坝。同时，在堤坝上开设排
洪道和排洪孔在排洪时不能够利用排洪的水的能量来发电。
发明内容
本发明涉的目的是为了提供一种利用水库在泄洪排水时的能量来发电的设备及
其方法。
为实现上述目的，本发明所述的水库泄洪安全发电设备主要包括环形浮体、浮力
腔、内通孔、进水孔、内通孔、出水孔、环形密封槽、密封环、排洪管、基座、水轮机、发电机。
所述的排洪管的下部伸入基座的管式洞中，排洪管的中下部的横向凸缘盘固定在
基座的上面，排洪管下端的出水口与基座的管式洞相通，基座的管式洞与建造在水库底部
的排洪发电管道连接或与建造在堤坝底部的排洪发电管道连接，排洪发电管道与水轮机的
进水口连接，水轮机的出水口与安装在堤坝底部的泄洪管道连接，排洪管道的出水口伸出
堤坝外；水轮机和发电机安装在建造在堤坝内的底部的发电仓内，水轮机的转动轴与发电
机的转动轴连接；在排洪管的上面部分套装有环形浮体。在环形浮体的内通孔的内环面上
有出水孔，在出水孔的上面和下面的内通孔的内环面上有环形密封槽或在排洪管上与出水
孔对应的排洪管的上面部分管面上至少有上下两道环形密封槽，环形密封槽内安装的密封
环与排洪管的上面部分的外表面配合而使环形浮体能够在排洪管的上面部分上滑动、或环
形密封槽内安装的密封环与内通孔的内环面配合而使环形浮体能够在排洪管的上面部分
安装的密封环上滑动，并能够使环形浮体向上滑动时打开排洪发电通道、向下滑动时关闭
排洪发电通道；在环形浮体随水位的升高而上浮时，在排洪管上向上滑动，继而能够打开排
洪发电通道；在环形浮体随水位下降而在排洪管上向下滑动时，能够关闭排洪发电通道。
所述的排洪管是直通管道与横向凸缘盘的结合体，直通管道部分是空心的直管、
上端是进水口、下端是出水口，横向凸缘盘在靠近直通管道的下端部的管表面、与直通管道
垂直；环形密封槽在环形浮体的内通孔上时，排洪管的上面部分的管表面是光滑的圆管形
的外表面，光滑的圆管形的外表面与环形浮体的环形密封槽内安装的密封环配合；环形密
封槽在排洪管上时，排洪管的上面部分的管表面上至少有两道环形密封槽。
所述的环形浮体是圆环形的空腔体，环形浮体内的空腔体是浮力腔，环形浮体的
内环面是内通孔，内通孔的内环面上有出水孔和环形密封槽或内通孔的内环面上只有出水
孔，内通孔的内环面上有出水孔和环形密封槽时环形密封槽在出水孔的上面和下面，内通
孔的内环面上只有出水孔时内通孔的内环面是光滑的密封面；在环形浮体的下面一面或外
面的下面部分有进水孔，在浮力腔内有连接进水孔和出水孔的内通孔，内通孔与进水孔和
出水孔相通；所述的浮力腔是产生浮力腔体，浮力腔产生的浮力能够支撑环形浮体的重量、
并能够使环形浮体浮在水面上时水面在环形浮体的上端面至出水孔上面的密封环之间。
所述的环形密封槽是安装密封环的环形凹槽，在排洪管的上面部分的管表面上或
在内通孔的内环面上。
所述的密封环是具有弹性收缩功能和弹性膨胀功能的圆环形的密封体，密封体是
密封圈或皮碗或钢性环体。
所述的基座是建造在水库底部的底座，建造成为有管式洞的中空座体；基座用于
固定排洪管的下面部分，管式洞用于排送水。
所述的发电仓是建造在堤坝底部的内部安装发电机和水轮机的室内空间，在发电
仓内有与水轮机的进水口连接的排洪发电管道的一部分和与水轮机的出水口连接的排洪
管道的一部分。
所述的水轮机是将需要排泄的洪水的能量转化为发电的动力的转化器。
建造时，将基座建造在水库的底部，将排洪发电管道建造在水库底部或堤坝底部，
