Терморегулируемый вентиль: принцип работы, типы, устройство и правила выбора – принцип работы ТРВ, характеристики и виды

принцип работы, типы, устройство и правила выбора

Устройство для регулирования потока горячего или холодного воздуха называется терморегулирующим вентилем (ТРВ). Применяется в современных системах отопления и кондиционирования воздуха. Это точный прибор для регулирования температуры в помещении либо контролируя степень нагрева, либо охлаждения воздуха.

Применение ТРВ

Вентиль для терморегуляции в отопительных системах и в системах кондиционирования создает баланс температуры в помещении. Охлаждение и нагревание воздуха — это всегда теплообмен между внешней средой и теплоносителем или охлаждающим агентом. Чтобы обмен был сбалансированным, вентиль автоматически регулирует поток нагретого или холодного воздуха.

Как работает ТРВ для отопления

Воздух в любом помещении может нагреваться не только за счет отопительной системы, но и от других источников тепла, не связанных с отоплением, например, от солнечных лучей из оконных проемов.

Устройство позволяет контролировать уровень нагревания воздуха, сохраняя комфортную температуру, и даже способен отсоединять отдельные батареи от тепловой магистрали.

Обратите внимание! Установка вентиля для терморегуляции автоматически создает сбалансированный температурный режим, позволяя экономить примерно в четыре раза затраты на отопление, за счет реагирования на изменение температуры окружающей среды, автоматически сокращая подачу тепла при ее повышении.

Функция ТРВ в кондиционерах

Чтобы разобраться, как работает устройство, необходимо определиться в понятии «система кондиционирования».

Как и всякая система, она состоит из взаимосвязанных элементов, которые обеспечивают процесс охлаждения температуры воздуха в помещении:

• Компрессор, который обеспечивает циркуляцию охлаждающего элемента. Из испарителя хладагент всасывает пары охлажденного воздуха под низким давлением и повышает их температуру, сжимая и повышая давление.
• Конденсатор, где эти пары преобразуются в жидкость за счет отвода тепла в воду или атмосферу.
• Устройство расширительное. Жидкость под высоким давлением переходит в двухфазное состояние (жидкость с низким давлением и пар) при попадании в расширитель.
• Испаритель, элемент системы, где смесь снова превращается в пар.
• Соединительный трубопровод, через который происходит охлаждение и парообразование в результате отвода тепла.

В бытовых условиях часто роль регулятора выполняет расширительная капиллярная трубка (дроссель), работающая за счет гидравлического сопротивления. Этот расширитель не требует настройки и вполне справляется с охлаждением хладагента в системах небольшой мощности: бытовых холодильниках, кондиционерах, морозильных камерах и прилавках. В дросселях уровень фреона (охлаждающего газа) остается неизменным, независимо от того, какова производительность системы, поскольку трубка не может пропустить больше хладона, не позволяет ее внутренний диаметр, поэтому их использования ограничивается приборами, где уровень мощности рассчитан специально и никак не меняется при изменении внешних условий.

Для контроля в момент появления меняющихся условий отвечает терморегулирующий вентиль (ТРВ), который регулирует количество хладагента.

Устройство и действие ТРВ

Через капиллярную трубку из термобаллона передается давление на диафрагму, которая в свою очередь запускает в действие запорный элемент, т.е закрывает или открывает клапан, пропуская хладагент в расширитель.

Пружина для регулирования уровня перегрева находится под запирающим элементом. Сила давления этой пружины изменяется за счет клапанов с внешним типом регулирования.

Давление в термобаллоне воздействует на диафрагму, вынуждая клапан открыться, а давление на пружину и уравнивающее давление, действуют в обратном направлении, заставляя клапан закрыться.

Если работа клапана проходит в нормальном режиме, действует следующая формула:

P1 = P2 + P3

• где P1 — давление в термобаллоне,
• P2 — уравнивающее давление в испарителе,
• P3 — давление на пружинный механизм.

В идеале, температура в термобаллоне должна находится в прямом соответствии с температурой хладагента: при увеличении перегрева на выходе (т.е когда возрастает разница между температурой кипения и температурой хладагента), количество охладителя увеличивается, если перегрев снижается, его объем уменьшается. Таким образом, прибор регулирует объем хладагента в испарителе.

Обратите внимание! Вентиль не требует особой точности заправки хладагентом в отличие от других расширителей, поскольку его основная функция дозировать количество его объема.

Типы уравнивателя

Изменение давления зависит от того, как происходит работа выравнивающего устройства. Существует два типа уравнителя:

1. При ТРВ с внутренним типом устройства выравнивания давление происходит под диафрагму через зазоры или специальный проток на входе в испаритель. Используется в приборах с одним заходом, при допустимых перепадах давления, соответствующих изменению температуры на 20 F.
2. Наружное выравнивание достигается благодаря тому, что подача давления происходит через трубку под диафрагму, полость под которой закрывается клапаном с уплотнителем. Может применяться в любых хладообразующих системах.

Это важно! Выход для наружного уравнивания ТРВ должен быть соединен с выходом из испарителя, заглушать его недопустимо.

Выбор терморегулирующего вентиля

Выбирая устройство, нужно обращать внимание на следующие параметры:

• температура, при которой происходит испарение;
• разность значений давления конденсации (или перехода газа в жидкость) и испарения с исключением потерь, т.е значения давления в самом распределителе и в патрубках, а также давления в трубопроводе и в его различных элементах (клапанах, вентиле и т.д).

принцип работы ТРВ, характеристики и виды

В системах отопления и кондиционирования, работающих в переменных условиях окружающей среды, совершенно необходима регулировка мощности действующей установки. Это позволяет поддерживать требуемую температуру и экономить расход энергии при ее работе. В автоматическом режиме с этой задачей справляется терморегулирующий вентиль. Он контролирует поток рабочей среды, реагируя на внешние изменения температуры.

