Thomas Newcomen
gigatos | januar 23, 2022
Resumé
Thomas Newcomen (februar 1664 – 5. august 1729) var en engelsk opfinder, som skabte den atmosfæriske motor, den første praktiske brændstofmotor i 1712. Han var jernhandler af profession og baptistisk lægprædikant af kald.
Han blev født i Dartmouth i Devon, England, i en købmandsfamilie og blev døbt i St. Saviour”s Church den 28. februar 1664. På den tid var oversvømmelser i kul- og tinminer et stort problem. Newcomen var hurtigt engageret i at forsøge at forbedre metoderne til at pumpe vandet ud af sådanne miner. Hans jernvareforretning specialiserede sig i at designe, fremstille og sælge værktøj til mineindustrien.
Thomas Newcomen var lægprædikant og lærer i den lokale baptistkirke. Efter 1710 blev han præst for en lokal gruppe baptister. Hans far havde været en af dem, der bragte den kendte puritaner John Flavel til Dartmouth. Senere var en af Newcomens forretningsforbindelser i London, Edward Wallin, en anden baptistpræst, som havde forbindelser med den kendte doktor John Gill fra Horsleydown, Southwark. Newcomens forbindelse med baptistkirken i Bromsgrove bidrog væsentligt til udbredelsen af hans dampmaskine, da ingeniørerne Jonathan Hornblower Sr. og hans søn var involveret i samme kirke.
Newcomens store bedrift var hans dampmaskine, som han udviklede omkring 1712; han kombinerede Thomas Saverys og Denis Papins idéer og skabte en dampmaskine til at løfte vand ud af en tinmine. Det er sandsynligt, at Newcomen allerede var bekendt med Savery, hvis forfædre var købmænd i det sydlige Devon. Savery havde også en stilling hos Commissioners for Sick and Hurt Seamen, hvilket bragte ham til Dartmouth. Savery havde opfundet en “ildmaskine”, en slags termisk syphon, hvor damp blev ledt ind i en tom beholder og derefter kondenseret. Det vakuum, der blev skabt på denne måde, blev brugt til at suge vand fra sumpen i bunden af minen. “Brandmaskinen” var ikke særlig effektiv og kunne ikke fungere ud over en begrænset dybde på omkring 30 fod.
Newcomen erstattede beholderen (hvor dampen blev kondenseret) med en cylinder med et stempel baseret på Papins design. I stedet for at vakuumet sugede vand ind, trak det stemplet nedad. Dette blev brugt til at drive en bjælkemotor, hvor en stor træbjælke vippede på et centralt omdrejningspunkt. På den anden side af bjælken var en kæde fastgjort til en pumpe i bunden af minen. Når dampcylinderen blev fyldt op med damp, så den var klar til det næste kraftslag, blev vand trukket ind i pumpecylinderen og udvist i et rør til overfladen af maskinens vægt. Newcomen og hans partner John Calley byggede den første vellykkede maskine af denne type på Conygree Coalworks nær Dudley i West Midlands. En fungerende kopi af denne maskine kan ses på Black Country Living Museum i nærheden.
Man ved forholdsvis lidt om Newcomens senere liv. Efter 1715 blev motorforretningerne varetaget af et selskab uden juridisk status, “Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire”. Selskabets sekretær og kasserer var John Meres, der var kontorist i Society of Apothecaries i London. Dette selskab dannede et selskab, som havde monopol på at levere medicin til flåden, hvilket skabte en tæt forbindelse til Savery, hvis testamente han var vidne til. Ejerkommissionen omfattede også Edward Wallin, en baptist af svensk afstamning og præst af en kirke i Maze Pond, Southwark. Newcomen døde i Wallins hus i 1729 og blev begravet på begravelsespladsen Bunhill Fields i udkanten af London City; det nøjagtige sted, hvor hans grav ligger, er ukendt.
I 1733 havde Newcomen og andre installeret ca. 125 Newcomen-maskiner, der arbejdede under Saverys patent (som blev forlænget ved lov, så det først udløb i 1733), i de fleste vigtige mineområder i Storbritannien og på det europæiske kontinent: dræning af kulminer i Black Country, Warwickshire og nær Newcastle upon Tyne, i tin- og kobberminer i Cornwall og i blyminer i Flintshire og Derbyshire, blandt andre steder.
Newcomen-motoren holdt sin plads uden væsentlige ændringer i omkring 75 år og spredte sig gradvist til flere områder i Storbritannien og på det europæiske fastland. I begyndelsen blev der anvendt messingcylindre, men de var dyre og begrænsede i størrelse. Nye jernstøbningsteknikker, der blev udviklet af Coalbrookdale Company i 1720”erne, gjorde det muligt at anvende større cylindre med en diameter på op til ca. 1,8 m (6 fod) i 1760”erne. Erfaringerne førte til en bedre konstruktion og mindre forbedringer af layoutet. De mekaniske detaljer blev meget forbedret af John Smeaton, som byggede mange store maskiner af denne type i begyndelsen af 1770”erne; hans forbedringer blev hurtigt overtaget. I 1775 var der blevet bygget omkring 600 Newcomen-motorer, selv om mange af dem var slidt op inden da og blev opgivet eller erstattet.
Newcomen-maskinen var på ingen måde en effektiv maskine, selv om den sandsynligvis var så kompliceret, som ingeniør- og materialeteknikkerne i det tidlige 18. århundrede kunne bære. Meget varme gik tabt ved kondensering af dampen, da denne afkøler cylinderen. Dette gjorde ikke så meget ved en kulmine, hvor der var usælgeligt lille kul (slack) til rådighed, men det øgede mineomkostningerne betydeligt, hvor kul ikke var let tilgængeligt, som f.eks. i Cornwall. Newcomens motor blev efter 1775 gradvist erstattet i områder, hvor kul var dyrt (især i Cornwall), af en forbedret konstruktion, opfundet af James Watt, hvor dampen blev kondenseret i en separat kondensator. Watt-dampmaskinen, der blev hjulpet på vej af bedre teknikker, herunder Wilkinsons boremaskine, var langt mere brændstofbesparende, hvilket gjorde det muligt for Watt og hans partner Matthew Boulton at opkræve betydelige royalties på grundlag af det sparede brændstof.
Watt foretog efterfølgende andre forbedringer, herunder den dobbeltvirkende motor, hvor både op- og nedadgående slag var kraftslag. Disse var særligt velegnede til at drive tekstilfabrikker, og mange Watt-motorer blev anvendt i disse industrier. I første omgang var forsøgene på at drive maskiner med Newcomen-motorer en blandet succes, da det enkelte kraftslag gav en rykkende bevægelse, men ved hjælp af svinghjul og bedre teknik blev disse problemer stort set overvundet. I 1800 var der blevet bygget hundredvis af ikke-Watt-roterende motorer, især i kulminer og jernværker, hvor uregelmæssig bevægelse ikke var et problem, men også i tekstilfabrikker. (se reference (2) nedenfor).
På trods af Watts forbedringer forblev Common Engines (som de var kendt dengang) i brug i lang tid, og der blev bygget mange flere Newcomen-motorer end Watt-motorer selv i den periode, hvor Watt havde patent (frem til 1800), da de var billigere og mindre komplicerede. Af de over 2 200 motorer, der blev bygget i det 18. århundrede, var kun ca. 450 Watt-motorer. Elementer af Watts design, især den separate kondensator, blev indarbejdet i mange “piratmotorer”. Selv efter 1800 blev der fortsat bygget motorer af Newcomen-typen, og disse blev rutinemæssigt forsynet med kondensatorer. De blev også ofte monteret på eksisterende Newcomen-motorer (den såkaldte “pickle-pot”-kondensator).
Der findes eksempler på Newcomen-motorer i Science Museum i London, England, og Ford Museum i Dearborn, Michigan, USA, blandt andre steder.
I 1964 sørgede Newcomen Society of London for, at et Newcomen-motorlokomotiv fra Hawkesbury Junction i Warwickshire blev overført til Dartmouth, hvor det kan ses i funktion med et hydraulisk system i stedet for dampkedlen. Ifølge Dr. Cyril Boucher fra Newcomen Society er denne Newcomen Memorial Engine fra omkring 1725, med nye ventiler og andre dele tilføjet senere.
Den måske sidste Newcomen-maskine, der blev brugt kommercielt – og den sidste, der stadig er tilbage på sin oprindelige plads – befinder sig på Elsecar Heritage Centre i nærheden af Barnsley i South Yorkshire. Den blev restaureret i funktionsdygtig stand mellem 2012 og 2015, og det renoverede lokomotiv blev afsløret af prins Edward, jarl af Wessex, i maj 2016. En anden Newcomen-maskine, der kan vises i funktion, er den moderne replika-maskine på Black Country Museum i Dudley i West Midlands. Newcomen Memorial Engine i Dartmouth kan ses i bevægelse, men drives af hydraulik.
Den 23. februar 2012 udgav Royal Mail et frimærke med Newcomens atmosfæriske dampmaskine som en del af sin “Britons of Distinction”-serie.
Kilder
