Thomas Newcomen
gigatos | december 27, 2021
Sammanfattning
Thomas Newcomen (februari 1664 – 5 augusti 1729) var en engelsk uppfinnare som skapade den atmosfäriska motorn, den första praktiska bränslebaserade motorn 1712. Han var järnhandlare av yrke och baptistisk lekmannapredikant av kallelse.
Han föddes i Dartmouth i Devon, England, i en handelsfamilj och döptes i St Saviour”s Church den 28 februari 1664. På den tiden var översvämningar i kol- och tenngruvor ett stort problem. Newcomen var snart engagerad i att försöka förbättra metoderna för att pumpa ut vattnet från sådana gruvor. Hans järnhandel specialiserade sig på att konstruera, tillverka och sälja verktyg för gruvindustrin.
Thomas Newcomen var en lekmannapredikant och en undervisande äldste i den lokala baptistkyrkan. Efter 1710 blev han pastor för en lokal grupp baptister. Hans far hade varit en av dem som tog den välkände puritanern John Flavel till Dartmouth. Senare var en av Newcomens affärskontakter i London, Edward Wallin, en annan baptistpastor som hade kontakter med den välkände doktorn John Gill i Horsleydown, Southwark. Newcomens koppling till baptistkyrkan i Bromsgrove bidrog väsentligt till spridningen av hans ångmaskin, eftersom ingenjörerna Jonathan Hornblower Sr. och hans son var engagerade i samma kyrka.
Newcomens stora bedrift var hans ångmaskin, som utvecklades omkring 1712. Genom att kombinera Thomas Saverys och Denis Papins idéer skapade han en ångmaskin för att lyfta upp vatten ur en tenngruva. Det är troligt att Newcomen redan var bekant med Savery, vars förfäder var köpmän i södra Devon. Savery hade också en tjänst hos Commissioners for Sick and Hurt Seamen, vilket förde honom till Dartmouth. Savery hade uppfunnit en ”eldmaskin”, ett slags termisk syfon, där ånga leds in i en tom behållare och sedan kondenseras. Det vakuum som skapades på detta sätt användes för att suga upp vatten från sumpskålen på gruvans botten. Brandmaskinen var inte särskilt effektiv och kunde inte fungera längre än till ett begränsat djup på cirka 30 fot.
Newcomen ersatte mottagningskärlet (där ångan kondenserades) med en cylinder med en kolv enligt Papins konstruktion. I stället för att vakuumet drog in vatten drog det ner kolven. Detta användes för att driva en balkmotor, där en stor träbalk gungade på en central pendel. På andra sidan av balken fanns en kedja som var fäst vid en pump vid gruvans bas. När ångcylindern fylldes på med ånga och förbereddes för nästa kraftslag, drogs vatten in i pumpcylindern och stöttes ut i ett rör till ytan av maskinens tyngd. Newcomen och hans partner John Calley byggde den första framgångsrika maskinen av denna typ vid Conygree Coalworks nära Dudley i West Midlands. En fungerande kopia av denna maskin kan ses på Black Country Living Museum i närheten.
Man vet förhållandevis lite om Newcomen senare i livet. Efter 1715 sköttes motorverksamheten genom ett icke-registrerat bolag, ”Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire”. Dess sekreterare och kassör var John Meres, kontorist vid Society of Apothecaries i London. Detta sällskap bildade ett företag som hade monopol på att leverera mediciner till flottan, vilket gav en nära koppling till Savery, vars testamente han bevittnade. I ägarnas kommitté ingick också Edward Wallin, en baptist av svensk härkomst och pastor i en kyrka vid Maze Pond, Southwark. Newcomen dog i Wallins hus 1729 och begravdes på begravningsplatsen Bunhill Fields i utkanten av Londons stad: den exakta platsen för hans grav är okänd.
År 1733 hade Newcomen och andra installerat omkring 125 Newcomen-motorer som drevs enligt Saverys patent (som förlängdes genom lag så att det inte upphörde att gälla förrän 1733) i de flesta viktiga gruvdistrikt i Storbritannien och på den europeiska kontinenten. De dränerade kolgruvorna i Black Country, Warwickshire och nära Newcastle upon Tyne, i tenn- och koppargruvor i Cornwall och i blygruvor i Flintshire och Derbyshire, bland annat.
Newcomen-motorn höll sin plats utan större förändringar i ungefär 75 år och spreds gradvis till fler områden i Storbritannien och på det europeiska fastlandet. Till en början användes mässingscylindrar, men dessa var dyra och begränsade i storlek. Ny teknik för gjutning av järn, som Coalbrookdale Company var pionjär på 1720-talet, gjorde det möjligt att använda större cylindrar, med en diameter på upp till cirka 1,8 m (6 fot) på 1760-talet. Erfarenheten ledde till bättre konstruktion och mindre förbättringar av layouten. De mekaniska detaljerna förbättrades avsevärt av John Smeaton, som byggde många stora motorer av denna typ i början av 1770-talet; hans förbättringar antogs snabbt. År 1775 hade omkring 600 Newcomen-motorer byggts, även om många av dessa hade blivit slitna innan dess och övergivits eller ersatts.
Newcomen-motorn var på intet sätt en effektiv maskin, även om den förmodligen var så komplicerad som ingenjörs- och materialteknikerna i början av 1700-talet kunde tillåta. Mycket värme gick förlorad när ångan kondenserades, eftersom detta kylde cylindern. Detta spelade ingen större roll vid en gruvbrytning där det fanns osäljbart småkol (slack), men ökade gruvkostnaderna avsevärt där kolet inte var lätt tillgängligt, som i Cornwall. Newcomens motor ersattes gradvis efter 1775 i områden där kolet var dyrt (särskilt i Cornwall) av en förbättrad konstruktion, uppfunnen av James Watt, där ångan kondenserades i en separat kondensator. Watts ångmaskin var mycket bränslesnålare, med hjälp av bättre ingenjörsteknik, bland annat Wilkinsons borrmaskin, vilket gjorde det möjligt för Watt och hans partner Matthew Boulton att ta ut betydande royalties baserat på det bränsle som sparades in.
Watt gjorde senare andra förbättringar, bland annat den dubbelverkande motorn, där både upp- och nedåtgående slag var kraftslag. Dessa var särskilt lämpliga för att driva textilfabriker, och många Watt-motorer användes i dessa industrier. De första försöken att driva maskiner med hjälp av Newcomen-motorer hade blandad framgång, eftersom det enda kraftslaget gav en ryckig rörelse, men användningen av svänghjul och bättre teknik övervann i stort sett dessa problem. År 1800 hade hundratals icke-Watt-rotationsmotorer byggts, särskilt i gruvor och järnbruk där oregelbundna rörelser inte var något problem, men även i textilfabriker. (se referens (2) nedan).
Trots Watts förbättringar förblev Common Engines (som de då kallades) i bruk under lång tid, och många fler Newcomen-motorer än Watt-motorer byggdes till och med under Watt-patentet (fram till 1800), eftersom de var billigare och mindre komplicerade. Av de över 2 200 motorer som byggdes under 1700-talet var endast cirka 450 Watt-motorer. Delar av Watts konstruktion, särskilt den separata kondensorn, införlivades i många ”piratmotorer”. Även efter 1800 fortsatte man att bygga motorer av Newcomen-typ, och kondensatorer lades rutinmässigt till i dessa. Det var också vanligt att de monterades i efterhand på befintliga Newcomen-motorer (den så kallade ”pickle-pot”-kondensatorn).
Det finns exempel på Newcomen-motorer bland annat på Science Museum i London, England och Ford Museum i Dearborn, Michigan, USA.
1964 ordnade Newcomen Society of London så att ett Newcomen-maskin vid Hawkesbury Junction i Warwickshire överfördes till Dartmouth, där det kan ses arbeta med ett hydrauliskt arrangemang i stället för ångpannan. Enligt dr Cyril Boucher från Newcomen Society är denna Newcomen Memorial Engine från omkring 1725, med nya ventiler och andra delar som tillkommit senare.
Det kanske sista loket i Newcomen-stil som användes kommersiellt – och det sista som fortfarande finns kvar på sin ursprungliga plats – finns på Elsecar Heritage Centre, nära Barnsley i South Yorkshire. Den återställdes i funktionsdugligt skick mellan 2012 och 2015, och den renoverade lokomotivet avtäcktes av prins Edward, Earl of Wessex, i maj 2016. En annan Newcomen-maskin som kan visas i arbete är den moderna replika-maskinen vid Black Country Museum i Dudley, West Midlands. Newcomen Memorial Engine i Dartmouth kan ses i rörelse, men drivs av hydraulik.
Den 23 februari 2012 släppte Royal Mail ett frimärke med Newcomens atmosfäriska ångmaskin som en del av serien ”Britons of Distinction”.
Källor
