Vannhjul

Kildeløs: Denne artikkelen mangler kildehenvisninger, og opplysningene i den kan dermed være vanskelige å verifisere. Kildeløst materiale kan bli fjernet.

Vannhjul eller vasshjul er et hjul som drives rundt av vann, montert slik at energien fra vann i bevegelse kan utnyttes mekanisk. Vannhjulet inngår i et system for utnyttelse av vannkraft. Vannhjulet kan plasseres i strømmende vann eller utnytte en foss eller et vannfall; der enten vannets tyngde nyttes, eller tyngden kombinert med vanntrykk. Vannhjul ble i perioden fra middelalderen til 1800-tallet i utstrakt grad brukt i møller og kverner, i sagbruk, i papirproduksjon og bearbeiding av ull og skinn. Også gruver og jernverk var i stor grad basert på vannhjul. For å utnytte vannet best mulig ble det ofte bygd en demning, en stem, med mulighet til regulering og økonomisk bruk av vannet. En renne av tre førte vannet fra stemmen til vannhjulet. På 1800-tallet ble energiproduksjon med vannhjul erstattet av turbindrift.

Bekkekverner med skovler montert på en vertikal, loddrett, aksling kalles kvernkall, Norse wheel på engelsk. En kvernkall er basert på et visst vanntrykk, at vannet ledes mot kvernkallen i en stråle. Bekkekverna er enkel med hensyn til kraftoverføring: Det er bare en aksling, med kvernkall nederst, og kvernstein festet øverst. Men vanligvis faller ikke kvernkallen inn under det vi på norsk kaller et vannhjul.

Et strømhjul eller undervannshjul monteres i en elv slik at det er vannets bevegelse som er drivkraften. Strømhjul var sjelden brukt i Norge.

Et overfallshjul monteres under en foss, og drives rundt av vannets tyngde alene; er fallhøyden større, kan vannet også gis litt trykk. Overfallshjul er mest vannlig i Norge. I Europa var det like vanlig at vannet ble ført inn på vannhjulet i brysthøyde, litt over hjulets midte.

Vannhjul var i utstrakt bruk fra middelalderen og ga, sammen med vindmøllene, kraft til det som var av industri i Europa. Den mest vanlig bruken av vannhjul var til å male korn i en mølle eller vannmølle. Også oppgangssagene var basert på vannhjul. Vi regner med at både vannmøller og oppgangssager ble introdusert i Norge på 1500-tallet, mens bekkekvernene drevet av kvernkall trolig kom i bruk noe tidligere.

Vannhjul ble også benyttet i stampemøllene for å dunke gamle kluter av lin til papirproduksjon. Papirmølle er et begrep som brukes. Slike innretninger ble også benyttet til vadmelberedning og av feldberedere til skinnbehandling.

Alle gamle jernverk hadde vannhjul for å drive blåsebelgene som sørget for tilstrekkelig oksygen i masovnene, en forutsetning for å få høy nok temperatur til smelting av jern.

Det største historiske vannhjul i verden er lokalisert i den syriske byen Hama. Det største vannhjulet i Storbritannia ligger i Laxey på Man, «Laxey-hjulet», som er blitt restaurert i de siste årene.

I et vannkraftverk er turbinen del av et lukkede system basert på at vann føres i rør, ofte under sterkt trykk, fram til selve turbinen. Andre turbiner er tilpasset store vannmengder og lavt trykk.

En viktig forutsetning er at røret (eller tunnelen) frem til turbinen lar vannet strømme med meget lav hastighet. Dermed føres praktisk talt hele vannfallets potensielle energi (E_p=mgh, m=masse [kg], g=tyngdens akselerasjon 9,81 m/s² og h=høyde [m]) frem til turbinen. Sagt på en annen måte, tapes det lite energi i form av friksjon om vannet gis lav hastighet fram til turbinen. Vannet gis stor akselerasjon først inne i turbinen og omformes der til kinetisk energi. Dermed skjer energiomformingen med lite tap, altså at virkningsgraden blir stor, normalt 90 % eller noe mer. Turbinene kom i bruk midt på 1800-tallet, og de avløste fra da av vannhjulene.

Utdypende artikkel: Kjerrat

Kjerrat er et reversibelt vannhjul til drift av heiseinnretninger benyttet ved gruvedrift.

Ulike vannhjul kan være:

• Kvernkall
• Overfallshjul
• Strømhjul
• Vannturbin
• Kjerrat

• Vannhjulet i Venafro