Водяная мельница

Cordinger Mühle в Люнебург Heath , типичная водяная мельница
Водяное колесо Герольдсмюле в Хайлигенштадте в Верхней Франконии - одно из крупнейших в Германии.

Водяная мельница является наиболее историческим промышленным заводом, с помощью гидравлической машины по гидроэнергетике приводятся в движении и кинетическая энергия использование воды. Система может быть мельницей в более узком смысле, когда что-то измельчается или измельчается ( мельница ), или мельницей, в которой работают другие машины (например, молотковая мельница , лесопилка , мельница , бумажная мельница , насосная станция, Pochmühle ). .

На исторических мельницах водяные колеса почти исключительно использовались для преобразования энергии воды в механическую работу ; в последнее время их часто заменяют водяными турбинами .

Вода, необходимая для приведения в движение ( ударная вода ), обычно берется из реки . В зависимости от местных условий, для увеличения высоты падения и хранения воды требуются пруды , плотины , каналы или другие гидротехнические сооружения, см. Также бой (гидротехнические сооружения) .

история

Средневековое изображение водяной мельницы
Входной канал древнеримской мельницы с вертикальным мельничным колесом

Водяные мельницы - это очень старые конструкции, используемые людьми, которые не питались силой мускулов человека или животных. Роторные колеса для полива с водяным приводом («Нория») датируются V веком до нашей эры. Известен из Месопотамии . Первые водяные мельницы относятся к III веку до нашей эры. Из Азии ( Китай ) засвидетельствовано. В древние египтяне , персы и позже греки и римляне также использовали водяные мельницы, как известно из стихотворения Антипатр из Фессалоник , отчет путешествия по географа Страбона или подробные технические описания Филона Византийского или Витрувия .

Лесопильный Хиераполис был вода питания камня пила от ко второй половине 3 - го века нашей эры, впервые с коленчатым валом и шатуном . Витрувий и Плиний Старший уже сообщали о мраморных плитах в качестве облицовки стен в доме Соло Мыши (ум. 351 г. до н.э.) в Галикарнасе . В храме Артемиды в Герасе (Иордания) (VI век нашей эры) были найдены останки каменной лесопилки с водяной тягой, в которой стояли две рамные пилы с четырьмя пильными полотнами каждая.

В Барбегале на юге Франции находился римский мельничный комплекс с шестнадцатью мельничными колесами, найденными еще в III веке, и был поставлен акведук .

Римляне также принесли в Германию технологию водяных мельниц, о чем свидетельствует находка недалеко от Дюрена в Рейнской области еще во времена Рождества Христова. В отчете о путешествии Мозелла за 368 год римский чиновник Авзоний упоминает первые водяные мельницы на Килле и Рувере , притоках Мозеля. В народном законе Франконии Lex Salica с 450 года упоминаются водяные мельницы с плотиной (Farinarius) . Самые старые археологически подтвержденные водяные мельницы в Германии относятся к I веку в Дюрене, к 156 году в Эттинге и к VI веку в алеманнском поселении Миттельхофен около Лауххайма .

В 2005 году во время археологических раскопок в Ротбахтале возле Эрфтштадт-Нидерберг (Северный Рейн-Вестфалия, Кр. Дюрен) были обнаружены остатки водяной мельницы, построенной в 833 году нашей эры. Гидравлическое колесо системы, которое эксплуатировалось под фрезой, было реконструировано до диаметра около 1,65 м и проработало несколько десятилетий.

Начиная со средневековья , водяные круги использовались для привода мельниц и различных других машин по всей Западной и Центральной Европе, вплоть до региона Северного и Балтийского морей.

По мере увеличения распространения правители и помещики использовали водяные мельницы как источник дохода для уплаты налогов. В дополнение к праву на мельницу и обязательности мельницы , которые применялись к мельницам с приводами всех типов и особенно к зерновым мельницам, для водяных мельниц были важны некоторые дополнительные правила: обычно взималась специальная плата за использование права на перекрытие ( вода знания , водный интерес , ...).

Начиная с 17 века, машины с гидроприводом (« водное искусство ») также широко использовались в горнодобывающей промышленности и в доиндустриальных промыслах. С индустриализацией водяные мельницы, такие как ветряные мельницы и мельницы Гепеля, все больше конкурировали с гибкими и мощными паровыми мельницами , двигателями внутреннего сгорания и, наконец, с мельницами с электрическим приводом. Большие промышленные мельницы все больше и больше заменяли маленькие, классические кустарные мельницы; они стали нерентабельными, так что в конце 19 века наступила «мельничная смерть».

