moteur à air chaud jacky

bonjour à tous,
après ma chaloupe chauffée au charbon qui devrait naviguer cette année dans sa configuration finale , j'ai décidé de me lancer dans une nouvelle aventure avec votre aide .
après 3 locomotives au 1/20è et quelques moteurs thermiques dont un 7 cylindres en étoile qui m'a permis de beaucoup progresser dans l'usinage pur, il reste un domaine pour moi totalement inconnu , celui des moteurs à air chaud.
j'avais visionné quelques vidéos sur le sujet mais j'ai été immédiatement attiré par les travaux de JPA qui tente des choses vraiment osées comme son limiteur de vitesse à courant de foucault .
en plus  il nous a offert un plan très intéressant avec  les retours d'expérience , voilà donc une bonne base de départ pour se nouveau défi .
comme pour ma chaloupe je compte sur vous pour m'éviter les gros pièges  et si l'un de vous ( ou plusieurs ) était tenté par l'aventure çà serait le top !
ce premier moteur sera pour moi destiné à intégrer les bases minimums du fonctionnement car si je suis assez confiant pour réaliser la partie mécanique , la théorie est vraiment un obstacle pour moi , mes bases sont malheureusement limitées .
après réflexion il me semble que la partie " délicate" concerne principalement le cylindre et le piston permettant le déplacement de l'air de la partie chaude à la partie froide.
l'alignement des 3 parties qui constituent l'ensemble doit être le plus rigoureux possible , je vous montrerai prochainement ma manière d'aborder le problème .


cordialement
jacky

!

Bonsoir!
Enfin! Oserais-je dire!
On va suivre ton "aventure" avec le même intérêt sinon plus que celui de ta chaloupe.
Je crois que tu es entre de bonnes mains, parce que coté pédagogie, le JPA a réussi à me faire comprendre des choses que je n'aurai jamais cru pouvoir comprendre!
(Je lui passe un peu de pommade. Comme ça il me paiera une bolée! )
On s’assoit et on regarde!
Bien cordialement!

bonjour à tous,

JPA fait remarquer qu'il avait trouvé ce moteur (MAC01) un peu petit c'est pourquoi il a multiplié toutes les dimensions par 1.5 pour obtenir une puissance supérieure.
comme mon objectif premier est avant tout de me familiariser avec ce type de moteur  , je vais pour ma part  me contenter de faire avec  la matière première dont je dispose dans mes tiroirs de récupération et qui correspond à peu près aux dimensions du plan original.

mon point de départ un morceau de tube inox récupéré je ne sais ou et qui attendait son heure ,  diamètre intérieur 25 et extérieur 26.5 , partant de là je trouve une chute de tube laiton de 24/26  qui conviendra   pour obtenir le même alésage sur les 3 parties constituant (2 parties laiton et une inox)  l'ensemble cylindre dé placeur.
première opération aléser le tube laiton à  25mm ce qui ne pose pas de gros problème à condition d'être modeste sur les passes (une dizaine ) pour enlever le mm en limitant la déformation liée à l'effort de coupe.



alésage à l'outil à aléser



avant et après usinage

cordialement
jacky

Bravo Jacky,
J'ai l'impression de me sentir un peu moins seul dans mon coin ! Tu m'avais posé une question au sujet du piston déplaceur, je vais donc te répondre ici.
J'ai fait le piston déplaceur dans un tube d'aluminium de 28 mm pour aller dans l'alésage de 30 mm. Je n'ai pas mesuré l'épaisseur du tube que j'ai coupé dans un manche à balai réformé mais je pense que cela devrait tourner autour de 0.5 mm. Il faut toujours avoir à l'esprit que le piston déplaceur doit être le plus léger possible, le moindre gramme de trop se traduit en perte de tours/minute. Les fonds en aluminium ont été brasé à la brasure et au flux spécial aluminium. Mine de rien l'exercice n'a rien de facile car il faut que le piston soit étanche. Dans un premier temps j'avais suivi le plan rigoureusement mais le petit bout de tige fileté s'est révélé nettement trop faible pour tenir le piston avec suffisamment de rigidité et des traces de frottements sont apparues rapidement (+ le bruit de battement lors du fonctionnement); J'ai donc choisi de rallonger la tige qui prend sur un opercule situé au milieu du piston. Depuis, le piston est beaucoup mieux guidé et il n'y a plus de traces de frottement.
Bon courage pour la suite.

