Matering Device

IKML 1

BAHAGIAN PENDIDIKAN DAN LATIHAN

(KEMAHIRAN) MARA

KERTAS PENERANGAN

7. Matering Device

AIR CONDITION

Matering Device

IKML 2

METERING DEVICE

Type and applycation of matering divice

Expansion valve atau metering device adalah salah satu alat yang utama dalam

sistem refrigeration. Jika berlaku kerosakan ke atasnya sistem refrigeration gagal

menjalankan tugasnya. Oleh itu adalah mustahak bagi setiap pelatih memaham dan

mengetahui segala aspek yang berkaitan dengannya agar dapat menjalankan

pemeriksaan dan pembaikan dengan sempurna.

Sungguh pun metering device adalah satu komponan yang susah hendak

difahami samaada binaannya atau operasinya, akan tetapi asas fungsinya adalah

mudah iaitu ‘Alat untuk mengawal pengaliran cecair refrigerant ke evaporator’.

Metering device mungkin dijalankan oleh kuasa yang berlainan seperti suhu

(temperature) atau tekanan (pressure) akan tetapi fungsinya adalah sama. Unit

refrigeration yang mana operasinya secara otomatik mestilah mempunyai alat yang

akan menurunkan tekanan tinggi cecair refrigerant ke tekanan rendah dengan jumlah

yang betul untuk membolehkan unit evaporator menjalankan operasinya ke peringkat

yang maksima dengan tidak membebankan compressor.

Metering device atau expansion valve dalam mekanikal refrigertion mempunyai

7 jenis:

1. Hand Operated Expansion Valve

2. Low Pressure side flot valve

3. High Pressure Side Fload – H.S.F

4. Automatic Expansion Valve – A.E.V. / A.X.V.

5. Thermostatic Expansion Valve – T.E.V. / T.X.V.

6. Capillary Tube – Cap. Tube.

7. Injap Pengembangan Thermoelektrik

CAPILLARY TUBE

Capillary tube atau adalah pengawal refrigerant yang paling mudah samaada

binaannya atau operasinya dalam refrigeration sistem. Penggunaanya terhad kepada

unit perdagangan yang kecil-kecil juga domestik. Capillary tube yang mempunyai

garis pusat dan lubang yang kecil yang mana cecair refrigerant mengalir masuk ke

evaporator. Capillary tube ini tidak termasuk daripada jenis valve oleh kerana ianya

tidak boleh dilaras. Saiz dan panjang capillary tube bergantung kepada capacity atau

keupayaan sistem refrigeration. Sebagaimana sistem refrigeration yang lain, tube ini

juga dipasang di antara saluran cecair dan evaporator. Capillary tube ini akan

mencatu cecair refrigerant yang masuk ke evaporator berdikit-dikit, sementara itu

tekanan tinggi akan terjadi di bahagian condensor semasa sistem beroperasi.

Oleh kerana lubang tube kecil dan telah ditetapkan panjangnya, maka kadar

pengaliran refrigerant tidak tetap. Dalam keadaan beban haba, tekanan suction juga

tekanan discharge yang tetap, keupayaan capillary tube adalah memuaskan. Jika

sekiranya berlaku penukaran beban haba di evaporator dan berlaku ketidak

seimbangan tekanan di bahagian tinggi. Ini akan menyebabkan berlakunya bekalan

refrigerant yang berlebihan atau berkurangan ke evaporator. Apabila sistem berhenti,

Matering Device

IKML 3

tekanan di bahagian rendah dan tinggi pada sistem akan menjadi seimbang. Ini

membolehkan compressor motor memulakan perjalanan dengan kuasa yang rendah

(low starting torque).

Oleh kerana lubang tube ini kecil, sistem hendaklah bebas dari kotoran dan

habuk. Itulah sebabnya penapis dipasang sebelum cap tube. Perjalanan refrigerant

yang terhalang disebabkan sumbat akan mengakibatkan difrost pada evaporator,

sistem akan berjalan berlarutan atau overload akan terputus, tekanan di bahagian

tinggi akan menjadi terlalu tinggi dan tekanan pada bahagian rendah akan menjadi

terlalu rendah.

Isian refrigerant pada sistem yang menggunakan capillary tube adalah kritikal.

