Monday, December 10, 2012
Waterjetting 4a - Pump pulsations
High-pressure pumps generally draw water into a cylindrical cavity, and then expel it with a reciprocating piston. There are a number of different ways in which the piston can be driven. It can be connected eccentrically to a rotating shaft, so that, as the shaft rotates, the piston is pushed in and out. The pistons can be moved by the rotation of an inclined plate, so that as the plate rotates, so the pistons are displaced.
Figure 1. Basic Components of a Swash Plate Pump (after Sugino et al, 9th International Waterjet Symposium, Sendai, Japan, 1988)
And, more commonly at higher pressures, the piston can be of a dual size, so that as a lower pressure fluid on one side of the piston pushes forward, so a higher pressure fluid on the smaller end of the piston is driven into the outlet manifold, and out of the pump. This latter pump design has become commonly known as an Intensifier Pump. The simplified basis for its operation might be shown using the line drawing that was used earlier.
Figure 2. Simplified Sketch showing the operation of an intensifier.
When the intensifier is built, the simplified beauty of its construction is more evident.
Figure 3. Partially sectioned 90,000 psi intensifier showing the components and the small end of the reciprocating piston (Courtesy of KMT)
However, what I would like to discuss today is what happens when the pistons in these cylinders reaches the ends of their stroke, and it is a little easier to use an Intensifier as a starting point for this discussion, although (as I will show) it also relates to the other designs of high-pressure pumps that also use pistons. Consider if there was only one side to the piston, rather than it producing high pressure in both directions. This design is known as a single acting Intensifier, and it might, schematically, look like this:
Figure 4. Simplified schematic of a single-acting Intensifier
As the piston starts to move from the right-hand side of the cylinder toward the left, driven by the pressure on the large side of the piston, it displaces water from the smaller diameter cylinder on the left. Assume that the area ratio is 20:1 and that the low-pressure fluid is entering at 5,000 psi, then, simplistically, the fluid in the high pressure pump chamber will be discharged at 100,000 psi. But not immediately!
Because the outlet valve has been set, so that it will not open until the fluid has reached the required discharge pressure, and this will require a small initial movement of the piston (perhaps around 12%), to compress the water and raise it to that pressure, before the valve opens. And, with a single intensifier piston, when the piston has moved all the way to the left, and the high pressure end is emptied of water, then there will be no more flow from that cylinder, until the piston has been pushed back to the far end of the cylinder, and the process is ready to start again.
Some of that problem of continuous flow is overcome when the single-acting intensifier is made dual-acting, because at the end of the stroke to the left, fluid has entered the chamber on the right, and when the piston starts its return journey the cylinder on the right will discharge high pressure fluid. But again not immediately!
One way of overcoming this is to use two single-acting pistons, but with a drive that is timed (phased) so that the second piston starts to move just before the first piston reaches the end of its stroke. This takes out the dead time during the directional change. The two can be compared:
Figure 5. Difference in the pulsation between a phased set of single acting intensifiers, and a double-acting unit. (Singh et al 11th International Waterjet Conference, 1992)
In cutting operations reducing the pulsation from the jet is often important in minimizing variations in cut quality, and thus, to dampen the pulsations with a dual-acting system a different approach is taken, and a small accumulator is put into the delivery line, so that the fluid in that volume can help maintain the pressure during the time of transition.
Figure 6. Effect of Accumulator volume on pressure variations (Chalmers 7th American Waterjet Conference, Seattle 1993)
A simplified schematic can again be used to show where an accumulator might be placed.
Figure 7. Location of the Accumulator in the flow line
On the other hand, in cleaning applications particularly with water and no abrasive, there are occasions (which I will get to later) where a pulsation might improve the operation of the system. A three piston pump, without an accumulator, will see a variation in the pressure output that may see an instantaneous drop to 12% below average, and then a rise to 6% above average, during a cycle. One way of reducing this is to increase the number of pistons that are being driven in the pump.
When one changes, for example, from the three pistons (triplex) to five pistons (quintupled), then the variation in outlet pressure is significantly less.