Внешний вид терморегулирующего устройства в системе охлаждения

Конструкция и принцип работы

В холодильных установках и кондиционерах используется замкнутый контур, по которому циркулирует хладагент, меняя свое агрегатное состояние в испарителе. В системах отопления нагрев осуществляется при перекачке горячей жидкости к термоэлементам. Несмотря на разработку различных альтернативных способов охлаждения и нагрева, подобная схема работы является основной.

При небольшой мощности устройства не требуется постоянная подстройка под внешние изменения. В маломощных системах охлаждения роль регулятора выполняет дроссель из капиллярной трубки. Его работа не зависит от производительности испарителей и не способен менять уровень хладагента в контуре.

В отопительных контурах устанавливаются ручные регуляторы. В них изменение потока горячей жидкости осуществляется поворотом рукоятки, опускающей или поднимающей ограничительный шток.

Устройство ручного вентиля отопления

В системах, где требуется постоянная подстройка под изменяющиеся внешние условия, регулировка мощности охлаждения или нагрева осуществляется изменением величины потока рабочей среды.

Основным регулятором силы потока является ТРВ, что означает терморегулирующий вентиль. Это устройство прямого действия. Для его работы не требуется поступление внешней энергии. Вентиль реагирует на перегрев паров, выходящих из испарителя. А он, в свою очередь, зависит от нагрузки на охладительную систему.

Дополнительным преимуществом применения терморегулирующих вентилей является некритичность системы к точному количеству заполняющего хладагента.

Внутреннее устройство регулятора показано на рисунке.

Классический терморегулирующий вентиль для систем охлаждения

Основными элементами ТРВ являются:

• мембрана или диафрагма, управляющая движением запорного штока;
• капиллярная трубка с термобаллоном, передающая устройству изменения температуры паров на выходе из испарителя,
• регулирующая пружина для настройки уровня установки,
• входной и выходной штуцера.

Совокупность диафрагмы, термобаллона и капиллярной трубки называют термоэлементом. Именно он воспринимает окружающую температуру и осуществляет регулирование подачи хладагента.

Принцип работы вентиля заключается в движении мембраны под действием трех сил:

• давление среды из термобаллона,
• уравнивающее давление испарителя,
• воздействие пружинного механизма.

После достижения равновесия между этими тремя силовыми составляющими диафрагма устанавливает требуемую величину потока хладагента.

Давление термобаллона = уравнивающее давление + давление пружины на мембрану.

При изменении температуры и возрастании тепловой нагрузки в испарителе увеличивается нагрев термобаллона и давление заполняющей его жидкости. Через капиллярную трубку оно передается диафрагме, в результате чего происходит открывание вентиля и увеличение подачи хладагента в испаритель.

По схожему принципу устроен и термостатический клапан радиатора отопления.

Терморегулятор для отопительных систем

В нем роль термобаллона выполняет чувствительный элемент (поплавок), расположенной в полости, заполненной жидкостью или газом. При изменении температуры происходит уменьшение или увеличение объема среды. В результате поплавок меняет свое положение, сдвигая шток, который изменяет проходное сечение клапана.

Наиболее чувствительными считаются термоэлементы, заполненные газом. Они реагируют на температурные изменения быстрее, чем жидкостные. Но и стоят они дороже.

Характеристики и виды терморегулирующих вентилей

При выборе устройства необходимо обращать внимание на следующие параметры:

• Максимальная температура, при которой способен работать вентиль. Она может достигать 200 °С.
• Давление рабочей среды. Обычно находится в диапазоне 16 – 40 бар.
• Материал изготовления. Корпус делается из бронзы или латуни. Но лучшими антикоррозионными свойствами обладают вентили из нержавеющей стали.
• Производительность ТРВ. Это максимальный поток, пропускаемый полностью открытым вентилем. Она должна соответствовать мощности холодильной установки.
• Диаметр входного и выходного штуцеров должен соответствовать трубопроводам всей регулируемой системы.

Терморегулирующие вентили для охлаждения и кондиционирования различаются по виду подачи уравнивающего давления из испарителя.

Внутреннее уравнивание

Передача давления под нижний край диафрагмы происходит через проточенные зазоры вокруг штока. Этот тип вентилей используется только для однозаходных испарителей, имеющих малое гидравлическое сопротивление.

Давление хладагента на мембрану осуществляется перед его подачей в испаритель.

Внешнее уравнивание

В более совершенной системе регулирования уравнивающее давление поступает в вентиль непосредственно с выхода испарителя. Для подвода этого давления в корпусе предусмотрена дополнительная входная трубка, обеспечивающая поступление хладагента от испарителя под мембрану термоэлемента. При этом поддиафрагменная полость изолируется отдельным уплотнением от выходного давления клапана.

Схема подвода давления к термоэлементу при внешнем уравнивании

Такие регуляторы применимы для работы при любых способах охлаждения и на разных типах хладагента. Но их нельзя использовать по схеме с внутренним уравниванием. Трубка под уравнивание обязательно должна соединяться с выходом испарителя. Заглушать ее нельзя.

Способы присоединения вентилей к трубам системы:

• с помощью резьбового соединения;
• через фланец;
• неразъемное сварное соединение.

Терморегулирующие вентили систем отопления различаются по форме в зависимости от их расположения на трубе. Прямые или осевые врезаются в ровный участок трубопровода. Угловые варианты устанавливаются в местах изгиба трубы и меняют направления движения жидкости.

Угловой термостатический вентиль с воздухоотводчиком

Особенности монтажа

Установку терморегулирующих вентилей для отопления и кондиционирования следует рассматривать отдельно, поскольку требования и рекомендации в этих случаях отличаются.

Установка в систему кондиционирования

Общий вид включения терморегулирующего устройства в схему трубопровода для холодильных установок показан на рисунке.

