Водоразтворител: стойността на отваряне, обхвата, устройството и принципа на работа

Изобретението на водна мелница е от голямо значение за историята и развитието на технологиите. Първите такива съоръжения бяха използвани за преливане на вода в Древен Рим, по-късно бяха използвани за производство на брашно и за други промишлени цели.

История на изобретението

Водното колело е изобретен от хората в древни времена, поради което човек получава надежден и прост двигател, чието приложение се разширява всяка година. През първия век пр.н.е. римският учен Витрувий описва такава конструкция в неговия трактат "10 книги за архитектурата". Действието му се основава на въртенето на колелото от удара на потока вода върху острието му. И първото практическо приложение на това откритие беше възможността за смилане на зърната.

Историята на мелниците произлиза от първите мелници, които древните хора правели да правят брашно. Такива устройства първоначално са били ръчни, след това започнали да използват физическата сила на роби или животни, които завъртяха фрезовото колело.

Историята на водната мелница започва с използването на конструкцията на колелото, движейки се от силата на потока на реката, за процеса на смилане на зърното в брашно и основата за това е създаването на първия двигател. Древните машини произхождат от поливни устройства, наречени Chaduphons, които се използват за извличане на вода от реката, за да напояват земите и полетата. Такива устройства бяха няколко кофи, засадени на ръба: когато се въртяха, те се втурнаха във водата, взеха я и след повдигането бяха нагласени в корито.

Устройството на древните мелници

С течение на времето хората започнаха да изграждат водни мелници и да използват силата на водата за производството на брашно. И в низините с нисък речен поток са създадени язовири за увеличаване на налягането, като по този начин се осигурява по-високо водно ниво. За да се прехвърли движението към устройството на мелницата, бяха измислени двигатели с предавка, които бяха направени от две колела, докосващи джантите.

Използвайки система от колела с различни диаметри, чиито оси на въртене са успоредни, древните изобретатели успяват да прехвърлят и преобразуват движението, което може да бъде насочено в полза на хората. Освен това по-голямото колело трябва да направи по-малък брой обороти, толкова пъти, колкото диаметърът му надвишава втория, малък. Първите колесни системи започнаха да се използват преди 2000 години. Оттогава насам изобретатели и механици са успели да измислят много варианти на предавки, като използват не само 2, но и повече колела.

Устройството на водната мелница от античната епоха, описано от Витрувий, съдържа 3 основни части:

1. Двигател, състоящ се от вертикално колело, което има остриета, които се въртят с вода.
2. Предавателният механизъм е второто вертикално колело със зъб (предавка), което завърта третата хоризонтална, наречена зъбна предавка.
3. Изпълнителен механизъм, състоящ се от две мелници: горната част се задвижва от пиньон и се монтира на вертикалния вал. Зърното за брашно се изсипва в фуния, разположена над горния воденичен камък.

Водните колела са монтирани на няколко места по отношение на водния поток: ниско разположените колела са инсталирани на реки с висока скорост на потока. Най-често срещаните са "окачени" конструкции, инсталирани на свободния поток, потопени във водата от долните лъкове. След това започнаха да се използват средно тежките и горните водни колела.

Максималната възможна ефективност (ефективност = 75%) се получава работата verhneboynyh или течни видовете, които се прилагат широко в устройството "Baydachnogo" плаващи мелници че браздяха на големи реки: Днепър Kure и сътр.

Значението на откриването на водната мелница беше, че беше изобретен първият античен механизъм, който по-късно може да се използва за промишлено производство, което се превърна във важен етап в историята на технологичното развитие.

Средновековни хидроконструкции

Първите водни мелници в Европа, според историческите данни, се появиха по време на управлението на Чарлс Велики (340 г.) в Германия и бяха заимствани от римляните. В същото време такива механизми са изградени и на реките на Франция, където до края на ХІІ век, вече имаше около 20 хиляди мелници. В същото време в Англия вече имаше повече от 5 500 от тях.