Figure 8. The effect of changing number of pump pistons on the variation in delivery pressure. (De Santis 3rd American Waterjet Conference, Pittsburgh, 1985)
Part of the reason that longer steadier pulses of water, which come from the slower stroke of the intensifier, can be of advantage is that the water is a jet comes out of the nozzle at a speed that is controlled by the driving pressure. A strong change in pressure means that there is a change in the velocity of the water stream along the jet. This means that slower sections of the jet are, at greater standoff distances, caught up with by the following faster slugs of the jet. This makes the jet more unstable. That can, however, be an advantage in some cases, and this will be discussed at some later time, when a better foundation has been established to explain what the effects are.
Figure 1. Basic Components of a Swash Plate Pump (after Sugino et al, 9th International Waterjet Symposium, Sendai, Japan, 1988)
And, more commonly at higher pressures, the piston can be of a dual size, so that as a lower pressure fluid on one side of the piston pushes forward, so a higher pressure fluid on the smaller end of the piston is driven into the outlet manifold, and out of the pump. This latter pump design has become commonly known as an Intensifier Pump. The simplified basis for its operation might be shown using the line drawing that was used earlier.
Figure 2. Simplified Sketch showing the operation of an intensifier.
When the intensifier is built, the simplified beauty of its construction is more evident.
Figure 3. Partially sectioned 90,000 psi intensifier showing the components and the small end of the reciprocating piston (Courtesy of KMT)
However, what I would like to discuss today is what happens when the pistons in these cylinders reaches the ends of their stroke, and it is a little easier to use an Intensifier as a starting point for this discussion, although (as I will show) it also relates to the other designs of high-pressure pumps that also use pistons. Consider if there was only one side to the piston, rather than it producing high pressure in both directions. This design is known as a single acting Intensifier, and it might, schematically, look like this:
Figure 4. Simplified schematic of a single-acting Intensifier
As the piston starts to move from the right-hand side of the cylinder toward the left, driven by the pressure on the large side of the piston, it displaces water from the smaller diameter cylinder on the left. Assume that the area ratio is 20:1 and that the low-pressure fluid is entering at 5,000 psi, then, simplistically, the fluid in the high pressure pump chamber will be discharged at 100,000 psi. But not immediately!
Because the outlet valve has been set, so that it will not open until the fluid has reached the required discharge pressure, and this will require a small initial movement of the piston (perhaps around 12%), to compress the water and raise it to that pressure, before the valve opens. And, with a single intensifier piston, when the piston has moved all the way to the left, and the high pressure end is emptied of water, then there will be no more flow from that cylinder, until the piston has been pushed back to the far end of the cylinder, and the process is ready to start again.
Some of that problem of continuous flow is overcome when the single-acting intensifier is made dual-acting, because at the end of the stroke to the left, fluid has entered the chamber on the right, and when the piston starts its return journey the cylinder on the right will discharge high pressure fluid. But again not immediately!
One way of overcoming this is to use two single-acting pistons, but with a drive that is timed (phased) so that the second piston starts to move just before the first piston reaches the end of its stroke. This takes out the dead time during the directional change. The two can be compared:
Figure 5. Difference in the pulsation between a phased set of single acting intensifiers, and a double-acting unit. (Singh et al 11th International Waterjet Conference, 1992)
In cutting operations reducing the pulsation from the jet is often important in minimizing variations in cut quality, and thus, to dampen the pulsations with a dual-acting system a different approach is taken, and a small accumulator is put into the delivery line, so that the fluid in that volume can help maintain the pressure during the time of transition.
Figure 6. Effect of Accumulator volume on pressure variations (Chalmers 7th American Waterjet Conference, Seattle 1993)
A simplified schematic can again be used to show where an accumulator might be placed.
Figure 7. Location of the Accumulator in the flow line
On the other hand, in cleaning applications particularly with water and no abrasive, there are occasions (which I will get to later) where a pulsation might improve the operation of the system. A three piston pump, without an accumulator, will see a variation in the pressure output that may see an instantaneous drop to 12% below average, and then a rise to 6% above average, during a cycle. One way of reducing this is to increase the number of pistons that are being driven in the pump.
When one changes, for example, from the three pistons (triplex) to five pistons (quintupled), then the variation in outlet pressure is significantly less.
Figure 8. The effect of changing number of pump pistons on the variation in delivery pressure. (De Santis 3rd American Waterjet Conference, Pittsburgh, 1985)
Part of the reason that longer steadier pulses of water, which come from the slower stroke of the intensifier, can be of advantage is that the water is a jet comes out of the nozzle at a speed that is controlled by the driving pressure. A strong change in pressure means that there is a change in the velocity of the water stream along the jet. This means that slower sections of the jet are, at greater standoff distances, caught up with by the following faster slugs of the jet. This makes the jet more unstable. That can, however, be an advantage in some cases, and this will be discussed at some later time, when a better foundation has been established to explain what the effects are.
