Graisseur à déplacement positif .

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Graisseur à déplacement positif .

Message par KBIO le Mer 13 Déc - 17:15

C'est après moult consultations de différents graisseur , et avec   des idées toutes aussi bonnes les unes que les autres , mais aussi,  
> avec une efficacité toute relative suivant les genres, que notre   éminent confrère Rookie et moi même souhaiterions vous soumettre le  
> graisseur ci-dessous.
> Certains diront que ce graisseur a déjà été proposé depuis longtemps. C'est vrai à la différence près que celui là, est un peu plus  
> sophistiqué et a deux chambres.
> - La première reçoit la vapeur qui pousse sur un piston.
> - La deuxième contient de l'huile qui est repoussée par un piston   plus petit.
>
> Sur nos machines nous utilisons en général un lubrificateur à    condensation (ou déplacement) facile à réaliser. Le débit d’huile >  
> dépend du diamètre du trou d’arrivée, de sa viscosité et de la pression/débit  de la vapeur. Le trou est réalisé lors de   l’usinage et
il n’y a pas de possibilités de réglage par la suite.
> L’adjonction d’une vanne pointeau, comme il en existe sur certains,   pour contrôler le débit d’huile,  est des plus aléatoires et varie  
> en fonction de la viscosité, donc de la température , etc, etc,...
> >
> > Il existe des lubrificateurs mécaniques : Une pompe compresse   l’huile  et l’injecte dans le  flot de vapeur. Il faut bien sûr que  
> la pression > d’injection soit supérieure à la pression de la vapeur. Ces pompes  sont bien souvent actionnées par les bielles de la  
> machine via un  système à rocher et envoient une giclée d’huile   selon les  démultiplications choisies.
> Ce sont des trucs assez compliqués avec  roues dentées, engrenages,   pistons, clapets anti-retour,etc…
> >
> > Le projet : Un lubrificateur à déplacement positif .
> Le but est  d’obtenir un flot d’huile réglable de la manière la plus  simple  possible, la seule contrainte étant que la pression d’huile  
> soit  supérieure à la pression vapeur.
> Pourquoi ne pas utiliser l’effet  multiplicateur de pression d’un   système de pistons. Le schéma pourrait  être le suivant :
> >
> >
note: Le graisseur sera placé en parallèle sur la ligne pour éviter les coudes; Le schéma sera modifié plus tard.
> >
> > Le système est monté en dérivation sur la ligne vapeur entre la    chaudière et la machine. La différence de diamètre entre les deux  
> pistons permet d’obtenir une pression d’huile supérieure à la pression de la vapeur.
> En première approximation et avec les notations du  schéma :
> >
> > Pres.huile = Pres.vapeur x (Surf.vapeur – Surf. int) / Surf.huile
> >
> > Et comme Si sera très petit (disons un tube de Ø1mm) en deuxième approximation on se contentera de  :
> > Ph = Pv x Sv/Sh
> > Le flot d’huile est continu et le débit est réglé via une vanne    pointeau à pas fin.
> >
> > Pour fixer les idées quelques exemples :
> > - Diamètre du piston vapeur de 10mm. Diamètre du piston huile de 8mm. Pression vapeur de 3 bars.  La pression de l’huile sera de
> > 4,7bars. La force sur le piston vapeur sera de 1,5kg (faut bien vaincre les résistances de frottement)
> > Déjà pas mal…
> >
> > - Diamètre du piston vapeur 11mm. Diamètre du piston huile de 8mm.
> > Pression vapeur de 3 bars. La pression de l’huile passe à 5,7bars et la force sur le piston à 2,9kg.
> >
> > Toutes les combinaisons sont possibles !
> > Quelques questions à finaliser avant de dessiner un proto:
> > • Quel est le bon différentiel de pression ? 1 bar, 2, 3…
> > • Où monter ce graisseur?
> > - Si il est placé avant la vanne registre principale, il en permet  le  graissage, mais la pression vapeur et donc la pression d’huile  
> sera  présente même  avec le moteur arrêté…
> On risque alors de remplir le  tuyau entre le graisseur et la vanne  registre d’huile et au  redémarrage on aurait un gros bouchon  
> d’huile à partir vers le moteur.
> > Pire, on peut imaginer refouler l’huile vers la chaudière. Il  faudrait  placer un clapet anti-retour sur la ligne vapeur , juste  
> avant le « T » de sortie.
> > - Si il est placé entre la vanne registre et le moteur, tout   baigne et  c’est le plus logique pour ce genre de « graisseur »…
> Vapeur coupée =  Pression huile nulle = Flot d’huile interrompu.  
> Mais dans ce cas, pas  de lubrification de la vanne registre…
> >
> > • Il faut pouvoir « ré-initialiser » le système en repoussant les   pistons, purge du cylindre vapeur ouverte et bouchon de remplissage  
> d’huile ôté.
> Là il y a des tas de solutions possibles du plus simple  au plus  compliqué :
> > - on introduit une petite tige coudée par la virole de remplissage  
> et  on pousse (un peu bricolo quand même…)
> > - Seringue de remplissage d’huile avec embout étanche vissé sur  la  virole de remplissage : On injecte l’huile sous pression et on  
> vide l’ eau du cylindre vapeur.
> > - Tirette montée permanente ou non sur l’arrière du piston vapeur.
> > - Etc…
> > ------------------------------------------
> Bien entendu, nous attendons vos commentaires , afin d'élaborer le   projet.
Notre ami Rookie me transmet ce dessin et ses commentaires à propos de ce graisseur.

