Thomas Newcomen
gigatos | décembre 29, 2021
Résumé
Thomas Newcomen (février 1664 – 5 août 1729) était un inventeur anglais qui a créé le moteur atmosphérique, le premier moteur à combustion pratique en 1712. Il était ferronnier de métier et prédicateur laïc baptiste par vocation.
Il est né à Dartmouth, dans le Devon, en Angleterre, dans une famille de marchands et a été baptisé à l »église St. Saviour le 28 février 1664. À cette époque, les inondations dans les mines de charbon et d »étain étaient un problème majeur. Newcomen s »est rapidement engagé à essayer d »améliorer les moyens de pomper l »eau de ces mines. Son entreprise de ferronnerie était spécialisée dans la conception, la fabrication et la vente d »outils pour l »industrie minière.
Thomas Newcomen était un prédicateur laïc et un ancien enseignant dans l »église baptiste locale. Après 1710, il est devenu le pasteur d »un groupe local de baptistes. Son père avait fait partie d »un groupe qui avait amené le célèbre puritain John Flavel à Dartmouth. Plus tard, l »un des contacts commerciaux de Newcomen à Londres, Edward Wallin, était un autre pasteur baptiste qui avait des liens avec le célèbre docteur John Gill de Horsleydown, Southwark. Les liens de Newcomen avec l »église baptiste de Bromsgrove ont matériellement aidé à la diffusion de sa machine à vapeur, puisque les ingénieurs Jonathan Hornblower Sr. et son fils étaient impliqués dans la même église.
La grande réalisation de Newcomen est son moteur à vapeur, développé autour de 1712 ; combinant les idées de Thomas Savery et Denis Papin, il a créé un moteur à vapeur dans le but de soulever l »eau d »une mine d »étain. Il est probable que Newcomen connaissait déjà Savery, dont les ancêtres étaient des marchands du sud du Devon. Savery avait également un poste auprès des commissaires pour les marins malades et blessés, ce qui l »a amené à Dartmouth. Savery avait conçu un « moteur à feu », une sorte de siphon thermique, dans lequel la vapeur était admise dans un récipient vide puis condensée. Le vide ainsi créé était utilisé pour aspirer l »eau du puisard au fond de la mine. La « machine à feu » n »était pas très efficace et ne pouvait fonctionner au-delà d »une profondeur limitée à une trentaine de pieds.
Newcomen a remplacé le récipient de réception (où la vapeur était condensée) par un cylindre contenant un piston basé sur la conception de Papin. Au lieu que le vide aspire l »eau, il fait descendre le piston. Ce système a été utilisé pour faire fonctionner un moteur à poutre, dans lequel une grande poutre en bois basculait sur un point d »appui central. De l »autre côté de la poutre se trouvait une chaîne reliée à une pompe située à la base de la mine. Alors que le cylindre à vapeur était rempli de vapeur, le préparant pour le prochain coup de force, l »eau était aspirée dans le cylindre de la pompe et expulsée dans un tuyau vers la surface par le poids de la machine. Newcomen et son partenaire John Calley ont construit le premier moteur de ce type à l »usine de charbon de Conygree près de Dudley dans les West Midlands. Une réplique de ce moteur est visible au Black Country Living Museum, situé à proximité.
On sait relativement peu de choses sur la vie ultérieure de Newcomen. Après 1715, les affaires du moteur ont été menées par une société non constituée, les « Propriétaires de l »invention pour élever l »eau par le feu ». Son secrétaire et trésorier était John Meres, commis de la Société des Apothicaires de Londres. Cette société a formé une entreprise qui avait le monopole de la fourniture de médicaments à la marine, ce qui lui a permis d »établir un lien étroit avec Savery, dont il a été témoin du testament. Le Comité des Propriétaires comprenait également Edward Wallin, un baptiste d »origine suédoise, et pasteur d »une église à Maze Pond, Southwark. Newcomen est mort chez Wallin en 1729, et a été enterré au cimetière de Bunhill Fields dans la banlieue de la ville de Londres : l »emplacement exact de sa tombe est inconnu.
En 1733, environ 125 moteurs Newcomen, fonctionnant sous le brevet de Savery (prolongé par la loi pour qu »il n »expire pas avant 1733), avaient été installés par Newcomen et d »autres dans la plupart des districts miniers importants de Grande-Bretagne et sur le continent européen : drainage des mines de charbon dans le Black Country, le Warwickshire et près de Newcastle upon Tyne ; dans les mines d »étain et de cuivre en Cornouailles ; et dans les mines de plomb dans le Flintshire et le Derbyshire, entre autres endroits.
