Tutus a l'air chaud !

Salut !
Notre ami Tutus a construit un moteur à air chaud qui a été dessiné par Rudy Mémin !
Le moteur est très beau mais pour une sombre et obscure raison qui échappe à son entendement pourtant tant étendu , il ne marche pas !
J'ouvre donc un post afin que nous puissions répondre à ses questions et de faire marcher la bête ! (je parlée  la machine , pas de Tutus).
Tutus pose les questions, et on répond ! Enfin pas moi , parce que je n'y connais rien ! J'ai déjà du mal avec la vapeur vive , alors avec l'air chaud  ...... !
A toi Tutus !

Bonjour,

La première cause de non-fonctionnement des Stirlings : les points durs et frottements.
La deuxième : les fuites.

Bonjour,
J'avais également envisagé la construction de ce moteur qui semblait très performant.
Je n'y connais rien et parmi mes nombreux projets en cours je l'avais écarté car je n'avais pas trouvé les tubes inox de bon diamètre pour le cylindre et le deplaceur. Aussi si Tutus a des infos pour ces tubes je suis preneur.
Je l'avais redessiné façon "plus mecanique" pour une chaloupe avec pompe de refroidissement sur le vilebrequin et prevu une helice a pas variable.
Certains diront peut-etre que ce n'est pas de la vapeur mais si cela fonctionne bien, la seule contrainte à l'autonomie est le chauffage.
Comme le disait Rudy Memin, peut-être privilegier le gaz pour le rendement.
Voici mon projet suspendu pour le moment mais ce post a réveillé en moi une certaine excitation.
Brubru.

Y'a plus qu'à reveiller Tutus qui réveille tout le monde et file aux poulaines !

Bonjour à tous,
J'avais bien sûr pensé aux frottements et fuites, contrôlé tout cela, ensuite et récemment mis un beaucoup plus gros volant afin d'avoir pas mal d'inertie, mais hélas cela ne tourne toujours pas.
La représentation en CAO est super et bien mieux que les dessins de Rudy.
Comme j'avais fabriqué ce moteur il y a pas mal de temps je ne me souviens plus de la provenance des tubes. Disons que j'avais cela dans mes stocks. Mais je n'en est plus.
Peut-être y a-t-il un problème avec le sens de rotation ???
Merci à l'avance de toutes les suggestions et conseils
Tutus

Hello,
Ton moteur va tourner mais il faudrait un peu plus d'explications. Tout d'abord je voie que le calage entre piston de déplacement et piston moteur est correct : piston moteur au PMB quand le piston déplaceur est à mi-course (contrairement au moteur de Brubru où les deux pistons sont au PMH simultanément). Ensuite il faut que l'étanchéité du moteur soit presque parfaite : quand on tourne le moteur à la main on doit sentir la compression. On doit sentir une certaine résistance quand le piston moteur monte et il doit revenir (presque) à sa position initiale quand on relâche le volant. Tant que l'on n'a pas cette condition là, il est inutile d'aller plus loin, le moteur ne marchera pas.
Deux causes possibles, les plus probables, d'un manque d'étanchéité : le piston moteur et le passage de tige du piston déplaceur. L'ajustement de ces deux pièces doit être le plus rigoureux possible. Pour le piston moteur le mieux est de l'équiper de segments ou le joint à lèvre en Téflon. Une goutte d'huile sur la tige du déplaceur améliore également de façon significative l'étanchéité ainsi que le graissage du piston moteur.
Peux-tu nous donner quelques photos du piston et du déplaceur ?
J'ai commencé la construction d'un moteur Stirling en 2002 et depuis, différents stades d'évolution et de nombreuses modifications ont permis de le rendre opérationnel au point de propulser une chaloupe de 7 kg et d'1,10 mètre de long.


On remarquera sur le côté tribord la sortie d'eau de réfrigération. On notera également la chauffe au gaz conséquente qui a réussi à bleuir le tube de la cheminée.

Re,
Effectivement, ma représentation n'est pas la bonne.
Je ne me souviens plus mais c'est certainement pour une question de représentation de dessin. Le calage serait à faire au montage.
Pour le joint de piston, Rudy Memin préconisait une rondelle de cuir de gant trempée dans l'eau, à former et laisser sécher dans le cylindre pour ensuite une fois bien sec, un montage imprégné d'huile.
Si cela tient la chaleur, ce me semble judicieux, non?
Super cette chaloupe Stirling, je connais ce moteur, JPA, il me semble l'avoir téléchargé  et l'avoir dans les archives.
A+

En réfrigérant à l'eau, la température du piston moteur ne dépasse pas 40/50°C. On peut alors utiliser du Téflon pour les garnitures du piston, du coup cela peut également convenir aux vegans ! Personnellement le piston de mon moteur est équipé de deux segments en Téflon posés l'un sur l'autre dans la même gorge avec la coupe décalée de 180°. C'est très efficace et on sent bien la compression. Mais il est possible également de faire une tête de piston en Téflon comportant une lèvre ou encore une coupelle en Téflon.

La température T1 de l'air dans la partie chaude peut monter vers les 600°C avec une chauffe au gaz. La température froide T2 étant de 50°C, la différence de température T1-T2 = 550°C
Si on avait un échangeur à ailettes air/air, au lieu du refroidissement par eau, la température T2 serait de 300°C environ, soit un delta T1-T2 = 300°C. On voit tout de suite que le rendement global est beaucoup moins intéressant, malgré la puissance prélevée pour entrainer la pompe de circulation.

voici deux images du moteur ouvert. Il semblerait qu'il y ait trop de frottement avec ce joint fait comme Rudy le proposait, en cuir.
Côté fonctionnement la compression semblait bonne mais la redescente du piston ne semble pas très libre.
Je vais donc essayer de changer le joint en testant avec du téflon. Mais je dois d'abord trouver la bonne épaisseur

Voici les photos

Hello,
Si la redescente du piston n'est pas flagrante après compression, c'est que tu as malgré tout une petite fuite quelque part. Ce genre de coupelle en cuir n'est efficace que si elle est abondamment graissée. Le problème de la graisse est que c'est un lubrifiant très visqueux qui freine beaucoup les mouvements. Avec ce genre de moteur il faut surtout une huile très fluide. Les meilleurs résultats que j'ai pu obtenir c'est avec de l'huile téflonnée conditionnée en bombe.
Qu'elle est le métal utilisé pour le piston ? Alu, acier ?
Ne te décourage pas car moi aussi j'ai pas mal galéré avant d'arriver à un résultat satisfaisant. Au début j'avais mis un volant monumental comme toi et je chauffais avec deux brûleurs camping-gaz à fond les ballons pour que le moteur daigne tourner mais sans produire aucune puissance mécanique quelconque.

Pas de chance, le nouvel essai avec une chauffe plus puissante au gaz s'est mal déroulé : le fond du cylindre-déplaceur s'est déssoudé.
La brasure état peut-être trop fine ou alors la chauffe trop puissante.
Il va donc falloir démonter et rebraser.... A suivre

Il faut impérativement braser à l'argent pour avoir quelque chose qui tient à la température. Il faut proscrire absolument la soudure à l'étain qui a un point de fusion très bas. Il ne faut pas oublier que plus l'on chauffe et plus la pression augmente dans le cylindre, il faut donc faire quelque d'assez costaud et si possible faire une épreuve de pression entre 1,6 et 2 bars.

Voilà mon cylindre déplaceur muni de son enveloppe réfrigérante

Le même mais sans l'enveloppe réfrigérante, qui tient les 2 bars de pression
Les gouttelettes d'eau proviennent d'un essai pour visualiser les bulles d'air quand on plonge l'ensemble dans l'eau. Lors d'un premier essai le tube utilisé était poreux et de minuscules bulles d'air étaient apparues le long de sa paroi.
Autre détail : la solidité d'une brasure n'est assurée que par la surface de contact entre les deux éléments à braser. Le bouchon en extrémité de cylindre doit donc avoir des bords rabattus pour que la brasure tienne. Si c'est juste un simple opercule brasé sur son épaisseur, cela ne tiendra pas.

