vaporisation instantanée : quelques généralités

La vaporisation instantanée ? Voilà une discipline à laquelle je ne pensais pas m'intéresser un jour ...

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Dès que l'on parle de vaporisation instantanée, on a l'image de véhicules  à vapeur , et ,pour ceux qui s'y intéressent  , c'est le nom des Frères SERPOLLET qui sera cité !

Pourtant ce tricycle n'a rien à voir avec eux : il fut construit en 1882 par Félix MARMONIER et roula sur les routes du Lyonnais pendant près de 20 ans !
1882, c'est à dire 5 années avant celui deLéon SERPOLLET.

Sur cette photo, le contremaître de l'usine de pressoirs Marmonier Fils à l'arrière aux commandes, et, à la conduite, le fils de Félix,  Victor .

Vous pouvez chercher le nom de Félix MARMONIER sur le Web ... bien peu de renseignements  ! Mais, depuis quelques mois, j'ai appris bien des choses sur cet homme et les brevets étonnants (plus de200) qu'il a pu déposer.

Cet oubli sera bientôt comblé , je l'espère par Jean MARMONIER, son arrière-petit-fils.


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Il y a quelques mois, je reçus un message où il était question de soudure. Un courrier bien banal qui ne laissait en rien présager de la suite de notre correspondance.
Un autre courriel montra cette photo : à gauche une petite pompe à main, au centre un serpentin et à droite un moteur à vapeur .
Jean MARMONIER, essayait de reproduire les conditions de fonctionnement d'une des inventions de son arrière grand-père ...
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A la photo que vous découvrez en tête de l'album était jointe une copie du brevet déposé à Lyon le 17 juillet 1882avec, ci-contre, la croquis accompagnant les explications.

Félix MARMONIER n'était pas le seul à s'intéresser à la vapeur instantanée mais il fut probablement le premier à penser à un système original, celui de l'insert, pour la provoquer plus facilement .

L'expérience de Jean, ces documents ... et il n'en fallait pas plus pour m'inciter à m'intéresser à cette discipline... et à abandonner pour un moment d'autres réalisations.  Après quelques expériences, et avec l'accord de Jean pour l'utilisation de ses documents, voici l 'occasion de vous livrer le peu que je viens d'apprendre.

la vapeur instantanée ?

Cliquez pour agrandir l'imageOn pourrait simplifier en disant que l'on fait entrer de l'eau d'un côté d'un tube, qu'on chauffe ce tube et qu'il en sort de la vapeur  ...
Placer un bout de tube dans l'eau, le sortir, le vider, le chauffer  = vapeur !

C'est tout au moins l'idée qu'on peut se forger en lisant et en observant ce qui est généralement consacré aux montages faisant intervenir la vapeur instantanée :
On se trouve en présence d'un boudin plus ou mois long (souvent plus de 2 mètres) ; à une extrémité de l'eau est injectée par une pompe ; sous la pression elle parcourt le tube; l'eau devenue bouillante se transforme en vapeur.

C'est ce principe qui est observé dans ce modèle complexe alimentant un bateau fait pour la rapidité avec pompe pour l'alimentation en eau du serpentin, pompe pour le graissage, chauffage à essence, ...
Heureusement que, pour le modéliste amateur que je suis, on peut trouver d'autres solutions ! .
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tube en cuivre de 3 x 4, 1 m de long, diamètre intérieur 3 cm - facile à obtenir après recuit
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La vaporisation instantanée ne peut se produire que sous une condition : l'impossibilité pour l'eau de se transformer en fines gouttelettes sous l'action de la chaleur comme on l'observe si on fait tomber de l'eau sur une plaque chauffée. Phénomène appelé caléfaction.

"La vaporisation (appelée aussi ébullition), correspond au changement d'état liquide vers un état gazeux. Elle porte 3 noms, bien distincts, et qu'il faut surtout éviter de mélanger :
. On l'appelle évaporation lorsque le phénomène est lent. Il ne concerne que la surface d'un liquide
. On l'appelle vaporisation lorsque le phénomène est rapide. C'est-à-dire avec une formation de bulles de vapeur au sein du liquide
. On l'appelle caléfaction lorsque le phénomène est brutal. Il y a formation d'un film de vapeur autour d'une gouttelettes de liquide
Lorsque vous faites tomber de l'eau sur une plaque chaude, vous pouvez voir les gouttes « sauter » sur la plaque. C'est la caléfaction. En réalité lorsque la gouttelette d'eau tombe sur la plaque, son contour va se vaporiser et sachant que la vapeur prend environ 10 fois plus de place que l'eau, la gouttelette d'eau va être propulsée ; d'où le fait que l'on voit ces gouttelettes d'eau « sauter ».
Des extraits de : http://fr.wikiversity.org/wiki/Changements_d'%C3%A9tats/Vaporisation_et_condensation


Cette transformation immédiate de l'eau en vapeur se produit quand l'eau ne peut pas prendre cette forme sphéroïdale sous l'action de la chaleur.
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Comment empêcher cette transformation ?


