3. Принцип действия и конструкция терморегулирующих вентилей

В зависимости от показателя давления в испарительной системе, используются две основные модификации ТРВ:

- с внутренним выравниваем давления;

- с внешним выравниванием давления.

Заполнение испарителя ТРВ с внутренним выравниванием. Для регулирова­ния заполнения испарителей в малых холодильных маши­нах чаще всего применяют терморегулирующие вентили. ТРВ поддерживает заданный перегрев паров хо­лодильного агента, выходящего из испарителя. При уве­личении перегрева, что говорит о недостаточном заполне­нии испарителя, клапан ТРВ автоматически открывается, увеличивая подачу жидкого холодильного агента на испаритель.

Схема регулирования заполнения испарителя по перегреву, с помощью ТРВ с внутренним (а) и внешним віравниванием (б) приведена на рис. 4.

Обозначения в схеме:

Схема а) - с внутренним выравниванием: 1 - регулировочный винт, 2 - регулировочная гайка, 3 - регулировочная пружина, 4 - иглодержатель, 5 - регулирующая игла, 6 - толкатели, 7 -мембрана, 8 - капиллярная трубка, Г - термобаллон.

Схема б) - с внешним выравниванием: 1 - регулировочный винт, 2 - регулировочная гайка, 3 - регулировочная пружина, 4 - иглодержатель, 5 - регулирующая игла, 6 - толкатели, 7 - мембрана, 8 - капиллярная трубка. 9 - уравнительная трубка, 10 - перегородка, 11 - сужающее устройство, Г - термобаллон.

Рассмотрим под­робнее, как изменение перегрева связано с перемещением клапана ТРВ (рис. 4,а). Жидкий холодильный агент (например, фреоп-12) из ресивера поступает в ТРВ. При проходе через кольцевое сечение между седлом и клапа­ном 5 фреон дросселируется и его давление Р_к резко падает до давления Р₀, которое поддерживается компрессором в

испарителе. При дросселиро­вании часть жидкого фреона превращается в пар. При движении парожидкостной смеси по трубкам испарителя количество пара увеличивается, и в какой-то точке б вся жидкость превратится в пар. На участке б-в пар перегре­вается. Пренебрегая сопротивлением в испарителе, мож­но считать, что давление пара на выходе из испарителя такое же, как и на входе (например, 1,80-158 Па). Тогда температура кипения (на участке а-б) также по­стоянная (-15° С). На выходе из испарителя (точка в) на трубе укреплен термобалон Г заполненный жидким фреоном-12. При повышении температуры давление на­сыщенного пара в нем растет и по капиллярной трубке 8 передастся на мембрану 7. При температуре пара на вы­ходе из испарителя -10 °С абсолютное давление о термобаллоне равно Р_тб = 2,23-105 Па. Таким образом, перегреву пара в 5°С (от —15 до —10°С) соответствует разность давления .

Под действием этой разности давлений, мем­брана 7 прогибается вниз и через толкатели 6 нажимает па иглодержатель 4, открывая клапан до тех пор, пока усилие сжатой пружины 3 не уравновесит силу давления па мембрану. Заданное начальное значение перегрева, обеспечива­ющее требуемое открытие клапана, устанавливается со­ответствующим натяжением пружины 3. При повороте винта 1 гайка 2 перемещается вверх по прорезям в кор­пусе, сжимает пружину 3 и перегрев паров холодильного агента увеличивается.

Заполнение испарителя ТРВ с внешним выравниванием. При большом гидрав­лическом сопротивлении испарителя давление паров хо­лодильного агента на выходе ниже, чем на входе. Темпе­ратура кипения и температура перегретого пара на вы­ходе также ниже, чем на входе. Давление в термобаллоне снижается. Следовательно, тот же перегрев вызывает теперь меньшую разность давлений и клапан прикрывает­ся. Обеспечить требуемое открытие клапана в этом слу­чае можно только при увеличенном перегреве, т. е. при неполностью заполненном испарителе. Поэтому, когда гидравлическое сопротивление испарителя превышает 0,02 МПа, применяют ТРВ с внешней уравнительной трубкой (рис. 4,6). Благодаря диафрагме 10 на мембра­ну снизу давит холодильный агент не со стороны входа (Р_А), а со стороны выхода холодильного агента из испа­рителя по уравнительной трубке 9. Поскольку давление пара холодильного агента на выходе из испарителя более низкое, чем па входе, разность давлений на мембрану при том же значении перегрева будет больше, чем в ТРВ на рис. 4,а. Диафрагма позволяет также на выходе из ТРВ установить дополнительное постоянное дроссельное устройство.

