Biografia di Thomas Newcomen, inventore del motore a vapore

Thomas Newcomen (28 febbraio 1663 - 5 agosto 1729) era un fabbro di Dartmouth, in Inghilterra, che assemblava il prototipo del primo moderno motore a vapore. La sua macchina, costruita nel 1712, era nota come "motore a vapore atmosferico".

Fatti veloci: Thomas Newcomen

• Conosciuto per: Inventore del motore a vapore atmosferico
• Nato: 28 febbraio 1663 a Dartmouth, in Inghilterra
• genitori: Elias Newcomen e la sua prima moglie Sarah
• Morto: 5 agosto 1729 a Londra, Inghilterra
• Formazione scolastica: Addestrato come ferramenta (fabbro) in Exeter
• Sposa: Hannah Waymouth (m. 13 luglio 1705)
• Bambini: Thomas (d. 1767), Elias (d. 1765), Hannah

Prima dell'epoca di Thomas Newcomen, la tecnologia del motore a vapore era agli inizi. Inventori come Edward Somerset di Worcester, il vicino di Newcomen Thomas Savery e il filosofo francese John Desaguliers stavano tutti facendo ricerche sulla tecnologia prima che Thomas Newcomen iniziasse i suoi esperimenti. La loro ricerca ha ispirato inventori come Newcomen e James Watt a inventare macchine a vapore pratiche e utili.

Primi anni di vita

Thomas Newcomen nacque il 28 febbraio 1663, uno dei sei figli di Elias Newcomen (morto nel 1702) e sua moglie Sarah (morto nel 1666). La famiglia era solidamente borghese: Elias era proprietario libero, armatore e commerciante. Dopo la morte di Sarah, Elias si risposò con Alice Trenhale il 6 gennaio 1668, e fu Alice che allevò Thomas, i suoi due fratelli e tre sorelle.

Thomas probabilmente prestò servizio come apprendista presso una ferramenta di Exeter: sebbene non ne sia noto, iniziò a commerciare come fabbro a Dartmouth verso il 1685. Prove documentali gli hanno fatto acquistare quantità di ferro fino a 10 tonnellate da vari mulini tra il 1694 e il 1700, e riparò l'orologio della città di Dartmouth nel 1704. All'epoca Newcomen aveva un negozio al dettaglio, che vendeva strumenti, cerniere, chiodi e catene.

Il 13 luglio 1705, Newcomen sposò Hannah Waymouth, figlia di Peter Waymouth di Marlborough. Alla fine ebbero tre figli: Thomas, Elias e Hannah.

Partnership con John Calley

Thomas Newcomen fu assistito nelle sue ricerche sul vapore da John Calley (1663-1717 ca.), un uomo di Brixton, nel Devonshire. Entrambi sono elencati nel brevetto per il motore a vapore atmosferico. John Calley (a volte scritto Cawley) era un vetraio - alcune fonti dicono che fosse un idraulico - che ha svolto un apprendistato nelle officine di Newcomen e ha continuato a lavorare con lui in seguito. Insieme probabilmente iniziarono a lavorare sul motore a vapore alla fine del 17 ° secolo e, nel 1707, Newcomen ampliò le sue attività, stipulando o rinnovando nuovi contratti di locazione su una serie di proprietà a Dartmouth.

Né Newcomen né Calley avevano studiato ingegneria meccanica e corrispondevano allo scienziato Robert Hooke, chiedendogli di consigliarli sui loro piani per costruire un motore a vapore con un cilindro a vapore contenente un pistone simile a quello di Denis Papin. Hooke sconsigliò il loro piano, ma, fortunatamente, la meccanica ostinata e non istruita si attenne ai loro piani: nel 1698, Newcomen e Calley realizzarono un cilindro sperimentale in ottone del diametro di 7 pollici, sigillato con un lembo di cuoio attorno al bordo del pistone. Lo scopo dei primi motori a vapore come quelli sperimentati da Newcomen era di drenare l'acqua dalle miniere di carbone.

Thomas Savery

Newcomen era considerato un eccentrico e un intrigatore dai locali, ma sapeva del motore a vapore inventato da Thomas Savery (1650-1715). Newcomen visitò la casa di Savery a Modbury, in Inghilterra, a 15 miglia da dove viveva Newcomen. Savery assunse Newcomen, un abile fabbro e un commerciante di ferro, per forgiare un modello funzionante del suo motore. A Newcomen è stato permesso di fare una copia della macchina Savery per sé, che ha installato nel suo cortile, dove lui e Calley hanno lavorato per migliorare il design di Savery.

Sebbene il motore che Newcomen e Calley costruirono non ebbe un successo totale, riuscirono a ottenere un brevetto nel 1708. Quello era per un motore che combina un cilindro del vapore e un pistone, una condensa superficiale, una caldaia separata e pompe separate. Sul brevetto fu anche nominato Thomas Savery, che a quel tempo deteneva il diritto esclusivo di usare la condensa superficiale.

Il motore a vapore atmosferico

Il motore atmosferico, come inizialmente progettato, utilizzava un lento processo di condensazione applicando acqua di condensa all'esterno del cilindro, per produrre il vuoto, che a sua volta faceva sì che le corse del motore avvenissero a intervalli molto lunghi. Furono fatti ulteriori miglioramenti, che aumentarono enormemente la rapidità della condensazione. Il primo motore di Thomas Newcomen produsse 6 o 8 colpi al minuto, che migliorò a 10 o 12 colpi.

Il motore di Newcomen ha fatto passare il vapore attraverso il rubinetto e nel cilindro, il che ha equilibrato la pressione dell'atmosfera e ha permesso alla pesante asta della pompa di cadere, e, grazie al maggior peso che agisce attraverso il raggio, ha portato il pistone nella posizione corretta. L'asta portava un contrappeso se necessario. Il rubinetto poi si aprì e un getto d'acqua dal serbatoio entrò nel cilindro, producendo un vuoto dalla condensazione del vapore. La pressione dell'aria sopra il pistone lo costrinse a scendere, sollevando di nuovo le aste della pompa, e quindi il motore funzionava a tempo indeterminato.

Il tubo viene utilizzato allo scopo di mantenere coperta la parte superiore del pistone con acqua, per evitare perdite d'aria, un'invenzione di Thomas Newcomen. Furono integrati due rubinetti di controllo e una valvola di sicurezza; la pressione utilizzata era appena maggiore di quella dell'atmosfera e il peso della valvola stessa era normalmente sufficiente per mantenere il tubo verso il basso. L'acqua di condensa, insieme all'acqua di condensa, scorreva attraverso il tubo aperto.

Thomas Newcomen ha modificato il suo motore a vapore in modo che potesse alimentare le pompe utilizzate nelle operazioni di estrazione che hanno rimosso l'acqua dai pozzi delle miniere. Aggiunse una trave aerea, da cui il pistone era sospeso a un'estremità e l'asta della pompa all'altra.

Morte

Thomas Newcomen morì il 5 agosto 1729, a Londra, a casa di un amico. Sua moglie Hannah gli sopravvisse, si trasferì a Marlborough e morì nel 1756. Suo figlio Thomas divenne un serge maker (produttore di tessuti) a Taunton, e suo figlio Elias divenne un ferramenta (ma non un inventore) come suo padre.

eredità

Inizialmente, il motore a vapore di Thomas Newcomen era visto come una nuova versione delle idee precedenti. È stato confrontato con un motore a pistoni alimentato da polvere da sparo, progettato (ma mai costruito) da Christian Huyghens, con una sostituzione del vapore per i gas generati dall'esplosione della polvere da sparo. Parte del problema per cui il lavoro di Newcomen non è stato riconosciuto potrebbe essere che, rispetto agli altri inventori dell'epoca, Newcomen era un fabbro della classe media, e gli inventori più istruiti ed elitari semplicemente non potevano immaginare che una persona del genere sarebbe stata in grado di inventare qualcosa di nuovo.

Successivamente è stato riconosciuto che Thomas Newcomen e John Calley avevano migliorato il metodo di condensazione utilizzato nel motore Savery. L'inventore e filosofo francese John Theophilus Desaguliers (1683-1744), scrisse che il motore a vapore di Newcomen entrò ampiamente in uso in tutti i distretti minerari, in particolare in Cornovaglia, e fu anche applicato al drenaggio delle zone umide, alla fornitura di acqua alle città e propulsione navale. La prima locomotiva a vapore fu inventata nel primo decennio del XIX secolo, basandosi in parte sulla tecnologia di Newcomen.

fonti

• Allen, J.S. "Newcomen, Thomas (1663-1729)." Un dizionario biografico degli ingegneri civili in Gran Bretagna e Irlanda, Volume 1: 1500-1830. Eds. Skempton, A.W. et al. Londra: Thomas Telford Publishing and Institution of Civil Engineers, 2002. 476-78.
• Dickinson, Henry Winram. "Newcomen e il suo motore a vuoto." Una breve storia del motore a vapore. Cambridge: Cambridge University Press, 2011. 29-53.
• Karwatka, Dennis. "Thomas Newcomen, inventore del motore a vapore." Indicazioni tecniche 60.7: 9, 2001. 
• Prosser, R.B. "Thomas Newcomen (1663-1729)." Dizionario della biografia nazionale Volume 40 Myllar-Nicholls. Ed. Lee, Sidney. Londra: Smith, Elder & Co., 1894. 326-29.