LA VANNE 4 VOIES D’INVERSION DE CYCLE (3^ème partie)

D) Exercices d’application :

EXERCICE N°1

En plein hiver, un dépanneur doit remplacer la V4V sur l’installation ci-contre.

Après avoir récupéré le fluide de l’installation et démonté la V4V défectueuse, le dépanneur se pose la question suivante :

Vu la température extérieure et la température intérieure (plutôt fraîche), la régulation va faire repartir la pompe à chaleur " en chaud ".

Alors, avant de monter la V4V neuve, vaut-il mieux amener le tiroir à droite, à gauche, ou cela n’a-t-il aucune importance ?

Pour vous aider, nous avons reproduit un schéma gravé sur l’électrovanne.

EXERCICE N°2

Un monteur installe une bouteille anti-coups de liquide sur l’aspiration du compresseur.

A la suite d’une grossière erreur, il monte la bouteille à l’envers.

Quelles peuvent être les conséquences d’une telle erreur de montage ?

EXERCICE N°3

En plein hiver, vous êtes appelé en dépannage sur l’installation ci-contre.

En arrivant, vous constatez que la batterie extérieure est anormalement givrée.

Un rapide toucher des 4 tubes de la V4V vous permet de déduire que la pompe à chaleur est en position chauffage.

En manoeuvrant électriquement l’électrovanne pilote vous l’entendez distinctement " cliquer " (l’électrovanne semble donc fonctionner normalement) mais le tiroir de la V4V ne bascule pas en position dégivrage, bien que le D P disponible soit tout à fait normal.

En effectuant un toucher des capillaires de la V4V, vous constatez que le capillaire droit et celui de la voie commune sont anormalement chauds.

Que peut-il bien se passer ?

EXERCICE N°4

En parcourant la documentation d’un des principaux fabricants de V4V, vous trouvez les renseignements suivants :

Pour l’inversion correcte :

- Pression différentielle mini : 1 bar.

- Pression différentielle maxi : 25 bar.

Nous savons déjà qu’il faut une pression différentielle minimum (DP entre la HP et la BP) pour permettre le basculement franc du tiroir. Nous en avons longuement parlé.

Mais pourquoi la pression différentielle entre la HP et la BP ne doit-elle pas dépasser un maximum de 25 bar ? Quels sont les risques ?

CORRECTION DE L'EXERCICE N°1

Les 4 solutions se trouvent sur les pages suivantes. Mais ne tournez pas trop vite cette page et essayez auparavant de résoudre ces exercices. C’est en cherchant (et souvent en se trompant) qu’on peut réellement faire des progrès...

Quand le dépanneur aura terminé sa réparation, la pompe à chaleur devrait normalement repartir en fonction chauffage. C’est dire que la batterie intérieure sera alors utilisée comme condenseur.

L’examen des tuyauteries nous montre qu’à ce moment, le tiroir de la V4V devra être à gauche.

Avant de remonter la vanne neuve, le dépanneur devra donc vérifier que le tiroir est effectivement à gauche, en observant l’intérieur de la V4V par ses 3 orifices de raccordement inférieurs.

Si ce n’est pas le cas, il amènera le tiroir du coté gauche soit en tapant la vanne du coté gauche sur une planchette, soit en la frappant du coté gauche avec un maillet.

C’est seulement après avoir pris cette précaution élémentaire qu’il pourra installer la V4V neuve (attention aux surchauffes excessives du corps de vanne).

Maintenant, observons ci-contre la signification du schéma parfois gravé sur l’électrovanne (bien que cela rende énormément service, ce schéma n’y est pas toujours).

Le tiroir ayant été positionné à gauche par le dépanneur, il est préférable que la bobine de l’électrovanne soit au repos au moment du démarrage.

Le compresseur venant juste de démarrer, cette précaution permettra d’éviter une tentative d’inversion alors que le DP entre la HP et la BP est très faible. En effet, toute tentative d’inversion avec un DP trop petit risquerait de provoquer un blocage du tiroir en position milieu.

Dans cet exemple, pour éviter tout risque, il suffira de débrancher un fil de la bobine avant de démarrer la pompe à chaleur. Cela rendra complètement impossible une inversion parasite (due par exemple à un problème électrique) avec un DP trop faible.

En prenant toutes ces précautions, le dépanneur met toutes les chances de son coté lui permettant d’éviter un éventuel problème dû à la V4V.

