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samedi 6 novembre 2021

Les injecteurs: principes généraux - Injectors: basic principles

Les injecteurs sont des appareils indispensables au fonctionnement d'une chaudière à vapeur: ils y remplacent l'eau consommée. Pour les restaurer et les entretenir correctement, il faut comprendre comment ils fonctionnent.
   The injectors are mandatory for a steam boiler operation: they replace the consumed water. To restore and maintain them, it is neccessary to understand how they work.

Une chaudière dont on ne remplacerait pas l'eau consommée par l'utilisation de la vapeur verrait son niveau d'eau baisser dangereusement. Oui, dangereusement, car les tôles du foyer ne seraient plus refroidies, se déformeraient au point de finir par rompre, c'est l'explosion. On ne le dira jamais assez, la quantité d'énergie accumulée dans une chaudière à vapeur est colossale. En cas d'explosion, non seulement il y a tout le volume de vapeur qui se détend brusquement, mais aussi toute l'eau bouillante. Sous l'effet de la baisse brutale de la pression, elle se vaporise instantanément et cette vapeur se détend à son tour.
En évitant ce scénario catastrophe, les injecteurs sont bel et bien des acteurs indispensables de la sécurité. Alors comment fonctionnent-ils ?
   A boiler of which we wouldn't refill the water consumed by its use would see its level get dangerously low. Yes, dangerously because the hearth sheets wouldn't be cooled down anymore and could distort then rupture, it is an explosion. We could never say it enough, the amount of energy accumulated in a steam boiler is tremendous. In case of explosion, not only the volume of steam brutally expands, but also does all the boiling water. Under the effect of the sudden fall of pressure, it instantly vaporizes and this steam then expands too.
Avoiding a disaster scenario, the injectors are actually essential actors of safety. So, how do they work ?


Tout d'abord, examinons les données du problème. Nous avons une chaudière avec une pression interne et une réserve d'eau à pression atmosphérique. Le problème est donc de faire entrer cette eau dans un réservoir déjà pressurisé avec les seuls moyens du bord: l'énergie dans ce fameux réservoir, la vapeur.
La solution la plus simple d'une pompe à piston est valable mais on oublie direct l'idée d'une pompe à main: trop d'efforts à fournir sur une loco à cause du volume à traiter. On considère donc une pompe mécanique mue par la vapeur. Cela a l'inconvénient d'injecter de l'eau froide dans la chaudière et la vapeur motrice de la pompe étant relâchée dans l'atmosphère, elle représente une consommation d'eau supplémentaire. On exclut l'exploitation du mouvement de la machine (ça fonctionne mais ce n'est pas toujours disponible), car on doit pouvoir injecter même à l'arrêt.
   First of all, let's have a look at the problem's data. We have a boiler with an internal pressure and a water tank at atmospheric pressure. The problem is to make this water to enter a pressurized vessel with the sole means on board: the energy in this vessel, the steam.
The most simple solution of a piston pump is valid but we must discard the idea of a hand driven pump: too much efforts to provide on a loco because of the required volume. So we consider a mecanical steam driven pump. It has the inconvenient to inject cold water into the boiler and the steam used to power the pump is lost to the atmosphere, it is an additional consumption of water. We exclude the use of the machine movement (it works, but is is not always available), because we need to be able to inject even during stops.

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La solution repose donc uniquement sur les propriétés des fluides à disposition: la vapeur et l'eau. On sait par l'étude de l'effet Venturi (dérivé du principe de Bernouilli), que faire passer un fluide dans un un cône convergent accélère le fluide et qu'une dépression se forme. Ce fluide, dans la bonne configuration, est donc capable d'en entraîner un autre et nous obtenons une fonction d'aspiration et une fonction de mélange. Aussi curieux que ça puisse paraître, il n'en faut pas plus !
  L'idée de génie d'Henri Giffard est d'utiliser la vapeur pour donner à de l'eau une impulsion suffisante pour créer une pression supérieure à celle du réservoir de destination. En fait, il va s'agir de recréer l'effet d'une masse d'eau dans une conduite qui vient buter sur un obstacle: un coup de bélier continu !
Mais, un coup de bélier est un mouvement ponctuel, voire cyclique, pas continu, me direz-vous. La différence vient de l'événement qui génère le coup. On parle justement de "coup" de bélier parce que c'est un événement brusque et transitoire, mais le principe en action ici est celui de l'inertie du fluide, et donc de l'élan qu'on lui donne. On sait donner cet élan et que nous avons tout ce qu'il faut pour le créer. Voyons donc comment.
   The solution relies only on the properties of the available fluids: the steam and the water. We know, by the study of the Venturi effect (derived from the Bernouilli principle), that a fluid passing through a converging cone accelerates and that a depression is formed. This fluid, in the proper configuration, is then able to draw an other one so we obtain a function of suction and mixing. As strange as it seems, that's all we need !
The genius idea of Henri Giffard is to use the steam to give the water an impulsion capable of creating a pressure surpassing the one in the destination tank. In fact, it will be a question of recreating the effect of a mass of water in a pipe that comes knocking on an obstacle: a continuous water hammer !
But, a water hammer is a ponctual movement, or a cyclic one, not continuous, you will say. The difference comes from the event creating the stroke. We precisely speak of a water hammer because it is a brief and brutal event, but the principle in action here is from the fluid inertia, and the momentum we give it. We know how to give this momentum and have everything to create it.
Let's see how.
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Si on injecte de la vapeur dans un cône convergent disposé pour aspirer de l'eau, on a en sortie une eau chaude accélérée. Cela n'est cependant pas suffisant car l'eau chaude n'est pas à la pression du réservoir et va buter contre le clapet anti-retour de l'entrée du réservoir, sans pouvoir l'ouvrir. En effet, la vapeur a suivi des tuyauteries froides, a rencontré de l'eau, elle s'y est condensée et lui a donné son énergie au passage.
De son côté, l'eau a capté cette énergie: elle a pris de la vitesse et monté en température. Ce n'est toujours pas suffisant car il est clair que le procédé perd de l'énergie et ne peut donc pas dépasser la force initiale, la pression du réservoir.
On va donc tricher en créant un volume intermédiaire dont le mode de remplissage va amplifier la pression en utilisant ce qu'on vient de créer: une masse d'eau en mouvement.
  C'est en injectant cette eau dans un cône divergent que l'amplification se produit. Plusieurs phénomènes thermodynamiques entrent en jeu, ils sont décrits dans différents ouvrages avec force calculs, contentons-nous ici d'une description sommaire.
Dans le cône divergent, le volume va en augmentant et on pourrait croire que la pression doit baisser, mais elle augmente au contraire car la vitesse diminue. L'effet Venturi fonctionne dans les deux sens et la loi de conservation de l'énergie nous indique que celle perdue en vitesse doit bien se retrouver quelque part: en pression. Ce phénomène se constate facilement avec un tuyau de jardin dont on sent le durcissement lorsque l'on referme le jet. L'énergie qui n'est plus utilisée pour le déplacement de l'eau s'applique sous forme de pression statique.
   If we inject steam in a convergent cone set to suck water in, we get an outflow of accelerated hot water. This is not enough  because the hot water is not at the tank pressure and will run up against the check valve at the entry of the tank, without being able to open it. Indeed, the steam passed through cold piping, met water, condensed in it and gave it its energy.
On its side, the water captured this energy: it got speed and rose in temperature. It is still not enough because it is clear the process looses energy and can not overcome the initial force that is the tank pressure.
So we will cheat creating an intermediate volume of which the filling mode will amplify the pressure using what we just created, a moving mass of water.
It is while injecting this water in a divergent cone that the amplification takes place. Several thermodynamic phenomenons are involved, they are described in different books with detailed calculations, let's just have a summarized description.

