Gründe, warum TXVs zu viel Kältemittel liefern

Aug 29, 2023

TXVs steuern eine festgelegte Menge an Verdampferüberhitzung, um einen aktiven Verdampfer aufrechtzuerhalten. Durch die Steuerung der Verdampferüberhitzung können Kühl- und Klimaanlagen sicherer und effizienter arbeiten. Der Artikel dieses Monats befasst sich mit den Ursachen und Auswirkungen einer TXV-Überversorgung mit Kältemittel, während im Artikel des nächsten Monats erörtert wird, was passiert, wenn ein TXV-Ventil den Verdampfer zu wenig versorgt – oder ihn aushungert.

Die Hauptfunktion des TXV besteht darin, unter allen Wärmebelastungsbedingungen des Verdampfers die richtige Kältemittelmenge in die Verdampferschlange zu dosieren, um eine eingestellte Verdampferüberhitzung aufrechtzuerhalten. Das TXV kann dies tun, solange die Druck- und Temperaturbereiche des Ventils nicht überschritten werden (konsultieren Sie immer die Literatur des Ventilherstellers für detaillierte Informationen zu den Druck- und Temperaturbetriebsbereichen jedes TXV sowie den Betriebskapazitäten jedes Ventils). ).

Das TXV hat drei Hauptfunktionen:

Es ist wichtig zu beachten, dass TXVs Folgendes nicht tun:

Die auf die bewegliche Membran des TXV wirkenden Drücke sind:

Überschwemmung und Slugging sind zwei wichtige Konzepte, die Techniker verstehen müssen. Eine Überschwemmung entsteht, wenn flüssiges Kältemittel in das Kurbelgehäuse des Kompressors gelangt, während der Kompressor in Betrieb ist, und tritt nur während des Betriebszyklus auf. Von Flüssigkeitsschlägen spricht man, wenn flüssiges Kältemittel oder flüssiges Kältemittel und Öl in den Zylinder des Kompressors gelangt, während der Kompressor läuft. Sowohl Überschwemmungen als auch Flüssigkeitsschläge können durch eine Überspeisung des Verdampfers durch ein TXV verursacht werden.

Es gibt mehrere Gründe, warum dies passieren kann. Das erste ist ein überdimensioniertes TXV, das während des Öffnungshubs des TXV zu viel Kältemittel in den Verdampfer einlassen und den Verdampfer mit flüssigem Kältemittel überfüllen kann. Dieses Phänomen kann dazu führen, dass das überdimensionierte TXV die Kontrolle über die Verdampferüberhitzung verliert und je nach Kompressorkonstruktion flüssiges Kältemittel in das Kurbelgehäuse oder den Zylinder des Kompressors gelangt.

Der zweite Grund ist die falsche TXV-Überhitzungseinstellung, die zu einer Überdosierung von Kältemittel in den Verdampfer führen kann. Wenn die Überhitzung des TXV-Verdampfers zu niedrig eingestellt ist, manchmal während des Betriebszyklus, insbesondere wenn der Verdampfer einer geringen Wärmebelastung ausgesetzt ist, kann das TXV zu viel flüssiges Kältemittel zuführen und je nach Kompressordesign zu Überschwemmungen und/oder Flüssigkeitsschlägen führen.

Der dritte Grund ist, dass die Fernglühbirne eines TXV zu locker am Verdampferauslass sitzt. Wenn der Fernfühler keinen guten thermischen Kontakt mit der Saugleitung hat oder einer seiner Riemen gelockert oder gebrochen ist, führt das Ventil zu einer Überversorgung mit flüssigem Kältemittel. Denken Sie daran, dass die Fernlampe dem Ventil ständig mitteilt, wie voll oder leer der Verdampfer mit verdampftem Kältemittel ist.

Der Fernkolben ist der Rückmeldemechanismus des TXV, der dem Ventil eine Anzeige der Verdampferüberhitzung gibt und die einzige Öffnungskraft in einem TXV darstellt. Zur Festigkeit wird es normalerweise mit Messingbändern mit Schrauben und Muttern an die Saugleitung angeschlossen, was ein Heben und Brechen verhindert, wenn Wasser zwischen die Glühbirne und die Saugleitung gelangt und gefriert.

Eine entfernte Glühbirne mit schlechtem thermischen Kontakt zur Saugleitung erfasst eine Kombination aus Saugleitungstemperatur und Umgebungstemperatur. Dies führt im Durchschnitt dazu, dass die entfernte Glühlampe eine höhere Temperatur erfasst, als wenn die entfernte Glühlampe an der Saugleitung befestigt und isoliert wäre. Diese höhere Temperatur führt zu einer größeren Öffnungskraft auf die flexible Membran des TXV, wodurch sich das Ventil zu weit öffnet. Dies kann dazu führen, dass der Verdampfer seine gesamte Überhitzung verliert und sogar den Kompressor mit flüssigem Kältemittel überschwemmt. Ein verräterisches Zeichen dafür ist ein kaltes und schwitzendes Kompressorkurbelgehäuse. Die Temperatur- und Druckwerte im Verdampfer zeigen außerdem keine Überhitzung des Verdampfers und einen über dem Normalwert liegenden Verdampferdruck (Saugdruck). Befindet sich die Fernlampe außerhalb des Kühlraums, muss sie mit einer hochwertigen wasserdichten Isolierung isoliert werden.

