气爆喷泉装置的制作方法

本实用新型涉及一种喷泉装置，具体涉及一种气爆喷泉装置。

背景技术：

气爆喷泉由于具有喷发强劲、水形壮观，并伴有响亮的爆鸣音等优点，在当今的音乐喷泉及水景观工程中广泛使用。但是由于气爆喷泉装置内气水掺混，气--水动力作用变化剧烈，导致射出水形难于控制，水柱发散、水柱掺气发白。而且能量利用效率较低。业内很多单位针对这个问题，投入了大量人力和时间进行研究，但效果大多差强人意。

为解决汽水掺混、水形发散、拖尾严重等问题，现有技术出现了将高压气体与待喷射水用活塞进行分隔的各种类型的活塞式气爆装置，该类活塞式气爆装置存在以下问题：(1)由于结构复杂，加工精度要求高，由此导致价格较高；(2)由于作用压力较大，过程变化短促剧烈，装置极易变形受损，活塞卡死，故障率较高，维护要求高，以致实际工程应用越来越少。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种气爆喷泉装置，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种气爆喷泉装置，包括喷头(1)、渐缩管(2)、缸体(3)、进水管(4)、进水阀(5)、底板(6)、进气管(7)、布气口(8)和进气电磁阀(9)；

所述缸体(3)的底端固定安装所述底板(6)，进而将所述缸体(3)的底端密封；所述缸体(3)的顶端同轴固定安装所述渐缩管(2)，所述渐缩管(2)的顶端固定安装所述喷头(1)；其中，所述渐缩管(2)按由下向上方向，其管径逐渐缩小；

在所述缸体(3)的靠近底端的一侧安装所述进水管(4)，所述进水管(4)的出水端与所述缸体(3)的侧壁密封连接，所述进水管(4)的出水端并未伸入到所述缸体(3)的内腔，在所述进水管(4)上安装所述进水阀(5)；

在所述缸体(3)的相对所述进水管(4)的另一侧安装所述进气管(7)，在位于所述缸体(3)的外部的所述进气管(7)上安装所述进气电磁阀(9)；所述进气管(7)的排气端密封延伸到所述缸体(3)的内腔中，所述进气管(7)的排气端安装喷气方向垂直向下的所述布气口(8)，并且，所述布气口(8)的垂向轴与所述缸体(3)的垂向轴为同轴。

优选的，延伸到所述缸体(3)内腔中的所述进气管(7)的高度高于所述进水管(4)的高度；所述布气口(8)的高度低于所述进水管(4)的高度。

优选的，所述进水阀(5)采用单向阀。

优选的，所述缸体(3)的高度为L1；所述布气口(8)的底端到所述底板(6)的高度为L2；则：L2：L1＝0.01～0.05。

优选的，所述缸体(3)的高度为L1；所述渐缩管(2)的高度为L3；则：L3：L1＝0.13～0.17。

优选的，所述缸体(3)的直径为D1；所述渐缩管(2)大口端的直径为D2；所述渐缩管(2)小口端的直径为D3；则：D2：D1＝0.8～1.0；D3：D1＝0.1～0.4。

本实用新型提供的气爆喷泉装置具有以下优点：

本实用新型提供的气爆喷泉装置，具有构造简单，加工精度要求低，能量利用率高，造价低，故障率低，少维护、寿命长、喷射水形整洁美观等特点。

附图说明

图1为本实用新型提供的气爆喷泉装置的主视结构示意图；

图2为图1沿A-A向的剖面图；

其中：

1-喷头；2-渐缩管；3-缸体；4-进水管；5-进水阀；6-底板；7-进气管；8-布气口；9-进气电磁阀。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种气爆喷泉装置，通过对气爆喷泉装置的结构进行优化设计，对气爆装置喷射过程中，高压气体及缸内水体的运动形态以及运动规律进行了大量的理论分析和装置实验，充分利用气-水两相流动规律特性，在保证接近完美的喷射水型前提下，本实用新型与活塞式气爆装置相比，极大地简化了装置结构，加工变得相对简单，显著降低了加工成本。

参考图1和图2，气爆喷泉装置包括喷头1、渐缩管2、缸体3、进水管4、进水阀5、底板6、进气管7、布气口8和进气电磁阀9；

缸体3的底端固定安装底板6，进而将缸体3的底端密封；缸体3的顶端同轴固定安装渐缩管2，渐缩管2的顶端固定安装喷头1；其中，渐缩管2按由下向上方向，其管径逐渐缩小；

在缸体3的靠近底端的一侧安装进水管4，进水管4的出水端与缸体3的侧壁密封连接，进水管4的出水端并未伸入到缸体3的内腔，在进水管4上安装进水阀5；进水阀5采用单向阀。