Autre point de détail mais qui a son importance : le jeu entre l'alésage et le piston déplaceur ne doit jamais dépasser le millimètre. Rudy Mémin qui est un spécialiste en la matière recommande entre 0.3 et 0.8 mm. Ceci s'explique par le fait que l'échange de chaleur se fait très près de la paroi (l'air n'est pas très bon conducteur). Si l'on met trop de jeu on va déplacer de l'air pour rien car il va être mal réchauffé avec à la clé une dépense d'énergie inutile. A l'inverse avec trop peu de jeu l'air aura du mal à circuler entre piston et chemise, ce qui va freiner inutilement le moteur. Ce jeu idéal est valable quel que soit la taille et l'échelle du moteur.

merci JPA ,
en ce qui concerne le jeu entre l'alésage et le piston je vais partir sur une base de 6/10è .
pour le piston , je n'ai ni le matériel ni la compétence pour souder l'alu je vais donc usiner le tube dans du rond d'alu pour approcher une épaisseur de 5/10è et faire 2 bouchons très fins emmanchés en force avec un point de loctite.
je note que la porté de la tige de guidage doit être assez longue à l'intérieur du piston pour éviter le fléchissement .
si le résultat n'est pas concluant il sera toujours possible d'essayer une autre méthode.

voici les 3 tubes qui constituent le cylindre du dé placeur dans sa totalité

une partie en laiton fermée à son extrémité qui sera la partie chauffe
une partie intermédiaire en inox
et la partie froide en laiton qui sera refroidie par eau



cordialement
jacky

bonjour à tous,

Première difficulté joindre de manière étanche, rigide et précise les parties laiton et inox.
Compte tenu de la faible épaisseur des tubes il me paraît nécessaire de les réunir par l’intermédiaire d’une pièce qui servira également de bride (3 trous) pour fixer l’ensemble à la chambre de combustion future.
Une rondelle laiton de 4 mm d’épaisseur aléser à 26mm devra faire l’affaire.



Le tube laiton qui sera dans la chambre de combustion est fermé à son extrémité par un bouchon en laiton de 2mm d’épaisseur avec un épaulement de 1mm pour permettre l’emboitage serrer et le tout brasé à l’argent (1802 ).



J’ai dans un premier temps brasé le tube et la rondelle laiton en s’assurant du positionnement le plus précis possible, après quoi j’ai percé les 3 trous pour le passage des vis de fixation.









à suivre

cordialement
jacky

Hell'0
C'est quoi que tu utilise comme outil ? stp
@+
Encore un bon sujet a suivre

pour les métaux tendres les barreaux d'acier rapide de tailles différentes sont parfaitement adaptés.
pour l'alésage du tube laiton (voir photo) en début de post un barreau carré de 4mm affuté sur le touret à meuler à la demande et  monté sur un porte outil à aléser.
il m'arrive très  rarement d'utiliser des outils à plaquettes ou à pastilles brasées dans le domaine du modélisme.
cordialement
jacky

Autant pour moi j'avais zapper le début du sujet

Justement hier AM je discutais des outils et j'en étais arrivé à la même conclusion sur les plaquettes brasées ou outils 'simples'
Je me joins à ton avis

Le tube inox faisant d’origine 26.5 de diamètre extérieur j’ai dû faire un épaulement pour obtenir la côte de 26mm et permettre l’emboitage dans la rondelle laiton sur une profondeur de 2mm.



épaulement



présentation et alignement


brasage





la liaison interne des 2 tubes semble propre et sans bavures.



vérification faux rond au comparateur ,   5/100 ème  ce qui me parait acceptable pour l’instant



voilà pour l'instant , à suivre



cordialement
jacky

Bonjour à tous,

Les 2 premières parties  (chaude et intermédiaires)  sont soudées il faut maintenant ajouter la partie froide qui sera refroidie par eau.



le tube cuivre sert d'enveloppe extérieure du réservoir d'eau





la circulation d'eau se fera entre le tube laiton et le tube cuivre

En utilisant le principe précédent, une rondelle usinée à la demande servira de jonction du tube inox et laiton et de flasque au réservoir d’eau.
Cette rondelle est usinée au tour dans une chute de laiton de 2.5mm d’épaisseur







à suivre

cordialement
jacky

Salut Jacky,
Ton tube en cuivre me parait un peu fort en diamètre mais peut-être que tu n'as rien d'autre sous la main. A titre indicatif, sur mon moteur, le tube qui correspond à la partie froide fait 32x30 et le tube qui sert à faire la paroi extérieure fait 40x38. Autrement dit l'eau circule dans un espace de 3 mm entre les deux tubes. Avoir trop de volume d'eau à remplir demandera plus de temps + problèmes d'encombrement + plus de poids inutile mais cela ne devrait pas affecter le fonctionnement du moteur.