Le moteur Newcomen a conservé sa place sans changement matériel pendant environ 75 ans, se répandant progressivement dans de plus en plus de régions du Royaume-Uni et de l »Europe continentale. Au début, on utilisait des cylindres en laiton, mais ils étaient chers et de taille limitée. De nouvelles techniques de moulage du fer, mises au point par la Coalbrookdale Company dans les années 1720, ont permis d »utiliser des cylindres plus grands, jusqu »à 1,8 m de diamètre dans les années 1760. L »expérience a permis d »améliorer la construction et d »apporter des améliorations mineures à la disposition. Les détails mécaniques ont été considérablement améliorés par John Smeaton, qui a construit de nombreux grands moteurs de ce type au début des années 1770 ; ses améliorations ont été rapidement adoptées. En 1775, environ 600 moteurs Newcomen avaient été construits, même si beaucoup d »entre eux étaient déjà usés et avaient été abandonnés ou remplacés.
Le moteur Newcomen n »était en aucun cas une machine efficace, même s »il était probablement aussi compliqué que les techniques d »ingénierie et de matériaux du début du 18ème siècle pouvaient le supporter. Beaucoup de chaleur était perdue lors de la condensation de la vapeur, qui refroidissait le cylindre. Cela n »avait pas trop d »importance dans une mine, où du petit charbon invendable (slack) était disponible, mais augmentait considérablement les coûts d »exploitation là où le charbon n »était pas facilement disponible, comme en Cornouailles. Le moteur de Newcomen a été progressivement remplacé après 1775 dans les régions où le charbon était cher (surtout en Cornouailles) par un modèle amélioré, inventé par James Watt, dans lequel la vapeur était condensée dans un condenseur séparé. La machine à vapeur de Watt, aidée par de meilleures techniques d »ingénierie, notamment la machine à aléser de Wilkinson, était beaucoup plus économe en carburant, ce qui permit à Watt et à son partenaire Matthew Boulton de percevoir des redevances substantielles en fonction du carburant économisé.
Watt a ensuite apporté d »autres améliorations, notamment le moteur à double effet, dans lequel les courses ascendantes et descendantes étaient des courses motrices. Ces moteurs étaient particulièrement adaptés à l »entraînement des usines textiles, et de nombreux moteurs Watt ont été utilisés dans ces industries. Au début, les tentatives d »entraînement de machines par les moteurs Newcomen ont eu un succès mitigé, car l »unique course motrice produisait un mouvement saccadé, mais l »utilisation de volants d »inertie et une meilleure ingénierie ont permis de surmonter ces problèmes. En 1800, des centaines de moteurs rotatifs non-Watt avaient été construits, surtout dans les charbonnages et les usines sidérurgiques où le mouvement irrégulier n »était pas un problème, mais aussi dans les usines textiles. (voir référence (2) ci-dessous).
Malgré les améliorations apportées par Watt, les moteurs communs (comme on les appelait à l »époque) sont restés en usage pendant un temps considérable, et beaucoup plus de moteurs Newcomen que de moteurs Watt ont été construits même pendant la période du brevet de Watt (jusqu »en 1800), car ils étaient moins chers et moins compliqués. Sur plus de 2 200 moteurs construits au 18e siècle, seuls 450 environ étaient des moteurs Watt. Des éléments de la conception de Watt, notamment le condensateur séparé, ont été incorporés dans de nombreux moteurs « pirates ». Même après 1800, des moteurs de type Newcomen ont continué à être construits et des condenseurs ont été régulièrement ajoutés à ceux-ci. Ils étaient également couramment installés sur des moteurs Newcomen existants (le condensateur dit « pickle-pot »).
Il existe des exemples de moteurs Newcomen au Science Museum de Londres (Angleterre) et au Ford Museum de Dearborn (Michigan, États-Unis), entre autres.
En 1964, la Newcomen Society of London s »est arrangée pour qu »un moteur Newcomen à Hawkesbury Junction, Warwickshire, soit transféré à Dartmouth, où on peut le voir fonctionner en utilisant un arrangement hydraulique au lieu de la chaudière à vapeur. Selon le Dr. Cyril Boucher de la Newcomen Society, ce Newcomen Memorial Engine date d »environ 1725, avec de nouvelles soupapes et d »autres pièces ajoutées plus tard.
La dernière locomotive de style Newcomen à être utilisée commercialement – et la dernière encore présente sur son site d »origine – se trouve peut-être au centre du patrimoine d »Elsecar, près de Barnsley dans le Yorkshire du Sud. Il a été remis en état de marche entre 2012 et 2015, le moteur rénové a été inauguré par le prince Edward, comte de Wessex, en mai 2016. Une autre locomotive Newcomen pouvant être montrée en état de marche est la réplique moderne du Black Country Museum à Dudley, dans les West Midlands. Le Newcomen Memorial Engine à Dartmouth peut être vu en mouvement, mais il est actionné par des systèmes hydrauliques.
Le 23 février 2012, la Royal Mail a émis un timbre représentant la machine à vapeur atmosphérique de Newcomen dans le cadre de sa série « Britons of Distinction ».
Sources
