Principe du graissage en Vapeur.

Et si on parlait de la lubrification de nos moteurs ?
Voilà un moment que j'entends un peu de tout à ce sujet pour en fin de compte,  vous faire part de mes intenses cogitations en la matière , et bien sûr  vous demander votre avis.
Entre ceux qui ont un graisseur avec une cylindrée plus grosse que celle de leur moteur, et ceux qui disent ne pas graisser du tout, il y a peut être un compromis , non ??

Tout d'abord à quoi sert la lubrification du moteur ?
Nous autres , vaporistes, on a un sacré problème à résoudre : le problème de l'huile est qu'elle ne se mélange pas avec l'eau et qu'en plus on lui demande de performer dans un milieu hostile  !
Si on verse de l'eau et de l'huile mélangée dans un verre , les deux liquides ne se mélangent pas et se séparent en deux phases bien distinctes. Si on met de la mayonnaise dans un verre, celle-ci s’accroche aux parois mais coté lubrification, ce n'est pas terrible.
La mayonnaise c'est quoi ? C'est beaucoup d'huile sur un jaune d’œuf (agent tensio actif) . Dans nos moteurs, il y a de la vapeur (sèche = pratiquement pas d'eau) et la mayonnaise ne peut pas , à priori se former. Sauf si la vapeur condense et que ce peu d'eau avec de l'huile va créer une émulsion qui  s'accrochera aux pièces en mouvement. Et les tiroirs sont d'excellents batteurs pour faire cette mayonnaise !
Enfin, en dosant tout ça, on va pouvoir s'en servir intelligemment.

Soulignons au passage  que nous utilisons à tort le terme de graisseur pour nos petits réservoirs d'huile à déplacement. Probablement par facilité de langage. Un graisseur contient un corps gras « pâteux » , alors qu'un lubrificateur contient lui  un corps gras «  liquide ».
Donc on lubrifie avec de l'huile et on graisse avec de la graisse. Mais on continue de parler de graisseur à huile ! Paradoxe de la langue française ! On n'en est pas à un prés ! On fera avec !

Par définition, la lubrification a pour but de réduire le frottement et l'usure  entre deux pièces en contact et, en mouvement l'une par rapport à l'autre.
Compte tenu de la puissance de nos moteurs, on comprendra aisemment que c'est plutôt la réduction des frottements qui nous intéresse. Un moteur bien lubrifié gagne nécessairement en puissance de par la  réduction , sinon l'élimination, de ces frottements.
Je rigole parce que lorsqu'on tape : »lubrifiant » sur Google, on tombe sur des offres de lubrifiants intimes. Bien entendu , un vaporiste a suffisamment de doigté pour se passer de cet artifice avec sa partenaire (Pas de jaloux, il y en a aussi pour « SON » partenaire) . Bref !

Alors ; réduire les frottements à sec, passe encore, mais nous , nous avons un autre problème , c'est que nous voulons lubrifier nos moteurs dans un environnement chaud et aqueux.
Tais -toi !
Paradoxalement, il nous faut mettre de l'huile dans un endroit que la vapeur rejette !
Pour mémoire , les sociétés de chemin de fer utilisent la vapeur depuis 150 ans pour le nettoyage et le dégraissage de leurs machines.
La haute température dissolvant la graisse et l'huile .
Qui n'a pas rendu l'aspect du neuf à un moteur bien gras et huileux en le nettoyant au 1/4cher ?

Pour arriver à lubrifier nos moteurs il nous faut trouver une huile qui réunit les propriétés suivantes :
-Elle doit  avoir une viscosité qui lui permette de  ne pas se disperser : la viscosité étant plutôt un état ; lorsque celle-ci augmente, elle oppose une résistance à l'écoulement. L'état d'un fluide visqueux s'écoulera sans turbulence.
-Elle doit être assez fluide pour lui permettre de s'écouler sans pour autant le faire d'un coup. Plus un corps est fluide, moins il opposera de résistance à l'écoulement
-Elle doit  être onctueuse , c'est à dire « mouiller » de façon uniforme la surface à lubrifier. Donc bien s'étaler sur la surface sans dis-continuation.
-Elle doit s'accrocher aux pièces en mouvement. Ne pas s'évacuer sous une action mécanique (centrifuge) ou thermique (vapeur)
-Elle doit conserver toutes ces propriétés à la température de travail requise.
Et voilà que vous avez mis le pied dans : la tribologie ! La tribologie étant l'étude des frottements et les moyens de réduire les frictions.
C'est pompeux et trop compliqué pour moi , mais j'y peux rien, ça s'appelle comme ça !!