Типовая схема установки ТРВ в систему охлаждения

При монтаже необходимо соблюдать следующие правила:

• Вентиль устанавливается на магистраль в непосредственной близости от испарителя. Часть корпуса с диафрагмой должна располагаться вертикально.
• Место установки термобаллона – максимально близко к выходу испарителя. Но устанавливать его следует только на горизонтальном участке трубопровода. Расположение баллона на вертикальной трубе приведет к сбоям в работе терморегулятора, особенно в момент запуска кондиционера.
• Термобаллон должен плотно прилегать к выходному трубопроводу испарителя. Расположение – только сверху трубы, устанавливать термобаллон под трубой или сбоку недопустимо.
• Закрепление на трубе должно проводиться специальным хомутом, входящим в комплект терморегулируемого вентиля. Другие способы не обеспечивают надежного контакта, что в итоге приводит к искажению давления, передаваемого на термоэлемент вентиля.
• Для устройств с внешним уравниванием давления обязательно подключение уравнивающего патрубка к выходу испарителя. Отвод должен осуществляться с верхней части выходной трубы на расстоянии не менее 100 мм от термобаллона и на таком же расстоянии от петли маслоподъема.

Если нет возможности установить термобаллон на горизонтальном участке трубопровода, то допускается его крепление на вертикальной трубе. Но направление хладагента должно быть сверху вниз, а баллон закреплен капиллярной трубкой вверх.

Установка терморегулирующего вентиля в отопительных магистралях

Основным элементом централизованной системы является тепловой радиатор или конвектор. Наиболее удобно регулировать величину потока горячей жидкости в каждом устройстве отдельно.

Схема подключения терморегулирующих вентилей в системе отопления

Для надежной регулировки теплопотока на каждый радиатор устанавливаются два устройства – на входе и выходе. В однотрубных системах, где движение рабочей среды по элементам последовательное, необходима установка байпасов. Это обводные трубки, обеспечивающие функционирование магистрали в случае перекрытия или засорения одного из радиаторов.

Возможные ошибки монтажа и неисправности

Основные проблемы в работе ТРВ возникают из-за неправильного места установки самого вентиля или термобаллона. На точность регулировки могут влиять и малозначительные факторы при закреплении элементов устройства.

Возможные ошибки при монтаже ТРВ для холодильной установки

Одной из распространенных проблем является неточная передача термобаллоном требуемого давления на термоэлемент. Причиной этого может быть его плохой контакт с выходным трубопроводом испарителя. Место установки должно быть тщательно зачищено и покрыто теплопроводной пастой. Нельзя располагать термобаллон на сварных швах, соединяющих трубы.

Сам датчик должен быть изолирован, чтобы окружающий воздух не влиял на его температуру.

Полный выход терморегулирующего вентиля зачастую происходит из-за применения моделей с внутренними элементами из пластика.

Принцип работы ТРВ | Промхолд

Работа ТРВ — терморегулирующего вентиля (дроссельного устройства) – создать необходимую температуру кипения в испарителе. Вентиль ставится на промышленное холодильное оборудование. В бытовых кондиционерах используется капиллярная трубка. Все бытовые кондиционеры имеют одинаковую температуру кипения фреона: 7,2 °С, поэтому трубки одинаковые.

Основной принцип ТРВ – поддержание необходимого давления на испарителе, через пропускную способность жидкого хладагента и регулирование расхода жидкого хладагента, в зависимости от температуры.
ТРВ ставится до испарителя по ходу движения хладагента. Фреон после ТРВ дросселируется (расширяется) в результате чего происходит резкое понижение давления и температуры холодильного агента. Хладагент закипает и по мере кипения отбирает тепло у воздуха в камере. В самом корпусе ТРВ есть отверстие, в которое вставляется так называемая дюза (форсунка или сопло). Основная функция дюза поддерживать то количество хладагента, подаваемого в испаритель, которое нам необходимо.

Конструкция ТРВ

Механический терморегулирующий вентиль

 

Мембрана соединяется капиллярной трубкой с термобаллоном. Капиллярная трубка намотана витками для экономии пространства, трубка должна быть длинной для того, чтобы выполнять свою функцию. Она понижает давление фреона перед испарителем и дозирует фреон. Т.к. чем ниже давление фреона тем меньше нужна температура для его закипания. Чем длиннее и тоньше капиллярная трубка, тем сильнее падает давление и понижается температура парожидкостной смеси.

Термобаллон имеет гораздо больший диаметр относительно капиллярной трубки, он располагается на выходе фреона из испарителя, в том месте, где фреон уже должен выкипеть. Термобаллон заправлен тем же фреоном, которым заправлена система.

Возьмем по умолчанию температуру фреона на выходе 0 °С, соответственно фреон, который находится в термобаллоне также держится на отметке 0 °С. Мембрана находится в среднем положении и не давит на дюзу, соответственно поток хладагента один и тот же. Если температура на выходе понижается, возьмем -2 °С, объем газа в термобаллоне уменьшается за счет охлаждения и давление на мембрану становится меньше. В ТРВ есть пружина, которая противодействует мембране, когда мембрана становится слабее, пружина подталкивает дюзу и закрывает проходное сечение ТРВ.

Проще говоря, за счёт собственной температуры ТРВ уменьшает или увеличивает проход хладагента. Дюза прижимается, поток уменьшается, температура в термобаллоне нормализуется и ТРВ работает в том же режиме, нагрузка увеличивается и ТРВ открывается.

В сложных системах холодоснабжения есть многорядные испарители, в них производительность испарителей периодически меняется и подобные ТРВ в этом случае не справляются. Существуют ТРВ с внешним уравниванием, у них тот же принцип работы, но есть уравнивающая линия. Корпус ТРВ ставится выше, в термобаллоне есть врезка в медную трубу после испарителя, часть газа после того как фреон выкипел, попадает в ТРВ и ТРВ в этом случае работает точнее при перепадах производительности испарителя.

