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 Holzbodenwasserrad am Balkhauser Kotten in Solingen  Wasserrad |
 Die Wasserräder der Mühlrather Mühle am Harikmeer im Schwälmtal |
EIN Wasserrad macht es möglich Arbeit das zu tun Schwere- und kinetische Energie verwendet. Auf diese Weise können Maschinen wie Brechmühlen oder Generatoren mit Strom versorgt werden. Eine Mühle, die von einem Wasserrad angetrieben wird, heißt a Wassermühle.
Im industrialisiert Trotzdem werden die meisten Wasserräder heute in Gegenden nicht mehr zur Energiegewinnung, sondern eher zu nostalgischen Zwecken genutzt. Dort wo ein anderer Wasserrecht vorhanden ist und eine ausreichende, gleichmäßige Wasserkraft vorhanden ist, wird die Energie übertragen mittels Turbinen betrieben. Dadurch ist die wirtschaftliche Bedeutung von Wasserrädern in Industriegebieten heute noch begrenzt. Die meisten Wasserräder sind daher heutzutage in den zahlreichen Museen, einige treiben kleine Generatoren an und dienen der Stromversorgung.
Der Löwenanteil der Wasserräder befindet sich mittlerweile in Entwicklungsländern Afrika und Asien, wo sie auch heute noch ein unverzichtbares Werkzeug sind. Meist Landwirtschaft ist heute ohne Wasserräder nicht mehr vorstellbar.
Geschichte
Das Erfindung des Wasserrades war ein Meilenstein in der technischen Entwicklung der Menschheit, wie durch die Ausbeutung Wasserkraft Gegenteil Muskelkraft viel mehr mechanische Energie zur Verfügung gestellt werden könnte.
Zum Beispiel wurden Wasserräder zur Bewässerung in der Landwirtschaft verwendet, als Schaufelrad zum Heben von Wasser. Solche Schaufelräder werden seit vielen Jahrhunderten in verschiedenen Kulturen verwendet, wie z Ägypten, Syrien, Indien und China. Es wird angenommen, dass Wasserschaufelräder 1200 v. Chr. im Mesopotamien in Gebrauch genommen wurden.
Bei Wasserschaufelrädern werden Wassereimer mit ihren von der Strömung angetriebenen Schaufelblättern direkt am Wasserrad montiert. Daher ist keine Kraftübertragung über die Welle notwendig. Am höchsten Punkt des Rades mündet der Wassereimer in ein Auffangbecken, wo er in eine Bewässerungsrinne mündet. In dem Mittelalter Diese Technologie hielt auch in Mitteleuropa Einzug, wenn auch nicht wirklich in den Niederlanden, weil die Niederländer über eine leistungsfähigere Energieerzeugung verfügten, die Windmühle. Sie überlebten in Europa bis vor wenigen Jahrzehnten, danach wurden sie oft durch moderne Bewässerungsanlagen ersetzt. Im Moherdorf im Deutschland sind noch neun historische Wasserschaufelräder in Betrieb, die bereits vor Beginn der 15. Jahrhundert waren im Einsatz.
Bereits im Römerzeit Wasserräder wurden auch zum Antrieb verwendet Brechmühlen eingesetzt. Der römische Baumeister und Ingenieur Vitruvian beschreibt in seinem "Die Architektur" von dem 1. Jahrhundert v. sowohl das Prinzip des Wasserschaufelrades als auch das der Brechmühle im Detail. Seit der 12. Jahrhundert Wassermühlen waren in Mitteleuropa weit verbreitet. Später nutzte Ölmühlen, Walkmühlen, Sägewerke, Hammerschmiede und Mühlen oben. Zu Beginn der Industrialisierung diente das Wasserrad in den ersten Jahren zum Antrieb von Maschinen Getriebe. Auch in der Bergbau sie dienten zum Materialtransport und zur Bewässerung der Minenbrüche, zum Beispiel in der Oberharzer Wasserregal.
Eine ausreichende Wasserversorgung war ein wichtiger Punkt bei der Standortwahl der damals entstehenden Fabriken, im Gegensatz zu anderen Kriterien in der heutigen Zeit. Ein wesentlicher Punkt waren auch die notwendigen Wasserrechte ein Wasserrad zu benutzen. Beispielsweise findet man im Einzugsgebiet von Flüssen oder großen Bächen noch Eigentumsrechte alter Industriegebiete, die vom jetzigen Eigentümer nicht mehr genutzt werden.
