flash-steam et semi flash-steam : essais

Cliquez pour agrandir l'imageReprise des essais après quelques années ...

A gauche le montage initial avec un réservoir que l'on a pressurisé avec une pompe à vélo à 2 bars.
Ce montage continue à fonctionner mais dès que la pression tombe, le moteur s'arrête ...

Recherche d'une solution avec le montage de droite : le même réservoir rempli cette fois au 3/4 et que l'on va chauffer.
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projet 1


Une idée pour la suite des opérations :

. construire une mini-chaudière dont le brûleur permettra de maintenir une pression d'environ 1 bar et qui sera munie d'une soupape au cas où ...

. la munir d'une chapelle d'introduction pour compenser avec la pompe la diminution du niveau d'eau.

Un nouveau rêve !
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Pour obtenir un réglage plus fin de l'admission de l'eau dans le serpentin, construction d'une vanne démultipliée : réduction de 1/3 de la rotation.
Voir le plan dans cet

album

montage du champignon

Cliquez pour agrandir l'imageLe châssis est  découpé au diamètre du champignon en ajoutant 2 mm.
Deux trous filetés à M2.5 permettent la fixation d'une tôle qui laisse passer le centre du champignon.
Les vis dépassent vers le haut pour fixer les pattes qui maintiendront le serpentin en position verticale et, plus tard, une enveloppe en tôle.
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vue de dessus
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serpentin en place
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amélioration

Un problème surviendra lors des essais : la pompe fuit en bout de piston et de l'eau se répand à la surface du bâti pour finir par s'introduire dans la champignon et même dans le coude amenant le gaz ...
Deux solutions :
. percer un trou au-dessous de la sortie du piston de pompe
. entourer le champignon d'une tôle qui dirigera l'eau vers le dessous où les côtés et non à l'intérieur
J'ai finalement supprimé une patte de soutien du serpentin : la fixation au moteur permet de s'en contenter et c'est plus facile à glisser.

essai avec la "galette" de Serpollet

essai avec la "galette" de Serpollet

qui a pris une forme pyramidale pour pouvoir être adaptée au moteur.

Cela fonctionne beaucoup mieux que lorsqu'elle était à plat.

La vanne de réglage d'ouverture d'eau est à peine ouverte : on peut tourner de 2 crans mais alors on aperçoit des gouttelettes à l'échappement. Finalement on descend jusqu'à une ouverture d'un demi cran et ça fonctionne plutôt bien.
Pour le chauffage du champignon on se contente du minimum.
La consommation me semble encore excessive avec 15 ml ou 15 cm3en moyenne lors des 5 essais. Mais cela est peut-être dû au moteur oscillant qui par nature génère de grosses pertes. De plus il n'y a pas encore de graisseur ...

Par la suite le sabot du moteur sera serré plus fortement sur son bâti, les fuites disparaîtront pratiquement et la consommation diminuera. Un montage serré qui ne fonctionnerait probablement pas avec une vaporisation classique !

Pour la construction de la galette, voir cet
album
Cliquez pour agrandir l'imagele projet 1 commence à prendre forme ...

Pas bien beau le dessin qui a été réalisé pendant les 5 essais du dernier serpentin : il n'y a pas vraiment de chaudière mais la lampe à souder ça chauffe aussi !

Et puis, et puis, j'ai pensé à autre chose car  ce montage pour aussi satisfaisant qu'il soit va nécessiter la construction d'une nouvelle chaudière ... et le flash-steam présente justement l'avantage de ne pas en avoir.


Alors, en route pour un nouveau projet !

projet 2

l'idée

est venue de cette pompe à bras de pompier.
Deux balanciers aspire l'eau et remplissent peu à peu un réservoir. L'eau monte mais finit par rencontrer une résistance, celle de l'air qui va se compresser.
La sortie de l'eau puisée dans le fond va donc se faire sous pression et supprimera les "saccades" générées par les pompes.

J'ai retrouvé ce principe dans deux plans de camions de pompier dessinés par Julius de WAAL. Un truc non utilisé sur celui que j'ai construit faute de place ...

un réservoir-tampon

va imiter ce système.
Cliquez pour agrandir l'imageReprise du principe de fonctionnement : la pompe injecte de l'eau dans le réservoir dont la vanne a été fermée. Peu à peu elle va compresser l'air qui se trouve au-dessus.
Un signe de pressurisation : la pompe se met à ralentir, l'aiguille du manomètre bouge et monte.

. réglage de la pompe : il est très simple et le débit se règle par le by-pass. Si on veut atteindre plus rapidement la mise sous pression, il suffit de remplir au 1/3 le réservoir-tampon. On pourra faire quelques essais pour que, une fois la vanne ouverte, la pression se stabilise à environ 1 bar (0,5 voire moins est suffisant).

En fait ce procédé supprime tous les réglages délicats de la pompe, réglages qui en ont fait abandonner plus d'un dans leur projet de flash-steam ...

Petit inconvénient cependant, il n'est pas possible de l'actionner en se servant du moteur ! Ou alors, il faudrait prévoir une pompe manuelle pour la mise en pression du réservoir-tampon ... Un autre challenge ?
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la pompe

munie de sa vanne by-pass est la 5ème décrite dans cet
album
Elle fuit un peu trop au niveau du piston et sera reconstruite  ... un jour !

Cependant on verra qu'elle remplit bien sa fonction.
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le moteur

dont il est peut-être temps d'en dire quelques mots. Pour les habitués il s'agit d'une construction simple.
J'ai cherché la performance en réduisant la fermeture totale à 35° environ.

On peut encore le rendre plus rapide en perçant un trou sur le cylindre qui libère la vapeur d'échappement. Pas bien utile selon certains ...

Cette fois il a été nécessaire de rendre le moteur indépendant de la pompe. Petit montage à l'aide de plat en alu de 1.5 d'épaisseur pour faciliter le montage sur le châssis.

Petit détail: le bouchon du cylindre est fileté à M7 x 0.75. On le visse en bout du cylindre et on le soude à l'étain ... Ainsi pas de déformation du tube ce qui arrive fréquemment avec la brasure à l'argent.
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un clapet anti-retour

usiné parce que cela semble recommandé. Le montage fonctionnait sans !
Comme il a été construit après le serpentin et le réservoir tampon, sa conception peut surprendre puisque la bille vient buter sur le raccord. Mais cela fonctionne à l'air comprimé et  et sur le montage final apparemment. En tout cas il ne gêne rien !

Le ressort de 5 mm de long et de 2.5 de diamètre provient d'un briquet : avantage les spires des extrémités sont plates.
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les éléments du montage et l'essai

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réservoir-tampon
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serpentin, clapet, by-pass
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pompe, vanne
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moteur de pompe
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Depuis cet essai le montage a fonctionné plus d'une demie heure.

Le moteur finit quand même par protester et on suppose qu'il gémit en espérant de l'huile !

J'ai accédé à ses désirs et inséré à l'aide d'une fine tige un peu d'huile de loco (celle d'olive brûlerait immédiatement) par le trou fileté percé en haut du cylindre. A noter que le joint en téflon résiste depuis le début des expériences.

la mise en action

. mettre la pompe en route
. dès que l'aiguille du mano frémit ou que la pompe se met à ralentir, allumer le brûleur
. ouvrir la vanne d'un cran  ...
On ne doit voir aucune gouttelette sortir du cylindre ou de l'échappement et une fois le bon réglage de la vanne trouvée, un petit trait de crayon sur la roue dentée pour se repérer lors de l'essai suivant.
On pourra augmenter la vitesse en augmentant la chauffe ou - mais c'est plus délicat - en jouant sur l'admission d'eau.

un graisseur ?

En fait ce n'est qu'un godet qu'on va remplir d'huile (celle pour la chauffe des locos) : 0.2 ml sont faciles à "verser" à l'aide d'une seringue et graissent le moteur pour une bonne dizaine de fonctionnement.

En y pensant plus tôt, le filetage du godet serait augmenté pour passer à M3.
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un embrayage ?


Si on veut faire des essais en situation il vaut lieux le prévoir avec, tant qu'à faire une démultiplication.

Une roue dentée de 15 dents sera montée à la sortie de l'arbre du moteur.

Le dernier engrenage du montage vient s'y engrener et il faut prévoir une patte au support pour qu'il ne descende pas trop bas.

Entre dessin et réalisation il y a parfois des différences : sur la dernière photo j'ai ajouté un plat de 0.5 pour parfaire le contact des deux engrenages.
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essai avant découpe
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perçage contre-plaque
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pivot en alu
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avant soudure étain
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montage
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repérage pour perçage
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montage
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ajustage ?

essai en "situation"

essai en situation ?

La solution la plus aisée pour voir si ce montage peut actionner quelque chose.
La plus aisée mais délicate pour ce petit moteur.

Il aurait été mieux de choisir une démultiplication plus important pour d'une part soulager le moteur et d'autre part obtenir une rotation plus réaliste.

Une jambette du châssis a té supprimée et la roue repose sur le chemin de roulement en supportant la masse de l'ensemble, soit 960 g. Et ... ça tourne !
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Le problème a été réglé : il s'agissait bien d'un problème de montage avec cette roue dentée en plastique qui a fini par n'en faire qu'à sa tête ...
A remplacer par une vraie roue dentée !

un autre essai

selon le même principe mais avec le serpentin à insert.

Cette fois on se trouve avec un serpentin dont le volume est de 0.41cm3 : il faut certes compter comme je l'avais fait les filets de la vis mais aussi tenir compte qu'une vis M3 ne fait en réalité que 2.9 de diamètre ... Le moteur est toujours le même est a un volume de 0.42 cm3
J'ai oublié de remettre la réservoir-tampon à 0 bar et sa pression est montée puis s'est maintenue à 4 bars.
On devrait donc avoir au moteur la moitié de cette pression.

Cependant, sachant qu'on a débité 3,5 ml d'eau 'mesure faite après l'essai dans les mêmes conditions) et que le moteur tournait à 1250 trs/mn (tachometer), on peut, en partant des 2 bars supposés, connaître le poids de la vapeur consommée : 0.845 gr, soit 0.85 cm3.

On se trouve alors devant un oscillant ayant un rendement e 25 % ! Bien supérieur à ce qui est généralement admis pour ce type.
Il est donc probable que notre moteur tourne à plus de 2 bars : 3, voire davantage. Vaporisation ou surchauffe ?

autres essais

Il m'a semblé intéressant de confronter d'autres moteur à ce système :
. le Plombé 2, à distribution rotative sur le vilebrequin de 0.785 cm3
. le OLI, à tiroir cylindrique de 2 cm3

Sans pratiquement rien changé aux réglages (un peu plus d'ouverture de la vanne) les moteurs ont tourné et plutôt bien.
Je n'ai pas insisté car tous mes moteurs sont soudés à l'étain sauf celui qui sert actuellement aux essais.

Il est probable qu'il faudra s'orienter vers le moteur à tiroir cylindrique.

en guise de conclusion pour ce "projet 2"

le montage actuel
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montage inspiré de ce croquis
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La différence avec le croquis de Pierre Dubarry de Lassalle (Vaporismes - page 98) est que l'on n'est plus limité par la capacité du réservoir et que c'est la pompe qui y maintient la pression tout en renouvelant l'eau.
Pompe électrique cependant avec son gros problème : la charge des piles ...

projet 3

l'idée m'en a été soufflée sur ce forum :
http://modelismenavalradioc.nouvellestar6.com/t13879-essais-flash-steam-et-semi-flash-steam

que celle de l'utilisation (détournée) d'une soupape de décharge.