Если вместо мембраны поставить электродвигатель, то он по команде извне будет открывать и закрывать дюзу. К электронным ТРВ уже необходимы датчики и контроллер для управления. Контроллер ставится, как правило, в шкафу управления. Основные сложности – в настройке электронных ТРВ.

Электронные ТРВ. Принцип работы. | Промхолд

Терморегулирующие вентили используются в системах охлаждения и кондиционированния воздуха для контроля перегрева.

Задача электронных ТРВ (терморегулирующий вентиль) — подать определенную порцию фреона в испаритель и обеспечить условия для испарения хладагента, отрегулировать реакцию на выходе из испарителя, замерить перегрев.

Характеризуются по-сравнению с механическими ТРВ гораздо большей точностью работы, скорость реагирования (скорость открытия, закрытия) гораздо выше и её можно менять. Более точные регулировки поддержания перегрева, более быстрая реакция на внешние воздействия. Возможны воздействия оператора на логику работы. Очень гибкая система позволяет воздействовать на неё в различных точках и видеть результат нашего воздействия, в отличие от механического ТРВ, с которым мы ничего сделать не можем, кроме как увеличить подачу хладагента или уменьшить. Мы можем полностью влиять на все процессы электронного ТРВ с помощью контроллера.

Иногда слишком большая скорость открытия, закрытия ЭРВ (электронных расширительных вентилей)  не нужна, т.к. система начинает работать «вразнос», ЭРВ открывается, закрывается, давление начинает резко расти и падать. Например для  камеры с воздухоохладителем не так важно использование электронного вентиля.

В чиллерах при охлаждении жидкости может поступить отепленный пропиленгликоль, его нужно быстро охладить и механический ТРВ может не успеть справиться, для этого используются ЭРВ.

Основные разновидности: 1) импульсного типа 2) с приводом от шагового двигателя, с плавным закрытием проходного сечения.

 ЭРВ импульсного типа.

По устройству похож на соленоидный клапан.Имеется мембрана со штоком, шток находится в гильзе и на гильзу надевается электромагнитная катушка (как правило постоянного тока, напряжением 220 В, 12 В, 24 В).

 

Каждым электронным вентилем управляет свой контроллер. Вентиль может быть полностью открыт или полностью закрыт (работать в импульсном режиме). В результате хладагент поступает в испаритель порциями. Контроллер даёт напряжение, скажем на 2 секунды шток открылся полностью, фреон пошёл, 2 секунды проходит, шток закрывается, на обратной стороне испарителя (на выходе) стоит датчик давления и датчик температуры трубы. По датчику давления (преобразователю давления)  в трубе, на выходе из испарителя замеряется давление и преобразуется  в температуру кипения.

В той же точке трубы другой датчик замеряет температуру трубы. Он замеряет температуру в этой точке и получает, к примеру, 10 °С, высчитывает перегрев 10°С, после этого смотрит сколько задано оператором и какой перегрев ему нужно поддерживать. Оператор задал 5 °С, (испаритель не полностью залит фреоном), импульс даётся больше 2 секунд и увеличивается до достижения перегрева в 5 °С.

Электронные вентили импульсного типа подвержены гидроудару. Точность регулировки небольшая. Такие ЭРВ можно применять на холодильных системах средней мощности и большой мощности. На холодильных системах небольшой мощности, порядка 10-15 кВт, экономически нецелесообразно. Наличие датчиков давления и температуры обязательно и можно поставить  ещё 2 датчика: на входе в испаритель и на выходе (замеряют температуру воздуха в камере) и благодаря  этим датчикам контроллер собирает больше информации о процессе, который происходит в данный момент  внутри испарителя.

Данные электронные вентили работают по принципу соленоида и могут применяться без дополнительного соленоида, но в этом случае, если возникнет необходимость разобрать ЭРВ, то этого не получиться сделать, т.к. на входе жидкий фреон и его ничто не перекрывает.

ЭРВ с приводом от шагового двигателя.

Имеется седло, куда входит ответная часть шток-вентиля и перекрывает это седло. Принцип действия вентиля схож с принципом обычного вентиля, который перекрывает воду. Имеется шток с клапаном, привод этого штока от электрического двигателя постоянного тока и он вращается либо в одну сторону, либо в другую (в одну закрывается, в другую открывается). К Валу прикреплен цилиндр, который при вращении вала движется вверх и вниз (поршень вместе с клапаном), один оборот вала соответствует подъему клапана на 1 мм, отсюда небольшое изменение размера проходного сечения. На одном валу имеется 2 двигателя. Один подключен, другой обесточен в этот момент, у двигателей вращение в разные стороны, т.е. имеется 2 обмотки с 1 валом. При подаче напряжения на одну обмотку вращение происходит в одну сторону, при подаче напряжения на другую обмотку — вращение в другую сторону..

Вращение происходит пошагово. Определенное количество шагов у данного вентиля соответствует полному открытию или закрытию вентиля, например 2500 шагов или 5000 шагов (модификация конкретного вентиля). Параметр необходимо будет ввести в контроллер на количество шагов для максимального открытия вентиля. Если ввести неправильно, то регулирование вентиля будет неправильным.

На входе вентиля имеется смотровой глазок, мы можем видеть какой фреон поступает на вентиль: жидкий или с пузырьками газа.

Преимущества ЭРВ с шаговым двигателем: более точная регулировка подачи хладагента, может очень точно поддерживать перегрев.

Датчики ставятся те же самые. Управляет ЭРВ контроллер, в который записываются параметры при пуско-наладке: требуемый перегрев, максимальное количество шагов для полного открытия вентиля, минимальное количество шагов, необходимое для полного закрытия. Габариты этого ЭРВ побольше, чем импульсного, конструкция сложнее.

