Vodné koleso

Vodné koleso

História

Vodné koleso je najstarší motor v dejinách ľudstva.
História využívania vodnej energie sa začína datovať už v 2.storočí p.n.l., kedy v Ilýrii, bolo zostrojené prvé vodné koleso s vertikálnym hriadeľom. Postupným zdokonaľovaním a vývojom sa vodné kolesá stali pohonnou časťou vodných mlynov a gátrov. Vodné koleso patrí k najjednoduchšiemu a najstaršiemu typu vodnej turbíny.

Návrhu tohto kolesa sa ujali matematici a tak to aj skončilo. Vodné koleso bolo vypočítané na teoretický výkon 6kW,  malo priemer 150cm a pre svoju činnosť by potrebovalo asi 400%  objemu vody tečúcej v potoku. Vodné koleso má otáčky asi 40-50/1min, kdežto generátor potrebuje okolo 1500  1/min. Starším a jednoduchším mechanizmom je vodné koleso na spodný náhon. Keďže najstaršie záznamy spomínajú mlyny na našich pomalých tokoch s malým spádom, dá sa usudzovať, že museli využívať  jedine kinetickú energiu - boli to teda mlyny na spodný náhon, pobrežné mlyny,  ktorých koleso bolo vysunuté do vodného toku.

ZAUJÍMAVOSŤ:

Do dnešných dní sa zachovalo iba niekoľko takýchto objektov
·  v Tomášikove mlyn Jána Maticu
·  mlyn Vojtecha Takáča z Jahodnej
·  nadstavovaný drevený mlyn Némethov v Jelke

Prehľad vodných motorov

Mlecie,  prevodové a hnacie zariadenia bolo inštalované na dvojici pevne spriahnutých člnov a zakotvené bolo na vodnom toku. Tieto mlyny vďaka konštantnému ponoru vodného kolesa účinnejšie využívali vodnú energiu. Takéto vodné kolesá sa v minulosti stavali z dreva a po obvode mali viacero lopatiek zachytávajúcich vodu, čím sa koleso udržovalo v stálom pohybe.

Tieto vodné zdroje energie sa využíva po stáročia na mechanický pohon zariadení. Nie sú však vhodné na výrobu elektrickej energie. Na jej výrobu sa využívajú turbíny vyrobené z kovu a na rozdiel od vodných kôl sa otáčajú veľkými rýchlosťami. Takéto turbíny sa objavili koncom 19. storočia. Viac ako storočný vývoj viedol v súčasnosti k širokej ponuke viacerých typov,  ktoré sa svojou konštrukciou líšia v závislosti od spôsobu využitia, prietoku vody alebo usporiadania technologického zariadenia.

Podľa spôsobu využitia sa turbíny delia na:

· rovnotlaké (Bankiho , Peltonova)
· pretlakové (Kaplanova , Francisova) 

BANKIHO TURBÍNA

- je rovnakotlaková turbína s dvojnásobným prietokom obežného kolesa. Je vhodná pre MVE so spádom od 1m do 50m, ekonomický výhodná najmä pre spády od 4m. Prietok vody regulovaný nastaviteľnou obtekajúcou klapkou. Výhodou  Bankiho turbíny je vysoká účinnosť (ešte pri 30% prietoku neklesne pod 65%).

Tá potom roztáča asynchrónny motor, ktorý plní funkciu generátora elektrického prúdu. Umožňuje ju využívať na dodávky elektrickej energie do osobitných sieti. Príkladom môžu byť MVE  pri Brčalovej chate a chate kpt. Nálepku vo Vysokých Tatrách.

FRANCISOVA TURBÍNA

- patrí medzi pretlakové turbíny. U Francisovej turbíny prechádza voda cez pevné vodiace koleso s nastaviteľnými lopatkami. Voda je usmerňovaná na protichodne tvarované lopatky obežného kolesa. Tu je voda vytekajúca zo vstupnej časti turbíny, pod tlakom vyšším ako na vstupe do turbíny.

Francisova turbína si našla uplatnenie u vodných elektrární, kde voda netečie pod veľkým tlakom. Francisova turbína je dosť náročná na výstavbu. Vrchný obal turbíny  (kryt) si vyžaduje náročné finančné podmienky.

PELTONOVA TURBÍNA

- využíva pohybovú energiu vody, ktorá vyteká jednou alebo viacerími dýzami na lopatky obežného kolesa. Peltonova turbína si našla praktické využitie u elektrárňach s vysokým vodným spádom (do 180m ) s primeraným množstvom vody.

Táto turbína je vhodná najmä pre obr. prierez  Peltonovou turbínou akumulačné vodné elektrárne vo vyššie položených oblastiach.

KAPLANOVA TURBÍNA

- je to pretlaková turbína. Pre väčší tlak u neveľkých prietokov vody, bola z Francisovej turbíny vyvinutá Kaplanova turbína. Konštruktér Kaplan ani netušil, že jeho turbína bude raz jednou z najpoužívanejších turbín sveta. Kaplanova turbína je najpoužívanejšou turbínou na Slovensku.

Napr. vodné dielo Gabčíkovo má dve Kaplanove turbíny, vodné dielo Žilina má jednu Kaplanovu turbínu s priemerom 20m. Celá Važská kaskáda používa väčšinou Kaplanove turbíny. Táto turbína je vhodná najmä pre veľké vodné diela. Postupom času sa vynašiel princíp celej turbíny. Je to turbína, ktorá je priamo konštruovaná aj s generátorom čiže tvoria jeden celok.
 
Nové vodné koleso bude mať priemer 3m a vnútornú šírku 120cm. Je optimalizované na prietok 250l/s, pričom dosiahne 8 otáčok/za 1 minútu a poskytne výkon 6kW. Koleso bude vyrobené z dreva smrekovca opadavého, ktoré najlepšie odoláva dlhodobému pôsobeniu vody. Najväčším problémom je vycentrovanie systému koleso-hriadeľ, kedže ide o prastarý postup, s ktorým dnes nikto živý nemá skúsenosť.

SYMBOLIKA  MESTA

Mestský erb je prevzatý z historickej pečate z 19.storočia a znázorňuje  hámor, t.j. žľab, vodné koleso s konštrukciou, kladivo a nákovu. Farby erbu sú : štít zelený, koleso s konštrukciou zlaté, žľab, nákova a kladivo strieborné.

Vzácnosťou schváleného erbu mesta SNINA je skutočnosť, že takýto zamestnanecký symbol je medzi mestskými erbami ojedinelý a je cenným obohatením doterajšieho celoštátneho súpisu mestských erbov. Autorom grafického návrhu mestského erbu je DEZIDER BARTA.

PRINCÍP  VODNÉHO  KOLESA

Nárazové koleso využíva energiu pohybu vody (princíp akcie). Vodné koleso so spodným náhonom využíva najmä energiu pohybu vody. Vodné koleso sa s horným náhonom využíva prakticky len polohovú energiu vody (princíp reakcie).

Typický príklad turbíny používanej pri starých mlynoch na vodný pohon. Vodné koleso so stredným náhonom využíva najmä pohybovú energiu vody.