Onderwerpen:
- Inleiding
- Capillair
- Thermostatisch ExpansieVentiel (TEV)
- Mogelijke storingen
Inleiding:
Een expansieventiel is een essentieel onderdeel van airconditioningsystemen. Het functioneert als een vernauwing in de leiding tussen het droger/filterelement en de verdamper, wat resulteert in een overgang van hoge naar lage druk. In de onderstaande afbeelding is het expansieventiel (uitgevoerd als blokventiel) groen omkaderd.
Nadat het koudemiddel vanaf de compressor het filter/droger element is gepasseerd, bereikt het het expansieventiel met een druk van ongeveer 15 bar en een temperatuur van ongeveer 45 graden Celsius. Vanuit het expansieventiel komt het koudemiddel in de verdamper terecht. Terwijl het koudemiddel door de vernauwing van het expansieventiel stroomt, ondergaat het een aanzienlijke drukverlaging. Wanneer de druk daalt, daalt ook het kookpunt van het koudemiddel. Het koudemiddel begint te verdampen en over te gaan van vloeistof naar gasvorm. In deze faseverandering van vloeistof naar damp, absorbeert het koudemiddel de warmte uit de omgeving. Deze vrijgekomen warmte wordt aan de passerende lucht die door de verdamper stroomt onttrokken, wat resulteert in de koeling van de lucht. Deze afgekoelde lucht wordt het interieur in geleid, wat resulteert in de gekoelde en gedroogde lucht die een airconditioning produceert.
Er bestaan verschillende soorten expansieventielen, namelijk het capillair expansieventiel en het thermostatisch expansieventiel (TEV), dat ook vaak “blokventiel” wordt genoemd. Deze worden hieronder beschreven.
Capillair:
In airconditioningsystemen kom je soms een eenvoudig type expansieventiel tegen, genaamd een capillair of orifice. Bij nieuwere voertuigen worden expansieventielen meestal niet meer met een capillair, maar met een thermostatisch (geregeld) expansieventiel uitgerust.
Bij een aircosysteem met capillair kan de koelcapaciteit niet nauwkeurig worden aangepast. Als de druk te hoog wordt of de verdamper te koud wordt, schakelt de aircocompressor meestal uit.
De buitenkant van het capillaire expansieventiel is meestal gemaakt van kunststof en er zit een speciale buis binnenin. Er zijn filters vóór en na die buis. Het capillair zorgt voor een plotselinge daling van de druk, wat de kooktemperatuur van het koudemiddel snel laat dalen en het van vloeistof in gas laat veranderen. Hoe het capillair is gebouwd, bepaalt hoeveel de druk daalt, en dit heeft invloed op de temperatuur wanneer het koudemiddel de verdamper binnengaat. Het capillair kan in verschillende maten worden gevonden, en als je er een met andere afmetingen plaatst, verandert de koelcapaciteit van het systeem. Als er minder verdamping in de verdamper plaatsvindt, betekent dit meestal minder koeling.
In aircosystemen met een capillair vinden we in het lagedrukgedeelte ook meestal een accumulator. Deze voorkomt dat er vloeistof wordt opgezogen door de compressor, omdat het capillair een vaste opening heeft. De accumulator heeft ook andere belangrijke taken, zoals filteren, vocht verwijderen (drogen) en koudemiddel opslaan. Het koudemiddel komt vanuit de verdamper de accumulator binnen als gas, met nog wat vloeistofdruppels. Een afscheidingsscherm in de accumulator zorgt ervoor dat de vloeistofdeeltjes naar beneden zakken langs de zijkant. Een droogmiddel haalt vocht uit het koudemiddel. Bovendien wordt de damp aan de bovenkant door de compressor aangezogen via een kleine opening van ongeveer 1 millimeter, waarbij een beetje olie wordt meegenomen.
Bij aircosystemen met een capillair kunnen de volgende storingen voorkomen:
- Verstopping: Als het capillair verstopt raakt door verontreinigingen in het koudemiddel, kan dit de koelcapaciteit verminderen;
- Verkeerde afmetingen: In bepaalde gevallen kan het nodig zijn om het capillair te vervangen door een exemplaar met andere afmetingen om de koelcapaciteit van het systeem aan te passen. Dit kan vereist zijn bij systeemwijzigingen of als de oorspronkelijke specificaties niet voldoen aan de vereiste prestaties, zoals een bevriezende verdamper of te weinig koeling.
- Systematische problemen: Als het airconditioningsysteem voortdurend prestatieproblemen vertoont en andere componenten zijn gecontroleerd en in goede staat verkeren, kan het capillair een mogelijke oorzaak zijn. Mogelijk is het capillair beschadigd en is dit niet gemakkelijk te zien.
Thermostatisch ExpansieVentiel (TEV):
Een airconditioningssysteem dat we bij moderne voertuigen meestal aantreffen, is een systeem met een thermostatisch geregeld expansieventiel, afgekort tot TEV. Het thermostatisch expansieventiel vervangt het systeem met een capillair en is in principe een vernauwing waarvan de grootte van de opening wordt geregeld door de temperatuur van het gas dat uit de verdamper stroomt.
Er zijn verschillende uitvoeringen. Naast de vervanging van het capillair is ook het filter/droger element anders. Het filter/droger bevindt zich hier direct na de condensor en heeft te maken met het koudemiddel in vloeistofvorm. De temperatuur wordt gemeten na de verdamper. Als de verdampertemperatuur te hoog wordt omdat er te weinig koudemiddel doorheen stroomt, wordt de opening groter gemaakt, waardoor er meer koudemiddel naar de verdamper wordt toegelaten en de temperatuur weer daalt. Het thermostatisch expansieventiel houdt de temperatuur (en druk) binnen bepaalde grenzen constant. Dit betekent ook dat we zeker kunnen zijn dat het koudemiddel in dampvorm door de compressor wordt aangezogen, waardoor er geen accumulator meer in het lagedrukgedeelte hoeft te worden toegepast.