La suite de nos cogitations avec de possibles solutions à la ré-initialisation du graisseur. En fin de navigation, il faut repousser l’ensemble des pistons pour rétablir la « chambre à  huile » et en même temps purger la « chambre vapeur » de l’eau de condensation.
Il y a de multiples possibilités. Le schéma ci-dessous en présente 3.
Je vous fait grâce de la tige coudée que l’on enfile comme on peut à travers la virole de remplissage d’huile pour repousser les cylindres.


• Solution 1 :  
La plus simple. On ouvre la purge côté vapeur. On enlève le bouchon de remplissage d’huile et on visse à la place une seringue d’injection de l’huile. Une durite souple avec un adaptateur au filetage du bouchon à un bout et fixée sur la seringue à l’autre bout.  C’est le plus délicat, il faut que la durite tienne en pression sur l’embout de la seringue. On pompe l’huile qui repousse le piston. Cylindres en butées, on enlève la durite. Et avant de remettre le bouchon on complète le remplissage d’ huile (il y aura un poil d’air comprimé dans la chambre).
Une variante encore plus simple : Un adaptateur entre filetage du bouchon et une pompe à vélo classique : On pompe à l’air pour repousser les pistons. Puis on remplit la « chambre à huile » avec une seringue classique.

• Solution 2 :
Un peu plus compliquée côté usinage. On ajoute une virole et un bouchon au cul du cylindre « vapeur ». Pas très difficile non plus, on peut faire le même que pour l’huile. Au dos du piston « vapeur » on perce et taraude un petit trou.  Pour réarmer, ouverture de la purge, ouverture du bouchon « huile », on enlève le bouchon « vapeur » et on enfile une tirette à embout fileté que l’on visse sur le piston. Reste plus qu’à tirer les pistons, enlever la tirette, remettre le bouchon « vapeur » et faire le plein d’huile avec une seringue classique. Bon, faut pas oublier ou paumer la tirette au bord de l’eau!!!