Oleh kerana ia tidak menggunakan receiver untuk menyimpan refrigerant yang

berlebihan. Isian berlebihan akan menyebabkan tekanan

terlalu tinggi di bahagian high side. Compressor bekerja lebih dan boleh

menyebabkan cecair refrigerant masuk ke compressir semasa sistem berhenti.

Kekurangan refrigerant akan menyebabkan gas refrigerant masuk ke evaporator. Ini

akan menghilangkan keupayaan evapolator.

Untuk mendapatkan ukuran capillary tube yang sesuai dengan evaporator adalah

susah, walaupun demikian di bawah ini diberikan ukuran Capillary Tube dan

penggunaanya.

Garispusat capillary tube

Penggunaan dan saiz capillary tube.

Garispusat luar Garispusat dalam

.083 .031

.094 .036

.109 .042

.114 .049

.120 .055

.130 .065

Horse

power

Tem. Required Length of capillary tube in feet

.031 ID .0361 ID .040 ID .042 ID .049 ID .055 ID .065 ID

1/8

H

M

L

1.1

4

9

2.2

8

18

3.5

13

29

4.5

16

36

9

32

72

15

56

126

1/5

H

M

L

2.2

5.2

4.4

10.5

7.0

17

9

21

18

42

10

31

73

¼

H

M

L

1.1

2.2

3.5

4.5

9

5

15

7.5

H

Matering Device

IKML 4

Suhu menunjukkan : ‘ H ‘: suhu tinggi, ‘ M ‘ : Suhu sederhana, ‘ L ‘ :

SERVICING DAN TROUBLESHOOTING UNTUK SISTEM CAPILLARY

TUBE

Mempelajari cara mencari dan menentukan kesalahan sistem yang menggunakan

capillary tube dan mengatasinya:

1. Isian kurang, tandanya:

a) Unit berjalan tanpa berhenti (thermostat tidak function)

b) Evaporator tidak berapa frost.

c) Gauge high side di bawah keadaan normal.Mengikut berapa kurangnya isian.

d) Gauge low side di bawah normal.

e) Suhu dalam kabinet panas.

Cara mengatasinya:

a) Periksa kebocoran pada sistem

b) Tambah isian refrigerant.

2. Isian kurang, tandanya:

a) Unit berjalan sentisa (Thermostat tidak dapat low temp )

b) Refrigeration dalam kabinet kurang sejuk.

c) Tekanan gauge berdekatan normal.

d) Saluran suction frost.

Cara mengatasinya:

a) Purge atau buang refrigerant sehingga suhu dalam kabinet kembali

normal.

Suhu rendah

Matering Device

IKML 5

3. Capillary tube tidak cukup halangan – pendek, tandanya:

a) Unit sentiasa berjalan.

b) Tekanan rendah / tinggi berdekatan normal.

c) Bunyi bising disebabkan cecair refrigerant masuk ke evaporator dari capillary

tube.

d) Kejatuhan tekanan tinggi dengan serta merta apabila unit berhenti.

Cara mengatasinya.

a) Tambahkan panjang capillary tube.

4. Capillary tube terlalu banyak halangan – panjang, tandanya:

a) Unit sentiasa berjalan.

b) Tekanan di bahagian tinggi – Lebih daripada normal.

Cara mengatasinya.

a) pendekkan capillary tube.

5. Capillary tube tersumbat, tandanya:

a) Tekanan tinggi lebih daripada normal.

b) Evaporator defrost.

c) Unit sentiasa berjalan.

Cara mengatasinya.

a) Tukar capillary tube dengan mengikut ukuran yang asal.

6. Sistem capillary tube – Angin dalam condenser, tandanya:

a) Tekanan tinggi sebelah bahagian tinggi sistem – melebihi normal.

b) Evaporator defrost semasa sistem berjalan.

c) Unit sentiasa berjalan.

Cara mengatasinya:

a) purge angin – periksa balik perjalanan sistem.