Воденици в Средновековието са били широко разпространени в цяла Европа, те са били използвани за преработка на земеделски продукти (брашно, растително масло, избелващи), за да се вдигне водата от мината и металургичната продукция. До края на 16 век. те са били вече 300 хиляди, а през 18 век. - 500 хил. Едновременно с това техническото им усъвършенстване се развива и увеличава ръста на мощността (от 600 до 2220 конски сили).

Известният художник и изобретател Леонардо да Винчи в бележките си също се опита да измисли нови начини да използва енергия и водна енергия с помощта на колела. Той предложи, например, изграждането на вертикален трион, който постави в движение поток вода, захранван от колелото, т.е. процесът стана автоматизиран. Също така, Леонардо прави чертежи от няколко възможности за използване на хидравлични структури: фонтани, методи за отводняване на блата и т.н.

Отличителна например вода става хидравлична мощност инсталация захранващото устройство за фонтани и палати в Версай, Trianon и Marly (Франция), който е специално построен язовир стр. Сена. От резервоара за вода подредени под натиска действал на колелата 14 размер nizhneboynyh от 12 м. Те извършват своята покачване през помпата 221 до височина от 162 m до акведукта, от която е влязла в дворци и фонтани. Всеки ден обемът на доставената вода е 5 хиляди метра^3.

Как действа водна мелница

Дизайнът на такава мелница остава непроменен в продължение на много векове. Основният материал за конструкцията е дърво, от което е построена плевнята, са направени колела и валове. Металът се използва само в някои детайли: оси, крепежни елементи, скоби. Понякога плевнята била издигната от камък.

Видове мелници, които използват водна енергия:

1. Mutovye - са построени върху планински реки с бърз ток. По проект, те са подобни на съвременните турбини: на вертикалното колело, остриетата са направени под ъгъл към основата, когато потокът от вода е паднал има ротация, от която волана се движи.
2. Колелото, в което самото водно колело се върти. Изградени два вида - с долна и горна битка.

В мелницата с горната битка водата дойде от язовира, а след това по улея се насочи към колелото с кювети, които се въртяха под тежестта му. Когато се използва по-ниска битка, се използва дизайн с остриета, които се задвижват, когато са потопени във воден поток. За да се увеличи ефективността на работата, често се използва язовир, разделящ само част от реката, наречен бум.

Следващата фигура показва типично устройство дървена мелница вода: въртеливото движение се простира от долната задвижването (колела) [6], разположен в горната част на кофата (бункер) [1] за улея на зърно и [2] и храненето на точилото [3]. Полученото брашно пада в таблата [4] и след това се излива в гърдите или чувала [5].

Захранващото устройство за зърно се регулира от дозатор, специална кутия с отвор, който влияе върху размера на смилане на брашното. След като го получи, беше необходимо да се пресее през специален екран, инсталиран над гърдите, който осцилираше с малък механизъм.

Някои водни мелници се използват не само за смилане на зърно, но и за извличане на просо, елда или овес, от които е направена крупата. Такива машини се наричат ​​kruporushkami. Предприемчивите собственици са използвали мелнични конструкции за леярски влакна, за сплитки, за кардираща вата и др.

Изграждане на мелници в Русия

В древните руски хроники споменаването на водни колела и мелници датира от 9-ти век. Отначало те се използват изключително за смилане на зърно, за което се наричат ​​"брашно" и "хляб". През 1375 г. принцът Подолски Корпатович даде писмо до Доминиканския манастир за правото да построи мелница за хляб. И през 1389 г. съпругата на принц Дмитрий Донской, такава сграда е била свалена от воля.

В Велики Новгород споменаването в писмото от брезовата кора за построяването на мелницата е от 14-ти век. Псковски аналози на 16-ти век. говори за изграждането на такава структура на река Волхов, която привлича цялото местно население. Беше построен язовир, който блокира част от реката, но се срина поради високата вода.