Il  existe plusieurs sortes d'huiles : animale, végétale, minérale,... nous allons parler de celle qui convient le mieux à notre problème.
Certains utilisent l'huile d'olive ! L'huile de ricin est pourtant la plus lubrifiante.
La viscosité des huiles végétales variant peu avec la température, ces huiles conviennent particulièrement bien pour les graisseurs à ouverture fixe, le débit restant sensiblement constant. Ce sont sont les plus stables jusqu'à une certaine température.
Mais à haute température, les huiles végétales se décomposent, s'acidifient et se carbonisent et, dès lors, donnent lieu à des encrassements. On parle ici de température à 350°C (Tassignon.be)
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Le problème de l'huile d'olive, c'est que si elle résiste bien à la température, ses composants organiques finissent  par gommer le métal.
Le produit le plus élaboré et que nous avons à disposition ; c'est l'huile  minérale.
Elle réunit toutes les conditions requises pour améliorer le rendement de nos moteurs dans les conditions de marche sous vapeur.
La viscosité d'une huile , c'est sa capacité à ne pas cisailler le film gras qui sépare les pièces en mouvement dans des conditions hors normes.
Une huile moteur est proposée avec des grades différents suivant les besoins et il y en a forcement une adaptée à nos besoins.
Il y a plusieurs unités de mesure de la viscosité suivant qu'elle est dynamique ou cinématique :  Mais nous, on s'en fout !
Elle varie avec la température,  l'huile doit rester assez visqueuse pour se maintenir entre les deux pièces en contact , tout en restant assez fluide pour circuler librement dans le moteur.
Pour mesurer le grade on porte l'huile à une certaine température, puis on mesure le temps qu'elle prend pour passer au travers d'un orifice standardisé. Plus ce temps est long, plus la viscosité est élevée.
Le sigle 15W40 représente une unité de mesure US (encore !) SAE qui signifie : Society of American Engineers.
15 : viscosité , grade à froid => aux alentour de -20°C
W : en hiver (winter)
40 : viscosité, en température => aux alentour de 150°C

A nous de choisir !
Sur nos ensembles, nous avons besoin de deux sortes de lubrifiants.
-Celui employé pour lubrifier les pièces extérieures au moteur à température modérée; paliers, coulisses,..... bref tout ce qui doit  frotter sans gripper , coincer, et faciliter le glissement des pièces en contact. Une huile de machine à coudre est trop fluide et perd vite ses propriétés avec la chaleur ; elle est vite évacuée. Une huile d'olive a consommation perdue pourrait convenir si elle mouillait bien toutes les pièces en contact , mais une huile moteur SAE30  accrochera mieux sur le métal, parce qu'elle est faite pour ça !.

-L'autre endroit auquel nous devons prêter une attention toute particulière est la lubrification du système au sein même de la vapeur (110/140 °C); tiroirs, pistons/cylindres.
Et plus particulièrement les tiroirs qui auraient tendance à se plaquer contre la paroi lors d’un arrêt….. et restés coincés!!
A ce point nous devons prendre en compte deux choses :
-Apporter juste assez d'huile aux pièces en contact et créer  juste assez d'émulsion pour accrocher. Afin d'éviter une trop forte consommation , une SAE 80/140 sera toute adaptée au graisseur à condensation.
-Éviter d'avoir une huile  qui se dégrade et perde ses propriétés lubrifiantes à cause de la température. Une 120 @ 140 sera visqueuse à chaud et garantira ce film gras entre les pièces en frottement,
La température étant de 133°C @ 3 bars (mano) dans les moteurs, il faut pas que l'huile se dégrade avec la température et la majorité des huiles tiennent à cette température sans problème.