Überschwemmungen können zwar durch eine Überfütterung mit TXV verursacht werden, es gibt aber auch andere Faktoren, die dazu führen können:

Luftgekühlte, halbhermetische Kolbenkompressoren sind anfälliger für Flüssigkeitsschläge als kältemittelgekühlte halbhermetische Kompressoren. Dies liegt daran, dass Kältemittel oft direkt in den Zylinder eines luftgekühlten halbhermetischen Kompressors gesaugt wird, ohne durch das Motorgehäuse zu strömen. Zuschläge können zu kaputten Ventilen, kaputten Kopfdichtungen, kaputten Pleueln und anderen schweren Schäden am Kompressor führen.

Kältemittelgekühlte, halbhermetische Kolbenkompressoren saugen oft flüssiges Kältemittel aus der Saugleitung durch heiße Motorwicklungen im Motorgehäuse, was die Verdampfung vorhandener Flüssigkeit unterstützt. Auch wenn flüssiges Kältemittel an den Motorwicklungen vorbei gelangt, verhindert das Rückschlagventil in der Trennwand zwischen Kurbelgehäuse und Motorgehäuse, dass flüssiges Kältemittel in das Kurbelgehäuse gelangt. Hier ist eine hohe Stromaufnahme durch dichte Kältemitteldämpfe zu beobachten, die in den Zylinder des Kompressors eindringen.

Die Saugleitungen der meisten hermetischen Kompressoren enden am Gehäuse des Kompressors. Wenn flüssiges Kältemittel in den Kompressor gelangt, gelangt die Flüssigkeit direkt in das Kurbelgehäuseöl und wird schließlich verdampft. Dies wird als Überschwemmung bezeichnet. Überschwemmungen führen zu Ölschaum und zu hohen Kurbelgehäusedrücken. Kältemittel- und Öltröpfchen gelangen dann in den Zylinder des Kompressors und es kommt bald zu Flüssigkeitsschlägen.

Da flüssige Kältemittel schwerer sind als Kühlöle, setzt sich das zum Kompressor zurückkehrende flüssige Kältemittel unter dem Öl am Boden des Kurbelgehäuses des Kompressors ab. Dieses flüssige Kältemittel wird durch die niedrigen Drücke im Kurbelgehäuse nach und nach verdampft. Allerdings werden bei diesem Verdampfungsprozess sehr kleine Ölpartikel mitgerissen, was dazu führt, dass der Ölstand im Kurbelgehäuse sinkt und mechanische Teile ihrer lebenswichtigen Schmierung beraubt werden. Luftgekühlte halbhermetische Kompressoren und hermetische Kompressoren sind oft anfälliger für Überschwemmungen. Saugakkumulatoren können bei Überschwemmungen Abhilfe schaffen, aber wenn die Situation ernst ist, können Akkumulatoren auch überfluten.

Der Kurbelgehäusedruck kann durch das Sieden flüssigen Kältemittels im Kurbelgehäuse übermäßig hoch werden, was dazu führt, dass Kältemittel und mitgerissene Ölpartikel während des Abwärtshubs um die Kolbenringe herum entweichen. Sobald sie sich in den Zylindern des Kompressors befinden, werden sie vom Kompressor in die Auslassleitung gepumpt und entziehen dem Kurbelgehäuse die Schmierung. Öl im System und nicht im Kurbelgehäuse bedeckt die Innenwände der Leitungen und Ventile und führt zu unerwünschten Ineffizienzen.

Überdurchschnittlich hohe Kurbelgehäusedrücke, die durch das Gemisch aus Kältemittel und Öl mit höherer Dichte verursacht werden, das durch die Zylinder des Kompressors gepumpt wird, führen zu einer hohen Stromaufnahme des Kompressors. Dies kann zu einer Überhitzung und sogar zum Auslösen des Kompressors führen. Dieses Phänomen kann auch zu defekten Ventilen führen. Ein verräterisches Zeichen dafür, dass das Kurbelgehäuse eines Kompressors mit Kältemittel überflutet ist, ist ein kaltes, frostiges oder verschwitztes Kurbelgehäuse. Auch ein schäumendes Ölschauglas bei niedrigem Ölstand deutet auf eine Überflutung hin. Auch durch Überschwemmungen wird es zu überdurchschnittlich hohen Stromentnahmen kommen.

Indem sie sicherstellen, dass das TXV die richtige Kältemittelmenge in den Verdampfer dosiert und die Spule nicht überlastet, können Techniker dazu beitragen, dass die Kühl- und Klimaanlagen ihrer Kunden sicherer und effizienter funktionieren.

John Tomczyk ist emeritierter HVACR-Professor an der Ferris State University in Big Rapids, Michigan, und Mitautor von Refrigeration & Air Conditioning Technology, herausgegeben von Cengage Learning. Kontaktieren Sie ihn unter [email protected].