四通阀结构组成、工作原理与常见故障
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2024年11月29日 09:17:34
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来源:制冷百科

四通阀也被称为四通电磁阀或四通换向阀,是制冷设备中不可或缺的关键部件,尤其在热泵式空调器中应用广泛,四通阀通过改变系统中制冷剂的流向,实现制冷、制热或除霜等功能的切换。 一、四通阀的结构与使用方法 四通阀主要由三部分构成:先导阀、主阀以及可拆卸的电磁线圈,其中先导阀与主阀被牢固地焊接成一体。 四通阀的工作原理简述如下: 当电磁线圈断电时(如下图所示),先导滑阀②在压缩弹簧③的推动下向右移动,使得高压气体经由毛细管①流入活塞腔⑤,同时活塞腔④内的气体被排出。由于活塞两端产生的压差,活塞及主滑阀⑥会向右移动,导致E、S接管相通,D、C接管相通,从而形成制冷循环,如下图所示。

四通阀也被称为四通电磁阀或四通换向阀,是制冷设备中不可或缺的关键部件,尤其在热泵式空调器中应用广泛,四通阀通过改变系统中制冷剂的流向,实现制冷、制热或除霜等功能的切换。


一、四通阀的结构与使用方法

四通阀主要由三部分构成:先导阀、主阀以及可拆卸的电磁线圈,其中先导阀与主阀被牢固地焊接成一体。

四通阀的工作原理简述如下:

当电磁线圈断电时(如下图所示),先导滑阀②在压缩弹簧③的推动下向右移动,使得高压气体经由毛细管①流入活塞腔⑤,同时活塞腔④内的气体被排出。由于活塞两端产生的压差,活塞及主滑阀⑥会向右移动,导致E、S接管相通,D、C接管相通,从而形成制冷循环,如下图所示。

相反,当电磁线圈通电时(如下图所示),先导滑阀②在电磁力作用下克服压缩弹簧③的张力向左移动,高压气体则进入活塞腔④,而活塞腔⑤的气体被排出。同样由于活塞两端的压差,活塞及主滑阀⑥会向左移动,使得S、C接管相通,D、E接管相通,进而形成制热循环,如上图所示。

二、四通阀换向故障的识别与分析

  1. 中间流量现象:从四通阀的结构可以看出,当主滑阀处于中间位置时,E、S、C三条接管会相互连通,产生一定的中间流量。此时,压缩机高压管内的冷媒可以直接流回低压管。这种设计是为了在主滑阀处于中间位置时起到卸压作用,保护空调系统免受高压损害。

  2. 压力差与流量的关系:四通阀换向的基本前提是活塞两端的压力差(即排气管与吸气管的压力差)(F1-F2)必须大于摩擦阻力f。否则,四通阀将无法换向。换向所需的最低动作压力差依赖于系统流量来保障。当活塞两端的压力差大于摩擦阻力时,四通阀开始换向;当主滑阀移动到中间位置时,四通阀的E、S、C三条接管相互导通,部分冷媒会从D接管直接通过E、C接管流向S接管(压缩机回气口),形成短暂的串气状态。

此时,若压缩机排出的冷媒流量远大于四通阀的中间流量损失,则高低压差不会显著下降,四通阀有足够的换向压力差使主滑阀到达预定位置;然而,如果压缩机排出的冷媒流量不足,四通阀的中间流量损失会导致高低压差显著下降。当高低压差小于四通阀换向所需的最低动作压力差时,主滑阀将停留在中间位置,形成持续的串气现象。

三、冷媒流量不足的可能成因

  1. 空调系统存在外部泄漏,导致系统冷媒循环量减少;

  2. 在极寒天气下,冷媒蒸发量不足;

  3. 四通阀与系统不匹配,所选四通阀的中间流量过大而系统能力较小;

  4. 空调机的换向时间设置不当。通常系统设计为压缩机停机一段时间后四通阀才换向,此时高低压趋于平衡,换向可能不到位,导致主滑阀停留在中间位置;下次启动时,由于中间流量的存在,造成流量不足;

  5. 压缩机启动时流量不足,尤其在变频机中更为显著。

四、四通阀换向不良的可能原因

  1. 线圈断线或电压不符合线圈规格要求,导致先导阀阀芯无法动作;

  2. 外部因素导致先导阀部变形,使阀芯无法动作;

  3. 外部因素导致先导阀毛细管变形,流量减少,无法形成换向所需的压力差;

  4. 外部因素导致主阀体变形,活塞部被卡死而无法动作;

  5. 系统内的杂质进入四通阀内卡死活塞或主滑阀;

  6. 钎焊配管时主阀体温度超过120℃,导致内部零件热变形而无法动作;

  7. 空调系统冷媒外泄,冷媒循环量不足,无法建立换向所需的压力差;

  8. 压缩机的冷媒循环量无法满足四通阀换向的最低流量要求;

  9. 变频压缩机转速频率较低时,无法保证换向所需的必要流量;

  10. 涡旋压缩机产生的液压冲击导致四通阀活塞部损坏而无法动作。

五、四通阀串气的判断与处理方法

判断四通阀是否串气的方法:用手触摸四通阀下面的三条管,如果都发热,说明四通阀换向未到位,处于中间串气状态。另外,也可以使用一小块磁铁进行辅助判断;当换向时,如果小磁铁不随之移动,也说明存在串气现象。此时,可以向系统充入一定量的制冷剂,以帮助四通阀换向到位。

四通阀不换向的原因较多,维修时通常表现为不制冷或不制热。排除方法包括:

  1. 首先检查系统内冷媒是否充足(仅依据系统压力判断可能不够全面);

  2. 检查系统是否存在外部泄漏导致冷媒损失;

  3. 检查四通阀阀体及毛细管等是否有碰伤或变形;

  4. 检查线圈的通断电是否正常,以及电压是否在允许范围内;

  5. 通过听声音判断先导阀是否动作正常(线圈通断电时应有“塔、塔、塔”的阀芯撞击声);为更准确地判断,给四通阀通电以便聆听声音;

  6. 如果先导阀动作正常但主阀体不动作,说明四通阀换向所需的最低动作压力差没有建立。此时,可以向系统内充入足够的冷媒以帮助其正常换向。

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