Le principe
de base de la chaudière
La locomotive à vapeur
produit elle-même sa vapeur avec, d'une
part, un feu entretenu dans un foyer et,
d'autre part, de l'eau, contenue dans une
chaudière. Les gaz chauds provenant du
foyer traversent la chaudière en passant
dans une multitude de tubes qui, ainsi,
ont pour fonction d'augmenter la surface
de contact entre ces gaz et l'eau qui
entoure les tubes. L'eau est rapidement
chauffée et les gaz sont aspirés vers l'extrémité
opposée des tubes par le fait d'une
dépression créée dans l'avant du corps
cylindrique où se trouve l'échappement
de la vapeur provenant des cylindres. La
vapeur, en s'échappant des cylindres,
crée un vide qui est utilisé pour
aspirer les gaz à travers les tubes de
la chaudière.
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La locomotive
3084, de la série 3001 à 3140, en état
d'origine
L'idée de Marc
Seguin
Le problème des premières
locomotives est le manque de puissance:
en guise de chaudière elles ont, en
quelque sorte, une simple bouilloire,
mais de grande dimension. Le feu, placé
dessous, chauffe le fond de la bouilloie
à la manière d'un fourneau chauffant
une marmite. Augmenter la puissance, cela
veut dire augmenter la production de
vapeur, donc, pour Marc Seguin, la
surface de contact entre les gaz chauds
venant du foyer et l'eau froide de la
chaudière. Il songe à des tubes
traversant la chaudière et conduisant
les gaz du foyer, et il dépose, en 1828,
un brevet concernant un "générateur
tubulaire" ou, plus communément,
une chaudière tubulaire.
Pour sa ligne de Saint-Etienne
à Lyon, Marc Seguin achète deux
locomotives Stephenson, auxquelles il
ajoute la sienne, construite
spécialement avec sa chaudière
tubulaire. Les locomotives Stephenson
vont au pas, et celle de Marc Seguin,
pourtant plus légère et plus petite,
roule à 40 km/h, remorquant un train
chargé de pièces de fonte ! La
chaudière de Seguin produit quatre fois
plus de vapeur que celles, comparables en
dimensions, de Stephenson par le simple
fait de la présence des tubes.
La locomotive
3049 du PLM transformée par le montage d'une
chaudière aquatubulaire, système Robert.
L'encombrement est manifeste !
Les essais de l'ingénieur
Robert
Au début du siècle, divers
réseaux font procéder à des essis d'une
chaudière qui, bien que tubulaire, est
de conception complètement différente.
Ici les tubes ne contiennent pas les gaz
du foyer, mais l'eau de la chaudière. C'est
ainsi que le réseau francais du Nord, en
1904, adapte une chaudière aquatubulaire
sur une Atlantic, la 2741, puis fait
construire deux locomotives prototypes,
de type 232, dont l'une a une chaudière
aquatubulaire. L'ingénieur Robert a pu
faire des essais sur le PLM algérien à
la même époque, puis les continuer avec
le PLM proprement dit en 1910 en faisant
transformer une locomotive de type 031,
la 3049. Ces essais sont motivés par le
fait que la chaudière aquatubulaire
aurait, en théorie, un meilleur
rendement. Ceci en raison de la moindre
déperdition thermique et du meilleur
échange de la chaleur puisque les gaz
entourent l'eau. Mais à l'usage on
découvrit que la chaudière
aquatubulaire donnait des fuites,
notamment aux rivures inférieures du
corps cylindrique ou à l'insertion des
tubes de foyer sur les collecteurs
inférieurs. En outre, des entraînements
d'eau se produisaient et nuisaient au
fonctionnement correct de cylindres, sans
compter la surconsommation d'eau
constatée. C'est pourquoi la plupart de
ces locomotives ont reçu une chaudière
traditionnelle à tubes à fumée
classiques peu après les essais.
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