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Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière

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Message  Bicheex le Mar 28 Juin 2011, 18:24

Bonjour à tous ,

Je suis entrain de travailler sur les moteurs stirlings ( moteur a combustion externe ou à air chaud ). La cylindré de ce moteur va être de 70CC. J'utilise des corps et pistons de tronçonneuse. J'essaye uniquement de confectionner les cylindres ( sans rainure pour l'admission et l'échappement).

J'aurai besoin d'aide en ce qui concerne l'étancheité et la confection des chemises ainsi que des pistons.

Pour les pistons :

J'aurai voulu savoir comment définir les dimensions d'un segment par rapport au diametre du piston et aussi du cylindre.

Pour les chemises / cylindres :

Je me suis lancé dans l'usinage d'aluminium 2017 mais sans traitement nikasil c'est peine perdu. Alors je pense utilisé de la fonte GS.
Un tour et une fraiseuse , est ce que cela suffit pour avoir un état de surface trés bon ? ou faut il une rectifieuse ?

Pour l'étanchéité :

Dans un premier temps le moteur sera a la pression atmosphérique avec de l'air ou de l'azote. Mais j'aimerai monter en pression ( 4 bars ) sous Azote ou hélium.
Est il possible de faire une étancheité parfaite avec des segments ?
Si oui combien faut il de segments ?
Si non comment pourrait on faire ?

Ayant des difficultés pour avoir les bonnes côtes des chemises, connaissez vous des rebus de casses ( genre amotisseur , vieux moteur 4 temps ) accessible pour pouvoir avoir mes cylindres normalisés ?

je vous remercie d'avance pour vos réponses. C'est trés important pour moi.

Passez une bonne journée

Cordialement

Olivier


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Message  Admin le Mar 28 Juin 2011, 18:33

Bonjour
J'ai vu sur le net il y a pas mal de temps déjà qu'un gars avait fait un stirling à partir d'un moteur de tondeuse B&S il avait gardé l'ensemble mobile d'origine du moteur, à l'époque je ne m'intéressait pas trop à ce genre de moteur j'avais survolé le sujet sans le garder dans les favoris.

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Message  Bicheex le Mar 28 Juin 2011, 18:40

Bonjour Papynano,

En effet , j'ai également commencé la fabrication d'un stirling à partir d'un moteur bernard de tondeuse. J'ai enlever les cames, le segment de feu , et le segment racleur. Je dois trouver un deuxieme moteur pour utiliser la configuration alpha.

Pour obtenir les états de surface des cylindres de ces moteurs , les entreprises utilisent uniquement des fraiseuses et des alésoirs ?

En ce qui concerne l'étancheité combien de segment faut il pour contenir 4 bars ?

Bonne journée et a bientot

Merci de votre réponse.

Olivier

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Message  brise-copeaux le Mar 28 Juin 2011, 18:57

Bonjour.

Normalement avec les segments d'origines tu a plus que 4 bars quand tu ne les a plus c'est que la chemise est usée.

@ +

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Message  Bicheex le Mar 28 Juin 2011, 19:41

Bonsoir brise-copeaux,

Je demande ça car je dois remplir entre les 2 moteurs , un volume d'azote ou d'hélium sous pression. Et c'etait pour être certains que les segments n'ont pas de légere fuite naturelle. En ont ils ?

Bonne soirée

Merci beaucoup

Olivier

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Message  brise-copeaux le Mar 28 Juin 2011, 20:36

Re.

Là je ne comprend pas ce que tu veux faire???.
En principe un moteur monte en pression par compression cela atteint facilement les 7bars mais c'est en instantané quand le piston est au point mort haut......mais si tu attend une minute la pression baisse.

J'aimerai bien savoir l'utilité d'injecté de d'azote ou d'hélium dans un moteur ???

@ +

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Message  Bicheex le Mar 28 Juin 2011, 21:11

Rebonsoir brise-copeaux,

Le stirling est un moteur où l'air ( ou le gaz) est emprisonné entre 2 ensemble piston + cylindre étanche.

Une fois le montage fini je dois injecter via une bouteille sous pression, de l'azote ou de l'hélium ( c'est mon gaz caloporteur ) sous 4 bar.

Et je demandais si les segments peuvent faire étancheité et faire que mon gaz reste bien prisonnier entre les 2 cylindres.

