Höyrykoneen historia
Ilmakehän lauhdutusmoottorit > Newcomenin ilmanpainemoottori

Vuonna 1712 valmistuneessa ilmanpainemoottorissaan Thomas Newcomenin voidaan sanoa yhdistäneen suurimman osan Papinin laatimista olennaisista elementeistä ja kehittäneen ensimmäisen käytännön höyrykoneen, jolle oli kaupallista kysyntää. Se oli muodoltaan pinnan tasolle asennettu edestakainen palkkimoottori, joka pyöritti palkkimoottorin toiseen päähän sijoitettuja peräkkäisiä pumppuja. Moottori, joka oli kiinnitetty ketjuilla palkin toiseen päähän, toimi alipaineperiaatteella.
Newcomenin suunnittelussa käytettiin joitakin aiempien konseptien osia. Saveryn mallin tavoin Newcomenin moottori käytti vedellä jäähdytettyä höyryä tyhjiön aikaansaamiseksi. Toisin kuin Saveryn pumppu, Newcomen käytti kuitenkin tyhjiötä vetämään mäntää sen sijaan, että se olisi vetänyt suoraan vettä. Sylinterin yläpää oli avoin ilmakehän paineelle, ja kun tyhjiö muodostui, männän yläpuolella oleva ilmakehän paine työnsi männän alas sylinteriin. Mäntä voideltiin ja tiivistettiin tihkuvalla vedellä, joka tuli samasta säiliöstä, josta saatiin jäähdytysvesi. Jäähdytystehon parantamiseksi hän ruiskutti vettä suoraan sylinteriin.
Mäntä oli kiinnitetty ketjulla suureen kääntyvään palkkiin. Kun mäntä veti palkkia, palkin toinen puoli vedettiin ylöspäin. Tämä pää oli kiinnitetty tankoon, joka veti kaivoksessa olevaa sarjaa tavanomaisia pumpun kahvoja. Tämän tehoiskun lopussa höyryventtiili avattiin uudelleen, ja pumpun tankojen paino veti palkkia alaspäin, jolloin mäntä nousi ylös ja höyryä vedettiin jälleen sylinteriin.
Männän ja palkin käyttö mahdollisti sen, että Newcomenin moottori saattoi käyttää pumppuja eri tasoilla koko kaivoksessa, ja lisäksi se poisti tarpeen käyttää korkeapainehöyryä. Koko järjestelmä oli eristetty yhteen ainoaan rakennukseen pinnalla. Vaikka nämä moottorit olivat tehottomia ja käyttivät erittäin paljon hiiltä (verrattuna myöhempiin moottoreihin), ne nostivat paljon suurempia vesimääriä ja suuremmista syvyyksistä kuin aiemmin oli ollut mahdollista. Vuoteen 1735 mennessä eri puolilla Englantia oli asennettu yli 100 Newcomenin moottoria, ja vuoteen 1800 mennessä niitä arvioitiin olleen käytössä jopa 2 000 (Wattin versiot mukaan luettuina).
John Smeaton teki Newcomenin moottoriin lukuisia parannuksia, erityisesti tiivisteisiin, ja parantamalla niitä hän pystyi lähes kolminkertaistamaan niiden tehokkuuden. Lisäksi hän käytti mieluummin pyöriä kuin palkkeja voiman siirtämiseen sylinteristä, mikä teki hänen moottoreistaan kompaktimpia. Smeaton oli ensimmäinen, joka kehitti tiukan teorian höyrykoneen suunnittelusta ja toiminnasta. Hän laski aiotusta tehtävästä taaksepäin laskien tehtävään tarvittavan tehon määrän, sitä tuottavan sylinterin koon ja nopeuden, sen syöttämiseen tarvittavan kattilan koon ja sen kuluttaman polttoaineen määrän. Nämä laskelmat kehitettiin empiirisesti sen jälkeen, kun Newcomen oli tutkinut kymmeniä Newcomenin moottoreita Cornwallissa ja Newcastlessa ja rakentanut oman kokeilumoottorin kotonaan Austhorpessa vuonna 1770. Kun Wattin moottori esiteltiin vain muutamaa vuotta myöhemmin, Smeaton oli rakentanut kymmeniä yhä suurempia moottoreita, joiden teho oli jopa 100 hevosvoiman luokkaa.