Opvoerwerktuig

Nu ruim tien jaar geleden moest iedere leerling van een groep van de basisschool eens een spreekbeurt houden. Een van de leerlingen koos een onderwerp uit zijn eigen leefomgeving: de polder. Het was inderdaad wat hij dagelijks om zich heen zag ook al was dat in het stedelijk gebied. Dagelijks moest hij tegen een dijk (Dijkslootpad) opfietsen die het verschil van plm. 4 meter tussen de twee polders markeerde. De Ringdijk was de scheiding tussen de Grote en Kleine Kalkovenschepolder die op - 1.85 m NAP ligt en de dieper gelegen Vierambachtspolder op - 5.10 m. NAP.

Wat die spreekbeurt nu zo bijzonder maakte was dat hij het aandurfde om bij het begin van zijn spreekbeurt het liedje: ,, twee emmertjes water halen, twee emmertjes pompen heeft gezongen.

Daarmee zette hij de toon voor zijn verdere verhaal. Maar in feite raakt hij hier wel de kern van de geschiedenis van de opvoerwerktuigen.

De monniken die in de 10e eeuw zijn begonnen met het ontginnen van land, hadden niet veel anders tot hun beschikking dan emmers. Daarmee hoosden zij het overtollige water weg uit de akkertjes die zij wilden ontginnen. Dit, nadat zij er eerst dijkjes omheen hadden gelegd, anders zou het ook nog uitlopen op het: water naar de zee dragen.

De emmers en de afvoergoten hebben het relatief lang volgehouden

De ontwikkelingen op waterstaatkundig gebied gingen niet zo heel snel.

Bij de opvoerwerktuigen worden twee soorten onderscheiden:

• Verdringingswerktuigen
• Stromingswerktuigen

Verdringingswerktuigen zijn: Scheprad, Vijzel en Zuigerpomp.

Het wachten was op de doorbraak van de poldermolen.
De eerste bescheiden molen, die land kon droogmalen was de wipmolen. Dit molentype wordt zo genoemd omdat de onderkant op een pyramide lijkt en op de punt daarvan het bovenhuis staat.
Het opvoerwerktuig is een scheprad, in de beginperiode van hout, later in de 19e eeuw wordt dat van staal geklonken.

Het scheprad heeft als belangrijk nadeel dat het veel ruimte in beslag neemt en het rendement tamelijk laag. De opvoerhoogte van een scheprad is 1 à 2 meter.
Het blad van het scheprad ketst eerst op het water voordat het water opschept. De vorm van een blad speelt mee in het uiteindelijke rendement.
(zie ook bij: scheprad)
Het scheprad wordt verdrongen door de vijzel.

De vijzel is eigenlijk in grote delen van het land gemeengoed geworden in de poldermolen. Belangrijke voordelen van een vijzel: een minimaal ruimtegebruik.
De vijzel ligt in de vijzelbak onder de molen. De waterlopen stromen tot aan de molen. Een vijzel kan het water hoger opvoeren dan een scheprad, een goede vijzel kan 4 meter hoogteverschil overbruggen. Mocht dat niet voldoende zijn, dan kunnen poldermolens in een molengang geplaatst worden waardoor een nog grotere opvoerhoogte bereikt kan worden. In de beginperiode werd de vijzel ook van hout gemaakt, later van staal. De langere vijzel stelde de fabrikant in het begin voor problemen: staal mocht niet door gaan buigen. Ook al er werd er een groter rendement bereikt, er was wel sprake van waterverlies of lekverlies. Niet iedere kubieke meter water die werd opgepompt haalde ook de andere kant.
(zie ook bij: vijzel)

De Húnzer poldermûne is uitgerust met een vijzel

De vijzel is een zeer veelvuldig gebruikt opvoerwerktuig in poldermolens en later ook in stoomgemalen. Afhankelijk van het landsdeel wordt er ook gesproken van een schroef (wordt vooral in Groningen veelvuldig gebruikt).

De Zuigerpomp werd bij de eerste stoomgemalen in Nederland toegepast en is tot ca. 1825 in gebruik geweest. De drie stoomgemalen van de Haarlemmermeer (Cruquius, Leeghwater en Lijnden) waren ook uitgerust met zuigerpompen. Per gemaal waren negen zuigerpompen geïnstalleerd.

