watermolen

Moderators: jkien, Xilvo

Gebruikersavatar
Berichten: 588

watermolen

hoi,

ik ben enorm gefascineert door deze 'oude' gebruikstechnieken, het heeft volgens mij zijn charme , of niet soms.

Afbeelding

en ik dacht, die Nederlanders zijn geboren met molens, dus zullen ze wil iets meer weten dan die Belgen, want buiten wikipedia heb ik weinig informatie.

wat ik zou graag willen weten is:

wat zijn de belangrijkste zaken, kenmerken voor de constructie van de molen?

ik heef u een voorbeeld, men moet een dikke boom verzagen in planken.

euh.. daarvoor is er kracht nodig. en door wat wordt dat bepaalt?

door de diameter van het wiel? de dikte van de radblad? door het debiet van water? overbrengingstechnieken?...

ik hoop dat er iemand hier mij iets kan leren over deze bouwtechnieken

hoe meer ik weet, hoe meer ik leer, thx :wink:

PS: discussie ook over windmolens, en al in zijn facetten, de geschiedenis, de uitvinder (?),... alles is welkom. zolang het over de 16de en 17de eeuwse tijdperk gaat uiterraad.laat ons zeggen, een forumbespreking over nostagie
Wie zoekt, die vindt... waar een wil is, is een weg en op een dag.... we find the final frontier!

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.270

Re: watermolen

Een en ander wordt bepaald door het draaimoment op de as van de molen. Die is dus afhankelijk van de kracht op de schoep, en de afstand van de schoep tot de as, moment = kracht x arm.

Die kracht op de schoep is afhankelijk van de massa water die langsstroomt, en het hoogteverlies, waardoor het water een versnelling ondervindt, F=m.a

de totale energie die geleverd kan worden is m.g.h, (massa x valversnelling x hoogteverlies van het water) en hoe je daarvan gebruik wil maken bepaalt dus de overbrengingsverhouding (de "arm" van de molen) die je kiest.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Berichten: 179

Re: watermolen

Hier heb ik wel enige ervaring mee.

Wij hebben er n.l. één gerestaureerd (niet de Collse).

Deze heeft een centrale as van een massief blok bankirai met hierdoorheen 16 stalen stangen die twee aan twee met elkaar verbonden zijn middels stalen kruisverbanden met op het einde bankirai schoepen.

T.b.v. deze watermolen zijn er ook een serie berekeningen gemaakt, deels door een door mij ingeschakelde constructeur die de fundering heeft berekend, en deels door een door de opdrachtgever ingeschakelde werktuigbouwkundige, met deze watermolen moet n.l. stroom opgewekt worden.

Maar je moet het proefondervindelijke niet onderschatten: vroeger werden deze molens voor een groot deel door de molenaars zelf gebouwd en onderhouden, voor het merendeel a.d.h.v. hun opgedane ervaringen.

Wij hebben inmiddels een dossier m.b.t. dit project van 4 dikke ordnermappen.

Je kunt hier informatie vinden over een opleiding:

http://collsemolen.dse.nl/collopleiding.htm

En hier tekeningen en historie van de Collse Watermolen:

http://collsemolen.dse.nl/collned.htm

Hier info over boeken:

http://www.demolenaar.nl/artikelen/show.asp?id=963
Piet van Bussel schreef twee molenboeken. Het eerste boek ‘Korenmolens’ geeft een beschrijving van de ontwikkeling van de ambachtelijke molen tot de mengvoederfabriek en het andere ‘Het Limburgse Molenboek’ geeft een beschrijving van de opkomst en de ondergang van de Limburgse wind- en watermolens.

Gebruikersavatar
Berichten: 588

Re: watermolen

één vraagje?

is het mogelijk, via een bepaalde techniek, om de waterstroom (debiet) te verhogen?

ik denk meer bepaald aan een soort "hogedrukreiniger"?

maw, kan het op een kunstmatige manier de waterkracht verhogen?

stel dat je een rad neem van diameter 7m. en de breedte van het blad is 70 cm.

en het wordt aangedreven door een zo krachtig mogelijke waterstroom.