In the divergent cone, the volume goes increasingly and we could believe that the pressure would drop, but it rises instead because the speed is lower. The Venturi effect works both ways and the energy conservation law tells us that the energy lost in speed must be found elsewhere: in pressure. This phenomenon is easily observed  with a garden hose we can feel hardening when closing its end. The energy that is no more used for travelling the water acts now as a static pressure.
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Alors pourquoi la pression monte dans le cône divergent au lieu de s'échapper par le trop-plein, qui mériterait alors bien son nom ?
En fait, l'eau a tellement de vitesse en entrant que, du fait de sa masse, elle exerce une pression supérieure à celle régnant dans le cône, elle peut donc continuer à entrer. Le trop-plein n'agit que lors des transitions, quand le jet n'est pas optimum et la pression insuffisante pour l'injection.
Le résultat, puisqu'on est dans le train, est comparable à la foule qui se presse dans le métro aux heures de pointe. Les passagers qui montent poussent ceux qui sont déjà à l'intérieur et se trouvent donc de plus en plus serrés. C'est exactement ça qui se passe dans notre cône divergent, sauf que l'eau arrive en courant et finit par éjecter des passagers déjà présents: c'est l'ouverture du clapet !
   Then why does the pressure rise in the divergent cone instead of escaping through the overflow that would merit its name ?
In fact, the water has so much speed that, due to its mass, it applies a pressure superior to the one in the cone, it can continue to enter. The overflow acts only during transitions, when the jet is not optimum and the pressure too low for injection.
The result, as we are in the train, is comparable to the crowd pressing in the subway cars at rush time. The entering passengers push against those already there and getting more and more tight. Thas is exactly what happens in our divergent cone except that the passengers come in running and finally eject the already present passengers: the check valve is opening !


Pour illustrer visuellement le phénomène, un exemple simple avec un fluide visqueux. S'il coule lentement, il a tendance à se déposer à la surface puis à s'étaler. Mais s'il tombe de plus haut, ce qui lui donne une plus grande vitesse, la chute pénètre la surface. On n'a pas changé la densité, ni la température, mais l'énergie potentielle supérieure du fait de la plus grande hauteur, donc plus grande vitesse, permet au fluide de franchir la tension de surface dans le récipient.
   To visually represent the phenomenon, a simple example with a viscous fluid. If it flows slowly, it has a tendancy to form a deposit on the surface then to spread out. But if it drops from higher, giving it more speed, the flow penetrates the surface. We did not change the density, nor the temperature, but the higher potential energy due to the greater height, then greater speed, allows the fluid to overcome the surface tension in the recipient.
Lien vers la vidéo en bas de page
Link to the video lower in this page

 

Bon, d'accord, l'eau entre, mais d'où vient la pression ?
En fait, le jet d'eau est comparable à un clou qui entre dans un bout de bois. Si on essaye de le planter à la main, la résistance du bois l'empêche de pénétrer. Mais si on lui donne de l'élan avec un marteau, il écarte les fibres du bois et s'y enfonce. La faible section du jet d'eau a le même effet que la pointe du clou: présenter une moindre surface à l'opposition de la matière déjà présente en face. Mais nous avons un volume défini et on y entasse de plus en plus de fluide, il se crée donc une pression. A un moment, la pression est à un niveau tel que le clapet s'ouvre et l'eau entre dans la chaudière. Cela se produit en fait assez vite puisque l'eau est incompressible dans ces conditions et que le circuit considéré est relativement court.
Au final, nous avons utilisé de la vapeur, mais l'avons rendue condensée à la chaudière, et l'eau injectée était chaude, causant beaucoup moins de perte calorique qu'une pompe. Les avantages de l'injecteur lui ont permis de surpasser les pompes, même les plus évoluées de type Worthington, grâce à un meilleur rendement et une conduite et un entretien simplifiés.
   Well, OK, the water gets in, but where does the pressure comes from ?
In fact, the water jet is comparable to a nail entering a piece of wood. If we try to push it in by hand, the wood resistance prevent it from getting in. But if we give it momentum with a hammer, it spreads out the wood fibers and gets in. The low section of the water jet has the same effect of the nail's tip: to present a lesser surface to the opposition of the matter already present upfront. But we have a definite volume and get more and more fluid in, then a pressure is created. Comes the moment when the pressure is such that the check valve opens and the water enters the boiler. It happens rather quickly in fact, since the water is incompressible in these conditions and the circuit relatively short.
   In the end, we used some steam, but returned it condensed to the boiler, and the injected water was hot, causing far less caloric loss than a pump. Tha advantages of the injector allowed it to surpass the pumps, even the most evolved ones like the Worthingtons, thanks to a better efficiency, and easier operation and maintenance.