Bonjour,
Comme je l'ai dit, j'ai toujours été attiré par ce moteur et donc lors d'un feu salon du modelisme a Paris j'en avait acheté les plans sur le stand de Bateau Modele.
Comme je l'ai dit également, je n'ai jamais trouvé les tubes inox préconisés aussi si quelqu'un a une adresse je suis preneur.
Rudy Memin utilisait des tubes inox de 0,5 mm d'epaisseur soit 31,5 x 32,5 pour le cylindre deplaceur et 34 x 35 pour le cylindre externe.
Mes questions :
Le jeu entre les deux tubes étant de 0,75 mm, ce jeu est-il a respecter scrupuleusement ou peut-on s'en écarter un peu?
L'inox est-il impératif ou peut-on mettre du tube laiton?
Je dispose de tubes laiton de 1 mm d'épaisseur et de diamètre respectifs 30 x 32 et 34 x 36 ce qui ferait 1 mm de jeu de fonctionnement.
Merci à JPA qui semble avoir passé du temps sur le sujet mais aussi à tous autres spécialistes.
Brubru.

Le jeu entre piston déplaceur et cylindre a son explication : Dès que l'on s'éloigne un tant soit peu de la paroi, les échanges de chaleur diminuent considérablement. Au delà de 1mm, pour que l'air monte en température il faut un délai incompatible avec la vitesse requise pour que la machine prenne des tours raisonnablement. On considère que 0,8 mm est le maximum pour un rendement efficace, soit une différence de diamètre entre alésage et diamètre de piston = 1,6 mm max. Maintenant quel est le jeu minimum requis ? C'est le jeu qui sera suffisant pour que le piston déplaceur puisse se déplacer sans provoquer de surpression, c'est à dire sans que ce piston soit freiné sensiblement dans sa course, ce qui se traduirait par un travail non productif au niveau de la ligne d'arbre. Dans la pratique ce jeu ne doit pas descendre en dessous de 0,3 ou 0,4 mm.
Le test pour voir si le jeu est suffisant : il faut faire tomber le piston dans le cylindre tenu verticalement. Si le piston tombe immédiatement, le jeu est suffisant (sans dépasser toutefois les 0,8 mm). Si la chute est freinée ou si le piston met un certain temps à descendre, c'est que le jeu est trop faible.

La question de l'inox ou pas inox : L'inox n'a pas de très grandes qualités au niveau conductibilité de la chaleur. J'ai essayé des cylindres en inox (pour l'extrémité en contact avec la flamme) : le résultat était très médiocre, MAIS l'épaisseur de la paroi était aussi plutôt conséquente (1,3 mm d'épaisseur). En remplaçant cette pièce par une autre en laiton, les performances du moteur ont tout de suite grimpé en flêche. Si la paroi n'excède pas quelques dixièmes de millimètre la conductibilité n'a pas beaucoup d'importance. Par contre ce que l'on ne veut pas c'est que la chaleur se communique directement de la partie chaude vers la partie froide. On peut donc utiliser également des métaux bon conducteurs mais à condition que l'épaisseur de la paroi soit la plus faible possible pour limiter le transfert de chaleur d'une extrémité du cylindre (chaude) à l'autre (froide). Ceci doit rester compatible avec une bonne tenue à la chaleur malgré une faible épaisseur ce qui exclue l'alu, le laiton si l'on chauffe au gaz. Les tubes en acier sans soudure sont également utilisables, comme les tubes de vérin (hayon de porte de voiture, de siège de bureau, etc.). On peut alors facilement diminuer l'épaisseur au tour.

Merci pour ces explications fort utiles.
Ne reste plus qu'à trouver des tubes utilisables ou reusinables.
Brubru.

C'est la première fois que j'ai un pépin de brasure, après un certain nombre de chaudières construites sans souci.
En général je les teste à 15 bars.
Mais là je ne pensais pas qu'il fallait monter haut haut en température de chauffe.
Je vais donc revoir la construction avec un rebord rabattu du fond.
Mais je ne sais pas encore quand je vais pouvoir m'en occuper.
Je vous tiendrai au courant