Thomas Newcomen był brytyjskim inżynierem i wynalazcą urodzonym w 1664 roku. Został ochrzczony w Dartmouth w hrabstwie Devon. Zmarł w Londynie w 1729 r.
Jego najsłynniejszym dziełem był atmosferyczny silnik parowy. Jest starsze od ulepszeń Jamesa Watta. Ale jego znaczenie było nie mniejsze.
Newcomen pracował jako handlarz żelazem w Dartmouth. Widział problem. Kopalnie cyny w Kornwalii zostały zalane. Woda stale napełniała kopalnie. Górnicy musieli go wypompować.
Wykorzystywano do tego konie. Konie kosztują. Dużo pieniędzy. Utrzymanie koni było drogie.
Newcomenowi nie podobały się te odpady. Chciał czegoś lepszego. Nawiązał współpracę z Johnem Calleyem. Callie była hydraulikiem. Jego asystent.
Razem zaczęli eksperymentować z parą. Zajęło to ponad dziesięć lat. Dziesięć lat eksperymentów.
Ich konstrukcja przewyższała prymitywną pompę Thomasa Savery’ego. Silnik Savery miał ograniczenia. Polegał na ciśnieniu pary. Silnik Newcomena nie podlegał ograniczeniom ciśnienia pary.
Zamiast tego użył próżni. Para skropliła się w cylindrze. To stworzyło próżnię.
Ciśnienie atmosferyczne zrobiło swoje. Powietrze zewnętrzne pchnęło tłok w dół. Natura wykonała ciężką pracę.
Był to pierwszy praktyczny silnik parowy. Rozwiązywał prawdziwy problem. Uratował kopalnie przed zalaniem.
Ciśnienie atmosferyczne wypchnęło tłok w dół, po tym jak skroplona para utworzyła próżnię w cylindrze.
Newcomen nie wymyślił ruchu z powietrza. Wykorzystał ciężar powietrza. Prosta fizyka. Potężne wyniki.
Kopalnie w Kornwalii nadal działały. Cyna była eksportowana. Branża poszła do przodu.
Kto by pomyślał, że hydraulik i handlarz żelazem zmienią świat? Prawdopodobnie nie jest to Newcomen. Ale jego silnik to zrobił.
Savery otrzymał szeroki patent na swoją pompę już w 1698 roku. Ta bariera prawna uniemożliwiła Thomasowi Newcomenowi opatentowanie własnej maszyny atmosferycznej, którą udoskonalał. Zrobił więc to, co zrobiłby każdy inżynier-praktyk: zawarł umowę partnerską. Newcomen i Savery zgodzili się, że Newcomen będzie budować samochody, a Savery będzie pobierać tantiemy.
Partnerstwo nie pozostało tylko na papierze. Doprowadziło to do pojawienia się prawdziwego żelaza i pary. Pierwszy udokumentowany silnik Newcomen został zainstalowany w pobliżu zamku Dudley w Staffordshire w 1712 roku. Nie był to prototypowy model laboratoryjny. Była to maszyna przemysłowa stworzona w celu rozwiązania konkretnego problemu, który nękał górników od dziesięcioleci. Woda zalała głębokie szyby węglowe. Drewniane pompy przestały działać. Żelazne pompy pękały. Silnik Newcomena był pierwszym praktycznym urządzeniem zdolnym do niezawodnego wypompowania tej wody za pomocą pary.
Dlaczego maszyna 1712 jest dziś ważna? Ponieważ udowodniła, że ciepło można przekształcić w pracę mechaniczną na skalę zmieniającą świat. Według współczesnych standardów nie był wydajny: zużywał więcej paliwa, niż zużywał do użytecznej pracy. Ale pracowała. I pracowała tam, gdzie było to najbardziej potrzebne: w wilgotnych i ciemnych głębinach angielskich kopalń. Instalacja na zamku Dudley zapoczątkowała erę pary. Nie dlatego, że był najszybszy i najczystszy, ale dlatego, że jako pierwszy wypełnił lukę między teorią naukową a zastosowaniami przemysłowymi.
Magią wynalazku Thomasa Newcomena nie była para pod wysokim ciśnieniem. To było w próżni. Zaprojektował skraplacz typu strumieniowego, który wypompowywał powietrze z cylindra, tworząc pustą przestrzeń niezbędną do umożliwienia naciśnięcia atmosfery z góry. To był właśnie prawdziwy „koń pociągowy” silnika. Automatyczne urządzenia dystrybucyjne kontrolowały również przepływ pary. Ciągła obsługa dźwigni nie wymagała żadnej pracy ludzkiej.
Dlaczego ciśnienie barometryczne miało znaczenie
Newcomen działał ostrożnie. Używał pary pod ciśnieniem atmosferycznym. Dzięki temu mógł zachować parametry użytkowe swoich materiałów. Metal wytrzymał obciążenie. Uszczelki pozostały szczelne. Nie było to efektowne ani niebezpieczne. Po prostu zadziałało.
Przez wiele lat maszyna ta osuszała kopalnie. Woda była wrogiem wczesnego górnictwa. Zalane szyby oznaczały utratę rudy i śmierć robotników. Silnik Newcomena wypompował tę wodę. Dbał o sprawne funkcjonowanie kopalń. Ponadto podnosił wodę, aby napędzać koła wodne. Zastosowania przemysłowe wykraczają poza prostą pompę.
Praktyczna rewolucja
Nie była to ciekawostka naukowa. To było narzędzie. Rozwiązywał konkretny problem. Przemysł wydobywczy potrzebował drenażu. Zapewnił to silnik Newcomen. Automatyczna rozdzielnica obniżyła koszty pracy. Konstrukcja niskociśnieniowa zmniejsza ryzyko konserwacji.
Konsekwencje były natychmiastowe. Kopalnie mogłyby sięgać głębiej. Wodę można było przenosić bez polegania wyłącznie na sile mięśni. Silnik stał się podstawą wczesnego górnictwa przemysłowego. Nie chodziło o prędkość. Chodziło o niezawodność. I na długi czas to wystarczyło.