Waterwheel, mekanisk anordning för att knacka på energin i rinnande eller fallande vatten med hjälp av en uppsättning paddlar monterade runt ett hjul. Kraften i det rörliga vattnet utövas mot paddlarna, och den därav följande rotationen av hjulet överförs till maskiner via axeln på hjulet. Vattenhjulet var kanske den tidigaste källan till mekanisk energi för att ersätta människor och djur, och det exploaterades först för sådana uppgifter som att höja vatten, fullduk och slipkorn.,
Ray Manley/Shostal Associates
en kort behandling av waterwheels följer., För fullständig behandling, se energiomvandling: vattenhjul.
Offentlig DomainSee alla videor för den här artikeln
kombinationen av vattenhjul och överföringslänkage, ofta inklusive växling, var från medeltiden vanligtvis betecknad en Kvarn. Av de tre olika typerna av vattenkvarnar var det enklaste och förmodligen det tidigaste ett vertikalt hjul med paddlar på vilka strömmen av strömmen agerade., Därefter användes det horisontella hjulet för att köra en kvarnsten genom en vertikal axel fäst direkt på hjulet. Tredje var den växlade kvarnen som drivs av ett vertikalt vattenhjul med en horisontell axel. Detta krävde mer kunskap och ingenjörskunskap än de två första, men det hade mycket större potential. Vertikala vattenhjul utmärkte sig också av placeringen av vattenkontakt med hjulet: för det första underskottshjulet; för det andra brösthjulet; och för det tredje överskottshjulet. Dessa vattenhjul använde i allmänhet energin i rörliga strömmar, men tidvattenverk uppträdde också på 11-talet.,
varje typ av Kvarn hade sina speciella fördelar och nackdelar. Relativt lite är känt för sin utveckling före medeltiden, men vissa av deras egenskaper tyder på en ordningsföljd inom ramen för byggnadens komplexitet och möjligheterna till utnyttjande.
det enkla vertikala hjulet krävde lite extra struktur, men kraften och hastigheten för kraftuttag var beroende av strömegenskaper och hjuldiameter., Eftersom förändring av strömriktningen inte var inblandad, visade sig detta hjul vara mest användbart för att höja vatten, till exempel med hjälp av en sträng krukor som fungerade av en kedjedrift.
den horisontella hjulkvarnen (ibland kallad en nordisk eller grekisk Kvarn) krävde också liten hjälpkonstruktion, men den var lämpad för slipning eftersom den övre kvarnen fixerades på den vertikala axeln. Kvarnen kunde dock endast användas där det aktuella flödet var lämpligt för slipning.
den riktade vertikala hjulkvarnen var mer mångsidig., Konstruktionen var relativt enkel om hjulet var av undershot slag, eftersom hjul paddlar kunde helt enkelt doppas i strömmen flödet, oavsett om det var flod, tidvatten, eller man-byggt millrace. En millwright kunde välja sitt utväxlingsförhållande för att matcha kraftutnyttjandet med strömflödeshastigheten, och hjulet kunde monteras i en brobåge eller på en pråm förankrad i midstream. Vitruvius beskrev det första riktade vertikala hjulet för vilket vi har bra bevis. Denna kvarn är också av stor betydelse eftersom det var den första tillämpningen av gearing att utnyttja andra än muskelkraft., Denna Kvarn hade ett underskottshjul och, till skillnad från bröst-eller överskottshjulen, utnyttjade inte vikten av fallande vatten.
© Francisco Javier Gil Oreja / Dreamstime. com
Mills med geared bröst och överskottshjul krävde mer hjälpkonstruktion, men de tillät det mest generaliserade utnyttjandet av tillgänglig vattenkraft., Ett stort byggproblem var att hitta en kvarn där nedgången av vatten skulle vara anpassad till den önskade diametern av hjulet. Antingen en lång millrace från uppströms eller en dam kan användas.
Lite är känt om detaljerna i inriktad utveckling mellan tiden för Vitruvius och 1200-talet. En enastående installation var kornkvarnen på Barbegal, nära Arles, Frankrike, som hade 16 kaskad överskottshjul, var 7 fot (2 meter) i diameter, med trä utväxling. Det uppskattas att denna Kvarn kan möta behoven hos en befolkning på 80 000.,
även om den mycket anpassningsbara, anpassade kvarnen, med dess brett diversifierade strömflödesförhållanden, användes i det romerska riket, tyder historiska bevis på att dess mest dramatiska industriella konsekvenser inträffade under medeltiden i Västeuropa. Efter 1200-talet verkar det överskottsvattenhjulet ha blivit vanligare än underskottshjulet.
den växlade kvarnen av medeltiden var faktiskt en allmän mekanism för utnyttjande av makt., Kraften från en häst – eller boskapsdriven Kvarn var liten jämfört med den från överskottsvattenhjul, som vanligtvis genererade två till fem hästkrafter.
Lämna ett svar