Thomas Newcomen
gigatos | 18 helmikuun, 2022
Yhteenveto
Thomas Newcomen (helmikuu 1664 – 5. elokuuta 1729) oli englantilainen keksijä, joka kehitti vuonna 1712 ensimmäisen käytännöllisen polttoainetta käyttävän moottorin, ilmakehämoottorin. Hän oli ammatiltaan rautakauppias ja kutsumukseltaan baptistinen maallikkosaarnaaja.
Hän syntyi Dartmouthissa, Devonissa, Englannissa, kauppiasperheeseen ja hänet kastettiin St Saviour”s Churchissa 28. helmikuuta 1664. Tuohon aikaan hiili- ja tinakaivosten tulvat olivat suuri ongelma. Newcomen yritti pian parantaa tapoja pumpata vesi pois kaivoksista. Hänen rautakauppiasyrityksensä erikoistui kaivosteollisuuden työkalujen suunnitteluun, valmistukseen ja myyntiin.
Thomas Newcomen oli maallikkosaarnaaja ja paikallisen baptistiseurakunnan vanhin opettaja. Vuoden 1710 jälkeen hänestä tuli paikallisen baptistiryhmän pastori. Hänen isänsä oli kuulunut siihen ryhmään, joka toi tunnetun puritaanin John Flavelin Dartmouthiin. Myöhemmin yksi Newcomenin liikekumppaneista Lontoossa, Edward Wallin, oli toinen baptistipappi, jolla oli yhteyksiä tunnettuun tohtori John Gilliin Horsleydownista, Southwarkista. Newcomenin yhteys Bromsgroven baptistikirkkoon auttoi olennaisesti hänen höyrykoneensa leviämistä, sillä insinöörit Jonathan Hornblower vanhempi ja hänen poikansa olivat mukana samassa kirkossa.
Newcomenin suuri saavutus oli hänen höyrykoneensa, joka kehitettiin noin vuonna 1712; hän yhdisti Thomas Saveryn ja Denis Papinin ideat ja loi höyrykoneen, jonka tarkoituksena oli nostaa vettä tinakivikaivoksesta. On todennäköistä, että Newcomen tunsi jo Saveryn, jonka esi-isät olivat kauppiaita Etelä-Devonissa. Savery työskenteli myös sairaiden ja loukkaantuneiden merimiesten komissaarien palveluksessa, mikä vei hänet Dartmouthiin. Savery oli keksinyt ”palokoneen”, eräänlaisen lämpösyfonin, jossa höyryä johdettiin tyhjään säiliöön ja sitten tiivistettiin. Näin syntynyttä alipainetta käytettiin veden imemiseen kaivoksen pohjalla olevasta öljysäiliöstä. Palokone” ei ollut kovin tehokas, eikä se pystynyt toimimaan noin kolmenkymmenen jalan syvyyttä syvemmällä.
Newcomen korvasi vastaanottoastian (jossa höyry tiivistettiin) sylinterillä, jossa oli Papinin suunnittelema mäntä. Sen sijaan, että tyhjiö olisi vetänyt vettä sisään, se veti mäntää alaspäin. Tätä käytettiin palkkimoottorin käyttämiseen, jossa suuri puupalkki keinui keskellä olevan tukipisteen varassa. Palkin toisella puolella oli ketju, joka oli kiinnitetty kaivoksen pohjalla olevaan pumppuun. Kun höyrysylinteri täytettiin uudelleen höyryllä, jotta se olisi valmis seuraavaa iskunvaihtoa varten, vesi imeytyi pumpun sylinteriin ja työntyi koneiston painon vaikutuksesta putkeen pinnalle. Newcomen ja hänen kumppaninsa John Calley rakensivat ensimmäisen menestyksekkään tämäntyyppisen moottorin Conygree Coalworks -hiilitehtaalle Dudleyn lähellä West Midlandsissa. Toimiva kopio tästä moottorista on nähtävillä lähellä sijaitsevassa Black Country Living Museumissa.
Newcomenin myöhemmästä elämästä tiedetään suhteellisen vähän. Vuoden 1715 jälkeen moottoriasioita hoiti yhtiöittämätön yhtiö ”Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire”. Sen sihteerinä ja rahastonhoitajana toimi John Meres, joka oli Lontoon apteekkareiden yhdistyksen sihteeri. Kyseinen yhdistys perusti yhtiön, jolla oli monopolioikeus lääkkeiden toimittamiseen laivastolle ja joka muodosti läheisen yhteyden Saveryyn, jonka testamentin hän todisti. Omistajien komiteaan kuului myös Edward Wallin, ruotsalaissyntyinen baptisti ja Southwarkin Maze Pondin kirkon pastori. Newcomen kuoli Wallinin talossa vuonna 1729, ja hänet haudattiin Bunhill Fieldsin hautausmaalle Lontoon kaupungin laitamille; hänen hautansa tarkkaa paikkaa ei tunneta.
Vuoteen 1733 mennessä Newcomen ja muut olivat asentaneet noin 125 Newcomenin moottoria, jotka toimivat Saveryn patentin mukaisesti (jota jatkettiin lailla niin, että sen voimassaolo päättyi vasta vuonna 1733), useimpiin tärkeisiin kaivosalueisiin Isossa-Britanniassa ja Euroopan mantereella: kivihiilikaivosten tyhjennykseen Black Countryssä, Warwickshiressä ja Newcastle upon Tynen lähellä, tina- ja kuparikaivoksille Cornwallissa sekä lyijykaivoksille Flintshiressä ja Derbyshiressä, muun muassa.
Newcomenin moottori säilytti paikkansa ilman olennaisia muutoksia noin 75 vuoden ajan ja levisi vähitellen yhä useammille alueille Yhdistyneessä kuningaskunnassa ja Manner-Euroopassa. Aluksi käytettiin messinkisylintereitä, mutta ne olivat kalliita ja pienikokoisia. Coalbrookdale Companyn 1720-luvulla käyttöön ottamat uudet rautavalutekniikat mahdollistivat suurempien sylintereiden käytön, joiden halkaisija oli 1760-luvulla jopa noin 1,8 metriä. Kokemus johti parempaan rakenteeseen ja pieniin hienosäätöihin ulkoasussa. Sen mekaanisia yksityiskohtia paransi huomattavasti John Smeaton, joka rakensi useita tämäntyyppisiä suuria moottoreita 1770-luvun alussa; hänen parannuksensa otettiin nopeasti käyttöön. Vuoteen 1775 mennessä oli rakennettu noin 600 Newcomenin moottoria, mutta monet niistä olivat jo kuluneet loppuun ja ne oli hylätty tai korvattu.
Newcomenin moottori ei suinkaan ollut tehokas kone, vaikka se olikin luultavasti niin monimutkainen kuin 1700-luvun alun tekniikka ja materiaalitekniikka saattoivat sallia. Höyryn lauhduttamisessa menetettiin paljon lämpöä, sillä se jäähdytti sylinteriä. Tämä ei haitannut kohtuuttomasti kaivoksessa, jossa oli saatavilla myyntikelvotonta pientä hiiltä (slack), mutta lisäsi huomattavasti kaivoskustannuksia siellä, missä hiiltä ei ollut helposti saatavilla, kuten Cornwallissa. Newcomenin moottori korvattiin vähitellen vuoden 1775 jälkeen alueilla, joilla hiili oli kallista (erityisesti Cornwallissa), James Wattin keksimällä parannetulla rakenteella, jossa höyry lauhdutettiin erillisessä lauhduttimessa. Wattin höyrykone oli paljon polttoainetehokkaampi, ja sitä auttoivat paremmat tekniikat, kuten Wilkinsonin porakone, minkä ansiosta Watt ja hänen kumppaninsa Matthew Boulton saivat huomattavia rojalteja säästyneen polttoaineen perusteella.
Watt teki sittemmin muita parannuksia, kuten kaksitoimisen moottorin, jossa sekä ylös- että alasajot olivat voimansiirtoja. Nämä soveltuivat erityisesti tekstiilimyllyjen käyttämiseen, ja monet Wattin moottorit olivatkin käytössä näillä teollisuudenaloilla. Aluksi Newcomenin moottoreiden käyttäminen koneiden käyttövoimana onnistui vaihtelevasti, sillä yksi ainoa voimanotto aiheutti nykivää liikettä, mutta vauhtipyörän käyttö ja parempi tekniikka ratkaisivat nämä ongelmat suurelta osin. Vuoteen 1800 mennessä oli rakennettu satoja muita kuin Wattin pyöriviä moottoreita, joita käytettiin erityisesti hiilikaivoksissa ja rautatehtaissa, joissa epäsäännöllinen liike ei ollut ongelma, mutta myös tekstiilitehtaissa. (ks. jäljempänä viite 2).
Wattin parannuksista huolimatta Common Engines (kuten niitä tuolloin kutsuttiin) pysyi käytössä huomattavan pitkään, ja jopa Wattin patentin voimassaoloaikana (vuoteen 1800 asti) rakennettiin paljon enemmän Newcomenin moottoreita kuin Wattin moottoreita, koska ne olivat halvempia ja vähemmän monimutkaisia. 1700-luvulla rakennetuista yli 2200 moottorista vain noin 450 oli Wattin moottoreita. Wattin suunnittelun osia, erityisesti erillinen lauhdutin, sisällytettiin moniin ”piraattimoottoreihin”. Vielä vuoden 1800 jälkeenkin rakennettiin Newcomen-tyyppisiä moottoreita, ja niihin lisättiin rutiininomaisesti lauhduttimia. Niitä asennettiin yleisesti myös jälkikäteen olemassa oleviin Newcomenin moottoreihin (niin sanottu ”pickle-pot”-lauhdutin).
Newcomenin moottoreita on muun muassa Science Museumissa Lontoossa Englannissa ja Ford Museumissa Dearbornissa Michiganissa Yhdysvalloissa.
Vuonna 1964 Lontoon Newcomen Society of London järjesti Warwickshiren Hawkesbury Junctionissa sijaitsevan Newcomenin veturin siirtämisen Dartmouthiin, jossa se on nähtävillä höyrykattilan sijasta hydraulisesti toimivana. Newcomen Societyn tohtori Cyril Boucherin mukaan tämä Newcomenin muistomerkki on peräisin noin vuodelta 1725, ja siihen on myöhemmin lisätty uusi venttiilijärjestelmä ja muita osia.
Ehkä viimeinen Newcomen-tyylinen veturi, jota käytettiin kaupallisesti – ja joka on vielä jäljellä alkuperäisellä paikallaan – on Elsecar Heritage Centerissä lähellä Barnsleyta Etelä-Yorkshiressä. Se kunnostettiin käyttökuntoon vuosina 2012-2015, ja kunnostettu veturi paljastettiin toukokuussa 2016 Wessexin jaarlin prinssi Edwardin toimesta. Toinen Newcomenin veturi, jonka voi näyttää toimivan, on Black Country Museumissa Dudleyssa, West Midlandsissa sijaitseva moderni jäljennösveturi. Dartmouthissa sijaitsevan Newcomen Memorial Engine -veturin voi nähdä liikkuvan, mutta se toimii hydrauliikan avulla.
Royal Mail julkaisi 23. helmikuuta 2012 postimerkin, jossa Newcomenin ilmakehähöyrykone on kuvattu osana ”Britons of Distinction” -sarjaa.
lähteet