Matering Device

IKML 6

THERMOSTATIC EXPANSION VALVE

Thermostatic Expansion Valve adalah pengawal refrigerant yang paling luas

digunakan di Masa ini, kerana ianya mempunyai keupayaan yang baik dan sedia

dipasang pada apa saja pepasangan refrigeration. Valve ini kadang kala dipanggil

‘Super heat valve’ binaannya berasaskan pengawalan ketepatan darjah suhu super

heat di pintu keluar evaporator, yang mana mengawal supaya evaporator sentisa dapat

bekalan cecair refrigerant dalam semua keadaan beban haba, tanpa bahaya kemasukan

cecair refrigerant ke saluran suction. Ia sesuai dipasang pada sistem yang bekerja

pada beban haba yang tidak tetap. Ia biasanya dipasang pada evaporator jenis dry

atau direct expansion.

Binaan:

Mengandungi needle dan seat daripada bahan alloy yang tahan rosak. Pressure

bellow atau diapramnya daripada bahan phoshor bronze dipasang tetap atau

menggunakan pembenang keValve body. Bulb isian fluid, kadang kala dipanggil

remote bulb, temperature sensitve element atau thermo bulb, yang mana

disambungkan pada bellow atau diaphram housing dengan menggunakan capillary

tube. Thermo bulb dipasang di pintu keluar evaporator. Isian thermo bulb biasanya

sama dengan jenis refrigerant yang digunakan dalam sistem.

Matering Device

IKML 7

Sejenis spring, yang dipanggil Spring Penyelaras Super Heat (super heat

adjusting screw).

Ketegagannya atau kekuatannya boleh dilaraskan dengan menggunakan skru

untuk degrees atau darjah super heat yang dikehendaki.

Satu lubang laluan atau sambungan untuk membawa tekanan dari evaporator ke

sebelah bawah diaphram atau bellow dipanggil equalizer (penyama). Terdapat dua

jenis equalizer iaitu Internal

dan External.

Penapis digunakan untuk menapis kotoran daripada masuk ke valve. Ianya

dibuat dari bahan tembaga. Valve body diperbuat daripada drop forged brass dan

kadang kala daripada stainless steel.

Operasi:

Ciri – ciri operasinya adalah hasil dari tindakan tiga kuasa:

1. Tekanan remote bulb dan power assambly (P1)

2. Tekanan evaporator (P2)

3. Tekanan super heat spring (P3)

Tekanan dalam remote bulb dan power assamly (P) adalah tekanan saturation

yang bersamaan dengan suhu refrigerant yang keluar dari evaporator. Tekanan (P1)

ini akan menolak valvepinatau jarum dan membuka valve seat. Tekanan yang

berlawanan dari bawah diagphram

Untuk menutup valve seat ialah gabungan dua kuasa (P2) dan (P3) atau

tekanan evaporator dan tekanan super heat spring. Valve akan mendapat kawalan

setabil apabila posisi ketiga tiga kuasa ini berseimbangan, iaitu apabila (P1) = (P2) +

(P3).

Apabila suhu refrigerant gas di pintu keluar evaporator bertambah lebih

daripada suhu saturationnya yang mana tekanan evaporator tidak berubah, ianya

menjadi super heated. Tekanan dalam remote bulb dan power assambly (P1)

betambah melebihi tekanan evaporator dan super heated spring (P2 + P3) ini akan

menyebabkan pin membuka valve seat.

Apabila suhu gas di pintu keluar evaporator berkurangan, tekanan remote bulb

dan juga power assamly juga berkurangan (P1). Tekanan evaporator dan super heat

spring (P2 + P3) melebihi tekanan remote bulb dan power assamly (P1). Valve pin

akan menutup valve seat.

Evaporator

Matering Device

IKML 8

Penyelarasan (adjustment) super heat

Matering Device

IKML 9

Thermostatic expansion valve equalizer.

Equalizer digunakan untuk mendapatkan persamaan tekanan diantara pintu

masuk keevaporator dan pintu keluar dari evaporator dimana remote bulb dipasang.

Persamaan tekanan ini untuk mendpatkan penyelarasan super heat yang tepat.

Biasanya terdapat kejatuhan tekanan dalam evaporator. Adalah disyorkan

untuk menggunakan equalizer apabila kejatuhan tekanan antara pintu masuk dan pintu

keluar evaporator melebihi 4 psi atau 110.4 Kpa.

