CN109013164A - 球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法，球形活塞气爆喷泉装置包括缸体，缸体的内部放置球形活塞，在缸体的顶部形成缸体直径扩大段，与球形活塞构成排气加速环隙，在缸体直径扩大段的上面密封连通渐缩管，渐缩管的顶端设置喷头；缸体的下方连通安装布气均压缸，进气管的排气端沿布气均压缸的直径方向水平密封伸入到布气均压缸的内部，位于布气均压缸内的一段进气管的底壁开设与进气管内腔连通的缝隙布气口。优点为：本发明提供的一种球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法，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，免维护、寿命长、喷射水形整洁美观等特点。

Description

球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法

技术领域

本发明属于气爆喷泉优化技术领域，具体涉及一种球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法。

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。但是由于现有的气爆喷泉装置内气水掺混，动力作用变化剧烈，导致射出水形难于控制，水柱发散、含气发白。而且能量利用效率较低。

业内很多单位针对上述问题，选择研制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，并有相当广的工程应用。但在实际应用中发明人发现，该类设备存在较多问题，一是由于结构复杂、加工精度要求高，从而导致价格较高；二是由于作用压力较大，过程变化短促剧烈，装置极易变形受损，活塞卡死，再者由于使用的水中带有泥沙或其他悬浮杂质，也极易将配合精密的活塞卡死，从而导致装置失效。因此，现有的活塞式气爆装置具有价格高、故障率高、维护要求高等不足，以致实际工程应用越来越少。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种球形活塞气爆喷泉装置，包括缸体(5)，所述缸体(5)的内部放置球形活塞(6)，所述球形活塞(6)的直径小于所述缸体(5)的内径；在所述缸体(5)的顶部形成缸体直径扩大段(4)，所述缸体直径扩大段(4)的直径大于所述缸体(5)的直径；在所述缸体直径扩大段(4)的上面密封连通渐缩管(2)的底端，所述渐缩管(2)的顶端设置喷头(1)；其中，所述通渐缩管(2)按由下向上方向，其内径逐渐变小；在所述通渐缩管(2)内壁均匀设置若干个限位整流板(3)，每个所述限位整流板(3)具有与所述球形活塞(6)的表面对应的弧面，当所述球形活塞(6)沿所述缸体(5)上升，经过所述缸体直径扩大段(4)后，所述球形活塞(6)的顶面与各个所述限位整流板(3)的弧面接触，此时所述限位整流板(3)对所述球形活塞(6)的向上运动进行限位，所述球形活塞(6)运动到上止点；当所述球形活塞(6)运动到上止点时，所述球形活塞(6)的侧面正好位于所述缸体直径扩大段(4)中，并且，所述球形活塞(6)的侧面与所述缸体直径扩大段(4)之间存在间隙，该间隙为排气加速环隙；

所述缸体(5)的下方连通安装布气均压缸(7)，所述布气均压缸(7)的内径小于所述缸体(5)的内径，同时，所述布气均压缸(7)的内径小于所述球形活塞(6)的外直径；当所述球形活塞(6)置于所述缸体(5)内并且未受压力时，所述球形活塞(6)位于下止点；当所述球形活塞(6)位于下止点时，所述球形活塞(6)的底部位于所述布气均压缸(7)上开口内，所述球形活塞(6)的顶部位于所述缸体(5)内；所述布气均压缸(7)的底部密封安装有底板(11)；

进气管(8)水平设置，并且，所述进气管(8)的外径小于所述布气均压缸(7)的内径，所述进气管(8)的布气端沿所述布气均压缸(7)的直径方向水平密封伸入到所述布气均压缸(7)的内部，且与所述布气均压缸(7)的管壁连接固定；所述进气管(8)位于所述球形活塞(6)的正下方，在位于所述布气均压缸(7)内的一段所述进气管(8)的底壁开设与所述进气管(8)内腔连通的缝隙布气口(9)，所述缝隙布气口(9)垂直向下开设；从所述进气管(8)进入的水平气体通过所述缝隙布气口(9)向下垂直排出，经过所述底板(11)的反射后向上运动，并通过所述进气管(8)和所述布气均压缸(7)之间的间隙后向上流动，并均匀作用于所述球形活塞(6)的底部，推动所述球形活塞(6)向上运动；

