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1 / 10 Une machine rotative à balancier Voici une maquette au 1:10 d’une machine Boulton et Watt des années 1780, coupée par le milieu. Les faces rouges sont des surfaces de coupe. La vapeur vive est orange, la vapeur d’échappement bleu pâle et l’eau bleu foncé.
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01 Une machine rotative à balancier Voici une maquette au 1:10 d’une machine Boulton et Watt des années 1780, coupée par le milieu. Les faces rouges sont des surfaces de coupe. La vapeur vive est orange, la vapeur d’échappement bleu pâle et l’eau bleu foncé.
02 La vapeur sort de la chaudière Le charbon brûle sous une chaudière en forme de chariot. La vapeur s’accumule au-dessus de l’eau, monte par le tuyau de cuivre, traverse le papillon et arrive à la boîte à tiroir, à côté du cylindre.
03 Le tiroir Au ralenti. Le tiroir monte et descend sur trois lumières. Quand il laisse entrer la vapeur à une extrémité du cylindre, son creux relie l’autre extrémité à l’échappement.
04 De la vapeur des deux côtés La vapeur pousse le piston vers le bas, puis vers le haut. Le tiroir coupe la vapeur un peu avant mi-course, et la vapeur déjà entrée se détend pour finir la course. Suivez le point sur le graphique de pression.
05 Le condenseur séparé L’échappement va dans un récipient plongé dans l’eau froide, où un jet le change de nouveau en eau. Le cylindre reste chaud et le piston travaille contre un vide presque complet.
06 Le parallélogramme L’extrémité du balancier se déplace sur un arc, mais la tige du piston doit aller droit pour rester étanche. Les barres de Watt et une bielle de rappel y parviennent.
07 Soleil et planète La roue de la bielle roule autour de la roue de l’arbre. Comme elle ne peut pas tourner sur la bielle, l’arbre fait deux tours à chaque montée et descente.
08 Le régulateur Changez la charge dans Commandes. Si la machine ralentit, les boules descendent et le papillon s’ouvre. Si elle accélère, elles montent et le ferment. Coupez le régulateur pour comparer.
09 Newcomen contre Watt Le modèle est maintenant réglé comme une machine de Newcomen : le jet froid entre dans le cylindre lui-même, donc les parois refroidissent à chaque course. Comparez les chiffres de charbon dans Commandes avec le condenseur séparé de Watt.
10 Machines de l’histoire Retour aux réglages de Watt. Dans Commandes, vous pouvez choisir 22 machines, de la pompe de Savery de 1698 à une centrale d’aujourd’hui, et changer vous-même l’admission et la pression de chaudière.
Chaudière Une chaudière en forme de chariot sur un massif de briques. Dans le modèle, elle garde la vapeur à 1,45 bar absolu, environ 0,44 bar au-dessus de l’air extérieur. Conduite de vapeur et papillon Une vanne papillon dans la conduite. Le régulateur la tourne pour laisser passer plus ou moins de vapeur. Tiroir Ses bords recouvrent les lumières avec un peu de marge, si bien que la vapeur est coupée vers mi-course (46 % à la descente, 55 % à la montée) et que la détente fait le reste. Cylindre à double effet Alésage de 635 mm. La vapeur pousse tour à tour sur le dessus et sur le dessous du piston. Piston et tige Course de 1,83 m. La tige coulisse dans un presse-étoupe du couvercle supérieur. Parallélogramme de Watt Ce système de barres garde la tige du piston bien verticale pendant que l’extrémité du balancier décrit un arc. Balancier et colonne En chêne, 5,2 m entre les axes des extrémités. Il oscille d’environ 21° de chaque côté sur une colonne en fonte. Bielle Longue de 4 m. La roue dentée de son extrémité inférieure est fixée à la bielle et ne tourne jamais sur elle. Engrenage planétaire de Watt Deux roues identiques de 30 dents, si bien que l’arbre fait deux tours pour chaque aller-retour du piston. Volant 4,27 m de diamètre. Il fait passer l’arbre par les deux points morts de chaque course. Régulateur à boules Deux boules de laiton sur des bras de 0,5 m. Quand la machine accélère, elles s’écartent, soulèvent le manchon et ferment le papillon. Condenseur La vapeur d’échappement rencontre un jet d’eau froide et redevient de l’eau. La pression intérieure reste vers 0,2 bar. Foyer et massif de briques Le charbon brûle sur une grille en fer sous la chaudière. Les gaz chauds suivent des carneaux dans la maçonnerie avant d’atteindre la cheminée. Cheminée Elle tire l’air à travers le feu. Dans le modèle, la fumée s’épaissit quand la machine brûle plus de charbon. Manomètre de vapeur Il lit la pression dans la boîte à tiroir, après le papillon. Elle baisse quand le régulateur ferme le papillon. Vacuomètre Il lit la pression du condenseur : 0,2 bar avec le condenseur de Watt, 0,55 bar avec le jet dans le cylindre. Crosse Le bloc en haut de la tige du piston. Le parallélogramme le tient pour que la tige reste droite. Bielle de rappel Une barre qui pivote sur un support fixe. Elle ramène le parallélogramme sur une ligne droite. Arbre et paliers L’arbre du volant tourne dans un palier sur un pilier de briques et dans un autre sur un mince socle en fer. Entraînement du régulateur Des pignons coniques et un arbre intermédiaire font tourner l’axe du régulateur 1,25 fois par tour de volant. Équerre et tringle du papillon Elle transforme la montée et la descente du manchon du régulateur en traction sur le levier du papillon. Pompe à air Une pompe à seau actionnée par le balancier. Elle retire l’eau et l’air du condenseur pour que le vide tienne. Bâche d’eau froide Une cuve en bois remplie d’eau froide. Le condenseur et la pompe à air y sont plongés. Bâche chaude La pompe à air y déverse l’eau condensée tiède. La conduite d’alimentation la renvoie à la chaudière. Robinet d’injection Il laisse entrer le jet froid dans le condenseur. Plus il est ouvert, plus la vapeur se condense vite. Conduite d’échappement Elle mène la vapeur usée du cylindre au condenseur. Conduite d’alimentation Elle renvoie l’eau tiède de la bâche chaude à la chaudière, ce qui économise du charbon pour la chauffer. Fondation La maçonnerie sous le cylindre. Dans une vraie salle des machines, les murs portaient aussi le balancier.
