Mucidi Thomas Newcomen‘ın adını taşıyan Newcomen buhar makinesi, mekanik işler için buhar gücünü kullanmak üzere tasarlanan ilk pratik cihazdı. İlk Newcomen buhar makinesi 1712 yılında üretildi. Makine, o dönemde zaten bilinen buhar silindiri ve buhar gücüyle çalışan piston teknolojilerini birleştirerek, bir denge kaldırıcı yardımıyla pompanın yükselip alçalmasını sağlıyordu. Bu sayede Newcomen, basit bir şekilde kömür yakarak kuyulardan, madenlerden ve rezervuarlardan sürekli olarak büyük miktarlarda su pompalanabilmesini sağlayan bir kaldırma motoru yarattı.
Artık ağır işçiliğe gerek kalmamıştı. (Bu buluştan önce tulumbaları genellikle atlar çekiyordu.) Makine hem görece basitti hem de maliyeti bir ahır dolusu atın bakımıyla uğraşmaktan daha düşüktü. Buna 18. yüzyılın başlarında İngiltere’de hızla genişlemekte olan sanayi de eklenince makine kısa sürede popüler hale geldi.
Yalnızca İngiltere’de değil, İskoçya’da, Galler’de ve Kıta Avrupa’nda da Newcomen makineleri kuruldu. 18. yüzyılın ortalarında, yani Newcomen’ın makineyi icat etmesinden sadece 40 yıl sonra 100’den fazla sistem kurulmuştu. Buhar makinesinin İngiliz sanayisinin gelişmesinden oynadığı büyük rol düşünülünce, Newcomen’ın ezber bozan buluşları, bugün Sanayi Devrimi’nin temellerinden biri olarak kabul ediliyor.
Tabii ki günümüz standartlarıyla, hatta 18. yüzyıl sonlarında ulaşılan standartlarla karşılaştırıldığında Newcomen’ın makinesi son derece kaba ve basit kalıyor. Aslına bakılırsa makinenin 1769’a kadar çözülemeyen önemli bir kusuru vardı: Makinenin piston silindiri her buhar çevrimi için doğrudan soğutulduğundan, kazanda üretilen buharın çoğu, bir sonraki çevrimde silindiri yeniden ısıtmak için boşa harcanıyordu. Newcomen makinesi büyüdükçe silindir de büyüyor, bunun sonucunda silindiri yeniden ısıtmak için daha da fazla buhar gerekiyordu. Yani makine büyüdükçe sorun daha da büyüyordu. Isıtma için giderek daha fazla miktarda buhar boşa harcanıyor ve gereken buharı üretmek için de daha fazla kömür yakılıyordu.
Bu kusuruna rağmen Newcomen makinesinin buhar gücünü kinetik enerjiye ve mekanik işe dönüştürme becerisi, mühendislikte önemli bir dönüm noktası oldu ve o dönemde İngiliz sanayisinin şekillenmesinde kilit rol oynadı.
Watt Ne Yaptı?
James Watt buhar makinesinin mucidi olarak tanınıyor ama her şeyi tek başına mı yaptı?
Newcomen buhar makinesinin temel sorunu, onu çalıştırmanın çok pahalıya patlamasıydı. Çünkü vakum oluşturmak için merkezi silindir duvarları soğuk kalıyor, bir sonraki buhar dalgası silindire girdiğinde buharın bir kısmı hemen yoğuşuyordu. Silindirin bu şekilde yeniden ısıtılması, büyük miktarda buharı boşa harcayarak kömür tüketimini önemli ölçüde artıyordu. Bu sorunu 1769 yılında İskoç mühendis James Watt çözdü. Watt, Glasgow Üniversitesindeki eski bir Newcomen makinesini tamir ederken aklına bir fikir geldi: Yoğuşma, buhar silindirine boruyla bağlı ayrı bir odada meydana gelirse silindir sürekli sıcak tutulabilirdi. Watt, yeni buhar makinesinin patentini aldı. Kendi makinesi büyük ölçüde Thomas Newcomen’ınkini temel almasına rağmen telif ücreti ödememek için birçok duruşmada makinesini bizzat savundu.
Newcomen Buhar Makinesi Nasıl Güç Üretiyordu?
1. Kazan: Kömürlü kazan,silindirde kullanılmak üzere sürekli olarak buhar üretir.
2. Silindir: Silindir, kazandan gelen buharla ısıtılır. Yine kazandan gelen buharla doldurularak yüksek basınç elde edilir.
3. Vana: Silindir ısındıktan sonra bir su vanası açılır ve silindirin zeminine soğuk su döker.
4. Piston: Soğuk su dökülünce buhar hızla yoğuşarak pistonun altında bir vakum oluşturur ve pistonu aşağı doğru çeker.
5. Kaldıraç: Pistonun aşağı hareketi, metal bir zincir aracılığıyla bir denge kaldıracını da aşağı çeker. Kaldıraç, merkezi bir dayanma noktası üzerinde hareket eder.
6. Pompa: Kaldıracın piston olmayan tarafına büyük bir pompa çubuğu bağlıdır. Piston inerken bu çubuk, kuyudan veya madenden çektiği suyla birlikte yukarı çekilir.