Cylindre / pistons / cotes à respecter / matière

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

Hello Olivier

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

Hello Olivier

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.



Amitiés

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.

Hello Jean-Noël

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

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

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

Bon Matin à Tous

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

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 ?

Bon Matin à Tous

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



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 à mettre en oeuvre.

Amitiés

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

Hello Olivier

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