ROZWÓJ
ROZWÓJ
KONSTRUKCJI KOŁA
KONSTRUKCJI KOŁA
WODNEGO I MŁOTA
WODNEGO I MŁOTA
Marcin Dudek
Marcin Dudek
Metalurgia gr.2
Metalurgia gr.2
KOŁO WODNE
KOŁO WODNE
Na świecie istnieje około 1,5 mld
km3 wody. Jest niezbędna do
życia, ale również stanowi wielki
magazyn energii, z którego
współcześnie pochodzi około
20% globalnej energii
elektrycznej.
POCZĄTKI...
POCZĄTKI...
Początkowo wykorzystywane były
Początkowo wykorzystywane były
jedynie do nawadniania pól
jedynie do nawadniania pól
uprawnych. Łopatki koła
uprawnych. Łopatki koła
odgrywały jednocześnie role
odgrywały jednocześnie role
czerpaków. Podnosiły wodę na
czerpaków. Podnosiły wodę na
wyższy poziom i wylewały ja do
wyższy poziom i wylewały ja do
odpowiedniego koryta
odpowiedniego koryta
drewnianego, prowadzącego do
drewnianego, prowadzącego do
kanałów nawadniających.
kanałów nawadniających.
Koło wodne składało się z
kilkunastu łopat
drewnianych
umocowanych na wspólnej
osi. Napędzało ono
mechanizm zbudowany z
ruchomych czerpaków
połączonych łańcuchem.
Czerpaki te w położeniu
dolnym wypełniały się
wodą. Następnie unosiły
się do góry, tam
przekręcały i wylewały
wodę do koryta.
Były to koła drewniane, o średnicy
Były to koła drewniane, o średnicy
ponad 3 metrów z zamocowanymi na
ponad 3 metrów z zamocowanymi na
obwodzie metalowymi wiadrami lub
obwodzie metalowymi wiadrami lub
drewnianymi rynnami, po których
drewnianymi rynnami, po których
spływała woda. Drewniana zębatka,
spływała woda. Drewniana zębatka,
umieszczona na końcu poziomej osi
umieszczona na końcu poziomej osi
koła wodnego, zaczepiała o koło
koła wodnego, zaczepiała o koło
zębate osi pionowej. Na górnym
zębate osi pionowej. Na górnym
końcu tej osi był osadzony i
końcu tej osi był osadzony i
przymocowany metalowymi
przymocowany metalowymi
klamrami właściwy kamień młyński.
klamrami właściwy kamień młyński.
CAŁKIEM
CAŁKIEM
NIEDAWNO...
NIEDAWNO...
Przemysł metalurgiczny, tekstylny i papierniczy we
Przemysł metalurgiczny, tekstylny i papierniczy we
wczesnej fazie rozwoju (wiek XVIII i XIX) był
wczesnej fazie rozwoju (wiek XVIII i XIX) był
nierozwiązalnie związany z wodą, stąd rozwój
nierozwiązalnie związany z wodą, stąd rozwój
przemysłu właśnie w dolinach rzek, nadających się
przemysłu właśnie w dolinach rzek, nadających się
do energetycznego wykorzystania, aż do czasu
do energetycznego wykorzystania, aż do czasu
wynalezienia maszyny parowej. Na większą skalę
wynalezienia maszyny parowej. Na większą skalę
energię wody zaczęto stosować dopiero po
energię wody zaczęto stosować dopiero po
wynalezieniu turbiny wodnej. W 1881 roku, za
wynalezieniu turbiny wodnej. W 1881 roku, za
pomocą dynama podłączonego do znajdującej się w
pomocą dynama podłączonego do znajdującej się w
młynie zbożowym turbiny oświetlono ulice
młynie zbożowym turbiny oświetlono ulice
amerykańskiego miasta Niagara Falls, a w roku 1882
amerykańskiego miasta Niagara Falls, a w roku 1882
uruchomiono pierwszą na świecie elektrownię
uruchomiono pierwszą na świecie elektrownię
wodną - instalację na rzece Fox River w Appleton
wodną - instalację na rzece Fox River w Appleton
(stan Wisconsin).
(stan Wisconsin).
CZASY
CZASY
WSPÓŁCZESNE...
WSPÓŁCZESNE...
Dziś nowoczesne odpowiedniki kół
Dziś nowoczesne odpowiedniki kół
wodnych w postaci turbin
wodnych w postaci turbin
wodnych z powodzeniem
wodnych z powodzeniem
napędzają potężne generatory
napędzają potężne generatory
wielkich elektrowni wodnych,
wielkich elektrowni wodnych,
produkujących znaczne ilości
produkujących znaczne ilości
energii elektrycznej. W niektórych
energii elektrycznej. W niektórych
krajach (na przykład Norwegia),
krajach (na przykład Norwegia),
większość energii wytwarzana
większość energii wytwarzana
jest właśnie w ten sposób.
jest właśnie w ten sposób.