将排洪管道建造在堤坝底部、排洪管道的出水口伸出堤坝外，将发电仓建造在堤坝的底部
的内部，将水轮机和发电机安装在发电仓内，水轮机的转动轴与发电机的转动轴连接；再将
基座下端的管式洞与排洪发电管道连接，排洪发电管道与水轮机的进水口连接，水轮机的
出水口与排洪管道连接；最后，将排洪管的下端插入基座中间的管式洞中，将排洪管中下部
的横向凸出凸缘固定在基座上；然后，将密封环安装在环形密封槽内，再将环形浮体的内通
孔和安装在环形密封槽内的密封环套装在排洪管的上面部分的光滑的圆管形的管表面，或
者，将环形浮体的内通孔套装在安装在排洪管的上面部分的环形密封槽内的密封环上。
水库内蓄水后，当水库中的水面低于设定的蓄水位时，环形浮体的内通孔上的出
水孔被排洪管的上面部分遮挡而被在出水孔的上面和下面的密封环密封，断开了从进水孔
进入排洪管的排洪发电通道。当水库中的水面高于设定的蓄水位时，环形浮体上浮而在排
洪管的上面部分的光滑的圆管形的外表面上向上滑动，随着环形浮体的上浮，安装在出水
孔上面的内环面的环形密封槽内的密封环向上移出排洪管的上端或出水孔上移而移出安
装在排洪管的上面部分的管表面的最上面的一道环形密封槽内的密封环外，内通孔上的出
水孔露出排洪管的上端的进水口，水从进水孔进入内通孔后再经过出水孔进入排洪管上端
的进水口，而后从排洪管进入基座内的管式洞中后经过排洪发电管道将水送入水轮机中推
动水轮机转动，水轮机带动发电机发电，从水轮机中排出的水从排洪管道中排出水库外。当
水库中的水位随着排洪发电通道的打开而泄洪后，水位自然降低；水位降低后，环形浮体随
着随着水位自然下降，当水位达到设定的安全水位时，内通孔上的出水孔随着环形浮体的
下降而低于排洪管的上端，排洪管的上端伸入出水孔上面的密封环内或出水孔下降而进入
排洪管的上面部分安装的密封环之间；此时，内通孔上的出水孔被排洪管的上面部分遮挡
和被在出水孔的上面和下面的密封环密封，断开了从进水孔进入排洪管的排洪发电通道，
水轮机停止运转、发电机停止发电。
一种水库泄洪安全发电设备的制造方法，其特征在于：
排洪管制造成为直通管道与横向凸缘盘的结合体，直通管道部分制造成为空心的直
管、上端制造成为进水口、下端制造成为出水口，横向凸缘盘制造在靠近直通管道的下端部
的管表面、与直通管道垂直；环形密封槽制造在环形浮体的内通孔上时，排洪管的上面部分
的外面制造成为光滑的圆管形的外表面，光滑的圆管形的外表面与环形浮体的环形密封槽
内安装的密封环配合；环形密封槽制造在排洪管上时，排洪管的上面部分的管表面上至少
制造有两道环形密封槽。
环形浮体制造成为圆环形的空腔体，环形浮体内的空腔体制造成为浮力腔，环形
浮体的内环面制造成为内通孔，内通孔的内环面上制造有出水孔和环形密封槽或内通孔的
内环面上只制造有出水孔，内通孔的内环面上制造有出水孔和环形密封槽时环形密封槽在
出水孔的上面和下面，内通孔的内环面上只制造有出水孔时内通孔的内环面是光滑的密封
面；在环形浮体的下面一面或外面的下面部分制造有进水孔，在浮力腔内制造有连接进水
孔和出水孔的内通孔，内通孔与进水孔和出水孔相通；所述的浮力腔制造成为产生浮力腔
体。
所述的环形密封槽制造成为安装密封环的环形凹槽，制造在排洪管的上面部分的
管表面上或制造在内通孔的内环面上。
所述的密封环采用具有弹性收缩功能和弹性膨胀功能的材料制造成为圆环形的
密封体，密封体制造成为密封圈或皮碗或钢性环体。
基座制造成为建造在水库底部的底座，制造成为有管式洞的中空座体。
