moteur oscillant à double-effet de 3.6 cm3 : plans et construction

Ce moteur a été construit en deux exemplaires. Suite à un ratage de moteur en V, j'ai récupéré ce qui pouvait l'être et ce sont donc deux moteurs, presque jumeaux qui équipent ENATA et  FAAROA. Un dessin personnel, une réalisation à la portée de tous pour des résultats intéressants.... Une révision générale pour  vous en offrir les plans.

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moteur du FAAROA

le frère jumeau, celui qui équipe la chaloupe ENATA

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Même cylindrée, même piston à coupelles de téflon ®, même déshuileur. Trop puissant pour la chaloupe, il sera bientôt remplacé.

Des modifications et améliorations: un autre type de bâti, un presse-étoupe, une protection des pipes d'échappement et d'alimentation, une vanne vapeur de construction personnelle et un graisseur à déplacement.

Plus on avance en vapeur, et plus on se complique la vie !!!
enata, chaloupe

construction du moteur 


C'était en 2009 alors que je me décidais à bâtir un site, c'était à l'époque où je n'avais pas encore fait la connaissance d'Eric qui depuis reprend tous mes croquis, c'était l'époque où je n'avais pas encore de scanner et où je photographiais -bien mal comme dirait ma fille -, ... bien des choses qui expliquent la présentation plutôt désuète de cet album !

Cliquez pour agrandir l'imageQuand on a mordu à la vapeur, on a rapidement envie de concevoir son propre moteur. Quelle démarche suivre?

Il est indispensable de se tourner vers une documentation fiable. On en trouvera dans MRB (divers articles d'Adrien SENTZ et de Bernard RETIF, et d'autres ), mais le mieux est encore de commander le livre d'André LECOMTE : " 4 moteurs à vapeur" qui explique simplement le pourquoi des choses (voir dans la rubrique: des livres).
C'est en m'aidant de ces lectures que je trace les déplacements théoriques du moteur (ici à l'échelle 2 mais plutôt à l'échelle 5):
. le diamètre 16 représente la rotation du maneton ;
. le diamètre 22 celui du déplacement des trous d'admission et échappement du sabot;
. l'écartement des axes, ici 39, dépend de l'encombrement souhaité mais aussi des deux données précédentes et encore d'autres calculs ...

Pour dessiner un moteur simple, voir  le dessin d'un moteur à simple ou à double effet.
On trace les deux tangentes représentant l'oscillation maximum du cylindre et on obtient l'écartement des trous qui seront à percer dans le bloc.
Pour obtenir avec un moteur oscillant le meilleur fonctionnement , il faut que la fermeture complète entre admission et fermeture soit de 0.5 mm d'où le plan de traçage et le diamètre des perçages prévus.(ici:1=2 et 2=2.5).

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bâti




En gardant les dimensions de base définies précédemment, on peut se permettre bien des fantaisies.

. 2 côtés en laiton de 2 mm
. 2  cages pour les roulements (quand on a essayé les roulements, on ne peut plus s'en passer !) tirées d'un rond de laiton de 22 mm de diamètre
. 2 longerons provenant d'un carré de laiton de 10 x10 mm.
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cylindre et sabot

Le cylindre.
Fabriqué à partir d'un tube de laiton auquel on ajoute deux collerettes issues d'un rond de laiton de diamètre 22. Une fois terminé, on peut y ajouter des baguettes collées à la colle deux composants.

Le sabot
Comme il m'en fallait deux (au départ), le mieux était de les obtenir par perçage puis sciage. On partira d'un parallélépipède plus grand que celui à obtenir afin d'anticiper un décalage au perçage et on le reprendra ensuite pour l'amener à la bonne côte (ici 16 x 20x 30) - on peut aussi percer au tour avec un mandrin 4 mors et les précautions précédentes deviennent inutiles. On y fera alors, à la lime ou la fraiseuse, une saignée de 0.5 mm de profondeur.
Pour obtenir de faces bien perpendiculaires, le mieux, après la soudure du sabot et du cylindre, est de reprendre le tout au tour. Dans ce cas, prévoir des côtes larges  en hauteur pour le sabot et le cylindre.

Soudure:
Je continue à souder à l'étain. Ces petits moteurs, fonctionnant à de faibles pressions, ne craignent pas grand chose.