(euh... ik weet niet hoe je dat moet uit rekenen :P help!).

welke kracht in Newton mag je dan verwachten?

net voldoende om een boom te verzagen bijvoorbeeld?

en andere vraag:

eenmaal deze waterkracht te hebben in aantal Newton's, is het mogelijk om het nog te verstreken? ik denk nl aan een vliegwiel. of een overbrengingsysteem?

of is de interne kracht (hetgene dat gebruikt wordt tijdens de productie) = het opgewekte kracht van de molen?

in ieder geval Goldsteen is het zeer fascinerend om deze schema's te bekijken.

kan je dat ook bezoeken?

en als laatste -verlopig eigenlijk :wink: - is het mogelijk om dergelijk watermolenhuis nog te bouwen of is deze tijdperk volledig verdwenen? nl het is de moeite niet meer omdat... (bv elektrische industriële machines zijn veel beter).

thx phillip :roll:
Wie zoekt, die vindt... waar een wil is, is een weg en op een dag.... we find the final frontier!

Berichten: 179

Re: watermolen

Je hebt nogal wat water nodig om het debiet te verhogen.

Bij de door ons gerestaureerde watermolen zorgen een aantal sluizen in de rivier ervoor dat het water bij de watermolens (het zijn er twee naast elkaar, waarvan wij er één gerestaureerd hebben) gestuwd wordt als deze dicht staan.

Via een omleiding in de waterstroom komt er dan meer water bij de watermolens, waardoor daar het verval groter wordt.

Vlak voor de watermolens zit een soort betonnen waterverzamelbak met tussen deze bak en de watermolens drie met de hand te bedienen sluizen: één per watermolen en één tussen de watermolens in, deze laatste om eventueel overtollig water en door de rivier aangevoerde takken e.d. door te kunnen sluizen.

Als er voldoende stuwing is en er zich dus een hoop water in de verzamelbak bevindt kun je door de sluizen bij de watermolens omhoog te bewegen het water onder tegen de schoepen van het waterrad laten stromen, waardoor deze gaat draaien.

Ik zal eens kijken of ik wat van de berekeningen hierbij kan zetten.

Berichten: 179

Re: watermolen

Eerst moet ik nog opmerken dat. zoals ik in het vorige bericht meldde. we geen Bankirai voor de centrale as en schoepen gebruikt hebben, maar Bilinga.

Ik heb de dossiers nog eens doorgespit en kom tot de conclusie dat e.e.a. zomaar niet even uit te leggen is.

Daarom begin ik maar bij het begin, probeer je nutteloze details te besparen en zie wel of het je interesseert of niet.

Op een bepaald moment kwam de opdrachtgever bij mij met de vraag of wij zijn waterrad konden restaureren. Hierbij merkte hij op dat hij er graag elektriciteit mee op zou willen wekken en de generator in een glazen kast in zijn woonkamer wilde hebben, zodat ze de avonden konden genieten van het aanzicht van draaiende tandwielen e.d.

Niet dat ik hier veel verstand van had, maar je bent ondernemer en gaat zo’n uitdaging niet zomaar uit de weg. De restauratie durfde ik wel aan en de opdrachtgever begreep ook wel dat wij m.b.t. de elektriciteitsopwekking vooral een meedenkende functie zouden hebben.

Ik had op dat moment een werkvoorbereider bij ons werken die hier al enige ervaring mee had en bij hem in het dorp zat toevallig een elektrabedrijf die wisselstroomdnamo’s leverde aan schepen e.d.. Hij heeft hier gelijk informatie over opgevraagd.

Toevallig had dit bedrijf aan iemand in Frankrijk die ook een watermolen had een wisselstroomdymamo geleverd.