Ce qui est décrit ici est la fonction essentielle d'un injecteur. Il en existe plusieurs variantes selon la disposition des organes. On distingue par exemple des injecteurs "aspirants" (capables de puiser l'eau d'un réservoir situé plus bas) et "en charge" (constamment remplis et n'ayant donc pas besoin d'aspirer l'eau). On distingue aussi les modèles à amorçage manuel classique des versions "restarting" (qui se réamorcent tout seuls en cas de manque d'eau passager). Il y a même eu des injecteurs utilisant la vapeur à l'échappement des cylindres pour en exploiter la puissance résiduelle ! Ces appareils sortent du cadre de cette étude, précisons simplement que comme ils ne fonctionnent évidemment pas à l'arrêt, ils ont fini par être équipés d'une arrivée de vapeur depuis la chaudière et il était finalement plus simple de n'avoir que l'injecteur simple.
Nous verrons dans d'autres articles la constitution d'injecteurs aspirants, l'un à amorçage manuel, l'autre en "restarting". Avant cela, nous verrons déjà les difficultés qu'on rencontre le plus fréquemment avec les injecteurs et leurs causes.

Vous pouvez retrouver cette explication en vidéo sur notre chaîne Youtube, avec les 
illustrations animées très explicites.

   What is described here is the essential function of an injector. There are several variants, depending on the organs disposition. We can distinguish, for example, the "suction" injectors (capable of getting water from a lower tank), and the "in charge" ones (constantly filled then no need to suck the water in). We also distinguish the models with classic manual priming from those the "restarting" versions (self-priming after a momentary lack of water). There also were some injectors using the steam escaping the cylinders to reclaim its residual power ! These devices are autside the frame of this study, let's just precise that they obviously did not work during stops, so they were fitted with a steam supply from the boiler, it was simpler to keep using the classic injector.
We will see in future articles the constitution of aspiration type injectors, one with manual priming and the other in the restarting version. Prior to this, we will see the difficulties most frequently encountered with injectors and their causes.
You can find these explanations in a video on our Youtube channel, with explicit animations.


vendredi 27 décembre 2019

Attelages - Hitches

Un train est un assemblage de différents véhicules, à commencer bien sûr par une locomotive puis divers wagons. Cet assemblage se fait au moyen d'attelages qui doivent être compatibles, ce qui n'est pas toujours le cas.
   A train is the assembly of different vehicles, to begin of course with a locomotive, then various carriages. This assembly is made by hitches that must be compatible, and it is not always the case.

Les premiers constructeurs de matériel ferroviaire n'avaient pas vraiment le souci de cette compatibilité: ils fournissaient une gamme complète et la question de pouvoir utiliser du matériel d'un autre constructeur ne se posait pas encore vraiment.
Ou plutôt, cette question était volontairement réglée de sorte à éviter la compatibilité. En effet, la voie étroite à usage militaire étant susceptible de tomber aux mains de l'ennemi, il s'agissait de ne pas faciliter la tâche à cet ennemi.
   The first manufacturers of railway equipment did not really have to worry about this compatibility: they provided a full range and the question of using some equipment from an other manufacturer did not arise yet.
Or rather this question was solved in a way to avoid such compatibility. Indeed, the narrow gauge for the military could fall into ennemy hands, so it was preferable not to ease the job of this ennemy.
 
Un attelage Péchot complet
A complete Péchot hitch
Les matériels français et allemands de 14-18 sont donc incompatibles sur plusieurs points pour des raisons évidentes, mais c'est aussi le cas entre les matériels français des différents constructeurs. Commercialement parlant, il n'était pas avantageux de permettre aux clients d'aller acheter les wagons et les rails ailleurs et de ne prendre que la loco (ou inversement). La concurrence n'est pas le seul motif, il y a tout simplement des considérations techniques, des préférences d'ingénieurs qui privilégient une caractéristique plutôt qu'une autre. Ce phénomène de guerre des standards est connu, il y a des exemples célèbres comme la guerre des courants (continu-alternatif) ou la guerre des formats vidéo (VHS-Bétamax-V2000) ou des cartes mémoires (SecureDigital, SmartMédia, MemoryStick, CompactFlash). Mais quand l'un finit par l'emporter, les autres modèles déjà commercialisés ne cessent pas d'exister, et pour des matériels à vie longue, on peut les rencontrer pendant... un certain temps ! En voici quelques-uns présents à Rillé, ce n'est qu'un petit échantillon de ce qui a pu se faire partout dans le monde.
   The french and german 14-18 equipments are thus incompatible on several aspects for obvious reasons, but it is lso tha case between the french equipments of various manufacturers. Commercially speaking, it was not beneficial to allow the customers to buy wagons and track elsewhere and only to buy the loco (or the opposite). Competition is not the only reason, there are also technical considerations, preferences of engineers that favor a characteristic more than an other. This phenomenon of standards war is known, there are famous examples as the currents war (direct vs alternating), the video formats war (VHS-Betamax-V2000) or the memory cards war (SecureDigital, SmartMedia, MemoryStick, CompactFlash). But when one wins, the others already sold don't cease to exist, and for long life equipments, we can still meet them for... quite some times ! Here are some seen at Rillé, it is only a small sample of what could exist worldwide. 
Gauche/left: Cogema -  Droite/right: Decauville
Gauche/left: Ruston
Pour ajouter à la difficulté, le catalogue d'un constructeur pouvait présenter différents types d'attelage en fonction de l'usage prévu du matériel. Cela va de l'attelage sur ressort amortisseur à l'absence pure et simple pour la poussée à la main, en passant par les tamponnements secs et crochets simples.
   To add to the difficulty, the catalog of a manufacturer could offer different types of hitches, depending on the use planned for the equipment. It goes from the hitch on dampening spring to the pure and simple absence of it for manual push, through the simple bumpers and simple hooks.
Avant de la DFB: le crochet de traction est cassé !
Front of the Brigadelok: the traction hook is broken !
Gauche/left: Billard, Droite/right: Brigadelok.
Problème de hauteur ! A problem of height !
L'arrière de notre loco
The rear end of our loco
Cette incompatibilité volontaire pouvait passer par un écartement différent des rails, mais aussi par l'usage d'attelages différents, obligeant l'adversaire à adapter le matériel et donc à y consacrer du temps et des moyens précieux. Lorsque la diversité des matériels est importante, les agents de manœuvre doivent disposer de tout un arsenal d'anneaux droits ou croisés, ainsi que de chaînons, de barres et de manilles. Si cela permet d'atteler un wagon d'usage occasionnel, cela se complique dès qu'il faut en raccorder plusieurs avec un nombre d'accessoires limité.
   This voluntary incompatibility could be a different gauge of the rails, but also the use of different hitches, forcing the ennemy to alter the equipment, spending time and ressources. When the diversity of equipment is significant, the shunting agents must have an arsenal of straight or crossed links, as well as rings, bars and manilas. If it allows to hook up a wagon for an occasional use, it is more complicated as soon as several are concerned with a limited amount of accessories.
Echantillon d'accessoires de jonction
Sample of connection accessories

Généralement, tirer les wagons ne pose pas de problème particulier, mais refouler une rame hétéroclite cause souvent des soucis car les attelages différents ne réagissent pas toujours bien à l'action des efforts. En effet, certains attelages peuvent se mettre de travers et causer un effort latéral pouvant aller jusqu'au déraillement. Pour éviter cela, la confection d'un adaptateur permet de limiter les efforts latéraux.
   Genarally, towing wagons is not problematic, but to push an heterogenous train often causes trouble because the different hitches seldom react well to the action of efforts. Indeed, some hitches can set askew and cause a lateral effort, sometimes until derailment. To avoid that, making an adaptor allows to limit the lateral efforts.
Adaptation Decauville-Péchot
Notre locomotive a des tampons d'attelage incompatibles avec ceux de Rillé, ils ne sont d'ailleurs pas d'origine, et vont devoir être à nouveau modifiés. Nous décrirons cette opération dans un prochain article, mais en attendant, une vidéo pour vous montrer la constitution de ces nouveaux tampons:
   Our locomotive has hitch bumpers incompatible with those of Rillé, they are not even original ones and will require yet an other alteration. We will describe this operation in a next article, but in the meantime, a video to show you the constitution of these new bumpers:
Cliquez ce lien pour regarder directement depuis Youtube:
Click on this link to watch directly on Youtube:




lundi 23 septembre 2019

Fenêtres de cabine 5: la fonderie - Shelter windows 5: foundrywork

Notre restauration des fenêtres arrières de la cabine n'était pas totale car la seconde n'était pas complète. La pièce manquante a été reproduite pour terminer l'opération.
   Restoration of the rear windows of the shelter was not finished because the second one was not complete. The missing part has been duplicated to finish the job.

La pièce manquante est un support de pivot, plus précisément la partie fixe vissée à la paroi. La forme n'a rien de particulièrement complexe et pourrait parfaitement être usinée à la fraiseuse si on avait un bloc de bronze ou de laiton de taille appropriée, mais ce n'est évidemment pas le cas.
   The missing part is a pivot stand, more precisely the fixed part attached to the wall. The shape has nothing particularly complex and could actually be machined on a milling machine if we had a bronze or brass block of the proper size, but it is of course not the case.
La partie noire du pivot doit être dupliquée
The black part of the pivot must be duplicated

Nous avons une autre possibilité pour reproduire cette pièce, avec beaucoup moins d'usinage à la clé: la fonderie.
Le mot "fonderie" est toujours impressionnant et la crainte n'est jamais loin de devoir faire faire le travail par un spécialiste et que ça coûte cher, ce qui n'est pas vraiment faux... Et pourtant, nous allons bien faire cela nous-mêmes, après tout, les "préhistos" savaient déjà le faire, pourquoi pas nous ?

Nous avons la chance de disposer d'un modèle tout fait puisque les parties hautes et basses sont identiques. Une bonne partie du travail est déjà faite ! Nous confectionnons alors un moule à partir de bois de récupération, tout juste à la taille nécessaire.
Dans le même temps, nous préparons un mélange de sable et d'argile pour l'empreinte. C'est là aussi de la récupération, l'argile est brute d'excavation de chantier et doit être pilée soigneusement avant le mélange avec le sable et l'eau donnant la plasticité et la cohésion.

   We have an other option to duplicate this part, with far less machining in the end: foundry.
The word "foundry" is always impressive and fear isn't far away we would have to have it made by a specialist and it would be expensive, which is not false though... And yet we will actually do it ourselves, after all, the "prehisto's" could handle it, why not us ? 
We have the chance to have a ready to use pattern at hand since the upper and lower parts are identical. A good deal of the job is already done ! So we build a mold from scrap wood, just at the required size.
At the same time, we prepare a mix of sand and clay for the imprint. That too is from scrap, the dry clay is crude from exraction of a building site and must be crushed carefully prior to mixing with sand and some water to get plasticity and cohesion.
La bonne consistance du sable: il se compacte à la main
The proper consistance of sand: it bonds by hand pressure

Le métal employé est lui aussi de récupération, c'est du laiton provenant de pièces diverses: plomberie, visserie, serrurerie. Il est placé dans un creuset de fortune (dois-je préciser "de récupération" ?) en vulgaire ferraille soudée. La chauffe est confiée à une forge à gaz.

