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moteur à vapeur

Discussion dans 'Modélisme' créé par copeau 78, 30 Mars 2012.

  1. copeau 78

    copeau 78 Compagnon

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    moteur à vapeur
    Bonjour

    questions ( de celui qui n'y connait rien ) :


    un moteur à vapeur c'est longue course , carré ou super carré ?
    quelle matière pour le cylindre : fonte , acier , laiton , bronze ?

    merci de vos lumières
     
  2. emmanuelbayle

    emmanuelbayle Ouvrier

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    moteur à vapeur
    Bonjour,

    La course d'un moteur à vapeur est variable en fonction du type de machine que tu veux construire, en générale :
    • Longue course pour moteur lent
    • Course courte pour des moteurs rapide
    Le cylindre peut être en fonte, en bronze, en laiton, en alu, etc... Tous dépend, si c'est un moulage, un kit du commerce ou une pièce usinée par tes soins ; et bien sur du type de moteur, de son utilisation et de la température de ta vapeur (surchauffe ou pas).
    Tu peux aussi avoir en plus du cylindre, une chemise avec des nuances de matériaux différents.

    A+
     
  3. trusquin

    trusquin Ouvrier

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    moteur à vapeur
    D'accord avec Emmanuel . Dis moi Emmanuel ton avatar supert moteur , contruction perso ? Tu peu nous en dire un peu plus ?
     
  4. emmanuelbayle

    emmanuelbayle Ouvrier

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    moteur à vapeur
    Salut Trusquin,

    Effectivement, c’est un moteur perso. Il a été réalisé intégralement par mes soins, plans et usinages.

    Je suis parti d’une base de fonderie STEAM incomplète (lot de 2 pieds et de 2 couvercles de tiroirs trouvés sur un site de vente aux enchères bien connu).

    - Le vilebrequin a été réalisé en plusieurs éléments en acier et barre stub, avec liaison des déférents éléments par carrés et goupillages.
    - Les bielles monobloc comportent chacune 2 roulements, un en tête et l’autre en pied de bielle.
    - Le vilebrequin comporte 6 roulements.
    - Les excentriques au nombre de 4 pour l’inversion du sens de rotation comportent chacune un roulement.
    - Les 2 cylindres sont en bronze et réalisés par tournage et fraisage classique.
    - Les pistons sont réalisé par 3 parties en fonte et comportent chacun deux segments en graphite.
    - Les tiroirs sont de fabrication classique, à savoir en bronze forme coquille, mais se déplaçant sur une glace en bronze rapportée.

    Une pompe à eau est accouplée au moteur par une vis sans fin et permet de servir de pompe haute pression pour la chaudière.
    Cette pompe vient en supplément d’un injecteur commandé par un détecteur de niveau d’eau électronique.
    la chaudière est égualement de dessin et fabrication perso.
    Le moteur est très souple (12 roulements oblige) et démarre à moins de 100 gr de pression.

    A+
     
  5. copeau 78

    copeau 78 Compagnon

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    moteur à vapeur
    Bonsoir

    eh bien voilà pour guider ...

    j'ai découvert le site de " Preston services" antiquaire anglais en toutes machine à vapeur
    pour ceusses qui ne connaitraient pas , je conseille .
    et j' y suis tombé amoureux de ces machines destinées à motoriser de petits ateliers ;
    de cordonnier pour l' une d' elle - j 'imagine que pour entrainer le tour à araser et polir il
    ne faut guère plus de deux chevaux .
    dans un descriptif il était indiqué - sans précisions - les cotes du cylindre ( 2"x 2" 3/4 ) , d'où
    ma question .
    je vais donc me lancer dans la fabrication/interprétation - pas une stricte copie - d' une de ces
    machines .
    pour le moment je vais rassembler la matière première ; j' ai un petit vérin - 40 ou 50 mm
    d' alésage , à vérifier - faut déjà que je remette le main dessus - donc je voulais savoir si
    une partie du fût ( acier ) pouvait être utilisée .

    quelques images piquées chez Preston Services pour donner des idées si besoin ...

    2012-03-30_201452.png

    2012-03-30_201613.png

    2012-03-30_201632.png
     
  6. emmanuelbayle

    emmanuelbayle Ouvrier

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    moteur à vapeur
    Très belles machines, ce site est vraiment très bien.
    Avec un diamètre de 40 à 50 mm pour le piston tu risque d'avoir une machine de belle taille. Et il faudra une chaudière capable de fournir un volume de vapeur important...
    • L'acier n'est pas conseillé comme matériau interne du moteur, surtout si la pièce est en contacte avec la vapeur, la rouille et l’oxydation vont venir compliquer les choses très rapidement en raison de la condensation provoquée lors de la détente de la vapeur.
    • Généralement, l'acier est utilisé pour la fabrication des pièces externes (axe, embiellages, biellette, pivots, levier, vilebrequin, support moteur, etc.).
    • Ces éléments peuvent être peints, graissés et leur contrôle reste relativement facile.
    Si le moteur est prévu pour fonctionner à l'air comprimé pas de soucis, l’acier reste un très bon matériau.

