Приборы автоматического регулирования поддерживают заданное значение регулируемого параметра (заполнение испарителя хладагентом, регулирование температуры охлаждаемой среды, а также давления кипения и конденсации хладагента). Приборы автоматической защиты предназначены для остановки компрессора при чрезмерном повышении давления хладагента в линии нагнетания и опасном понижении давления в линии всасывания.
Рассмотрим основные из них - терморегулирующие вентили, регуляторы давления конденсации, электромагнитные вентили и переключающие вентили.
ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИЕ ВЕНТИЛИ
Терморегулирующие вентили (см. рис. 1) являются регуляторами прямого действия и предназначены для автоматической подачи хладагента в испаритель холодильной машины в зависимости от перегрева выходящих из испарителя паров и давления в испарителе. В терморегулирующих вентилях хладагент дросселируется с давления конденсации до давления кипения.
Рис. 1. Терморегулирующий вентиль с внутренним уравниванием типов ТРВ-М и 22ТРВ-В:
1 - винт настройки; 2 - втулка-гайка; 3 - пружина; 4 - игла клапана; 5 - иглодержатель;
6 - седло клапана; 7 - корпус; 8 - фильтр; 9 - входной штуцер; 10 - мембрана;
11 - трубка капиллярная; 12 - головка вентиля; 13 - толкатель; 14 - штуцер выходной;
15 - термобаллон; 16 - сальник винта настройки; 17 - колпачок
Терморегулирующие вентили (ТРВ) могут быть с внутренним и внешним уравниванием. ТРВ с внутренним уравниванием применяют в змеевиках испарителя, в которых падение давления хладагента невелико. Ниже рассмотрен принцип работы ТРВ.
В испарителе при температуре кипения -12 °С хладагента R12, подача которого регулируется с помощью терморегулирующего вентиля с внутренним уравниванием, давление будет 204 кПа (см. рис. 2). Давление пружины составляет 50 кПа. Проходя по испарителю, R12 кипит и в точке 1 весь превращается в пар. При дальнейшей циркуляции в испарителе пар R12 нагревается и достигает в точке 2, где размещен термобаллон терморегулирующего вентиля, температуры -4 °С, а разность температур, или перегрев, составит 8 °С. Давление в термобаллоне, действующее на мембрану сверху, будет 268 кПа и превышает сумму давлений хладагента в испарителе и пружины, действующих на мембрану снизу. Мембрана при этом прогибается вниз, клапан открывается больше и количество хладагента, поступающего в испаритель через терморегулирующий вентиль, увеличивается. При этом перегрев пара уменьшается. Если температура пара R12 в испарителе у термобаллона равна -8 °С (перегрев составит 4 °С), то давление, действующее на мембрану сверху, уменьшается до 234 кПа. Это давление меньше, чем сумма давлений хладагента в испарителе и пружины (254 кПа). Мембрана выгнется вверх и клапан ТРВ закроется, прекращая подачу хладагента в испаритель.
Если в испаритель поступает такое количество жидкого хладагента, при котором температура на выходе будет равна -6 °С (перегрев при этом 6 °С), то давление, действующее на мембрану сверху, уравнивается с суммой давлений, воздействующей снизу. Мембрана находится в равновесном состоянии, и в испаритель поступает постоянное количество хладагента.
Из рассмотренного очевидно, что чем больше сжата пружина ТРВ, тем меньше хладагента поступает в испаритель. Движение пара хладагента при остановке компрессора прекращается, температура во всех точках испарителя выравнивается, перегрев исчезает, и клапан ТРВ закрывается. ТРВ с внешним выравниванием применяют для подачи хладагента в несколько параллельных змеевиков воздухоохладителя или для питания испарителей, в которых падение давления больше следующих величин (см. таб.).
|
Температура кипения в испарителе, °С |
5 |
–7 |
–18 |
–24 |
–40 |
|
Падение давления в испарителе, не менее, кПа: |
|
R22 |
14 |
14 |
10 |
7 |
5 |
|
R12 |
21 |
10 |
7 |
5 |
3,5 |
|
R404а |
21 |
17 |
12 |
9 |
7 |
Если ТРВ с внешним выравниванием используется питания испарителя, в котором падение давления хладагента составляет 30 кПа, то при той же температуре (-12 °С), на выходе из прибора температура хладагента в точке 1, где вся жидкость превратиться в пар, будет равна -16 °С (т.е. соответствовать давлению насыщения 204-60=174 кПа).
