La Machine de WATT

ProBus le QUERCY

Mercredi 15 Janvier 2025

Nous étions une quinzaine, par ce froid matin de Janvier à nous rendre dans les friches industrielles de l’usine Pont à Mousson de Fumel laissées à l’abandon après la fermeture de l’activité en 1964.
Seul vestige au milieu des amas de briques et de la maison en ruine de l’ancien directeur, inhabitée depuis cette date, un bâtiment encore debout près de la cheminée du haut fourneau qui abrite un monument historique classé : la Machine de Watt

Véritable joyau du patrimoine industriel en Fumélois. elle est l’une des deux dernières machines de Watt encore en état de fonctionner dans le monde. Cette immense soufflerie date du XIXe siècle et fonctionnait à la vapeur : on l’appelait la Soufflante. Elle est installée au sein de l’usine métallurgique de Fumel vers 1850 dans le but d’alimenter en air chaud les braises du haut-fourneau dans lequel était fondu le minerai de fer.

Fabriquée par l’usine écossaise des établissements GRAY à Glasgow elle fut

transportée en pièces détachées par voie maritime puis terrestre et enfin par des gabarres naviguant sur le Lot, remontée sur place avant d’être entourée pour l’abriter ,par un bâtiment de 4 étages :15 m de long, 10 m de large, 12 m de hauteur

Cette machine crée en 1765 par James Watt améliore significativement le principe des machines à vapeur existantes en ajoutant un condensateur séparé. Cela a permis d'éviter les pertes de chaleur et d'améliorer l'efficacité du moteur.

Voici comment cela fonctionne :

1. La vapeur produite par des chaudières extérieures, placées autour du bâtiment et fonctionnant au charbon est introduite dans le cylindre et pousse le piston vers le bas.

2. Une fois que le piston atteint le bas du cylindre, la vapeur est condensée dans un condenseur séparé, ce qui crée un vide partiel et permet au piston de remonter.De plus le système est perfectionné la transformation d’une machine à piston « à simple action », en machine « à double action » par l’adjonction d’un tiroir de distribution de la vapeur qui permet d'envoyer cette vapeur alternativement de part et d'autre du piston,

Ce cycle est répété, générant un mouvement de va-et-vient qui peut être transformé en rotation via un système de bielles et de manivelles.

C’est là une autre invention de Watt basée sur un parallélogramme de tringles auxquelles est transféré le mouvement de va-et-vient du piston ce qui les fait pivoter autour de points fixes, transformant ainsi le mouvement linéaire en un mouvement rotatif qui a son tour va entraîner d'autres parties de la machine, comme des roues ou des arbres de transmission.

Une énorme roue métallique dans les profondeurs de la Machine attire l’œil. C’est un volant d'inertie qui aide à lisser les variations de vitesse et de force .

Dans un moteur à vapeur la force exercée par le piston peut varier tout au long de son cycle. Le volant d'inertie stocke l'énergie lorsqu'il y a un excès de force et la restitue lorsqu'il y a une baisse, maintenant ainsi un mouvement plus constant et régulier.

De plus en absorbant une partie des vibrations générées par le moteur ou d'autres composants en mouvement, le volant d'inertie contribue à réduire l'usure et à prolonger la durée de vie de la machine.

Mais c’est surtout l'ajout du condenseur extérieur à la machine à vapeur de Watt a été une innovation clé qui a considérablement amélioré son efficacité.

En 1765, Watt a eu l'idée d'équiper la machine à vapeur d'une chambre de condensation séparée. Parce que le condenseur et le cylindre de travail sont séparés, la condensation se produit sans perte significative de chaleur dans le cylindre. Le condenseur reste froid et à une pression inférieure à la pression atmosphérique, à tout moment, tandis que le cylindre reste chaud pendant tout le cycle.

Le vapeur est admise depuis la chaudière dans le cylindre sous le piston. Lorsque le piston atteint le haut du cylindre, la soupape d'admission de vapeur se ferme et la vanne contrôlant le passage vers le condenseur s'ouvre. La vapeur dans le cylindre est aspirée dans le condenseur froid, se condense en eau, provoquant une dépression qui s'applique à l'espace situé sous le piston par un canal de liaison. La pression atmosphérique extérieure pousse alors le piston vers le bas du cylindre.

Les avantages :

Économie de chaleur : Dans les moteurs à vapeur précédents, la vapeur était condensée directement dans le cylindre, ce qui provoquait une perte importante de chaleur. Watt a déplacé le processus de condensation dans un condenseur séparé, ce qui a permis de conserver la chaleur dans le cylindre. Cela signifie que moins d'énergie était nécessaire pour chauffer à nouveau le cylindre après chaque cycle

Réduction de la consommation de carburant : En maintenant le cylindre à une température constante et en évitant de le refroidir et de le réchauffer constamment, le condenseur extérieur a permis de réduire de manière significative la quantité de carburant nécessaire pour produire la vapeur. Cela a rendu les machines à vapeur de Watt beaucoup plus économes en énergie

Amélioration de l'efficacité : Le condenseur séparé a également permis de créer un vide partiel à l'intérieur du cylindre lorsque la vapeur était condensée, ce qui facilitait le retour du piston à sa position initiale avec moins de résistance. Cela a augmenté l'efficacité globale de la machine.

On ressort de cette visite, admiratifs du génie de ces ingénieurs qui ont fait progresser la révolution industrielle et désolés de voir tout autour les ruines de ce passé qui n’aura été qu’une étape dans l’avancée de l’industrialisation.