    Cordialement, Emmanuel
     
  7. trusquin

    trusquin Ouvrier

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    moteur à vapeur
    Merci pour ta réponse Emmanuel, super moteur :smt041 . Copeau 78 , bon projet en vu , mais comme dis Emmanuel attention à la chaudiére , il va falloir qu'elle soit de taille :s139zq2:
     
  8. copeau 78

    copeau 78 Compagnon

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    moteur à vapeur
    la chaudière ... mais c'est bien sûr ....

    autres questions du naif absolu :

    quelle doit être la pression de fonctionnement ?
    quelle consommation d'eau ?
    il semble exclu d' utiliser - sauf peut-être pour essais et forcément après âpres négociations
    sinon disputes - la cocotte minute familiale ; où trouver les plans de la bouilloire ?
    quel combustible ?

    merci de vos idées
     
  9. emmanuelbayle

    emmanuelbayle Ouvrier

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    moteur à vapeur
    La pression est secondaire, les premiers moteurs à vapeur fonctionnaient avec quelques grammes de vapeur sur des cylindres de plus de 1 m de diamètre.

    La consommation d'eau est plus délicate à calculer, car il faut connaître tous les paramètres du moteur (alésage, course, simple ou double effet, diamètre de tige, etc…).

    Pour exemple, avec un alésage de 50mm, une couse de 60 mm et une tige de 5 mm sur un piston simple effet, il faut 235 cm3 de vapeur par tour de manivelle. Si tu tourne à 500tr/mn il faut 117500 cm3 de vapeur par minute soit 117 litres de vapeur min.

    Je te laisse imaginer la consommation d'eau et le diamètre des tuyaux pour alimenter ton moteur dans de bonnes conditions.

    :smt011 Oublis la cocote minute, c'est dangereux et incontrôlable. Le vaporisme demande beaucoup d'investissement et de sécurité. La moindre erreur ne pardonne pas.

    Si tu n’as jamais pratiqué, rapproche-toi d’un club ou d’un professionnel, la sécurité n’a pas de prix.

    Une chaudière se calcul et se construit avec des normes de sécurités importante :
    • épaisseur des fonds et des tôles en fonction de la pression, du volume et du diamètre de la chaudière,
    • renforts et entretoises internes éventuels,
    • type d’assemblage des différents éléments (soudage, brasage, rivetage, dudgeonnage, etc…),
    • dimensionnement des tubes et organes de sécurités),
    • organes de sécurités obligatoires (soupapes, mano, niveau...).
    A+
     
  10. moissan

    moissan Compagnon

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    moteur à vapeur
    la cocote minute donne une trop faible pression , et ne donne pas assez de debit

    pour le debit c'est la surface d'echange en le feu et l'eau a faire bouillir qui compte : d'ou lavantage des chaudiere tubulaire permettant une grande surface dans une chaudiere pas trop grosse

    la pression est importante : plus la pression est forte plus le rendement est elevé , et plus la consomation de combustible diminue

    il y a une relation simple entre pression et temperature ( valable de 100°C a 250°C)

    p = ( t / 100 ) 4

    par example t = 200°C
    p = ( 200 / 100 ) 4 = 16 bar

    on se demande pourquoi cette formule est aussi simple : c'est parce que 100°C est justement la temperature d'ebulition de l'eau a la pression atmospherique qui est 1bar

    le 16bar donné par la formule est la pression absolue : donc 15bar relatif lu au manometre

    la fonte est le materiaux le plus pratique : facile a usiner : ne rouille pas trop ... presque auto lubrifiant : ne grippe pas comme l'acier

    a une certaine epoque les moteur a vapeur avaient des cylindre avec une double paroi remplie de vapeur pour le chauffer et eviter la condensation de la vapeur a l'interieur : tres mauvaise pour le rendement ... sur les moteur plus recent on a surchauffé la vapeur : ce qui non seulement augmente le rendement , mais permet de se passer d'envelope de vapeur du cylindre

    le dernier plus gros progres des moteur a vapeur a été de mettre un tres gros diametre de passage entre chaudiere et moteur : les modele reduit inspiré de machine trop ancienne ont souvent des diametre trop petit

    l'ideal est de monter le moteur sur la chaudiere
     
  11. moissan

    moissan Compagnon

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    moteur à vapeur
    pour la fonte , il y a des fournisseur de barre en coulé continue qui livre des bloc sur mesure de toute dimension

    pour la chaudiere , j'ai decouvert un vieux catalogue des chaudiere babcok et wilcox de 1920 : c'est mon type preferé : un reservoir cylindrique en haut , et un espece de radiateur en tube d'eau en dessous dans un foyer en brique : c'est ce fagot de tube incliné qui est soumis au feu , pas le reservoir cylindrique : ca permet de monter tres haut en pression en toute securité

    j'ai apris qu'une ancienne parqueterie avait ce type de chaudiere ... puis j'ai apris que ca devait etre demoli ... j'ai contacté le ferailleur qui fesait la demolition , et je l'ai recuperé ! ca pese 6tonne ... je ne sai s pas si je la ferai remarcher un jour , mais elle est chez moi et elle n'ira pas a la ferraille

    reservoir entierement en tole riveté ... tole de 15mm environ , collecteur des tube d'eau entierement forgé ... tube assemblé par mandrinage : a l'epoque il n'y avait pas de soudure au chalumeau , et encore moins a l'arc

    avec les moyen de soudure actuel , faire un modele reduit de ce type de chaudiere et tres facile
     