当所述球形活塞(6)位于下止点时，在所述缸体(5)的侧壁且与所述球形活塞(6)的顶部平齐的位置开设进水管(12)，所述进水管(12)的进水端安装单向阀(13)。

优选的，还包括加固肋板(10)；所述加固肋板(10)固定安装于所述布气均压缸(7)的外部。

优选的，所述限位整流板(3)的设置数量为3-4个。

优选的，所述缸体直径扩大段(4)的高度小于所述球形活塞(6)的直径。

本发明还提供一种基于球形活塞气爆喷泉装置的气爆喷射方法，包括以下步骤：

步骤1，球形活塞气爆喷泉装置浸于水池内部，仅喷头(1)露于水面上方；

步骤2，在未喷水时，进气管(8)的进气电磁阀(14)关闭，此时，球形活塞(6)位于下止点位置，由于进水管(12)所在位置的水压大于缸体(5)内部的压力，因此，单向阀(13)打开，水通过单向阀(13)注入到缸体(5)内部，直到将缸体(5)、缸体直径扩大段(4)、渐缩管(2)和布气均压缸(7)内部充满水；进气管(8)中被注入少量水；

然后，在没有打开所述进气电磁阀(14)时，所述缸体(5)、所述缸体直径扩大段(4)、所述渐缩管(2)和所述布气均压缸(7)内部一直处于注满水的状态；

步骤3，当需要喷水时，打开所述进气电磁阀(14)，经由进气电磁阀(14)注入的高压气体从缝隙布气口(9)向下垂直排出，因此，缝隙布气口(9)将高压气体向下方沿直径方向散布，经过底板(11)的反射，将气压和气体流量均匀分布于布气均压缸(7)内，并通过所述进气管(8)和所述布气均压缸(7)之间的间隙后向上流动，并均匀作用于所述球形活塞(6)的底部，推动所述球形活塞(6)向上运动；

其中，当所述高压气体均匀作用于所述球形活塞(6)的底部时，一方面，使所述球形活塞(6)获得沿缸体轴线向上运动的运动初速度；另一方面，由于所述球形活塞(6)的直径小于所述缸体(5)的直径，因此，所述球形活塞(6)产生受强度刚度设计限制的椭圆变形，进而减小了所述球形活塞(6)与所述缸体(5)内壁间的间隙，提高了高能效的高压气体的能量利用；另一方面，在所述球形活塞(6)沿所述缸体(5)的轴线向上运动时，利用所述球形活塞(6)在运动流体中因旋转而产生侧向压力分布变化的自稳定效应，使所述球形活塞(6)稳定地沿缸体轴线运动，与缸壁始终存在流体润滑，达到球形活塞气爆喷泉装置能够低磨损高效率地长期稳定运行使用；

其中，当所述高压气体均匀作用于所述球形活塞(6)的底部时，由于所述缸体(5)的压力大于所述进水管(12)所在位置的水压，因此，所述单向阀(13)保持关闭状态；

步骤4，在所述球形活塞(6)沿所述缸体(5)的轴线向上运动时，所述球形活塞(6)推动所述缸体(5)内的水通过渐缩管(2)加速后，最终通过喷头(1)向外排出；

当所述球形活塞(6)运动到与限位整流板(3)接触时的上止点位置时，所述缸体(5)内的水量已经基本射出，此时，由于球形活塞(6)的主体位于缸体直径扩大段(4)中，与缸体直径扩大段(4)具有较大间隙，一方面，在高压空气将缸体(5)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，而通过间隙增大过流断面，增强气体的爆鸣音响度；另一方面，方便所述缸体(5)内进入的悬浮杂质通过间隙向外排出；

步骤5，当所述球形活塞(6)运动到上止点位置后，关闭进气电磁阀(14)；所述缸体(5)内注入的高压气体迅速通过喷头(1)向外排出；当进水管(12)所在位置的水压大于缸体(5)内压力时，单向阀(13)被自动打开，水通过单向阀(13)注入到缸体(5)内部，直到将缸体(5)、缸体直径扩大段(4)、渐缩管(2)和布气均压缸(7)内部充满水；由于进气管(8)中进气电磁阀(14)为关闭状态，因此，进气管(8)中形成封闭空间，仅通过缝隙布气口(9)与缸体(5)内部连通，因此，进气管(8)中仅被注入少量水；而所述球形活塞(6)在重力作用下下落到下止点位置；此时形成步骤2所示的状态；