Электронный терморегулирующий вентиль используется потому, что он позволяет поддерживать минимальный перегрев, это гарантия того, что не будет происходить усушка. Чем выше перегрев, тем ниже температура кипения, тем интенсивнее будет осаждаться лёд на ламелях и интенсивней будет забираться влага с продуктов.

ЭРВ рекомендуется ставить на большие мощности. В камере может находиться несколько испарителей, они будут влиять друг на друга и отрегулировать их будет очень сложно, в таком случае также рекомендуется ставить ЭРВ.

Терморегулирующие вентили

Терморегулирующие вентили (ТРВ) применяют для автоматического регулирования подачи хладагента главным образом в змеевиковый испаритель. Принцип действия терморегулирующего вентиля основан на использовании зависимости изменения разности между температурой кипения в испарителе и температурой выходящих из него паров от тепловой нагрузки на испаритель. Величины открытия клапана ТРВ зависят от разности между температурой перегрева всасываемых компрессором паров хладагента и температурой кипения. С повышением этой разности количество жидкости, подаваемой в испаритель, увеличивается, а с понижением – уменьшается. Терморегулирующий вентиль отрегулирован так, что поддерживает на выходе из испарителя приблизительно постоянный перегрев паров, чтобы разность между температурой отсасываемых паров и температурой кипения не превышала 3–6° С.

Конструктивно терморегулирующие вентили выполняются мембранными и сильфонными, но принцип их действия одинаковый. Силовым элементом ТРВ является герметично замкнутая система, состоящая из термочувствительного баллона (1) (рис. 1), капиллярной трубки (2), упругого элемента (мембраны) (3), кожуха упругого элемента (головки вентиля) и наполнителя. Эта система заполнена насыщенными парами обычно того же рабочего тела, на котором работает данная установка (или другого тела, близкого по термодинамическим свойствам).

Термобаллон установлен на выходе из испарителя и воспринимает температуру перегретого пара. Наполнитель создает давление в термочувствительной системе, соответствующее этой температуре. Мембрана (3) посредством стержня (4) связана с клапаном (5), перекрывающим проходное сечение вентиля. Жидкий хладагент, проходя через отверстие вентиля, дросселируется и поступает в испарительную систему.

На мембрану терморегулирующего вентиля с одной стороны (сверху) действует давление рʹ₀ наполнителя термочувствительной системы, с другой (снизу) – давление кипения в испарителе р₀. По способу подвода этого давления в полость под мембраной различают терморегулирующие вентили с внутренним и внешним уравновешиванием. В вентилях с внутренним уравновешиванием (рис. 1, а) полость под мембраной непосредственно сообщается с полостью после дросселирования. В вентилях с внешним уравновешиванием (рис. 1, б) полость под мембраной отделена крышкой (8) и соединена трубкой (9) с испарителем в том месте, где установлен термочувствительный баллон.

При отсутствии перегрева силы, действующие на мембрану (3), уравновешиваются и под действием пружины (6) клапан (5) вентиля закрыт.

Рис. 1 – Схема регулирования заполнения испарителя жидким хладагентом по перегреву пара с применением терморегулирующего вентиля с внутренним (а) и внешним (б) уравновешиванием давления

С увеличением нагрузки на испаритель кипение в нем интенсифицируется, и перегрев на выходе увеличивается. Из-за повышения температуры кипения давление наполнителя возрастает и сила, воздействующая на мембрану сверху, увеличивается. Изменяется соотношение сил, действующих на мембрану, она деформируется (прогибается вниз) и через упор перемещает стержень (4) с клапаном, увеличивая поступление хладагента в испаритель.

Когда температура перегрева уменьшится, клапан (5) под действием пружины переместится вверх и прикроет проход в седле, сокращая подачу хладагента в испаритель.

Таким образом, величина открытия прохода для жидкого хладагента определяется степенью перегрева паров, идущих из испарителя к компрессору. Поэтому терморегулирующий вентиль называют также регулятором перегрева паров, величину которого устанавливают с помощью винта (7). При остановке компрессора отсос паров прекращается, давление в испарителе повышается и под действием пружины клапан терморегулирующего вентиля закрывается.

Терморегулирующий вентиль с внешним уравновешиванием давления применяют для испарителей со значительным гидравлическим сопротивлением, чтобы исключить влияние падения давления на выходе.

В 5-вагонных секциях постройки БМЗ применяются мембранные терморегулирующие вентили с внешним уравновешиванием давления (рис. 2). Термобаллон (1) заполнен хладоном-12 и укреплен на трубе, отводящей пары хладагента из испарителя в компрессор. В верхней части корпуса ввернута головка (3) силового элемента, а также смонтированы регулировочные шестерни (20) и (19), механизм клапана и ввернут штуцер (8) уравнительного трубопровода.

Рис. 2 – Терморегулирующий вентиль ТРВК-10 холодильной установки 5-вагонной секции БМЗ: 1 – термочувствительный баллон; 2 – капиллярная трубка; 3 – головка силового элемента; 4 – верхняя часть корпуса; 5 – втулка клапана; 6, 10, 11, 14, 17 – прокладки; 7, 15 – ниппели; 8 – штуцер; 9 – пружина; 12 – клапан; 13 – нижняя часть корпуса; 16 – гайка; 18 – седло; 19, 20 – шестерни; 21 – мембрана; 22 – жесткий упор

Пара зубчатых шестерен предназначена для изменения температуры перегрева. При вращении шестерни (20) по часовой стрелке регулировочная пружина (9) сжимается и перегрев увеличивается. Механизм клапана, состоящий из седла (18), клапана (12) и пружины (9), является исполнительным механизмом вентиля.

К нижней части корпуса подсоединяются трубопроводы входа и выхода паров хладагента при помощи ниппелей и накидных гаек. Верхняя и нижняя части корпуса соединены двумя болтами.