Zo’n wisselstroomdynamo met een opbrengst van 5 kW kostte ongeveer € 2800,-

Enkele specificaties:

1. Het ingaande toerental dient constant te zijn.

2. Ingaand toerental 2 à 3000 omwentelingen per minuut.

3. Nodig is een versnellingskast of een groot wiel b.v. een V-snaarschijf beide met 2 V-groeven. SP2.

4. Hier kun je direct 220 V mee afnemen.

Een andere mogelijkheid was een wisselstroomdynamo met een opbrengst van 15 à 20 kW deze kostte ongeveer € 7800,-

Enkele specificaties:

1. Kan wisselend toerental opvangen.

2. Nodig is een versnellingskast of een groot wiel b.v. een V-snaarschijf beide met 4 V-groeven SP.

3. Netkoppelapparatuur.

Onderstaande moet voor jou ook nog wel te volgen zijn, ik ben geen ingenieur en mij lukt dit ook redelijk:

De ervaringscijfers van de opdrachtgever m.b.t. dit waterrad met een diameter van 7 mtr.:

Watermolens draaien over het algemeen heel stabiel mits de wateraanvoer constant is. Bij de kleine rivier van dit waterrad ligt dit tussen de 5 m3 en 40 m3 per seconde.

Dit rad maakte ongeveer 1.500.000 omwentelingen per jaar. Als deze dan gemiddeld 8000 bedrijfsuren draait dan zijn dit ongeveer 3 omwentelingen per minuut.

Als de sluisdeur helemaal open staat kunnen dit ongeveer 12 omwentelingen per minuut zijn.

De maximale draaisnelheid wordt bepaald door de stroomsnelheid van het water.

Voor dit rad met een straal van 3,5 mtr en een stroomsnelheid van ongeveer 1 mtr. per seconde geldt 60 x 1 / 3,5 / 2 pi = 3 omwentelingen / minuut.

De maximale stroomsnelheid van het water bij een verval van 1 meter is: sqrt (2 x g x h) = sqrt ( 2 x 10 x 1) = 5 meter per seconde.

Als 80 % van de stromingsenergie op het rad kan worden overgedragen betekent dit een verhouding van 1200 : 3 = 400 voor de diameter vliegwiel versus as dynamo.

Als de as 1 cm is impliceert dit een vliegwiel met een doorsnede van 4 mtr.

Dit paste dus niet in de woonkamer.

Anderzijds als met het waterrad 12 omwentelingen per minuut gehaald konden worden zou er maar een vliegwiel van 1 meter nodig zijn. Maar dit zou nog te groot zijn geweest.

Een versnellingskast mechanisch of elektronisch leek dus onvermijdelijk.

Bovenstaand verhaal is nog lang niet af en als je nog geïnteresseerd bent wil ik best het vervolg nog neerpennen. Gaandeweg kom ik dan waarschijnlijk in de buurt van antwoorden op jouw vragen.

Dus laat maar even weten.

Hier nog wat foto’s van voor de restauratie en een schema ter verduidelijking van het vorige bericht.

Afbeelding

Afbeelding

Afbeelding

Berichten: 2.746

Re: watermolen

kan je na verloop van tijd al je investingen terugwinnen met de geproduceerde electriciteit?

Gebruikersavatar
Berichten: 588

Re: watermolen

ik zie dat het een onderwaterstroom aangedreven is, zo het niet beter geweest zijn dat het bovenwater aangedreven was?

of zit daar géén verschil in?

zie wikipedia watermolen
kan je na verloop van tijd al je investingen terugwinnen met de geproduceerde electriciteit?
ik zou durven zeggen "absoluut", mocht het niet geweest zijn van het onderhoud van de molen.

een alternator van 20kW (20.000Watt terwijl in België kan ik maar max beschikken over 10.000Watt :P )

met 20kW (220V /118A :P )

daarmee zou ik idd zeer grote dikke bomen mee verzagen :P

Goldsteen, u zegt:" ge heb véél water nodig"

:roll: is het ideaal te werken met spaarbekken; grote vijvers; enz?

wat is dat: " Bankirai voor de centrale as en schoepen gebruikt hebben, maar Bilinga."