由此形成一个循环。

本发明提供的球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法具有以下优点：

本发明提供的一种球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法，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，免维护、寿命长、喷射水形整洁美观等特点。

附图说明

图1为本发明提供的球形活塞在下止点位置时的结构示意图；

图2为图1沿A-A的剖面图；

图3为图1沿I-I且球形活塞在上止点位置时的结构示意图；

图4为图3沿B-B的剖面图；

图5为本发明提供的单向阀的剖面图；

图6为本发明提供的单向阀的截面图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、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，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种球形活塞气爆喷泉装置，消除了活塞与缸体的密封，不需要导向系统与活塞间的精密配合，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。；

具体的，本发明中，球形活塞在缸体内的下止点和上止点之间运动，如图1所示，为球形活塞位于下止点时的结构示意图；如图3所示，为球形活塞位于上止点时的结构示意图。球形活塞气爆喷泉装置包括缸体5，缸体5的内部放置球形活塞6，球形活塞6的直径小于缸体5的内径；在缸体5的顶部形成缸体直径扩大段4，缸体直径扩大段4的直径大于缸体5的直径；在缸体直径扩大段4的上面密封连通渐缩管2的底端，渐缩管2的顶端设置喷头1；其中，通渐缩管2按由下向上方向，其内径逐渐变小；在通渐缩管2内壁均匀设置若干个限位整流板3，作为一种优选方式，限位整流板3的设置数量为3-4个。每个限位整流板3具有与球形活塞6的表面对应的弧面，当球形活塞6沿缸体5上升，经过缸体直径扩大段4后，球形活塞6的顶面与各个限位整流板3的弧面接触，此时限位整流板3对球形活塞6的向上运动进行限位，球形活塞6运动到上止点；当球形活塞6运动到上止点时，球形活塞6的侧面正好位于缸体直径扩大段4中，并且，球形活塞6的侧面与缸体直径扩大段4之间存在间隙，该间隙为排气加速环隙；其中，缸体直径扩大段4的高度小于球形活塞6的直径。

缸体5的下方连通安装布气均压缸7，布气均压缸7的内径小于缸体5的内径，同时，布气均压缸7的内径小于球形活塞6的外直径；当球形活塞6置于缸体5内并且未受压力时，球形活塞6位于下止点；当球形活塞6位于下止点时，球形活塞6的底部位于布气均压缸7上开口内，球形活塞6的顶部位于缸体5内；布气均压缸7的底部密封安装有底板11；

进气管8水平设置，并且，进气管8的外径小于布气均压缸7的内径，进气管8的布气端沿布气均压缸7的直径方向水平密封伸入到布气均压缸7的内部，且与布气均压缸7的管壁连接固定；进气管8位于球形活塞6的正下方，在位于布气均压缸7内的一段进气管8的底壁开设与进气管8内腔连通的缝隙布气口9，缝隙布气口9垂直向下开设；从进气管8进入的水平气体通过缝隙布气口9向下垂直排出，经过底板11的反射后向上运动，并通过进气管8和布气均压缸7之间的间隙后向上流动，并均匀作用于球形活塞6的底部，推动球形活塞6向上运动；

当球形活塞6位于下止点时，在缸体5的侧壁且与球形活塞6的顶部平齐的位置开设进水管12，进水管12的进水端安装单向阀13。

为增强整个装置在池底的固定稳定性，还包括加固肋板10；加固肋板10固定安装于布气均压缸7的外部。

参考图5和图6，本发明还提供一种特殊结构的单向阀，为一种橡胶膜片单向阀，包括中空的单向阀本体13.1，单向阀本体13.1可以为钢管，为装配方便，可以使单向阀本体13.1采用外螺纹套管。单向阀本体13.1的左端为流体入口端，右端为流体出口端；在单向阀本体13.1的内部固定安装圆锥过水孔板13.2，圆锥过水孔板13.2为刚性板，例如，圆锥过水孔板13.2为钢板。

圆锥过水孔板13.2的锥轴与单向阀本体13.1的中心轴同轴设置，圆锥过水孔板13.2的边缘与单向阀本体13.1的内壁密封固定连接；例如，圆锥过水孔板13.2的边缘与单向阀本体13.1的内壁焊接固定。