• Solution 3 : La « Deluxe »
Elle reprend l’idée de la tirette, mais cette fois elle est solidaire du piston « vapeur » et reste en place durant la navigation. Il faut donc créer un joint étanche à la sortie de la tirette de la chambre « vapeur ». Soit un joint torique dans une gorge intérieure (la plus élégante, mais la plus difficile à usiner), soit un « presse-étoupe » réalisé avec un joint torique et un bouchon vissé.  
Bonus : On peut graduer la tirette et voir d’un coup d’œil la consommation d’huile.
Inconvénient :
- Usinage plus délicat. Ayant trois appuis , le truc est hyper-statique, et les axes des chambres et du bouchon de sortie doivent être alignés « nickel » sinon l’étanchéité sera difficile à obtenir.
- Frottements supplémentaires, mais comme on l’ a vu on dispose de 1 à 2kgs minimum de force axiale. Ca devrait suffire largement.
Histoire de vérifier le genre de bête dont-on parle, les schémas de principe du graisseur à déplacement positif Version_1 (la plus complète, avec tirette & purge des condensats) ont été traduits en un plan de détails.





• Il y a bien sûr un tas d’option possibles ! Celles utilisées pour le dessin sont :
- Un réservoir d’huile de 2cm3. En choisissant des diamètres raisonnables de 14 & 10 mm respectivement pour les pistons vapeur & huile, cela conduit à une course de 26mm. C’est un peu le côté négatif de ce graisseur, la longueur est obligatoirement assez importante. Nous cumulons les courses des deux pistons plus la course de la tirette. Le modèle dessiné a une longueur de corps de 99mm et hors tout (tirette sortie) de 124mm. Maintenant, je pense que l’on graisse en général trop… Si 1cm3 était suffisant pour disons ½ heure de navigation, les longueurs seraient divisées par presque deux… A voir à l’usage…
- La pression d’huile théorique sera de 1,87 fois la pression vapeur. Soit 5,6 bars pour une entrée vapeur à 3 bars. De la marge pour compenser frottements et pertes en ligne.
- A 3 bars de pression vapeur, la force sur le piston sera de près de 4,5kgs. De quoi vaincre les frottements des joints de piston et du presse-étoupe.

• Côté gamme d’usinage, là aussi plusieurs options. La meilleure serait sans doute un usinage du corps et de la collerette dans la masse. Beaucoup de copeaux et du tournage pas simple… J’ai essayé de dessiner un truc basé sur l’emploi de tubes laiton du commerce (d’où le choix des diamètres…) et de réaliser l’ensemble par brasage. La technique est assez simple, il faudra seulement soigner l’alignement des tubes lors du brasage. Même chose pour la partie presse-étoupe de sortie de la tirette : Un joint torique interne serait plus élégant, mais tourner une gorge interne assez précise dans un alésage de diamètre 3mm n’est sûrement pas aisé ! Donc même recherche de solutions pas trop difficiles à déployer.

• Les dimensions des gorges, etc… pour les joints toriques sortent de ce que j’ai compris de la doc. Du nitrile suffirait si la pression vapeur est limitée à 2 bars. Au delà, il faut passer au Viton au autre composant résistant jusqu’à 230 où 250°C.

• L’injection d’huile se fait en  partie haute du tube vapeur. Petit problème pour positionner l’admission vapeur et la purge. Dans le dessin je les ai combinées. Pas sur que ce soit une bonne idée, on risque de refouler vers la chaudière. On peut alors ajouter un piquage en partie haute pour l’admission vapeur et garder la purge en partie basse. Pas dramatique.

• Je n’ ai pas dessiné la vanne de purge. En fait en cas d’admission séparée de la vapeur ce pourrait être un simple bouchon.

Je n’ai pas dessiné la vanne de réglage du débit d’huile. Dans l’absolu, il serait sans doute possible de l’inclure dans le fond du cylindre d’huile… Mais là c’est du boulot d’expert côté usinage. On ne gagnera rien en longueur, bien au contraire. On peut très bien utiliser une vanne du commerce...
Voilà… Bon, mes cours de dessin industriel sont plutôt lointain… Il y a certainement des choses à améliorer dans le dessin et des trucs plus smart à faire pour  la gamme d’usinage… Disons que ce que je présente, je pense que je saurais le faire… Si j'avais un bon tour et du matos de brasage...
Y a plus qu’à trouver un amateur éclairé (et bien équipé) pour tester le principe. Les plans détaillés et cotés sont disponibles à la demande soit au format Autocad ".dwg", soit en  ".PDF" format A3.