Pendant que le métal chauffe, le moule est rempli de sable et le modèle y est placé pour former l'empreinte. Le canal de coulée est creusé, puis le modèle retiré pour laisser la cavité à remplir.
   The metal use is also scrap, it is brass from various objects: plumbing, screws, door locks. It is placed in a homemade crucible (should I precise "from scrap" ?) in simple welded steel profiles. Heating is the job of a gas fired forge.
While the metal is heating up, the mold is filled with sand and the pattern is inserted in to form the imprint. The runner, channel for the molten metal to enter, is dug out, then the pattern is extracted to reveal the hollow to be filled.
Notez les cannelures qui retiennent le sable dans le moule
Note the fluting keeping the sand in the mold
 
                     La prise d'empreinte du modèle                               Formage du trou de coulée
                                          The pattern imprint                                            Forming the pouring hole

Le modèle retiré après creusement du canal de coulée
The pattern withdrawn after digging the pouring channel

De longues pinces de forgeron nous permettent de sortir le creuset de la fournaise et d'écumer le plus possible d'impuretés, avant de remettre en chauffe pour rattraper la température perdue par ce nettoyage.
La coulée est le moment fort de toute l'opération mais se passe en réalité très rapidement, le volume à couler est ici plutôt faible. Mais l'émotion vient surtout au démoulage, après avoir impatiemment attendu un peu de refroidissement. Le sable compact est tout simplement cassé au marteau pour libérer le métal qui a pris sa nouvelle forme. La pièce est-elle complète et bien formée ?
   Long blacksimth tongs allow us to withdraw the crucible from the furnace and to skim a maximum of dross, prior to heat up again to recover the loss of temperature during this clean up process. 
Pouring is the highlight of the whole operation but in fact it happens really fast, the volume to drop here is quite small. The emotion comes actually from releasing after impatiently waiting for some cooling. The compact sand is simply broken down with a hammer to free the metal which has its new shape. Is the part complete and well formed ?
Après la coulée, on laisse refroidir
After the pour, we wait for cooling

Oui, tout s'est bien passé et le résultat est étonnamment correct pour une premier essai ! Les quelques imperfections d'aspect seront vite corrigées à la finition.
   Yes, all went as expected and the result is astonishingly correct for a first try !
The few imperfections of aspect will be quickly fixed on finish.

Vue de côté: un trou à percer
Side view: a hole to drill
Le métal présent dans le canal de coulée est séparé à la scie, il sera réutilisé pour une autre pièce un jour.
   The metal of the runner is cut with a saw, it would be reused for an other part some day.
Vue de dessus: 3 perçage et un taraudage à faire
Top view: 3 drillings and a threading to do


L'usinage nécessaire se limite à des perçage pour les vis de fixation et à un perçage + taraudage pour la vis de blocage de l'axe de fenêtre. La perceuse à colonne en vient à bout sans difficulté.
   The required machinig is limited to drilling for the attachment screws, and drilling/threading for the window frame setting screw. The drill press comes over it with no difficulty.

Nous voilà donc avec une pièce qui, après ajustage à la ponceuse à bande puis à la lime, ressemble bien au modèle et a juste besoin d'une couche de peinture avant de rejoindre la loco pour remonter la dernière fenêtre.
   So, here we are with a part that, after adjustments with a backstand then with a file, looks like the pattern and just needs a coat of paint before joining the loco and mounting back the last window.

L'opération a été conduite sur une seule journée, tranquillement à deux personnes, c'est donc tout-à-fait envisageable pour bien d'autres situations pour peu que l'on dispose d'un minimum d'équipement (même de récupération), et que l'on y soit préparé.
Pour nous qui ne sommes pas fondeurs, l'ouvrage "La fonderie amateur" (1) a été d'une aide précieuse pour nous préparer.
   The operation was conducted over a single day, peacefully by two persons, it is then perfectly feasible to do the same for other situations provided one has a minimum of equipment (even from scrap), and enough preparation.
For us who are not foundrymen, the book "foundrywork for the amateur (1) was a precious aid to get prepared.


Cette technique de fonderie nous sera utile plus tard pour d'autres pièces, nous aurons donc l'occasion d'y revenir plus en détail si nécessaire.
A noter que quelques erreurs ont été commises ici, sans conséquences sur la pièce, comme l'absence d'évent dans l'empreinte, que le gros diamètre du trou de coulée a heureusement compensé.
A noter aussi que le travail du laiton pour un premier essai est un peu osé, mais quelques expériences avec des élastomères, des alliages de plomb/étain,et de l'aluminium, nous donnaient déjà quelques notions fort utiles...
   This foundry technique will be useful for us later when dealing with other parts, so we will have the opportunity to see it with more details if necessary.
To be noted that some errors were made here, with no consequences on the part, as the absence of vent hole in the imprint, fortunately compensated by the large diameter of the pouring hole.
To be noted too that working brass for a first try is somewhat bold, but some experiences with elastomers, lead/tin alloys and aluminium gave us some practical knowledge.


Nous avons réalisé une petite vidéo qui montre les moments forts de cette journée et complète cet article. N'hésitez pas à partager sur les réseaux sociaux.
   We made a video showing the highlights of this day to complete this article. Do not hesitate to share on social media.



(1): La fonderie amateur (version française), éditions Arts et Machineries,
contact: artsetmachineries[@]gmail.com 12€+ port.
14,8 x 21 cm, 112 pages
Foundrywork for the amateur (english version)
https://www.specialinterestmodelbooks.co.uk/product/foundrywork-for-the-amateur/

jeudi 15 août 2019

Visite du Musée de la Grande Guerre à Meaux - The Great War Museum of Meaux

Dans notre démarche de restauration de la Brigadelok, certains éléments nécessitent des recherches, comme la détermination de la couleur de la peinture.
   In our steps to restoring the Brigadelok, some elements require research, like the paint color.