Рис. 2. Схема работы терморегулирующего с внутренним уравниванием:
а - ТРВ открыт; б - ТРВ закрыт; в - мембрана ТРВ в равновесном состоянии; г - ТРВ, питающий хладагентом испаритель с большим гидравлическим сопротивлением; д - ТРВ с внешним уравниванием
Чтобы мембрана ТРВ находилась в равновесном состоянии, термобаллон должен быть нагрет до температуры -6 °С, что создает давление в нем 254 кПа. Это соответствует перегреву 10 °С вместо 6 °С, что снижает производительность испарителя.
Поэтому при падении давления хладагента в испарителе до 30 кПа, используют ТРВ с внешним уравниванием.
РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ КОНДЕНСАЦИИ
На рис. 3 показан регулятор давления конденсации типа HP (США). Его головка заполнена инертным газом. От остальной части прибора она отделена мембраной. Штуцер 6 соединяют с нагнетательной линией, штуцер 12 - с ресивером, штуцер 10 - с жидкостным патрубком конденсатора воздушного охлаждения.
Рис. 3. Регулятор давления конденсации типа HP (США):
1 - головка; 2 - грибок; 3 - мембрана; 4 - корпус; 5 - щиток; 6, 10, 12 - штуцера;
7 - седло верхнее; 8 - клапан; 9 - седло нижнее; 11 - пружина
В теплое время года, когда давление конденсации частично высоко, клапан находится в верхнем положении, закрывая верхнее седло, т.к. пар хладагента из линии нагнетания, поступающий в прибор через штуцер 6 отжимает мембрану вверх. Жидкий хладагент из конденсатора через штуцер 10, зазор между нижним седлом и клапаном, и через штуцер 12 поступает в ресивер.
В холодное время года, когда давление конденсации снижается, под действием давления инертного газа в головке, мембрана прогибается вниз, шток опускается и клапан перекрывает нижнее седло, при этом верхнее седло открывается. Циркуляция жидкого хладагента из конденсатора в ресивер прекращается, а с нагнетательной линии пар хладагента через штуцер 6, верхнее седло и штуцер 12 прибора поступает в ресивер, поднимая в нем давление до номинального значения (0,82 МПа для R12; 1,35 МПа для R22 и 1,52 МПа для R404a).
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЕНТИЛИ
Электромагнитные вентили (рис. 4) предназначены для автоматического открывания прохода в трубопроводах хладагента, хладоносителя и воды.
Электромагнитные вентили (ЭМВ) - это двухпозиционные устройства, которые управляются с помощью электромагнита.
По принципу действия ЭМВ могут быть прямого, непрямого и комбинированного действия. В вентиле прямого действия клапан управляется только силой электромагнита. В вентиле непрямого действия (пилотный вентиль) сила электромагнита управляет вспомогательным клапаном, а основной вентиль открывается под действием протекающего через клапан хладагента.
Рис. 4. Электромагнитный вентиль прямого действия
В ЭМВ комбинированного действия основной клапан открывается под действием сил электромагнита и давления рабочей среды.
ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ ВЕНТИЛИ
Переключающие вентили служат (АПР - автоматический переключатель режимов) служат для изменения направления потока жидкого или парообразного хладагента в холодильных машинах и кондиционерах для перехода с режима охлаждения на режим теплового насоса. Это нужно для оттаивания испарителя или обогрева в холодное время года.
Рис. 5. Переключающий вентиль:
а - схема подключения к компрессору; б - разрез
Дополнительную информацию по данной теме вы сможете почерпнуть из книг В.С. Ужанского "Автоматизация холодильных машин и установок" (год изд. 1982) и И.Х. Зеликовского и Л.Г. Каплана "Малые холодильные машины и установки" (год изд. 1989) и статей, размещаемых в газете, в частности, через рубрики:
"КИП и АВТОМАТИКА";
"КОМПРЕССОРЫ И АГРЕГАТЫ";
"СЕРВИС ХОЛОДИЛЬНЫХ СИСТЕМ";
и др.
При желании, просим направлять на наш e-mail - info@holodilshchik.ru - названия интересующих вас тем (с пометкой "УРОК"), которые будут рассматриваться редакцией, наиболее интересные из которых будут освещаться в газете Холодильщик.RU.
С наилучшими пожеланиями,
Редакция Холодильщик.RU