Bankirai & bilinga :P

zeer mooie foto's :wink: thx

voor alle duidelijkheid: het is een verre droom van mij, ... of het "ooit" zal gelukken hmmmm... zoiets kost schrik van geld + een zéér ambachelijk bouwwerk.

het moet toch een gelukkig zallig leventje zijn, zo in harmonie met mens;natuur; techniek te zijn? als molenaar bedoel ik?

ben al aan het wegdromen zzzzz..... :P :wink:
Wie zoekt, die vindt... waar een wil is, is een weg en op een dag.... we find the final frontier!

Berichten: 179

Re: watermolen

Zeker, dromen zijn een grote inspiratiebron van menige onderneming.

Naar ik begrijp uit je link van Wikipedia is de keuze voor een onderslag- of bovenslagrad afhankelijk van de stroomsnelheid van de rivier en ik neem aan dat deze voor dit waterrad dan voldoende moet zijn.

Of het rendabel is om met een watermolen stroom op te wekken valt nog te bezien.

Hierover later meer hoop ik.

Met het spaarbekken (de waterverzamelbak) bij dit waterrad heeft het de functie dat je enerzijds de waterdruk kunt verhogen en anderzijds een constantere watertoevoer kunt regelen.

Bilinga is een Afrikaanse houtsoort en Bankirai een Aziatische.

Allebei zeer geschikt voor buitengebruik.

Ze vallen onder duurzaamheidsklasse I (d.i. de hoogste klasse).

Om terug te komen op het vervolg van mijn eerder geposte verhaal:

De opdrachtgever wilde op een bepaald moment (allemaal nog in het voortraject, we waren nog niet met de restauratie begonnen) de nieuwe Nederlandse uitvinding The Wheel aan het rad koppelen en hiermee stroom opwekken, dit op advies van een grote energieleverancier.

Daarvoor zou natuurlijk wel de sterkte van het waterrad doorgerekend moeten worden.

Hiervoor is er een constructeur komen kijken, maar deze vond de gegevens waarop hij de berekeningen moest baseren te summier.

Wat hij bijvoorbeeld niet wist waren de beton- en staalkwaliteit van het waterrad.

Uiteindelijk heeft hij met een aantal aannames toch een rapport met berekening gemaakt, zodat we in ieder geval iets wisten, maar hier konden we niet veel mee.

Waar we wel wat mee konden waren de kanttekeningen van de opdrachtgever bij dit rapport:

1. Het rad heeft de afgelopen jaren ettelijke miljoenen omwentelingen gemaakt en is niet in elkaar gezakt. Dit is een ervaringsfeit.

2. Als ik op een van de schoepen ga staan en het rad is verankerd, dan vervormt het rad niet merkbaar. Ik weeg 100 kg. Een schoep kan dus een belasting van 1000 N verdragen.

3. De waarde die de constructeur gebruikt voor de statische belasting is weliswaar juist, maar zal alleen optreden als het rad vastzit. Er zijn twee mogelijkheden in zo´n geval:

1. Het onderste blad zit door een boomtak klem tegen de bodem.

2. Er is een buis gestoken door de spaken van het rad. Ervaring leert dat in het laatste geval een normale holle buis die in de steigerbouw gebruikt wordt doorbuigt en vervormt. Twee buizen buigen slechts en raken niet vervormd. Dit geeft wellicht een indicatie voor de waterkracht: Hoeveel kracht is er nodig om een holle steigerbuis duurzaam te vervormen?

4. In een dynamische toestand is de situatie anders. Ik maak de volgende lucifersdoosjes berekeningen:

1. De kinetische energie van het water zal bij 100 % rendement omgezet worden in draaienergie van het rad. Bij 10 omw / min en een massa van het rad van 1500 kg, is de draaienergie in een stationaire toestand 750 J (0.5 * m * w *w = 0.5 * 1600 * (2pi * 10 / 60 )*(2pi * 10 /60)) . Als deze energie per sec. door het rad aan wrijving verloren gaat, dan moet dit ook weer toegevoerd worden door de bewegingsenergie van het water. 750 = 0.5 * 500 * v *v Hieruit volgt een stroomsnelheid van het water van 1.7 m/s In 2 sec. legt het water dan 3.4 m af. (Het rad is rond met een doorsnede van 7.5 mtr., na 3.4 mtr. is de schoep boven het water uitgekomen). De kracht die het rad aan het draaien brengt is dan 750 / 2 = 340 N. In onbelaste toestand is de wrijving natuurlijk veel minder, waardoor een veel kleinere kracht al voldoende is om het rad aan het draaien te brengen. Dit klopt met de ervaring. Het rad is met de hand in beweging te brengen.