Il suffit de faire passer l'eau sous pression entre deux parois espacées du 1/10ème de mm.

Pour cela les Frère SERPOLLET usèrent d'abord de deux plaques planes et parallèles, puis de tubes aplatis ...
Fèlix MARMONIER utilisa l'insert: en observant bien le croquis qui accompagnait son brevet on distingue nettement cet insert au centre du tube. Entre l'insert et le tube il n'existe plus qu'un mince espace où l'eau, sous l'action de la chaleur ne peut pas prendre la forme d'une gouttelette et se transforme instantanément en vapeur .

comment ça fonctionne ?




Le mieux, pour comprendre, est de suivre les explications de Félix Marmonier fournies avec le croquis.

Certes l'écriture de l'époque était bien agréable à regarder, mais pas toujours facile à lire.
Jean Marmonier s'est attelé à cette "traduction" qu'il n'y a qu'à suivre pour tout savoir sur cette merveilleuse machine ...

Il suffit de cliquer sur le texte de gauche pour y accéder.

une application pour le modélisme ...

Cliquez pour agrandir l'imageJean MARMONIER apportait la solution et me l'offrait : insérer dans un tube de cuivre de 3 x 4 une tige filetée M3 x 0.5 .

Que demander de plus et surtout comment ne pas s'intéresser à son projet ? Les résultats qu'il avait obtenus (son moteur avait "toussé"), méritaient d'autres expériences ...
Un petit croquis pour montrer la pertinence de son idée :
. l'espace entre la tige filetée et la paroi du tube est même inférieur au 1/10ème
. l'ensemble convenablement recuit se forme sans aucune déformation

Ainsi, l'eau envoyée sous pression dans ce montage ne peut pas passer à l'état sphéroïdal et se transformera immédiatement en vapeur.

A noter cependant qu' "on suppose que dans un tube circulaire mais petit, l'eau n'a pas la possibilité de prendre la forme sphéroïdale étant donné sa vitesse et les nombreux coudes " (Rudy Mémin - à propos de l'utilisation ultérieure de tubes par les Frères Serpollet).
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Le premier serpentin réalisé : insert de tige filetée M3 dans un tube de 45 cm environ . (Pas très riche en matériaux le Jacques !)
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Cette fois on est plus proche de la réalisation de Félix : serpentin intérieur et serpentin extérieur, une longueur d'environ 1 mètre de tube de cuivre 2 x 4.
Mais sil n'y a pas d'insert faute de tige filetée M3 : j'ai épuisé mes réserves !
Le mode de chauffage prévu dans un premier temps (champignon camping-gaz) ne permet pas la descente du tube d'alimentation et de vidange vers le réservoir, ce serait cependant possible en construisant un brûleur annulaire ... 


Une petite vidéo pour vous mettre en appétit !


Montage avec le premier serpentin, moteur du Week-end de Bernard Rétif  dont la cylindrée a été réduite à 0.5 cm3

Bien sûr, avant ce résultat,  il va falloir réaliser les accessoires :
. le réservoir d'eau
. une vanne parfaitement étanche et pouvant offrir un réglage de débit très fin
. une prise d'air pour la mise sous pression du réservoir

et ... un autre moteur !

Tout cela sera décrit dans l'album suivant :
le projet
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la documentation

Elle est très rare en français ou rare ... en anglais.


. la plus pertinente, celle contenue dans le chapitre XII de VAPORISMES de Pierre DUBARY de LASSALLE

A sa lecture une approche simple pour l'éternel débutant que je suis avec la figure ci-dessous.
Mais aussi les données les plus pointues pour concevoir, dans les règles, un ensemble complet ... pas d'insert cependant : aucune documentation trouvée à ce jour.
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. très documentée et diversifiée, celle livrée dans les numéros 313. 314 et 315 de MRB avec les articles de Philippe GOLMAN

Dans le n° 315, on trouve même la description d'un ensemble correspondant au croquis ci-contre ...
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. et, tout dernièrement, une brochure de la CAV qui reprend les articles de Rudy MEMIN des numéros 114. 115 et 116 de l'Escarbille.

Application pour une turbine ce qui supprime les problèmes de graissage du moteur, idée très intéressante pour le réglage de la pompe à eau, chauffage par plaque céramique ...
Un excellent historique des recherches des uns et des autres.


Brochure que l'on peut commander sur le site de la CAV :  http://www.cav-escarbille.com/escarbille/dernier.htm

