Manomètre-piston-ressort.

Bonjour les amis,
Un moment de honte étant vite passé je me permets de vous demander votre avis.
Tout en dessinant un ensemble chaudière-machine à vapeur, je recherche toutes les réponses à mes questions, les accessoires, les matériaux, etc.
Je bute sur un composant, le manomètre qui est pour moi hors de portée financière.
Oubliant le tube de Bourdon, je me suis mis à dessiner et calculer un piston avec un ressort et une tige qui sortirait du vérin pour indiquer la pression régnant dans la chaudière. On peut représenter l'échelle de pression de plusieurs façons, couleurs, graduations.
Quand je vois le génie mécanique de beaucoup d'entre-vous ici ou ailleurs je me suis dit pourquoi ne pas bricoler un système bielle-manivelle qui indiquerait la pression sur un cadran circulaire.
De plus ce cylindre-piston pourrait faire office de soupape de sécurité.
Verriez-vous des inconvénients ou impossibilités avec un tel système, étanchéité, ...?
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Bonjour,

J'avais fait un essais pour faire un truc dans le même genre que ce que tu souhaites.
Le problème est de faire un ensemble piston cylindre pas trop gros , trouver le bon ressort est aussi compliqué la variation de longueur n'est pas linéaire en fonction de la pression.
De plus la friction du joint est a prendre en compte.

Théoriquement ça peut marcher bien sûr... Ca existe dans l' industrie d' ailleurs, en général pour mesurer les trés hautes pressions.
Seul bémol, il faut que l' étanchéité du joint torique du piston soit parfaite... Baignera dans eau stagnante... Mais glissant librement.
Si je comprends bien ton croquis, le joint torique haut n' a pas lieu d' être, cette face du piston devant être à pression atmosphérique.
Transformer le mouvement du piston en rotation, oui mais on va tomber dans l' horlogerie si tu veux garder une taille raisonnable à l' ensemble.
Sans doute plus fiable: remplacer piston par membrane, mais tu auras le problème d' amplifier le mouvement, convertir une course disons de 2mm max en rotation aiguille ,aller , d'un quart de tour. de nouveau travail d' horloger.

Mon opinion: Au final un truc pas simple à mettre au point. Pas certain que ça vaille l' effort. On doit trouver des petits manos pour une vingtaine d' euros en fouinant les sites chinois ou bien d' occase. Mais on peut toujours se lancer un challenge et s' amuser...

Bonjour,

Les frottements, inévitables si on veut obtenir l'étanchéité, vont réduire à néant la précision du montage.
Des manos gratuits et de tailles réduites se prélèvent sur de vieux extincteurs. En général il vont jusqu'à 16bars, il faut juste les préserver de la vapeur en les mettant au bout d'un tube enroulé.
Bonne suite.

scyllias91, en principe la déflexion d'un ressort en compression est proportionnelle à l'effort axial donc linéaire.
Justement comme je ne suis déjà pas fichu de trouver un tube de cuivre (pour faire une chaudière) chez les ferrailleurs à 50 km à la ronde il me serait difficile de tester l'affaire et les frottements.
Avec un ressort souple, un piston relativement large, je ne vois pas trop où serait le problème de faire sortir une tige pour indiquer la pression.
À voir tous les accessoires déjà fabriqués et qui ont besoin d'étanchéité je ne vois pas pourquoi ce système en demanderait plus.
En parlant de matériaux, je me suis fait petit à petit un stock de tubes et de tôles en alu beaucoup moins chers que le cuivre et facilement trouvables.
Par contre je n'ai pas encore essayé de braser tout ça étant pris dans mes plans.
Mais peut-être que le brasage de l'alu nécessiterait un autre post.

