空调用四通换向阀的工作特性和换向性能分析

文章编号:ISSN1005-9180(2002)03-0056-04*

空调用四通换向阀的工作特性和换向性能分析

陈颖1,3,邓先和1,丁小江2,赵晓曦1

(11华南理工大学教育部传热与节能国家开放研究室,广州510640;21广东志

高空调器厂,广东南海528300;31广东工业大学材能学院,广州510643)

[摘要]本文分析了四通换向阀换向特性,通过理论分析和实验验证,给出了换向阀顺利滑动换向的两个条件。逐一分析了造成四通换向阀换向不良的诸多原因,并提出选用时应考虑的各项技术指标。

[关键词]四通换向阀;滑动条件;故障原因;技术指标

[中图分类号]TM92511[文献标识码]B

The Characteristic and Performance of Reversing Valve on Residential A ir Conditioning

C HE N Ying1,3,DENG Xian-he1,DI NG Xiao-jiang2,ZHAO Xiao-xi1

(11South China University of Technology,China510641;21Guang Dong Chigo Air Conditioning

Company,China528300;31Guangdong Universi ty of T echnology,China510643)

Abstract:The present paper analyzes the characteristic of reversi ng valve,especially in inverter control for room air con-ditioner1Through theoretical analysis and practical experiments,two conditions are proposed for the valve.s working well1On the other hand,many reasons,which would in fluence the reversi ng valve,are listed.

Keywords:Reversing valve;Sliding condi tion;Failure reason;Technical parameter

1前言

四通换向阀是热泵型空调器中最重要的零部件之一,借助于它的工作,系统内制冷剂根据需要,实现制冷循环流动和逆向的制热循环流动。一般地说,四通换向阀工作性能非常稳定,是空调器中不易发生故障的零件。在实际使用过程中,最常见的故障莫过于换向不良或串气。这一故障现象产生的原因有两方面:一是换向阀本身结构设计存在问题,二是空调系统的不正常运行所致。本文旨在分析和归纳四通换向阀换向不良或串气的根本原因,从换向阀结构设计上提出改进措施。

随着变频压缩机和变容量压缩机的广泛普及,换向阀的这一故障现象越来越突出。变频空调的设计,除了本身变频压缩机及变频控制器是关键技术外,绝大多数空调设计者,甚至四通换向阀的设计者并未意识到换向阀也需要作特殊设计,从而导致变频空调的换向阀串气故障明显高于普通定频空调器。本文将从四通换向阀工作原理及结构特点入手,分析换向阀换向不良(串气)产生的原因,以期对换向阀的设计以及空调设计和售后服务有所指导。

2四通换向阀的工作原理

图1所示为换向阀的工作原理图,其中(a)为制冷循环状态,(b)为制热循环状态。换向阀的基本构造为¹毛细管,º先导滑阀,»先导阀压缩弹簧,¼½活塞腔,¾主滑阀。

当电磁线圈处于断电状态,如图1(a),先导滑阀º在压缩弹簧»驱动下左移,高压气体进入毛细管¹后进入活塞腔¼,另一方面,活塞腔½气体排出,由于活塞两端存在压差,活塞及主滑阀¾左移,使E、S接管相通,D、C接管相通,于是形成制冷循环。

*收稿日期:2001-11-28

(a)制冷循环 (b)制热循环

图1 换向阀的工作原理图

当电磁线圈处于通电状态,如图1(b),先导滑阀º在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧»的张力而右移,高压气体进入毛细管¹后进入活塞腔½,另一方面,活塞腔¼的气体排出,由于活塞两端存在压差,活塞及主滑阀¾右移,使S 、C 接管相通,D 、E 接管相通,于是形成制热循环。

3 四通换向阀的特性

311 中间位置及中间流量Q M

由四通换向阀结构不难发现,当主滑阀处于中间位置状态时,如图2所示,E 、S 、C 三条接管相互通气,产生中间流量Q M ,此时压缩机高压管D 内的高压冷媒可以直接经过主滑阀与E 、C 管的间隙D 流回低压管S,形成瞬时串气状态。换向阀结构设计必须设计主滑阀与E 、C 管的间隙D ,目的是当主滑阀处于中间位置时,产生中间流量Q M ,能起到卸压作用,间隙D 设计不合理,

要么活塞腔

图2 中间位置及中间流量Q M

内高压冷媒瞬时被堵,产生高压冲击力破坏活塞腔;要么主滑阀停止在中间位置形成串气,因此,既要设计必要的中间流量Q M ,又要保证主滑阀顺利通过中间位置,这是四通换向阀设计的关键点。312 压力差(F 1-F 2)与流量的关系

换向阀换向的基本条件是活塞两端的压力差(F 1-F 2)必须大于摩擦力f ,否则主滑阀将不滑动,冷媒不换向。换向所需的最低动作压差是靠空调系统流量Q I 来保证的。当左右活塞腔的压力差(F 1-F 2)大于摩擦力f 时,四通阀换向开始,当主滑阀运动到中间位置时,四通阀的E 、S 、C 三条接管相互导通,压缩机排出的冷媒从四通阀D 接管直接经E 、C 接管流向S 接管(压缩机回气口),使压力差快速降低,形成瞬时串气状态(中间流量状态)。此时,若压缩机的排气流量Q I 远大于四通阀的中间流量Q M ,便可以建立足够大的换向压力差而使四通阀换向到位;反过来,若压缩机

图3 压力差(F 1-F 2)与流量的关系