Поясненне. Это некоторое усложнение конструкции дает следующие преимущества:

- после клапана можно поддерживать повышенное дав­ление (Р₀), что позволяет разгрузить его и увеличить площадь проходного сечения;

- поскольку перепад давлений на клапане уменьшается, то после клапана поддерживается повышенное давление (и темпера­тура) холодильного агента, что уменьшает охлаждение всего прибора и предотвращает возможную конденсацию пара над мембраной.

Конструктивно ТРВ с внутренним віравниванием, типа 12ТРВ-16, (без уравнительной трубки) изображен на рис. 5. Мембрана 8 находится под воздействием двух давлений: сверху на нее действует давление в термосистеме, состоящей из термобалона 16, соединительного капилляра 15 и коробки 14, а снизу - давление кипения, подводимое через штуцер 13 (внешний отбор давления кипения). Усилие от мембраны через упор 7 передается штоку 10 и далее клапану 6. Снизу, через стакан 12 к клапану прикладывается сила, развиваемая пружиной 4. Начальный натяг пружины создается гайкой 2 при вращении винта 3 задатчика.

При изменении воспринимаемого ТРВ перегрева клапан 6 перемещается вверх или вниз, в результате чего изменяется поток хладагента, проходящего через сопло 11. Сальник 9, уплотняющий шток, предотвращает попадание хладагента из выходного отверстия в полость под мембраной. Детали ТРВ смонтированы в корпусе 5. Головка винта задатчика закрыта крышкой 1.

Конструкция ТРВ мембранного типа с линией внешнего выравнивания (с внешним отбором), типа ТРВА-10М приведена на рис. 6.

Тип вентиля - проходной. Конструктивно вентиль выполнен с одним центральным штоком. Давление конденсации в этом вентиле действует на клапан, закрывая его. Вентиль состоит из термочувствительной системы: 1 - термобаллон, 2 - капилляр, 3 - мембрана, 4 - головка вентиля; корпуса; механизма клапана; механизма настройки перегрева начала открытия клапана и элементов для присоединения трубопровода. В корпус ввертываются термочувствительная система, штуцер линии внешнего уравнивания и дополнительное дроссельное сечение (дюза) 9 для разгрузки основного клапана (уменьшая перепад давлений на него) и ограничение производительности.

Деформация мембраны термочувствительной системы через жесткий центр 5 передается штоку 6, на котором жестко укреплен конусный клапан 12. При перемещении клапан открывает или закрывает проход в седле 10, которое запрессовано в корпус вентиля.

Шток снабжен сальником 7, который отделяет полость под мембраной (полость линии внешнего уравнивания) от полости, расположенной над клапаном.

Механизм настройки перегрева начала открытия клапана состоит из стакана 11, 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 стрелке (если смотреть на головку винта) втулка 17 перемещается вниз, уменьшая натяжение пружины 13, при этом перегрев начала открытия клапана уменьшается. При вращении винту 15 против часовой стрелки втулка 17 перемещается вверх и сжимает пружину, увеличивая перегрев начала открытия клапана. Присоединение трубопровода (вход, выход) осуществляется с помощью стальных фланцев 8, которые стягиваются двумя шпильками 25 и гайками 26. Во входном патрубке ТРВ встроен фильтр 27.

Терморегулирующим вентилям присваиваются индексы, содержащие обозначения (например, для 13ТРВ-1Н):

- сокращенное буквенное обозначение наименование прибора - ТРВ;

- условное обозначение холодильного агента, для которого предназначен вентиль, указывается вначале соответствующей цифрой: для фреона-12 - 12ТРВ, для фреона-13 - 13ТРВ, для фреона-22 - 22ТРВ; для аммиака - ТРВА и т.д.;

- число, указывающее на номинальную холодопроизводительность (тыс. ккал/ч), условно принятую при определенном номинальном режиме, указано после обозначения ТРВ, например, для фреона -22 запись будет иметь вид 22ТРВ-1,6В;

- буквы В и Н в конце индекса (после номинальной производительности) означают для верхней или нижней ступени.

Пояснение. Номинальная производительность Q_ном составляет 70 … 80 % Q_макс , которая соответствует полному открытию клапана.