ВЕНТИЛЬ ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩИЙ С БЕЗОПАСНЫМ ОТКАЗОМ

Полезная модель относится к холодильной технике и может быть использована для автоматического, пропорционального регулирования степени заполнения испарителя холодильной машины холодильным агентом в зависимости от перегрева паров холодильного агента на выходе из испарителя, а также для возобновления подачи холодильного агента в испаритель холодильной машины при разгерметизации манометрической системы вентиля терморегулирующего.
Известен сбалансированный вентиль терморегулирующий для холодильных систем по патенту US №4,750,334, приоритет от 26.03.1987 г., содержащий корпус с входной и выходной камерами, манометрическую систему с дистанционным термобаллоном, механизм, изменяющий начальное усилие пружины настройки, сопло и клапан, регулирующие расход холодильного агента, поршень, который одним основанием взаимодействует с мембраной манометрической системы, а на другое основание действует входное давление холодильного агента. При этом площадь поперечного сечения поршня соответствует эффективной площади клапана, что исключает влияние входного давления на работу вентиля терморегулирующего.
Известен вентиль терморегулирующий по патенту US №5,238,219, приоритет от 13.03.1992 г., содержащий сменную втулку (выполняющую функции сопла), которая устанавливается во входной камере вентиля терморегулирующего со стороны манометрической системы и взаимодействует с клапаном, связанным с мембраной манометрической системы при помощи двух штоков.
Известны вентили терморегулирующие типа ЕМС фирмы «Sporlan» US (бюллетень фирмы «Sporlan» 10-10-4 от 02.1998 г.), характеризующиеся оптимальной нагрузкой на испаритель, работоспособностью в широком диапазоне мощности и экономией электроэнергии.
Вентили терморегулирующие типа ЕМС в зависимости от исполнения могут иметь одно, два или три проходных сечения.
Одно проходное сечение, предназначенное для обеспечения большой мощности, необходимой в начальной фазе процесса охлаждения, образовано полым поршнем, являющимся основным клапаном, и внутренним отверстием корпуса, которое связано с входной камерой вентиля терморегулирующего.
Второе проходное сечение, предназначенное для обеспечения минимальной мощности, необходимой для поддержания заданной температуры в камере охлаждения, образовано внутренним отверстием поршня и дополнительным клапаном, связанным кинематически при помощи двух штоков с мембраной манометрической системы. При работе вентиля терморегулирующего типа ЕМС с минимальной мощностью, большое проходное сечение закрыто, и регулирование расхода хладагента происходит за счет дополнительного клапана. Во время начальной фазы охлаждения, когда требуется максимальная мощность, мембрана манометрической системы прогибается настолько глубоко, что открывается основной клапан, который, работая совместно с дополнительным клапаном, значительно увеличивает эффективность охлаждения.
Известны также вентили терморегулирующие типа ЕМС, у которых имеется третье проходное сечение - перепускное сопло. Это сопло придает работе вентиля терморегулирующего более пологую расходную характеристику и рекомендуется к применению при температурах кипения холодильного агента ниже минус 18°С.
Недостатком рассмотренных конструкций вентилей терморегулирующих является их низкая надежность, и как следствие, ограниченная область применения, из-за их невозможности поддерживать работоспособность холодильной установки после разгерметизации манометрической системы и утечки наполнителя, что становится особенно актуальным в тех случаях, когда подшипники электродвигателя компрессора холодильной установки охлаждаются за счет испарителя этой же установки.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вентиль терморегулирующий с безопасным отказом по патенту RU 2 316 740, приоритет от 22.05.2006 г., который содержит корпус с входной и выходной камерами, манометрическую систему с дистанционным термобаллоном, основной и дополнительный клапаны для регулирования расхода холодильного агента в зависимости от температуры перегрева паров холодильного агента в испарителе, шток, пружину настройки и механизм, регулирующий начальное усилие пружины настройки. На дополнительном клапане имеется участок боковой поверхности, находящийся в непосредственном контакте с ответной боковой поверхностью сквозного отверстия основного клапана, создавая зону перекрытия
потоку холодильного агента, обеспечивающую интервал между температурами, соответствующими закрытию основного клапана и открытию дополнительного клапана (и наоборот). Величина зоны перекрытия определяется длиной участка контакта боковой поверхности дополнительного клапана с основным клапаном.
Недостатком конструкции вентиля терморегулирующего с безопасным отказом являются низкие надежность и точность регулирования подачи холодильного агента в испаритель холодильной машины. Это обусловлено тем, что при полностью открытом дополнительном клапане нарушается контакт его боковой поверхности с ответной боковой поверхностью сквозного отверстия основного клапана. Если дополнительный клапан, выполненный в виде конуса, находится в свободном соприкосновении, со штоком, то он будет выноситься за пределы корпуса вентиля потоком холодильного агента, поступающего на вход этого вентиля под высоким давлением. При жестком креплении дополнительного клапана к штоку практически невозможно обеспечить соосное расположение штока, сопла, основного и дополнительного клапанов относительно центральной оси прибора. Отклонение от соосного расположения этих деталей приводит к значительному трению и перекосам между ними в процессе эксплуатации и может вызвать заклинивание механизма прибора.