Par commodité , elle peut aussi être appliquée sur les pièces en mouvement à l'extérieur du moteur, puisque ces pièces vont être très chaudes. Il ne faut pas oublier, non plus que contrairement à un moteur classique, l'huile ne fait que passer . Un peu comme sur la chaine de la tronçoneuse. Rien ne sert de mettre de l'huile hors de prix.
J'avais un copain qui pour être tranquille, avait acheté de l'huile Ferrari à 15€ les 10cc (150€ le litre tout de même). Chacun fait comme il veut mais son huile n'est peut être pas si vierge que ça!

Et on parle de l'émulsion .
Qu'est ce que c'est ?? On pourrait répondre ; c'est un problème dont nous allons tirer avantage !
C'est un mélange de deux substances liquides qui ne se mélangent  pas, comme l'huile et l'eau.  Le mélange reste possible grâce à un troisième ingrédient appelé émulsifiant (tensio actif) , ex : le jaune d’œuf de la mayonnaise.
Comme chacun sait, l'huile et l'eau ne sont pas miscibles et se séparent très vite ! Mais je vous rappelle, que la vapeur c'est la phase gazeuse de l'eau. A priori, on n'est pas concerné et seule la condensation permettra une émulsion.
Pourquoi l'émulsion ? Tout simplement pour que l'huile adhère bien aux parois à graisser dans les conditions du moteur !
La mayonnaise  accroche  bien sur les parois du verre mais notre but n'est tout de même pas d'en fabriquer.
Il faudrait faire comme les cheminots : utiliser de l'huile « coumpondée ». Les utilisateurs de trains connaissent bien cette huile c'est même l'un d'entre eux qui m'a livré son secret :
Il met  < 10% d'huile de coupe dans cette huile lourde  afin de permettre le mélange et l'étalement de cette « mousse » lubrifiante !
Additifs émulsifiants (proportions variables) : ils rendent l'huile minérale miscible à l'eau et sont utiles non seulement pour les fluides de coupe, mais également en mécanique générale s'il y a un risque de condensation ;
Et c'est cet émulsifiant  qui permet à l'huile et l'eau de se mélanger. Il ne faut pas trop d'huile ; Sinon celle-ci va entraîner une condensation plus rapide de la vapeur, et faire plus de mayonnaise qui est battue par les tiroirs , elle s'accumule  et finalement freine le passage de la vapeur vers les cylindres. Donc encore plus d'émulsion, donc plus de mayonnaise ,etc ! Tout est dans le dosage, et le mieux étant l’ennemi du bien, il faut autoriser le plus petit volume d'huile possible.
Si une certaine émulsion permet à l'huile de s'accrocher au métal, il ne faut malgré tout pas en abuser . => c'est pas bon pour les artères !
Eviter à tout prix l’huile de coupe qui ne lubrifie en rien et qui s’émulsionne trop dans notre cas.

En fin de compte, nous avons une huile qui résiste à la température et qui lubrifie en s’accrochant aux parois …. Que demander de plus ????
Tout simplement de la convoyer dans le moteur tout en contrôlant son débit !
A ce stade, il y a plusieurs techniques qui ne sont pas l'objet de cet exposé.
Celui qui nous intéresse le plus dans notre cas et celui qui a fait ses preuves est le graisseur à déplacement.
Tout le monde connaît son principe de fonctionnement : La vapeur passe dans un conduit percé dans le graisseur, elle entraîne par cet orifice dans la ligne un peu d'huile et crée une dépression qui est automatiquement compensée par l'aspiration d'un peu de vapeur qui se condense et tombe au fond de ce graisseur . De ce fait, l'huile est toujours en contact avec l'orifice qui dose son débit et est entraînée vers le moteur en déplaçant de l'huile dans la conduite de vapeur.

