Comment Fonctionnent Les Moteurs À Vapeur

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Les moteurs à vapeur alimentaient toutes les locomotives, bateaux à vapeur et usines des débuts - ils alimentaient la révolution industrielle. Apprenez comment la machine à vapeur produit de la puissance!

Les moteurs à vapeur ont été le premier type de moteur à connaître une utilisation généralisée. Ils ont été inventés par Thomas Newcomen en 1705 et James Watt (dont nous nous souvenons chaque fois que nous parlons des "ampoules de 60 watts" et autres) a considérablement amélioré les moteurs à vapeur en 1769.

Les moteurs à vapeur alimentaient toutes les locomotives, bateaux à vapeur et usines des débuts et constituaient donc le fondement de la révolution industrielle. Dans cet article, nous allons apprendre exactement comment fonctionnent les moteurs à vapeur!

Fonctionnement de la machine à vapeur

Comment fonctionnent les moteurs à vapeur: vapeur

Le diagramme suivant montre les principaux composants d’un machine à vapeur à piston. Ce type de moteur serait typique d'une locomotive à vapeur.

Le moteur montré est un double jeu machine à vapeur car la soupape permet à la vapeur haute pression d’agir alternativement sur les deux faces du piston. L'animation suivante montre le moteur en action.

-Vous pouvez voir que le tiroir est chargé de laisser la vapeur à haute pression dans l'un ou l'autre côté du cylindre. le barre de controle pour la vanne est généralement accrochée dans une tringlerie attachée à la tête en croix, de sorte que le mouvement de la tête transversale fasse également coulisser la valve. (Sur une locomotive à vapeur, cette liaison permet également au mécanicien de faire marche arrière.)

Vous pouvez voir dans ce diagramme que le vapeur d'échappement simplement des évents dans l'air. Ce fait explique deux choses sur les locomotives à vapeur:

  • Cela explique pourquoi ils doivent prendre de l'eau à la station - l'eau est constamment perdue par les gaz d'échappement de vapeur.
  • Cela explique d'où vient le son "choo-choo". Lorsque la soupape ouvre le cylindre pour libérer son échappement de vapeur, la vapeur s'échappe sous beaucoup de pression et fait un "choo!" son comme il sort. Lorsque le train démarre pour la première fois, le piston se déplace très lentement, mais à mesure que le train commence à rouler, il gagne de la vitesse. L’effet de ceci est le "Choo… choo… choo… choo choo-choo-choo” que nous entendons quand il commence à bouger.

Sur une locomotive à vapeur, la traverse se raccorde normalement à une tige d'entraînementet de là à tiges d'accouplement qui conduisent les roues de la locomotive. L'arrangement ressemble souvent à ceci:

Ce contenu n'est pas compatible sur cet appareil.

Dans ce diagramme, la traverse est reliée à une tige d’entraînement reliée à l’une des trois roues motrices du train. Les trois roues sont reliées par des tiges d'attelage afin qu'elles tournent à l'unisson.

Chaudières

Comment fonctionnent les moteurs à vapeur: fonctionnent

La vapeur à haute pression pour une machine à vapeur provient d’un Chaudière. Le rôle de la chaudière est d'appliquer de la chaleur à l'eau pour créer de la vapeur. Il y a deux approches: tube à feu et tuyau d'eau.

UNE chaudière à tube de feu était plus commun dans les années 1800. Il consiste en un réservoir d'eau perforé de tuyaux. Les gaz chauds d'un feu de charbon ou de bois passent par les tuyaux pour chauffer l'eau du réservoir, comme indiqué ci-dessous:

Dans une chaudière à tubes de fumée, la totalité du réservoir est sous pression. Par conséquent, si le réservoir éclate, il se produit une explosion majeure.

Plus commun aujourd'hui sont chaudières à tubes d'eau, dans lequel l’eau coule à travers une grille de tubes qui sont placés dans les gaz chauds du feu. Le schéma simplifié suivant vous montre un schéma typique pour une chaudière à tube d’eau:

Comment fonctionnent les moteurs à vapeur: fonctionnent

Dans une vraie chaudière, les choses seraient beaucoup plus compliquées car l'objectif de la chaudière est d'extraire le moins possible de chaleur du combustible en combustion pour améliorer son efficacité.

Pour plus d'informations sur les moteurs à vapeur et toutes sortes d'autres moteurs, consultez les liens à la page suivante.


Supplément Vidéo: La machine à vapeur.




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