rookie78, le piston n'a pas plus de raison de baigner dans l'eau stagnante qu'un tube de Bourdon si on a une lyre en aval, non?
J'ai représenté un joint torique en haut mais c'était pour symboliser un joint en téflon non pour l'étanchéité mais pour les frottements.
Pour la partie horlogerie que je ne ferais que si ça marche, une petite bielle-manivelle de 10-12 (ordre de grandeur) suffirait sur une rotation de 90°, plus une aiguille et un truc gravé pour les graduations.
Justement je n'ai pas trouvé de manomètres à un prix acceptable, chez Ali ils sont trop gros et sont plus faits pour les hautes pressions (PCP, etc).
Quand je vois les réalisations en tous genres et bien plus compliquées que ça je me disais pourquoi pas ça.
Je ne cherche pas à m'amuser mais à essayer d'aller plus loin parce que je ne peux pas me permettre d'acheter du tout fait.
Quand je vois le prix des vannes, etc même en Chine je comprends qu'on les fabrique soi-même et ce manomètre ne représente pas beaucoup d'usinage par rapport à un raccord.

Malevthi, oui c'est l'étanchéité que je ne connais pas du tout et donc les frottements encore moins. Oui j'avais vu ce genre de manomètres mais pas trouvés.

Je ne veux pas du tout être présomptueux dans tout ce que je dis mais ce sont vos commentaires et remarques qui me font avancer.

Hello,
L'idée du piston et du ressort est à écarter car cette solution entraîne énormément de statisme à cause du frottement important. Lors de la montée en pression la valeur indiquée sera inférieure à la pression réelle et lors de la baisse de pression la lecture donnera une valeur supérieure à la pression réelle.
Une solution qui donnera une lecture plus précise c'est la membrane associée à un ressort. L'inconvénient c'est le faible déplacement de la membrane. Il faut prévoir une aiguille avec un bras de levier très important pour une lecture significative.
Dans un cas comme dans l'autre il faudra de toute façon graduer le système à l'aide d'un manomètre étalonné.
Les manomètres qui équipent les extincteurs à poudre de 1kg utilisés sur les bateaux de plaisance ont des dimensions idéales (diamètre 23) pour aller sur nos petites chaudières. Mais ils sont peu précis car leur échelle va de 0 à 16,5 bars et il n'y a pas de graduations (juste un secteur vert). Ils conviennent plutôt pour le flashsteam où l'on peut avoir des pressions d'une dizaine de bars. Leur démontage de l'extincteur est TRES délicat. A ne pas faire si l'on n'est pas familiarisé avec ce genre de matériel.

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Hello,

Plusieurs réponses :

L aluminium ne se brase pas et ne se soude pas du tout facilement avec des moyens d'amateur.
L aluminium et vapeur ne font pas du tout bon ménage , j'ai testé (pourtant j ai des alliages d aluminium de qualité aéronautique à ma disposition) l aluminium se décompose très très rapidement au contact de la vapeur. Il se forme très rapidement une poussière d'alumine.
J'ai démonté pour un copain un régulateur vapeur du commerce en aluminium le coté vapeur tombait littéralement en poussière.
Pour moi plus de bricolage en alu ,uniquement laiton pour tout ce qui est en contact avec la vapeur.
Comme le dit Rookie l option de la membrane me semble la meilleure solution pour éviter le probleme du frottement du joint .
Bon Bricolage
Eric

Benobo a écrit:
le piston n'a pas plus de raison de baigner dans l'eau stagnante qu'un tube de Bourdon si on a une lyre en aval, non?

Ben oui comme avec un bourdon. Lyre + pas de circulation de la vapeur. Donc condensats et le tube est plein d' eau.

JPA, je veux bien te croire mais ma seule expérience avec la pression est celle rencontrée avec de petits vérins pneumatiques qui a la moindre variation de pression réagissent.
Leurs joints sont verts donc peut-être en nitrile.
En cas de baisse de pression le ressort ramènera le piston à la position qu'il devrait avoir.
Nous n'avons pas besoin de grande précision, la variation par demi-bar nous suffit donc un bar c'est énorme, un kg/cm², si un joint résiste à ça je n'y crois pas trop.
Oui j'avais pensé à la membrane mais comme tu dis le déplacement est faible et ce serait difficile à tarer.
Pour le tarage je pensais utiliser de l'air comprimé et un capteur de pression électronique amplement suffisant.
Comme tu dis pour les manomètres d'extincteurs ils ne sont pas assez précis et l'échelle ne convient pas vraiment.

scyllias91, merci, tu m'en dissuades alors pourtant il me semble avoir déjà lu que les fers à repasser par exemple ont une chaudière à vapeur en alu et il y a les casseroles en alu aussi qui durent 100 ans.
L'alu une fois oxydé (anodisé), ce qu'il fait naturellement, résiste à beaucoup de produits m'enfin je te crois.
Il existe la peinture plomb-étain que j'ai vu utilisée pour étanchéifier des chaudières ou le silicate de soude qui isole les matériaux de base.
J'ai commandé un micro-vérin (diamètre 5 extérieur) rien que pour tester l'étanchéité et je vais essayer de bricoler un petit truc en alu n'ayant pas encore terminé mon tour et ma fraiseuse.
Pour le laiton, j'ai lu plusieurs fois que ça n'allait pas non plus car le zinc du laiton n'aime pas la vapeur et seul le cuivre convenait.
Ce n'est pas du bricolage, le seul problème est la miniaturisation (un cadran de 3/4" ou 1") sinon pour une simple tige qui sort, si un vérin fonctionne ça devrait fonctionner aussi.

Bonjour Benobo,

Benobo a écrit:JPAJ'ai commandé un micro-vérin (diamètre 5 extérieur) rien que pour tester l'étanchéité

Selon le prix du vérin, l'achat d'un joli petit mano tout fait aurait peut-être pu passer dans le budget. Cela dit, expérimenter par soi-même est toujours passionnant. Un mano chez l'Atelier-Vaporiste coute une quarantaine d'euros.
Effectivement l'alu se recouvre quasi instantanément d'alumine protectrice, dans des conditions normales. Cependant l'expérience montre que dans notre domaine il se couvre d'une poudre qui se développe constamment. Il se dégrade donc rapidement et fortement.
Le silicate de soude est à réserver au colmatage de petites fuites quand la réparation est impossible par brasure. Toute "couche" supplémentaire réduit la transmission des calories à l'eau de la chaudière. Donc la protection fait baisser son rendement.
Le laiton est utilisé par des fabricants réputés. Ce qui est à éviter, c'est l'utilisation de douilles d'obus qui présentent des micro-fissures.
Personnellement je préfère le cuivre. Il est "mou" après brasage (recuit), mais au premier gonflage il durcit (écroui).
Pour revenir à l'étanchéité, la vapeur est plus fluide que l'air, elle arrive à passer par le moindre espace et la chaleur entraine la dilatation des matériaux encore moins favorable.
J'utilise, sur une de mes chaudières, une régulation de chauffe à base de capteur de pression électronique. C'est extrêmement précis et efficace, ... mais cher ...

Pour les chaudières de petites dimensions, la règle est: tôle et tubes cuivre, viroles bronze et bien sur, brasure argent. Ceci dit, les accessoires que l'on monte sur les viroles sont en laiton...De plus, le cuivre se chaudronne tellement bien !
La tôle de laiton est fortement déconseillée pour les chaudières mais... les fabricants de steam plants (Wilesco, etc...) l'utilisent.
L'aluminium est très sensible à l'oxydation anodique au contact de cuivreux, c'est sans doute une explication pour ce qui a été dit plus haut.

Pour ceux qui sortent un peu des sentiers battus, on peut réaliser de très bonnes chaudières en inox. Il se brase aussi à l'argent. Même si les coefficients de transmission de chaleur lui sont moins favorables, il permet d'atteindre des pressions importantes. Lors d'un test, j'ai dépassé les 25 bars sur une chaudière cuivre, elle a pas mal gonflé mais rien n'a lâché.

Malevthi, le vérin m'a coûté moins cher que les frais de port en France, je te dis pas venant de Grande-Bretagne.
Comme tu dis, j'aime essayer des trucs mais aussi je suis du genre "je commence lundi", ceci dit j'espère pouvoir tester ça.
Théoriquement un ressort de 10 mm de longueur, 8 mm de diamètre extérieur et 1mm de diamètre de fil "devrait" convenir jusqu'à 5 bar avec un piston diamètre 8,5mm.
C'est sûr que le cuivre est l'idéal mais on n'en trouve même pas en France aux longueurs qui nous concernent, j'en ai trouvé en Grande-Bretagne pour un prix acceptable.
J'ai vu les chaudières fabriquées par un des plus grands modélistes peut-être, Jean-Claude Blanchon qui badigeonnait les flasques de ses chaudières où arrivent tous les tubes de fumée avec une peinture plomb-étain mais c'est vrai qu'avec de l'alu ça ne ferait peut-être pas bon ménage.
Oui le silicate de soude c'est pour les fuites mais pourrait être utilisé pour l'alu.
Oui la vapeur même si ce n'est pas de l'hydrogène passe partout, je verrai bien.
À propos d'étanchéité, ça pourrait convenir du chanvre huilé par exemple, ou simplement humidifié par la vapeur?
Super ta régulation mais chez Ali tu trouves des transmetteurs de pression pour une dizaine d'Euros.
Oui l'inox c'est pas mal non plus mais le problème c'est toujours d'en trouver surtout que mon ferrailleur a dû fermer pour cause de pollution.
Je vais quand même essayer l'alu sinon je commanderai ce qu'il faut de l'autre côté de la Manche.
Jlp76, c'est sûr qu'avec le cuivre on fait ce qu'on veut.
Pour l'aluminium c'est vrai que la corrosion électrolytique doit y être pour quelque chose mais aussi le type d'alu et les températures atteintes.
Peut-être qu'une anodisation plus ou moins épaisse par électrolyse pourrait aider.
Et aussi isoler la chaudière de tout ce qu'il y a en amont comme autres métaux.
Depuis que je recherche des trucs en alu je ne trouve plus que ça, des bouilloires, des chaudières pour fer à vapeur, les radiateurs de voitures et même des chaudières pour notre hobby, etc.

Benobo a écrit:,
Depuis que je recherche des trucs en alu je ne trouve plus que ça, des bouilloires, des chaudières pour fer à vapeur, les radiateurs de voitures et même des chaudières pour notre hobby, etc.

Tu as un lien pour les chaudieres en alu pour notre hobby;je suis franchement septique ?

Pour se fournir en materiaux
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et en fouinant sur le bon coin j'ai trouvé des bouts de tube en 100mm et 80mm en cuivre pour faire des chaudières...Faut juste etre patient

scyllias91, je vais commencer par cette chaudière marine donc j'imagine qu'il y a du sel dans l'eau: [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
Puis cette bouilloire: [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
Et une des, tu me diras c'est un jouet et que ça vient de là-bas: [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
Pour Tartaix, un tube de 63mm de diamètre extérieur, 2,579 kg/m à 28,60€/kg = 73,76€ et pas disponible en ligne.
Si je les contacte et s'ils ont jamais en stock ils vont me dire 15€ de port.
Je ne commande pas si on ne peut pas le faire en ligne où tout est clair.
Et à ce prix-là je préfère battre une tôle toute la nuit, sorry.
Pour le Bon Coin, après 5 pages j'ai abandonné.

Tartaix vend à la découpe et la découpe est gratis (longueur mini 100mm)... .Le prix que tu mentionnes est pour 1m de tube!!!! Je doute que ta chaudière fera cette longueur....
Tu en prends 10cm et c' est le dixième du prix que tu mentionnes... Et pour 20cm le cinquième...
Il faut appeler pour savoir ce qu'ils ont en stock... Très sympa et serviables. Ils t' enverront un devis que tu acceptes ou pas... En quinze ans, jamais eu un souci...

Quand à la chaudière Allpa que tu mentionnes il me semble que "Alu" correspond à la finition extérieure de l' enveloppe et n' as rien à voir avec la cuve... Regarde les embouts et sorties .

Mais bon si tu insistes pour l' alu c' est ton choix... Emboutir les fonds puis les souder sur le tube, faire les viroles des divers entrées et sorties en alu qui auront une fâcheuse tendance à foirer après quelques démontages des accessoires... Je suppose que es équipé pour souder (haute qualité) l' alu.

Attention à l' épaisseur du tube de cuve et des fonds. Un tube en alu ou en cuivre de même diamètre et même épaisseur n' ont pas du tout la même résistance à la pression. Calculs de résistance à faire en fonction de la qualité de l' alu. Ne pas se baser sur les épaisseurs classiques en cuivre. Il faudra tester au mini à 8bars, mieux à 10 ou 12...

Nous ne pouvons que te donner notre avis basé sur quelques siècles d' expérience "cumulée". Après c' est à toi de voir mais au moins , nous aurons respecté notre charte de fonctionnement et donné les conseils qui nous paraissent corrects.

Bon courage et tiens nous au courant...

Au risque de paraitre un peu abrupt, l'innovation en matière de corps de chauffe modèle réduit est une perte de temps. C'est ce qui m'est arrivé quand je me suis risqué à construire la chaudière de ma locomotive 5" en inox: les brasures argent cassaient les unes derrière le autres au rétreint. C'est donc penaud que je l'ai entièrement recommencée en cuivre et passé l'épreuve du premier coup sans aucune retouche. Mes chaudières suivantes ont toujours été faites de cette façon depuis lors.
Aluminium: pourquoi pas ? Je pose la question car je n'en sais rien. Par contre, ma pratique du TIG m'a montré que souder ce matériau est plus difficile et plus aléatoire en la matière que la brasure Ag à 40%.
Pour finir, je suis d'avis qu'il est plus intéressant de travailler sur le rendement de la chaudière , son encombrement et son isolation.
NB:en cuivre on peut valablement rouler la tôle d'un corps de chauffe, avec, bien sûr, le joint approprié. C'est ce que font notamment nos amis Anglais pour réaliser les corps de chaudière conique de certaines locomotives.

rookie78, OK merci pour l'info et mille excuses à scyllias91 alors, je leur prépare ma liste aussitôt.
Pour la chaudière Allpa tu as sûrement raison mais quel intérêt de dire que c'est en alu, par contre les fers à repasser, nettoyeurs vapeur ça a l'air d'être de l'alu en tout cas les miens.
Pour les calculs ça va mais bien sûr je testerai avec de l'eau sous pression même très chaude.
Ce n'est pas que j'insiste avec l'alu, si j'avais les moyens j'achèterais une chaudière toute faite avec une belle machine à vapeur mais demain elle est rangée et oubliée.
Ce qui me plait c'est de fabriquer, etc.
L'alu reste abordable sinon bien sûr que je n'en aurais même pas parlé mais sûrement que des spéculateurs se remplissent les fouilles avec ça.
Je ne me permettrais jamais de mettre en doute les connaissances des praticiens mais sans demander on ne peut pas savoir.
J'attends encore des composants pour tester cet alu et ne manquerai pas de te faire savoir que sûrement il tombe aussi en poussière.
Jlp76, je n'ai sûrement pas la prétention d'innover dans le domaine mais cherche seulement à faire au moins cher et à savoir pourquoi un autre matériau ne conviendrait pas, c'est tout.
Lors de mes études le prof de connaissance des matériaux disait que le matériau le plus intéressant à étudier était justement l'inox car il s'oxyde aussi et est bien plus complexe que les autres métaux.
Oui pour le TIG, j'ai abandonné mes recherches quand je vois la complexité de mise en oeuvre, argon, etc.
Je vais essayer avec le brasage mais avant de dire une c... de plus, j'attends des baguettes "miracles".

Un petit retour d 'expérience

J'ai fait faire par un chaudronnier de mon boulot (atelier de maintenance aéronautique) un tank à gaz en alu ;il a tenu une bonne dizaine d'année jusqu'au jours ou en le remplissant je me suis perçu d'une fuite à la base d 'une des valves ( j'utilise des valve de pneu de voiture);
les valves sont usinés filetées et monté collé à la loctite 638 autant dire indémontable sans chauffé .
J'ai voulu démonté la valve fuyarde et à mon grand étonnement celle-ci c'est dévissée sans forcer et pour cause le filetage coté réservoir tombait en poussière...
L'alu du réservoir avait pourtant été traité à l 'alodine 1200 qui normalement protège bien de la corrosion.