В некоторых секциях последних выпусков постройки БМЗ установлен терморегулирующий вентиль 12ТРВ-12, который надежно работает и сохраняет свои технические характеристики при температуре окружающего воздуха от -20 до +50° С и высокой влажности среды. Он состоит из трех основных узлов (рис. 3):

• термоэлемента;
• клапана;
• узла настройки.

Баллон термоэлемента заполнен углекислым газом под определенным давлением, в него насыпан также активизированный уголь. В качестве упругого элемента в термочувствительной системе применен сильфон. Настройка прибора на определенный режим производится за счет изменения поджатия рабочей пружины регулировочным винтом (1). Все узлы терморегулирующего вентиля смонтированы в корпусе (20) с тремя штуцерами для подсоединения к элементам холодильной установки.

Рис. 3 – Терморегулирующий вентиль 12ТРВ-12: а – конструкция; б – схема действия; 1 – регулировочный винт; 2 – втулка-гайка; 3 – рабочая пружина; 4 – пружина клапана; 5 – стакан; 6 – клапан; 7 – седло; 8, 24 – ниппели; 9 – упор фильтра; 10, 19, 25 – прокладки; 11, 22, 26 – гайки; 12 – фильтр; 13 – кожух сильфона; 14 – сильфон; 15 – толкатели; 16 – капиллярная трубка; 17, 21 – сальники; 18 – термобаллон; 20 – корпус; 23 – колпачок; И – испаритель; К – компрессор; У – уравнительная линия; КР – конденсатор с ресивером

Термобаллон (18) прикреплен к всасывающему трубопроводу компрессора К и воспринимает температуру перегретых паров фреона. В результате давление в надсильфонном пространстве вентиля будет больше давления кипящей жидкости, воспринимаемого уравнительной линией У на выходе из испарителя. Изменение перегрева нарушает равновесие сил, действующих на сильфон (14). Клапан (6) перемещается и сечение для прохода жидкого хладагента изменяется. Во входном патрубке ТРВ встроен фильтр (12).

Мембранный терморегулирующий вентиль с линией внутреннего уравнивания давления (рис. 4) имеет бронзовую мембрану толщиной 0,15 мм с тремя кольцевыми гофрами для увеличения амплитуды отклонения. Натяжение пружины регулируется гайкой (8) и винтом шпинделя (10), уплотненного резиновой прокладкой (9). Внизу установлен колпачок (11), препятствующий возможным утечкам фреона и обмерзанию сальника. Корпус вентиля изготовлен из латуни. На входе хладагента установлен сетчатый фильтр (15).

Рис. 4 – Схема мембранного терморегулирующего вентиля: 1 – термобаллон; 2 – капиллярная трубка; 3 – толкатель; 4 – мембрана; 5 – клапан; 6 – игла; 7 и 13 – малая и большая пружины; 8 – гайка; 9 – резиновая прокладка; 10 – шпиндель; 11 – колпачок; 12 – корпус; 14 – пластина; 15 – фильтр

Сильфонные терморегулирующие вентили

Сильфонные регулирующие вентили бывают прямого и непрямого действия. Датская фирма «Данфосс» выпускает терморегулирующие вентили прямого действия (рис. 5).

Жидкий хладагент поступает из ресивера по жидкостной линии через фильтр (2) на входе в отверстие (10), соединяющее стороны высокого и низкого давления. Игла (12) входит в отверстие. Положение ее зависит от величины силы, действующей на сильфон. Эта сила определяется давлением в камере (8), которая расположена под крышкой (5), а также давлением внутри сильфона (9), равным давлению на входе в испаритель. Полость камеры соединена капиллярной трубкой с термобаллоном (3), прикрепленным к выходному штуцеру испарителя. Кроме того, положение иглы определяется усилием пружины (15). Движение сильфона передается игле через толкатель (7). Сжатие пружины регулируется винтом (17), уплотненным прокладкой и прикрытым колпачком (18).

Рис. 5 – Сильфонный терморегулирующий вентиль прямого действия: 1 – жидкостная линия; 2 – фильтр; 3 – термобаллон; 4 – капиллярная трубка; 5 – крышка; 6 – уравнительный проход; 7 – толкатель; 8 – камера; 9 – сильфон; 10 – отверстие в седле иглы; 11 – камера, соединяющаяся с ресивером; 12 – игла; 13 – штуцер; 14 – корпус; 15 – пружина; 16 – прокладка; 17 – регулировочный винт; 18 – колпачок

В корпусе (14) имеется уравнительный проход (сверление) (6), соединяющий внутреннюю камеру сильфона (9) с камерой (11), в которую подается хладагент из ресивера через открытое отверстие (10) и далее через штуцер (13) направляется в испаритель.

До пуска установки испаритель, выходной штуцер и термобаллон имеют одинаковые температуры и давления, если термочувствительная система заряжена тем же хладагентом, что и вся установка. Поскольку пружина (15) несколько сжата, вентиль выключенной установки остается закрытым. Если термобаллон и сильфон заряжены другой средой, натяжение пружины должно компенсировать разницу соотношений температур и давлений указанной среды и хладагента.

После пуска компрессора вентиль остается закрытым, пока не возрастет перепад давлений между термочувствительной системой вентиля и испарителем. Когда перегрев пара достигнет установленного значения, вентиль откроется, и жидкий хладагент начнет поступать в испаритель.

Натяжение пружины производится обычно на заводе-изготовителе, чтобы вентиль открывался при перегреве 7° С. Регулирование производят только при чрезмерном или недостаточном перегреве паров.

При недостаточном перегреве паров всасывающий трубопровод обильно покрывается инеем до запорного вентиля, и температура кипения получается выше желаемой. Для устранения этого отвинчивают колпачок (18) и поворачивают регулирующий шпиндель (17) в направлении часовой стрелки. Каждый оборот дает изменение перегрева на 2° С.