圆锥过水孔板13.2的锥尖朝向流体出口端设置，在图中，朝向右端设置，即：锥尖位于锥底的右侧；圆锥过水孔板13.2的表面设置有多个过水孔；

在圆锥过水孔板13.2的右端设置橡胶膜片13.3；橡胶膜片13.3的边缘与单向阀本体13.1的内壁具有间隙，使橡胶膜片可自由向左或向右弯曲；橡胶膜片13.3的中心开设有装配孔；固定螺栓13.4的一端依次穿过橡胶膜片13.3的装配孔和圆锥过水孔板13.2的锥尖所开设的装配孔后，采用螺母锁紧固定，进而将橡胶膜片13.3和圆锥过水孔板13.2固定到一起；在本发明中，单向阀为进水阀，当流体从左端向右端流动时，左面的压力大于右侧，因此，橡胶膜片13.3在压差作用下向右弯曲，从而使橡胶膜片13.3的主体部分远离圆锥过水孔板13.2的过水孔，过水孔未被封闭，此时，水流通过圆锥过水孔板13.2的过水孔后，从橡胶膜片与单向阀本体13.1内壁之间的间隙向右流出，实现进水的功能；当流体从右端向左端流动时，右侧压力大于左侧，此时，橡胶膜片13.3在压差作用下向左弯曲，并紧密贴覆于圆锥过水孔板13.2的右侧，进而将过水孔封闭，因此，此时水流不能流动，实现单向止回阀功能。

在具体设计时，需要考虑以下设计因素：

(1)圆锥过水孔板13.2的孔径与所使用的橡胶膜片厚度相关联，需要保证在最大使用压力下圆锥过水孔板不被撕裂，且可以减小孔板受力变形。圆锥过水孔板的圆锥面与橡胶膜片平面所夹角应适宜，一般为0-15度。

(2)橡胶膜片13.3的直径须能将圆锥过水孔板13.2的过水孔完全遮住，且要大于过水孔外缘2毫米以上。

(3)橡胶膜片的橡胶材料应选用中硬氯丁或丁晴橡胶，既能保证强度要求，又能尽可能保持柔软，以减小过流阻力。

本发明提供的橡胶膜片单向阀，具有以下设计特点：

(1)本发明采用橡胶膜片的柔性变形能力，实现了在反向压力的作用下，橡胶膜片与圆锥过水孔板的紧密贴合，可靠阻断水流的反向流动。由于是柔性封闭，降低了单向阀各部件的加工精度要求，可显著降低单向阀的加工成本。另外，将阀板改用橡胶膜片，从根本上消除了刚性碰撞的产生。

(2)圆锥过水孔板呈圆锥形，可改善流体正向流动时的通过性，降低流动阻力。在反向截止时，橡胶膜片紧密贴合在圆锥过水孔板的表面，产生三维变形，为正向打开储存弹性势能。正向导通时，橡胶膜片可产生较大的自由变形，使本橡胶膜单向阀具有较大的过流能力，即阻力损失较小。

(3)由于本橡胶膜片单向阀为同轴线对称结构，除橡胶膜片的弹性变形外，无运动部件，且无重力影响，所以对安装无位置方向要求。

(4)将橡胶膜片单向阀结构进行优化，采用螺纹连接方式与外部管件连接，极大地减小了装置的尺寸和重量，同时也将加工工艺简化到最低，因此，与普通单向阀相比，大大降低了装置成本。

因此，本发明提供的一种橡胶膜片单向阀，具有构造简单，加工精度要求低，能量损失小，噪声小，造价低，故障率低，免维护、寿命长等特点。

本发明还提供一种基于球形活塞气爆喷泉装置的气爆喷射方法，包括以下步骤：

步骤1，球形活塞气爆喷泉装置浸于水池内部，仅喷头1露于水面上方；

步骤2，在未喷水时，进气管8的进气电磁阀14关闭，此时，球形活塞6位于下止点位置，由于进水管12所在位置的水压大于缸体5内部的压力，因此，单向阀13打开，水通过单向阀13注入到缸体5内部，直到将缸体5、缸体直径扩大段4、渐缩管2和布气均压缸7内部充满水；进气管8中被注入少量水；

然后，在没有打开进气电磁阀14时，缸体5、缸体直径扩大段4、渐缩管2和布气均压缸7内部一直处于注满水的状态；

步骤3，当需要喷水时，打开进气电磁阀14，经由进气电磁阀14注入的高压气体从缝隙布气口9向下垂直排出，因此，缝隙布气口9将高压气体向下方沿直径方向散布，经过底板11的反射，将气压和气体流量均匀分布于布气均压缸7内，并通过进气管8和布气均压缸7之间的间隙后向上流动，并均匀作用于球形活塞6的底部，推动球形活塞6向上运动；