effectivement JPA j'utilise ce que j'ai à disposition et ce premier moteur est avant tout pour moi un apprentissage et n'aura pas d'utilité particulière ( à moins que ) !
tu as un passage d'eau de 8mm et moi j'aurai 22 mm celà devrait théoriquement améliorer le refroidissement .
cordialement
jacky

Suite


La rondelle obtenue doit s’emboiter légèrement serré pour pouvoir la positionner correctement au comparateur avant soudure.
Laisser 1mm pour l’emboitage du tube à venir







Brasage à l’argent



Contrôle au comparateur 4/100è de faux équerrage



Positionner le tube laiton,  le monter légèrement serrer et vérifier  au comparateur  6/100è de faux rond



Brasage à l’argent

à suivre
cordialement
jacky

bonjour à tous ,
pour ne pas trop mélanger les posts je reviens sur mon sujet en tenant compte de la réponse de JPA à propos de son moteur.

encore merci JPA voilà des indications très intéressantes qui vont orienter mon projet.

première constatation , compte tenu de mon procédé d'assemblage de la partie chaude ,   je ne me  risquerai pas à  égaler la puissance de chauffe de JPA sachant que la température de fusion de la brasure d'argent qui m'a servie à boucher l'extrémité du tube est de l'ordre de 600° .   j'aurai probablement des soucis !
en ce qui concerne le déplaceur en aluminium je note que le collage des extrémités est certainement risqué ,  je vais donc plutôt tenter un assemblage très serrer en utilisant le principe de la dilatation des métaux à savoir chauffer la partie externe ( chalumeau) et refroidir la partie interne ( congélateur) puis assemblage.
reste le problème de la tige de guidage du déplaceur et son étanchéité qui doit être optimisée sans frottement nuisible , je cherche avec les moyens dont je dispose mais  toutes les idées sur le sujet sont les bienvenues .

cordialement
jacky

Bonsoir Jacky,

J'ai pris une autre option que la brasure pour fixer la partie chaude et la partie intermédiaire. La partie chaude est taillée dans la masse comme toi mais je l'ai munie d'un collet et d'une bride flottante, même chose pour la partie en inox. Six vis BTR assurent le serrage de l'ensemble ainsi que la cloison AR du foyer. Le tout est étanché à la pâte de réparation pour échappement ou la pâte réfractaire pour les poëles, c'est supposé résister à 1200°C. En tout cas j'ai beau chauffer à bloc, ça ne bouge pas.

Pour l'enveloppe de réfrigération je suppose que tu as utilisé un tube de 50x48 et que le diamètre extérieur de la partie froide fait 26 mm. A ta place j'aurai coupé une bande de 50 mm de large sur le tube de 50x48 et j'aurais brasé en refermant le tube qui aurais alors fait 34x32 en laissant 3 mm de passage d'eau. Tu aurais pu également faire l'enveloppe avec de la tôle de laiton de quelques dixièmes d'épaisseur, c'est ce que j'ai utilisé pour faire l'enveloppe de mon tank à gaz.

Pour ajuster au mieux la tige de piston déplaceur et son guide, j'ai enfoncé à force un tube de laiton de 5 mm de diamètre extérieur et 2.8 mm intérieur. J'ai ensuite alésé à l'alésoir à 3 mm. Cela parait tout à fait suffisant. Un trou de graissage muni d'un petit graisseur fermé par une vis comportant un joint torique pour l'étanchéité, situé au milieu de la culasse, permet de mettre quelques gouttes d'huile pour assurer l'étanchéité. Dans la pratique je ne me sers plus que rarement du graisseur, quelques gouttes d'huile versées directement sur la tige suffisent à assurer un bon fonctionnement.
M. Collins qui à construit le "whippet" a opté pour une solution originale. Son guide de tige est en Téflon moulé. Il a fait un moule en acier percé au diamètre extérieur du guide. Ce moule est traversé par une tige du diamètre de la tige de piston, elle-même munie d'une tête faisant même diamètre extérieur. Il enroule ensuite autour de la tige des copeaux de Téflon sur une longueur double de celle requise. Il chauffe alors le moule jusqu'à ce qu'il bleuisse et presse le tout à l'intérieur du moule. En refroidissant le Téflon a exactement les dimensions idéales. Attention le Téflon dégage des vapeurs toxiques lorsqu'il est trop chauffé et cette opération ne doit être conduite qu'en milieu extérieur.