Pivot:.  inox de diamètre 4 et de longueur 30 dont on a fileté une extrémité.  Bloquer avec un peu de frein filet  dans le trou taraudé à M4 dans le sabot, bien perpendiculaire.
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bloc vapeur


Encore un parallélépipède .

Les axes pour le perçage sont les mêmes que ceux du bâti. Seuls les deux tous supérieurs traversent le bloc.
Les trous sont plus grands pour faciliter le perçage des conduits verticaux .
Un joint téflon percé à la demande viendra se placer entre bloc vapeur et bâti.
Les tubulures ont une forme un peu bizarre: je me suis servi de ce que j'avais préparé !
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vilebrequin



Sans commentaires pour la réalisation.

Par contre, cette fois, les pièces sont brasées.

Il faudra ajouter une rondelle pour qu'il ne cogne pas sur la bâti..
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couvercles, chapes, piston et volant


Pour les couvercles, sur la partie intérieure, un petit fraisage: il permettra à la vapeur de bien passer car le piston, en position haute ou basse, arrivera à 1mm du "bouchon".

Pour la fixation des couvercles, je ne sais plus ce qui m'a poussé à prévoir 5 vis et quel traçage j'ai pu utiliser !. 4 doivent suffire et 6 c'est facile avec un plateau diviseur.Penser à les repérer par des petits traits verticaux débordant sur les collerettes.

N'oubliez pas de percer à l'identique les collerettes et de les tarauder pour vis M2.

Pistons: ils sont à coupelles de téflon.

Vous pouvez aussi en prévoir des "normaux" si vous n'avez pas de problèmes avec votre tour. Mais il faudra alors dessiner le moteur avec un piston plus haut.

Depuis, voulant reprendre ce perçage à 5 tous plutôt esthétique, une petite recherche a permis de trouver le bon traçage et, tant qu'à faire, une adaptation pour le plateau diviseur :
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vérification

On va bientôt passer au montage de tous les éléments et, si vous êtes comme moi, vous vous inquiétez de savoir tout va bien se passer.

Voici un moyen très simple.
On dessine ce qui se passe à l'intérieur: épaisseur du piston en position haute et en position basse, espace entre "bouchon" et piston , tige du piston, ... Et on place sur le croquis le piston (ici rondelle inférieure),  avec tige et chape.
Vérification.

On peut ainsi repérer le bon vissage à donner à la chape.
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remontage


Toutes les pièces ont été trempées dans l'acétone puis repeintes à la bombe :

.  monter les cages à roulement sans oublier les roulements !
. fixer le bloc vapeur en insérant le joint
. glisser le vilebrequin avec le volant dans les axes des faces avant et arrière
. présenter les entretoises et visser sans aller au blocage et en faisant tourner le vilebrequin ... on serre progressivement toujours en vérifiant la rotation.
Pour cette opération travailler sur une surface bien plane ou mieux, un marbre.


Je ne sais plus qui a écrit que ça doit tourner comme pour une machine à coudre, mais c'est une bonne comparaison.
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dernier contrôle


Le piston a été mis en place. Le couvercle inférieur a été vissé après avoir placé le joint ...
... on enfile le pivot et la bielle, on place le piston en position haute et on vérifie sa position.
Si le réglage de la bielle est correct, on doit voir le sommet du piston affleurer le trou d'admission; et comme ce dernier fait  2 mm de diamètre, on aura bien l'espace de 1 mm requis.
Une fois arrivé à ce résultat, on serre le contre-écrou et on "ferme" !.

On pourra observer que pour la fixation des deux 1/2 pistons, je n'ai pas adopté celle préconisée dans  "pistons à coupelles". Une vis de 1.6 maintient ces deux 1/2 pistons et ... ce n'est pas facile à mettre en place ! Pas étonnant qu'il a fallu trouver autre chose ..

essai




J'ai profité de la remise en état de sa chaudière pour filmer ce moteur. Il est bien sûr trop "gros" pour la chaloupe qui se contentait, et très convenablement du moteur du "week-end" ...

...mais, grâce à un excellent ralenti, la chaloupe ne prendra pas des allures de speed-boat !
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1 moteur, 2 cylindrées


Il y a un moment que l'idée trotte : offrir à la chaloupe un moteur moins gourmand.
La seule solution consiste à diminuer la cylindrée et celle de 1.6 cm3 qu'on obtiendra avec un cylindre de 8 mm de diamètre.
Cependant reconstruire un moteur demande du temps alors qu'il existe une solution : chemiser le moteur !
Cliquez pour agrandir l'imageOn commence par démonter le moteur et on vérifie les cotes.
La méthode expliquée peut convenir bien entendu à d'autres cylindres.
Cliquez pour agrandir l'imageLe cylindre faisant 12 de diamètre intérieur, on prend un rond de 12 que l'on va ajuster pour que le cylindre y entre facilement.
Avec ces tubes, ce n'est pas évident et, dans cet exemple mon tube de 12 x 14 ne devait pas être au top car il a fallu reprendre le rond de 12 de près de 2/10ème.
Cliquez pour agrandir l'imageAvant de scier le nouveau cylindre à longueur, on lui fait deux saignées de 1.5 mm de profondeur : elles recevront du téflon roulé qui empêchera la vapeur de passer d'une extrémité à l'autre.
Cliquez pour agrandir l'imageAprès sciage, on procède au perçage (pour un alésage de 8, percer au maximum à 7.8 et l'alésoir fera le reste).
De chaque côté on abat à 45° sur 1 mm.
Cliquez pour agrandir l'imageLe congé à 45 permet à la vapeur de circuler en haut et en bas du cylindre. Pour qu'elle atteigne le piston, il faut effectuer des rainures de 2 de large et 1 de profondeur.
Cliquez pour agrandir l'imagePasser l'alésoir et ébavurer soigneusement.
On rode le rond de 8 qui va servir de piston dans ce manchon.
Cliquez pour agrandir l'imageLes enroulements de téflon. Là, je n'avais creusé mes rainures que de 1 mm et je les ai reprises à 1.5 ensuite : normalement on fait deux tours avec le ruban téflon fin.
Cliquez pour agrandir l'imageLe manchon à l'intérieur du cylindre. Ce sont les couvercles qui le positionneront.
Quand on enfonce le manchon, la position des rainures importe peu, la circulation de la vapeur se faisant par le congé à 45.
Cliquez pour agrandir l'imageIl est nécessaire de refaire une tige de piston.
Ce piston ne sera plus à coupelles de téflon mais dit "flottant".
Cliquez pour agrandir l'imageLe piston : percer le rond de 8 à 2.2, puis sur 2 mm percer à 5.2. Reprendre ensuite pour obtenir après sciage l'épaisseur de 4.5.
Cliquez pour agrandir l'imageLe voici en position avec l'écrou de blocage.
Pour l'écrou, il faut en choisir un dit "à l'ancienne" qui ne fait que 3 mm de large. Ainsi aucun problème pour le vissage avec une clé dont le diamètre extérieur est de 5 : explication du perçage sur 2 mm à 5.2.
Le piston est percé à 2.2 et il va flotter sur l'axe qui est de 2.
Cliquez pour agrandir l'imageA ce stade le piston doit coulisser aisément.
Pour l'usinage d'un piston flottant, voir cet
album

essai et conclusion

Cela fonctionne parfaitement à l'air comprimé d'abord puis à la vapeur.

Si on ne perd pas le premier piston on se trouve avec deux moteurs ... On pourrait aussi se faire un manchon percé à diamètre 0.6 pour en avoir un troisième de près de 1 cm3 ...
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une autre application du système à un moteur de 5 cm3 qui voit sa cylindrée réduite à 1.6.


Moteur à tiroirs cylindriques cette fois dont on peut voir la construction dans cet
album
Cliquez pour agrandir l'imageFabrication des deux manchons qui feront chacun 18 de longueur.
Les tubes des cylindres ne sont vraiment pas ronds et pour que ces chemises entrent il faut reprendre le rond de 12 de près de 2/10ème !

3 gorges cette fois pour recevoir le téflon.
Cliquez pour agrandir l'imageUne fois les manchons prêts, on peut les percer à 5.8 puis aléser à 6.
Cliquez pour agrandir l'imageOn passe du piston de 12 à coupelles de téflon à des pistons flottants de 6.
Cliquez pour agrandir l'imageAvec le téflon, le montage est plus "dur": on peut s'aider d'un pat d'alu de 2 pour entrer en pivotant et en poussant tout en ajoutant un peu d'huile.
Un premier essai qui sera également réussi à la vapeur ...

album terminé ...

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