Bicylindre JLS-13-2

Plans et fabrications d'un moteur à vapeur bi-cylindre double effet modèle réduit en laiton et bronze. Les techniques de construction sont expliquées et illustrées afin d'être accessibles à tous.

Description et plans du moteur

Les plans

Les plans présentés ci-dessous sont à votre disposition pour consultation ou copie gratuite. La liasse référencée MV concerne le bi-cylindre double effet dont la construction sera décrite dans ces pages, le plan RG-001 donne l'ensemble et les détails d'un régulateur d'alimentation en gaz pour brûleur de chaudière, ce régulateur contrôle le passage du ralenti à la pleine puissance en fonction de la pression de la vapeur (idéal pour la sécurité et les économies d'eau et de gaz).

Si vous téléchargez les plans, il serait sympa de me donner votre avis grâce au formulaire de contact.
ensemble
bloc cylindre
bâti
boite vapeur
tuyauteries
glissière
distribution
embiellage
ligne d'arbre
régulateur gaz
Vous pouvez aussi télécharger la liasse complête en zip.
AVERTISSEMENT  
Ces plans sont GRATUITS et ne peuvent pas être revendus, malgré cela quelques internautes à l'honnêteté douteuse se permettent de les revendre, ce type de comportement risque de faire disparaitre les sites de diffusion gratuite. En effet à quoi bon passer des dizaines d'heures d'études au profit de ceux qui ne font rien mais veulent en tirer de l'argent !

Pour bien comprendre le fonctionnement de ce type de moteur à vapeur, un internaute a eu la bonne idée de créer une animation vidéo et de me l'envoyer.
Vous pouvez voir les différentes pièces en mouvement et surtout comment fonctionne l'embiellage et la distribution par tiroir plan.

Lien vers la vidéo.
A ce jour, plusieurs internautes ont réalisé le JLS-13-2, parmi eux Frédéric Baumann a eu la bonne idée de mettre une vidéo sur Youtube avec une simulation numérique de la cinématique, mais aussi son moteur terminé en fonctionnement. Le principe d'inversion de marche par les coulisses de Stephenson est bien visible.

Encore merci à toi Frédéric.

Lien vers la vidéo Youtube
Gergö Kriss un internaute Hongrois a lui aussi construit le JLS-13-2, après 1 an d'efforts il a obtenu un superbe résultat.

Il a eu lui aussi l'amabilité de me transmettre le lien vers une vidéo Youtube et vous pourrez vous aussi profiter du spectacle.

Cette vidéo n'est pas la seule et je vous incite à aller visiter la chaîne Youtube de Gergö Kriss ou vous trouverez d'autres vidéos du JLS-13-2 en tests sur table mais aussi monté dans une chaloupe en navigation.
Maintenant que vous disposez de toutes les informations sur le moteur JLS-13-2, rendez-vous à l'atelier...
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De nombreux plans à télécharger.
Gergö Kriss Youtube
La chaîne Youtube de Gergö Kriss, l'un des nombreux internautes a avoir construit le JLS-13-2.
Site Frédéric Baumann
Le site de Frédéric Baumann, l'un des premiers constructeurs du JLS-13-2.
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Avec quoi fabriquer un moteur

Les matériaux

Les matériaux utilisés pour ce moteur sont : le laiton, le bronze, l'acier (inox si possible) et le cuivre. Vous les trouverez en plaques et tôles de différentes épaisseurs ainsi qu'en barres de différentes sections (tube, carré, rond, hexagonal, plat). Pour vous fournir, plusieurs solutions : la vente par correspondance (à utiliser en dernière limite car relativement cher), les grandes surfaces de bricolage et les magasins de fournitures industrielles (certains vendent aux particuliers, il faut se renseigner). 
 
Ne pas oublier la visserie qui n'est pas des plus facile à trouver dans ces petites dimensions (je me fournis chez l'Octant).

L'outillage de base

Le petit outillage est indispensable vous allez devoir tracer, mesurer, scier, limer, percer, tarauder et j'en passe. N'hésitez pas à acheter de la qualité pour ce qui est des outils de coupe (scies, limes, forets, tarauds, filières, fraises, etc...) car vous aurez plus de facilité pour obtenir de bons résultats. Concernant les outils de contrôle (pied à coulisse) du matériel de moyenne gamme est suffisant car vous allez souvent travailler par comparaison entre les pièces à assembler. La plupart de ces outils se trouvent en grandes surfaces de bricolage. 
 
Avec l'expérience vous n'hésiterez plus à fabriquer vos propres outils (voir le petit trusquin et le plateau diviseur sur les photos) car souvent le matériel spécialisé du commerce est un peu gros pour nous et surtout très cher.
Point important, beaucoup de pièces du moteur sont assemblées par brasure à l'argent, il sera donc indispensable de s'équiper d'un chalumeau correct. Pour l'instant, inutile d'investir dans un ensemble oxygène/acétylène, c'est le top techniquement mais aussi financièrement. Personnellement pour la majorité des brasures, j'utilise une lampe à cartouche mélange butane/propane qui est plus performante que les lampes au butane pur, quand les pièces sont plus grosses (chaudières) je passe à la torche butane (bouteille de 13kg). Quand à la brasure, celle que vous trouverez en grande surface de bricolage est parfaite (brasure argent à 5% et à 40%) mais n'oubliez pas le flux adapté à vos baguettes (même rayon).
chalumeau 1
chalumeau 2
chalumeau 3

Enfin, le gros morceau...  Les machines outils

perçeuse
Une petite perceuse à colonne d'établi permet de faire du très bon travail (à défaut, une perceuse montée sur un support fera l'affaire). 
 
