Zawór rozprężny i jego wpływ na pracę klimatyzacji i trwałość sprężarki

04 Maj 2021
Zanieczyszczenie układu, dodatki, zużyty wkład osuszacza, opiłki z zatartej sprężarki klimatyzacji, niewłaściwe płukanie – wszystko to może doprowadzić do wewnętrznego zatkania zaworu rozprężnego.

Niesprawny zawór rozprężny ma negatywny wpływ na parametry przepływu czynnika w układzie klimatyzacji i, w rezultacie, na wydajność i trwałość całego systemu. Po pierwsze praca układu zostaje wtedy zaburzona, przez co na ogół występują problemy z niewystarczającym schładzaniem powietrza napływającego do kabiny pojazdu. Po wtóre zakłócenia w przepływie czynnika skutkują nadmiernym obciążeniem i złym smarowaniem sprężarki, w krańcowych przypadkach dostaje się do niej czynnik w postaci ciekłej, co prowadzi do poważnych uszkodzeń tego urządzenia.

W każdym układzie klimatyzacji termiczny zawór rozprężny (oznaczany skrótem TXV od angielskich słów thermal expansion valve) jest fabrycznie skalibrowany, gdyż jego zadaniem jest utrzymywanie właściwego przegrzania czynnika chłodniczego na wyjściu z parownika, a to w celu zapewnienia optymalnej pracy całego układu. Oprócz podstawowej funkcji dozowania czynnika i kontrolowania jego przepływu, zawór TXV ma duży wpływ na żywotność sprężarki. Opóźnienia w pracy zaworu, nieprawidłowe, niezrównoważone dozowanie czynnika oraz zawieszenie się zaworu w pozycji otwartej lub zamkniętej należą do najczęstszych niedomagań zaworów rozprężnych.

Nieprawidłowe dozowanie czynnika

Nieprawidłowe dozowane czynnika roboczego często występuje w zaworach o niskiej jakości, w zaworach źle skalibrowanych a także w pojazdach o dużym przebiegu na skutek zużycia lub nieszczelności w membranowym siłowniku sterującym iglicą zaworu. Generalnie nieprawidłowe dozowanie czynnika pojawia się, gdy element sterujący zaworem reaguje nieprawidłowo. Niesprawność ta może prowadzić do niedostatecznego lub nadmiernego przepływu czynnika do parownika, a oba te scenariusze są niekorzystne dla systemu klimatyzacji.

W przypadku niedostatecznego przepływu czynnika, wydajność chłodzenia powietrza przez parownik zostaje znacznie zredukowana, i tylko nieznaczna część powierzchni parownika jest wykorzystana. W rezultacie system klimatyzacji ma za małą wydajność, zaś sprężarka narażona jest na ciągłą pracę, przegrzanie i szybsze zużycie, w wyniku niedostatecznego chłodzenia i smarowania (mniejsza ilość czynnika oznacza mniejszą ilość transportowanego przezeń oleju).

Z kolei przy nadmiernym przepływie czynnika do parownika występuje nadmierne, niekontrolowane schładzanie powietrza przez parownik. Zachodzi jedocześnie wysokie ryzyko przedostania się ciekłego czynnika do sprężarki (brak przegrzania czynnika), przez co mogą wystąpić uderzenia cieczy o denka tłoków sprężarki („klekotanie”), co prowadzi do jej poważnych uszkodzeń.

Powstawanie lodu na parowniku
Zanim pochopnie oskarżymy zawór TXV za powstały na parowniku lód, należy sprawdzić czy filtr kabinowy nie jest zabrudzony lub zapchany. Skontrolować również trzeba czy w układzie klimatyzacji nie ma wilgoci, nie pojawiły się wycieki oraz czy znajduje się w nim wystarczająca ilość czynnika.

Zablokowany zawór rozprężny

Najczęściej przyczyną zablokowania się zaworu rozprężnego są zanieczyszczenia oraz wytrącenia w układzie klimatyzacji związane z nieodpowiednim użyciem wszelkich dodatków, cząstki zużytego wkładu filtracyjnego osuszacza klimatyzacji, ścier ze sprężarki oraz brak przeprowadzenia płukania układu. W zależności od pozycji, w jakiej zablokował się zawór, mogą zachodzić różne scenariusze z tego wynikające.

I tak w pełni zamknięty lub zablokowany zanieczyszczeniami zawór powoduje ograniczenie w przepływie czynnika. Oprócz zmniejszonej wydajności układu, ograniczenia smarowania sprężarki, ograniczenia schładzania powietrza napływającego do kabiny, następuje także drastyczne zwiększenie ciśnienia po stronie wysokiego ciśnienia w układzie oraz przegrzewanie się sprężarki lub jej zatarcie. To właśnie dlatego w niektórych autach stosowany jest czujnik ciśnienia zaraz za sprężarką, co pozwala ochronić ją przed zatarciem poprzez jej wyłączenie w odpowiednim momencie. W prostszych układach lub układach ze sprężarką o stałej pojemności skokowej czy ze sprężarką ślimakową (ang. scroll), zablokowany w pozycji zamkniętej zawór rozprężny może doprowadzić do poważnego uszkodzenia sprężarki.

Z kolei zawór zablokowany w pozycji otwartej lub częściowo otwartej uniemożliwia powstanie odpowiedniego spadku ciśnienia na zaworze. W efekcie w przyłączu po niskociśnieniowej stronie układu obserwowany będzie za wysoki poziom ciśnienia. Awaria taka ogranicza przemianę fazową całej ilości czynnika, co spowoduje spadek wydajności układu (rozrzedzenie oleju), potencjalnie może też wystąpić oblodzenie przewodów po stronie ssania.

