moteurs à distribution rotative sur le vilebrequin : le plombé 1 et le plombé 2

Le moteur "plombé" est fabriqué à partir d'éléments de plomberie ... Une nouvelle technique, celle de la distribution rotative par le vilebrequin : finalement plus simple à construire qu'un oscillant !

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Pour ces deux moteur,Utilisation d'un piston "classique" de diamètre 10 pour une course de 10 mm, soit une cylindrée de 0.785 cm3 : il s'agit d'un monocylindre, mais il est possible de le décliner en bien des versions : bi-cylindre à plat, bi-cylindre à 120°; moteur en étoile avec 3 cylindres..
Ce moteur a été construit en tenant compte de quelques observations faites sur cette page :



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moteur "plombé" 1


Ce qui finalement montre la simplicité de ce moteur est que le plan tient dans une page ...

Une modification a été apportée par rapport aux usinages pour tenir compte des premiers essais : ajout d'un échappement en fin de course car la contre-pression était trop grande et, de ce fait, il n'y aura pas de reprise nécessaire en hauteur pour le bouchon servant de collerette.
 
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construction

Le point de départ : des éléments de plomberie avec un manchon  à gauche  et un mamelon  à droite qui, ici sont réputés être en 1/2 pouce ! Mon plombier m'affirme qu'il s'agit de 15/21, mais rien ne correspond lors des mesures à ces données.

Aussi, dans les plans qui suivront, il s'agira de mesures arrondies ... l'important étant que lors du montage, le disque du vilebrequin tourne dans le corps du moteur.

le corps

Cliquez pour agrandir l'imagecommencer par enlever la partie centrale du manchon
Cliquez pour agrandir l'imagevisser le mamelon de 4 mm en se référant à la partie centrale i et braser à l'argent : il suffit de poser le mamelon à la verticale pour avoir un  l'alignement correct des 2 pièces ; si un petit écart se produit ce n'est pas bien grave, il disparaîtra lors de la reprise au tour et du perçage ...
Cliquez pour agrandir l'imageconfection de la pièce de remplissage ou manchon à partir d'un rond de laiton de 16 : 24 de longueur et un petit épaulement de 1,5 mm que l'on reprendra après soudure
Cliquez pour agrandir l'imagesoudure (l'étain convient) de ce manchon en se servant de l'épaulement
Cliquez pour agrandir l'imagereprise au tour en descendant au fond des filets, reprise de l'épaulement
Cliquez pour agrandir l'imageperçage à 5.9 du logement du vilebrequin : ce n'est qu'après le perçage des trous d'arrivée de vapeur ou de liaison avec le cylindre qu'on passera un alésoir de 6 en supprimant ainsi toutes les bavures
Cliquez pour agrandir l'imagetraçage de l'axe : foret à centrer que l'on amène sur la pièce, puis déplacement latéral et sur l'hexagonal et sur le rond pour l'alignement ; retourner la pièce et procéder de même sur l'hexagonal pour le positionnement des trous de fixation sur le socle
Cliquez pour agrandir l'imageperçage de l'hexagonal pour le positionnement du cylindre : à 10 puis à 12 ; pour cette dernière cote,  sur 1 mm de profondeur
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les bouchons


il faudra deux bouchons filetés de diamètre 12 intérieur pour le cylindre et un bouchon d'un 1/2 pouce pour l'hexagonal : pour ce dernier j'ai fait de la récupération ...
Mais on peut procéder autrement ... voir en fin de construction.
Cliquez pour agrandir l'imageenlever le filetage puis réduire à 5 la hauteur de l'épaulement
En fait, c'est une erreur et on peut très bien ne pas retoucher la hauteur : des explications suivront ...
Cliquez pour agrandir l'imageôter la partie supérieure et on obtient une magnifique collerette !
Cliquez pour agrandir l'imageprendre le second bouchon et percer 3 trous de 1.6 à 120° à 2 mm des pointes : je n'en ai mis que 3 ... 6 feraient beaucoup plus joli ...
Cliquez pour agrandir l'imageenlever tout le filetage : observation, ce bouchon forme un creux d'environ 1 mm de profondeur
Cliquez pour agrandir l'imagecalage, repérage avec le foret de 1.6 pour le premier filetage sur la collerette
démontage, perçage, filetage d'un trou, vissage, perçage des deux autres, ...
Cliquez pour agrandir l'imagemontage provisoire sur le cylindre
Cliquez pour agrandir l'imageperçage à 1.5 de l'admission et de l'échappement
Cliquez pour agrandir l'imageon raccourcit le bouchon de 1i2 pouce : 2 filets suffisent
finalement, j'adopterai une autre solution ...
Cliquez pour agrandir l'imageune petite idée du montage final : le bouchon de l'hexagonal est percé à 5 pour recevoir une pipe d'échappement
Cliquez pour agrandir l'imageperçage du corps à 1.5 puis reprise pour un trou à 3 et pour l'autre à 5
Cliquez pour agrandir l'imageretourner, percer à 2.5 puis tarauder à M3
lors du montage de la tige filetée, il ne faudra pas que la première entre dans le filet sinon on ne pourra pas fermer ...
Cliquez pour agrandir l'imagepassage de l'alésoir de 6
Cliquez pour agrandir l'imageblocage de gougeons M3 et rodage du vilebrequin : rond de laiton de diamètre 6 (sans problème après l'alésage !)
Cliquez pour agrandir l'imagefixation sur une plaque d'alu percée de deux trois de diamètre 3 qui sont repris au dessous par des trous de diamètre 10 sur 2.5 de hauteur : facile pour l'embout de vissage ...
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piston et bielle


La description de cet usinage auquel je suis peu habitué est faite dans un cet autre album.:

usinage 3 - 52

vilebrequin et disque de vilebrequin

Cliquez pour agrandir l'imagepour le disque de vilebrequin, dresser une face et pointer le centre
Cliquez pour agrandir l'imagene pas démonter, sanguine, traçage, perçage à 1.6 puis taraudage bien perpendiculaire en se servant du mandrin de la perceuse
Cliquez pour agrandir l'imagetoujours sans démonter, perçage à diamètre 5 au tour
Cliquez pour agrandir l'imagesciage et mise à épaisseur avec 2 ou 3 centièmes de plus : la mise à épaisseur définitive se fera après fixation du disque sur le vilebrequin
Cliquez pour agrandir l'imageperçage pour la vis de blocage du disque
ce n'est pas une idée géniale : cela servira au positionnement mais il faudra souder ...
Cliquez pour agrandir l'imagepour le vilebrequin (rond de laiton de 9), après perçage  de l'échappement au diamètre 2.5, épaulement de 3 au diamètre 5 et réalisation d'un plat pour le blocage du disque
Cliquez pour agrandir l'imagepremière vérification : quand le disque est monté sur le vilebrequin, vérifier qu'il arrive bien à l'emplacement défini sur le plan ; on peut corriger de 2 façons, soit en reprenant l'épaisseur du disque ou en ajoutant une rondelle entre le disque le le corps ...
Personnellement, je me sui planté lors de la brasure su mamelon et du manchon et j'ai ajouté une rondelle de téflon de 1 mm d'épaisseur !
Cliquez pour agrandir l'imagemontage du piston muni de sa bielle par le haut puis vissage du téton sur le disque en passant par la tête de bielle : petite vis fabriquée dans de l'hexagonal de 4 plus facile à utiliser au montage qu'une vis à tête fendue
Cliquez pour agrandir l'imagedeuxième vérification : le piston en position haute doit arriver à ras du cylindre
On risque de rencontrer 3 problèmes mineurs :
. le piston dépasse le cylindre et plutôt que de refaire la bielle, tailler un autre cylindre
. la bielle touche l'entrée du corps : un coup de meule et le tour est joué
. en arrivant au PMB, le piston coince légèrement : le reprendre au tour en effectuant un léger chanfrein en partie basse à 45°
Cliquez pour agrandir l'imagetroisième vérification le bouchon extérieur du corps ne doit pas gêner le fonctionnement, sinon il faut le reprendre en épaisseur
on peut aussi réduire la hauteur de la vis qui sert d'axe à la bielle

distributeur

c'est en fait le vilebrequin et il suffit de façonner à la fraise  (ou à la lime) deux encoches parallèles et dans l'axe du maneton : rond de laiton de 6 mais il est évident que de l'acier étiré serait bien meilleur ...
Cliquez pour agrandir l'imagedisque de vilebrequin serré, tige filetée remplaçant le maneton et servant de guide (à 90° du fond de l'encoche) : on descend de 1 mm
Cliquez pour agrandir l'imageperçage du plat d'échappement par un trou de 2.5 qui rejoint le trou percé suivant l'axe
Cliquez pour agrandir l'imageréalisation du plat de l'admission
Cliquez pour agrandir l'imagevilebrequin-distributeur terminé : ici le disque est encore bloqué par vis ... mais ça ne tiendra pas aux premiers essais ...
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... alors, finalement, soudure à l'argent !

Sur un autre moteur, j'ai lu : "collage à la Loctite" ; et sur un autre, vissage , et sur celui qui a servi de modèle : soudure à l'étain ... Tous les coups sont permis.

soudure et montage des tubulures

Cliquez pour agrandir l'imagepetit montage "olé-olé" pour la brasure du cylindre !
Cliquez pour agrandir l'imageaprès cette brasure, il faudra repasser l'alésoir dans le corps et reprendre le cylindre comme lors de l'ajustage avec le piston 
Cliquez pour agrandir l'imageajustage du raccord qui, sur ce modèle, est nécessaire pour pouvoir démonter facilement la culasse : rond de laiton de 5 percé à 2 et fileté à M5
Cliquez pour agrandir l'imageavant la soudure à l'étain de la collerette, on intercale plusieurs épaisseurs de papier alu et on positionne en plaçant une ou deux vis : on peut ainsi éviter un débordement de l'étain ... 
Cliquez pour agrandir l'imageserrer la tubulure et souder : la collerette, la tubulure sur la culasse, le raccord et l'arrivée vapeur (tube de cuivre de 2 x 3 muni d'un embout fileté M6)
Cliquez pour agrandir l'imageUne vue du couvercle avec son joint en téflon de 0.25 et sa tubulure.
A refaire, j'ajouterais une vis au sommet afin de pouvoir purger le cylindre après utilisation et y mettre quelques gouttes d'huile.

les premiers essais :

- au compresseur

Le premier essai a été décevant : sous l'impulsion du volant,  le moteur part, fait un 1/2 tour et "bloque". En fait il ne s'agit pas d'un blocage mécanique car il tournait facilement à la main avant les essais, mais d'une énorme contre-pression qu'il faut vaincre en tournant le volant.

La solution est vite trouvée : le moteur est démonté et, à 9 mm du haut du cylindre, perçage d'un trou de 2 mm de diamètre : on obtient ainsi un échappement en fin de course !

Il va donc falloir, pour le rendre présentable souder un bout de tubulure ... donc, il valait mieux ne pas réduire le bouchon devant servir de collerette : la soudure eût été plus aisée !!!

- à la vapeur

Avec cet échappement en fin de course, il démarre du premier coup ... Enfin pas tout à fait car je n'ai pas pensé que le volant recevait une grande partie de la chaleur dégagée par la vapeur et, ça brûle.
Aussi, il a fallu attendre qu'il veuille bien refroidir et penser à ajouter un autre volant, en bois cette fois !

Mais le résultat est au rendez-vous. Démarrage facile surtout après avoir tourné une première fois 15 minutes (penser à alimenter le graisseur de la chaudière pour essais).
Le moteur tourne très vite à 1 bar, descend gentiment à 0.5 et accepte le redémarrage à moins ...

Certain qu'après quelques heures de fonctionnement ce sera une horloge.

Il reste à le rendre présentable et à tester ses capacités.

améliorations

pour le bouchon du corps, remplacement de celui de plomberie par un montage plus "léger"
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bout de mamelon soudé sur un rond de tôle découpée à la cisaille de 1mm
après soudure, ajout d'un tube de cuivre par chauffage léger et ... ça tient ...
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... le temps de la reprise au tour de la tôle
serrage avec pince, chauffage et on enlève le tube de cuivre
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usinage et ajout d'un embout pour le maintien de la tubulure d'échappement
reprise du cylindre pour l'échappement en fin de course
Cliquez pour agrandir l'imageun montage peu orthodoxe pour donner un coup de fraise de 3 afin de pouvoir souder le téton devant recevoir la tubulure
Cliquez pour agrandir l'imagepour la soudure à l'étain, un tube d'aluminium de diamètre 2 traversait le téton et entrait dans le cylindre