Pour essayer d'illustrer mentalement :

J'ai enlever les cames pour les soupapes de ces moteurs, la bougie.
Je raccord via de la tuyauterie les 2 moteurs par le filetage des bougies.
J'injecte mon gaz via un systeme anti retour.
La pression doit rester constante sans perte.

Voila c'etais pour savoir si les segments peuvent faire ça.

Bonne soirée a bientot !

Et merci de la réponse.

Olivier

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Message  brise-copeaux le Mar 28 Juin 2011, 22:06

Re

OK j'ai tout compris.

C'est plus des joints que des segments qu'il te faux ça doit pouvoir se trouver en Viton en double lèvres car le Viton tient assez bien la chaleur.

Pose ta question aux vapeuristes ils sont plus à même que moi pour te répondre.


@ +

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Message  stic le Mer 29 Juin 2011, 10:02

Salut,

Pour moi aussi, il est clair que tu ne peux pas t'attendre à une parfaite étanchéité des segments ( piston statique ).

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Message  Bicheex le Mer 29 Juin 2011, 10:52

Bonjour ,

Merci pour vos réponses. J'ai posé ma question du coté des vaporiste pour savoir comment faire une étancheité parfait dans un cylindre avec une température qui avoisinerai les 350 / 400 degrés.

Si vous avez d'autre conseils, ils me seront trés utiles.

Bonne journée

cordialement

Olivier

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Message  Lil le Jeu 30 Juin 2011, 09:35

Hello Olivier Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière 2998821839

Les pressions envisagées sont faibles mais par contre tu places la barre assez haute au niveau des températures.
Peux-tu indiquer la nature de ta source froide et de ta source chaude.

Les joints toriques, à lèvres, ou autres formes pour les gaz sont généralement en élastomère.
La température la plus élevée est atteinte avec des caoutchoucs Perfluorés type FFKM
Cet élastomère qui se rapproche du PTFE a des plages de température comprises entre -15°C et + 300 °C.

Il existe des solutions pour des températures plus élevées, mais cela devient complexe quant à la réalisation.

Je pense que tu devrais t'orienter sur des moteurs thermiques déjà existants en 4 temps pour que les cylindres et pistons soient parfaitement tolérancés avec un Ra suffisant pour les joints toriques..
Le moteur 2T ne convient pas bien sûr, et il est difficile de réaliser une chemise et un piston avec les tolérances que nécessite un compresseur à gaz haute température (choix du gaz ...)

Amitiés

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Message  Lil le Jeu 30 Juin 2011, 10:27

Hello Olivier Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière 2998821839

Petit détail concernant une solution HT sur le montage des joints sachant que le piston peut être à une température inférieure de 50°C à celle du gaz et de la chemise du cylindre.

Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière Joint_10

Amitiés

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Message  Admin le Jeu 30 Juin 2011, 15:21

Bonjour
Il me semble que quelque chose ne va pas, si tu enlève les soupapes (je pense que ton moteur et à soupapes latérales) il va y avoir deux trous, ça c'est le premier point.Il va falloir faire une culasse appropriée. La partie cylindre déplaceur doit être plus grosse que le cylindre moteur.
Le déplaceur n'a pas besoin d'être étanche dans le cylindre au contraire seul l'axe qui le commande doit l'être.
Maintenant il y a une chose pour le rendre étanche à 4 bars cela va se traduire par une résistance dans le mouvement je crois que les stirlings demande à être le plus libre possible le moindre point dur et il ne fonctionne pas.
Il faut donc trouver le bon compromis entre l'étanchéité et la liberté de mouvement , nous avons plusieurs membres qui en ont réalisés en modèle réduit je pense qu'ils vont te donner leur avis. Pour ma part j'ai essayé dans faire un qui a fonctionné quelques secondes et après plus rien pour le moment il attend dans un coin en pièce détachées que je trouve assez de patience pour le remettre en route.

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Message  Lil le Jeu 30 Juin 2011, 16:39

Hello Jean-Noël Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière 2998821839

Olivier veut réaliser un Stirling type Alpha et donc l'étanchéité des soupapes de deux moteurs 4 T modifiés est facile à réaliser.
La liaison des deux culasses se faisant par les puits de bougies.

Il semblerait d'autre part qu'il veuille réaliser un moteur d'une certaine puissance dans lequel les pertes par frottement seraient un faible pourcentage de la puissance restituée.

Le Stirling en solaire a des rendements sans commune mesure avec le photovoltaique, 3 à 4 fois supérieur (4 à 5 fois plus au bout de quelques années de fonctionnement) en étant d'autre part beaucoup plus respectueux de l'environnement et plus facile à mettre en oeuvre par un amateur.
La cogénération solaire semble une bonne solution d'avenir.