На плоския терен водните мелници в Русия бяха построени с най-горното колело. През 14-15 век. започнаха вихрови устройства, в които колелото беше разположено хоризонтално върху вертикална шахта.

Те построиха такива конструкции на самоук учител без никакви чертежи или диаграми. И не само копират вече построените сгради, но всеки път добавят своите иновации към устройството си. Дори във времето на Петър Велики, майстори от европейски страни започнаха да идват в Русия, които показаха своите умения и знания в тази област.

Един от сътрудниците на Петър, известният инженер Уилям Генин, който построи 12 големи завода в Урал, успя да осигури работата си от хидравлични електроцентрали. Впоследствие енергията на водата беше широко използвана от специалисти в изграждането на минни и металообработващи предприятия в Русия.

В началото на 18-ти век около 3 хиляди фабрики са работили на цялата територия, която използва хидравлични инсталации за функционирането на производството. Те бяха металургични, дъскорезници, хартия, тъкане и други предприятия.

Най-известният и уникален комплекс за предоставяне на енергия на минно-металургичен завод е построен през 1787 г. от инженер КД Фролов в рудник "Змейногорск", който няма аналози в света. Тя включваше язовирна структура, от която водата през подземни тунели преминаваше през отворен канал (535 метра дълъг) към мелницата, където роторното дъно се въртяло. Освен това водата преминаваше през следващия подземен канал към хидродирекцията на машината за вдигане на рудата от мината, после към третата и четвъртата. След това се появи през тунела по-дълъг от 1 километър обратно в реката надолу по течението на язовира, общия си път на по-голяма от 2 км, най-големият диаметър на колелото - 17 м Всички структури са изградени от местни материали Клей, дърво, камък и желязо.. Комплексът работи успешно повече от 100 години, но до днес е запазен само язовирът на рудника Змейногорски.

Изследванията в областта на хидравликата са проведени и от известния учен М. В. Ломоносов, който въплъщава своите научни идеи на практика, участващи в създаването на цветно стъкло, базирано на работата на хидравлична инсталация с три колела. Творбите на двама други руски академици, Д. Бернули и Л. Юлер, придобиват световно значение при използването на законите на хидродинамиката и хидротехниката и поставят теоретичната основа за тези науки.

Използването на водата на изток

Използването на водни колела в Китай е описано за първи път подробно в книгата на Sunn Incin през 1637 г. Тя описва подробно как да ги използваме за металургично производство. Китайските дизайни обикновено са хоризонтални, но капацитетът им е достатъчно висок, за да произвежда брашно и метал.

Използването на водната енергия започна през 30-те години. п. т.е., след изобретяването на китайски официално възвратно-постъпателен механизъм, базиран на водни колела.

В древен Китай са построени няколкостотин мелница по реките, но през 10 век, Правителството започна да ги забрани заради възпрепятстването на речното корабоплаване. Строителството на мелниците постепенно се разширява в съседните страни: Япония и Индия, в Тибет.

Колела за водоснабдяване в ислямските страни

Източноевропейските държави, в които хората изповядват ислямската религия, в по-голямата си част са територия с много горещ климат. От древни времена редовното водоснабдяване е много важно. Акведуктите са били построени, за да доставят вода на градовете, и за да я издигнат от реката, бяха построени мелници, които те нарекоха "норрия".

Според историци, първите такива структури са построени преди 5 хиляди години в Сирия и други страни. На река Оронт, един от най-пълно работно тече в страната, изграждането на асансьори е бил широко разпространен под формата на огромни колела на воденици, които са многобройни остриета наляха вода и храна на акведукта.

Забележителен пример за такава структура са оцелелите гробници на град Кама, датиращи от 13-ти век. Те продължават да работят досега, като са едновременно декорация и забележителност на града.

