水利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利泄洪安全发电设备。
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，本发明所述的水利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、内通管、出水孔、环形密封槽、密封环、泄洪管、排洪孔、基座、水轮机、发
电机。
所述的基座的上面固定有泄洪管，在泄洪管的上面部分套装有环形浮体，在泄洪
管的中部或中下部分的管表面的侧面有排洪孔，排洪孔处的泄洪管与预埋在堤坝中的排水
发电管道通过硬管或软管连接，排水发电管道与水轮机的进水口连接，水轮机的出水口与
安装在堤坝底部的排水管道连接，排水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
在泄洪管上与出水孔对应的泄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泄洪管的上面部分的外表面配合而使环形浮体能够在泄洪管的上
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
泄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，在泄洪管上向上滑
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泄洪管上向下滑动时，能够关
闭排洪发电通道。
所述的泄洪管是多通管道与固定凸缘的结合体；环形密封槽在环形浮体的内通孔
上时，泄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；环形密封槽在泄洪管上时，泄洪管的上面部分
的管表面上至少有两道环形密封槽；泄洪管的下端是向外凸出的固定凸缘，固定凸缘密封
泄洪管的下面部分；泄洪管的竖向的管环面的侧面有分支的管道，分支的管道的管孔是排
洪孔，分支的管道与预埋在堤坝中的排水发电管道通过硬管或软管连接，排洪孔与泄洪管
的上端部的进水口相通。
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管，内通管与进水孔和
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，在泄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堤坝的蓄水的一面的内部坝壁上固定泄洪管的下端部的底
座，或者是建造在靠近堤坝的水库内的库底的固定泄洪管的下端部的底座。
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，将基座建造在在水库底部或堤坝的内壁上，将排洪发电管道预埋在堤坝
的内部，将排洪管道预埋在堤坝底部、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；再将泄洪管的下端的凸出凸缘固定在基座上，再用硬管或软管连接泄洪管表面的侧面
的分支管道的泄洪孔和排洪发电管道的一端，排洪发电管道的另一端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泄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泄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
水孔被泄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
进入泄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，环形浮体上浮而在泄
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泄洪管的上端或出水孔上移而移出安
装在泄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
水孔露出泄洪管的上端的进水口，水从进水孔进入内通管后再经过出水孔进入泄洪管上端
的进水口，而后从泄洪管经过排洪孔进入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
泄洪管的上端，泄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泄洪管的上
面部分安装的密封环之间；此时，内通孔上的出水孔被泄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泄洪管的排洪发电通道，水轮机停止
运转、发电机停止发电。
一种水利泄洪安全发电设备的制造方法，其特征在于：
泄洪管制造成为多通管道与固定凸缘的结合体；环形密封槽制造在环形浮体的内通孔
上时，泄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；环形密封槽制造在泄洪管上时，泄洪管的
上面部分的管表面上至少制造有两道环形密封槽；泄洪管的下端制造成为向外凸出的固定
凸缘，固定凸缘密封泄洪管的下面部分；泄洪管的竖向的管环面的侧面制造有分支的管道，
分支的管道的管孔制造成为排洪孔，分支的管道与预埋在堤坝中的排水发电管道通过硬管
或软管连接，排洪孔与泄洪管的上端部的进水口相通。
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
孔和出水孔的内通管，内通管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，制造在泄洪管的上面部分的
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堤坝的蓄水的一面的内部坝壁上固定泄洪管的下端部的底
座，或者制造成为建造在靠近堤坝的水库内的库底的固定泄洪管的下端部的底座。
所述的基座的上面固定有泄洪管，在泄洪管的上面部分套装有环形浮体，在泄洪
管的中部或中下部分的管表面的侧面有排洪孔，排洪孔处的泄洪管与预埋在堤坝中的排水
发电管道通过硬管或软管连接，排水发电管道与水轮机的进水口连接，水轮机的出水口与
安装在堤坝底部的排水管道连接，排水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。
所述的环形浮体是打开和关闭水利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。
所述的水利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。
本发明水利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是水利泄洪安全发电设备关闭时的剖视结构的示意图。
图2是水利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、内通管2、进水孔3、出水孔4、内通孔5、密封环6、泄洪管7、排
洪孔8、基座9。
具体实施方式
本发明水利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
通管2、出水孔4、环形密封槽、密封环6、泄洪管7、排洪孔8、基座9、水轮机、发电机。
所述的基座9的上面固定有泄洪管7，在泄洪管7的上面部分套装有环形浮体1，在
泄洪管7的中部或中下部分的管表面的侧面有排洪孔8，排洪孔8处的泄洪管7与预埋在堤坝
中的排水发电管道通过硬管或软管连接，排水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排水管道连接，排水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
有环形密封槽或在泄洪管7上与出水孔对应的泄洪管7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6与泄洪管7的上面部分的外表面配合而使环形浮
体1能够在泄洪管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能够在泄洪管7的上面部分安装的密封环6上滑动，出水孔4的上面和下
面有环形密封槽，环形密封槽内安装的密封环6与泄洪管7的上面部分的外表面配合而使环
形浮体1能够在泄洪管7的上面部分上滑动，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，在泄洪管7上向上
滑动，继而能够打开排洪发电通道；在环形浮体1随水位下降而在泄洪管7上向下滑动时，能
够关闭排洪发电通道。
泄洪管7制造成为多通管道与固定凸缘的结合体；环形密封槽制造在环形浮体1的
内通孔5上时，泄洪管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；环形密封槽制造在泄洪管7上
时，泄洪管7的上面部分的管表面上至少制造有两道环形密封槽；泄洪管7的下端制造成为
向外凸出的固定凸缘，固定凸缘密封泄洪管7的下面部分；泄洪管7的竖向的管环面的侧面
制造有分支的管道，分支的管道的管孔制造成为排洪孔8，分支的管道与预埋在堤坝中的排
水发电管道通过硬管或软管连接，排洪孔8与泄洪管7的上端部的进水口相通。
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的内通管2，内通管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，制造在泄洪管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9制造成为建造在堤坝的蓄水的一面的内部坝壁上固定泄洪管7的下端部的
底座，或者制造成为建造在靠近堤坝的水库内的库底的固定泄洪管7的下端部的底座。
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，将基座建造在在水库底部或堤坝的内壁上，将排洪发电管道预埋在堤坝
的内部，将排洪管道预埋在堤坝底部、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；再将泄洪管7的下端的凸出凸缘固定在基座9上，再用硬管或软管连接泄洪管表面的侧
面的分支管道的泄洪孔和排洪发电管道的一端，排洪发电管道的另一端与水轮机的进水口
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套装在泄洪管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套装在安装在泄洪管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被泄洪管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进入泄洪管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
浮而在泄洪管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向上移出泄洪管7的上端或出水孔
4上移而移出安装在泄洪管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露出泄洪管7的上端的进水口，水从进水孔3进入内通管2后再经过
出水孔4进入泄洪管7上端的进水口，而后从泄洪管7经过排洪孔8进入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的下降而低于泄洪管7的上端，泄洪管7的上端伸入出水孔4上面的密封环6
内或出水孔4下降而进入泄洪管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被泄洪管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进入泄洪管7的排洪发电通道，水轮机停止运转、发电机停止发电。