Vattenkraft (fördjupning) - Tekniska museet

MODELL AV HÖGT
BRÖSTFALLSHJUL
1800-TALET
Bröstfallshjulet har fått sitt namn av, att vattnet leds in i höjd med hjulaxeln. I mitten
av 1800-talet byggdes bröstfallshjul med en diameter på över 20 meter.
Uppgifter saknas om, när de första bröstfallshjulen
började användas. En medeltida
avbildning tyder på, att hjultypen användes
redan under 1200-talet. De tidigaste, säkra
bevisen på användning av bröstfallshjul
är från 1500-talet.
Bröstfallshjulen kom dock att spela en
begränsad roll fram till mitten av 1700-talet.
Vid denna tid uppstod ett intresse för
att förbättra vattenhjulen och både teoretiker
och mer praktiskt inriktade konstruktörer
kom att ägna sig åt att ta fram den effektivaste
typen av vattenhjul.
Ett resultat av dessa ansträngningar var
insikten i, att överfalls- och bröstfallshjul var
överlägsna underfallshjulet.
Utvecklingen av bröstfallshjulet kom
huvudsakligen att äga rum i Storbritannien.
Bakgrunden var landets begränsade vattenflöden
i kombination med textilindustrins
krav på effektivare vattenhjul för att driva
de nya textilmaskinerna. Omkring år
1800 hade bröstfallshjulet i stort sett ersatt
underfallshjulet inom den brittiska industrin,
och efter 1800 kom det i stor utsträckning
även att ersätta överfallshjulen.
Fördelen med bröstfallshjul jämfört med
överfallshjul var, att de var lättare att manövrera
vid olika vattennivåer.
I slutet av 1700-talet och i början av
1800-talet började järn att användas som
konstruktionsmaterial i vattenhjul. Järnet
möjliggjorde att större och kraftfullare
vattenhjul kunde byggas. I Storbritannien
och USA uppfördes gigantiska vattenhjul
helt eller delvis byggda av järn.
Ett exempel är ”The Lady Isabella”, ett
högt bröstfallshjul, som byggdes 1854 vid
en gruva på ön ”Isle of man” i Engelska kanalen.
Hjulet, som har en diameter på 22
meter – det finns fortfarande kvar – utvecklade
omkring 230 hk.
Bröstfallshjul användes för en rad olika
ändamål. De stora bröstfallshjulen användes
inom industrin och för pumpning vid
t.ex. gruvor. I mindre skala, i t.ex. kvarnar och
sågar, var de i bruk till in på 1900-talet.
Bröstfallshjulet kunde fortfarande vid
mitten av 1800-talet konkurrera med de
mindre men effektivare vattenturbinerna. I
likhet med överfallshjulet försvann emellertid
bröstfallshjulet som drivkälla inom industrin
i samband med att vattenkraften
började utnyttjas för elproduktion i slutet
av 1800-talet. Vattenturbinen var mindre,
hade jämnare gång och gav ett högre varvtal,
egenskaper som var nödvändiga för att
driva en generator.
BRÖSTFALLSHJULETS
KONSTRUKTION OCH FUNKTION
Modellen visar ett bröstfallshjul eller medelfallshjul
som det också kallas. I ett sådant
vattenhjul leds vattnet in mot skovlarna
i jämnhöjd med hjulaxeln. Bröstfallshjul
kan betecknas som ett mellanting
mellan under- och överfallshjul. Det är i
huvudsak vattnets tyngd som driver det
runt men också dess tryck.
Bröstfallshjul kunde vara utrustade med
raka skovlar, men vanligare var att de hade
celler – ”hinkar”. En tättslutande ränna –
”bröstet” – som anslöts till hjulets ytterkant,
såg till, att vattnet inte lämnade cellerna för
tidigt.
Bröstfallshjulet användes i kombination
med en damm. Med hjälp av ledskenor kunde
vattnet styras in mot cellerna. Vattenflödet
reglerades med en pådragslucka – ”stämbord”
– som sitter framför ledskenorna.
Man skiljer mellan låga och höga bröstfallshjul
beroende på, om vattnet leds in
under eller ovanför hjulaxeln.
Bröstfallshjulet konstruktionelement
motsvarade underfalls- och överfallshjulets
(se s 6).
Ett bröstfallshjul av denna storlek kunde
ha en verkningsgrad uppgående till 60–
70 %. Effekten var uppskattningsvis mellan
10–20 hk.
Uppgifter saknas om modellens tillkomsthistoria.
Troligen är den ett elevarbete utfört
vid Teknologiska Institutet i Stockholm
(föregångare till Kgl. Tekniska Högskolan).
KÄLLOR:
Reynolds, Terry S., Stronger than a hundred
men, A History of the Vertical Water
Wheel, Baltimore 1983, s 99, 166–167,
278–286, 307, 318–320, 347–348.
TM 13.595
”Lady Isabella” uppfört 1854 av the Great Laxey
Mining Company, Isle of Man.
7