其中，当高压气体均匀作用于球形活塞6的底部时，一方面，使球形活塞6获得沿缸体轴线向上运动的运动初速度；另一方面，由于球形活塞6的直径小于缸体5的直径，因此，球形活塞6产生受强度刚度设计限制的椭圆变形，进而减小了球形活塞6与缸体5内壁间的间隙，提高了高能效的高压气体的能量利用；另一方面，在球形活塞6沿缸体5的轴线向上运动时，利用球形活塞6在运动流体中因旋转而产生侧向压力分布变化的自稳定效应，使球形活塞6稳定地沿缸体轴线运动，与缸壁始终存在流体润滑，达到球形活塞气爆喷泉装置能够低磨损高效率地长期稳定运行使用；

其中，当高压气体均匀作用于球形活塞6的底部时，由于缸体5的压力大于进水管12所在位置的水压，因此，单向阀13保持关闭状态；

步骤4，在球形活塞6沿缸体5的轴线向上运动时，球形活塞6推动缸体5内的水通过渐缩管2加速后，最终通过喷头1向外排出；

当球形活塞6运动到与限位整流板3接触时的上止点位置时，缸体5内的水量已经基本射出，此时，由于球形活塞6的主体位于缸体直径扩大段4中，与缸体直径扩大段4具有较大间隙，一方面，在高压空气将缸体5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，而通过间隙增大过流断面，增强气体的爆鸣音响度；另一方面，方便缸体5内进入的悬浮杂质通过间隙向外排出；

步骤5，当球形活塞6运动到上止点位置后，关闭进气电磁阀14；缸体5内注入的高压气体迅速通过喷头1向外排出；当进水管12所在位置的水压大于缸体5内压力时，单向阀13被自动打开，水通过单向阀13注入到缸体5内部，直到将缸体5、缸体直径扩大段4、渐缩管2和布气均压缸7内部充满水；由于进气管8中进气电磁阀14为关闭状态，因此，进气管8中形成封闭空间，仅通过缝隙布气口9与缸体5内部连通，因此，进气管8中仅被注入少量水；而球形活塞6在重力作用下下落到下止点位置；此时形成步骤2所示的状态；

由此形成一个循环。

本发明提供的一种基于球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷泉方法，具有以下设计特点：

(1)由于球形活塞直径小于缸体内径，且可在升降过程中可以任意方向旋转，且对活塞的物理作用无影响。故无论在任何位置、任何运动状态下均无可能被卡住。

因为没有导柱和密封面等的固体摩擦损失，本发明的喷高压力比、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，因没有配合面，其使用寿命远长于一般活塞气爆喷泉装置。

(2)本发明利用球形体在运动流体中因旋转而产生侧向压力分布变化的自稳定效应，使球形活塞稳定地沿缸体轴线运动，与缸壁始终存在流体润滑，达到球形活塞气爆喷泉装置能够低磨损高效率地长期稳定运行使用。

(3)为保证缸体内膨胀后高压气体顺利高速排出，在渐缩管内设置限位整流板，对称布置的限位整流板对球形活塞行程限位；此外，保证球形活塞与渐缩管留有过气间隙，在水流喷射时起到整流作用，使喷射水型光洁美观；

具体的，限位整流板不仅对球形活塞行程限位，保证缸体内气体自喷口排出，形成气爆音；另外，在喷射水柱时具有有效的对缸体内水流运动进行整流，使射出水柱形态更加美观，提高高压空气的能量利用效率的优点。

为保证缸体内膨胀后高压气体顺利高速排出，在渐缩管内设置限位整流板3，其作用是在保证球形活塞6与渐缩管留有过气间隙，同时在水流喷射时起到整流作用，使喷射水型光洁美观，

(4)在球形活塞上止点范围设有排气加速环隙，通过设置排气加速环隙，当球形活塞运动到上止位点时，加大气体流通断面，保证气体能够高速排出形成响亮干脆的爆鸣声，同时也将缸体内的杂质排出；

具体的，排气加速环隙的作用是：当球形活塞运动到与限位整流板接触时，缸体内的水量已经基本射出，为减小气流通过阻力，同时为了将缸体内进入的悬浮杂质排出，此处将的球形活塞与缸壁间隙加大，以增大过流断面，增强气体的爆鸣音响度。