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
Nice Post.. Thanks for a worth share!!
ReplyDeleteHigh Pressure Pumps
dich vu lam bao cao tai chinh tai my dinh
ReplyDeletedich vu lam bao cao tai chinh tai hai ba trung
dich vu lam bao cao tai chinh tai ba dinh
dich vu lam bao cao tai chinh tai thanh tri
dich vu lam bao cao tai chinh tai hoang mai
dich vu lam bao cao tai chinh tai tay ho
dich vu lam bao cao tai chinh tai dong da
==========
dich vu ke toan thue tai dong da
dich vu ke toan thue tai tay ho
dich vu ke toan thue tai bac ninh
dich vu ke toan thue tai hai ba trung
dich vu ke toan thue tai tu liem
dich vu ke toan thue tai hoang mai
dich vu ke toan thue tai ba dinh
dich vu ke toan thue tai thanh tri
dich vu ke toan thue tai thai binh
cong ty lam dich vu ke toan tai vinh phuc
cong ty dich lam vu ke toan tai hung yen
cong ty dich lam vu ke toan tai phu tho
cong ty lam dich vu ke toan tai hai duong
cong ty lam dich vu ke toan tai hai phong
cong ty lam dich vu ke toan tai bac ninh
dich vu ke toan tai vinh phuc
dich vu ke toan tai hung yen
dich vu ke toan tai hai duong
dich vu ke toan tai tay ho
ReplyDeletedich vu ke toan tai ba đinh
dich vu ke toan tai hoang mai
dich vu ke toan tai thanh tri
dich vu ke toan tai dong da
dich vu ke toan tai tu liem
dich vu ke toan tai ha dong
dich vu ke toan tai long bien
dich vu ke toan tai thanh xuan
dich vu ke toan tai hai phong
dich vu ke toan tai bac ninh
dich vu ke toan tai hai ba trung
dich vu ke toan tai dong anh
dich vu ke toan tai gia lam
dich vu ke toan tai ung hoa
dich vu ke toan tai quoc oai
dich vu ke toan tai son tay
dich vu ke toan tai thanh oai
hoc ke toan tong hop
dich vu ke toan thue tron goi
dich vu bao cao tai chinh
dia chi hoc ke toan tong hop
khoa hoc ke toan tong hop
hoc chung chi ke toan
dich vu ke toan thue tai tphcm
lớp học kế toán tổng hợp
lớp học kế toán thực hành
dia chi hoc ke toan tai cau giay
ReplyDeletedia chi hoc ke toan tai ha dong
dia chi hoc ke toan tai bac ninh
trung tam dao tao ke toan tai ha dong
trung tam dao tao ke toan tai cầu giấy
trung tam dao tao ke toan tai thanh xuan
trung tam dao tao ke toan tai tphcm
khóa học kế toán tổng hợp tại hải phòng
khóa học kế toán tổng hợp tại tại bắc ninh
khóa học kế toán tổng hợp tại tphcm
khóa học kế toán tổng hợp tại hà nội
trung tam dao tao ke toan tai quan 3
trung tam dao tao ke toan tai binh duong
trung tam dao tao ke toan tai bac ninh
trung tam dao tao ke toan tai hai phong
dịch vụ kế toán thuế tại quận 12
ReplyDeletedịch vụ kế toán thuế tại quận 11
dịch vụ kế toán thuế tại quận 10
dịch vụ kế toán thuế tại quận 9
dịch vụ kế toán thuế tại quận 8
dịch vụ kế toán thuế tại quận 7
dịch vụ kế toán thuế tại quận 6
dịch vụ kế toán thuế tại quận 5
dịch vụ kế toán thuế tại quận 4
dịch vụ kế toán thuế tại quận 3
dịch vụ kế toán thuế tại quận 2
dịch vụ kế toán thuế tại quận 1
dịch vụ kế toán thuế tại quận tân phú
dịch vụ kế toán thuế tại quận bình tân
dịch vụ kế toán thuế tại quận phú nhuận
dịch vụ kế toán thuế tại quận tân bình
dịch vụ kế toán thuế tại quận gò vấp
dịch vụ kế toán thuế tại quận thủ đức
dịch vụ kế toán thuế tại quận bình thạnh
dịch vụ kế toán thuế tại huyện cần giờ
dịch vụ kế toán thuế tại huyện nhà bè
dịch vụ kế toán thuế tại huyện bình chánh
dịch vụ kế toán thuế tại huyện hóc môn
dịch vụ kế toán thuế tại huyện củ chi
dịch vụ kế toán thuế tại huyện cần giờ
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán
ReplyDeletedịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại thái bình
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại phú thọ
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại hưng yên
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận hải dương
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại hải phòng
