Bauanleitung - Werken-technik.de
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Heiner Prüser<br />
Sandmühle<br />
Klapperrole<br />
Oberschlächtiges “Wasserrad” in Kartonbauweise<br />
Arbeitshilfen für erfolgreichen Werkunterricht<br />
www.werken-<strong>technik</strong>.<strong>de</strong>
Hinweise zur Unterrichtsplanung / Sachinformation<br />
Das hier gebaute Wasserrad ist ein<br />
“Oberschlächtiges Wasserrad”.<br />
Im abgebil<strong>de</strong>ten Mo<strong>de</strong>ll wur<strong>de</strong>n einfache Materialien<br />
verwen<strong>de</strong>t, wie sie auch ohne Werkraum einsetzbar<br />
sind.<br />
Material:<br />
Karton weiß DIN A4 300 g<br />
zum Ausdrucken <strong>de</strong>r Bauteile<br />
Holzspatel 150 x18 mm / 114 x10 mm<br />
Holzspieß 3 x 200 mm<br />
Toilettenpapierrole, Streichholzschachteln,<br />
Korken, Trinkhalm (Plastikröhrchen)<br />
Zeitbedarf<br />
Materialkosten<br />
Schwierigkeitsgrad<br />
ab Klasse 5<br />
4 - 6 Stun<strong>de</strong>n<br />
< 1 Euro<br />
Oberschlächtiges Wasserrad: (auch Zellenrad)<br />
Beim oberschlächtigen Wasserrad strömt das Wasser durch<br />
eine Rinne o<strong>de</strong>r ein Rohr ungefähr über <strong>de</strong>r Drehachse in<br />
die wasserdichten Zellen <strong>de</strong>s Ra<strong>de</strong>s. Man spricht daher<br />
auch von einem Zellenrad. Das Rad wird durch die<br />
Gewichtskraft <strong>de</strong>s nur auf <strong>de</strong>r einen Seite aufgenommenen<br />
Wassers in Bewegung versetzt. Spätestens nach einer<br />
halben Drehung fließt das Wasser aus <strong>de</strong>n Zellen heraus.<br />
Unter optimalen Bedingungen wer<strong>de</strong>n beim oberschlächtigen<br />
Wasserrad Wirkungsgra<strong>de</strong> von über 80 % erzielt.<br />
Dabei ist nur eine kleine Wassermenge nötig, die meist<br />
oberhalb <strong>de</strong>s Wasserra<strong>de</strong>s vom Mutterbach abgezweigt und<br />
in einem künstlichen Kanal mit wenig Gefälle zum Rad<br />
geleitet wird. Dieser Kanal wird oft als Obergraben,<br />
Mühlbach o<strong>de</strong>r oberer Mühlgraben bezeichnet. Das Wehr<br />
dient <strong>de</strong>r Regulierung <strong>de</strong>r zuströmen<strong>de</strong>n Wassermenge.<br />
Allerdings ist ein Wasserrad im Winter mit Vereisungsproblemen<br />
konfrontiert. Enteisungsarbeit am Wasserrad ist<br />
anstrengend und nicht ungefährlich. Daher wur<strong>de</strong>n viele<br />
Wasserrä<strong>de</strong>r mit einem Radhaus umbaut. Das Radhaus<br />
schützt nicht nur vor Eis, son<strong>de</strong>rn verhin<strong>de</strong>rt auch ein<br />
Austrocknen bei Stillstand, wodurch es bei hölzernen<br />
Bauteilen zu unregelmäßigem Gang <strong>de</strong>s Ra<strong>de</strong>s kommt.<br />
Turbinen haben diese Probleme nicht.<br />
Die Nutzung <strong>de</strong>r Wasserkraft hat eine sehr lange Tradition.<br />
Wasserrä<strong>de</strong>r wer<strong>de</strong>n schon seit <strong>de</strong>r Antike eingesetzt.<br />
Heute haben Wasserrä<strong>de</strong>r kaum noch wirtschaftliche<br />
Be<strong>de</strong>utung. Die meisten stehen in <strong>de</strong>n zahlreichen zu<br />
Museen umgebauten Mühlen, einige treiben kleinere<br />
Generatoren an und dienen <strong>de</strong>r Stromerzeugung.<br />
Teilweise laufen Wasserrä<strong>de</strong>r zu <strong>de</strong>korativen Zwecken ohne<br />
Energienutzung.<br />
Zusatzaufgabe:<br />
Hammerwerk,<br />
Sägewerk<br />
Zur Stromgewinnung wird die erneuerbare Energie<br />
Wasserkraft seit <strong>de</strong>m 19. Jahrhun<strong>de</strong>rt genutzt. Strom aus<br />
Wasserkraft trug 2009 in Deutschland etwa drei Prozent zur<br />
Gesamtstromerzeugung bzw. gut 20 Prozent zur<br />
Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien bei.<br />
Seite 2
Bauzeichnung Maßstab 1:1<br />
Maßstab 1:1<br />
Sand<br />
Sandmühle
Bau <strong>de</strong>s Wasserra<strong>de</strong>s (Zellenwasserrad / Oberschlächtiges Wasserrad)<br />
Zelle<br />
Zelle<br />
2 2<br />
2 2<br />
2 2<br />
2 2<br />
Zelle<br />
Befestigungswinkel<br />
InnenSechseck<br />
Mittelwand<br />
Bei<strong>de</strong> Kreise ausschnei<strong>de</strong>n.<br />
InnenSechseck auf Innenseite aufleimen<br />
Befestigungswinkel abknicken und aufleimen<br />
Die fertige Mittelwand<br />
(kreisförmig mit Lamellen)<br />
auf <strong>de</strong>r Innenseite und an <strong>de</strong>n<br />
Befestigungswinkeln<br />
aufleimen.