Si vous décidez d'acheter une perceuse à colonne vérifiez bien qu'elle est rigide et ne présente pas un jeu excessif dans les guidages (c'est la mort des petits forets), méfiez vous des "made in China" pas cher, mais souvent trop cher pour ce que c'est. Vérifiez aussi que le mandrin permet de serrer jusqu'à 0,5mm car ce n'est pas toujours le cas. Pour une machine correcte il faut compter environ 150 à 400€ (2018).
Un tour est quasi indispensable pour mener à bien une telle construction, là l'investissement est tout autre (minimum 1000€ mais comptez plutôt 2500€). Un équipement minimum aura un entre pointes de 250 à 350mm, un diamètre usinable de 100 à 150mm, plusieurs vitesses de broche. La boîte d'avances et de filetage n'est pas indispensable de même que le chariot orientable (tournage des cônes) mais c'est un plus. L'idéal est un combiné tour fraisage tel que présente la photo (3000€ en 2018). 
 
Dans notre application la colonne de fraisage n'est pas indispensable car tous les fraisages que vous trouvez sur les plans du bicylindre sont réalisables en plaçant une fraise dans le mandrin du tour et en fixant la pièce sur le chariot, c'est du bricolage, mais ça fonctionne.
combiné
Une autre solution consiste à réaliser soi même sa propre machine, l'opération est très enrichissante techniquement (financièrement un peu moins). La photo de gauche montre cette réalisation, elle a été précédée de deux autres machines moins performantes mais qui m'ont permis de fabriquer celle-ci. En arrière plan, vous pouvez distinguer une adaptation pour le fraisage. La motorisation est assurée par un bloc moteur Peugeot équipé de deux vitesses mécaniques et d'un variateur électronique. Le mandrin trois mors est acheté dans le commerce.
Bien sûr il est aussi possible de fabriquer une machine CNC qui  permettra des usinages plus complexes.
 
Pour en savoir plus, aller sur la page : 
CONSTRUIRE SES MACHINES OUTILS.
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Technique de fabrication

Usinage

L'ensemble des pièces étant réalisées par usinage, il est important de bien maîtriser l'utilisation d'un tour à métaux. L'ustilisation d'une fraiseuse n'est pas indispensable à condition de maîtriser les techniques d'ajustage à la lime.

Le JLS-13-2 n'étant pas un moteur de début, afin de ne pas se lancer dans un projet de construction qui n'ariverait pas à son terme, je vous conseille de commencer par la pièce que vous jugerez la plus difficile en fonction de votre expérience.

Pour ce qui est des techniques d'usinage, vous pouvez aller sur le site de Daniel Brouard qui a réalisé un clône du JLS-13-2 et a eu la bonne idée de tout présenté en photos, c'est du grand art à ne pas manquer (rubrique menu "atelier" puis "bicylindre").

Réalisation des pièces complexes

Afin de réaliser les différentes pièces complexes sans avoir recours à la fonderie ou à un usinage complet dans la masse, j'ai choisi de faire certaines pièces par assemblage de formes plus simples faciles à pré-usiner dans de la plaque ou du rond. Les différents éléments sont ensuite assemblés par brasure forte (brasure à l'argent) afin de former des pièces esthétiquement proches de pièces de fonderie à l'ancienne.

C'est le cas pour les glissières, le cylindre et le vilebrequin.
animation glisière
La petite animation montre bien comment est constituée une glissière.
Les différentes pièces constituant une glissière avec les éléments du montage de brasure.
Les rainures sur le socle et la bride permettent de bien aligner les nervures et les pieds.
Sur la deuxième photo, une glissière prête à braser sur son outillage, et le résultat après sablage.
A noter que pour usiner la partie arrondie des deux pieds de glissière, il est conseillé d'utiliser un tour avec un petit montage permettant de bien positionner les deux pièces ensembles. Pour faire simple, les pièces sont soudées à l'étain sur le montage, après usinage il suffira de chauffer pour les séparer. Simple et efficace dans bien des cas.
Le principe d'usinage et de montage est le même pour les blocs cylindre. Bien sûr il faut aussi prévoir un petit montage de maintient afin que toutes les pièces restent bien en position pendant le chauffage et la brasure. Comme pour les glissières, un simple axe avec deux vis et des rondelles sera l'idéal.
Autre astuce pour la construction peut être illustrée par les couvercles des boîtes à vapeur. Ces pièces sont gravées chimiquement avec la même technique que pour la réalisation de circuits imprimés. Les motifs peuvent être appliqués avec des transferts, ou mieux par insolation aux UV, dans ce cas il faut imprimer les motifs sur un transparent et pulvériser une résine photosensible sur les plaques (Positiv 20 par exemple). La gravure se fait avec du perchlorure de fer.
La suite pour bientôt...  
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