chaque fois qu'on intervient sur le cylindre, reprendre l'intérieur du cylindre avec le rond qui a servi au rodage que l'on enduit d'huile
les tubulures sont en cuivre de 4 x 5
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recuire une nouvelle fois et entrer à force un rond de 4 : la tubulure (démontable) entrera ensuite facilement dans le téton
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mise en place et serrage des deux tubulures que l'on va souder à l'étain en évitant de souder le fil de maintien ...
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aspect final : il n'y a plus qu'à tout démonter pour la peinture ... 
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le plan de base

Avec peu de matériaux, la possibilité de construire le moteur qui m'a fait réfléchir un peu ...
J'y trouve une excuse : la profondeur des encoches n'est pas indiquée.
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Moteur construit par Xavier TRINCHET

qui m'a fait le plaisir de m'envoyer quelques photos.
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moteur "plombé" 2

C'est celui qui se rapproche le plus du modèle-ci-dessus : pour essayer de voir si ça fonctionnait sans échappement en fin de course, j'ai allongé le cylindre pour augmenter la cylindrée ... Rien à faire, il m'a fallu ajouter ce fameux échappement !

Sur le plan ci-dessous, quelques modifications apportées. Pour changer d'aspect, pas de peinture, le tout en laiton poli. Pour la construction, c'est la même que dans la première partie de l'album.
On remarquera au sommet une vis : elle était prévue pour assurer la vidange du cylindre avec une seringue si le moteur restait en l'état. Ce n'est plus nécessaire avec l'ajout du trou de l'échappement en fin de course. 
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Un nouvel élément de plomberie pour la collerette supérieure : il va falloir éliminer à la scie la partie hexagonale.
par contre, lors de la reprise de la face supérieure, on peut s'arrêter juste avant un petit plat existant et qui va permettre de caler le tube de laiton
Cliquez pour agrandir l'imagetoutes les pièces :
. plus de bouchon de plomberie et il a fallu en usiner un dans du rond de 20
. le piston est plus long : sa longueur sera ajustée pour arrivée à 2 ou 3 / 10ème de la culasse supérieure après présentation avec sa bielle fixée au maneton en position haute
. le distributeur avec des plats de 1.3 au lieu de 1 afin de réduire l'angle mort
. le gros bouchon de manchon dont la hauteur du filetage a été ramenée à 3 et qui est percé d'un trou de diamètre 5 ; on pourrait y souder un raccord fileté pour évacuer la vapeur, mais l'échappement est pratiquement nul étant surtout conséquent sur le cylindre
Cliquez pour agrandir l'imageun petit truc pour la brasure du cylindre sur le manchon :
. n'ayant pas de serre-joint assez grand, le serrage est obtenu avec une tige filetée M4, des écrous et des rondelles
Attention, l'écrou du bas doit se visser facilement pour être certain qu'on pourra l'enlever par le bas ...

Pourquoi la brasure à l'argent ?
Toutes les autres pièces (collerette, tube sur culasse, tube sur raccord, raccord sur corps et tube sur corps)  seront ajustées puis mises en place et soudées à l'étain en même temps. Si le cylindre n'était pas brasé, on risquerait de le voir se mettre à ressembler à la Tour de Pise !
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l'échappement de fin de course:
. on percera un trou de diamètre 2.5 pour que ce trou vienne tangenter le piston au PMB : prendre ses repères avec une jauge de profondeur, tracer et percer
. reprendre à la fraise de 5 si nécessaire pour amener une partie de la collerette au niveau du tube
. ajuster un plat de 6 x 2 avec perçage à 5 : le mien est bien long pour cacher un trou mal placé !
. enfoncer un raccord fileté de diamètre 5 et souder à l'étain
. gratter, poncer, frotter, ... et ça brille !
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opération plomberie terminée, pour l'instant !

une construction de Philippe TAQUET

avec ce modèle qui tourne parfaitement.
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Pour un meilleur suivi des explications,
télécharger les croquis,
c'est le pied !



Cet album a servi de base à un article paru dans l'Escarbille 135 du 2ème trimestre 2014 .


L'album complet est disponible en téléchargement.

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album terminé

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