Cela est non seulement nécessaire mais aussi très intéressant. Nous avions évoqué précédemment la nécessité de redonner une livrée plus réaliste à la locomotive. Internet nous a donné quelques pistes notamment les musées militaires mais rien de tel qu'une visite sur place pour avoir des éléments de réponse. Ainsi, nous avons décidé de nous rendre à Meaux, au Musée de la Grande Guerre.
   It is not only necessary but also very interesting. We had evoked previously the necessity of giving the locomotive a more realistic livery. Internet gave us some path to follow, particularly the military museums, but nothing as a visit there to get some answers. We then decided to go to the Great War Museum of Meaux.
Entrée du musée de la Grande Guerre de Meaux
Entrance of the Great War Museum of Meaux

Tour d'horizon du musée - Museum overview:

Le musée est récent puisqu'il a été inauguré en 2011. Il présente sur 3000 m2 d'exposition près de 50 000 objets rassemblés depuis 40 ans par l'historien et collectionneur Jean-Pierre Verney. Le lieu n'est pas choisi au hasard car tout proche du monument aux morts, offert par les américains, datant de 1932. Ce monument, commémorant la première bataille de la Marne en Septembre 1914, mesure 26 m de haut.
   The museum is recent since it was open in 2011. It presents on 32300 sq ft of display more than 50 000 obects gathered over 40 years by historian and collector Jean-Pierre Verney. The place was not chosen randomly, it is nearby the american memorial, offered by the Americans in 1932. This memorial, dedicated to the first Marne battle in september 1914, is 85 feet tall.
Vue du monument aux morts américain du toit du musée
View of the american memorial from the museum rooftop
La vue panoramique de Meaux et des environs depuis le toit du musée est superbe.
   The panoramic view of Meaux and its surroundings from the museum rooftop is superb.


Vue panoramique de Meaux panoramic view
Les grandes tours de Meaux disparaissent
The big buildings of Meaux will all disappear

L'architecture du bâtiment, signée Christophe Lab, est remarquable car elle se situe dans le prolongement du monument et mélange verre, métal et béton. Les 3 niveaux sont traversés par des puits de lumière. L'entrée nous prépare à la visite en diffusant des sons d'avions et véhicules, voire des chevaux. Le canon de 75 et l'immense carte au sol de Meaux et des environs nous mettent aussi en condition pour remonter le temps.
   The building architecture, signed Christophe Lab, is remarkable because it is a continuation of the memorial and mixes glass, steel and concrete. The 3 levels are crossed by skylights. The entrance prepares the visit with sounds of planes, vehicles and horses. The 75mm canon and the immense map on the floor condition us to turn back time.

Les uniformes - The uniforms:

Pour déterminer la couleur de la Brigadelok, nous partons du principe que celle-ci devait se rapprocher des couleurs des uniformes allemands. Nous avions posé le problème au musée du train de Nuremberg en 2017. Le directeur, Dr. Oliver Götze, nous avait alors répondu qu'il n'y avait pas une couleur précise mais des possibilités et nous avait orienté vers les couleurs Feldgrau de fin 1917. Il faut bien distinguer les couleurs des uniformes et du matériel de la première guerre mondiale de la seconde. Pour la première, le référentiel RAL n'existait pas encore car il est apparu en 1927.
Nous avons identifié des uniformes de fantassins allemands qui se rapprochent de ce que nous cherchons et tenté de nous servir des nuanciers.
   To determine the color of the Brigadelok, we consider it should be close to those of the german uniforms. We had asked the train museum of Nurnberg in 2017. Its director, Dr Oliver Götze, then told us there was not a precise color, only possibilities, and oriented us towards the late 1917 Feldgrau colors. Distinction must be made between the colors of uniforms and equipments of WW1 and WW2. For the first one, the RAL reference did not exist yet, it appeared only in 1927.
We identified uniforms of german infantrymen, close to what we expected and tried to use our color charts.
Uniforme d'officier allemand
German officer uniform
Uniforme de fantassin allemand
German infantryman uniform
La couleur de ces uniformes est plutôt proche du vert que du gris malgré la lumière assez faible et artificielle. Mais un autre exemple vient nous montrer qu'il y a toujours des exceptions. Donc la prudence est toujours de mise.
   The color of these uniforms is more green than grey in spite of the faint artificial light. But an other example comes to prove there are always exceptions. Caution is then always required.

Autre uniforme de fantassin allemand
Another german infantryman uniform
A l'autre bout du musée, nous trouvons une très belle mise en scène dans une vitrine. Un uniforme attire notre attention. Avec la lumière ambiante celui-ci parait être un mélange gris et vert. Nicolas et moi nous dépêchons de sortir nos nuanciers.
   At the other end of the museum, we find a very nice staging in a showcase. One uniform grabs our attention. In tha ambiant light, it seems to be a mix of grey and green. Nicolas and me take out our color charts.
 RAL 6005 ou -or- RAL 7009 ?
Sur cette photo plus détaillée, on peut voir que le RAL 6005 n'est déjà plus adapté, alors que le RAL 5024 semblerait être mieux. Décidément, il est bien difficile d'avoir une idée précise !
   On this more detailed picture, we can see that the RAL6005 is no more matching, while RAL 5024 looks better. Decidedly, it is really difficult to get a precise idea !
 

Et c'était sans compter sur la variation de l'éclairage ambiant. La tenue tire maintenant sur le vert RAL 6003!
   And it was without counting with the variable ambiant lighting. The outfit tends now to the RAL 6003 green !
Difficile de déduire quelque chose avec l'éclairage du musée. Il serait surement plus facile de faire une comparaison avec la lumière du jour. Pour cela, il faudra l'aide de la direction de la collection pour voir les uniformes à la lumière naturelle, ou au moins sans les vitrines.
   Difficult to conclude anything with this lighting. It surely would be easier to compare under daylight. For that, we would need the help of the collection curator to see the uniforms under natural light, or at least without the showcases.

