Gazi ÜNİversitesi

3.2.2. Direkt (Ekspansiyon) Valfleri

İlk soğutma uygulamalarında elle kumandalı ekspansiyon valfleri kullanılarak sağlanan bu işlem bu gün otomatik ekspansiyon valfleri ile sağlanmaktadır. Otomatik ekspansiyon valflerini üç ana grupta toplamak mümkündür;

1 – Sabit çıkış basınçlı valfler (direkt valfler).

2 – İç dengelemeli termostatik şarjlı/kumandalı valfler.

3 – Dış dengelemeli termostatik şarjlı valfler.
Bunlardan sabit çıkış basınçlı valf, daha ziyade küçük kapasiteli soğutma sistemleri için tatmin edici bir çalışma sağlar. Bir oksijen regülatörünün çalışma prensibine göre çalışır ve elle yapılan çıkış basıncı ayarını devamlı olarak muhafaza eder. Evaporasyon sıcaklığı, böylece basınç kontrolü suretiyle muhafaza edilmeye çalışılır. Evaparatör yüklerinin değişimlerine bağlı olarak değişen kızgınlık değerlerini belirli bir seviyede tutmak veya sıvının emişe yürümesini önlemek bu tip valflerle mümkün değildir. Bu nedenle, bu tür valfler sadece yük değişimleri çok az olan evaparatör uygulamaları için kullanılmalıdır. Diğer bir uygulama sahası, büyük kapasiteli emiş basınç regülatörlerinin pilot kontrol valfi olarak kullanılmalarıdır.
Otomatik ekspansiyon valfi olarak da adlandırılan direkt valflerin bir özelliği; kompresör durduğumda, evaparatöre geçmiş olan sıvı akışkanın basıncının, kompresörün emiş durduğundan, kısa sürede yükselerek valfin çıkış basıncını yükseltip valfin diyaframı vasıtasıyla valfi sıkı şekilde kapatmasıdır. Bu tür valflerle ilgili akılda tutulması gereken iki husus da;
1 – Direkt valfler rakım seviyesinden etkilene bilir ve basınç-sıcaklık ayarının kontrolü gerekir.

2 – Direkt valfin kullanıldığı sistemdeki soğutucu akışkanın cinsine göre basınç sıcaklık ayarı yapılmalıdır.

3.2.3. Termostatik Genleşme Valfi

Termostatik genleşme valfibuharlaştırıcı (evaparatör) serpantinin çıkışındaki gaz sıcaklığını sabit tutar. Bu tip valfin iki üstün tarafı vardır.

Evaparatöre giren soğutucu miktarını, soğutma yüküne bağlı olarak kontrol eder. Bir kompresöre paralel olarak bağlı birkaç evaparatör kullanılmasını mümkün kılar. Termostatik genleşme valfi yapı itibariyle otomatik genleşme valfine benzer, farklı olarak içinde aynı cins sıvı bulunan ince bir boru ile bunun uç haznesinde oluşan bir sistem ile donatılmıştır. Bu sistem ufak haznesi buharlaştırıcı serpantinin çıkışında boruya sıkıca raptedilmiştir.ince borunun diğer ucu ise valfin üst tarafına eklenmiş bulunan bir körük veya diyaframın üzerine açılır.

Şekil 3.2. Termostatik valf çalışma prensibi

Termostatik genişleme valfi ayar kabiliyeti bakımından otomatik genişleme valfine göre daha üstündür. Soğutma yükündeki artışa göre soğutucu akışkanın debisini devamlı olarak ayarlamak mümkün olur. Ayrıca termostatik valfde kızma derecesini ayarlayarak buharlaştırıcı çıkışında soğutucu akışkanın bir miktar kızdırılması sağlanabilir. Çok düşük kızma derecesinde, kompresör durduğu zaman genişleme valfinin tam kapanması güçleşebilir. Bu durumda sisteme genişleme valfinden önce bir manyetik valf monte etmek gerekir. Kompresörü tahrik eden elektrik motorunun akımı kesilince, manyetik valf de kapanır.
Termostatik genleşme valfi belli bir kızgın buhar sıcaklığı için ayarlandığı zaman buharlaştırıcı serpantin çıkışında bu sıcaklığı sabit tutar. Soğutma yükü arttığı takdirde serpantin içindeki sıvı soğutucu çok daha erken buharlaşacak ve kızgın buhar sıcaklığı arttıracaktır. Bu durum kapiler boru içindeki freon basıncı artar. Diyafram yardımı ile deliği açar ve daha fazla sıvı girmesini sağlar. Aksi durumda ise deliği kapama suretiyle yüke bağlı olarak otomatik kumanda sağlamış olur. Bu suretle aynı kompresöre bağlı parelel evaparatörler bulunduğu zaman, bunların kendi termostatik genleşme valfleri var ise, her evaparatör kendi yüküne uygun sıvı beslenmiş olacaktır.