(5)通过缝隙布气口，将高压气体均匀分布于布气均压缸内，作为布气均匀的第一步措施；

具体的，缝隙布气口将高压气体向下方沿直径方向散布，经过底板的反射将气压和气体流量均匀分布于布气均压缸内，为布气均压缸的工作提供较好的初始条件。

(6)在缸体下部设有布气均压缸，将由进气管导入的高压空气经缝隙布气口高速进气进行稳定和均压，使球形活塞底面受力均匀，通过布气均压缸，实现对高压高速进气进行流态稳定和均压的作用；

具体的，布气均压缸的作用是：将高压高速进气进行稳定和均压，使球形活塞底面受力均匀，并获得球形活塞沿缸体轴线向上运动的运动初速度，同时，在均匀作用在球形活塞底部的高压气体作用下，使球形活塞产生受强度刚度设计限制的椭圆变形，减小了球形活塞与缸壁间的间隙，提高了高能效的高压气体的能量利用。

(7)渐缩管将喷头与缸体连接为同一轴线的一体，使运动速度较小的球形活塞推动水流经过渐缩管达到较高的喷射流速。

综上所述，本发明提供的一种球形活塞气爆喷泉装置及气爆喷射方法，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，免维护、寿命长、喷射水形整洁美观等特点。

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

Claims (5)

1.一种球形活塞气爆喷泉装置，其特征在于，包括缸体(5)，所述缸体(5)的内部放置球形活塞(6)，所述球形活塞(6)的直径小于所述缸体(5)的内径；在所述缸体(5)的顶部形成缸体直径扩大段(4)，所述缸体直径扩大段(4)的直径大于所述缸体(5)的直径；在所述缸体直径扩大段(4)的上面密封连通渐缩管(2)的底端，所述渐缩管(2)的顶端设置喷头(1)；其中，所述通渐缩管(2)按由下向上方向，其内径逐渐变小；在所述通渐缩管(2)内壁均匀设置若干个限位整流板(3)，每个所述限位整流板(3)具有与所述球形活塞(6)的表面对应的弧面，当所述球形活塞(6)沿所述缸体(5)上升，经过所述缸体直径扩大段(4)后，所述球形活塞(6)的顶面与各个所述限位整流板(3)的弧面接触，此时所述限位整流板(3)对所述球形活塞(6)的向上运动进行限位，所述球形活塞(6)运动到上止点；当所述球形活塞(6)运动到上止点时，所述球形活塞(6)的侧面正好位于所述缸体直径扩大段(4)中，并且，所述球形活塞(6)的侧面与所述缸体直径扩大段(4)之间存在间隙，该间隙为排气加速环隙；

所述缸体(5)的下方连通安装布气均压缸(7)，所述布气均压缸(7)的内径小于所述缸体(5)的内径，同时，所述布气均压缸(7)的内径小于所述球形活塞(6)的外直径；当所述球形活塞(6)置于所述缸体(5)内并且未受压力时，所述球形活塞(6)位于下止点；当所述球形活塞(6)位于下止点时，所述球形活塞(6)的底部位于所述布气均压缸(7)上开口内，所述球形活塞(6)的顶部位于所述缸体(5)内；所述布气均压缸(7)的底部密封安装有底板(11)；

进气管(8)水平设置，并且，所述进气管(8)的外径小于所述布气均压缸(7)的内径，所述进气管(8)的布气端沿所述布气均压缸(7)的直径方向水平密封伸入到所述布气均压缸(7)的内部，且与所述布气均压缸(7)的管壁连接固定；所述进气管(8)位于所述球形活塞(6)的正下方，在位于所述布气均压缸(7)内的一段所述进气管(8)的底壁开设与所述进气管(8)内腔连通的缝隙布气口(9)，所述缝隙布气口(9)垂直向下开设；从所述进气管(8)进入的水平气体通过所述缝隙布气口(9)向下垂直排出，经过所述底板(11)的反射后向上运动，并通过所述进气管(8)和所述布气均压缸(7)之间的间隙后向上流动，并均匀作用于所述球形活塞(6)的底部，推动所述球形活塞(6)向上运动；