Le matériel  - The equipment:

Un peu plus loin dans le musée nous entrons dans une section avec du matériel. Juste au dessus des vitrines des uniformes nous voyons un Blériot XI.
Redescendons sur terre pour voir les canons. Le canon de 77 mm de Krupp semblerait correspondre à l'idée que nous avions mais cette couleur verte nous parait un peu trop commune pour être d'époque.
   A little farther in the museum, we enter a section with some equipment. Right over the uniforms showcases, there is a Bleriot XI plane.
Back on earth to look at the cannons. The Krupp 77 mm gun would correspond to our idea we had but this green color seems a bit too familiar to be vintage.

Caractéristiques du canon de 77 Krupp
Characteristics of the Krupp 77 mm gun

Vue de face du canon
Front view of the gun

Pour en avoir le cœur net, nous utilisons un nuancier RAL. Le résultat est que le RAL 6005 correspond parfaitement. On peut cependant émettre des doutes sur cette couleur, actuellement utilisée pour le mobilier urbain, elle est donc écartée par prudence.
   To be certain, we use the RAL color chart. The result is that the RAL6005 matches perfectly. We can have doubts about this color, currently used on urban furniture, so it is discarded by caution.
Comparaison avec le nuancier RAL
Comparison with the RAL color chart
Nous allons répéter l'opération sur un obusier allemand de 105 mm qui n'a pas exactement la même couleur.
   We will repeat the same operation with a german 105 mm howitzer which has not the same color.

Obusier de 105 mm
105 mm howitzer
Nous utilisons différents nuanciers pour trouver la teinte la plus proche. La référence qui se rapproche le plus est ici le 1101-6.
   We use different color charts to find the closest tint. The best matching reference here is the 1101-6.

Comparaison avec un autre nuancier
Comparison with a different color chart
Sur ce camion, le RAL 6012 est assez proche de cette peinture. Mais là encore est-ce bien la couleur d'origine ? La surface brillante ne fait pas très "militaire"...
   On this truck, the RAL 6012 is rather matching this paint. But again, is this the original color ? The glossy surface does not seem really "military"...

Photos: Edgard Zander

Il est bien compliqué de se faire une opinion avec autant de facteurs qui varient. En fonction de la lumière la teinte varie un peu. C'est peut-être cela le secret du Feldgrau ! 
La prochaine étape sera de vérifier avec une lumière naturelle. Ce sera une bonne occasion de revenir à Meaux et de continuer à échanger avec les charmantes personnes du musée que nous remercions encore pour leur accueil.
Entre temps, vous pouvez retrouver des informations complémentaires à cet article dans une vidéo: https://youtu.be/SrZ5nngOyOU
   It is well complicated to forge one opinion with so many varying factors. Depending on the light, the color changes a bit. Maybe this is the secret of the Feldgrau !
The next step will be to check under natural light. This would be a nice opportunity to come back to Meaux and continue to exchange with the pleasant persons of the museum which we thank for their welcome.
In the meantime, you will find some complement to this article in a video: https://youtu.be/SrZ5nngOyOU


Visionnage recommandé directement sur Youtube
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mercredi 21 mars 2018

Vidéo: Vitrerie - Glassworks

Restaurer du patrimoine ferroviaire ne se limite pas à la mécanique, à la peinture et au polissage des cuivres. Tous types de métiers sont impliqués, dont certains inattendus comme la vitrerie.
   Preservation of train heritage is not limited to mechanics, paint and copper polishing. Every types of handcrafts are involved, including some unexpected ones as glassworks.


Le verre se rencontre un peu partout, que ce soit sur les installations fixes ou le matériel roulant. Il peut tout aussi bien équiper les véhicules que des accessoires, c'est ici le cas avec le fanal arrière de la locomotive, qui a été présenté dans un article précédent.
Les dernières pièces à réaliser pour compléter la remise en état de ce fanal sont l'occasion de vous présenter, ne serait-ce que superficiellement, comment nous avons obtenu ces pièces.
En l'occurrence, c'est un atelier de vitrail 'familial' qui nous ouvre ses portes. S'il est bien sûr possible de parvenir au même résultat chez soi avec du matériel grand public, le matériel professionnel apporte facilité et finition appréciables. A commencer par le choix de la couleur du verre dans un stock plutôt varié.
   Glass is encountered almost everywhere, either on stationary installations or on rolling stock. It can fit vehicles as well as accessories, it is the case here with the rear lantern of the locomotive, which was presented in a previous article.
 The last parts to make to complete this lantern retrofit are the occasion to show you, even if only superficially, how we obtained these parts.
For instance, it is a "family" stained glass studio hosting us. If it is possible to get the same results at home with easily accessible equipment, professional gear provides appreciable ease and finish. To begin with the color choice, among quite a wide range.

La technique de coupe du verre est relativement simple: on utilise un outil à molette en carbure de tungstène, un métal capable de rayer le verre. Cette rayure engendre une amorce de rupture sur le trajet suivi, que l'on fait traverser sur l'épaisseur du verre avec quelques chocs modérés. On peut voir la cassure se propager dans le verre, et quand celle-ci est complète, on peut appliquer un effort de part et d'autre d'une extrémité du trait de coupe pour détacher la pièce.
C'est simple dans l'absolu, mais le noble matériau ne se laisse pas toujours faire. Si la coupe droite d'un verre plat industriel ne pose pas de difficulté, celle-ci augmente avec les courbes, et surtout avec les verres soufflés qui comportent bien sûr toutes sortes d'irrégularités. Heureusement, pour nos besoins nous en resterons ici à des verres simples, faciles à travailler.
   Glass cutting technique is relatively simple: we use a tungsten carbide wheel tool, a metal capable of scoring the glass. This score initiates a rupture along the path, we make it pass through the thickness with some moderate shocks. We can see the rupture travel the glass, and when it is complete, we can apply some effort on each side of an end of the score to detach the parts.
It is simple in the absolute, but the noble material does not always co-operate. If straight cuts of flat industrial glass pose no difficulty, there are more with curves and even more with blown glass which contains all kinds of irregularities. Fortunately, our needs will require only simple glass, easy to work with.