3.2.3.1. İç Dengelemeli Termostatik Genleşme Vanaları

Bu tip vanaların çalışması sırasında üç farklı çalışma rejimi oluşabilir;

1. 
   Kuvvetlerin dengede olması
   
2. 
   Kızgınlık değerinde artma olması
   
3. 
   Kızgınlık değerinde azalma olması
   

P1 basıncı buharlaştırıcıdan çıkan soğutucu akışkanın doymuş buhar basıncı olup bu basınç vana iğnesini açmaya çalışmaktadır. Bu açıcı kuvvete karşı koyacak olan ve diyaframın alt tarafında bulunan yani vana iğnesini kapamaya çalışan P2 buharlaştırıcı basınç kuvveti. P3, kızgınlık ayar yayının oluşturduğu basınç kuvvetidir. Bu kuvvetlerin değerleri P1 = P2 + P3 olduğunda denge sağlanmış olacaktır. Kızgınlık değerinde artma olması halinde buharlaştırıcı çıkışındaki sıcaklığın yükselmesine bağlı olarak kuyruk sıcaklığı da ve bunun sonucu olarak diyaframa gelen basınç artar. Bu suretle P1> P2 +P3 olur ve P1 vana iğnesini açar.

Kızgınlık değerinin azalması durumunda buharlaştırıcı çıkışındaki sıcaklığın azalmasıyla kuyruk sıcaklığı da düşer ve diyaframın üst tarafına gelen basınç azalır. Bu suretle P1< P2 +P3 olur ve sonuç olarak vana iğnesi kapanmaya başlar. Bazen iç dengelemeli vanaların kızgınlık ayarları TGV’nin imal edildiği fabrikalarda yapılır ve ayrıca bir ayar vidası yoktur. Daha ziyade belli ve seri bir soğutma uygulaması için yapılan bu tip vanalarda kızgınlık değerinin tespiti ancak gerçek çalışma şartlarını sağlandığında yapılacak deney sonucu bulunabilir.

3.2.3.2. Dıştan Dengeli Termostatik Genleşme Vanaları

Buharlaştırıcı giriş ve çıkış arasındaki basınç kaybı çok fazla ise yani buharlaştırıcı büyük boyutlu ise bu durum TGV’nin çok kısık çalışmasına ve buharlaştırıcı kapasitesinin düşmesine sebep olur. Dış dengelemeli vana kullanarak bu durum önlenebilir. Burada bahsi geçen basınç kaybı klima uygulamalarında 0,6 ^oC civarındaki sıcaklık farkına karşıt olan basınç kayıplarının üzerine çıktığında, bu aşırı sayılarak dış dengelemeli vana kullanılmalıdır.

Dış dengeleme borusu, buharlaştırıcı gerçek çıkış basıncının vana diyaframının alt yüzeyine tepki yapmasını sağlar. Böylece vana diyaframını etkileyen kuvvetler buharlaştırıcıdaki basınç düşümünün etkisinden kurtulmuş ve buharlaştırıcı çıkışındaki kızgınlık değeri, yay ayar değeriyle aynı olacak ve değişmeyecektir.Özet olarak, bir buharlaştırıcıdaki basınç düşümü çok fazla ise yada TGV ile buharlaştırıcı arasında bir dağıtıcı kullanılmışsa TGV’nin dış dengelemeli seçilmesi gerekmektedir.
Dış dengelemeli vanaların kullanımında bazı hususlara dikkat etmek gerekir. Bunlar;
1– Dış dengeleme borusunun bağlantı yeri, genel kural olarak buharlaştırıcının çıkış borusunda kuyruk bağlantı yerinden hemen sonra kompresör tarafında seçilmeli ve emiş borusunun yatay kısmına bağlanacaksa borunun üst yarı kısmına irtibatlandırılarak yağla tıkanması önlenmelidir.

2– Her birisi ayrı bir TGV ile beslenen birden fazla buharlaştırıcısı bulunan bir sistemde dış dengeleme borularının bağlantı yerleri o şekilde seçilmelidir ki, bir buharlaştırıcının dış dengeleme bağlantısı diğer buharlaştırıcının çıkış basıncından etkilenmesi.

3– Bütün buharlaştırıcıların emiş hattı tek bir kollektöre kısa borularla bağlanmış olsa da dış dengeleme boruları ayrı ayrı ve her buharlaştırıcının emiş irtibat borusuna bağlanmalıdır.

4– Hiçbir suretle dış dengelemeli TGV’nin dış dengeleme ağzı körletilmemeli ve bağlantısı yapılmalıdır. Aksi halde çalışmaz.