Технической задачей предлагаемой полезной модели вентиля терморегулирующего с безопасным отказом является повышение надежности и точности регулирования за счет применения дополнительного клапана, выполненного в виде поршня, находящегося в постоянном контакте с основным клапаном и свободно взаимодействующего со штоком вентиля терморегулирующего.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом вентиле терморегулирующем с безопасным отказом, применен дополнительный клапан, выполненный в виде поршня со сквозными отверстиями на боковой поверхности, расположенный соосно основному клапану, кинематически связывающий основной клапан с упругим чувствительным элементом манометрической системы и обеспечивающий расход холодильного агента при разгерметизации манометрической системы. При этом дополнительный клапан участком боковой поверхности взаимодействует с ответной боковой поверхностью сквозного отверстия основного клапана, создавая зону перекрытия потоку холодильного агента, обеспечивающую температурный интервал между температурами, соответствующими закрытию основного клапана и открытию дополнительного клапана (и наоборот). Величина зоны перекрытия определяется длиной участка боковой поверхности дополнительного клапана, заключенной между опорной торцевой поверхностью, которой дополнительный клапан взаимодействует с основным клапаном, и сквозными отверстиями на
его боковой поверхности, находящейся в постоянном непосредственном контакте с ответной боковой поверхностью сквозного отверстия основного клапана.
На фиг.1 показана схема вентиля терморегулирующего с безопасным отказом. Основной клапан открыт, дополнительный клапан закрыт.
На фиг.2 показана схема работы, дополнительного клапана вентиля терморегулирующего с безопасным отказом. Основной клапан закрыт, дополнительный клапан открыт.
Вентиль терморегулирующий с безопасным отказом состоит из манометрической системы 1 с упругим чувствительным элементом 2 и дистанционным термобаллоном 3, корпуса 4, имеющего входную камеру 5, выходную камеру 6 и камеру 7 для отбора давления кипения из испарителя. Внутри корпуса 4 установлены: основной клапан 8, взаимодействующий с соплом 9 и дополнительным клапаном 10, возвратная пружина 11, шток 12, кинематически связывающий дополнительный клапан 10 и основной клапан 8 с упругим чувствительным элементом 2, пружина настройки 13.
Вентиль терморегулирующий с безопасным отказом работает следующим образом.
н
0
При изменении температуры перегрева паров холодильного агента на выходе из испарителя холодильной установки, воспринимаемого дистанционным термобаллоном 3, выше значения температуры статического перегрева паров холодильного агента, заданного усилием пружины настройки 13, повышается давление наполнителя Р в манометрической системе 1, действующее на упругий чувствительный элемент 2. С противоположной стороны (из камеры 7) на упругий чувствительный элемент 2 действует давление кипения (Р) холодильного агента в испарителе. Перемещаясь под действием разности этих давлений, упругий чувствительный элемент 2 через шток 12 передает движение дополнительному клапану 10. С целью исключения возможных затираний и заклиниваний при отклонении штока 12 от соосного расположения с дополнительным клапаном 10, шток 12 свободно взаимодействует с дополнительным клапаном 10 и может перемещаться по его плоской поверхности, не влияя на работу прибора. Дополнительный клапан 10 опорной торцевой поверхностью 14 воздействует на основной клапан 8, который начинает открываться, увеличивая расход холодильного агента через проходное сечение, образованное основным клапаном 8 и соплом 9. Дополнительный клапан 10 при этом закрыт.
С уменьшением нагрузки на испаритель и соответственно понижением температуры перегрева паров холодильного агента, давление наполнителя в манометрической системе 1 снижается. Шток 12, свободно взаимодействующий с дополнительным клапаном 10, под действием усилия регулировочной пружины 13, перемещается в верхнее положение.
вх
В это время дополнительный клапан 10 под действием усилия, создаваемого входным давлением (Р) холодильного агента, перемещается за штоком 12, освобождая основной клапан 8. Перемещаясь под действием усилия возвратной пружины 11, основной клапан 8 перекрывает подачу холодильного агента в испаритель холодильной установки.
При разгерметизации манометрической системы 1 давление наполнителя в ней резко падает. Упругий чувствительный элемент 2 под воздействием усилия пружины настройки 13 прогибается в верхнее положение, закрывая основной клапан 8 и открывая при этом дополнительный клапан 10, направляя, таким образом, холодильный агент через проходные сечения, образованные сквозными отверстиями 15, расположенными на боковой поверхности дополнительного клапана 10. С целью защиты компрессора холодильной установки от гидравлической перегрузки, вызванной резким открытием дополнительного клапана 10 при аварийном режиме работы, расход холодильного агента не должен превышать 50-60% от номинального расхода.
1
2
1
2
Для исключения возможности открытия дополнительного клапана 10 сразу же после закрытия основного клапана 8 при исправной манометрической системе 1, в конструкции вентиля терморегулирующего с безопасным отказом предусмотрена зона перекрытия, которая равна разности температур t и t, где t - температура, соответствующая закрытию основного клапана 8, а t - температура, соответствующая открытию дополнительного клапана 10. Конструктивно величина зоны перекрытия определяется длиной (L) участка боковой поверхности дополнительного клапана 10, заключенной между опорной торцевой поверхностью 14 дополнительного клапана 10 и сквозными отверстиями 15 на его боковой поверхности, находящейся в постоянном контакте с ответной боковой поверхностью сквозного отверстия основного клапана 8.
Применение предлагаемого вентиля терморегулирующего с безопасным отказом позволяет повысить надежность вентилей терморегулирующих и точность регулирования подачи, холодильного агента в испаритель холодильной установки за счет дополнительного клапана, выполненного в виде поршня, находящегося в постоянном контакте с основным клапаном и свободно взаимодействующего со штоком вентиля терморегулирующего.