L'Éolipyle d'Héron d'Alexandrie.
Les premiers travaux sur la vapeur d'eau et son utilisation remontent à l'Antiquité : Héron d'Alexandrie conçut et construisit au Ier siècle l'éolipyle qui, bien que considérée comme un jouet du fait de sa faible puissance, n'en était pas moins un moteur à vapeur, à réaction.
Il fallut attendre le XVIIe siècle, pour que l'idée d'utiliser la puissance de la vapeur d'eau réapparaisse. En 1601, Giovanni Battista della Porta, puis en 1615 Salomon de Caus décrivent une pompe capable de chasser l'eau d'un récipient. Puis en 1629 Giovanni Branea suggère l'idée de moulins mus par la vapeur et l'année d'après David Ramseye obtient un brevet pour une pompe mue par un moteur à feu. En 1663 Edward Somerset améliore le projet de Caus en équipant la chambre à vapeur d'un refroidisseur, il construit un modèle de grande taille, mais il meurt avant d'avoir pu appliquer pratiquement sa création.
En 1698, Thomas Savery dépose un brevet sur une pompe destinée à l'exploitation minière, fonctionnant à la vapeur, directement inspirée des travaux de Edward Somerset. Par la suite, il la perfectionne en collaboration avec Thomas Newcomen, grâce entre autres aux travaux du Français Denis Papin. Ce dernier, après avoir inventé un prototype d'autocuiseur, avait eu l'idée du piston, donnant ainsi accès à des puissances insoupçonnées jusqu'alors. Un premier modèle commercial fut utilisé dès 1712 dans les mines de charbon, près de Dudley, dans le centre de l'Angleterre. Ces pompes fonctionnaient en produisant un vide dans une chambre fermée où l'on fait se condenser de la vapeur, grâce à un jet d'eau. Les vannes d'admission et d'échappement, d'abord à commande manuelle, sont automatisées par Henry Beighton, en 1718. Ces pompes deviennent rapidement courantes dans toutes les mines humides de l'Europe. Elles restent cependant très coûteuses à l'emploi car le cylindre doit être réchauffé avant chaque admission de vapeur.
James Watt.
L'Écossais Watt, qui naquit en Écosse en 1736 et qui mourut en 1819 répara un moteur Newcomen en 1763, cherche alors des idées d'amélioration pour en augmenter l'efficacité. Ses réflexions débouchent en 1765 sur l'idée d'une chambre de condensation pour la vapeur séparée par une valve, idée sur laquelle il dépose un brevet en 1769. Il commence alors à produire des moteurs améliorés avec le financement de Matthew Boulton.
Il continue en parallèle à chercher des idées sur et autour de son invention. En 1781 il met au point le système mécanique permettant de créer un mouvement de rotation à partir du mouvement rectiligne du piston, ce qui lui permet ensuite de concevoir le cylindre à double action où la vapeur entraîne le piston, lors de sa montée et de sa descente. La puissance de la machine en est fortement augmentée.
Il formalise aussi une utilisation possible en 1784 en déposant un brevet sur une locomotive à vapeur, il invente un indicateur de pression de la vapeur dans le cylindre, et en 1788 une valve de puissance sur laquelle il utilise ensuite l'idée de Boulton d'employer un régulateur centrifuge pour rendre la puissance produite constante indépendamment des variations de la production de vapeur et des sollicitations de puissance en sortie. Il introduit aussi une nouvelle unité de mesure de la puissance, le cheval vapeur.
Certains lui reprochent d'avoir freiné le développement des systèmes à haute pression fonctionnant par l'expansion de la vapeur auxquels il ne croyait pas, mais prônés par d'autres inventeurs comme Jonathan Hornblower qui durent attendre l'expiration des brevets en 1800, après leur prolongation en 1782. Ce dernier a mis au point en 1781, un double cylindre combiné où la vapeur passe d'abord dans un cylindre dans lequel elle pousse le piston avant de passer dans un cylindre fonctionnant selon le principe de la condensation qui équivaut à un système à double action. Mais son invention reste expérimentale sans application possible du fait des brevets de Watt, et il faut alors attendre 1803 et Arthur Woolf pour la voir émerger enfin. Combiné à un nouveau type de condenseur conçu par Edmund Cartwright qui enveloppe le cylindre et l'apparition des chaudières produisant de la vapeur à haute pression, ceci va permettre la fabrication de machines compactes et puissantes, nécessaires à une utilisation mobile.
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Page imprimée jeudi 17 mai 2012 à partir de l'url :
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