Terdapat dua jenis equalizer iaitu internal equalizer dan external equalizer.

Internal equalizer, tekanan dipintu masuk keevaporator dialirkan kebawah diaphram

menerusi satu saluran kecil atau ruang disekelilimg push rod. Digunakan pada

evaporator yang kejatuhan tekanannya rendah. External equalizer, dipasang dengan

menggunakan saluran tiub ¼ in. OD. Satu hujungnya dipasang dipintu keluar

evaporator dan satu hujung lagi dibawah diaphram. Digunakan pada evaporator yang

kejatuhan tekanannya tinggi.

Special Thermostatic expansion valve.

Banyak reka bentuk expansion valve jenis ini. Salah satu daripada jenisnya

ialah cantuman agihan tiub atau manifold pada pintu keluar expansion valve sebelum

keevaporator.

Rekabentuk sedemikian digunakan untuk mengurangkan kejatuhantekanan

pada evaporator yang besar-besar dengan menyediakan beberapa saluran evaporator

yang selari. Ini sangat popular pada pepasangan penyaman udara. Kerja-kerja yang

cermat dikhendaki untuk mendapatkan pembahagian jumlah bahan pendingin yang

sama pada tiap-tiap saluran tiub evaporator.

Matering Device

IKML 10

Matering Device

IKML 11

Matering Device

IKML 12

AUTOMATIC EXPANSION VALVE

Automatic expansion valve atau AXV adalah jenis pengawal bahan pendingin

yang operasinya bergantung pada tekanan low side sistem. Tujuannya ialah unutk

memancutkan cecair bahan pendingin dari saluran cecair dengan tekanan yang tetap

kebahagian tekanan rendah sistem secara automatic.

Binaan :

Valve ini mengandungi jarum dan seat diperbuat dari bahan alloy yang tahan

rosak, seperti stainless steel. Penapis biasanya dipasang disaluran cecair bahan

pendingin masuk ke AXV, ini bertujuan untuk menghalang kemasukkan bahan-bahan

yang tidak dikehendaki yang mana menyebabkan rintangan kepada valve. Penapis ini

diperbuat daripada wire tembaga berukuran 60 hingga 100 lubang seinci atau 25.4

mm.

Diaphram biasanya diperbuat daripada bahan phospor bronze yang dipateri kedalam

valve, ianya mudah lentur(flexible).

Prinsip operasi :

AXV berfungsi menyelaras dengan tetap tekanan dievaporator samada

menambah atau mengurangkan bahan pendingin kedalam evaporator bersesuaian

dengan beban yang dikendalikan oleh evaporator. Digunakan pada evaporator jenis

dry atau direct expansion.

Tekanan tetap ini berpunca dari perlawanan dua kuasa :

1. Tekanan dievaporator(evaporator pressure)

2. Tekanan spring(spring pressure)

Tekanan evaporator bekerja dari satu bahagian bellows atau diaphram yang

beraksi unutk menutup lubang valve sementara tekanan spring pula beraksi dari satu

bahagian yang lain unuk membuka lubang valve. Apabila ketegangan spring(spring

tension) dilaraskan untuk mendapatkan tekanan evaporator yang diperlukan. Valve

akan bekerja secara automatik mengimbangkan aliran cecair bahan pendingin

keevaporator sebagaiman tekanan yang dikehendaki.

Umpamanya, ketegangan spring dilaraskan untuk mendapatkan tekanan tetap

dievaporator sebanyak 69 kPa. Dalam satu-satu keadaan kiranya tekanan evaporator

merendah dari 69 kPa, disebabkan kurang cecair bahan pendingin masuk

keevaporator, tekanan spring akan melampaui tekanan evaporator. Ini menyebabkan

jarum bergerak membuka lubang seat yang mana ini akan menambahkan pengaliran

cecair bahan pendingin keevaporator. Ini menambahkan keupayaan evaporator.

Kadar evaporation bertambah dan tekanan evaporator akan naik sehingga

keseimbangan terjadi dengan tekanan sepring.

Andainya tekanan evaporator naik melebihi 69 kPa, tekanan ini dengan serta

merta mengatasi tekanan sepring dan menyebabkan jarum bergerak menutup lubang

seat. Ini mengurangkan aliran cecair bahan pendingin keevaporator menyebabkan

keupayaan evaporator dan kadar evaporation berkurangan. Ini akan merendahkan

tekanan evaporator.

