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Machine à vapeur

La machine à vapeur date du XVIIIe siècle, elle transforme l'énergie thermique en énergie mécanique ou cinétique.

• Une chaudière contenant de l'eau est chauffée par un foyer brûlant, à l'origine du bois (de nombreux combustibles ont été utilisés, le plus courant a été le charbon).
  • La vapeur d'eau sous pression est envoyée à une extrémité d'un cylindre, par l'intermédiaire d'un système de tiroir, ouvrant et fermant des lumières. Le piston pouvant coulisser dans ce cylindre avance sous la pression de la vapeur, poussant une tige qui lui est solidaire.
  • La tige est reliée à une bielle par un assemblage rotatif, elle-même reliée à un volant d'inertie, tournant sur un axe.
  • La bielle est fixée sur le volant en un point excentré de son axe, par un autre assemblage rotatif, transformant ainsi le mouvement linéaire du piston et de la bielle en un mouvement rotatif du volant.
  • Du volant repart une biellette commandant le tiroir d'admission et d'échappement. Quand le piston arrive au bout du cylindre, la biellette repousse le tiroir :
    • Dans le cas cylindre simple effet, le tiroir referme la lumière d'entrée de la vapeur et du même côté ouvre une autre lumière pour laisser s'échapper la vapeur contenue dans le cylindre. Le volant, par l'énergie cinétique accumulée, continue de tourner, repoussant ainsi le piston au point de départ.
    • Dans un cylindre à double effet, le tiroir ouvre, en plus une lumière d'admission pour la vapeur de l'autre côté repoussant le piston qui continue sa poussée sur le volant.
  • Sur ce volant on place une courroie établissant une liaison élastique avec la poulie d'entrée d'une machine transformant ce mouvement en un travail spécifique.

La machine à vapeur fournit une énergie mécanique à un axe en rotation. Pour être utilisable industriellement, cette énergie doit le plus souvent être régulée afin que la vitesse de rotation ne dépende ni des aléas de la chauffe, ni surtout de la sollicitation de puissance en sortie. Watt invente alors un mécanisme qui aura par la suite un intérêt conceptuel tout aussi grand que la machine à vapeur, et dans un domaine totalement différent : le régulateur à boules.