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piston garni de coupelles de téflon®

Une technique ancienne remise au goût du jour. Comment remplacer un piston "normal" par des 1/2 pistons garnis de coupelles de téflon ®?

L'expérience vous montrera, tout au moins pour ceux qui, comme moi, utilisent des tubes de laiton pour effectuer leurs cylindres, que le "rond" est rarement au rendez-vous ... ce qui explique bien des déconvenues quand on veut y placer un piston de type classique. Alors, les coupelles de téflon sont une "solution magique" !

principe

On remplace le piston traditionnel par deux 1/2 pistons qui serrent deux coupelles de téflon. Comme l'écrivait Adrien SENTZ, concepteur à ma connaissance de cette technique, c'est tout simplement copier le principe de la pompe à vélo !
Ce procédé est surtout pratique quand on rencontre des problèmes avec un tour qui n'est plus très concentrique..
J'ai essayé, il y a longtemps cette technique, reprise d'ailleurs par Bernard RETIF avec ses premiers moteurs, mais, en voulant introduire les coupelles, on provoquait une multitude de plis.
Le petit outillage décrit , inédit je crois, permettra d'obtenir des coupelles presque parfaites.

Une bonne nouvelle : toute ma démonstration est faite à partir de téflon en feuille de 0.20, une épaisseur difficile à trouver. J'ai essayé avec du 0.25 et c'est tout bon. Si on trouve que c'est un peu dur, il suffit de diminuer le diamètre des rondelles de 1 ou 2/10^ème.

les 1/2 pistons et l'outillage

1 - tube au diamètre intérieur du cylindre
2- bouchon s'adaptant au tube par un épaulement glissant juste et percé au diamètre de la tige du piston
3 - tige filetée d'un diamètre identique à celui de la tige du piston avec écrou et entretoise (petit tube) pour faciliter le serrage
4 - un 1/2 piston: rondelle d'une épaisseur maxi de 2.3 mm; son diamètre doit être inférieur de 1.2 à 1.3 mm de celui du cylindre; on arrondit une des faces d'un congé de 1 mm. Perçage puis taraudage au diamètre de la tige filetée
5 - montage prêt à fonctionner: rondelle de téflon ® serrée (au-dessous un 1/2 piston, au-dessus, un autre 1/2 piston, son arrondi tourné vers le bas)
6 - avant et après : à gauche, sans cet appareil on obtenait une coupelle avec des pinces multiples; à droite, le résultat. On fabriquera deux coupelles par piston.

préparation du téflon

Présentation d'une chute de téflon (épaisseur 0.2 mm) dont on a percé le centre avec un emporte-pièce au diamètre de la tige du piston.
Sur le 1/2 piston, on aperçoit un trou ( en réalité il y en deux!) dont l'utilité sera ensuite expliquée.

Découpe large autour du 1/2 piston: au moins 4 mm d'excédent.

fabrication des coupelles

Une rondelle de téflon a été fixée sur la tige 3 qui passe dans le bouchon 2 placé dans le tube 1. Cette rondelle est serrée avec l'autre 1/2 piston que l'on visse et... on serre doucement l'écrou.
Des fronces se forment.

Autre vue pour mieux montrer le résultat obtenu après serrage: des fronces larges.

On amène la face supérieure du 1/2 piston inférieur au ras du cylindre, on bloque le montage avec une pince, et on coupe l'excédent au cutter en tirant vers soi.
La plupart des fronces disparaissent.
Avec la pointe d'un cure-dents, on enlève les dernières fronces récalcitrantes en passant entre le bord de la rondelle et la coupelle.
S'il en reste une, elle disparaîtra lors du fonctionnement.
En bas, rondelle obtenue.
Recommencer l'opération pour obtenir une deuxième coupelle.

le montage

Tour est prêt . Le cylindre, les joints, le presse-étoupe, les 1/2 pistons avec les coupelles dont une placée sur un 1/2 piston vissé sur l'axe, la chape.
Pour la photo, je me suis servi d'un vieux montage dont le couvercle, et donc le joint qu'on aperçoit sous la coupelle, était carré (en bas).

Visser à fond le 1/2 piston bas sur la tige, arrondi vers le haut; placer la coupelle; enfiler le joint, la culasse basse qu'on tient en place par une ou deux vis: visser le presse-étoupe éventuel puis la chape et son contre-écrou; pousser le tout doucement ... blocage par pince ou dans un étau à ras du bord supérieur.

Si le montage sort, il faut tout démonter recommencer :ne pas chercher à enfoncer la coupelle par le haut, sinon, ... de belles pinces apparaîtront et ... c'est bien ce qu'il fallait éviter !

On enfile alors la coupelle supérieure et on visse l'autre 1/2 piston (rondelle), arrondi vers le bas.
Il existe plusieurs types de fixation:

ici, montage par vissage avec contre écrou ramené à 1 mm et cela nécessite le lamage de la culasse supérieure;
ou même opération mais serrage simple de la rondelle supérieure avec un peu de joint filet moyen.

Dans les deux cas, on utilisera les trous percés à 1 mm dans le 1/2 piston supérieur pour le serrer avec une pince à becs.

On débloque de l'étau et on tire doucement: le "piston" est en place. Visser le couvercle supérieur !
On pourra, une fois le cylindre monté, démonter ce couvercle pour procéder à une dernière vérification comme pour:

Une dernière vue montrant que le système est performant.
Non seulement la placage des coupelles contre le cylindre, sous la pression de la vapeur sera excellent, mais en plus vous aurez pu dominer les petits problèmes liés au tour.
Quant à l'usure, elle et pratiquement nulle.
Et pour le téflon ? On peut le trouver chez l'OCTANT (voir les liens).

fabrication de coupelles de téflon de diamètre 8 mm

Mon nouveau petit joujou fonctionne bien avec des pistons "traditionnels", mais une petite envie : voir si on peut réaliser de petites coupelles de téflon et observer la différence ...