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận thanh trì
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận hoàng mai
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận hai bà trưng
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận hoàn kiếm
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận từ liêm
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận ba đình
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận tây hồ
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận đống đa
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại bắc ninh
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận tphcm
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận cầu giấy
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận long biên
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận hà đông
dịch vụ dọn dẹp sổ sách kế toán tại quận thanh xuân
dịch vụ hoàn thuế gtgt
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại huyện củ chi
ReplyDeletedịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận bình tân
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quân phú nhuận
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận gò vấp
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận thủ đức
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận bình thạnh
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận tân phú
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 12
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 11
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 10
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 9
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 8
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 7
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 6
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 5
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 4
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 3
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 2
dịch vụ làm báo cáo tài chính tại quận 1
dịch vụ báo cáo thuế tại tỉnh bình dương
ReplyDeletedịch vụ báo cáo thuế tại quận bình thạnh
dịch vụ báo cáo thuế tại quận tân phú
dịch vụ báo cáo thuế tại quận 5
dịch vụ báo cáo thuế tại quận 3
dịch vụ báo cáo thuế tại tphcm
dịch vụ báo cáo thuế tại quận long biên
dịch vụ báo cáo thuế tại quận hà đông
dịch vụ báo cáo thuế tại quận thanh xuân
dịch vụ báo cáo thuế tại quận cầu giấy
dịch vụ báo cáo thuế tại gia lâm
dịch vụ báo cáo thuế tại đông anh
dịch vụ báo cáo thuế tại thanh trì
dịch vụ báo cáo thuế tại quận hoàng mai
dịch vụ báo cáo thuế tại quận hai bà trưng
dịch vụ báo cáo thuế tại quận từ liêm
dịch vụ báo cáo thuế tại quận hoàn kiếm
dịch vụ báo cáo thuế tại quận tây hồ
dịch vụ báo cáo thuế tại quận ba đình
dịch vụ báo cáo thuế tại quận đống đa
Dịch vụ kế toán ACB chuyên cung cấp dich vu ke toan trọn gói uy tín chuyên nghiêp giá rẻ nhất tại HCM và các tỉnh lân cận với chi phí bỏ ra chỉ từ 500.000-1.500.000đ.
ReplyDeleteTri ân khách hàng, ACB giảm giá lên đến 50% giá trị hợp đồng khi doanh nghiệp trở thành đối tác của chúng tôi.
Liên hệ: Dịch vụ kế toán , Dich vu ke toan .
Lầu 4, Tòa nhà Long Mã, 602 Cộng Hòa,P.13,Q.Tân Bình,HCM.
Hotline: (08) 62 97 97 97 - 0966 660 888.
شركة نقل عفش بالمدينة المنورة
ReplyDeleteشركة نقل عفش بالمدينة المنورة
شركة نقل عفش
ارخص شركة نقل عفش بالمدينة المنورة
شركة نقل عفش بالقصيم
شركة نقل عفش بخميس مشيط
شركة نقل عفش بابها
شركة نقل عفش بتبوك
شركة تنظيف موكيت بمكة
ReplyDeleteشركة تنظيف مجالس بمكة
شركة تنظيف كنب بمكة
شركة تنظيف سجاد بمكة
شركة تنظيف مساجد بمكة
شركة تنظيف وصيانة مسابح بمكة
شركة تنظيف الاثاث بمكة
شركة نقل عفش بجدة
ReplyDeleteشركة غسيل مسابح بالدمام
شركة نقل العفش بالمدينة المنورة
ارخص شركات نقل العفش بالدمام
شركة غسيل الفلل بالدمام
شركة غسيل كنب بالدمام
نقل العفش بمكة