Une deuxième version "V2" du graisseur, version minimaliste: Suppression de la vanne de vidange et suppression de la tirette sur le piston vapeur. Le remplissage en huile se fait soit avec une seringue sous pression, soit en repoussant les pistons avec un coup de pompe à vélo puis remplissage à la seringue classique.

Avantages:
- Plus simple à fabriquer. Plus de presse-étoupe côté vapeur.
- Longueur réduite du corps. On gagne une quinzaine de millimètres.
- Encombrement total nettement réduit: Plus de tirette! Une trentaine de millimètres en moins.

Inconvénient:
- Remplissage sous pression. Il faut la bonne seringue et l'embout.
- Pas de contrôle visuel sur la réserve d' huile ou la position des pistons.

Voilà ce que ça donne:



On continue à cogiter...

Comme il faut prendre les désirs de KBIO au sérieux Wink  , voilà la version V3 avec une chambre en verre côté huile.

Un tube de 1mm d’épaisseur devrait être bon jusqu’à 6 ou 7 bars, avec une bonne marge de sécurité. Au dessus, c’est tout bonus.

On pourrait bien sûr envisager une construction classique pour le cylindre en verre avec un joint torique à chaque extrémité du tube et des tirants (qui ne peuvent qu’être extérieurs) pour mettre le tout en compression. Ou passer par des joints toriques et presse-étoupe. Les deux solutions sont possible, mais je pense un peu délicates à mettre en œuvre : Il faut assurer la concentricité des cylindres, s’assurer que l’on ne fait pas flamber le verre et que la jonction est assez rigide.

Dans ma recherche de trucs simples et compacts, je propose une autre solution : La pose d’une chemise en verre collée dans un tube laiton. Le tube laiton comprend une lumière permettant de visualiser la position du piston. A la façon d’un niveau à bulle. Simple à réaliser. La rigidité, etc… est assurée par les tubes laiton et les brides. En fait la seule partie critique pour la colle/étanchéité est l’extrémité en bout du cylindre huile, l’ autre étant toujours à pression atmosphérique. Le dessin détaillé et coté en confirme la faisabilité. Il reprend le principe de la version 2 avec remplissage avec seringue sous pression.



Selon les tolérances sur les diamètres intérieur du laiton et extérieur du verre,  il faudra peut-être rajuster celui du laiton pour assurer le jeu recommandé pour le collage, disons 1/10ème  sur le rayon. Dépolir au moins l'extrémité du verre assurera un meilleur collage/étanchéité.

Bon, encore faut-il avoir le tube de verre de la bonne taille… En quelques minutes de recherche, j’ai en ai trouvé deux… Y en sûrement d’autres :

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Le tube de Ø14 ext. et épaisseur 2,2 serait parfait et correspond pile-poil au dessin. Juste à modifier un chouïa le diamètre du piston huile. On doit bien le trouver au détail…. Ou obtenir des chutes.

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Même chose, les bonnes dimensions. Et ils le coupent même aux bonnes longueurs sans frais.

Reste la colle. Là aussi il existe de multiples solutions. Il nous faut une colle tenant à disons 130 à 150°C.  Il y a ça:
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ou peut-être mieux, un epoxy haute température, par exemple Loctite 9491 ou 9492 A&B :
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Voilà. je pense qu'en soignant le collage on doit obtenir une étanchéité à toutes épreuves. Critiques et conseils bienvenus.
Y a plus qu’à… Plans détaillés, cotés, dispo.

Marcel.


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