Skovl

Skovl (ty. Schaufel)

Kasseformet, plan eller krummet innretning som fanger opp energien i vann i bevegelse som fall- og bevegelsesenergi.

S. er festet til omkretsen av et hjul og bringer hjulet til å rotere slik at vannets energi omsettes til rotasjonsenergi på hjulets aksel.

            Kasseformede s. ble brukt på overfallshjul og brystfallshjul. På disse hjultypene virket da vannet først og fremst ved sin vekt, og ikke sitt støt eller hastighet. Særlig gjaldt dette overfallshjulene.

Kassene ble dannet ved at bord ble skjøvet i spor i hjulringene inn mot hjulkransens bakvegg. Denne skovleplaten hadde normalt en knekk nær bunnen slik at den dannet en stump vinkel.

            For effektiv utnyttelse av driftsvannet var det viktig å gi skovlekassene optimal bredde/dybde/høyde, samt vinkel i forhold til radiuslinjen slik at kassene kunne ta med mest mulig vann helt ned til hjulets loddlinje - men ikke lenger! (Gjenværende vann i kassene etter passering av bunnpunktet ville selvsagt være kontraproduktivt).

Spørsmålet om hjulkassene var, ikke minst på 1700-tallet, gjenstand for omfattende teoretiske beregninger, forsøk og diskusjoner. Et eksempel på et tema som ble diskutert var spørsmålet om s. s bredde, dvs. avstanden mellom hjulringene. Bredden på s. hadde stor betydning da det var den samlede vekt av det vann som til enhver tid lå i skovlekassene som genererte det meste av hjulets effekt. Brede skovlekasser var altså i utgangspunktet ønskelig, men ble de for brede ble de også svakere, med fare for brekkasje, samt at hjulstokken ble lenger og dermed svekket. Kompleksiteten i kasse-problematikken kan også illustreres med et moment framhevet i en tysk kilde: Kassene må utformes slik at det tas hensyn til virkningen av sentrifugalkraften som virker ved hjulradiens ytterpunkt. Pga. av denne kraften vil vannoverflaten stige ved kasseåpningen, og formen må da være slik at vannutstrømningen begynner på et lavest mulig sted på veien ned og først opphører i nærheten av sirkelens laveste punkt. ^[1]

I tillegg til den mer systematiske bearbeidelse av tilgjengelige erfaringer, kan en regne med at utformingen for en god del var basert på tradisjon og tommelfingerregler. En slik regel var at den vertikale avstanden mellom skovleplatene skulle være lik avstanden mellom hjulkransens hjulringer.

            Plane s. ble brukt på underfallshjul. Hjul av denne typen utnytter nesten utelukkende

vannets bevegelsesenergi. S. består av enkle, frittstående plater som fanger opp støtet fra en vannstråle. Platene kunne være stilt på linje med hjulradien, eller gis en liten skråstilling, evt. en knekk for lettere å løftes ut av vann som hjulet badet i.

            Underfallshjulene hadde lavest virkningsggrad av vannhjulene, bl.a. fordi mye av bevegelsesenergien gikk tapt grunnet vann som gikk til spille, lav utnyttelse av energien når vann beveger et hjul med støt på en rett plate, samt høy ’restfart’ på vannet når det forlot vannhjulet.^[2]

            Krumme s. ble brukt i turbiner. Turbinhjul utnytter, liksom underfallshjulene nesten bare vannets bevegelsesenergi, eller trykk. Krumme s. ga imidlertid langt mindre energitap enn rette s.. Med krumme s. blir hjulet satt i rotasjon ved det trykk som vannstrålen utøver når den avbøyes langs s.s overflate uten øyeblikkelig å bli slått tilbake. På denne måten overføres en vesentlig del av energien i vannstrålen til hjulet, og en kan med runde tall regne at denne skovletypen økte virkningsgraden fra 30 for underfallshjulene opp til 75 %.