Если испаритель до всасывающего трубопровода не покрыт полностью инеем и температура кипения ниже желаемой, значит перегрев слишком сильный и прибор также надо отрегулировать.

После каждого регулирования колпачок (18) туго затягивают, чтобы исключить утечку хладагента и проникновение влаги в установку.

Фирма «Данфосс» выпускает терморегулирующий вентиль непрямого действия (рис. 6). Этот прибор предназначен для установок с холодопроизводительностью до 700 тыс. Вт. В нем имеется вспомогательный клапан (14), который управляет основным регулирующим клапаном (8), Оба клапана помещены внутри стакана (13).

Основной клапан перемещается под давлением регулируемой среды на сильфон (2), который соединен с толкателем (4), уплотненным сальником (3). Сильфон помещен под крышкой (1).

Рис. 6 – Схема сильфонного терморегулирующего вентиля непрямого действия

Седло (7) основного клапана размещено в перегородке корпуса. Подводящий трубопровод крепится к корпусу через фланец (15), отводящий – через фланец (5) с дроссельной шайбой (6).

Настройка вентиля осуществляется изменением поджатия пружины (9) с помощью регулировочного винта (11), который уплотнен в корпусе сальником (10) и прикрыт колпачком (12).

Термочувствительная система с баллоном (16) наполнена адсорбентом (активированный древесный уголь, углекислый газ). Изменяя количество вводимого в систему углекислого газа, можно изменять характеристику терморегулирующего вентиля, перемещая ее в область больших или меньших перегревов. Температура головки ТРВ может быть выше или ниже температуры термобаллона, который бывает цилиндрическим с продольным желобком или лепестковый.

9.8. Терморегулирующие вентили | Промышленные холодильные установки

Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматической подачи в испаритель такого количества хладагента, которое обеспечивает оптимальную величину перегрева на всасывании компрессора. Плавное регулирование открытия клапана ТРВ происходит за счет изменения перегрева пара во всасывающем трубопроводе.
    Выбор марки ТРВ производится в зависимости от вида хладагента и холодопроизводительности установки (табл. 65). Числа перед буквами в обозначении ТРВ означают хладагент, а после букв — пропускную способность прибора, соответствующую холодопроизводительности (в тысячах ккал/ч). Базовая конструкция характеризуется общим корпусом и одинаковым внутренним устройством.

Принцип действия ТРВ. Хладагент поступает из линейного ресивера под клапан ТРВ, расположенного в непосредственной близости от испарителя. После дросселирования в клапане хладагент подается в испаритель (рис. 114).

Степень открытия клапана ТРВ зависит от величины перегрева пара во всасывающем трубопроводе.
    В холодильных установках с малой холодопроизводи-тельностью и малым гидравлическим сопротивлением испарительной системы (давление хладагента входящего в испаритель и выходящего из него одинаково) под мембрану под давлением подается из испарителя хладагент.
    Температура перегретого пара, находящегося во всасывающем трубопроводе, выше температуры кипения. Эту же температуру имеет термобаллончик, который заполнен парожидкостной смесью, а не перегретым паром; давление в нем устанавливается выше давления кипения. Оно и воздействует на мембрану сверху. Клапан ТРВ открывается тогда, когда имеется разность давлений. В холодильных установках большой холодопроизводительности применяют ТРВ с внешним уравниванием через уравнительную трубку.
    При отсутствии перегрева, когда во всасывающем трубопроводе имеет место влажный пар, температура и давление в испарителе, во всасывающем трубопроводе и в термобаллончике прибора одинаковы. Давления на мембрану сверху и снизу равны. Клапан ТРВ закрыт усилием пружины.
    С уменьшением подачи жидкого хладагента в испаритель пар во всасывающем трубопроводе перегревается. При этом давление во всасывающем трубопроводе остается равным давлению кипения. Это давление передается в подмембранную полость ТРВ через уравнительную трубку. Давление на мембрану вверху зависит от температуры хладагента в термобаллончике, что определяет степень открытия ТРВ.
    Поскольку ТРВ является прибором плавного регулирования, открытие его клапана при установившемся режиме работы происходит в определенном положении. При остановке компрессора клапан ТРВ закрывается, так как перегрев пара при этом отсутствует.
    Установка и настройка ТРВ. Перед установкой ТРВ продувают сухим воздухом или азотом.
    Прибор устанавливают перед входом в испаритель с таким расчетом, чтобы стрелка на корпусе была направлена по ходу хладагента.
    Термобаллончик устанавливают на выходе из испарителя, на верхней части горизонтального участка трубопровода, чтобы исключить влияние масла, проходящего по его нижней стороне. При наличии в сухопарнике или всасывающем трубопроводе гильзы можно вставить термобаллончик в нее, предварительно заполнив смесью из двух объемных частей алюминиевой пудры и одной части смазочного масла ЦИАТИМ-201.
    Уравнительная линия должна быть подключена к всасывающему трубопроводу после места крепления термобаллончика. Если уравнительная трубка присоединена ко всасывающему трубопроводу до места крепления термобаллончика, последний при негерметичности сальников ТРВ воспринимает температуру влажного пара, прикрывает клапан ТРВ, что приводит к недостатку хладагента в испарителе.
    ТРВ поставляются настроенными на минимальный перегрев. При необходимости винтом можно регулировать эту величину в пределах 2…8 °С.
    Основные неисправности прибора. Неисправности ТРВ могут быть вызваны его механическими повреждениями, ошибками в монтаже, загрязнениями и наличием влаги в системе, неправильным выбором прибора или его неверной настройкой.
    Наиболее частое повреждение ТРВ — поломка капиллярной трубки; при утечке наполнителя из термосистемы прибор не открывается.
    Недостаточная пропускная способность прибора может быть вызвана неплотным контактом термобаллона со всасывающим трубопроводом, вследствие чего он не воспринимает действительную температуру всасывающего трубопровода.
    Засорение фильтра ТРВ приводит к уменьшению его пропускной способности или, так же как и замерзание влаги, — к полной закупорке.
    При выборе ТРВ большей производительности по сравнению с производительностью установки прибор работает неустойчиво, допуская большие колебания температуры перегрева.
    Следует помнить, что винтом регулирования перегрева пользуются только при пусконаладочных работах.
    Определение неполадок установки следует начинать с проверки наличия хладона и масла в системе, отсутствия в ней влаги и загрязнений, правильности настройки реле давления.
    Только после этого приступают к проверке ТРВ.

