2. 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,
3. 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
4. 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
5. 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.
6. 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.
7. 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
9. 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.
12. 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,
13. 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
14. 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
15. 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
16. 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.
17. 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
