moteur uniflow monocylindre à bille de 0.35 cm3

Quelques recherches pour un moteur qui sort de l'ordinaire ...

Cliquez pour agrandir l'image
Voici le début de la première réalisation inspirée des recherches de mon ami  Michel SOULABAIL dont je me fais un plaisir de présenter la vidéo.

Une conception qui m'a tellement intéressé que j'ai repris après des mois le chemin de l'atelier.

On trouvera les plans de ces moteurs en bas de son
Michel SOULABAIL

un peu de documentation


Celle que Michel m'a envoyée et que vous pourrez télécharger dans son album :
Cliquez pour agrandir l'image

Des explications sur le "système uniflow" claires et précises en allant sur ce site :

https://stringfixer.com/fr/Skinner_Unaflow_engine
Cliquez pour agrandir l'image

pour essayer de comprendre

le fonctionnement particulier de ce moteur.

On voit que les angles d'admission et d'échappement sont très réduits (environ 50°.
Sur un moteur classique uniflow à soupape ces angles sont de 100° (moteur construiit par R. WOOLF)

Il ne peut démarrer qu'en le lançant et c'est le volant qui va relancer le piston vers le haut où son téton va soulever la bille qui fait office de soupape et déclencher après l'échappement l'ouverture de l'admission.

Ce moteur ne fonctionnera que si l'ouverture de l'admission est suffisante : sur la fiche de Michel, il est noté "ne doit pas être inférieur à un 1/4 de la course". J'ajouterai que la surface supérieure du piston doit vraiment tangenter la base du trou d'échappement, voir lui être légèrement inférieur.

les plans

Cliquez pour agrandir l'image

Bien usiné, c'est à dire sans commettre toutes les petites erreurs qu'on découvrira en bas de l'album, le plan est valable mais, la cote indiquée pour le téton_pris dans la massequi lève la bille restera à déterminer : il vaut mieux, si cette réalisation est choisie, lui donner une cote de 3.5.

Un téton réglable est proposé ensuite et il est préférable  (vis M2 que l'on pourra bloquer à diverses hauteurs pour les essais).
Attention aussi à vérifier que la bille ne viendra pas toucher le bouchon..

Un peu plus de détails à l'échelle 4.

Cliquez pour agrandir l'image

usinages

le socle, la base du cylindre et les autres supports

usinés dans de l'aluminium de 6, 12 et 16 d'épaisseur.
J'ai choisi pour le socle de l'alu de 6 pour ne plus être obligé d'ajouter un autre socle pour tenir compte des vis de fixation ...

Il a été nécessaire de pratiquer une ouverture pour placer un volant d'un diamètre plus important que celui qui avait servi pour les premiers essais.
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

Pour les usinages des fraises de 3, 6 ou 8 :
Cliquez pour agrandir l'image
pour caler dans un petit étau !
Cliquez pour agrandir l'image
lattes pour ne pas toucher l'étau
Cliquez pour agrandir l'image
perçages à 5.5, puis fraise de 6
Cliquez pour agrandir l'image
aucun problème !

cylindre et "couvercles"

Voir à côté du plan d'ensembles, les plans de détails.

Le cylindre est un rond de laiton de diamètre 16 que l'on perce à 7.8 puis qu'on alèse à 8. Petit décrochement de diamètre 12 pour la brasure.

Cliquez pour agrandir l'image

Le porte-bille : le trou de 4.2 ne sera exécuté qu'après le perçage des trous de 1.3 qui permettent le passage de la vapeur. 
Cliquez pour agrandir l'image

Si on vaut assurer un siège correct à la bille par fraisage à 4 (pas de fraise de 4.2 !) on risque d'avoir un blocage de bille ...
Cela m'est arrivé et j'ai dû reprendre le perçage à 4.2 pour supprimer ce petit décrochement ...

Il est certain que l'accueil de la bille sur un fond plat est meilleur que celui conique obtenu avec le foret. Mais on peut cependant essayer.
La bille va venir taper des millier de fois sur son siège et lui assurer une bonne étanchéité.
Une idée, pour la suite, remplacer cette bille en acier par un bille en viton ! (à voir, pas essayé car je n'en ai pas)
Cliquez pour agrandir l'image
L'arrivée vapeur avec un petit décrochement de 4 mm de diamètre et rainuré à la fraise de 1.5 peut-être inutile ? Mais cela assurait un bon maintien pour le tournage ... On pourrait s'en passer.
Cliquez pour agrandir l'image
En passant, un petit truc pour le sciage d'un bout de rond de 16 qu'on ne veut pas perdre : guider le sciage avec une petite bande adhésive.