Le  diamètre de trou percé dans la conduite vapeur du graisseur à déplacement, doit être adapté à la consommation de vapeur du moteur.
Le but de l'opération étant de couvrir les parois des cylindres ainsi que les glaces des tiroirs d'un très léger film d'huile.
Tout est dans la mesure qui est l’ennemie de la démesure.
Pour exemple et d’après Roy de chez Stuart ,un graisseur à déplacement classique  autorise 80 min de « graissage » sur un D10 rondement mené.
Le diamètre du trou percé dans la conduite de vapeur varie entre 0,3mm pour les 2/3cc & 0,8mm pour les très gros moteurs de plus de 25cc.
Personnellement, je me contente d'un orifice de 0.3mm pour tout type de moteur, même les 25cc.
Certains mettent du graphite dans l'huile pour améliorer l'étanchéité des surfaces . En effet le graphite étant du carbone tendre et friable, celui-ci se concentre dans les fines rayures et améliore le rendement du moteur (ou facilite son rodage) , il n'a aucune fonction lubrifiante. Il limite juste les pertes.
On peut rappeler aussi qu'un moteur avec des pistons téflon et des tiroirs cylindriques avec joint téflon, ne requiert , logiquement, pas de  lubrification, mais ça ne peut nuire. Le téflon étant anti-adhésif par définition.

La position du graisseur :
-Juste avant la vanne registre . Cela permet de lubrifier cette vanne. La chaudière doit être équipée d'une vanne d’isolation afin d’éviter que l’huile du « graisseur » ne soit aspirée pendant le refroidissement de celle-ci.

Et ceux qui graissent avec la boue ??? Car vous ne le savez peut être pas mais la boue graisse ! (d'accord , c'est pas cher)  
Pour conclure et vous faire part de mon expérience personnelle; je n’utilise pratiquement plus de graisseur sauf pour les machines avec des segments en Nitrile.
mais ça ne signifie pas que c’est la meilleure solution. Comme je le disais plus haut ; réduire les frottements ne peut nuire et éviter de coincer est mieux.
Chacun se fera son opinion en fonction de son expérience.

Type de graisseur simple et classique:





Graisseur de départ.


Graisseur Stuart


Graisseur Bengs


Graisseur Clevedon/Cheddar.


Graisseur Stuart


Graisseur verre.


Graisseur A.Lecomte

Un peu redondant mais si ça nous permet de voir tous les types de graisseurs,...

Au temps des Grecs (avant & aprés JC) , lorsque la mer devenait trop forte et dangereuse, les marins avaient pour solution de jeter de l'huile dans la mer . Surtout lorsque la cargaison était constituée d’amphores de ce précieux liquide. Cela permettait de calmer l'ardeur des vagues autour de l' esquif et d' éviter d'embarquer de grosses quantités d' eau et éventuellement d’être envoyé par le fond.
Alors, vous allez me dire: -" Mais qu'est-ce que ça à voir avec le graissage de nos machines??"
J'y viens.
Au début fut la vapeur...... Sur nos petits ensembles travaillant à basse pression (entre 2 & 4 b) , "la vapeur est assez mouillée , et on peut admettre que les particules d' eau qui se glissent entre les parties en mouvement empêchent le grippage" (Gem Suzor 1938)
La vapeur en se condensant suffisait à faire comme un tapis de billes entre les pièces en mouvement et notamment entre les glaces des miroirs des moteurs oscillants. Tout alla bien jusqu'au moment ou il fallu augmenter les pressions et utiliser des moteurs dits: "machines alternatives".
Afin de permettre une diminution de la friction générée entre les différentes parties du moteur, certains mettaient de l'huile dans la chaudière.
D'aprés Gem Suzor; 1 & 1.5% du volume total suffisait. C’est tout ce qu’avait nos anciens pour lubrifier la machine comme il faut , jusqu’à ce que soit « inventé » le graisseur à condensation.
A ce sujet, si quelqu’un pouvait nous dire qui a inventé ce genre de graisseur, il apporterait beaucoup à nos connaissances en la matière.
La solution était douteuse quant à permettre un graissage efficace, au moins permettait-elle une stabilisation de la surface d’ébullition et un moindre "tirage" de l'eau directement dans les conduites (on en revient aux Grecs).
Malgré tout ; la température d' ébullition d'une huile d'olive est de 210°C , celle d'une huile minérale est de 360°C .Autant dire que l'huile que nous rajoutons dans nos graisseurs ne bout pas , et heureusement sinon, elle perdrait tout pouvoir lubrifiant.
On en vient donc à l’élaboration de nos différents types de graisseurs.
J'ai vu , de mes yeux vus, des graisseurs dont la cylindrée excédait et de loin celle du moteur lui même : jusqu 'à 4 fois la cylindrée.
Hors il faut savoir qu'une concentration d'huile trop importante dans un flux de vapeur est idéal pour créer une émulsion des plus visqueuses. Ceux qui savent faire la mayonnaise en ont conscience.
Cette mayonnaise s' accumule dans les tiroirs ou elle est battue et rebattue jusqu’à 'à empêcher la circulation de la vapeur et diminuer de façon importante l' efficacité du moteur. Ça m' est personnellement arrivé en perçant un trou de 1mm dans ma ligne de 3mm qui traversait le graisseur.
Alors KBIO! Curieux comme une vache! Oui, chez moi on dit comme ça! Mais il n'y a pas que les vaches qui soient curieuses,..... ma voisine aussi , la vache!

J'ai donc commencé" à me renseigner et collecter tout ce que j'ai pu trouver à ce sujet.
A la question: "-Quelle concentration d'huile dans le système????" Je répondrais de façon toute "fernand-reynaudesque" :
-" Suffisamment pour graisser, mais pas trop pour ne pas faire de la mayonnaise!"
Là, je me suis fais des amis. Lire tout ça pour en arriver à lire de telles conneries!!!! Te plains pas , c'est moi qui écrit. Et oui fion de pigeon! On n'en sait trop rien! Tout dépend de tant de facteurs qu'il te faut avoir du bon sens et du pif! Deux choses très rares et que tu ne trouves pas chez un ministre. Bon j’arrête là, c'est un autre débat!
En fait j'ai posé la question à des gens d'expérience (notamment dans le train) et c'est avec plaisir que je vous communique trés gracieusement leurs réponses. Et oui! C'est ma nature!
D'aprés Roy de chez Stuart , et ceci confirmé par des pointures de la vapeur ; on peut dire que le graissage doit être réduit à sa plus simple expression.
Si tu as un orifice dans le conduit: 5/10 mm est largement suffisant. Mème moins convient.
Si tu as une molette de réglage: 1 tour , 1 tour et demi , c'est suffisant. Tout dépend du filetage.
Tu noteras que l'on ne parle pas de la cylindrée du moteur!! Normal, on est plus concerné par le volume de la chaudière et donc du temps de chauffe. Et là, c'est toi qui bosse. Tu te choisis un graisseur qui fait toute la durée de la navigation.
Je connais même un vaporiste qui construit ses moteurs et qui ne graisse qu'avant et après la navigation. Ce qui ne pose aucun problème car le métal est suffisamment lubrifié le temps de la navigation! Tout dépend de la fabrication! Et il faut que les tiroirs ne se coincent pas.
Il y a aussi les pro-huile d'olive et les contras. Je n'ai pas fini ma petite enquète à ce sujet mais il semble s'instaurer l'idée ,logique en fait, que l' huile d' olive c' est excellent dans la salade. Mais que pour la ferraille il vaut mieux des huiles plus dures et qui ne gomment pas. Chacun fait comme il l'entend , même les sourds, bien entendu!

Le premier des graisseurs utilisé est celui dit à condensation.
C'est le plus simple; Il présente un inconvénient, c'est pour le vider. Il faut une seringue avec une aiguille assez fine pour passer entre le conduit et le bord du graisseur. Il vaut mieux le faire pendant que c'est chaud.
Le graisseur est rempli d' huile lourde. La vapeur en passant dans le conduit qui traverse ce graisseur, tend à laisser s'échapper de l’huile par l'orifice de ce conduit . Elle se condense et comme l'eau est plus lourde que l'huile , elle tombe au fond et fait remonter l' huile dans la ligne qui alimente le moteur.
Comment ça marche??? ..................Ca marche!