Турбина от компании «Gebrüder Ruch GmbH Oberkirch (Баден)», на которую водяное колесо мельницы было заменено в 1920-х годах.

С ростом электрификации те водяные мельницы, которые оставались в эксплуатации, часто переключали свой водный привод с водяного колеса на одну из недавно разработанных, более эффективных водяных турбин , которая вырабатывала электричество с помощью генератора для привода электрических машин в мельнице ( турбо-электрический привод ). Излишки можно было подавать в электрическую сеть. Последняя функция часто была основной целью после отказа от фрезерования ; бывшая водяная мельница превратилась в чистую гидроэлектростанцию .

После того, как многие водяные мельницы и ветряные мельницы уже были закрыты и снесены, в середине 20 века важность этих сооружений как технических памятников отразилась . Таким образом, некоторые мельницы могут быть сохранены в более или менее первоначальном состоянии как технологический музей или для других целей (часто как ресторан или что-то подобное).

С конца 20-го века исторические водяные мельницы все больше обновлялись и превращались в малые гидроэлектростанции в связи с возросшим значением климатически нейтральных возобновляемых источников энергии . Основой для этого служат современные водяные колеса, которые сохраняют исторический облик мельницы и, таким образом, отдают должное защите памятников, но не уступают по эффективности водяным турбинам.

Структура и технология

Высота падения, скорость потока, количество воды и эффективность имеют решающее значение для достижимой производительности водяной мельницы.

Конструкция водяной мельницы обычно состоит из трех частей, которые описаны ниже:

  • Гидравлические конструкции для направления и хранения ударной воды
  • Привод, состоящий из гидроэнергетической машины (водяное колесо, водяная турбина) и передачи мощности на машину.
  • Завод по производству (мельница в более узком смысле) с шлифовальными станками или другими рабочими машинами

Гидравлические конструкции

Плотина на Гланфурте , ответвлении Эбентальского канала в качестве источника воды для Эбенталер Мюле (недалеко от Клагенфурта , Австрия)

Самая простая форма водяной мельницы - это та, в которой мельница размещается непосредственно на берегу движущейся проточной воды, не меняя ее курса. В крайних случаях мельница может даже плавать на поверхности воды, как судовая . Вода не отводится и не запруживается, водяное колесо погружается в воду только лезвиями на нижней стороне ( глубокое или недокачанное колесо мельницы). Однако такие мельницы не очень эффективны, и, соответственно, для них требуется широкое мельничное колесо и большая река, которая всегда несет достаточно воды.

Чтобы иметь возможность устанавливать водяные мельницы на водотоках с небольшим количеством воды или с небольшим уклоном, необходимо увеличить мощность воды за счет увеличения высоты падения и, следовательно, импульса / давления ударной воды. На водяное колесо воздействует силовая вода сбоку на высоте волны ( средняя ) или сверху ( промах ).

Высота падения увеличивается либо за счет ответвления от него частичного потока ведущего водотока и его параллельного прохождения в канале (часто называемом «мельничная канава»), либо , что реже, через надземный канал или подземный туннель. с меньшим уклоном. Когда достигается желаемый перепад высот, вода проходит через мельничное колесо и снова добавляется в водоток.

Другой способ увеличить высоту падения - это заполнить водоток плотиной или плотиной . Заграждение , также известное как мельница варенье, имеет положительный эффект увеличения высоты падения в этой воде хранятся в водохранилище ( мельничный пруде ) , который может быть вызван при необходимости. Это означает, что мельница меньше зависит от уровня воды в то время, когда в водотоке, который ее питает, мало воды.

В частности, в горнодобывающей промышленности были предприняты большие усилия для хранения и управления энергетической водой для водных видов спорта , и в некоторых случаях были созданы обширные системы водохранилищ ( искусственные пруды ) , каналов ( искусственные канавы ) и туннелей ( Rösche , водоток ). . Хорошо известными примерами таких систем являются водный шельф Верхнего Гарца или районное водоснабжение Фрайберга .

Гидроэнергетические машины

Перепуск водяного колеса
Водяное колесо с недолетом

Энергия потока воды преобразуется в механическую работу с помощью гидроэнергетической машины. В основном для этого используются водяные колеса . Различают водяные колеса с перебросом и недокус . В водяном колесе с перебросом вода течет через верхнюю часть колеса и быстро поворачивает его против направления потока из-за уклона. При недокусированном водяном колесе нижняя часть колеса стоит в реке, и это медленно и сильно поворачивает колесо в направлении течения.

