Thomas Newcomen

Zusammenfassung

Thomas Newcomen (Februar 1664 – 5. August 1729) war ein englischer Erfinder, der 1712 den atmosphärischen Motor, den ersten praktischen Brennstoffmotor, entwickelte. Er war von Beruf Eisenwarenhändler und von Berufung her baptistischer Laienprediger.

Er wurde in Dartmouth in Devon, England, in einer Kaufmannsfamilie geboren und am 28. Februar 1664 in der St. Saviour“s Church getauft. Zu jener Zeit waren Überschwemmungen in Kohle- und Zinnminen ein großes Problem. Newcomen beschäftigte sich schon bald mit der Verbesserung von Methoden zum Abpumpen des Wassers aus solchen Minen. Sein Eisenwarengeschäft spezialisierte sich auf die Entwicklung, Herstellung und den Verkauf von Werkzeugen für den Bergbau.

Thomas Newcomen war Laienprediger und lehrender Ältester in der örtlichen Baptistengemeinde. Nach 1710 wurde er Pastor einer örtlichen Gruppe von Baptisten. Sein Vater hatte zu der Gruppe gehört, die den bekannten Puritaner John Flavel nach Dartmouth brachte. Später war einer von Newcomens Geschäftskontakten in London, Edward Wallin, ein weiterer baptistischer Geistlicher, der Verbindungen zu dem bekannten Doktor John Gill aus Horsleydown, Southwark, hatte. Newcomens Verbindung mit der Baptistenkirche in Bromsgrove trug wesentlich zur Verbreitung seiner Dampfmaschine bei, da die Ingenieure Jonathan Hornblower Sr. und sein Sohn in derselben Kirche tätig waren.

Newcomens große Leistung war seine Dampfmaschine, die er um 1712 entwickelte. Er kombinierte die Ideen von Thomas Savery und Denis Papin und schuf eine Dampfmaschine, mit der Wasser aus einer Zinnmine gehoben werden sollte. Es ist wahrscheinlich, dass Newcomen bereits mit Savery, dessen Vorfahren Kaufleute in Süd-Devon waren, bekannt war. Savery hatte auch einen Posten bei den Commissioners for Sick and Hurt Seamen inne, der ihn nach Dartmouth führte. Savery hatte eine „Feuermaschine“ entwickelt, eine Art thermischen Siphon, in dem Dampf in einen leeren Behälter geleitet und dann kondensiert wurde. Das so entstandene Vakuum wurde genutzt, um Wasser aus dem Sumpf am Boden der Mine anzusaugen. Die „Feuerspritze“ war nicht sehr effektiv und konnte nur in einer begrenzten Tiefe von etwa dreißig Fuß arbeiten.

Newcomen ersetzte das Auffanggefäß (in dem der Dampf kondensiert wurde) durch einen Zylinder mit einem Kolben nach dem Entwurf von Papin. Statt des Vakuums, das Wasser ansaugt, zieht es den Kolben nach unten. Auf diese Weise wurde eine Balkenmaschine betrieben, bei der ein großer Holzbalken auf einem zentralen Drehpunkt schwankte. Auf der anderen Seite des Balkens befand sich eine Kette, die mit einer Pumpe am Boden des Bergwerks verbunden war. Während der Dampfzylinder mit Dampf gefüllt wurde, um ihn für den nächsten Arbeitstakt vorzubereiten, wurde Wasser in den Pumpenzylinder gesaugt und durch das Gewicht der Maschine in ein Rohr an die Oberfläche befördert. Newcomen und sein Partner John Calley bauten die erste erfolgreiche Maschine dieses Typs in der Kohlenfabrik Conygree bei Dudley in den West Midlands. Eine funktionsfähige Nachbildung dieser Maschine kann im nahe gelegenen Black Country Living Museum besichtigt werden.

Über Newcomens späteres Leben ist vergleichsweise wenig bekannt. Nach 1715 wurden die Angelegenheiten des Motors über eine Gesellschaft ohne eigene Rechtspersönlichkeit, die „Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire“, abgewickelt. Ihr Sekretär und Schatzmeister war John Meres, Sekretär der Society of Apothecaries in London. Diese Gesellschaft gründete eine Gesellschaft, die das Monopol für die Lieferung von Arzneimitteln an die Marine besaß und eine enge Verbindung zu Savery herstellte, dessen Testament er bezeugte. Zum Komitee der Eigentümer gehörte auch Edward Wallin, ein Baptist schwedischer Abstammung und Pfarrer einer Kirche in Maze Pond, Southwark. Newcomen starb 1729 in Wallins Haus und wurde auf dem Friedhof Bunhill Fields am Rande der Londoner City beigesetzt: Die genaue Stelle seines Grabes ist unbekannt.

Bis 1733 wurden etwa 125 Newcomen-Maschinen, die nach Saverys Patent arbeiteten (das per Gesetz verlängert wurde, so dass es erst 1733 auslief), von Newcomen und anderen in den meisten wichtigen Bergbaurevieren Großbritanniens und auf dem europäischen Kontinent installiert: zur Entwässerung von Kohleminen im Black Country, in Warwickshire und in der Nähe von Newcastle upon Tyne, in Zinn- und Kupferminen in Cornwall und in Bleiminen in Flintshire und Derbyshire, neben anderen Orten.

Der Newcomen-Motor hielt sich etwa 75 Jahre lang ohne wesentliche Veränderungen und verbreitete sich allmählich in weiteren Gebieten des Vereinigten Königreichs und auf dem europäischen Festland. Zunächst wurden Messingzylinder verwendet, die jedoch teuer und in ihrer Größe begrenzt waren. Neue Eisengusstechniken, die von der Coalbrookdale Company in den 1720er Jahren eingeführt wurden, ermöglichten die Verwendung größerer Zylinder, die in den 1760er Jahren einen Durchmesser von bis zu 1,8 m (6 Fuß) hatten. Die Erfahrung führte zu einer besseren Konstruktion und geringfügigen Verfeinerungen des Layouts. Die mechanischen Details wurden von John Smeaton, der in den frühen 1770er Jahren viele große Motoren dieses Typs baute, stark verbessert; seine Verbesserungen wurden rasch übernommen. Bis 1775 waren etwa 600 Newcomen-Motoren gebaut worden, von denen allerdings viele schon vorher verschlissen und aufgegeben oder ersetzt worden waren.

Die Newcomen-Maschine war keineswegs eine effiziente Maschine, obwohl sie wahrscheinlich so kompliziert war, wie es die Konstruktions- und Werkstofftechnik des frühen 18. Bei der Kondensation des Dampfes ging viel Wärme verloren, da der Zylinder gekühlt wurde. In einer Zeche, in der unverkäufliche kleine Kohle (Schlacke) zur Verfügung stand, fiel dies nicht übermäßig ins Gewicht, erhöhte aber die Abbaukosten erheblich, wenn die Kohle nicht leicht verfügbar war, wie in Cornwall. Newcomens Maschine wurde nach 1775 in Gebieten, in denen Kohle teuer war (vor allem in Cornwall), nach und nach durch eine von James Watt erfundene, verbesserte Konstruktion ersetzt, bei der der Dampf in einem separaten Kondensator kondensiert wurde. Die Watt“sche Dampfmaschine war dank besserer technischer Verfahren wie der Wilkinson“schen Bohrmaschine sehr viel sparsamer und ermöglichte es Watt und seinem Partner Matthew Boulton, auf der Grundlage des eingesparten Kraftstoffs beträchtliche Tantiemen zu kassieren.

In der Folgezeit entwickelte Watt weitere Verbesserungen, darunter den doppelt wirkenden Motor, bei dem sowohl der Aufwärts- als auch der Abwärtshub ein Krafthub war. Diese waren besonders für den Antrieb von Textilfabriken geeignet, und viele Watt-Motoren wurden in diesen Industrien eingesetzt. Die ersten Versuche, Maschinen mit Newcomen-Motoren anzutreiben, waren von gemischtem Erfolg gekrönt, da der Einfachhub eine ruckartige Bewegung erzeugte, aber durch den Einsatz von Schwungrädern und besserer Technik konnten diese Probleme weitgehend überwunden werden. Bis 1800 wurden Hunderte von Rotationsmotoren gebaut, die nicht von Watt stammten, insbesondere in Bergwerken und Eisenhütten, wo unregelmäßige Bewegungen kein Problem darstellten, aber auch in Textilfabriken. (siehe Verweis (2) unten).

Trotz der Verbesserungen durch Watt blieben die Common Engines (wie sie damals genannt wurden) noch lange Zeit in Gebrauch, und selbst in der Zeit von Watts Patent (bis 1800) wurden viel mehr Newcomen-Motoren als Watt-Motoren gebaut, da sie billiger und weniger kompliziert waren. Von den über 2.200 im 18. Jahrhundert gebauten Motoren waren nur etwa 450 Watt-Motoren. Elemente der Watt“schen Konstruktion, insbesondere der Separatkondensator, wurden in viele „Piraten“-Motoren übernommen. Auch nach 1800 wurden weiterhin Motoren des Typs Newcomen gebaut, die routinemäßig mit Kondensatoren ausgestattet wurden. Sie wurden auch häufig nachträglich in bestehende Newcomen-Motoren eingebaut (der so genannte „Pickle-Pot“-Kondensator).

Beispiele für Newcomen-Motoren befinden sich unter anderem im Science Museum in London, England, und im Ford Museum in Dearborn, Michigan, USA.

1964 veranlasste die Newcomen Society of London die Überführung einer Newcomen-Maschine von Hawkesbury Junction, Warwickshire, nach Dartmouth, wo sie mit einer hydraulischen Anlage anstelle des Dampfkessels betrieben wird. Nach Angaben von Dr. Cyril Boucher von der Newcomen Society stammt diese Newcomen Memorial Engine aus dem Jahr 1725, wobei neue Ventile und andere Teile später hinzugefügt wurden.

Die vielleicht letzte gewerblich genutzte Lokomotive im Newcomen-Stil – und die letzte, die noch an ihrem ursprünglichen Standort steht – befindet sich im Elsecar Heritage Centre in der Nähe von Barnsley in South Yorkshire. Sie wurde zwischen 2012 und 2015 restauriert und im Mai 2016 von Prinz Edward, Earl of Wessex, eingeweiht. Eine weitere Newcomen-Lokomotive, die in Betrieb gezeigt werden kann, ist die moderne Nachbildung im Black Country Museum in Dudley, West Midlands. Die Newcomen Memorial Engine in Dartmouth ist in Bewegung zu sehen, wird aber hydraulisch betrieben.

Am 23. Februar 2012 veröffentlichte die Royal Mail im Rahmen ihrer Serie „Britons of Distinction“ eine Briefmarke, die Newcomens atmosphärische Dampfmaschine zeigt.

Quellen

  1. Thomas Newcomen
  2. Thomas Newcomen
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