在缸体3的相对进水管4的另一侧安装进气管7，在位于缸体3的外部的进气管7上安装进气电磁阀9；进气管7的排气端密封延伸到缸体3的内腔中，进气管7的排气端安装喷气方向垂直向下的布气口8，并且，布气口8的垂向轴与缸体3的垂向轴为同轴。

本实用新型中，延伸到缸体3内腔中的进气管7的高度高于进水管4的高度；布气口8的高度低于进水管4的高度。

实际应用中，经发明人进行大量实验优化，得出以下最优的结构参数：

(1)缸体3的高度为L1；布气口8的底端到底板6的高度为L2；则：L2：L1＝0.01～0.05。

压缩空气是气爆喷射的动力，气体在缸体内的吹扫膨胀、气体在缸体内的运动速度分布，对缸内水体的运动、喷射效果起着决定性作用，本实用新型的布气口与缸体高度比例，是通过大量实验优化获得。

(2)缸体3的高度为L1；渐缩管2的高度为L3；则：L3：L1＝0.13～0.17。

(3)缸体3的直径为D1；渐缩管2大口端的直径为D2；渐缩管2小口端的直径为D3；则：D2：D1＝0.8～1.0；D3：D1＝0.1～0.4。

上述各部件相互比例关系，对气爆装置的喷射水形、残余水量、喷高压力比值均有较大影响，本实用新型所用各尺寸均为优选结果。

上述结构各部件相互比例关系是经过多次理论分析以及计算流体力学仿真计算，经多次试验优化筛选确定，充分利用气-水两相流动规律特性，在保证接近完美的喷射水型前提下，极大地简化了装置结构，加工变得十分简单，显著降低了加工成本。此种结构具有喷射气压低、喷高压力比、也就是对高压气体的能量利用率较一般活塞气爆喷泉装置高出许多，喷射耗气量小的节能效果显著。

本实用新型提供的气爆喷泉装置，进水阀5采用单向阀，其工作原理为：

(1)气爆喷泉装置浸于水池内部，仅喷头1露于水面上方；

(2)在未喷水时，进气电磁阀9关闭，此时由于进气管7所在位置的水压大于缸体3内部的水压，因此，单向阀打开，水通过单向阀注入到缸体3内部，直到将缸体3内部充满水；

然后，在没有打开进气电磁阀9时，缸体3内部一直处于注满水的状态；

(3)当需要喷水时，打开进气电磁阀9，进气泵通过进气管7向缸体3内部注入高压空气，同时，高压空气通过布气口8垂直向下喷射，喷射的高压空气首先向下运动，经底板6反射后向上运动，从而推动缸体3内的水向上流动，通过渐缩管2加速后，从喷头1向外喷出；其中，渐缩管2对经过的水流进行加速，提高水流喷射速度；

(4)在高压空气将缸体内水基本全部推出后，尚有残余压力的压缩气体自喷口高速排出形成响亮干脆的爆鸣声。

在高压空气将缸体内水基本全部推出后，缸体内部和外部大气相连通，此时缸体内部压力小于进气管7所在位置的水压，因此，单向阀自动打开，水通过单向阀注入到缸体3内部，直到将缸体3内部充满水；

由此形成一个循环。

本实用新型提供的气爆喷泉装置，具有以下设计特点：

对于常规的气爆喷泉装置，布气口在缸体内为垂直向上或水平方向设置，此时，在气流和水的作用下，缸体内水流为三维流动，分别为：轴向运动、径向运动和旋转运动。由于水流运动方向分散，因此，对压缩空气的利用率低，通常只能将缸体内一半的水推出缸体内部。

而本申请对气爆喷泉装置的布气口的位置、形状、方向和尺寸进行了精细设计，布气口采用喇叭口，并且，其喷气方向为垂直向下方向，因此，气流向下运动，经底板反射后垂直向上运动，能够把水从缸壁上分离开，让水流形成沿缸体轴线的垂直运动，即：让水形成柱塞流动，所以将常规水流的三维运动变为一维运动，提高了压缩空气的利用率，能够将缸体内的水基本全部推出缸体内部。

因此，本实用新型提供的气爆喷泉装置，经充分的理论分析和装置实验，遵循气-水两相流动规律特性，做到了喷射气压低、喷高压力比高、也就是对高压气体的能量利用率较一般活塞气爆喷泉装置高出许多，喷射耗气量小的节能效果显著。由于本申请完全不需要使用活塞，因此，一方面，降低了结构的复杂度和成本；另一方面，解决了活塞卡死、变形等故障率，减少了维护费用。

综上所述，本实用新型提供的气爆喷泉装置，具有构造简单，加工精度要求低，能量利用率高，造价低，故障率低，少维护、寿命长、喷射水形整洁美观等特点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。