Biographie de Thomas Newcomen, l'inventeur de la machine à vapeur

Biographie de Thomas Newcomen, l'inventeur de la machine à vapeur

Thomas Newcomen (28 février 1663 - 5 août 1729) était un forgeron de Dartmouth, en Angleterre, qui avait assemblé le prototype du premier moteur à vapeur moderne. Sa machine, construite en 1712, était connue sous le nom de "Moteur à vapeur atmosphérique".

Faits saillants: Thomas Newcomen

  • Connu pour: Inventeur de la machine à vapeur atmosphérique
  • Née: 28 février 1663 à Dartmouth, Angleterre
  • Parents: Elias Newcomen et sa première épouse Sarah
  • Décédés: 5 août 1729 à Londres, Angleterre
  • Éducation: Formé comme forgeron à Exeter
  • Époux: Hannah Waymouth (13 juillet 1705)
  • Les enfants: Thomas (décédé en 1767), Elias (décédé en 1765), Hannah

Avant Thomas Newcomen, la technologie des machines à vapeur en était à ses balbutiements. Des inventeurs tels qu'Edward Somerset de Worcester, le voisin de Newcomen, Thomas Savery, et le philosophe français John Desaguliers étaient tous en train de faire des recherches sur la technologie avant que Thomas Newcomen ne commence ses expériences. Leurs recherches ont incité des inventeurs tels que Newcomen et James Watt à inventer des machines à vapeur fonctionnelles et utiles.

Jeunesse

Thomas Newcomen est né le 28 février 1663, l'un des six enfants d'Elias Newcomen (décédé en 1702) et de son épouse Sarah (décédée en 1666). La famille était solidement de la classe moyenne: Elias était un propriétaire libre, un armateur et un marchand. Après le décès de Sarah, Elias s'est remarié avec Alice Trenhale le 6 janvier 1668. C'est Alice qui a élevé Thomas, ses deux frères et ses trois soeurs.

Thomas a probablement servi comme apprenti chez un forgeron à Exeter: bien qu’il n’y en ait aucune trace, il a commencé à exercer la profession de forgeron à Dartmouth vers 1685. La preuve documentaire lui a permis d’acheter des quantités de fer allant jusqu’à 10 tonnes de diverses usines entre 1694 et 1700, il répara l'horloge de la ville de Dartmouth en 1704. À l'époque, Newcomen possédait un magasin de vente au détail, vendant des outils, des charnières, des clous et des chaînes.

Le 13 juillet 1705, Newcomen épouse Hannah Waymouth, fille de Peter Waymouth de Marlborough. Ils ont finalement eu trois enfants: Thomas, Elias et Hannah.

Partenariat avec John Calley

Thomas Newcomen a été aidé dans ses recherches sur la vapeur par John Calley (v. 1663-1717), un homme de Brixton, dans le Devonshire. Les deux sont énumérés sur le brevet pour le moteur à vapeur atmosphérique. John Calley (parfois orthographié Cawley) était un vitrier (certaines sources disent qu'il était un plombier), qui avait fait un apprentissage dans les ateliers de Newcomen et avait continué à travailler avec lui par la suite. Ensemble, ils ont probablement commencé à travailler sur la machine à vapeur à la fin du XVIIe siècle et, en 1707, Newcomen développa ses activités en signant ou en renouvelant de nouveaux baux pour plusieurs propriétés à Dartmouth.

Ni Newcomen ni Calley n’étaient formés en ingénierie mécanique et ils correspondirent avec le scientifique Robert Hooke, lui demandant de les informer de leur projet de construire une machine à vapeur avec un cylindre à vapeur contenant un piston similaire à celui de Denis Papin. Hooke déconseilla leur projet, mais heureusement, les mécaniciens obstinés et peu instruits s'en tenaient à eux. En 1698, Newcomen et Calley fabriquèrent un cylindre expérimental en laiton de 7 pouces de diamètre, scellé par un rabat en cuir autour du piston. Les premiers moteurs à vapeur tels que ceux expérimentés par Newcomen avaient pour objectif de drainer l'eau des mines de charbon.

Thomas Savery

Newcomen était considéré comme un excentrique et un intrigant par les locaux, mais il connaissait la machine à vapeur inventée par Thomas Savery (1650-1715). Newcomen a visité le domicile de Savery à Modbury, en Angleterre, à 25 km de son lieu de résidence. Savery a embauché Newcomen, forgeron et forgeron expérimenté, pour créer un modèle de travail de son moteur. Newcomen a été autorisé à créer lui-même une copie de la machine Savery, qu'il a installée dans son propre jardin, où il a travaillé avec Calley à l’amélioration du design de Savery.

Bien que le moteur construit par Newcomen et Calley ne soit pas un succès total, ils obtiennent un brevet en 1708. Il s’agit d’un moteur combinant un cylindre à vapeur et un piston, une condensation de surface, une chaudière séparée et des pompes séparées. Thomas Savery, également titulaire du brevet, était alors titulaire des droits exclusifs d'utilisation de la condensation de surface.

Le moteur à vapeur atmosphérique

Le moteur atmosphérique, tel que conçu initialement, utilisait un processus de condensation lent en appliquant de l'eau de condensation à l'extérieur du cylindre pour produire le vide, ce qui entraînait des coups de moteur à des intervalles très longs. D'autres améliorations ont été apportées, ce qui a considérablement augmenté la rapidité de la condensation. Le premier moteur de Thomas Newcomen produisait 6 ou 8 coups par minute, il passait à 10 ou 12 coups.

Le moteur de Newcomen passait de la vapeur à travers le robinet et montait dans le cylindre, ce qui équilibrait la pression de l'atmosphère et permettait à la lourde tige de pompe de tomber et, avec le poids plus important agissant à travers la poutre, de soulever le piston dans la position appropriée. La tige portait un contrepoids si nécessaire. Le robinet s'est alors ouvert et un jet d'eau du réservoir est entré dans le cylindre, produisant un vide par condensation de la vapeur. La pression de l'air au-dessus du piston l'a ensuite forcé à descendre, ce qui a permis de relever les tiges de la pompe et ainsi le moteur a fonctionné indéfiniment.

Le tuyau est utilisé dans le but de maintenir la partie supérieure du piston recouverte d'eau afin d'éviter les fuites d'air - une invention de Thomas Newcomen. Deux robinets-jauges et une soupape de sécurité ont été intégrés; la pression utilisée était à peine supérieure à celle de l'atmosphère et le poids de la vanne elle-même était généralement suffisant pour maintenir le tuyau enfoncé. L'eau de condensation et l'eau de condensation s'écoulaient par le tuyau ouvert.

Thomas Newcomen a modifié son moteur à vapeur afin de pouvoir actionner les pompes utilisées dans les opérations minières pour extraire l'eau des puits de mine. Il a ajouté une poutre au-dessus de laquelle le piston était suspendu à une extrémité et la tige de pompe à l'autre.

Mort

Thomas Newcomen est décédé le 5 août 1729 à Londres chez un ami. Son épouse Hannah lui survécut, elle s'installa à Marlborough et mourut en 1756. Son fils Thomas devint serge maker à Taunton et son fils Elias devint forgeron (mais pas inventeur) comme son père.

Héritage

Au début, la machine à vapeur de Thomas Newcomen était perçue comme un remaniement des idées précédentes. Il a été comparé à un moteur à piston alimenté par de la poudre à canon, conçu (mais jamais construit) par Christian Huyghens, avec une substitution de la vapeur aux gaz générés par l’explosion de la poudre à canon. Une des raisons pour lesquelles le travail de Newcomen n’a pas été reconnu tient peut-être au fait que, comparé aux autres inventeurs de l’époque, Newcomen était un forgeron de la classe moyenne et que les inventeurs plus éduqués et d’élite ne pouvaient tout simplement pas imaginer qu’une telle personne serait capable d'inventer quelque chose de nouveau.

Il a été reconnu par la suite que Thomas Newcomen et John Calley avaient amélioré la méthode de condensation utilisée dans le moteur Savery. L'inventeur et philosophe français John Theophilus Desaguliers (1683-1744) a écrit que la machine à vapeur de Newcomen était largement utilisée dans tous les districts miniers, en particulier à Cornwall, et qu'elle s'appliquait également au drainage des zones humides, à l'approvisionnement en eau des villes et la propulsion des navires. La première locomotive à vapeur a été inventée dans la première décennie du 19ème siècle, basée en partie sur la technologie de Newcomen.

Sources

  • Allen, J.S. "Nouveau venu, Thomas (1663-1729)." Dictionnaire biographique des ingénieurs civils en Grande-Bretagne et en Irlande, volume 1: 1500-1830. Eds. Skempton, A.W. et al. Londres: Thomas Telford Publishing et Institution of Civil Engineers, 2002. 476-78.
  • Dickinson, Henry Winram. "Newcomen et son moteur à vide." Petite histoire de la machine à vapeur. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. 29-53.
  • Karwatka, Dennis. "Thomas Newcomen, l'inventeur de la machine à vapeur." Instructions techniques 60.7: 9, 2001.
  • Prosser, R.B. "Thomas Newcomen (1663-1729)." Dictionnaire biographique national volume 40 Myllar-Nicholls. Ed. Lee, Sidney. Londres: Smith, Elder & Co., 1894. 326-29.