Comment assembler correctement le cylindre et es 2 "couvercles" ?
Cliquez pour agrandir l'image
Avant de percer le trou de 2 que l'on agrandira ensuite à 3, procéder au traçage des trous à 120° et les percer à 1.6.
Cliquez pour agrandir l'image
Assembler les 3 éléments avec du collant.
Cliquez pour agrandir l'image
Percer en se servant du premier couvercle jusqu'au cylindre à diamètre 1.6.
Cliquez pour agrandir l'image
Les trous sont parfaitement alignés, on peut agrandir ceux des couvercles à diamètre 2 et tarauder ceux du cylindre à M2.
Cliquez pour agrandir l'image
Avec une petite fraise, repérage de la position de couvercles et du cylindre.
Cliquez pour agrandir l'image
Montage avec des joints en téflon de 0.2.

échappement

Il faut surfacer une partie du cylindre pour pouvoir y visser un plat comportant une tubulure de 3 x 4 : un diamètre plus important que le trou de 2 sur le cylindre et qui favorisera le passage de la vapeur.
Trou de 2 sur le cylindre qui correspond au critère lu sur le document de Michel : avec une course de 7, le trou est supérieur au 1/4 de cette course.
Cliquez pour agrandir l'image
Pour permettre le passage du tube de 3 x 4 entre deux têtes de vis, un petit calage ...
Il faudra fraiser sur une largeur de 8.
Cliquez pour agrandir l'image
Il reste à percer et tarauder.
La longueur des vis M2 devra être calculée pour ne pas gêner le passage du piston.
Cliquez pour agrandir l'image
Nouveau passage de l'alésoir avant cet essai.

piston, manivelle, volant, transmission

Pour cet essai, le choix du téton déplaçant la bille fait partie du piston. Pour les réglages, il faudra donc le reprendre au tour. Voir le réglage qui interviendra après la brasure et les premiers essais.

Le piston a été équilibré selon la méthode décrite dans cet album :
équilibrage
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image


Réalisation du téton en premier lieu
Cliquez pour agrandir l'image


Une autre solution pour le piston.
Cliquez pour agrandir l'image

Le seconde solution pour le téton est possible mais il y a encore mieux :
Cliquez pour agrandir l'image

le piston complet
Cliquez pour agrandir l'image
blocage de la vis par la rondelle
Cliquez pour agrandir l'image
Il faudra diminuer le diamètre de la rondelle avec ce montage.

Et vérifier que le piston n'accroche pas le bord du trou d'échappement lors de sa remontée.
Cliquez pour agrandir l'image
:Pas facile le montage de la bielle
avec cet ancien truc à papier !
Cliquez pour agrandir l'image
Il y a mieux en utilisant de l'hexago
qui  serre bien dans la clè à douille.
Cliquez pour agrandir l'image

Rond de laiton de diamètre 22. Sur la face tracer l'emplacement des trous qui vont équilibrer le moteur et ceux des attaches (tige filetée M2) pour la transmission.
Cliquez pour agrandir l'image

Après ce traçage, on peut percer le centre à diamètre 3.
Cliquez pour agrandir l'image

Perçage des trous de diamètre 3 à une profondeur de 10 mm.
On enlève ainsi les 1.8 grammes de trop.
Cliquez pour agrandir l'image

Perçage pour la vis de blocage.
Les attaches permettent un bon centrage.

premier montage

Cliquez pour agrandir l'image
les deux tirants
Cliquez pour agrandir l'image
::
support du cylindre et support axe moteur
Cliquez pour agrandir l'image
calage et blocage supérieur
Cliquez pour agrandir l'image
blocage inférieur
Cliquez pour agrandir l'image
manivelle avec piston, volant
Cliquez pour agrandir l'image
l'axe moteur sera à raccourcir
Cliquez pour agrandir l'image
enfiler le cylindre
après brasage c'est le piston qu'on enfilera
Cliquez pour agrandir l'image
caler le volant
Cliquez pour agrandir l'image
vérification du piston au PMB
Cliquez pour agrandir l'image
montage de la transmission
Cliquez pour agrandir l'image
serrage du support de transmission
Cliquez pour agrandir l'image
tout doit tourner librement

premiers essais à l'air comprimé


la suite ...