Apabila compressor berhenti, jarum akan menutup ketat lubang seat sehingga

compressor akan berjalan semula. Ini terjadi kerana selepas compressor berhenti,

Matering Device

IKML 13

evaporation masih lagi berlaku dalam evaporator. Oleh kerana vapour tidak dialirkan

ke compressor, tekanan dievaporator

meninggi melampaui tekanan sepring. Valve seat tertutup rapat oleh tekanan

evaporator.

Automatic expansion valve

Parts and operation of an automatic expansion valve. A – Valve (ball) and seat. B – Metal cap.

C – Adjusting screw. D – Adjusting spring. E – Diaphragm. F – Outlet to evaporator. G –

Screen. H – Liquid refrigerant inlet. I – Valve opening pin.

Automatic expansion valve

Matering Device

IKML 14

Hand operated expansion valve.

Injap ini yang termudah sekali kendaliannya berbanding dengan injap yang

lain-lainnya. Ianya hanya dikawal dengan cara melaras dengan tangan lalu cecair

penyejuk akan mengalir masuk kepencairwap. Contoh yang mudah dilihat ialah

seperti memutar kepala paip air. Perinsip inilah yang terdapat pada injap jenis ini.

Dengan memutar kepala injap ini dapatlah bahan penyejuk mengalir masuk

kepencairwap. Bila cecair penyejuk telah mencukupi cuma balas

putaran injap tadi dan ia akan memberhentikan pengaliran bahan pemyejuk.

Kandungan bahan penyejuk yang mengalir masuk kedalam pencairwap bergantung

pada perbezaan tekanan pada orifis dan darjah bukaan iajap. Injap ini biasanya

digunakan pada sistem yang besar dimana bebanya adalah tetap. Seorang jurutera

yang berpengalaman sahaja yang dibenarkan mengendalikan injap tangan ini.

High Pressure side Float valve(HPSFV)

Sistem penyejukkan cas terhad sahaja yang sesuai menggunakan alat

penjaangkaan jenis ini. Ia dinamakan HPSFV kerana pelampong dan orifisnya

terletak disebelah tekanan tinggi sistem penyejukkan. Pengawal utama injap ini

bergantung pada secepat mana proses bahan penyejuk bertukar bentuk daripada wap

kepad cecair. Jadi beban sistem penyejukkan tidak memainkan apa-apa peranan pun

dan ini adalah satu keburukkan injap ini.

Kedudukan bola pelampong akan ditentukan oleh paras cecair bahan

penyejuk. Penutupan saluran cecair penyejuk (orifis) kepencirwap adalah

bersambungan dengan bolah pelampong. Cecair penyejuk akan mengalir masuk

kedalam tangki injap tanpa disekat atau dikawal. Jika wap penyejuk

Matering Device

IKML 15

cepat bertukar kepada cecair maka banyaklah cecair penyejuk mengalir masuk. Jika

lambat bertukar kepada cecair maka kuranglah kemasukan cecair penyejuk kedalam

tangki . Bila kandungan cecair banyak maka parasnya jadi tinggi dan ini

menyebabkan pelampong turut naik tinggi keatas dan orifis akan terbuka. Lalu cecair

penyejuk masuk kegelong pencairwap dan terus kepemampat. Disini dapat

diperhatikan yang pemampat tidak dilindungi dari dimasuki cecair penyejuk iaitu

semasa sistem penyejukkan kurang beban. Cecair penyejuk tidak akan bertukar

kepada wap kesemuanya bila beban kurang. Jadi kemungkinan besar cecair penyejuk

akan masuk kedalam pemampat dan hancurlah pemampat jika cuba memampat cecair

tersebut. Jadi injap ini hanya sesuai bagi sistem penyejukkan cas terhad sahaja. Jika

berlaku pula cas berkurangan maka pencair wap tidak akan jadi sejuk. Penelitian

yang wajar mestilah dibuat jika hendak menggunakan injap ini. Satu peringatan lagi

ialah apabila injap ini digunakan pada sistem penyejukkan amonia,

Maka akumulator sedutan mestilah dipasangkan sebelum pemampat.

