La machine à vapeur

La machine à vapeur de l'écossais James Watt comporte de nombreuses améliorations par rapport aux machines de ses prédécesseurs (Somerset, Pépin, Savery, Newcomen). Il invente en 1782 le principe d'une machine à double effet (ou double action) dans laquelle un tiroir glissant distribue la pression pour que le piston soit entraîné à l'aller comme au retour.

Comme son nom l'indique, la machine à vapeur exploite la force motrice de la vapeur d'eau portée à haute pression. C'est une technologie qui convertit l'énergie thermique (chaleur) en énergie mécanique (travail).

Le processus commence par le charbon qui brule dans la chaudière qui elle chauffe l'eau pour la transformer en vapeur. La vapeur chauffée par le charbon entre dans le cylindre. La pression générée est ensuite utilisée pour pousser un piston à l'intérieur d'un cylindre. Le piston est accroché à une bielle qui permet de transformer le mouvement de translation en mouvement de rotation ce qui permet donc d'actionner le volant d'inertie. À chaque va et vient du piston cela ouvre et referme le tiroir de distribution ce qui permet de faire rentrer alternativement de la pression de chaque côté du piston et ainsi qu'évacuer la vapeur du côté où le piston doit avancer pour que celle-ci ne gène pas le mouvement.

Le régulateur à boule (régulateur centrifuge) est une autre innovation apportée par James Watt (1788). Il permet de maintenir une vitesse quasiment constante malgré les fluctuations de la pression disponible. Dès que la machine tourne plus vite, les boules tournent plus vite. Si cela tourne trop vite alors la force centrifuge subie par les boules le font monter et se répercute sur les valves qui s'ouvrent et donc l'induction de vapeur est réduite. Quand cela ralentit les boules redescendent et les valves se referment.

Sources:
http://www.edumedia-sciences.com/fr/a882-machine-a-vapeur
http://college.clionautes.org/spip.php?article1718#.VTT9VZOjD2Q
https://www.youtube.com/watch?v=gQ7fXEfyhww