Chaudière de locomotive

Histoire de la machine à vapeur

Les premières machines à vapeur étaient stationnaires et fonctionnaient à basse pression. James Watt a amélioré la conception de Newcomen en incorporant un condenseur séparé et a continué à développer des modèles plus puissants et plus efficaces, tels que les machines à vapeur portables.  Avec l'amélioration de la construction des chaudières, en particulier avec l'avènement de la chaudière mobile, il expérimente la vapeur à plus haute pression qui peut actionner directement un piston et ouvre ainsi la voie à des moteurs plus compacts qui peuvent fournir la puissance d'une locomotive. Watt lui-même a obtenu un brevet pour une locomotive à vapeur en 1794.

Avant l'utilisation de la vapeur, on savait que les chevaux pouvaient tirer des charges plus lourdes sur des rails en bois fixes que sur des voies inégales. De tels rails étaient en place à certains endroits, notamment autour des mines, et les chevaux ont rapidement été remplacés par les nouvelles machines à vapeur. Développés à l'origine pour faciliter le transport des matières premières et des produits manufacturés, les chemins de fer ont connu une popularité inattendue auprès du public pour le transport de passagers. Le Royaume-Uni a connu une expansion rapide des locomotives au cours de la première moitié du XIXe siècle ; dans les années 1830, il y avait moins de 160 miles de voies, en 1860, il y en avait plus de 16 100.

Aujourd'hui, divers véhicules routiers à vapeur ont été produits, tels que des rouleaux à vapeur, des moteurs de traction et même des bateaux à vapeur. Cependant, ces autres véhicules routiers à vapeur n'ont pas été aussi populaires que la locomotive à vapeur. 

Comment fonctionne une chaudière de locomotive ?

La conception de base des chaudières de locomotives est restée constante tout au long de l'ère de la machine à vapeur, tandis que les modifications apportées à la construction et les caractéristiques supplémentaires ont permis d'accroître l'efficacité et d'améliorer la sécurité. Les chaudières de locomotives sont des chaudières à tubes de fumée. 

Gaz de combustion chauds

Cela signifie que le feu crée des gaz d'échappement chauds qui passent par une série de tubes à fumée horizontaux de la chaudière (d'où le terme d'axe de tambour horizontal) et transfèrent la chaleur à l'eau environnante dans la coque de la chaudière. La vapeur d'échappement se forme dans la chaudière de la locomotive et monte vers le haut, où la soupape de régulation régule son débit dans les cylindres. 

Vapeur d'échappement

Après le travail des pistons, la vapeur d'échappement restante passe et s'échappe dans la boîte à fumée, puis dans le tuyau de soufflage. Ce dernier pousse ensuite la vapeur vers l'extérieur. Cela crée un vide partiel qui aspire l'air dans la boîte à feu pour faciliter la combustion.

À l'origine, la chaudière à vapeur des locomotives était alimentée par un combustible solide, principalement du charbon, qui était introduit manuellement dans la boîte à feu (ou boîte à fumée). Plus tard, des systèmes d'allumage automatique ont été introduits. L'alimentation en eau de la chaudière de la locomotive est assurée par des injecteurs qui fonctionnent en injectant la vapeur épuisée. Un jet de vapeur est soufflé dans l'eau, ce qui donne une force suffisante pour que la vapeur pénètre dans la chaudière de la locomotive par une vanne de régulation unidirectionnelle.

Pour le sol de la boîte à feu ou de la boîte à fumée, vous pouvez utiliser notre chape réfractaire.

Tubes de chaudière

Les premières machines à vapeur fonctionnaient en produisant de la vapeur saturée qui s'accumulait au sommet de la chaudière de la locomotive et était acheminée directement vers les cylindres via le tuyau de vapeur principal.

Plus tard, la conception a été modifiée de manière à ce que cette vapeur saturée soit chauffée à nouveau pour éliminer l'eau et augmenter sa température. Ce processus est appelé surchauffe.

Machine à vapeur surchauffée

Les surchauffeurs ont été introduits dans les premières années du XXe siècle, ce qui a révolutionné la machine à vapeur. Le surchauffeur se compose d'un collecteur de surchauffe, d'un dôme de vapeur, de tuyaux d'éléments de surchauffe et de quelques tubes à feu supplémentaires.

Le collecteur du surchauffeur reçoit la vapeur produite par le tuyau de vapeur principal, tandis que les tubes supplémentaires acheminent la vapeur à travers les tuyaux des éléments du surchauffeur pour la chauffer davantage et augmenter le rendement de la vapeur surchauffée produite. La vapeur surchauffée retourne dans les conduites de vapeur.

Les derniers trains à vapeur ont été retirés du service général en 1967, lorsque le diesel a pris le relais, mais la vapeur est loin d'être morte. Des milliers de passionnés, dont beaucoup de bénévoles, continuent de soutenir, de restaurer et d'exploiter des chemins de fer à vapeur patrimoniaux dans tout le pays. En 2008, une locomotive à vapeur appelée Tornado, construite à partir de zéro avec le soutien de l'A1 Steam Locomotive Trust, a terminé ses essais et a été approuvée pour être utilisée par Network Rail. Bien que basée sur une conception des années 1950, la chaudière de la locomotive devait être conforme aux normes de sécurité modernes définies dans la directive européenne relative aux équipements sous pression. Aucun fabricant britannique n'ayant été retenu, la chaudière a été construite à l'usine de locomotives à vapeur de Meiningen, en Allemagne, qui est devenue un centre de restauration de locomotives à vapeur et organise chaque année, en septembre, un festival de la machine à vapeur. 

Avantages de la chaudière de locomotive

L'un des avantages de la chaudière de locomotive est qu'elle est rentable et qu'elle produit beaucoup de vapeur. 

Inconvénients de la chaudière de locomotive

L'un des principaux inconvénients de la chaudière de locomotive est la nécessité de maintenir une pression de vapeur de travail sûre, contrôlée par un manomètre, tout en évitant une surpression de la chaudière qui entraînerait l'ouverture de la soupape de sécurité.

Lorsque la chaudière de locomotive fonctionne à plein régime, des particules de combustible solide brûlé peuvent être éjectées par le tuyau de soufflage et par la cheminée. Cela présente un risque d'incendie en bord de ligne.

Un autre inconvénient de la chaudière de locomotive, en particulier dans les régions où l'eau est dure, est le problème de la corrosion et de la formation de tartre. 

Matériaux réfractaires utilisés dans une chaudière de locomotive

Les matériaux réfractaires jouent un rôle essentiel dans la construction et l'entretien de la chaudière de locomotive. Voici quelques-uns des matériaux réfractaires dont vous pourriez avoir besoin.

Arche de briques réfractaires

L'arche en briques réfractaires se trouve au-dessus du feu et sert à empêcher les particules de combustible brûlé de pénétrer directement dans les tubes de fumée. Cet arc en briques réfractaires peut être construit à l'aide de briques réfractaires et de mortier réfractaire ou être formé in situ à partir d'un matériau réfractaire coulé. Parfois, l'arche en briques réfractaires est coulée en sections à partir de bétons réfractaires, puis assemblée à l'aide de mortier réfractaire. 

Isolation de la chaudière de la locomotive

Pour isoler la chaudière de la locomotive, on peut utiliser une couverture en fibres céramiques qui entoure le corps de la chaudière et qui peut ensuite être recouverte de feuilles de revêtement.

Roulements

Lorsque vous coulez des roulements en métal blanc, utilisez notre Premium 1P pour le scellement et comme composé de collage. 

Vous trouverez d'autres produits réfractaires dans la section Chemins de fer historiques.