当所述球形活塞(6)位于下止点时，在所述缸体(5)的侧壁且与所述球形活塞(6)的顶部平齐的位置开设进水管(12)，所述进水管(12)的进水端安装单向阀(13)。

2.根据权利要求1所述的球形活塞气爆喷泉装置，其特征在于，还包括加固肋板(10)；所述加固肋板(10)固定安装于所述布气均压缸(7)的外部。

3.根据权利要求1所述的球形活塞气爆喷泉装置，其特征在于，所述限位整流板(3)的设置数量为3-4个。

4.根据权利要求1所述的球形活塞气爆喷泉装置，其特征在于，所述缸体直径扩大段(4)的高度小于所述球形活塞(6)的直径。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的球形活塞气爆喷泉装置的气爆喷射方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，球形活塞气爆喷泉装置浸于水池内部，仅喷头(1)露于水面上方；

步骤2，在未喷水时，进气管(8)的进气电磁阀(14)关闭，此时，球形活塞(6)位于下止点位置，由于进水管(12)所在位置的水压大于缸体(5)内部的压力，因此，单向阀(13)打开，水通过单向阀(13)注入到缸体(5)内部，直到将缸体(5)、缸体直径扩大段(4)、渐缩管(2)和布气均压缸(7)内部充满水；进气管(8)中被注入少量水；

然后，在没有打开所述进气电磁阀(14)时，所述缸体(5)、所述缸体直径扩大段(4)、所述渐缩管(2)和所述布气均压缸(7)内部一直处于注满水的状态；

步骤3，当需要喷水时，打开所述进气电磁阀(14)，经由进气电磁阀(14)注入的高压气体从缝隙布气口(9)向下垂直排出，因此，缝隙布气口(9)将高压气体向下方沿直径方向散布，经过底板(11)的反射，将气压和气体流量均匀分布于布气均压缸(7)内，并通过所述进气管(8)和所述布气均压缸(7)之间的间隙后向上流动，并均匀作用于所述球形活塞(6)的底部，推动所述球形活塞(6)向上运动；

其中，当所述高压气体均匀作用于所述球形活塞(6)的底部时，一方面，使所述球形活塞(6)获得沿缸体轴线向上运动的运动初速度；另一方面，由于所述球形活塞(6)的直径小于所述缸体(5)的直径，因此，所述球形活塞(6)产生受强度刚度设计限制的椭圆变形，进而减小了所述球形活塞(6)与所述缸体(5)内壁间的间隙，提高了高能效的高压气体的能量利用；另一方面，在所述球形活塞(6)沿所述缸体(5)的轴线向上运动时，利用所述球形活塞(6)在运动流体中因旋转而产生侧向压力分布变化的自稳定效应，使所述球形活塞(6)稳定地沿缸体轴线运动，与缸壁始终存在流体润滑，达到球形活塞气爆喷泉装置能够低磨损高效率地长期稳定运行使用；

其中，当所述高压气体均匀作用于所述球形活塞(6)的底部时，由于所述缸体(5)的压力大于所述进水管(12)所在位置的水压，因此，所述单向阀(13)保持关闭状态；

步骤4，在所述球形活塞(6)沿所述缸体(5)的轴线向上运动时，所述球形活塞(6)推动所述缸体(5)内的水通过渐缩管(2)加速后，最终通过喷头(1)向外排出；

当所述球形活塞(6)运动到与限位整流板(3)接触时的上止点位置时，所述缸体(5)内的水量已经基本射出，此时，由于球形活塞(6)的主体位于缸体直径扩大段(4)中，与缸体直径扩大段(4)具有较大间隙，一方面，在高压空气将缸体(5)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，而通过间隙增大过流断面，增强气体的爆鸣音响度；另一方面，方便所述缸体(5)内进入的悬浮杂质通过间隙向外排出；

步骤5，当所述球形活塞(6)运动到上止点位置后，关闭进气电磁阀(14)；所述缸体(5)内注入的高压气体迅速通过喷头(1)向外排出；当进水管(12)所在位置的水压大于缸体(5)内压力时，单向阀(13)被自动打开，水通过单向阀(13)注入到缸体(5)内部，直到将缸体(5)、缸体直径扩大段(4)、渐缩管(2)和布气均压缸(7)内部充满水；由于进气管(8)中进气电磁阀(14)为关闭状态，因此，进气管(8)中形成封闭空间，仅通过缝隙布气口(9)与缸体(5)内部连通，因此，进气管(8)中仅被注入少量水；而所述球形活塞(6)在重力作用下下落到下止点位置；此时形成步骤2所示的状态；

由此形成一个循环。