Bis zum Ende der 19. Jahrhundert machte das Aufkommen Wasserturbinen es ist möglich, viel größere Gewässer und Wasserfälle zu nutzen. Mit der Einführung der Elektrizität musste die Energie nicht mehr mechanisch übertragen werden, sondern konnte in elektrischen Strom umgewandelt werden. Es entstand Wasserkraftwerke, die aufgrund ihrer Größenordnung günstiger produzieren könnten und nach und nach die kleineren Wasserradkraftwerke verdrängten. Versuche, die vergleichsweise kleinen Wasserräder durch Turbinen zu ersetzen, scheiterten oft, da die beiden Antriebe völlig unterschiedliche Eigenschaften haben.
Bauformen von Wasserrädern
Wasserräder können nach der Art des Wassereinlaufs klassifiziert werden. Zum zerfallen, der Unterschied zwischen An- und Abflug (oberer und Unterwasserspiegel), werden mehrere Wasserräder verwendet.
 Umstürzendes Wasserrad |
 Mittig drehendes Wasserrad |
 Wirbelndes Wasserrad |
Umstürzendes Wasserrad
Beim Umkippen der Wasserräder fließt das Wasser durch eine Rinne, die sogenannte Rutsche am Radkranz über den Zellen des Rades. Man spricht von einem Zellenrad. Das Rad wird durch die Schwerkraft des darauf fallenden Wassers in Bewegung gesetzt und nutzt dabei die Gravitationsenergie aus dem Wasser.
Im Gegensatz zu Wasserturbinen hat ein obenliegendes Wasserrad keine Wasserstelle zum Herausfiltern von Schwimmstoffen und Effizienz ist nur wenig abhängig von Schwankungen der Wasserfluss. Der Anwendungsbereich beträgt 2,5 bis 10 m (typisch 4 bis 5 m) und Durchflussmengen von 0,7 m .3/s. Das Wasser ist zu klein Wehr ca. 100 m stromaufwärts des Wasserrades und in einem Kanal, oft als Mühlbach angedeutet, zum Rad geführt. Das Wehr reguliert den Fluss des Mühlenstroms und wird geschlossen, um das Rad zu stoppen. Der letzte Teil der Rinne vor dem Rad – die Rutsche – besteht meist aus Holzbohlen. Unter optimalen Bedingungen (insbesondere Klingen offen Stahlblech) werden Ausbeuten über 80 % erreicht.
Es ist eine Sonderkonstruktion drehendes Rad. Dieser wird rein über Kopf verwendet und besteht aus zwei Wasserrädern, die zusammengebaut sind und sich in beide Richtungen drehen können. Je nach Fließrichtung des Wassers kann sich das Rad dann in die eine oder andere Richtung drehen. Dieses Prinzip wird hauptsächlich im Bergbau angewendet.
Mittendrehendes und rücklaufendes Wasserrad
Mittendrehende Wasserräder sind etwa auf Schachthöhe beschlagen ("Wasserschlag") und nutzen teilweise auch die kinetische Energie des Wassers. Sie können sowohl als Zellenrad als auch als Schaufelrad ausgeführt sein. Mittendrehende Zellenräder werden auch als Rückschlag bezeichnet; sie sind wie obenliegende Räder gebaut, drehen sich aber in die entgegengesetzte Richtung. Auch der Übergang zu durchdrehenden Rädern ist fließend Zuppingerraden (siehe unteres Wasserrad) kann fast auf Achshöhe montiert werden.
Wirbelndes Wasserrad
Beim Untertauchen von Wasserrädern fließt das Wasser durch eine Rille unter das Rad. Die Nut ist ein dem Rad angepasstes Rohr. Es verhindert, dass Wasser unter und seitlich entlang der Klingen fließt, ohne sie anzutreiben. Schaufelräder. In ihrer einfachsten Form bestehen die Klingen aus einem Holzbrett, bessere Erträge werden jedoch mit speziell gebogenen Eisenblechklingen erzielt. Das Rad wird zu einem großen Teil durch die kinetische Energie des darunter strömenden Wassers angetrieben, aber auch beim Untergehen der Räder, dem Zerfall und damit der Gravitationsenergie bestimmt die Arbeitsleistung.
Der Einsatzbereich liegt bei Gefällen von 0,25 bis 2 m und Wasserdurchflussmengen über 0,3 m3/s. Unter optimalen Bedingungen, insbesondere bei kleinen Fugen zwischen Nut und Rad, werden Wirkungsgrade von über 70 % erreicht. Aufgrund der geringen Förderhöhe befindet sich das Wasserrad normalerweise direkt an einem Wehr.