Nieprawidłowe smarowanie spowodowane przegrzaniem, rozcieńczeniem oleju lub nadmiernym zanieczyszczeniem prowadzi do awarii sprężarki. Wszystkie te przyczyny można powiązać z wadliwym TXV.

Pierwszym  objawem na stale otwartego zaworu (częściowo lub całkowicie) będzie niska wydajność układu, wysoce prawdopodobne jest także, że  sprężarka ulegnie zatarciu w wyniku „twardej pracy” z ciekłym czynnikiem lub w na skutek przegrzania, spowodowanego tym, że czynnik nie chłodzi sprężarki.

Rekomendacje specjalistów

Jak z tego widać wielu poważnych uszkodzeń sprężarki można uniknąć sprawdzając zawór rozprężny podczas diagnostyki układu klimatyzacji. Na zawór należy zwłaszcza zwrócić uwagę, gdy miało miejsce zatarcie oryginalnej sprężarki i nastąpi jej wymiana.

Specjaliści od serwisowania układów klimatyzacji rekomendują więc:

  • Należy zapoznać się z budową układu klimatyzacji przed jego diagnostyką, aby ustalić potencjalną awarię zaworu rozprężnego. Istniej wiele rozwiązań konstrukcyjnych układu klimatyzacji, a objawy awarii mogą się różnić w zależności od typu sprężarki, liczby czujników ciśnienia oraz działania układu sterującego systemem.

  • Należy przeprowadzać rozszerzoną diagnostykę układu. Diagnostyka ciśnieniowa za pomocną manometrów może ujawnić najbardziej typowe problemy z zaworem rozprężnym. Sugerowane jest porównanie ciśnień w układzie z plakatem serwisowym firmy Nissens dotyczącym diagnostyki ciśnieniowej układu klimatyzacji.

  • Przegrzanie zmierzone na wyjściu z parownika pozwoli ustalić czy zawór i system pracują optymalnie. Należy więc zmierzyć temperaturę na wyjściu z parownika oraz ciśnienie po stronie niskiego ciśnienia w układzie (LP). Zmierzone ciśnienie trzeba odnieść do temperatury nasycenia danego czynnika używając wykresu ciśnienie-temperatura (P-T). Odejmując te dwie wartości temperatur otrzymuje się wartość przegrzania czynnika.

  • Przy wymianie sprężarki klimatyzacji, wraz z innymi częściami, należy wymienić także zawór rozprężny. Zawór TXV stanowi relatywnie niski koszt, jednakże pozwoli to uchronić układ klimatyzacji od poważnych awarii. Należy zawsze wymieniać zawór rozprężny, gdy odnotowano zanieczyszczenia w układzie lub gdy sprężarka uległa zatarciu lub przegrzaniu.

  • Należy pamiętać, aby płukać układ klimatyzacji przed montażem nowej sprężarki oraz przed założeniem nowego zaworu rozprężnego. Trzeba się upewnić, że w układzie nie ma zanieczyszczeń stałych, wilgoci oraz cieczy płuczącej układ. W przypadku chłodnicy klimatyzacji wykonanej w technologii rurek z mikrokanałami (ang. microtubes) należy ją wymienić na nową, gdyż niemożliwe jest jej prawidłowe wypłukanie.

  • Test szczelności za pomocą azotu oraz wykonana i utrzymana przez długi czas próżnia w układzie są obowiązkowe przed nabiciem układu, gdyż eliminują wilgoć z układu.

Warto zapoznać się także z innymi poradami firmy Nissens dotyczącymi zaworów rozprężnych i diagnostyki układu klimatyzacji. Znalazły się one w publikacjach:

  1. Biuletyn techniczny – usterki zaworów TXV;
  2. Analiza przypadku – dlaczego warto wymienić zawór TXV podczas wymiany sprężarki klimatyzacji?
  3. Diagnostyka ciśnieniowa układu klimatyzacji – plakat firmy Nissens.

Zawory rozprężne w autach hybrydowych i elektrycznych

Na koniec należy jeszcze wspomnieć, że wiele pojazdów nowej generacji wykorzystuje zaawansowane systemy HVAC  (ang. heating, ventilation, air conditioning) oparte na rozwiązaniach pomp ciepła z kilkoma zaworami sterowanymi elektrycznie, zarządzającymi pracą systemu w różnych trybach. Aby uzyskać optymalną pracę układu klimatyzacji, w systemach tych zawór TXV jest sterowany sygnałem elektrycznym, a jego dysza ma kształt klina, przez co umożliwia bezstopniową regulację przepływu czynnika w zakresie od 0 – 100%.

Więcej informacji technicznych oraz danych kontaktowych można znaleźć na stronie internetowej www.nissens.com.

 

Artykuł sponsorowany firmy Nissens
Niniejszy artykuł oraz jego zawartość nie są objęte żadną gwarancją a publikując go zrzekamy się wszelkiej odpowiedzialności. Zawsze postępuj zgodnie z instrukcjami producenta pojazdu, aby zachować zgodność z odpowiednimi procedurami obsługi i konserwacji. Firma Nissens Automotive A/S nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek szkody majątkowe lub obrażenia ciała, bezpośrednie lub pośrednie szkody spowodowane awarią lub przestojem w eksploatacji pojazdu, spowodowane nieprawidłowym zastosowaniem, instalacją i/lub niewłaściwym użytkowaniem naszych produktów.
©Nissens Automotive A/S, Ormhøjgårdvej 9, 8700 Horsens, Dania.

 

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz