Das thermische Expansionsventil steuert die Öffnung des Expansionsventils durch die Überhitzung des gasförmigen Kältemittels am Verdampferausgang und findet daher breite Anwendung in nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllten Verdampfern. Je nach Ausgleichsmethode unterscheidet man zwischen thermischen Expansionsventilen mit internem und externem Ausgleich. Das Temperaturfühlersystem des thermischen Expansionsventils kann mit verschiedenen Substanzen und auf unterschiedliche Weise befüllt werden, darunter Flüssigkeits-, Gas-, Kreuz-, Misch- und Adsorptionsbefüllung.

 

1. Einstelltechniken und Tabus beim Umgang mit dem thermischen Expansionsventil

Damit das Expansionsventil unter bestimmten Betriebsbedingungen seine automatische Regelfunktion ausführen kann, muss es bei der Inbetriebnahme der Kälteanlage justiert werden. Dies gewährleistet die korrekte automatische Regelung während des Betriebs. Die Justierung erfolgt über die Stellstange. Durch Drehen der Stellstange wird die Federspannung verändert und somit die statische Überhitzung des Expansionsventils an die Kältebedingungen angepasst. Im Allgemeinen bedeutet Drehen im Uhrzeigersinn Öffnen, Drehen gegen den Uhrzeigersinn Schließen. Zur Einstellung des Verdampfungsdrucks kann die Kappe entfernt und die Stellstange mit einem Schraubenschlüssel im Uhrzeigersinn gedreht werden. Dadurch wird die Federspannung erhöht, die Membran nach oben gedrückt und das Ventil geschlossen. Der Verdampfungsdruck sinkt dadurch allmählich. Durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn wird das Ventil geöffnet und der Verdampfungsdruck erhöht.

Beim Einstellen des Expansionsventils sollte ein Niederdruckmanometer am Saugabsperrventil des Kompressors installiert werden, um die Änderung des Verdampfungsdrucks zu beobachten. Normaler Verdampfungsdruck ist die Bildung von Frost oder Kondenswasser am Saugrohr (Vereisung bei Geräten für mittlere und niedrige Temperaturen; Kondensation bei Klimaanlagen). Bildet sich Frost oder Kondenswasser am Saugabsperrventil oder gar an der Hälfte des Kompressors, ist das Ventil zu groß eingestellt und sollte verkleinert werden. Bildet sich Frost oder Kondenswasser nur am Verdampferausgang oder gar nicht am Ausgang, ist das Ventil zu klein eingestellt und sollte vergrößert werden.

Die Inbetriebnahme des Expansionsventils erfolgt in der Regel in zwei Schritten. Zunächst wird eine Grobeinstellung vorgenommen, d. h. das Ventil kann jeweils um eine Umdrehung gedreht werden. Sobald das Gerät nahezu Betriebstemperatur erreicht hat, erfolgt die Feineinstellung mit jeweils 1/4 bis 1/2 Umdrehungen. Nach jeder Einstellung sollte das System mehrere Minuten oder länger laufen, und die Veränderung des Niederdruckmanometers ist zu beobachten, bevor die nächste Einstellung vorgenommen wird. Nach Abschluss der Inbetriebnahme des Expansionsventils ist die Kappe aufzuschrauben und mit einem Schraubenschlüssel festzuziehen, um Kältemittelverluste zu vermeiden. Die Einstellung des Expansionsventils erfordert Sorgfalt. Gehen Sie während des Einstellvorgangs geduldig vor. Das eingestellte Expansionsventil darf nur dann aus anderen Gründen nachjustiert werden, wenn sich die Betriebsbedingungen des Kühlschranks ändern. In der Regel ist das Expansionsventil des ausgelieferten Geräts bereits werkseitig eingestellt und muss während der Inbetriebnahme vor Ort nicht nachjustiert werden.

 

 

2. Wartungsarbeiten am thermischen Expansionsventil

Zu den häufigsten Fehlern des thermischen Expansionsventils gehören Verstopfungen, Leckagen des Arbeitsmediums aus dem Temperaturfühlerbeutel usw. Die Verstopfung der Ventilbohrung kann durch Eisbildung oder Öl verursacht werden.

Befindet sich Wasser im Kältemittelsystem, löst es sich im Kältemittel. Die Löslichkeit hängt von der Kältemitteltemperatur ab: Bei hohen Temperaturen ist die Löslichkeit hoch, bei niedrigen Temperaturen niedrig. Strömt das Kältemittel mit einer Kondensationstemperatur von etwa 30 °C in die Drosselöffnung des Expansionsventils, kühlt es sich unter dem Verdampfungsdruck sofort auf die Sättigungstemperatur (Verdampfungstemperatur) ab, wobei sich ein Teil des Wassers abscheidet. Liegt die Verdampfungstemperatur unter 0 °C, bildet sich an der Drosselöffnung eine Eisschicht. Mit zunehmender Eisschichtdicke kann die Drosselöffnung verstopfen.

Kältemittelöl und Kältemittel lösen sich gegenseitig, wobei das Ausmaß der Lösung temperaturabhängig ist. Bei hohen Temperaturen ist die Lösungsmenge groß, bei niedrigen Temperaturen hingegen gering. Wenn die Flüssigkeit in die Expansionsventilöffnung eintritt und ihre Temperatur nach der Drosselung rapide abfällt, trennt sich ein Teil des Kältemittelöls ab und setzt sich um die Ventilöffnung ab. Liegt die Verdampfungstemperatur unter dem Gefrierpunkt des Kältemittelöls, kondensiert dieses zu einer Paste. Steigt die Ölmenge allmählich an, verstopft die Ventilöffnung, da sich Wasser und Öl bei niedrigeren Verdampfungstemperaturen leichter trennen. Daher kann es in Kälteanlagen mit niedrigen Verdampfungstemperaturen leicht zu Eis- und Ölverstopfungen kommen.

Beurteilung einer Verstopfung der Ventilbohrung durch Eis oder Öl: Wenn die Kälteanlage eine gewisse Zeit normal läuft, der Saugdruck rapide auf Unterdruck (Vakuum) abfällt, die Temperatur im Kühlraum ansteigt, die Eisschicht schmilzt (zuerst die Eisschicht im Saugrohr) und das Strömungsgeräusch des Expansionsventils nicht mehr hörbar ist, ist die Ventilbohrung wahrscheinlich durch Eis oder Öl verstopft. Um dies zu bestätigen, kann das Gehäuse des Expansionsventils (ohne Abschaltung) mit einer Spirituslampe erwärmt werden. Nach ein bis zwei Minuten Erwärmung ist zunächst ein Luftstrom zu hören, gefolgt von einem Knarren. Steigt der Saugdruck wieder an und beginnt der Auslass des Expansionsventils erneut, weiß zu werden, ist die Ventilbohrung tatsächlich durch Eis oder Öl verstopft.