Amitiés

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Message  Bicheex le Jeu 30 Juin 2011, 16:49

Bonjour à tous !

Dans un premier temps , merci de toutes vos réponses.

Je vais répondre dans l'ordre.

La nature de ma source chaude : lentille de fresnel ( solaire à concentration température de 400°C ).

En ce qui concerne les moteurs 4 Temps : C'est la solutions que j'ai envisagé avec 2 moteurs de tondeuse. Mais je cherche parallèlement la confection de chemise et piston étanche.

Pour répondre à Papynano : Ce sont en effet des soupapes latérales. J'enleve uniquement dans le carter , l'arbre avec les cames. Je laisse les soupapes normalement fermé avec le ressort de rappel.

J'utilise une configuration Alpha , c'est à dire que les volumes sont identiques de part et d'autre , et il ny a pas de piston déplaçeur dans cette configutation. D'où une étancheité sur les 2 cylindres.

En ce qui concerne la liberté de mouvement , tout dépend la puissance. Les moteurs stirling SOLO sont sous 180 bars avec des segment ou joints inconnu. Et ils tournent trés bien.
La liberté de mouvement est pour les stirling "jouet" avec des puissances en mW. J'essais de construire un stirling avec des valeurs convenables de puissance ( 100 watt dans un premier temps , 150 à 200 par la suite ). Les frottements sont donc dépassés par la puissance.

vous pouvez les voir dans ce document page 45 / 46 / 47

http://rdm.cnrs.fr/IMG/pdf/26_06_07_Dishstirling_Guillot.pdf

Merci Lil et Papynano pour vos conseils et solutions.

Lil pourrais tu me parler des solutions complexes si cela ne te dérange pas. C'est pour au moins savoir =)

Bonne journée à tous !

et encore merci.

Cordialement

Olivier

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Message  Admin le Jeu 30 Juin 2011, 20:19

Bonsoir
Je vais peut être dire une bêtise pourquoi ne pas greffer des parties de vérins hydraulique sur l'ensemble mobile bielle vilebrequin?

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Message  Lil le Ven 01 Juil 2011, 07:01

Bon Matin à Tous Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière 2998821839

@Papynano a écrit: Je vais peut être dire une bêtise pourquoi ne pas greffer des parties de vérins hydraulique sur l'ensemble mobile bielle vilebrequin?
Pour des questions de température Jean-Noël, tu n'as aucun joint torique qui résisterait à 400°C ou même à 300°C de la source chaude d'Olivier.
Les vérins hydrauliques sont prévus pour un fluide dont la taille de la molécule est totalement différente de celle d'un gaz.
D'autre part les vérins hydraulique sont prévus pour des pressions élevés (au moins 700 bars) avec des tolérances d'usinage très faibles et donc grippage avec un gaz chaud.

Il faut également avoir en tête les deux exigences d'étanchéité, l'étanchéité statique et l'étanchéité dynamique.
En fait, le Stirling Alpha d' Olivier nécessitera à terme une étanchéité absolu s'il opte pour un gaz différent de l'air ambiant (azote ou hélium).
Le type de gaz n'est pas innocent dans l'analyse thermodynamique du système. Cela me rappelle des souvenirs vieux de plus de 30 ans Embarassed

Je vais faire un petit topo sur les pistons Haute Température (HT) pour la compression des gaz.
Cela n'a rien à voir avec les vérins pneumatiques traditionnels même ceux pour ambiance sévère qui peuvent fonctionner à 150°C.

Amitiés

PS : À quelle vitesse penses-tu faire tourner ton moteur Olivier ?

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Message  Lil le Sam 02 Juil 2011, 09:13

Bon Matin à Tous Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière 2998821839

Un exemple de solution d'étanchéité de piston pour vérin à gaz à Haute Température :

Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière Piston10

En fait le piston est un assemblage de rondelles :
• une rondelle inox qui sert de réflecteur thermique en tête de piston (Ø de l'alésage)
• une rondelle céramique qui sert d'écran thermique (Ø de l'alésage)
• une rondelle titane de guidage (Ø de l'alésage)
• une rondelle aluminium (Ø de l'alésage - 2x (Ø du tore du joint + épaisseur du segment céramique))
• un segment céramique et un joint polymère haute température concentriques
•  une rondelle titane de guidage (Ø de l'alésage)
• un corps en aluminium qui permet d'assembler l'ensemble et de supporter l'axe d'embiellage.
Les rondelles de titane isolent thermiquement le joint torique des gaz HT et des parois du cylindre.
Les problèmes de dilatation des différents matériaux est assez ardu.