 

Терморегулирующие вентили холодильные | КИП и АММИАЧНЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматического регулирования количества холодильного агента, поступающего в испаритель холодильной установки в зависимости от перегрева паров агента, выходящих из испарителя.

Под перегревом понимается разность между температурой кипения холодильного агента в аппарате и температурой перегретого пара на выходе из него.

Процесс регулирования сопровождается дросселированием холодильного агента от давления конденсации до давления кипения.

Терморегулирующие вентили являются наиболее распространёнными приборами, регулирующими заполнение испарителя холодильной машины агентом.

Поддерживая в определённых пределах заданный перегрев пара холодильного агента на выходе из аппарата, ТРВ позволяет более эффективно использовать поверхность аппарата. Чем больше нагрузка на испаритель, тем меньше нужна поверхность для получения заданного перегрева на выходе из него, и тем большая поверхность испарителя будет использоваться.

Терморегулирующие вентили являются регуляторам прямого действия, т.е. регуляторами без подвода энергии извне.

Принцип работы терморегулирующего вентиля основан на использовании зависимости изменения разности температуры кипения в испарителе и температуры паров, выходящих из него, от тепловой нагрузки на испаритель.

Рассмотрим принцип работы ТРВ. Силовым элементом является герметически замкнутая термочувствительная система, состоящая из термобаллона 1, капилляра 2, упругого элемента (мембраны) 3, кожуха упругого элемента (головки вентиля) 4 и наполнителя. Термобаллон, установленный на выходе из испарителя, воспринимает температуру перегретого пара. При этом наполнитель создаёт давление в термочувствительной системе, соответствующее этой температуре.

На мембрану 3 ТРВ с одной стороны (сверху) действует давление наполнителя термочувствительной системы, а с другой (снизу) – давление кипения в испарителе, усилие регулировочной пружины 5 и усилие, действующее на клапан вентиля со стороны давления конденсации р_к. При отсутствии перегрева силы, действующие на мембрану, уравновешены и под действием пружины 5 клапан 8 вентиля закрыт. При увеличении перегрева давление наполнителя термочувствительной системы возрастает, увеличивается сила, воздействующая на мембрану сверху. При этом изменяется соотношение сил, действующих сверху и снизу на мембрану, мембрана деформируется (прогибается вниз) и через упор передаёт движение штоку с клапаном, который открывает проход в седле, увеличивая поступление холодильного агента в испаритель. При уменьшении перегрева клапан под действием пружины 5 перемещается вверх и перекрывает проход в седле, сокращая подачу агента в испаритель. При увеличении нагрузки на испаритель кипение в нём интенсифицируется и перегрев на его выходе увеличивается. При этом клапан ТРВ открывается и подача жидкости в испаритель увеличивается настолько, чтобы обеспечить перегрев пара на выходе из испарителя в заданных пределах.

При остановке компрессора отсос пара прекращается, давление в испарителе повышается и под действием пружины 5 клапан закрывается. Настройка вентиля осуществляется изменением натяжения пружины 5.

ТРВА-40М мембранный терморегулирующий вентиль с линией внешнего управления. Тип вентиля – проходной. Давление конденсации в этом вентиле действует в сторону закрытия клапана. Конструктивно вентиль выполнен с одним центральным штоком. Вентиль состоит из термочувствительной системы (1,2,3,4), корпуса, узла клапана и механизма настройки перегрева начала открытия клапана и элементов для присоединения трубопровода. В корпус ввёртывается термочувствительная система, штуцер линии внешнего уравнивания и дополнительная дюза 9.

Прогиб мембраны термочувствительной системы через жёсткий центр 5 передаётся штоку 6, на жёстко укреплён конусный клапан 12. Перемещаясь, клапан открывает или закрывает проход в седле 10, запрессованном в корпусе.

Шток снабжён сальником, отделяющим полость под мембраной (полость линии внешнего уравнивания) от полости над клапаном. Сальник выполнен из азбестовой нити, пропитанной животным жиром.

Механизм настройки перегрева начала открытия клапана состоит из стакана 11, регулировочной пружины 13, винта настройки 15, втулки-гайки 17, которая может перемещаться только вверх или вниз, сальника винта настройки 16 и заглушки 14. При вращении винта 15 по часовой стрелки (если смотреть на головку винта) втулка 17 перемещается вниз, ослабляя пружину, при этом перегрев начала открытия клапана уменьшается. При вращении винта 15 против часовой стрелки втулка 17 перемещается вверх и сжимает пружину, увеличивая перегрев. Присоединение трубопровода (вход, выход) осуществляется с помощью стальных фланцев, которые стягиваются двумя шпильками 25 и гайками 26.

[hana-code-insert name=’POBOLYreklama’ /]

Присоединение трубопровода к штуцеру линии внешнего уравнивания осуществляется с помощью стального ниппеля, прокладки и накидной гайки. Во всех аммиачных вентилях имеются дополнительные дроссели (дюзы) 9, применяемые с целью ограничения производительности и «оттягивания» дросселирования в выходной патрубок. Во входном патрубке ТРВ встроен фильтр 27. Вентили снабжены этикеткой, укреплённой на мембранной головке.