Le filtre vert est un simple carré, des coupes droites suffisent donc. Pour le disque de protection de la lentille de Fresnel, il faut utiliser une "tournette", en fait un compas. A la différence du cinéma, on travaille du véritable verre, et pour libérer le disque, il faut procéder à d'autres traits de coupe pour enlever l'entourage morceau par morceau.
   The green filter is a simple square, straight cuts will do. For the Fresnel lens protection disc, it is required to use a protractor tool. Unlike the cinema, it is real glass and to free the disc, some other cuts are needed to withdraw the surrounding material, piece after piece.

Tout cela a été mis en images dans une vidéo qui montre la confection des pièces du fanal et leur mise en place.
   All this is illustrated in a video showing the making of these lantern parts and their assembly.

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Pour un peu plus d'infos sur la coupe du verre, un lien vers un forum où une série d'article vous explique plus en détail la coupe du verre.
   More detailed explanations on glass cutting, but french text only, sorry.


samedi 3 février 2018

A l'atelier - In the workshop

Nous avons jusqu'ici présenté surtout des démontages, un peu de nettoyage et de remise en peinture, il est temps de montrer un peu de vraie remise en état et comment elle est faite.
   Until now, we mostly presented disassembling things, some cleaning and painting, it is time to show some real refitting and how it is done.

Nous sommes accueillis dans l'atelier d'un "mécène familial", qui met son matériel à notre disposition, ainsi que ses compétences. Plusieurs activités y sont menées simultanément car il s'agit bien souvent de débloquer des pièces qui ont résisté au démontage jusqu'ici et il faut du temps entre les chauffes au chalumeau et les pulvérisation de dégrippant.
Dans une caisse, se trouvent pêle-mêle différentes pièces qu'il faut réparer avant de pouvoir les remonter. Il y a des pièces de la pompe Worthington, des pièces de robinetterie de la chaudière, des injecteurs; des éléments indispensables au fonctionnement de la locomotive.

   We are hosted in the workshop of a "family patron", making his equipment and knowledge available for us. Several activities are led simultaneously as it is often a question of unjamming parts that resisted previous attempts of disassembly, and time is needed between heating with a torch and applying anti-seizure fluid.
In a wooden box are various parts to be repaired before we can get them back on the locomotive. There are parts of the Worthington pump, boiler valve fittings, injectors; major items for the loco to be operational.


Un des injecteurs est entièrement démonté pour révision complète, l'autre est très compliqué à ouvrir, tout est grippé. Une clé a été fabriquée pour dévisser le guide-clapet de sortie. Il faudra d'ailleurs le remettre en état aussi. Le reste risque fort d'être encore plus difficile à sortir...
   One of the injectors is completely dismantled for overhaul, the other one is very difficult to open, everything is stuck. A special tool has been made to unscrew the outlet check valve guide. Il will be needed to repair it also. The rest will probably be even more difficult to get out...

Pour la robinetterie, la quasi-totalité des tiges de commande est sévèrement attaquée par la corrosion et l'étanchéité ne peut plus être obtenue. Les portées des tresses d'étanchéité sont couvertes de cratères qui font que les tresses ne peuvent s'y appliquer correctement et la corrosion s'y propage encore plus. Cela engendre en plus une usure très rapide des tresses, il faut intervenir. En y regardant bien, on s'aperçoit qu'il y a déjà eu réparation et l'état général fait assez rapidement préférer un remplacement pur et simple plutôt qu'une réparation au résultat incertain. La première étape est un relevé des dimensions.
   For the boiler valves, almost all the control stems are severly corroded and tightness can not be obtained anymore. The contact surfaces of the plaits are covered with craters, preventing the plaits to fit correctly, and corrosion propagates even more. Also, it generates a fast wear out of the plaits, it is needed to cure this. When looking closely, we can see there already had been repairs and the general condition makes us prefer to simply replace the part instead of trying a repair with uncertain result. The first step is to get all dimensions noted.

Les clapets sont également touchés par l'usure. Ils ont la particularité de présenter deux portées, une qui fait pointeau sur le siège de la vanne, l'autre qui fait siège pour le pointeau de la tige. Ainsi, le clapet peut tourner par rapport à la tige, il se pose sur le siège avec très peu de frottement. Autre effet de cette disposition particulière, la formation d'une rotule qui compense un éventuel écart d'alignement.
   The valves obturators are also worn out. They have that particularity to have two contact surfaces: one as throttle on the valve seat, the other as seat for the stem throttle. Thereby, the obturator can turn on the stem and land on the seat with very low friction. Other effect of this special arrangement: the formation of a kneecap, compensating for an eventual misalignment.
Ici, le clapet était très peu usé, comparé à d'autres que l'on verra plus tard, mais il avait subi des chocs et la portée était marquée, ruinant totalement son étanchéité. En l'absence de surface pour attraper la pièce dans le mandrin du tour, la reprise de l'usinage a été effectuée grâce à un cimblot, un bout d'acier tourné pour tenir le clapet par simple emmanchement serré. Les deux portées usinées ainsi sont parfaitement concentriques.
   Here, the obturator was seldom worn out, compared to others we will see later, but he suffered from chocks anf the contact surface was dented, ruining its tightness ability. In the absence of a surface to hold the part in the lathe's chuck, machining has been made with a cimblot, a steel chunk turned to hold the obturator by simple tight fitting. The contact surfaces are then perfectly concentric.

Pour d'autres pièces, il s'agit d'extraire un morceau de pièce cassée ou de faire une réparation, voire une refabrication. Ce sera l'objet d'autres articles dédiés, en attendant, voici une vidéo dans cet atelier où nous allons travailler quelques temps.
   For other parts, the job is to extract a broken piece or to do a repair or a rebuild. This will be the object of dedicated articles to come. In the meantime, here is a video in this workshop where we will spend some time.

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