au risque de paraitre " téméraire " je vais peut être démontrer ce qu'il ne faut pas faire mais cela servira je l'espère aux futurs constructeurs.
il n'y a jamais d'échecs mais des retours d'expériences et  je ne voudrai pas uniquement copier ton modèle intégralement mais conserver l'idée générale en me laissant un peu aller comme je l'ai fait sur ma chaloupe au charbon.
c'est tellement agréable à nos ages de divaguer un peu !
si ce premier moteur tourne convenablement avec une chauffe moyenne juste pour le plaisir des yeux je serai déjà comblé.
le tube laiton pour le guidage de la tige ma parait être le plus simple à réaliser
merci pour tes précisions
cordialement
jacky

Ton moteur ne va pas forcément se désintégrer parce que tu auras chauffé trop fort. Avec ce genre de moteur il est rare d'atteindre le but recherché du premier coup. L'avantage de tout faire de ses mains c'est que si une pièce est défaillante ou ne convient pas ou encore est susceptible d'être améliorée, il suffit d'en faire une autre et de voir si le résultat est meilleur ou moins bon. Il est tout à fait normal de ne pas faire les choses à l'identique, seul le résultat récompense les efforts.
Je salue ton projet qui va te faire comprendre beaucoup de chose en thermodynamique sans passer obligatoirement par des formules rébarbatives.

Je trouve que le guide de la tige du déplaceur est vraiment le point faible sur mes moteurs, l'usure du laiton est rapide et les fuites arrivent. J'en ai refait un en bronze P très dur, une vraie vacherie à percer et aléser.... j'espère que la pièce durera longtemps.
pour l'huile, je n'ai pas vraiment la bonne, elle finit par gommer et freiner les moteurs, et j'en retrouve dans la chambre du déplaceur!

Bonsoir Zéphyrin,
Il est possible que la liaison tige/piston soit un peu faible. Ceci engendre des oscillations du piston qui se traduisent par des frottements et des usures exagérées du guide de tige du côté cylindre de déplacement. Depuis que j'ai rallongé la tige qui arrive maintenant jusqu'au milieu du piston et prenant appui sur un diaphragme, je n'ai plus de problèmes d'usure.

je pense que grâce à vous j'ai  déjà fait quelques progrès dans la compréhension globale de ce moteur et comme tu dis JPA savoir se servir de ses mains est un atout important pour évoluer.
oui François-Marie le guidage de la tige est un point délicat le laiton n'est peut être pas l'idéal pour la friction mais il y a aussi je pense la longueur de la porté .
effectivement certains bronze sont de vrais cochonneries à usiner .
je pensais modifier  légèrement la culasse (plan JPA) en faisant 2 petites portés courtes en bronze au lieu d'une longue ce qui devrait limiter les frottements.
cordialement
jacky

Hell'0

JPA a écrit:Son guide de tige est en Téflon moulé. Il a fait un moule en acier....enroulé des copeaux de téflon...

Peux tu nous en dire un peu plus stp

Bonne construction
@+P!er33

Bonjour à tous
Est ce qu'il ne serait pas possible de mettre un presse étoupe en bout du guide en question?

Bonjour à tous,

Je joins ci-dessous une copie d'une planche parue dans  "model engineer" qui montre comment fabriquer l'outil  (fig. 8) qui sert de moule pour faire des guides de tige de déplaceur en Téflon

Traduction des termes employés :
Silver solder : soudure argent
Steel bush : guide en acier
PTFE swarf : copeaux de Téflon
Steel die polished outside to observe "blueing" : pièce en acier, polie à l'extérieur pour observer le bleuissement
BUSH MOULDING TOOL : outil pour mouler des guides

Les copeaux de Téflon sont enroulés sur une longueur égale à deux fois la longueur du guide à réaliser. Il faut chauffer le moule en acier jusqu'au bleuissement, puis presser la tige dans le moule. Attention si l'on chauffe trop le Téflon dégage des vapeurs toxiques, cette opération est à réaliser en extérieur uniquement, ne pas respirer les fumées qui se dégagent.

On peut également voir sur cette planche une méthode originale pour fabriquer un piston en Téflon muni d'une lèvre qui assure l'étanchéité sous la pression. Ce type de piston et de guide ne nécessite aucun graissage. Le piston en Téflon comporte un noyau en aluminium qui reçoit l'axe du pied de bielle. Il est fixé à l'aide d'une vis centrale et n'est pas représenté sur la planche.



Quant à assurer l'étanchéité à l'aide d'un presse-étoupe, cela n'est pas possible à cause des frictions trop importantes produites par ce type de montage. Sur mon moteur le guide est en laiton et la tige en acier, une simple goutte d'huile sur la tige permet d'obtenir une bonne étanchéité. A savoir également, mon "clapet renifleur" permet de compenser les pertes éventuelles d'étanchéité.