Ce type de piston ne peut pas fonctionner en basse vitesse, non pas pour des questions d'étanchéité dynamique, mais pour des problèmes de thermique sur le piston qui est refroidi en permanence par un fluide dans le carter.
Les séquences de démarrage et d'arrêt sont complexes et automatisées. Elles sont comparables à celles d'une turbine d'hélico afin de ne pas la griller.

Il existe bien sûr d'autres solution, mais toutes sont complexes Crying or Very sad à mettre en oeuvre.

Amitiés

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Message  Bicheex le Sam 02 Juil 2011, 22:26

Bnsoir à tous !

Et merci beaucoup pour toutes ces réponses.

Le moteur tournera à 500 tour par minute. C'est assez lent mais avec la taille des moteurs et les volumes brassés il n'aura pas une grande vitesse.

Des allemands m'ont indiqué que pour faire leur étancheité, ils rendent étanche leur carter et remplisse à 10 bars l'ensemble. Et seul la fuite au niveau de l'arbre de sortie est à rendre étanche avec un joint double lèvre. C'est une idée, une idée à garder meme !

Je vais essayer de prendre contact avec les gens qui ont construit les moteurs SOLO.

Merci encore pour les réponses !

Bonne soirée et a bientot !

cordialement

Olivier

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Message  Lil le Dim 03 Juil 2011, 11:26

Hello Olivier Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière 2998821839

500 min-1 est rapide, cela correspond à presque 300 mm/s de vitesse linéaire du piston et te permet de bénéficier d'une étanchéité dynamique qui dépend également de la nature de ton gaz (taille de la molécule).
A cette vitesse, tu peux garder les segments d'origine sans risquer une perte trop importante si la compression est encore bonne.
Il est impossible de rendre étanche de manière simple un carter à l'hydrogène car l'atome d'hydrogène est le plus petit et la molécule également (certains moteurs SOLO).
Par contre l'azote (N° atomique 7) est plus favorable que l'hélium (N° atomique 2).
En plus il n'y a pas de réaction chimique néfaste avec l'huile de lubrification et de refroidissement du piston.

Je pense que tu peux déjà faire des essais intéressants sans trop de modifications.

Amitiés

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Message  Bicheex le Mar 05 Juil 2011, 19:20

Bonjour à tous !

Pensez vous qu'un filetage M14 X 1,25 ( pas de la bougie ) peut être fait sur un tuyaux de cuivre en 12 / 14 ? est il assez épais ?

Plutot que de m'embeter à tarauder plus grand pour mettre des raccords j'aimerai essayer de mettre le tuyaux directement.

Bonne soirée !

Cordialement

Olivier

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Message  brise-copeaux le Mar 05 Juil 2011, 20:25

Bonjour.

Je ne le pense pas il va te rester 0.3 de noyau donc 0.15 au rayon pas sûr que ça tienne !!!!

@ +

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Message  Bicheex le Mar 05 Juil 2011, 20:29

Bonsoir !

C'est bien ce que je pensai, il n'y a pas assez d'épaisseur. Et c'est impossible de trouver des tuyaux de cuivre avec une plus grosse épaisseur en tuyauterie.

Je vais essayer de trouver autre chose. Avez vous en tête des tuyaux de 14mm avec une épaisser de 4mm ? Inox il ne semble pas y en avoir non plus.

Je vais bien trouver car ca existe forcément.

Bonne soirée

Cordialement

Olivier

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Message  brise-copeaux le Mar 05 Juil 2011, 20:42

Re

Pourquoi ne passes tu pas un bout de tuyau de 10X12 à l'intérieur plus long que le filetage et soudé à l'étain avant de faire ton filetage.

@ +

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Message  Bicheex le Mar 05 Juil 2011, 20:47

Bonsoir ,

je dois avoir des bonnes tenues en température et je souhaiterai directement fileter le tuyaux et ensuite l'insérer avec de la loctite haute température.

Ton systeme avec l'étain peut tenir la température ?

Des tuyaux en fer , cuivre ou autre non normalisé assez épais de 14mm ca doit bien se trouver Smile

Bonne soirée

cordialement

Olivier

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