Von dem 19. Jahrhundert entsteht es? Zuppingerrad, das von Evolvente-förmige Schaufeln erzielen einen höheren Wirkungsgrad.
Tiefhub-Wasserrad
Das tief schwingende Wasserrad hat keinen Verfall. Anders als bei untergehenden Wasserrädern gibt es hier keine Nut. Das Rad wird nur durch den Strömungswiderstand der Schaufeln angetrieben.
Dieses Prinzip wird hauptsächlich bei Wasserschaufelrädern angewendet. Diese werden natürlich hauptsächlich an Orten mit geringem Gefälle eingesetzt, da sonst das Wasser zum Gießen sonst ohne Wasserrad von einer höher gelegenen Stelle abgeleitet werden kann. Die Räder haben eine spezielle Verteilung in großen Wasserläufen wie dem Euphrat, Tigris, Nil und Industrie fand es. Je kleiner die Schaufelschaufeln und je weniger Schaufelschaufeln am Rad montiert sind, desto größer ist der überbrückbare Höhenunterschied. So können mit den ausreichend großen Raddurchmessern Höhenunterschiede von mehreren Metern überbrückt werden. Reicht die vorhandene Strömung für die gewünschte Schaufelleistung nicht aus, können zur Strömungsverstärkung kleine Wehre („Wings“) in den Flusslauf eingebaut werden, die das Rad in einem entsprechenden Winkel mit dem Wasser versorgen. An den historischen Wasserschaufelrädern auf der Geraden langsam dahinfließend Regnitz Biene Mohrendorf diese Wehre - wie auch die Räder selbst - werden traditionell zu Beginn jeder Sommersaison umgebaut.
Biene Schiffsmühlen gilt auch dieses Bauprinzip. Hier liegt das Schiff im Fluss; das Wasserrad treibt die Mühle auf dem Schiff an. Das umgekehrte Prinzip diente zur Erfindung des Raddampfer.
Sonderformen
- Es Turas-Wasserrad ist ein einseitig gelagertes Wasserrad, in dem Wellen, Lager, Beschleunigung und Asynchrongeneratoren eine geschlossene Einheit bilden.
- Es horizontales Wasserrad ist ein Vorläufer der Pelton-Turbine. Das Wasser fließt aus einer Rinne oder Düse auf die Schaufeln eines kleinen (Durchmesser / - 1 m) Holzrades mit senkrecht geschichteter Welle. Es wird nur kinetische Energie übertragen. Mühlen mit einem horizontalen Wasserrad werden Stabmühlen genannt, das Rad treibt meist einen Mühlstein ohne Getriebe an.
- Es Wasserrad von Segner ist ein Vorläufer der Wasserturbine. Durch den Wasserdruck spritzt das Wasser durch die Düsen, wodurch sich das Wasserrad dreht, im Prinzip ähnlich einer bestimmten Form eines a Rasensprenger.
- Es Zuppinger Wasserrad hast Evolvente Schaufeln, die nicht nur den hydrostatischen, sondern auch den dynamischen Druck des Wassers nutzen. Es kann sowohl als unterschlächtiges Rad als auch als mittleres Rad ausgeführt werden.
Hersteller
Heute gibt es nur noch wenige Wasserradhersteller. Nachfolgend finden Sie eine Liste von Unternehmen, die sich auf moderne Konstruktion, Installation, Berechnung und Simulation, Kosten und Effizienz spezialisiert haben.
- Bega Wasserkraft - Wasserradhersteller
- Drews wasserrad - Hersteller von modularen Wasserrädern
- Hydrowatt - Hersteller von Wasserrädern und Turbinen zur Stromerzeugung
- H3E-Industries - Hersteller von fischfreundlichen Wasserrädern
- Martin Impler - Hersteller von Holzwasserrädern
- Mühlenbau Neuhofer - Hersteller von Wasserrädern
- Burger Wasserkraftanlagen - Hersteller von Wasserrädern und Turbinen zur Stromerzeugung
Literatur
- Lemma über Wasserrad in: Meyers Konversationslexikon, 4. Auflage 1888, Band 16, p. 427
- will. Müller: Die Wasserräder, Berechnung, Konstruktion und Wirkungsgrad Verlag Moritz Schäfer, Leipzig 1929.
- Ferdinand Redtenbacher: Theorie und Bau der Wasserrader, 2 Bande, 2. Auflage, Mannheim 1858.
- K. W. Meerwarth: Experimentelle und theoretische Untersuchungen am oberschlächtigen Wasserrad Dissertation TU Stuttgart 1935
Siehe auch
Externer Link
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