Гнепфены , которые были очень просты по своей конструкции, но не очень эффективны, использовались только в редких особых случаях . Гнепфе - это качели с ведром на одном конце, которое наполняется вверху, движется вниз и опорожняется внизу. Результирующее наклонное движение используется в ударном механизме.

Начиная с 19 века, водяные двигатели, производные от паровых двигателей, были обнаружены, особенно в горнодобывающей промышленности .

В последнее время (см. Раздел « История » ) многие водяные мельницы были модернизированы, а водяные колеса были заменены более эффективными и дешевыми водяными турбинами ( КПД ).

Мельница / производственное оборудование

Как и другие мельницы, водяные мельницы также могут быть мельницами в более узком или широком смысле. Это означает, что здесь либо что-то измельчается или измельчается (например, зерновая мельница , маслобойня , гипсовая мельница ), либо энергия воды используется для привода различных машин (например, лесопилки , молотковой мельницы , измельчающего коттена ). Последнее использование было более распространено с водяными мельницами, чем с ветряными мельницами или мельницами Гепеля.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами мельниц

В качестве ветряной водяной мельницы Hüvener Mühle сочетает в себе преимущества водяной и ветряной мельниц.

По сравнению с другими типами мельниц водяные мельницы имеют ряд преимуществ и недостатков:

Самым большим преимуществом гидроэнергетики является то, что она доступна как естественный и возобновляемый источник энергии (за исключением постоянных морозов) в принципе неограниченно и бесплатно. Это также относится к ветряным мельницам, поскольку они конкурируют с водяными мельницами; однако они больше зависят от погоды, чем водяные мельницы. Конечно, количество доступной ударной воды также зависит от сезонных колебаний количества осадков, даже при наличии водяных мельниц, но они не меняются так быстро, как ветер, и, в отличие от ветра, вода может быть перекрыта плотиной, хранятся в мельничном пруду и доступны оттуда по мере необходимости.

Условием использования гидроэнергетики является наличие водоема с достаточным уклоном, который переносит достаточно воды даже в засушливые периоды. Поскольку это условие не соблюдается во многих местах на равнинах, но там ветер часто был более сильным и более равномерным, ветряная мельница зарекомендовала себя как преобладающий тип мельницы в прибрежных, равнинных регионах, а водяная мельница в большей степени. горные районы.

Эксплуатация водяных мельниц проблематична в районах с постоянными морозами зимой, поскольку водяную мельницу невозможно эксплуатировать в то время, когда текущая вода, на которой расположена рассматриваемая мельница, является ледяной.

Попытка совместить преимущества ветряной и водяной мельницы, ветряной водяной мельницы . Эта гибридная форма подходит только для нескольких мест, таких мельниц всего несколько.

Судовая мельница в муниципалитете Свети-Мартин-на-Мури , Хорватия

Специальные конструкции

Была предпринята попытка приспособить водяные мельницы к местному водоснабжению с помощью некоторых специальных конструкций:

  • Приливная мельница - приводится в движение не проточной водой, а приливными течениями (приливами и отливами)
  • Судовая мельница - плавучая мельница с глубоким фрезерным колесом
  • Ветряная водяная мельница - сочетание водяной мельницы с ветряной мельницей.

литература

  • Питер Николаус Каспар Эген: Исследования влияния некоторых существующих гидротехнических сооружений в земле Рейнланд-Вестфалия. [Ред.]: Министерство внутренних дел по торговле, промышленности и строительству, Часть I - II. А. Петч, Берлин 1831 г. ( Google Книги , подробное описание механики и техники)
  • Бертольд Муг: Водяные мельницы . В: мельничное письмо . Нет. 6 . Ассоциация швейцарских друзей мельниц, Ersigen, октябрь 2005 г., стр. 3–7 ( muehlenfreunde.ch [PDF; 1.5 МБ ]).
  • Карл Шумахер: Мельницы в Heisterbacher Tal - как они гремели от средневековья до наших дней - управление водными ресурсами, историческое развитие, технология мельниц, легенды и стихи, основной план участка. Ред .: Heimatverein Oberdollendorf und Römlinghoven eV 2-е, рецензированное издание, Кенигсвинтер 2011.
  • Торстен Рюдингер, Филипп Опперманн: Небольшие знания о мельницах - техническая история Германии от фрикционного камня до промышленной мельницы. 2-е издание. terra press, Берлин 2012 г., ISBN 978-3-9811626-7-7 .
  • Даниэль Шнайдер: Мукомольная промышленность в графстве Сайн-Альтенкирхен. В: Heimat-Jahrbuch des Kreis Altenkirchen. 59, 2016, с. 219-237.
  • Вольфганг Чиш: Самые старые водяные мельницы. Археологические открытия в Паартале близ Дазинга. Ред .: Klostermühlenmuseum Thierhaupten. 1998 г.