所述的排洪管的下部伸入基座的管式洞中，排洪管的中下部的横向凸缘盘固定在
基座的上面，排洪管下端的出水口与基座的管式洞相通，基座的管式洞与建造在水库底部
的排洪发电管道连接或与建造在堤坝底部的排洪发电管道连接，排洪发电管道与水轮机的
进水口连接，水轮机的出水口与安装在堤坝底部的泄洪管道连接，排洪管道的出水口伸出
堤坝外；水轮机和发电机安装在建造在堤坝内的底部的发电仓内，水轮机的转动轴与发电
机的转动轴连接；在排洪管的上面部分套装有环形浮体。
所述的环形浮体是打开和关闭水库泄洪安全发电设备的排洪发电通道的滑动开
关，利用环形浮体产生的浮力自动打开排洪发电通道、利用环形浮体的重力自动关闭排洪
发电通道。
所述的进水孔和出水孔都低于正常蓄水的水面。
为了使洪水中半沉半浮的漂浮物不进入进水孔中堵塞环形浮体上的进水通道，在
环形浮体的进水孔处固定有过滤网。
所述的水库泄洪安全发电设备在自动排洪时不需要能源带动，既环保、又安全。
本发明水库泄洪安全发电设备的结构紧凑合理、制造和使用方便，保护堤坝安全
的能力强、自动化程度高、排洪时发电的效果好，合理地利用了水库排洪时的洪水的能量，
在洪水低于警戒水位时自动关闭排洪发电的开关而保持水位。
附图说明
图1是水库泄洪安全发电设备关闭时的剖视结构的示意图。
图2是水库泄洪安全发电设备开启时的剖视结构的示意图。
图中所示：环形浮体1、内通孔2、进水孔3、出水孔4、内通孔5、密封环6、排洪管7、基
座8。
具体实施方式
本发明水库泄洪安全发电设备主要包括环形浮体1、浮力腔、内通孔5、进水孔3、内
通孔2、出水孔4、环形密封槽、密封环6、排洪管7、基座8、水轮机、发电机。
所述的排洪管7的下部伸入基座8的管式洞中，排洪管7的中下部的横向凸缘盘固
定在基座8的上面，排洪管7下端的出水口与基座8的管式洞相通，基座8的管式洞与建造在
水库底部的排洪发电管道连接或与建造在堤坝底部的排洪发电管道连接，排洪发电管道与
水轮机的进水口连接，水轮机的出水口与安装在堤坝底部的泄洪管道连接，排洪管道的出
水口伸出堤坝外；水轮机和发电机安装在建造在堤坝内的底部的发电仓内，水轮机的转动
轴与发电机的转动轴连接；在排洪管的上面部分套装有环形浮体。在环形浮体1的内通孔5
的内环面上有出水孔4，在出水孔4的上面和下面的内通孔5的内环面上有环形密封槽或在
出水孔4的上面和下面的排洪管7的上面部分管面上有环形密封槽，环形密封槽内安装的密
封环6与排洪管的上面部分的外表面配合而使环形浮体1能够在排洪管7的上面部分上滑
动、或环形密封槽内安装的密封环6与内通孔5的内环面配合而使环形浮体1能够在排洪管7
的上面部分安装的密封环6上滑动，并能够使环形浮体向上滑动时打开排洪发电通道、向下
滑动时关闭排洪发电通道；在环形浮体1随水位的升高而上浮时，在排洪管7上向上滑动，继
而能够打开排洪发电通道；在环形浮体1随水位下降而在排洪管7上向下滑动时，能够关闭
排洪发电通道。
排洪管7制造成为直通管道与横向凸缘盘的结合体，直通管道部分制造成为空心
的直管、上端制造成为进水口、下端制造成为出水口，横向凸缘盘制造在靠近直通管道的下
端部的管表面、与直通管道垂直；环形密封槽制造在环形浮体1的内通孔5上时，排洪管7的
上面部分的外面制造成为光滑的圆管形的外表面，光滑的圆管形的外表面与环形浮体1的
环形密封槽内安装的密封环6配合；环形密封槽制造在排洪管7上时，排洪管7的上面部分的
管表面上至少制造有两道环形密封槽。
