Katedra Techniki Cieplnej Systemy i Urządzenia Chłodnicze i Klimatyzacyjne AUTOMATYKA CHŁODNICZA I KLIMATYZACYJNA Temat: Budowa i działanie nowej konstrukcji termostatycznego zaworu rozpręŝnego. Gliński Michał SD:mgr Sem.IX 2005/2006 prowadzący: dr inŝ. Zenon Bonca Wydział Mechaniczny Politechnika Gdańska
SPIS TREŚCI 1.Wstęp.... 2 2. Zasada działania... 2 3. Budowa nowego TZR... 4 4. Zmodyfikowany TZR z czujnikiem wbudowanym... 5 5. Wnioski... 5 6. Literatura... 6 1
1.Wstęp. 26.12.2000 roku został udzielony patent nr USA 6,164,081 na termostatyczny zawór rozpręŝny o nowej konstrukcji, którego głównym wynalazcą był K. Jansen. Wynalazek ten rozwiązuje w sposób moŝliwie niedrogi, problem sterowania pracą układu chłodniczego z wykorzystaniem zespołu sterowniczego i zaworu termostatycznego z czujnikiem podgrzewanym elementem grzejnym, którego moc moŝe być funkcją zarówno ciśnienia i temperatury pary opuszczającej parownik, lecz takŝe prędkości obrotowej spręŝarki, temperatury przegrzania spręŝonej pary za spręŝarką, oszronienia parownika. 2. Zasada działania. Schemat układu chłodniczego ze standardowym TZR. 2
- do rejonu zainstalowania zaworu musi być teraz doprowadzony wyłącznie pojedynczy przewód elektryczny. Moc grzejna elementu 27 jest określana przez zespół sterujący 30, który otrzymuje chwilowy sygnał o wielkości przegrzania par opuszczających parownik oraz sygnały z ewentualnych innych sensorów o wspomnianych wcześniej parametrach pracy układu chłodniczego. - zespół sterujący regulatora typu PI posiada pewną nastawę, która jest porównywana z mierzoną wartością stopnia przegrzania par opuszczających chłodnicę. W zaleŝności od róŝnic pomiędzy nastawą i wielkością mierzoną jest dostosowywana ilość energii wydzielanej na elemencie grzejnym i w rezultacie otrzymuje się ciągłą pracę zaworu z mniejszą liczbą fluktuacji, co jest bardzo istotne przy pracy chłodnicy z małym przegrzaniem par. W dodatku stopień otwarcia zaworu jest proporcjonalny do wydzielanej mocy, niezaleŝnie od poziomu ciśnienia w przewodzie 19. 3
3. Budowa nowego TZR. - przedstawiony zawór rozpręŝny jako taki jest wykonany standardowo, to połączenie dwóch komór ciśnieniowych 17 i 18 jest potraktowane w sposób nowy. PoniewaŜ wszystkie połączenia mogą być wykonane bezpośrednio w obrębie zaworu, zatem nowy termostatyczny zawór rozpręŝny moŝe być dostarczony w formie zmontowanego modułu. Natomiast przewód elektryczny 29 i przewody sygnalizacyjne 34 oraz 35 mogą być zainstalowane bez trudności, co sprzyja, zdaniem wynalazcy, redukcji kosztów. - rodzaj napełnienia czujnika zaworu jest dobrany w odniesieniu do zastosowanego w układzie chłodniczym czynnika tak, Ŝe przy braku podgrzewania ciśnienie napełnienia pt jest tylko nieco wyŝsze niŝ ciśnienie czynnika pk. Zatem pod wpływem działania spręŝyny 14 zawór jest zamknięty. Nieznaczna ilość ciepła wydzielanego na elemencie grzejnym wystarcza do otwarcia zaworu. 4
4. Zmodyfikowany TZR z czujnikiem wbudowanym. Połączenie wyrównania ciśnienia jest teraz uzyskane za pomocą wewnętrznego kanału 120, wykonanego przez odpowiednie nawiercenie w obudowie 106. TakŜe czujnik 123 zaworu będący w kontakcie z jednej strony z sąsiadującą komorą 108 oraz z drugiej z elementem grzejnym 127 jest pokryty wspólną osłoną izolacyjną 137. Jest to nowy rodzaj zaworu ze wszystkimi elementami niezbędnymi do jego funkcjonowania, wykonanymi wewnątrz jego korpusu lub bezpośrednio na nim, przez co moŝe być dostarczany w postaci zmontowanego modułu takŝe z fragmentem przewodu chłodniczego 119. 5. Wnioski. Nowy termostatyczny zawór rozpręŝny został stworzony w celu rozwiązania problemów ze sterowaniem pracą układu chłodniczego jakie występują z zastosowaniem standardowego TZR. W tym rozwiązaniu nie jest juŝ potrzebna jakakolwiek kompensacja mocy grzałki przy zmiennych ciśnieniach parowania czynnika. Połączenie wyrównania ciśnienia pomiędzy 5
TZR i wylotem par z chłodnicy nie jest juŝ potrzebne. Nowe rozwiązanie moŝe być wykorzystane takŝe w parownikach typu "zalanego", gdzie regulowany jest poziom cieczy czynnika. Natomiast wadą takiego rozwiązania jest wprowadzenie dodatkowych elementów, jak zespół sterujący typu PI, przetworniki ciśnienia i inne elementy elektroniczne, które powodują wzrost kosztów przedsięwzięcia, jak i wzrost awaryjności układu. Regulacja pracy zaworu zaleŝna jest od ciśnienia i temperatury pary opuszczającej parownik, lecz takŝe od prędkości obrotowej spręŝarki, temperatury przegrzania spręŝonej pary za spręŝarką, oszronienia parownika. 6. Literatura. - Technika chłodnicza i klimatyzacyjna - nr.4/2001 ALERT PATENTOWY - materiały informacyjne firmy Danfoss 6