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Chapitre 5
Auparavant, la condensation par injection d’eau
froide abaissait aussi la température du piston et
du cylindre métalliques, qu’il fallait, à chaque cycle,
réchauffer, avec un coût en chaleur important. Désormais, la vapeur est refroidie dans une chambre
maintenue à basse température par immersion dans
l’eau (figure 5.24), tandis que le cylindre moteur
est maintenu à haute température au-dessus de la
chaudière.
La seconde modification va consister à exploiter
les deux faces du piston. En utilisant un système
de conduites contrôlées par des vannes, il devient
possible d’augmenter la différence de pression animant le mouvement du piston. Tandis que la vapeur
se condense à 0,2 bar d’un côté, l’autre face subit
désormais la pression de la vapeur à 1,4 bar. Non
seulement le travail fourni à chaque mouvement de
piston est augmenté mais, en plus, la cadence (et
ainsi la puissance) est doublée, puisque le piston est
moteur en se déplaçant vers le haut comme vers le
bas.
Pour finir, une série d’automatismes mécaniques
réduisent l’attention qu’il est nécessaire d’apporter à la formidable machinerie ainsi assemblée. Le
volant d’inertie maintient la cadence, l’ouverture
des vannes est mécaniquement liée à l’avancement
du moteur, et le régulateur centrifuge à boules, hérité des moulins à eau et ainsi devenu célèbre, évite
l’emballement ou le calage.
Le jeune laborantin, qui porte le nom de James Watt,
trouve la fortune en s’associant avec un fabricant de
canons expert en chaudronnerie, Matthew Boulton.
Figure 5.25 – Le régulateur à boules, mécanisme provenant des moulins à vent et intégré aux moteurs à vapeur
par James Watt.
Gravure par R. Routledge (1900, domaine public)
La suite est sans équivoque : Boulton & Watt s’arrogeront une part énorme du marché naissant des
machines thermiques.
Leur succès, hélas, viendra bien moins des innovations technologiques apportées que des procès retentissants menés pour les monétiser. Car les deux
partenaires excellent dans le relationnel politique et
surtout dans l’univers particulier des brevets et des
royalties qui en découlent. Les deux Écossais à hautde-forme touchent, par exemple, un pourcentage
sur les économies de charbon engendrées par les
machines qu’ils vendent à travers le pays. Et il faudra près d’une quinzaine d’années pour que s’ouvre
enfin à tous la possibilité légale, au Royaume-Uni,
d’utiliser la « puissance expansive de la vapeur »,
procédé sournoisement breveté par les deux associés !
Quoi qu’il en soit, la Conférence générale des poids et
mesures attribua à la puissance l’unité watt dans la
convention si en 1960. Elle détrôna alors le chevalvapeur (horsepower). . . introduit par ledit James près
d’un siècle plus tôt, pour comparer ses machines
aux chevaux de trait qu’elles remplaçaient.
1 ch impérial ≡ 33 000 ft lb f min
−1
= 745,6999 W
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen
Chapitre 5
Auparavant, la condensation par injection d’eau
froide abaissait aussi la température du piston et
du cylindre métalliques, qu’il fallait, à chaque cycle,
réchauffer, avec un coût en chaleur important. Désormais, la vapeur est refroidie dans une chambre
maintenue à basse température par immersion dans
l’eau (figure 5.24), tandis que le cylindre moteur
est maintenu à haute température au-dessus de la
chaudière.
La seconde modification va consister à exploiter
les deux faces du piston. En utilisant un système
de conduites contrôlées par des vannes, il devient
possible d’augmenter la différence de pression animant le mouvement du piston. Tandis que la vapeur
se condense à 0,2 bar d’un côté, l’autre face subit
désormais la pression de la vapeur à 1,4 bar. Non
seulement le travail fourni à chaque mouvement de
piston est augmenté mais, en plus, la cadence (et
ainsi la puissance) est doublée, puisque le piston est
moteur en se déplaçant vers le haut comme vers le
bas.
Pour finir, une série d’automatismes mécaniques
réduisent l’attention qu’il est nécessaire d’apporter à la formidable machinerie ainsi assemblée. Le
volant d’inertie maintient la cadence, l’ouverture
des vannes est mécaniquement liée à l’avancement
du moteur, et le régulateur centrifuge à boules, hérité des moulins à eau et ainsi devenu célèbre, évite
l’emballement ou le calage.
Le jeune laborantin, qui porte le nom de James Watt,
trouve la fortune en s’associant avec un fabricant de
canons expert en chaudronnerie, Matthew Boulton.
Figure 5.25 – Le régulateur à boules, mécanisme provenant des moulins à vent et intégré aux moteurs à vapeur
par James Watt.
Gravure par R. Routledge (1900, domaine public)
La suite est sans équivoque : Boulton & Watt s’arrogeront une part énorme du marché naissant des
machines thermiques.
Leur succès, hélas, viendra bien moins des innovations technologiques apportées que des procès retentissants menés pour les monétiser. Car les deux
partenaires excellent dans le relationnel politique et
surtout dans l’univers particulier des brevets et des
royalties qui en découlent. Les deux Écossais à hautde-forme touchent, par exemple, un pourcentage
sur les économies de charbon engendrées par les
machines qu’ils vendent à travers le pays. Et il faudra près d’une quinzaine d’années pour que s’ouvre
enfin à tous la possibilité légale, au Royaume-Uni,
d’utiliser la « puissance expansive de la vapeur »,
procédé sournoisement breveté par les deux associés !
Quoi qu’il en soit, la Conférence générale des poids et
mesures attribua à la puissance l’unité watt dans la
convention si en 1960. Elle détrôna alors le chevalvapeur (horsepower). . . introduit par ledit James près
d’un siècle plus tôt, pour comparer ses machines
aux chevaux de trait qu’elles remplaçaient.
1 ch impérial ≡ 33 000 ft lb f min
−1
= 745,6999 W
Thermodynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen