Vattenhjul

Vattenhjul betecknar i ordets vidsträcktaste bemärkelse en hydraulisk kraftmaskin, eller vattenmotor, vid hvilken vattnet verkar på skoflar eller celler, anbragta vid omkretsen till ett hjul, hvilket på detta sätt bringas i rotation kring sin axel. Men i inskränktare och vanligare mening förstår man med vattenhjul en sådan hydraulisk kraftmaskin, vid hvilken vattnet inkommer med eller utan stöt till endast en del af omkretsen af det kring en horisontal axel rörliga hjulet och bortgår från detta vid samma del. Turbinerna (se d. o.) skulle enligt denna definition icke tillhöra vattenhjulen, ehuru det gifves vissa hydrauliska kraftmaskiner, som stå på gränsen mellan båda. -- Vattenhjulen i den vanliga bemärkelsen kunna indelas i tre klasser: underfallshjul, vid hvilka vattnet införes till hjulet nedanför axeln, bröstfalls- l. medelfallshjul, upptagande vattnet i nära jämnhöjd med axeln, samt öfverfallshjul, der vattnet inkommer vid högsta punkten af omkretsen. Underfallshjulen äro af flere olika slag. Till dem höra vadhjul, hvilka anbringas i en fri ström, vanligen mellan två pråmar. Man antager, att dessa hjul uppfunnos af Belisarius under Roms belägring år 536, för att med Tiberns vatten drifva sädesqvarnar. Liknande hjul anbringas äfven i en något lutande ränna, hvarigenom vattnet ledes genom en pådragslucka mot hjulskoflarna. Men verkningsgraden blir endast ringa, 0,2 à 0,3. d. v. s. blott 20 à 30 proc. af vattnets naturkraft tillgodogöras vid dylika hjul, der vattnet nästan uteslutande verkar genom stöt, till följd af den förlust i lefvande kraft, som genom stöten uppkommer. Man kan bättre tillgodogöra vattenkraften genom att gifva hjulet en sådan anordning, att vattnet förnämligast verkar genom tryck eller direkt genom tyngdkraften och lemnar hjulet med minsta möjliga hastighet. Detta kan vid underfallshjulen ske derigenom att man gifver skoflarna en passande form, t. ex. genom att bilda dem af två, i rät vinkel mot hvarandra hopsatta bräder, eller derigenom att man, såsom vid Poncelets hjul, använder krökta skoflar af jernbleck eller trä mellan två hjulringar. Vid sistnämnda hjul kan verkningsgraden uppgå till 0,6 och deröfver. -- Bröstfallshjulen skilja sig från underfallshjulen derigenom att vid de förra anbringas en botten för att hindra vattnets utrinnande, hvilken botten icke är nödvändig vid underfallshjulen, der vattnet inledes vid en lägre punkt af omkretsen. Vattenhjul af detta slag kunna tillgodogöra 60 à 70 proc. af vattnets naturkraft. De kunna med fördel användas vid fallhöjd och vattenmängd af tämligen betydande storlek. -- Öfverfallshjulen ega kärlformiga skoflar vid omkretsen. De äro vanligen bildade af två ringar, mellan hvilka skoflarna af plåt eller trä äro insatta. Vattnet inkommer vid öfversta delen af hjulet och förblifver i detta, under det att detsamma vrider sig kring axeln ända till en punkt, nära nedre delen af omkretsen, der vattnet utrinner. På dessa hjul verkar vattnet företrädesvis genom sin tyngd. Verkningsgraden kan uppgå till 0,7 à 0,8, ehuru den visserligen ofta är vida mindre. Öfverfallshjulen användas vid fallhöjd af 3 till 10, ja t. o. m. 12 m. och för vattenmängder af ända till 1 kbm. i sekunden. De kunna liksom andra vattenhjul byggas nästan helt och hållet af trä och på enklaste sätt, ehuru äfven stundom sådana hjul byggas fullständigt af jern. Men deras långsamma gång gör, att ofta erfordras vidlyftiga transmissioner till de arbetsmaskiner, som de skola drifva. -- Se W. Rebber: »Konstruktion und berechnung der wasserräder» (1891).