A noter cependant que dans ces brochures ou articles, il est toujours question de serpentins sans "insert".
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Seul Gems SUZOR qui consacra une grande partie des ses activités de petite mécanique au "flash steam" est évoqué avec l'utilisation de tubes aplatis ... Il ne fut probablement pas le seul mais la documentation reste bien difficile à trouver.
Depuis, un album lui a été consacré :
Gems Suzor

avantages et inconvénients

avantages

. un encombrement réduit sans chaudière encombrante toujours rebutante à construire par l'amateur
. beaucoup moins de poids
. une mise en oeuvre rapide : remplissage d'eau froide, mise sous pression, chauffe, le tout sans se brûler les doigts !
. plus de danger d'explosion de la chaudière : la "chaudière" des Frères SERPOLLET était réputée "inexplosable" - bon argument de vente avec les accidents assez fréquents !
. un ajout de Jean : "l'économie d'énergie par rapport à une chaudière conventionnelle. Avec cette dernière, lorsque l'on arrête la marche, l'énergie calorifique contenue dans l'eau est définitivement perdue. Dans la chaudière à vaporisation instantanée, grâce à la faible inertie thermique, l'énergie perdue est devenue négligeable. Ceci était à mon avis un point fondamental pour un véhicule automobile
Penser aussi à la réduction du poids , d'autant plus que l'on pouvait récupérer l'eau en la condensant comme le faisait Serpollet plus tard."


inconvénients

. un réglage plutôt difficile car il faut trouver le bon débit et la bonne chauffe : normalement, mais je n'en suis pas encore là, une fois le bon débit trouvé et repéré, on peut régler la vitesse du moteur en jouant sur la chauffe ... tout au moins pour la version du modéliste
. il faut probablement un moteur adapté : le mien résiste, et même la tresse de téflon supporte la chaleur qui ne doit donc pas dépasser, dans mon cas, les 290°
. le graissage sera à étudier : des essais avec un graisseur à déplacement comme le préconise Philippe GOLMAN ...ou encore un modèle à pression

conclusion

Beaucoup de joies probablement à attendre de ces nouvelles recherches et, pourquoi pas, un jour, une application sur un modèle en commençant, évidemment par ... un tricycle pour nous faire plaisir à Jean et à moi !

petite étude


Comme d'habitude, je me suis livré à un relevé de lecture. Cliquer sur l'image pour y accéder.

Le document joint  donne quelques pistes pour la réalisation d'un petit groupe à vaporisation instantanée, celui qui sera décrit dans l'album suivant.
N'hésitez pas à me corriger si des erreurs sont commises !
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quelques sites à visiter : liens offerts par Jean-Luc CHAVANNE 

Jean-Luc, plus connu sur les forums sous le pseudo d'Ulysse,  est un infatigable chercheur. Il nous fait profiter à travers ces liens de ses découvertes :

à partir d'éléments issus du commerce ... et d'autre navigations à faire sur le site ... :
http://www.dangerouslaboratories.org/genboiler.html

Des bateaux sur ce forum anglais :
http://www.paddleducks.co.uk/smf/index.php?PHPSESSID=b72f541aeac5ac285334c2b37be84121&topic=3624.0
D'autres sur ces pages :
http://www.paddleducks.co.uk/smf/index.php?topic=3624.15

Un site merveilleux où, comme d'habitude, j'ai découvert que je n'avais rien trouvé. Bine beau plan que celui de cette chaudière de 1887. Sur d'autres pages, le moteur ...:
http://modelengines.info/naphtha/Boiler/

Des avions :
http://www.flysteam.co.uk/steaming.htm
Et d'autres :
http://www.rexresearch.com/besler/beslerst.htm

Et, pour terminer 5 pages de ce forum bourrées d'idées ... :
http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1163921

Un magnifique document ...

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Voici un magnifique recueil de photos avec des textes de Jean MARMONIER qui "décrit la genèse de l'automobile et situe l'invention de Félix MARMONNIER par rapport aux autre précurseurs de l'automobile".

C'est grâce à Jean que j'ai pu aborder et prendre plaisir à la vaporisation instantanée.

Vous pouvez lui commander cet ouvrage en lui écrivant ici


les contributions de Patrick LECLERE

YATES FLASH STEAM : une re-compilation 

... à partir de l'ouvrage  de Yates (Model making), sur le flash steam.
C'est de la vulgarisation typique des années 1920.

Voici l'adresse de l'ouvrage complet
https://archive.org/details/modelmakinginclu01yate


Pour télécharger, il suffit de cliquer sur la photo.

un dossier qui fait le point sur ses recherches

à lire avant d'aborder cette discipline.

La photo qui en est extraite correspond à la vision que l'on se fait généralement du Flash steam !

un tableur

offert par Patrick Leclere pour ceux qui veulent se lancer ...

Ne pas oublier d'activer les macros pour pouvoir l'utiliser !
et un autre ...

un mémo sur les turbines

34 pages à lire et à télécharger ...

et un tableur

pour l'accompagner ...
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Le SAVANNH est équipé d'une turbine dont on trouvera les plans dans la page des téléchargements de Patrick :

téléchargements 2

pompe radiale

pour la vaporisation instantanée :
une étude, des plans ...

moteurs

pour la vaporisation Flash

avec le 20 B de Gems SUZOR





ou avec le 45 B ...

ou avec le GEMINI de Westbury

dont voici la pompe

de nouveaux liens

trouvés par Patrick : il s'agit de vidéos mises en ligne par Jianzhong Dong

https://www.youtube.com/channel/UCW7SRDNACxC_2VXSsYqx5AA

Une chaîne à suivre ! A côté de "accueil"", cliquer sur "vidéos".

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