WSPÓŁCZESNY
WSPÓŁCZESNY
PODZIAŁ
PODZIAŁ
Zależnie od sposobu zasilania, koła
Zależnie od sposobu zasilania, koła
wodne dzielimy na:
wodne dzielimy na:
PODSIĘBIERNE
NASIĘBIERNE
ŚRÓDSIĘBIĘRNE
PODSIĘBIĘRNE
PODSIĘBIĘRNE
Koła podsiębierne poruszane są przez prąd przepływającej
rzeki. Szybki strumień wody naciska na dolne łopatki koła i
wprawia je w ruch. W młynach energia uzyskana z obrotu
koła przekazywana jest następnie przez przekłądnię zębatą
kamieniom młyńskim. Koła podsiębierne mają prostą
budowę, lecz są mało efektywne. Dodatkowo ich praca
uzależniona jest od stanu wody w zbiorniku.
NASIĘBIĘRNE
NASIĘBIĘRNE
Koła nasiębierne
Koła nasiębierne
są wprawiane w ruch obrotowy
są wprawiane w ruch obrotowy
przez wodę spadającą na ich zakrzywione łopatki.
przez wodę spadającą na ich zakrzywione łopatki.
Charakteryzują się znacznie większą
Charakteryzują się znacznie większą
efektywnością od kół podsiębiernych i w zasadzie
efektywnością od kół podsiębiernych i w zasadzie
są niezależne od poziomu wody w zbiorniku.
są niezależne od poziomu wody w zbiorniku.
MŁOT
Narzędzie ręczne - młotek, lub
Narzędzie ręczne - młotek, lub
maszyna do plastycznej
maszyna do plastycznej
obróbki metali pracująca
obróbki metali pracująca
uderzeniami, składająca się z
uderzeniami, składająca się z
nieruchomej szaboty
nieruchomej szaboty
(kowadła), ruchomego bijaka
(kowadła), ruchomego bijaka
oraz zespołu napędowego.
oraz zespołu napędowego.
Najpierw jednak był zwykły
Najpierw jednak był zwykły
kamień, później - około 4
kamień, później - około 4
tysiące lat p.n.e. w
tysiące lat p.n.e. w
Mezopotamii powstały
Mezopotamii powstały
pierwsze młoty z rękojeścią
pierwsze młoty z rękojeścią
do kucia
do kucia
przedmiotów miedzianych.
przedmiotów miedzianych.
W epoce brązu w dalszym ciągu
W epoce brązu w dalszym ciągu
używano młotów kamiennych,
używano młotów kamiennych,
lecz w niektórych regionach
lecz w niektórych regionach
wykonywane są
wykonywane są
z żelaza (najstarszy znany
z żelaza (najstarszy znany
pochodzi z wykopalisk na
pochodzi z wykopalisk na
terenie byłej Czechosłowacji -
terenie byłej Czechosłowacji -
około 500 lat p.n.e.). Na
około 500 lat p.n.e.). Na
podstawie licznych opisów
podstawie licznych opisów
wiadomo, że w Rzymie
wiadomo, że w Rzymie
znanych było 10 typów
znanych było 10 typów
młotów ręcznych o różnych
młotów ręcznych o różnych
kształtach i przeznaczeniu.
kształtach i przeznaczeniu.
Po raz pierwszy młoty
Po raz pierwszy młoty
mechaniczne zastosowano w
mechaniczne zastosowano w
XIV wieku w średniowiecznych
XIV wieku w średniowiecznych
kuźnicach, wykorzystując do
kuźnicach, wykorzystując do
napędu koło wodne.
napędu koło wodne.
W 1784 roku J. Watt, twórca maszyny parowej, poddał
myśl zbudowania młota parowego, co w znaczny
sposób miało udoskonalić dotychczasową konstrukcję.
Od pomysłu do realizacji minęło jednak aż 56 lat.
Pierwszy projekt opracował James Nasmyth w 1839
roku, ale pierwszy młot parowy wg. jego projektu
zbudowano dopiero w 1842 roku.
W młocie tym zastosowano do podnoszenia
bijaka cylinder z tłokiem, który pod działaniem
ciśnienia pary wodnej przesuwa się do góry. Na pełnej
wysokości otwiera się wylot pary z cylindra, następuje
jej gwałtowne rozprężenie, a bijak spada pod własnym
ciężarem. Ciężar bijaka do kucia swobodnego
dochodzi do 5 tysięcy kilogramów, a do kucia
matrycowego aż do 25 ton.
11 lat później, 16 września 1861 roku, Alfred
Krupp uruchamia w swoich zakładach w Essen
słynnego Fritza - młot parowy, którego bijak waży
już 35 ton. Ledwie kilka lat później bijak tego młota
zostaje zwiększony do 50 ton.
W tym samym roku 1861, zajmujący się budową
lokomotyw John Haswell zaczyna używać prasy
kuźniczej z naciskiem 800 ton. W odpowiedzi na to
Alfred Krupp jeszcze bardziej potęguje siłę rąk
ludzkich: uruchamia parowo - hydrauliczną prasę
kowalską, która miażdży stalowe bloki z siłą 15 000
ton.