Stoomgemaal Leeghwater met balansarmen waarmee de pompen worden bediend

De pompen werden veelal bewogen door balansarmen, een principe dat voortkwam uit de installatie van stoom-mijnpompen in Engeland (Cornwall). Omdat er bij de zuigerpomp die in deze gemalen zijn toegepast geen sprake is van drukverschillen is het in werktuigbouwkundige zin geen zuigerpomp. De zuigerpomp die bij deze drie gemalen is gebruikt kan nog het beste worden vergeleken met grote schepemmers. Het principe van een echte zuigerpomp is wel gebruikt, maar weinig effectief gebleken.

De zuigerpomp werd voorbijgestreefd door een verbeterde zuigperspomp, die is hier in Nederland nauwelijks op grote schaal toegepast, omdat korte tijd later de centrifugaalpomp op de markt verscheen. Aan de zuigperspomp is wel de naam' van ir. H. Fynje' verbonden. Fynje was niet tevreden over de opbrengst van scheprad en vijzel en wilde daarom een betere versie van de zuigerpomp. Dat de zuigperspomp geen groot succes is geworden kwam door de relatief hoge aanschaf- en onderhoudskosten. Enkele decennia later zou de horizontale zuigperspomp worden geïntroduceerd, belangrijk voordeel hiervan was dat deze eenvoudiger en daardoor goedkoper te plaatsen was op de machinevloer.

De stromingswerktuigen zijn: Centrifugaalpomp (radiaal), Schroefpomp (axiaal) en de Schroefcentrifugaalpomp (half-axiaalpomp).

De volgende stap was de introductie van de centrifugaalpomp. Deze pomp werd in 1861 voor het eerst op de wereldtentoonstelling in Londen aan het grote publiek getoond door de Engelsman Gwynnes.

Engelse centrifugaalpompen, gedreven door een verticale stoommachine

De centrifugaalpomp heeft als belangrijk voordeel dat de aanvoerbuis onder het wateroppervlak ligt. Dit maakt het mogelijk om onder alle weersomstandigheden te kunnen blijven werken. De pomp heeft een radiale werking. Het ir. D.F. Woudagemaal heeft acht centrifugaalpompen die in Utrecht door de fabriek van Louis Smulders/ Jaffa in 1920 zijn gemaakt en geplaatst.
Omdat er sprake is van een gesloten circuit is het rendement van de centrifugaalpomp veel groter dan het scheprad en de vijzel. In het Woudagemaal is nergens goed te zien hoe diep de aanvoerbuis onder het wateroppervlak steekt.
Het publiek, dat in de machinehal wordt rondgeleid, ziet de pomphuizen, maar in de kelder is al niets meer terug te zien. Onder de kelder zitten de catacomben en dat is het (niet toegankelijke) bouwdeel waar de aanvoerbuis binnenkomt. Uiteraard steekt de buis door welke het water in het IJsselmeer wordt uitgeslagen net zo diep in het water. Maar ook daar is weinig van te zien.

De centrifugaalpomp is frequent toegepast als opvoerwerktuig in stoomgemalen, maar ook nog wel in dieselgemalen en een enkel elektrisch gemaal.

Inmiddels zijn er ook andere opvoerwerktuigen in de gemalen gebruikt.

De Schroefpomp De schroefpomp wordt zowel in de poldergemalen als in boezemgemalen toegepast. Hun formaat hangt af van de locatie, waar ze worden opgesteld. De schroef van de schroefpomp is, evenals de centrifugaalpomp, opgesteld in een gesloten circuit en heeft een axiale stromingswerking. Dat betekent dat het rendement sterk is toegenomen vergeleken met de vijzel: dat is een schroef die in een "open bak" draait en waarlangs lekwater kan terugvloeien.
De polder-stoomgemalen werkten of met een schroefpomp, of met een centrifugaalpomp.

De schroefpomp van stoomgemaal De Leppedyk bij Grou, deze ligt nog altijd weggezonken onder de Rijksweg bij het aquaduct

De Schroefcentrifugaalpomp Een combinatie van centrifugale en axiale werking heeft de Schroefcentrifugaalpomp. In principe behoren ook de centrifugaalpompen van het ir. D.F. Woudagemaal tot deze soort. De schoepen in de pompen hebben uiteraard in de eerste plaats een radiale werking (centrifugaal-kracht), maar ze zijn ook in axiale richting enigszins verdraaid: dat geeft hen ook een lichte axiale kracht.
Na de afsluiting van de Zuiderzee door de Afsluitdijk, werd de opvoerhoogte voor de pompen van het Woudagemaal kleiner. Daarom zijn destijds de schoepen van de centrifugaalpompen in het Woudagemaal enigszins aangepast in axiale richting, om zo tot een beter rendement te kunnen komen.