Bau <strong>de</strong>s Wasserra<strong>de</strong>s (Zellenwasserrad / Oberschlächtiges Wasserrad)<br />
Oberkanten mit Leim bestreichen und die zweite<br />
Innenwand auflegen.<br />
Oben eine glatte Fläche auflegen und beschweren. Nach <strong>de</strong>m Trocknen können dann zuletzt<br />
bei<strong>de</strong> Außenflächen aufgeleimt wer<strong>de</strong>n. Erneut beschweren!<br />
In <strong>de</strong>r Mitte Loch bohren o<strong>de</strong>r einfach durchstechen. Je nach<strong>de</strong>m was als Achse verwen<strong>de</strong>t<br />
wer<strong>de</strong>n soll. Mit <strong>de</strong>r Bohrung in einer Bohrmaschine mit Stän<strong>de</strong>r ist für senkrechte Führung<br />
garantiert. Rundlauf <strong>de</strong>s Ra<strong>de</strong>s kontrollieren.
Zusammenbau mit Sandbehälter / Hammerwerk<br />
hier die Toilettenrolle<br />
aufleimen<br />
Sandauslass<br />
Sandauslass<br />
Sandauslass<br />
Das Hammerwerk ist mit<br />
2 Streichholzschachteln aufgebaut.<br />
Der Holzspatel 2 ist nur in die<br />
Streichholzschachtel eingesteckt.<br />
So lässt sich die Höhe einfach<br />
varieren.<br />
Die Kurbel ist mit einem<br />
Kunstkorkenabschnitt<br />
hergestellt.<br />
2
Lamellen einzeln<br />
Druckvorlage 1<br />
Mittelwand (durchgehjen<strong>de</strong>r Streifen)<br />
1<br />
Leim<br />
Leim<br />
aufleimen<br />
Lamellen auseina<strong>de</strong>rschnei<strong>de</strong>n, falzen und einzeln auf <strong>de</strong>r Mittelwand an <strong>de</strong>r Linie aufleimen<br />
1<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
4<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
2<br />
InnenSechseck falzen und zusammenleimen<br />
Befestigungswinkel<br />
Befestigungswinkel abknicken und aufleimen<br />
Lamellen auseina<strong>de</strong>rschnei<strong>de</strong>n, falzen und einzeln<br />
auf <strong>de</strong>r Mittelwand an <strong>de</strong>r Linie aufleimen<br />
2 2<br />
2 2<br />
2 2<br />
2 2<br />
2 2<br />
2 2<br />
2 2<br />
Falzlinie<br />
vorsichtig einritzen und abknicken<br />
Bei<strong>de</strong> Kreise ausschnei<strong>de</strong>n.<br />
InnenSechseck auf Innenseite aufleimen<br />
Die fertige Mittelwand (kreisförmig mit Lamellen)<br />
auf <strong>de</strong>r Innenseite und an <strong>de</strong>n Befestigungswinkeln<br />
aufleimen.<br />
Befestigungswinkel<br />
abknicken und<br />
aufleimen<br />
Innenseite<br />
Mittelwand<br />
2 2<br />
Leim 1 Leim 4
Druckvorlage 2<br />
Unterseite<br />
Sandauslass<br />
Sandmühle<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim<br />
Leim