Coté inox j'ai une chaudière de 100mm de diamètres par 200mm de long de 12/10 d 'épaisseur soudé sous Argon avec tube de chauffe en cuivre brasé depuis une dizaine d'année aussi ; j'avais un peu peur du couple électrolytique mais a ce jour tout va bien et pourtant cette chaudière a beaucoup beaucoup servi car elle me sert à faire tous mes essais .

Ah mince alors même avec du gaz et fait par un pro dans ton domaine.
Pour l'inox et le cuivre, comme quoi tous les mariages sont possibles mais unis aussi dans les meilleures conditions.
Il est sûr que je ne vais pas persévérer avec l'alu mais au moins ça m'incite à en savoir plus, lundi j'appelle Péchiney.
Si un jour j'ai une réponse je la posterai aussitôt.

Benobo a écrit:scyllias91..... je vais commencer par cette chaudière marine donc j'imagine qu'il y a du sel dans l'eau: [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]

Bonjour Benobo,

Attention ce qu'ils appellent "Chaudière" est en fait un chauffe-eau électrique de 500W avec une température max de 65°, voila les specs:

Description du produit
• La Allpa marine Allpa utilise la chaleur du moteur marin pour produire de l'eau chaude.
• Alternativement, vous pouvez également chauffer l'eau électriquement.
• Voltage: 230 volts
• Capacité: 22 litres
• Poids: 14 kg
• Disponible en deux modèles: 500 watts et 1200 watts

Caractéristiques:
• Coque émaillée et gaine extérieure en aluminium anodisé
• Isolation en polyuréthane résistant aux chocs
• Refroidissement en dessous de 1 ° C par heure
• Supports de montage en acier inoxydable
• Réchauffement rapide du moteur grâce à un grand échangeur de chaleur
• Thermostat réglable ( 0° C à 70 ° C)
• La soupape de surpression sur le cylindre de 6 ± 0 5 bar empêche les situations dangereuses (peut être utilisée pour dégonfler la chaudière)
• Pression testée à 8 bar
• Le clapet anti-retour empêche le retour de l'eau froide
• La bride de montage en laiton peut être utilisée pour l'inspection
• La chaudière est équipée d'une anode en magnésium
• Pour les dimensions voir la deuxième image

Faites attention: l'élément chauffant ne peut être mis en marche que lorsque la chaudière est complètement remplie d'eau.

Un exemple de baguette adaptée que j'utilise pour mes chaudières:
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La marque est Castolin. Disponible en grandes surfaces et fournitures pour installateurs. C'est cher mais on en utilise que très peu. Ce n'est pas fait pour faire des congés mais pour pénétrer par capillarité dans les joints. J'ai fait un post sur le forum "chaudière à 2 foyers et tubes bouilleurs".
Je dois aussi dire que depuis le Brexit, je ne me fournis plus en GB; trop compliqué. En cherchant un peu on trouve ce qu'on veut en France ou en Allemagne.

Hello,
Attention aux termes utilisés, en anglais le mot "boiler" signifie "chaudière" mais également "bouilloire" ou "chauffe-eau". En marine l'eau de mer sert uniquement à refroidir. Toute trace de sel dans une eau de chaudière est à éliminer le plus rapidement possible. Au delà de 55°C le sel forme du tartre incrustant, aussi dur que de la pierre et impossible à éliminer par simple rinçage même à l'acide. Chercher des solutions innovantes est tout à fait souhaitable et va dans le bon sens mais il faut aussi se demander pourquoi certaines techniques n'ont pas été adoptées. Il faut aussi prendre en compte que si l'aluminium est très bon conducteur de la chaleur son coefficient de dilatation est beaucoup plus important que les autres métaux. Le montage d'accessoires en laiton sur une chaudière en alu soumise à des cycles de chauffe/refroidissement risque de poser des problèmes dans le temps.