Използването на водноелектрическа енергия в различни отрасли

В допълнение към производството на брашно, обхватът на водните заводи бе разширен до такива видове продукции:

• за рекултивация и водоснабдяване на култури в областта;
• дъскорезница, в която енергията на водата се използва за дървопреработка;
• металургия и металообработка;
• в минната промишленост за обработка на камъни или други скални материали;
• в тъкачни и вълнени фабрики;
• за вдигане на вода от мината и др.

Един от най-древните примери за използването на водната сила - дъскорезница в Иераполис (Турция), неговите механизми са открити по време на разкопки и датирани от 6-ти век. п. д.

В някои европейски страни археолозите са открили останки от стари мелници в древен Рим, които са били използвани за раздробяване на кварц със съдържание на злато, добито в мини.

Най-големият комплекс, използващ силата на водата, е построен по исторически данни през 1 век. в южната част на Франция под името "Барбегал", в който са монтирани 16 водни колела, оборудвани с 16 мелници, които осигуряват хляб в близкия град Алерт. Всеки ден се произвеждат 4.5 тона брашно.

Подобен комплекс на хълма Yanikul, доставен през 3-ти век. град Рим, който беше оценен от император Аурелиан.

Създаване на водна структура със собствените си ръце

Този архитектурен елемент като водното колело придоби популярност заедно с басейни, каскади или фонтани. Разбира се, тези съоръжения изпълняват декоративна, а не практическа функция. Всеки собственик, който има умения да работи с дървени части, ще може сам да изгради водна мелница.

Размерът на колелото се препоръчва да избира най-малко 1,5 м, но не повече от 10 м, което зависи от площта на обекта. Мелницата се избира и според бъдещата й цел: сграда за съхранение на инвентар, детска площадка, декорация на територията.

Производство на части:

• като основа за водното колело можете да вземете велосипед или да го изхвърлите от дърво, към което са прикрепени лопатките - в центъра му трябва да има тръба, около която се извършва въртенето;
• Крайният продукт е прикрепен към лагери на 2 опори, които ги правят дъбов лъч, метален ъгъл, тухла;
• Към горната част на колелото трябва да се постави канал, по който водата тече върху лопатките, той се подава или от маркуч с помпа, или след дъжд;
• се препоръчва обработката на всички детайли за удължаване на срока на експлоатация: дървени - лакирани, метални - боя срещу корозия;
• да се отклони водата, да се поставят канали по посока на леглата или в друг контейнер;
• на последния етап сградата е украсена с декоративни елементи.

Устройството от страната на декоративната водна мелница ще бъде чудесно естетическо допълнение към пейзажа.

Известни исторически мелници

Най-голямата операционна водна мелница, лейди Изабела, се намира в близост до село Lexi на остров Ман в Ирландско море. Тази сграда е построена през 1854 г. от самоук инженер Робърт Kazementom след съпругата на местен генерал-губернаторът, и целите на изграждането му е изпомпани подземни води от местните мини за добив на минерали (цинк, олово и др.)

Специално канали са поставени върху тях вода от планински реки минават през моста и се представят за въртенето на диаметър колело от 22 м, което все още се счита за най-страшната в света, така че е много популярен сред туристите в продължение на много години.

Една от оригиналните атракции на Франция - водна стара мелница, разположена в близост до град Върнън (Франция). Неговата уникалност се крие във факта, че тя почива на два стълба на древен каменен мост, който веднъж свързваше бреговете на Сена. Точната дата на неговото строителство е неизвестна, но според някои източници тя е издигната по време на конфронтацията с Ричард Лъвското сърце и е от стратегическо значение. През 1883 г. той е увековечен от известния художник Клод Моне в един от неговите платна.

Създаването на водна мелница е важен етап в историята на технологичното развитие, тъй като се смята за първото строителство, което би могло да се използва за различни цели за преработката на селскостопански и други продукти, което беше първата стъпка към производството на машини в света.