Costruzione di una micropompa per l'alimentazione del riscaldatore

di un motore a vapore.

Costruzione del pistone

Nella costruzione del piccolo pistone la maggiore difficoltà è la tenuta, che deve essere quasi perfetta, a fronte di pressioni che possono essere anche di decine di atmosfere.

Tale difficoltà è, a mio parere, superabile realizzando la guarnizione del pistone in materiale termoplastico, che ben si presta sia ad una formatura a caldo in un apposito stampo, sia ad una lavorazione mediante un piccolo tornio.

Il miglior materiale, a tale proposito è il Teflon, che viene venduto anche in orma di piccole barre cilindriche; tuttavia anche la plastica dei contenitori di acqua minerale va ugualmente bene, soprattutto se lavorata a forma di imbuto, in modo da compensare l'usura nel tempo, che dovrebbe essere comunque contenuta, dato che lavora con acqua a temperatura ambiente.

In particolare va utilizzata la plastica di una parte del tappo, meno rigida della plastica trasparente della bottiglia, anche se, essendo più massiccio, sembra più resistente.

Comunque alcune prove vi daranno la possibilità di scegliere il materiale migliore.

Il vantaggio di questa seconda soluzione è di riciclare plastica di ottima qualità che normalmente viene buttata via, a parte la raccolta differenziata dei rifiuti.

La difficoltà, in realtà facilmente superabile, è quella di dover costruire un piccolo stampo, che però mi ha dato la possibilità, e probabilmente darà anche a voi la possibilità di costruire il vostro primo prodotto in plastica riciclata!

La temperatura di fusione di questi tipo di plastica, intorno ai 150°C permette la realizzazione di tale guarnizione semplicemente riscaldando lo stampo sulla fiamma più piccola della vostra cucina, mentre l'avanzamento del pistone dello stampo si può ottenere  serrando progressivamente un morsetto di medie dimensioni, tra le cui ganasce avrete posizionato tale stampo.

L'ipotesi è che l'acqua proveniente dalla condensazione del vapore, dopo aver riscaldato l'acqua di un serbatoio esca dalla parte bassa di questo ad una temperatura non superiore a 40°C o 50°C.

Per temperature più elevate bisognerà utilizzare invece il nailon (che ha una temperatura di fusione intorno ai 220°C) o il teflon (temperatura di fusione intorno ai 320°C, facendo attenzione a non superare in questo caso la temperatura di dissociazione delle molecole che causerebbe l'emissione di sostanze tossiche).

Anche il controllo del raggiungimento della temperatura di fusione della plastica si effettua semplicemente notando la progressiva diminuzione della forza di torsione necessaria per l'avanzamento del pistoncino dello stampo, che a quel punto viene fatto avanzare fino alla posizione corrispondente alla formatura della suddetta guarnizione.

Durante questa fase non c'è alcuna possibilità che la plastica possa incendiarsi, perchè completamente racchiusa nello stampo, escludendo l'aria che sarebbe necessaria per la sua combustione.

Quindi si toglie dal fornello, si raffredda sotto l'acqua corrente in pochi secondi e, con un minimo di pazienza e l'ausilio di un paio di pinze si estrae dallo stampo.

Con questo procedimento si risolve in modo ottimale anche il collegamento tra la guarnizione ed il supporto, ad esempio la testa esagonale di una vite filettata da 4 mm di diametro, opportunamente tornita a forma di tronco di cono.

Tale supporto andrà poi avvitato su un'asta di maggiore diametro, ad es. 8 mm, con foro precedentemente filettato, che costituirà il gambo del pistoncino della micropompa.

Per garantire la perfetta tenuta di tale pistoncino, il foro dello stampo dovrà avere un diametro leggermente superiore a quello del cilindro della micropompa.

Ad es. lo stampo andrà forato con una punta del diametro di 10,5 mm mentre il cilindro della micropompa sarà realizzato mediante una punta da 10 mm di diametro.

Per rendere possibile l'inserimento del pistoncino, il cilindro della micropompa andrà opportunamente svasato nella parte iniziale.

pistone dello stampo, matrice e pistoncino della micropompa ottenuto

vista esterna dello stampo all'inizio della compessione

per reggere meglio lo stampo sul terminale fisso del morsetto va praticato un foro non passante dello stesso diametro

della vite supporto del pistoncino (4 mm), nel quale verrà posta la parte della vite che fuoriesce dallo stampo.

posto lo stampo caricato con la giusta quantità di plastica tra le ganasce del morsetto lo si scalda sul fornello e,

ruotando gradualmente la vite, si porta il pistone dello stampo nella posizione finale.

insieme dei tre elementi nella fase finale della fusione all'interno del cilindro dello stampo

vista esterna dello stampo alla fine della compressione; seguono il raffreddamento e l'estrazione del pistoncino

La plastica eccedente occuperà il sottile strato tra il pistone ed il cilindro dello stampo e andrà rimossa.

Costruzione del corpo principale

Data la struttura relativamente complessa di tale parte, la soluzione migliore è quella di realizzarlo mediante fusione e colata di piombo o anche lega antifrizione (ad es. piombo - antimonio) o anche lega per saldatura dei componenti elettronici piombo - stagno, in uno stampo di gesso, con la tecnica della "cera persa".

Si tratta di realizzare un modello in cera del corpo della micropompa, e di rivestirlo di gesso (riempendo di gesso anche le parti cave).

Dopo che il gesso si è ben asciugato, si riscalda lo stampo ottenuto facendo colare ed eliminando la cera.

A questo punto, si riscalda in un piccolo crogiolo, che, data la limitata temperatura raggiunta, può anche essere un piccolo pentolino di ferro non più utilizzato in cucina, e, in condizioni di sicurezza, isolando il bordo della cucina con materiale refrattario, es. sabbia, si riscalda una adeguata quantità della suddetta lega un pò oltre la temperatura di fusione  e si cola successivamente nello stampo, posizionato vicino e possibilmente posto sopra altro materiale refrattario (es. sabbia).

Una volta lasciato raffreddare, rompendo il gesso attorno e all'interno del prodotto di fusione, lo si può rifinire in funzione delle caratteristiche volute.

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