2. Als het rad belast wordt zal het naar schatting 6750 W leveren. Deze opgewekte energie ontstaat doordat op gemiddeld 4 schoepen een kracht wordt uitgeoefend over een afstand van 3 m. E = F*S De uitgeoefende kracht is dan: 6750/3 = 2250 N. Per schoep 750 N.

3. Als het waterrad 10 omw/min maakt. Dan zijn dat 320 schoepen/min. Ofwel 320/60 = 5.3 schoep/sec. De hoeveelheid water die door de goot stroomt is maximaal 400 ltr. / sec. = 400 kg /sec. Per schoep wordt er 400 / 5.3 = 1200 / 16 = 75 kg water meegenomen. Dat is ongeveer gelijk aan het gemiddeld gewicht van een persoon. Het rad zal dus niet vervormen.

4. Het water stroomt turbulent de goot in. Een groot gedeelte van de energie gaat door wrijving verloren. Water is vervormbaar van een continue punt belasting is dus geen sprake.

5. De constructeur heeft het over een maximaal opneembare kracht van 700 N bij een maximale vervorming van 30 mm. De insteekdiepte van de wieken in de as moet dan 40 mm zijn. Ik zou de huidige toestand eens nameten. Het is goed mogelijk dat dit nu 50 mm of meer is. De maximaal opneembare kracht komt overeen met bovenstaande lucifersdoosjes berekeningen.

6. Ik mis in de berekening de eenzijdige aandrijving van de dynamo. De overbrenging is ongeveer een op acht m.b.v. V-snaren. Bij een asdoorsnede van 10 cm wordt er dus een wiel eenzijdig gemonteerd met een doorsnede van 80 cm.

7. Algemeen gesteld stel ik een omgekeerde berekening voor: Gesteld dat er een dynamo op aangesloten wordt met een vermogen van 7 kW. Gesteld dat het totale rendement van de installatie 90 % is. Welke kracht wordt er dan op een schoep uitgeoefend? Ik ben erg benieuwd wat er dan uit de berekening komt.

(Kanttekening 5 bleek bij de demontage van het rad niet relevant, omdat de wieken bij demontage door en door en uit één stuk bleken te zijn).

Hierop kaatste de constructeur terug met als belangrijkste opmerking, dat dit meer iets voor een werktuigbouwkundige was.

Nog steeds geïnteresseerd ?

Gebruikersavatar
Berichten: 588

Re: watermolen

maw, als ik het goed begrijp kan deze rad een goed 7000Watt leveren (max)en via een overbrengingsystemen (inb. de warmteverliezen) wordt er een dynamo aangedreven (zo één van 5,5kW denk ik).

en niet wat ik eerst dacht: "een dynamo van 15kWatt"

uiteraard mocht er zo' n drie raderen zijn, dan zou het totaal wel 15kWatt zijn.

nu, wat ik mij afvraag is: uit welk materiaal is het nu best, voor het rad?

-uit zware hout soort?

-uit ijzer? (gevaar is hier roesten!)

-of de twee combineren? (het rad uit zware hout soort én de schoepen uit ijzer vervaardigen?)

gelet op de tweede foto, van u zie ik dat het nogal zware bevestigingen zijn. nogal deftige rollagers, als je het mij vraagt.

ik neem aan dat er waarschijnlijk ook veel trillingen zijn. zou het niet beter geweest zijn dat het op veren ruste?

of vergis ik mij :roll:

btw: mijn "hypothetische droom" 8)

Afbeelding

edit mod (Lala): formaat van het plaatje even aangepast.....aangezien 2/9 deel wit was, vinden jullie dat vast niet erg. Het verklootte de lay-out nogal.
Wie zoekt, die vindt... waar een wil is, is een weg en op een dag.... we find the final frontier!