веб ссылки

Commons : Watermills  - Коллекция изображений, видео и аудио файлов.
Wikisource: Mills  - Источники и полные тексты

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Пол Демель: Миллс слева и справа от Рейна. Mühlenverband Rhein-Эрфт-Рур, Общество по истории техники, доступ к 7 октября 2010 года .
  2. ↑ Аксель Страндж: История развития мельниц. (Больше не доступны в Интернете.) Deutsche-Mühlen.de, архивируются с оригинала марта 25, 2010 ; Проверено 7 октября 2010 года .
  3. ↑ а б История водяной мельницы. Маршрут Мельница (Touristikverband Landkreis Ротенбург Wümme), доступ к 7 октября 2010 года .
  4. ↑ Wassermühlen ( Memento от 11 апреля 2011 г. в Интернет-архиве ), Jokers.ch, доступ 7 октября 2010 г.
  5. ↑ Кристиан Мейер: Водяные колеса - бывшая ключевая технология. Текстовая версия выставки в рамках информационного шоу «Вода - это жизнь» в Берлинском выставочном центре, 21. - 25. Апрель 1997 (больше не доступны в Интернете.) Архивировано из оригинала на 14 июня 2009 года ; Проверено 7 октября 2010 года .
  6. ↑ Клаус Греве : Рельефное изображение древнего камнерезного станка из Иераполиса во Фригии и его значение для истории технологий ( Мементо от 11 мая 2011 г. в Интернет-архиве ) (PDF; 2,0 МБ) , в: Мартин Бахманн (ред. .): Баутехника в древней и до древней Малой Азии. Международная конференция 13.-16. Июнь 2007 г. в Стамбуле , Byzas, Vol. 9, Istanbul 2009, ISBN 978-975-807-223-1 , pp. 432, 433
  7. ↑ а б Самая старая водяная мельница к северу от Альп. Welt Online , 26 августа 2009, доступ к 7 октября 2010 .
  8. ↑ Эльке Зильберер: Археологи обнаруживают древние водяные мельницы. 25 сентября 2009 г. Проверено 7 октября 2010 .
  9. ↑ a b Отфрид Вагенбрет: Гидроэнергетические машины: типы и функции, история и условия использования . В: Кристоф Олиг (Ред.): Исторические исследования воды. Сосредоточьтесь на горнодобывающей промышленности (=  публикации Немецкого общества истории водных ресурсов [DWhG] ). Лента 3 . Немецкое общество истории водных ресурсов, Зигбург, 2003 г., ISBN 3-8330-0729-X , стр. 1-19 .
  10. ↑ Дитер Бессерер (Mindener Geschichtsverein): О ручных, конных и водяных мельницах. В: Mindener Tageblatt , 30 сентября 2009 г., schiffmuehle.de (PDF; 101 kB).
  11. ↑ Герд Ридель: Римская водяная мельница недалеко от Эттинга, 1999, онлайн здесь
  12. ↑ Т. Рюнгер: Две водяные мельницы эпохи Каролингов в Ротбахтале близ Нидерберга. В: Bonner Jahrbücher. Том 212, 2012, стр. 167-226.
  13. ^ Юрген Гизеке, Эмиль Мосони, Стефан Хеймерл: Гидроэлектростанции: планирование, строительство и эксплуатация . 5-е издание. Springer, Heidelberg et al. 2009, ISBN 978-3-540-88988-5 .
  14. ↑ Нильс-Виктор Зорге: Возобновляемые источники энергии - 25 000 водяных мельниц стремятся к чистому электричеству. Spiegel Online , доступ к 7 октября 2010 .
  15. ↑ a b Штеффен Райхель: Плотина и гидротехнические сооружения на мельницах. Проверено 7 октября 2010 года .