High pressure side floats refrigerant

control mechanism. Liquid refrigerant

flowing in from condenser will cause

float to rise and open needle valve.

Then liquid refrigerant flows into

evaporator.

Compression system using high side float

valve refrigerant control

Matering Device

IKML 16

Low Pressure Side Float(LPSF)

Low pressure side float adalah sejenis pengawal refrigerant yang mudah

difahami. Jenis ini pada masa dahulu sangat terkenal dn masih lagi digunakan pada

setengah unit.

Low pressure side float digunakan pada evaporator jenis flooded dan dipasang

menjadi satu bahagian daripada evaporator.

LPSF ini sendiri berbentuk cylinder kadang kala dipanggil “float chamber”

dimana didalamnya terdapat bahagian-bahagian yang mustahak seperti float ball.

Float valve lever, Float valve needle dan oil return line. Float valve, float ball, float

valve lever dan float valve needle dipasang kefloat valve bodyyang mana boleh

bergerak turun naik mengikut keadaan paras cecair bahan penyejuk dalam float

chamber. Needle tadi akan menutup atau membuka lubang needle seat.

Lubang needlae seat bersambung dengan saluran cecair yang membawa cecair

bahan pendingin kedalam chamber. Saluran suction dipasang masuk memanjang

kedalam float chamber yang mana hujungnya menghala keatas jika chamber itu

menggunakan float chamber. Hujung saluran itu menghala kebawah jika sekiranya

chamber itu menggunakan float pan. Ini adalah untuk mengelakkan supaya tidak ada

cecair bahan pendingin yang akan masuk kecompressor.

Minyak biasanya balik kecompressor melalui lubang kecil yang terdapat

disaluran suction dalam chamber dimana lubang itu terletak betul-betul diparas cecair

yang paling tinggi. Oleh kerana lubang ini kecil, jika kedudukan unit tidak rata, ini

akan menyebabkan minyak tidak akan balik kecompressor dan menjadikan oil binding

ataupun cecair bahan pendingin akan masuk semula kedalam compressor. Jika terjadi

oil binding, permukaan cecair bahan pendingin dilitupi oleh minyak dan akan

menggagalkan bahan pendingin daripada bertukar bentuk kepada wap dengan

secukupnya.

Perinsip operasi metering device jenis ini sangat mudah difahami. Coil

evaporator dipenuhi oleh cecair bahan pendingin dan jumlahnya dikawaloleh float

valve. Apabila haba diserap oleh bahan pendingin dalam evaporator, cecair bahan

pendingin tadi akan mendidih dan sebahagaian daripada cecair bahan pendingin tadi

akan menjadi wap dan disedut kecompressor. Ini akan menyebabkan paras cecair

bahan pendingin dalam chamber menjadi rendah yang mana perkara ini juga akan

menjadikan float ball turun kebawah.

Apabila float ball turun kebawah, needle akan membuka lubang needle seat

dan memberi jalan pada cecair bahan pendingin dari saluran cecair masuk kefloat

chamber menggantikan cecair yang telah evaporate tadi. Float ball akan naik dan

float needle akan menutup lubang seat jika sekiranya cecair bahan pendingin dalam

chamber telah sampai keparas maksima. Float control ini bekerja untuk menyamakan

paras cecair dalam chamber atau di low pressure side.

Kerosakkan jika float valve needle yang sentiasa terbuka atau membuka lubang seat

dapat dikenali dengan :

1. Bunyi bising yang bertalu-talu dievaporator, setelah compressor berhenti.

2. Persamaan tekanan pada kedua-dua bahagian

3. Frost disaluran suction.

Semua float control mestilah dipasang rata untuk mendapatkan operasi yang

memuaskan. Bahagian-bahagian float chamber boleh diceraikan untuk dibaiki.

Matering Device

IKML 17

Low side float refrigerant control. Note suction line and liquid line connections. Loat and

needle mechanism maintain constant level of liquid refrigerant in evaporator.

Low pressure side float refrigerant control. A bucket or pan type float is used in this refrigerant

level control. Suction line dips to the bottem of open float in order to remove oil which might

Matering Device

IKML 18