Het thermostatisch expansieventiel kan worden onderverdeeld in drie soorten:
- Expansieventiel met afstandssensor (remote bulb-control) met interne of externe drukvereffening.
- Blokventiel met intern of extern membraan.
- Elektronisch geregeld expansieventiel.
Thermostatisch expansieventiel met afstandssensor en interne drukvereffening:
Het thermostatisch expansieventiel bestaat uit twee delen, namelijk het meetgedeelte en de sensor of bulb, die verbonden is met het eigenlijke expansieventiel. Het meetgedeelte is gevuld met gas en bevindt zich bij de uitgang van de verdamper. Wanneer de temperatuur aan de uitgang van de verdamper stijgt omdat er te weinig koudemiddel passeert, zet het gas uit en neemt de druk toe. De stift drukt dan de kogel vrij, waardoor meer koudemiddel de verdamper binnenstroomt en de temperatuur aan de uitgang weer daalt. De kogel wordt vrijgegeven zodra de kracht op het membraan vanuit de sensor groter wordt dan de som van de veerkracht en de drukkracht van het koudemiddel aan de inlaatzijde van de verdamper. Wanneer de temperatuur na de verdamper te laag wordt, gebeurt het omgekeerde. De veerkracht drukt de kogel weer op de zitting, de opening vernauwt en de stroom van het koudemiddel wordt verminderd. De TEV-klep handhaaft dus de temperatuur van het koudemiddel constant. Het thermostatisch expansieventiel meet de temperatuur en zet deze om in druk. De drukregeling activeert het ventiel.
Thermostatisch expansieventiel met afstandssensor en externe drukvereffening:
Drukvereffening heeft te maken met de druk onder het membraan. Als de ruimte onder het membraan is verbonden met de inlaatzijde van de verdamper, houden we geen rekening met het drukverlies dat optreedt in de verdamper. Immers, de temperatuurmeting vindt plaats aan de uitlaatzijde van de verdamper, terwijl de regeling aan de inlaatzijde plaatsvindt. Wanneer het drukverlies de 0,2 bar overschrijdt, wordt aanbevolen om een expansieventiel met externe drukvereffening te gebruiken. Als de ruimte onder het membraan wordt verbonden met de uitlaatzijde van de verdamper, is het drukverlies gecompenseerd. Externe drukvereffening wordt meestal toegepast bij grotere systemen.
Blokventiel met extern regelmembraan
Het blokventiel is geïnstalleerd aan de inlaat- en uitlaatleiding van de verdamper. De inlaatleiding bevindt zich naast de uitlaatleiding bij de verdamper. Onderaan het blokventiel komt het koudemiddel in vloeibare vorm vanuit de filter/droger (condensor) binnen en passeert de kogelklep op weg naar de verdamper. Boven het membraan bevindt zich een vastgestelde hoeveelheid gasvormig koudemiddel. Dit gas zal de temperatuur aannemen van het gas dat uit de verdamper komt. Als de temperatuur stijgt, zal de druktoename de stift naar beneden duwen, wat resulteert in een grotere doorstroomopening in de toevoerleiding. Hierdoor kan er meer koudemiddel de verdamper binnenkomen, waardoor de temperatuur daalt. In omgekeerde situaties zal de kogelklep sluiten, waardoor er minder koudemiddel de verdamper binnenkomt en de temperatuur stijgt.
Blokventiel met intern regelmembraan:
In het blokventiel met een intern regelmembraan bevindt zich aan de uitlaatzijde van de verdamper een thermokop met koudemiddel. Het koudemiddel in de thermokop neemt de temperatuur aan van het koudemiddel dat de verdamper verlaat. Bij een hoge temperatuur zet het koudemiddel uit, waardoor het membraan van de capsule de stang naar beneden duwt en de opening van de kogelklep vergroot. Omgekeerd zal een lagere temperatuur het membraan omhoog laten gaan, waardoor de opening kleiner wordt. Deze twee situaties zijn in de onderstaande afbeeldingen getoond.
Elektronisch geregeld thermostatisch expansieventiel:
Met behulp van de ECU van de klimaatregeling kan het Elektronisch geregelde ExpansieVentiel (afgekort als EEV) worden aangestuurd. Hiervoor kan een stappenmotor worden gebruikt. Deze stappenmotor maakt het mogelijk dat de naald in kleine stapjes de opening vergroot of verkleint. Afhankelijk van de gewenste temperatuur in het interieur kan de ECU zeer snel de capaciteit regelen door gebruik te maken van de elektrisch aangestuurde aircocompressor en het expansieventiel.
Mogelijke storingen:
In de werkplaats komen we problemen met het expansieventiel tegen. Meestal ontstaan problemen door vervuiling, waardoor het expansieventiel verstopt raakt, of open blijft staan.
- Het ventiel is verstopt:
Verstopping wordt veroorzaakt door verontreinigingen in het koudemiddel. Als gevolg van de verstopping komt er te weinig koudemiddel in de verdamper, wat leidt tot een oplopende druk met het gevaar dat de compressor oververhit raakt. - Het ventiel blijft openstaan:
Doordat het ventiel geopend blijft, kan er teveel koelmiddel de compressor binnenkomen. Op het moment dat nog niet alle koudemiddel in de verdamper is overgegaan in gas, bestaat de kans dat er een (te grote) hoeveelheid vloeibaar koudemiddel in de compressor terecht komt, waardoor de compressor een vloeistofslag kan maken.
Vervuilingen zijn eenvoudig te voorkomen: vervang de filter/droger periodiek.
Gerelateerde pagina: