Lubrification des machines à 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 de 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 le but recherché.
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 du 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 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 du Cercle 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.
KBIO : tais -toi !
Paradoxalement, il nous faut mettre de l'huile dans un endroit que la vapeur la 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 y 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)

Le problème de l'huile d'olive, c'est que si elle résiste bien à la température, elle finit 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 ; paliers, coulisses,..... bref tout ce qui doit  frotter sans gripper , coincer, et faciliter le glissement des pièces en contact à température modérée  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 ; tiroirs, pistons/cylindres.
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.
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 (1500€ 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 !
Mais restons simple à notre niveau et restons dans le classique.

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. La machine pouvant tourner un certtain temps sans problème à notre échelle. L’expérience nous disant le temps qu’il faut pour consommer cette quantité d’huile.
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. Mais encore une fois: à notre échelle , si ce traitement s’avère nécessaire, c’est qu’il est temps de refaire la machine.
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 à haute température par définition.

La position du graisseur :
Deux choix :
Juste avant la vanne registre si la chaudière est équipée d'une vanne d'isolation. Cela permet de lubrifier cette vanne.
Après la vanne registre et juste avant le moteur si la chaudière n'est pas équipée d'une vanne d'isolation. Ceci afin de minimiser les retour d'huile dans la chaudière lorsque celle-ci se refroidit : dépressuraisation = aspiration.

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)

En conclusion, ANTON vend une excellente huile qui répond à nos besoins et qui lui fait du bien ! Alors pourquoi s'emmerder ?
On lui commande un bidon et on oublie le reste qui ne sont que billevesées et élucubrations diverses qui font causer et se dépêcher le gosier!
On te taraude pas à sec chez nous!
A la tienne !