Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Терморегулирующие вентили

Терморегулирующие вентили

Страница 6 из 14

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.

Схема регулирования заполнения испарителя жидким хладагентом

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.

Терморегулирующий вентиль ТРВК-10

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.

Терморегулирующий вентиль 12ТРВ-12

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).

Схема мембранного терморегулирующего вентиля

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).

Сильфонный терморегулирующий вентиль прямого действия

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).

Схема сильфонного терморегулирующего вентиля непрямого действия

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.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика