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| Sépulture | |
| Activités | Inventeur, ferronnier,mécanicien  |
Thomas Newcomen est un pasteurchrétien baptiste etmécanicien anglais, il est l'un des inventeurs de la premièremachine à vapeur. Il est né le àDartmouth (Devon,Angleterre) et mort le àLondres.
Thomas Newcomen était un prédicateur laïc et un enseignant dans une églisebaptiste deDartmouth[1]. En 1710, il est devenu pasteurbaptiste d'un groupe local.
La région duDevon était riche enétain et de nombreusesmines y étaient exploitées. L’évacuation des eaux d’infiltration constituait alors un problème majeur, et l’inondation des puits empêchait l’extraction du minerai à partir d'une certaine profondeur. L’apport de Newcomen fut de mettre au point unemachine à vapeur utilisable pour l’exhaure et qui remplacera par la suite toutes les machines traditionnellement dépendantes de la force d'un cours d'eau.
Newcomen développa samachine à vapeur avec son associéThomas Savery en 1712. Savery avait proposé une « machine à foyer » fonctionnant comme une sorte dethermosiphon. Le dispositif comprenait un réservoir vide relié par un tuyau à unpuisard au fond de la mine. De la vapeur à basse pression était admise dans le réservoir, puis condensée par de l’eau froide pulvérisée, pour produire unvide relatif aspirant le piston de la machine sous l'effet de lapression atmosphérique qui vaut environ 1 kg/cm2 qui agit sur l'autre face du piston (face externe). Le balancier actionne le piston d'une pompe qui exhaure l’eau d'un puisard. L’eau retenue dans le réservoir était évacuée, et le processus se répétait. Cette « machine à foyer » n’était pas très efficace, et ne pouvait fonctionner qu’en dessous d’une faible profondeur.
Sur les premières machines le cylindre était un prisme à section carrée[2]. La machine à vapeur servait à pomper l'eau dans les mines de charbon.
Newcomen conçut une machine àbalancier, constituée d’une grande poutre de bois se balançant autour d’un pivot central. D'un côté de ce balancier partait une chaîne reliée à unepompe en fond de mine, et de l'autre côté, une chaîne était reliée à la tige d’unpiston pouvant se déplacer à l'intérieur d'un cylindre vertical ouvert à son extrémité supérieure. L'étanchéité était assurée par unjoint primitif constitué d’une corde dechanvre enroulée autour du piston, dont la circonférence était biseautée. Cette corde, gonflée par l'humidité, était pressée au moyen de poids métalliques.
De la vapeur à basse pression, produite dans le ballon d'une chaudière, était admise dans le cylindre. Un vide était alors créé par une aspersion d’eau condensant la vapeur, et la pression atmosphérique qui s'exerçait sur la face supérieure du piston le faisait descendre. Ce mouvement actionnait les parties mobiles de la pompe, qui revenaient ensuite à leur position initiale par leur propre poids. La vapeur était alors à nouveau admise sous le piston, chassant les condensats par un tuyau de purge, et renouvelant le processus.
La vapeur est produite enA et passe dans le cylindreB par le tuyauC. Dans ce cylindre la vapeur pousse le pistonD vers le haut, comme dans la machine dePapin, aidé par le contrepoidsK. La liaison entre le pistonD et la poutreF (dont les extrémités sont terminées par desarcs de cercle) est assurée par la tige fixeE et une chaîne.Le contrepoidsK est attaché via la chaîneH à l’autre bout de la poutre. La tige de la pompe est fixée à la base du contrepoids. Cette tige est poussée vers le haut et vers le bas par le mouvement correspondant du contrepoids. Quand l'admission de vapeur via le tuyauC est arrêtée par la vanne d’arrêt le contenu du cylindre est confiné. L’eau venant du réservoirL est injectée dans le cylindre via le tuyauP. Cette eau injectée dans le cylindre accélère la condensation de la vapeur dans le cylindre ce qui crée un vide (relatif). Le piston est dès lors repoussé vers le bas par la pression de l’air externe (ambiant), le piston entraine aussi la poutreF. Ce mouvement soulève le contrepoidsK et aussi la tigeI de la pompe vers le haut (c'est à ce moment que se produit le pompage de l'eau depuis le fond du puits, la tige travaille entraction).Le tuyauR évacue l’eau condensée, la partie immergée de ce tuyau, (qui a la forme d’un U) est représentée par la lettreS. et fermant le circuit du cylindre fermement.M est la liaison d’une petite pompe auxiliaire qui remplit le réservoirL au travers du tuyauN. Dans la version d’origine les vannes d’arrêts étaient actionnées manuellement.
Soupape « reniflante »[3] : Newcomen constate qu'après plusieurs cycles, la machine s'arrête. Cela vient de l'air dissous dans l'eau (de la chaudière et du jet de condensation) qui s'accumule dans le cylindre avec le temps. Une soupape est ajoutée en bas du cylindre pour évacuer cet air. Cette soupape est chargée avec du plomb pour qu'elle ne s'ouvre que quand la pression est maximale. Quand le piston est en bas et que le cylindre est mis en communication avec la chaudière, la soupape « reniflante » s'ouvre et laisse échapper l'air et un peu de vapeur. Elle se referme quand le piston, en remontant, découvre le cylindre froid, ce qui fait baisser légèrement la pression dans le cylindre. Son nom vient du bruit qu'elle produit.
Au début, lesvannes d’admission de vapeur et de l’eau d’aspersion étaient manœuvrées manuellement. Il est rapporté qu’en 1713 un garçon nommé Humphrey Potter[4], chargé d’ouvrir et fermer les vannes de la machine, la fit fonctionner sans assistance en plaçant convenablement des cordes et des butées afin d’ouvrir et fermer les vannes. Ce dispositif fut simplifié en 1718 par Henry Beighton, qui suspendit au balancier une barre agissant sur des tiges qui actionnaient les vannes.
Newcomen fabriqua en1711 une machine commercialisable, dont la puissance équivalait celle de six chevaux vapeur, soit environ 4 500 watts. En 1712, Newcomen et John Calley construisirent leur première machine près d’un puits de mine inondé, et le pompèrent pendant des heures afin de démontrer sa puissance. Elle fut ensuite utilisée la même année parConygree Coalworks près deDudley dans les West Midlands, et une réplique fonctionnelle de cette machine peut être vue dans un musée voisin, leBlack Country Living Museum. Bientôt, les commandes affluèrent de mines en terrain humide de toute l'Angleterre. Newcomen partagea son brevet avec Savery, en raison de l'usage de son système d'aspersion. La machine de Newcomen fut largement utilisée à l’exhaure des mines du sud-ouest de l’Angleterre, en particulier dans les mines d’étain deCornouailles.
À sa mort, Newcomen avait installé plus d'une centaine de ses machines, au sud-ouest de l’Angleterre, dans lesMidlands, au nord duPays de Galles et enCumbria. Les machines de Newcomen et leursengine house, hautes de plus de 10 mètres surmontées par une cheminée se multiplient et dominent littéralement lepaysage des bassins industriels pour en devenir un élément caractéristique[5].
La première machine du continent fut installée en 1721 par l'IrlandaisJohn O'Kelly dans unehouillère deJemeppe-sur-Meuse enBelgique.
En1725, ces machines étaient couramment en usage dans les houillères, où elles furent exploitées sans grand changement pendant trois-quarts de siècle.John Smeaton, qui construisit de nombreuses machines de ce type vers1770, l'améliora par de nombreux détails techniques.
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