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Eine archimedische Schraube ist eine Förderanlage, deren wesentliches Bauteil eine schraubenförmige „Schnecke“ ist. Die klassische Anwendung der Archimedischen Schraube ist der Transport von Wasser auf ein höheres Niveau zu Bewässerungs- und Entwässerungszwecken. Ihre Erfindung wird dem antiken griechischen Mathematiker und Ingenieur Archimedes in der Zeit des 3. Jahrhunderts v. Chr. zugeschrieben. Das Prinzip der archimedischen Schraube kommt in modernen Förderanlagen, sogenannten Schneckenförderern, zur Anwendung.
Prinzip
Animiertes Funktionsprinzip der archimedischen Schraube
Die Schnecke befindet sich in einem eng angepassten Trog oder Rohr und kann sich um ihre Mittelachse drehen. Durch die Schnecke und den Trog werden Kammern gebildet, in welchen das Wasser steht. Diese Kammern sind nach oben und unten durch jeweils einen Windungsabschnitt der Schnecke begrenzt. Durch die Rotation der Schnecke bewegen sich alle Kammern in Richtung des Schneckenendes. Am Ende der Schnecke läuft das Wasser aus der sich auflösenden Kammer aus, am Schneckenanfang entsteht gleichzeitig eine neue Kammer, welche sich mit Wasser aus dem Zulauf füllt.
Die archimedische Schraube ist ein Sonderfall des Schneckenförderers, da hier nur die Schwerkraft mittelbar für den Vorwärtstransport des Fördermediums genutzt wird. Aus diesem Grund kann mit der archimedischen Schraube nur horizontal oder schräg nach oben gefördert werden, wogegen Schneckenförderer auch in der Lage sind, Güter senkrecht zu fördern.
Historische Anwendung
Antike und Mittelalter
Bereits in der Antike fanden archimedische Schrauben Verwendung. Sie wurden durch eine Windmühle, durch Muskelkraft oder, an Flüssen, durch ein Wasserrad angetrieben. Schnecken konnten unter anderem hergestellt werden, indem man einen Holzkern in mehreren Lagen schraubenförmig mit flexiblen Ruten umwickelte und diese verpichte.
Holländische Polderentwässerung
Vor einigen hundert Jahren wurde das Prinzip der Archimedischen Schraube wiederentdeckt. Sie wurde vor allem in Holland zur Bewässerung und in vielen niederländischen Pumpstationen („Poldermühlen“) zur Förderung von Sickerwässern aus den Entwässerungsgräben eingesetzt. „Flutter“(-Mühlen) (in Holland „tjasker(molen)“) waren dabei transportable Anlagen, die je nach Bedarf zur Entwässerung eingesetzt werden konnten. Bei größeren Förderhöhen werden die Schnecken als Kaskaden angeordnet. Um 1880 gab es in Ostfriesland noch 130 solcher Entwässerungsmühlen; bis heute erhalten ist z. B. die Wasserschöpfmühle Wedelfeld in Sande. Die meisten Schneckenhersteller stammen aus den Niederlanden.
Wesentliche Abmessungsgrößen
Hauptabmessungen einer archimedischen Schraube
Die nebenstehende Abbildung zeigt die wesentlichen Hauptabmessungen:
d: Kernrohrdurchmesser
D: Schneckendurchmesser
β: Aufstellwinkel
H0: konstruktive Förderhöhe
H1: Wasserspiegeldifferenz
H2: erforderliche hydraulische Förderhöhe
H3: maximale Förderhöhe
J: Gangzahl (hier: 4)
L: beschaufelte Länge
S: Steigung
1: Tastpunkt
2: Füllpunkt
3: Sturzpunkt
4: Übersturzpunkt
5: Staupunkt
Beispiele
Anlage zur Wasserförderung in den Niederlanden
Flutter-Mühle oder Flutter in Ostfriesland zur Entwässerung
Schneckenkaskade in Südeuropa
Von Vitruv beschriebene archimedische Schraube
Archimedische Schraube im Stadtpark von Bonndorf im Schwarzwald
… und im Britzer Garten Berlin
Sonstiges
Eine, der archimedischen Schraube ähnliche, Konstruktion war der Schiffsantrieb der 1875 in Dienst gestellten Panzerfregatte General-Admiral.
Ähnlich aussehend, jedoch nach einem anderen Prinzip arbeitet die Exzenterschneckenpumpe.
Die Umkehrung des Arbeitsprinzips, bei dem die Schnecke durch die Gewichtskraft des Wassers angetrieben wird ist die Wasserkraftschnecke.
Literatur
G. Nagel: Ritz, Handbuch der Wasserförderschnecken. 1968
G. Nagel und K. A. Radlik: Wasserförderschnecken, Planung, Bau und Betrieb von Wasserhebeanlagen. 1988
P. J. Kantert: Praxishandbuch Schneckenpumpe. Hirthammer Verlag 2008, ISBN 978-3-88721-202-5
Siehe auch Antike Griechische Technologie
| Antikes Griechenland
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