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.270

Re: watermolen

Ik kan de lettertjes op je tekening niet lezen, jammer genoeg. En wat doet die gekke kast tussen het bassin en de molen?? :roll:
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Berichten: 588

Re: watermolen

sorry Jan :roll: tijdens mijn 'eerste downlouding' werd het gewijgerd (te groot getekent, denk ik) 'k zou zeggen, bekijk het in paint-programma. :wink:

het komt erop neer (in mijn gedachte) dat een pomp (of via zuigklepppen) het water uit de spaarbekken zuigt/trekt en vervolgens het rad in beweging brengt.

laat ons zeggen: het regel van debiet en de constante

('k zal nooit een goei tekenaar worden zekers :P )

maar de uit eenzettingen van Goldsteen doet mij toch één en ander inzien:

-de berekeningen

-het materiaal van zowel het rad als de bevestigingen

-...

da's allemaal niet evident.

blijkbaar dacht ik:" met water en alles gaat vanzelf..."

gelukkig dat ik dit eerst hier eventjes aan het bespreken ben :wink:

maar let op, hoe meer ik het lees, hoe meer ik zou durven zeggen: waw, da's een 'droomproject'

enfin, mijn bedoelingen zijn hier om dat stukje nostalgie in herinnering te brengen. hoe dat het moet geweest zijn in de 16de eeuw. en ge ziet maar, het was toen ook niet éénvoudig. maar als het lukte, dan kon men in die tijd zowel: hout; bloemmeel; plantaardig olie vervaardigen.

...ik ben daar echt gefacineerd van, echt. terug naar de natuur en in rust en in harmonie... -da's mijn wens :P
Wie zoekt, die vindt... waar een wil is, is een weg en op een dag.... we find the final frontier!

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.270

Re: watermolen

het komt erop neer (in mijn gedachte) dat een pomp (of via zuigklepppen) het water uit de spaarbekken zuigt/trekt
Hier verbaas je me. Ik was er al een beetje bang voor, daarom noemde ik het een "gekke kast".

Met welke energie ga je nou die pomp aandrijven? Met die energie van je waterrad? Dat noem ik dan letterlijk het rondpompen van energie..........

off-topic: tekeningen kun je bijsnijden voordat je ze uploadt.....

Al die witte puntjes kosten ook geheugen, en zeker als je het als Bitmap opslaat....
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Berichten: 138

Re: watermolen

@Goldsteen: de omgekeerde berekening is wel erg simpel.

Als de generator netto 7 kW moet afgeven, moet er door het water 7/0,9=7,8 kW toegevoerd worden.

Met de formule Mw=955x P/n met P in kW, n in omw/min en Mw in kNcm vinden we:

Mw=955x7,8/10= 745 kNcm.

Bij een gemiddelde straal van 300 cm van het rad wordt de totale kracht dus 745/300=2,48 kN.

Als deze kracht zou worden opgenomen door gemiddeld 4 bladen zou de kracht per blad ongeveer 621 N zijn.

In werkelijkheid denk ik niet dat alle 4 bladen een evenredig deel van de kracht voor hun rekening nemen, maar dat gevoelsmatig 1 schoep ca. 50% en de overige 3 tesamen 50% voor hun rekening nemen.

Gebruikersavatar
Berichten: 588

Re: watermolen

ik hoop dat deze tekening het verduidelijk maakt, Jan

uitleg wordt vervolg, beloofd :wink:

Afbeelding

edit mod (Lala): Philip, zou je je plaatjes kunnen aanpassen aan de forumopmaak in het vervolg? Je plaatjes zijn duidelijk, maar het grootste gedeelte is wit, en dat moet ik elke keer weer weghalen. Ik heb hier ook weer in geknutseld. Op zich geen ramp, daar ben ik voor, maar een vriendelijk verzoek om dat in het vervolg even te checken en zonodig aan te passe/
Wie zoekt, die vindt... waar een wil is, is een weg en op een dag.... we find the final frontier!

Reageer