CORRECTION DE L'EXERCICE N°2

Si la bouteille anti-coups de liquide est malencontreusement montée à l’envers, elle se transforme en un magnifique piège à liquide de forte capacité, comme indiqué sur le schéma.

Ainsi, l’huile qui revient en permanence par l’aspiration se piège dans le fond de la bouteille, sans aucune possibilité de revenir au compresseur tant que le niveau n’affleure pas avec le piquage de l’aspiration.

C’est dire que très rapidement il va manquer de l’huile dans le carter et qu’un grippage mécanique a de fortes chances de détruire irrémédiablement le compresseur.

CORRECTION DE L'EXERCICE N°3

Dans cet exercice, le D P est normal et l’électrovanne pilote semble fonctionner normalement. Cependant, le tiroir de la V4V ne réagit pas et reste désespérément en position gauche alors qu’il devrait basculer à droite. On peut donc penser soit que la pression ne descend pas suffisamment à droite du tiroir, soit que la pression n’est pas assez élevée à gauche du tiroir.

Puisque le capillaire droit et le capillaire relié à la voie commune sont chauds, c’est la preuve que l’électrovanne pilote est positionnée correctement et que les gaz HP y circulent. Il est donc possible que la quantité de gaz HP passant par le piston droit soit supérieure à la quantité de gaz évacuée par le capillaire droit, ce qui ne permet pas une réduction de pression suffisante à droite du tiroir pour permettre son basculement. Dans ce cas, soit il y a un débit de fuite excessif sur un joint de piston (repère 1), soit un capillaire est en partie obstrué (repère 2).

Il est également possible que l’orifice de piston (repère 3) soit bouché auquel cas la pression pourrait devenir insuffisante à gauche du tiroir pour basculer le tiroir.

A noter : Les mêmes symptômes (l’électrovanne pilote fonctionne normalement, le D P est normal mais le tiroir ne bascule pas) pourraient provenir d’un capillaire complètement bouché. Dans ce cas, il n’y aurait plus de passage de gaz HP et aucun des 3 capillaires ne serait chaud.

CORRECTION DE L'EXERCICE N°4

Nous avons déjà évoqué le problème des pressions différentielles maximales (voir : Les détendeurs thermostatiques, page 292). Profitons de l’étude des V4V pour compléter nos connaissances avec une électrovanne 3 voies un peu différente.

L’électrovanne pilote étant au repos et le tiroir à gauche, observons les pressions mises en jeu à l’intérieur de cette vanne. Par l’intermédiaire de la voie commune, la BP s’applique au centre de la vanne et elle pousse simultanément les pointeaux à gauche et à droite (repère 1). C’est dire que ces 2 forces identiques s’annulent. Par contre, la BP pousse vers la droite (repère 2) sur le pointeau inférieur.

La HP qui règne à droite du pointeau supérieur (repère 3) pousse l’ensemble mobile vers la gauche, aidée par le ressort (repère 4).

Quand la régulation va coller la bobine pour attirer les pointeaux vers la droite, la force électromagnétique devra vaincre la somme des forces dues à la HP (repère 3) et au ressort (repère 4), bien qu’elle soit aidée par la BP (repère 2). La force produite par la bobine devra donc être capable de vaincre : " ressort + HP - BP ", c’est à dire " ressort + D P " (puisque DP = HP - BP).

Ainsi, plus le DP augmente, plus la force d’attraction fournie par la bobine doit augmenter. La force d’attraction maximale de la bobine étant figée par construction, elle ne pourra actionner l’électrovanne que si le DP est inférieur à 25 bar. C’est pourquoi une pression différentielle trop élevée peut empêcher le basculement du tiroir.

Le même type de problème existe si, la bobine étant sous tension, la pression différentielle devient trop importante.

Ci contre, la BP s’auto-élimine comme précédemment au centre de la Vanne (repère 5). Par contre, la HP pousse vers la droite (repère 6) tandis que la BP (repère 7) et le ressort comprimé (repère 8) poussent vers la gauche.

Quand on coupe l’alimentation de la bobine, l’ensemble mobile ne peut basculer à gauche que si la force du ressort arrive à vaincre " HP - BP ", c’est à dire le DP.

Ainsi, un DP trop important peut empêcher les pointeaux d’aller vers la gauche (et donc empêcher l’inversion de cycle), même si l’alimentation de la bobine est coupée.