环形浮体1制造成为圆环形的空腔体，环形浮体1内的空腔体制造成为浮力腔，环
形浮体1的内环面制造成为内通孔5，内通孔5的内环面上制造有出水孔4和环形密封槽或内
通孔5的内环面上只制造有出水孔4，内通孔的内环面上制造有出水孔和环形密封槽时环形
密封槽在出水孔4的上面和下面，内通孔的内环面上只制造有出水孔时内通孔5的内环面是
光滑的密封面；在环形浮体1的下面一面或外面的下面部分制造有进水孔3，在浮力腔内制
造有连接进水孔3和出水孔4的内通孔2，内通孔2与进水孔3和出水孔4相通；所述的浮力腔
制造成为产生浮力腔体。
所述的环形密封槽制造成为安装密封环6的环形凹槽，制造在排洪管7的上面部分
的管表面上或制造在内通孔5的内环面上。
所述的密封环6采用具有弹性收缩功能和弹性膨胀功能的材料制造成为圆环形的
密封体，密封体制造成为密封圈或皮碗或钢性环体。
基座8制造成为建造在水库底部的底座，制造成为有管式洞的中空座体。
所述的发电仓是建造在堤坝底部的内部安装发电机和水轮机的室内空间，在发电
仓内有与水轮机的进水口连接的排洪发电管道的一部分和与水轮机的出水口连接的排洪
管道的一部分。
所述的水轮机是将需要排泄的洪水的能量转化为发电的动力的转化器。
建造时，将基座建造在水库的底部，将排洪发电管道建造在水库底部或堤坝底部，
将排洪管道建造在堤坝底部、排洪管道的出水口伸出堤坝外，将发电仓建造在堤坝的底部
的内部，将水轮机和发电机安装在发电仓内，水轮机的转动轴与发电机的转动轴连接；再将
基座下端的管式洞与排洪发电管道连接，排洪发电管道与水轮机的进水口连接，水轮机的
出水口与排洪管道连接；最后，将排洪管7的下端插入基座8中间的管式洞中，将排洪管7中
下部的横向凸出凸缘固定在基座8上；然后，将密封环安装在环形密封槽内，再将环形浮体1
的内通孔5和安装在环形密封槽内的密封环6套装在排洪管7的上面部分的光滑的圆管形的
管表面，或者，将环形浮体1的内通孔5套装在安装在排洪管7的上面部分的环形密封槽内的
密封环6上。
水库内蓄水后，当水库中的水面低于设定的蓄水位时，环形浮体1的内通孔5上的
出水孔4被排洪管7的上面部分遮挡而被在出水孔4的上面和下面的密封环6密封，断开了从
进水孔3进入排洪管7的排洪发电通道。当水库中的水面高于设定的蓄水位时，环形浮体1上
浮而在排洪管7的上面部分的光滑的圆管形的外表面上向上滑动，随着环形浮体1的上浮，
安装在出水孔4上面的内环面的环形密封槽内的密封环6向上移出排洪管7的上端或出水孔
4上移而移出安装在排洪管7的上面部分的管表面的最上面的一道环形密封槽内的密封环6
外，内通孔5上的出水孔4露出排洪管7的上端的进水口，水从进水孔3进入内通孔2后再经过
出水孔4进入排洪管7上端的进水口，而后从排洪管7进入基座8内的管式洞中后经过排洪发
电管道将水送入水轮机中推动水轮机转动，水轮机带动发电机发电，从水轮机中排出的水
从排洪管道中排出水库外。当水库中的水位随着排洪发电通道的打开而泄洪后，水位自然
降低；水位降低后，环形浮体1随着随着水位自然下降，当水位达到设定的安全水位时，内通
孔5上的出水孔4随着环形浮体1的下降而低于排洪管7的上端，排洪管7的上端伸入出水孔4
上面的密封环6内或出水孔4下降而进入排洪管7的上面部分安装的密封环6之间；此时，内
通孔5上的出水孔4被排洪管7的上面部分遮挡和被在出水孔4的上面和下面的密封环6密
封，断开了从进水孔3进入排洪管7的排洪发电通道，水轮机停止运转、发电机停止发电。