  12. copeau 78

    copeau 78 Compagnon

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    moteur à vapeur
    Bonjour à tous

    je me dis qu' avant d'attaquer le moteur , c'est la chaudière la première étape ...

    dites , plutôt que de saturer la communauté de questions forcément nombreuses et sans
    doute farfelues , enfantines ( je m'aime bien , d'où mon indulgence ... ) il y a sûrement
    quelques bons bouquins que vous pourriez me conseiller .

    merci d' avance
     
  13. nopxor

    nopxor Compagnon

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    moteur à vapeur
    Bonjour,

    A ma connaissance il n'y a pas grand chose en français. Si ce n'est quelques articles dans l'escarbille, la revue de la Confrérie des Amateurs de Vapeur.
    Par contre chez nos confrères britanniques, adeptes des chaudières en cuivre, 2 ouvrages de référence:

    Model Locomotive Boilers, their design and construction
    Martin Evans
    (Model & Allied Publications, Argus Books Ltd., Hertfordshire, England)
    ISBN 0-05242-483-3

    Model Locomotive Boilermaking
    Alec F.Farmer
    (Hillman Printers Ltd)
    ISBN 1-85260-007-1

    On peut trouver aussi :
    http://www.camdenmin.co.uk/building-steam-models/model-boilers-and-boilermaking-1971-p-1731.html
    mais je ne l'ai pas lu.
     
    Dernière édition par un modérateur: 16 Avril 2015
  14. emmanuelbayle

    emmanuelbayle Ouvrier

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    moteur à vapeur
    Bonjour à tous,

    Copeau 78 a raison, il est beaucoup plus logique de commencer par la chaudière, cela permet d’avoir sous la main un générateur pour les essais moteur. D’autant plus que c’est l’élément le plus critique et le plus cher du groupe vapeur. Il vaut mieux avoir une bonne chaudière que plusieurs mal réalisées, voir dangereuses.
    Pour info, une chaudière demande une épreuve hydraulique à froid et à 3 x sa pression d’utilisation.

    Cette étape est obligatoire si l’on veut rester en entier et valide. Au risque de me répéter, nos petit générateur de vapeur sont aussi dangereux que les grands et peuvent se transformer rapidement en bombe de forte puissance.
    La vapeur reste dangereuse, je me suis brulé gravement avec un jet de vapeur surchauffé à 8 bars sur une de mes chaudière comportant une fuite sur une bride, le jet de vapeur était invisible.

    Il faut savoir aussi qu’une chaudière modèle réduit n’aura pas le même rendement qu’une chaudière grandeur et que son calcul ne peut être fait avec les formules utilisées dans la conception des générateurs réels. De plus, la thermodynamique des fluides n’est pas proportionnelle à l’échelle.
    Je veux dire par là que si on prend une chaudière Babcok comportant 10 nappes du 20 tubes en acier de 60 mm et que je construis à l’échelle 1/20ème, je ne pourrais jamais avoir le même nombre de tubes, ni de nappes, et encore moins des tube de 3 mm. La chaudière ne fonctionnera pas.

    Concernant les livres, il en existe une multitude et généralement écrits en langue anglaise (se sont pour moi les meilleurs). Ci-joint une petite quantité de titres que je possède et que je conseille vivement.

    • Machines à vapeur de J.C. PORTERIE aux éditions STEAM
    • Le manuel du vaporise en modèle réduit de J.C. PORTERIE aux éditions STEAM
    • Eléments de construction à l’usage de l’ingénieur – Production et utilisation de la vapeur de G. LEMASSON et A. L. TOURANCHEAU éditions DUNOD
    • Boilers Types & Design aux Editions International Correspondence Schools 1907
    • Model Boilers & Boilermaking by K. N. HARRIS aux edition MAP Technical Publication
    • Model Locomotive Boilermaking de Alec F. FARMER aux editions Model Engineering Guide

    La plupart de ces ouvrages sont trouvables chez STEAM LE HOBBY - 2, rue Maison Suisse - 64200 BIARRITZ.
    Certain de ces ouvrages ne sont plus édité voir introuvable.

    Il existe aussi d’innombrables sources sur internet et dans les revues de modélisme.

    Bien cordialement, Emmanuel
     
  15. copeau 78

    copeau 78 Compagnon

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    moteur à vapeur
    Many thanks sirs

    coup de chance que ces ouvrages ( que je vais rechercher dès ce soir ) ne soient point en germain
    car là je n' aurais pu lire que les dessins !!!
     
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