Ce sera la vapeur évidemment mais avant il faudra procéder à quelques réglages et à d'autres essais.
Cliquez pour agrandir l'image

Sur cette photo, on voit que le piston en position de PMB (fin de l'échappement) n'est pas tout à fait vertical.
Il devrait l'être quand il touche le foret de 2.
Donc un petit chouia à rattraper mais qui augmentera peut-être après la brasure du cylindre ...
Cliquez pour agrandir l'image


Une idée des recherches pour reprendre la longueur de la bielle ou encore la hauteur du téton qui pousse la bille
Il sera nécessaire de reprendre toutes les dimensions ...

préparation pour les essais à la vapeur

Cliquez pour agrandir l'image

Arrivée vapeur en tube de 2 x 3 brasée à l'argent.
Cliquez pour agrandir l'image

Sortie vapeur;
Cliquez pour agrandir l'image
Le piston de place par le haut.


Un essai à la vapeur qui a failli par tourner !

//Je vous le laisse regarder pour voir et en comprendre la raison ...

des contrôles

La reprise des usinages après des mois et des mois d'absence à l'atelier n'a pas vraiment donné de bons résultats. Avant de voir comment on pouvait régler la hauteur de déplacement de la bille, il fallait noter ces petits dizièmes qui risquaient de modifier les choses.

Voici quelques photos de es contrôles :
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image


Avec ce décalage de la manivelle le piston descend un peu plus bas que prévu, mais ce n'est pas grave. En fait, je pense que cela favorise un échappement plus complet.

Le contraire serait plus gênant et (expérience faite avec une bielle ratée, les quelques dizièmes 'bouchant" l'ouverture de 2 vers le bas empêchaient tout fonctionnement. 
Cliquez pour agrandir l'image

Sur la droite, le piston qui va servir 

Sur ce croquis qui montre toutes mes erreurs d'usinage, on voit que le décalage de la manivelle ne fait finalement descendre le piston que de très peu.

On voit aussi comment au dizième régler la levée de la bille
Avec un téton de 3.2 de hauteur, la bille ne touche pas le bouchon du haut, mais je vais quand m^me le diminuer de 2 mm. Un bruit nouveau constaté me fait penser que parfois elle vient le toucher ...

On voit aussi ldistribution particulière : environ 50° d'admission pour environ 150° d'échappement.

Pour ces essais, un autre piston .
En fait, il s'agit du piston réglable mais auquel on a ajouté un bout de ressort de briquet pour réduire l'arrivée de vapeur : dans l'ouverture de 3 de diamètre, le téton passe à 2.5 mm de diamètre au lieu de 2 précédemment.
Cliquez pour agrandir l'image

essais après cette révision générale ...


Comme on pourra le constater ce n'est pas encore parfait, mais cela tourne.
Encore des recherches à mener pour qu'il soit plus coupleux !

Sinon il restera à l'essayer avec un train d'engrenages pour voir s'il est capable d'entraîner quelque chose de léger.

nouvel essai

. pour vérifier si le nouvel alésage de 5 qui va empêcher la bille de se coincer
est possible.
En fait, il faudrait assurer cet alésage avec un alésoir de 4.2 qui existe ou un alésoir de 4.5.
Mais cela fonctionne, m^me à plat.
Pour cet essai une bille en polyamide qui ne résistera peut-être pas à la vapeur ...

. pour voir si ce moteur qui refuse d'entraîner le frein à main pourrait quand même faire tourner un train d'engrenages, ce qui semble le cas ... A suivre.
Cliquez pour agrandir l'image

des réactions


Elles ont été nombreuses et intéressantes sur le site Blooo :

http://bloooo.fr/forums/viewtopic.php?f=77&t=7126
Cliquez pour agrandir l'image

Pour répondre à une question : "Si ce moteur est construit avec 3 cylindres, peut-il démarrer seul ?"

Un petit croquis en réponse pour montrer qu'on ne se trouve pas dans le cas d'un oscillant tri-cylindre ou l'un d'entre eux est toujours disponible pour la vapeur que l'on va ouvrir et qui de ce fait démarre tout seul.

Autres réactions avec des idées à exploiter
sur le site : Cercle des amis du modélisme naval à vapeur :

https://modelismenavalvapeur.forumactif.com/t1214-moteur-uniflow-a-bille-de-0-35-cm3

Une autre idée de Michel SOULABAIL pour le téton soulevant la bille.
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

album en construction

Des erreurs ? Des commentaires ? Des questions ?  ...  écrivez-moi
Cliquez pour agrandir l'image
soudure, petit coup de filière


Copyright (C) 2008-2021 Tous droits réservés.albums mis à jour le : mardi 29 novembre 2022