Une idée séduisante mais qui ne donne pas de meilleurs résultats : en fait le moteur est beaucoup plus difficile à démarrer et j'en reviendrai au projet 2.

projet 4

Une autre idée qui m'a été soufflée : le montage direct en se passant du réservoir-tampon.
Cette fois c'est la vanne fine qui continue de régler le débit du jet accédant au serpentin.

Mais il n'est pas facile  de régler le by-pass à la sortie de la pompe et les à-coups de la pompe donnent un moteur qui ne tourne pas vraiment régulièrement ...

observation

Voici le tout premier essai de la loco FlashJac : le plancher qui a servi de platine pour les essais du montage est fixé sur le châssis et la loco est placée sur les rails ...

Et ça fonctionne, mais mal ! J'ai beau ouvrir la vanne du réservoir en grand et ça tourne mais ça s'arrête !
Regardez le serpentin : pratiquement pas de flamme. En fait le gicleur est pratiquement bouché.
Nettoyage et ç'est parti.

Difficile de concevoir une chaudière classique chauffée de cette manière. Il est probable qu'on ne monterait jamais en pression. Et même si le brûleur fonctionnait correctement : montée à 3 bars en 3 minutes pour entraîner cette masse de 1.8 kg,  la mise en route serait bien plus longue qu'avec ce montage qui ne demande pas la fabrication d'une chaudière ...

Il s'agit donc bien de vaporisation instantanée : on allume et c'est parti.

projet 5 

qui reprend le fonctionnement à partir d'une pompe actionnée par un moteur électrique, cette fois la vitesse du moteur est modulable.
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On peut commander ce "speed-controller" ici :

http://www.ebay.fr/itm/Mini-5A-Motor-PWM-Speed-Controller-Speed-Control-Switch-LED-Dimmer-DC-3V-35V-/263048851386?hash=item3d3eeeefba:g:Wa8AAOSwbtVZShey

Dans la même boutique on trouvera un compteur de tours pour le moteur. Bien partique pour reprendre des essais avec la m^me vitesse de rotation de la pompe.
Merci Scyllias 91.

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Il faudra 4 piles car le speed-controller ne fonctionne qu'à partir de 3 volts.
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une idée pour le maintien
essai de la pompe
essai du montage
Lors de cet essai avec le moteur oscillant on voit que l'on peut régler sa vitesse en réglant plus ou moins le speed-controller.

Cependant c'est une solution à mon avis difficile à mettre en pratique car comment manier le bouton d'une manière sûre alors que le déplacement en rotation est très faible ?

projet 6

Il s'agit du même montage mais cette fois on va essayer d'agir sur la vanne du moteur.
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Moteur de 1.13 cm3 avec distribution oscillante en tête dont la construction est décrit dans cet :
album
essai du montage
Cette option semble donc possible.

Cependant il faudra reconstruire un moteur brasé à l'argent car si ce dernier s'est montré docile pendant l'essai, lors d'une reprise, la vanne soudée à l'étain m'est restée dans la main !

en guise de conclusion provisoire

une vidéo montrant comme ce type de vaporisation est facile, de quoi s'amuser pendant des essais qu'on peut multiplier.

compléments

Ces essais conduisent à fabriquer des petites choses :
. un brûleur pour remplacer le "champignon""
. un graisseur à déplacement
. un groupe moteur-réducteur
. une enveloppe de serpentin
. une soupe de décharge

Petites chose décrites dans cet
album

A suivre quand ce projet sera finalisé par un exemple concret : le rêve, toujours le rêve !...

Le rêve, supprimer le moteur électrique qui anime la pompe.
Principe : on installe une pompe manuelle qui démarre le moteur. Une fois cela fait on embraye la pompe qui ... devrait faire tourner notre engin.

Voir les premiers essais dans cet
album

album terminé  ... pour l'instant !

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Copyright (C) 2008-2018 Tous droits réservés.albums mis à jour le : jeudi 13 décembre 2018