Une petite différence cependant outre celle du diamètre.
Le moteur étant construit avec un piston de 6.6 mm de haut, il sera nécessaire de placer entre les deux coupelles un petit rond pour compenser la différence.

Ici, par contre, je n'ai pas essayé avec du 0.25 ...

un outillage spécifique

Il n'aura rien à voir avec le précédent car un essai montre que les fronces sont impossible à éliminer. En profitant de l'élasticité (relative) du téflon,on peut procéder par emboutissage.

1 - rond de laiton ou d'alu avec 2 épaulements et un goujon M2 ; bien arrondir le bord du diamètre 6.6 sinon le téflon se coupera.
2 - bague de serrage pour éviter que lors de l'emboutissage la coupelle se bombe et pour assurer le guidage dans un tube de 8.
3 - bague de guidage pour l'emporte pièce de 8 : elle doit coulisser à l'intérieur de son extrémité, ainsi on assurera une découpe à égales distances du centre.

Les éléments rassemblés : une petite vis de 2 servira au serrage de la coupelle avant la découpe . Un petit inconvénient à la méthode, lors de l'emboutissage le trou central a tendance à s'agrandir ! On limite ce défaut en pressant doucement, mais l'idéal serait de posséder un emporte-pièces de diamètre 1.5 ... ou de le fabriquer.
Cependant, une fois la coupelle formée, elle se place gentiment et ses "débordements" sont équilibrés.

les étapes de la fabrication

1 - morceau de téflon de 0.2 avec trou de 2 percé au centre
2 - on enfile sur le goujon M2 et on serre avec la bague de 7.9
3 - petit tube de diamètre intérieur 8

On glisse la bague dans le tube et on appuie et d'un côté et de l'autre.

Résultat obtenu, on va dévisser la bague de 7.9 ...

... pour visser celui de 7.8 et enfiler l'emporte-pièces de 8 que l'on pousse jusqu'à buter .

Dévissage de l'embout et, pour maintenir la coupelle ...

...petite vis M2 que l'on serre modérément pour que la coupelle garde sa place naturelle : il n'y plus qu'à procéder à la découpe.

Les coupelles obtenues.

utilisation

Pour le cas présent, il s'agit de remplacer - éventuellement - un piston de diamètre 8 et d'une hauteur de 6.6.
Pour chaque piston réalisé :

2 rondelles de diamètre 6.6 et d'épaisseur 1.5 avec un congé bien arrondi sur une des faces et deux trous de diamètre 1 sur une rondelle
1 rond de 7.8 de diamètre et d'épaisseur 3.2 (inutile de garder 8 de diamètre ce sont les coupelles qui sont importantes)

Le tout taraudé à M2. Et on obtiendra un piston de 3.2 + 1.5 + 1.5 + 0.2 + 0.2 = 6.6

Réalisation des trous sur deux rondelles avant séparation : ces trous serviront au serrage avec une pince à becs fins.

Pour le montage, voir la première partie.

deux types de pistons pouvant utiliser des coupelles de téflon

à droite, avec son entretoise, celui que je vais utiliser
à gauche, celui qu'on pourrait utiliser ...mais il faudrait refaire les plans, et le moteur, en considérant cette fois un piston de 4 mm de hauteur et ...

plus de problème de concentricité dans les deux cas !

pour des trous non distendus

Voici comment pallier l'inconvénient cité:
1 - on enlève le goujon M2
2 - bague de diamètre intérieur 8 raccourcie pour y voir clair.
3 - appuyer avec un pointeau pour forcer le trou, on marquera et percera un peu mais probablement sans sans détacher la rondelle ...
4 - impossible d'agir avec le cutter
5 - emporte-pièces qui trouve facilement sa place sur le bombé obtenu

usinage des rondelles

Pour obtenir ces toutes petites rondelles :

commencer par usiner à 6.6 puis faire une saignée où l'on passe une lime pour abattre les arêtes; tronçonner immédiatement s'il s'agit des 2 rondelles du bas ou percer avant le tronçonnage s'il s'agit de celles du haut.

Des essais viennent d'être faits avec le moteur de 2 cm³ en remplaçant les pistons traditionnels par ces pistons à coupelles de téflon et de diamètres 8 et ... ça fonctionne !
Et tellement bien que je me demande si je ne vais pas les laisser ... Après tout, j'y suis abonné.

Didier vient de se fabriquer de magnifiques coupelles pour sa Mallet ...

Cet album a servi de base à deux articles parus dans le MRB 550 de Septembre 2009 et le MRB 555 de février 2010 .

Vous trouverez de nouvelles photos un peu mieux réussies concernant les coupelles de téflon dans une des pages du site d'Eric :
http://pagesperso-orange.fr/maquettes.ge/

Cliquez sur "Annexes" puis sur "Articles de presse" pour accéder à cet article dont Eric est le dessinateur ... Et laissez-vous tenter par tout ce qu'il vous propose !

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Probablement l'un de mes grands regrets : mes "vacances" en Métropole ne correspondent jamais avec une rencontre Vapeur. Ou ce n'est pas la bonne date, ou c'est trop éloigné de l'endroit où je me trouve.
Ce qui fait que la seule à laquelle j'ai pu assister est une rencontre de VAPORAMA en 1991 ! Cela n'a fait que renforcer mon goût naissant pour la Vapeur. Ma femme m'y offrit même mon premier tour. Génial, le tour ! ; Géniale, ma femme !

Un joli remorqueur fluvial peu classique.

albums mis à jour le : mercredi 1 septembre 2010