Мельницы. История мельниц.

 

Мельница — это устройство (машина, аппарат, механизм) для измельчения различных материалов.

История мельниц.

Первые мельницы были предназначены для измельчения зерна.

До появления мельниц для измельчения зерна использовали каменную ступку и пестик. Позже зерно стали перетирать, благодаря такому методу мука была лучше. От движения терки вперед-назад перешли к вращению.

Плоский камень, перетирая зерно, вращался по плоскому блюду из камня. Заставив один камень в процессе вращения скользить по другому, человек изобрел жернова.

 

В середине верхнего камня имелось отверстие, куда подсыпалось зерно. Попадая между верхним и нижним камнем, зерно при вращении перетиралось в муку. Так была изобретена ручная мельница, широко распространенная в Древней Греции и Древнем Риме. Мельницы были разных размеров, большие мельницы вращались с помощью рабов или ослов.

С изобретением ручной мельницы процесс размалывания зерна облегчился, но по-прежнему оставался трудоемким и тяжелым делом. Не случайно, что именно в мукомольном деле стали появляться первые машины, заменившие ручной труд.

Водяные мельницы. 

 

Уже в глубокой древности человек изобрел машину, с помощью которой он черпал воду из реки и поливал свои земли. Такая водоподъемная машина состояла из ряда черпаков, закрепленных на ободе большого колеса, имевшего горизонтальную ось. При вращении колеса нижние черпаки опускались в реку и, наполненные водой, поднимались вверх, где опрокидывались в желоб в самой верхней точке колеса. В местах, где вода течет быстро, стали устанавливать колеса со специальными лопатками, которые под напором воды начинали вращать колесо, а то, в свою очередь, черпало воду уже без усилий человека.

Изобретение водяного колеса имело огромное значение для истории техники. Впервые человек получил в свое распоряжение надежный, универсальный и очень простой в своем изготовлении двигатель. Вскоре стало очевидным, что движение, создаваемое водяным колесом, можно использовать не только для качания воды, но и для других надобностей, например, для перемалывания зерна. В равнинных местностях скорость течения рек мала для того, чтобы вращать колесо силой удара струи. Для создания нужного напора стали запруживать реку, искусственно поднимать уровень воды и направлять струю по желобу на лопатки колеса.

Теперь, когда был изобретен водяной двигатель, необходим был передаточный механизм, который бы не только передавал, но и преобразовывал вращательное движение. И здесь была использована идея колеса. Если взять два колеса, плотно соприкасающихся ободьями, с параллельными осями вращения, и одно из них (ведущее) начать вращать, то из-за трения между ободьями начнет вращаться и второе колесо (ведомое). Расстояние, которое пройдет каждая из точек, лежащих на ободьях этих колес, будет одинаковым. Из двух связанных между собой колес большое колесо будет делать во столько раз меньше оборотов, во сколько его диаметр больше, чем диаметр меньшего колеса. Это означает, что при использовании системы из двух колес разного диаметра, мы не только передаем, но и изменяем скорость движения.

Использование гладких колес было неудобно, так как сцепление между ними было не очень жестким и колеса проскальзывали. Со временем гладкие колеса заменили на зубчатые.

Первые колесные зубчатые передачи появились около двух тысяч лет назад, однако широкое распространение они получили значительно позже. Дело в том, что нарезка зубьев требует большой точности. Для того чтобы при равномерном вращении одного колеса второе вращалось тоже равномерно, без рывков и остановок, зубцам необходимо придавать особое очертание, при котором взаимное движение колес совершалось бы так, как будто они перемещаются друг по другу без скольжения, тогда зубцы одного колеса будут попадать во впадины другого. Если зазор между зубьями колес будет слишком велик, они станут ударяться друг о друга и быстро обломаются. Если же зазор слишком мал — зубья врезаются друг в друга и крошатся.

Изобретение водяного двигателя, создание передаточного механизма, преобразовывающего вращательное движение, способствовали появлению водяной мельницы. Известный механик и архитектор Древнего Рима Витрувий первым детально описал устройство водяной мельницы, состоящей из трех основных составных частей: двигательного, передаточного и исполнительного механизмов.

Ветряные мельницы. 

Ветряная мельница — это устройство, которое выполняет механическую работу по помолу зерна за счёт энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы.

Предположительно древнейшие ветряные мельницы были распространены уже в Вавилоне, о чём, по мнению исследователей, косвенно свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 года до н. э.).

Первое однозначное документальное свидетельство об использования энергии ветра для помола зерна принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э.

Персидские мельницы, описываемые в сообщениях мусульманских географов в IX веке, отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами. Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон, и мельница не будет вращаться.

Ещё один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской ишаровые мельницыспользованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 года во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии. 

В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня.

 


До конца XVIII века ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе — там, где ветер был достаточно силён. В основном они были распространены в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции, Нижних Землях, где в прибрежных районах некогда имелось 10 000 ветряных мельниц, Великобритании, на территории Польши и Прибалтики, Северной России и Скандинавии. В других европейских регионах было всего несколько ветряных мельниц.

В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией.

 

Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками, а ветряные — в равнинных ветреных местностях.

Ветряные и водяные мельницы на протяжение многих веков использовались для помола зерна, и только, начиная с 19-го века, с появлением тепловых и электрических машин, использование ветряных и водяных мельниц стало постепенно сокращаться.

 

Виды мельниц.

В наше время мельницы и мельничные устройства широко используются при помоле зерна и во многих других сферах производственной деятельности.

Мельницы различают по типу привода:

— Ручные мельницы — это небольшие мельницы, жернова в которых вращаются вручную. Примеры: жёрнова, мельницы для измельчения зёрен кофе, пряностей, соли.

— Водяные мельницы.

— Ветряные мельницы.

— Электрические мельницы.

Мельницы различают по принципу измельчения:

— шаровые мельницы;

— шнековые мельницы (дробилки);

— бисерные мельницы;

— струйные мельницы;

— молотковые мельницы;

— дисковые мельницы;

— центробежно-ударные мельницы;

— вихревые мельницы;

— вальцевые мельницы;

— стержневые мельницы.

Мельницы могут различаться по поступающему сырью и получаемой продукции. Например, мукамольная мельница, хлебопекарная мельница, макаронная мельница, и др.

 

Современные мельницы для зерна.

Современная мельница для зерна использует общие принципы валковых мельниц, но у неё есть важное отличие. Современная промышленная мельница сначала бережно разрушает зерно для отделения наружной части (отруби) — этот процесс называется обрушением оболочки, затем размалывает в муку или крупку сердцевину зерна (мука высшего сорта).

Современные мельничные линии для муки состоят из бункеров (завалочных), где мука отлёживается и набирает нужные качества, устройств непосредственно измельчающих, устройств разделяющих полученную муку или крупку на фракции. При этом мука может несколько раз проходить через «измельчающие» и фракционные механизмы, пока не удастся добиться муки нужной фракции. Часто мельничные линии снабжаются механизмами тонкой очистки зерна.