La voûte optimise la combustion en allongeant les trajectoires des particules solides et gazeuses dans le foyer, augmentant le temps alloué pour leur combustion et leur refroidissement. Elle tend également à éviter la formation de nids d'hirondelles, réduit le volume d'escarbilles entraînées et, si elle restreint assez la section de passage des gaz, assure une meilleure répartition du tirage sur toute l'étendue de la grille. En contre partie, la dépression nécessaire dans la boîte à fumée augmente de 20 à 25 %.

L'expérience a montré que les voûtes procurent une économie de combustible de l'ordre de 5 à 15 % suivant leur longueur, l'allure de marche et la nature du combustible utilisé. Elles sont d'autant plus nécessaires que les combustibles sont plus riches en matières volatiles, mais elles sont également utiles dans le cas des houilles sèches ou anthraciteuses, car elles agissent dans ce cas par rayonnement sur la couche de charbon frais et en facilitent l'allumage.

Chemin des gaz de combustion

La voûte peut être construite de plusieurs manières :

• en briques réfractaires à couteau, c'est-à-dire à faces non parallèles donnant le rayon voulu sur des madriers portés par des cintres légers. Ces briques sont assemblées avec un peu de terre argileuse dite terre à four.
• en voussoirs de grandes dimensions qui présentent un moins grand nombre de joints et se disloquent généralement moins vite que celles constituées en petits éléments, ces dernières périssant habituellement par la chute des rangs arrière.
• en briques sur tubes à eau (arc-tubes) ou appuyées sur un siphon Nicholson.

Pour qu'une voûte tienne bien, il faut non seulement qu'elle ait été montée correctement, que son tracé et sa flèche soient convenables (au moins 1/20 de la portée). La qualité des briques doit répondre aux conditions d'emploi; au delà d'une certaine température, il se produit un ramollissement qui peut entraîner l'affaissement de la voûte, quant aux variations de température, il en  résulte un "choc thermique" qui tend à faire éclater les briques, entraînant une véritable dislocation interne par suite des différences de dilatation qui en résultent. Une bonne brique pour foyer de locomotive doit avoir une teneur en alumine comprise entre 20 et 35 %. La température de ramollissement ne doit pas être inférieure à 1630 °C sans contrainte, ou  à 1250 °C sous une pression de 2 kg/cm². elle doit en outre pouvoir subir plusieurs échauffements et refroidissements successifs entre 10 et 850 °C sans dislocation.

Laurent Voisin - www.voisin.ch (repris du fabuleux travail d'Andreas Schäfer - www.dlok.de)