柱式风车的发展及其应用场景

在历史记载中，最早的水平轴风车为柱风车，其特点是整个风车都固定在一个柱轴上，并围绕其旋转，结构如图1-10所示。

图1-10　德国柱风车结构

1—风轮齿轮；2—麻袋停运；3—风轮轴；4—刹车；5—磨齿轮；6—磨轴；7—漏斗；8—磨盘；9—石板；10—谷物粉板；11—磨横梁；12—磨刹车；13—谷物粉出口；14—粮食仓地板；15—冠状轴；16—刹车链；17—方形柱；18—主轴；19—支架；20—地基

从图1-10可以看出，风轮轴底端有四根方木固定，顶端伸入磨房与磨横梁连接，横梁用来固定磨盘。粮食从漏斗进入磨内，研磨后从出口流出。风轮旋转产生的力矩驱动垂直轴，从而带动磨盘旋转，对粮食进行研磨。整个磨房外有一个木制尾巴，其末端离地较近，其作用是利用人工来调节风轮叶片的对风位置。风车依靠装满砂子的麻袋载重，通过绳索来制动转轴，再通过齿轮传递力矩来制动风轮；当风车运行时，卸掉麻袋则可继续运转。

在15世纪早期，人类开始尝试利用柱风车泵水来灌溉，但是整个磨房都围绕主轴旋转的特点使得柱风车不适宜用来泵水，因此产生了另一类仅有顶部可旋转的管状柱风车（Hollow Post Mill），如图1-11所示。此柱风车底座成金字塔型且固定不旋转，其顶部风轮可以根据风向调节方向。风车内结构大大简化，取消了复杂的磨结构，只有风轮齿轮、传动齿轮和轴承等。此类风车最初仅用来汲水，后也用来磨制谷物以及锯木。(www.xing528.com)

图1-11　管状柱风车

图1-12　塔风车

塔风车与柱风车结构相似，主要在地中海区域广泛使用。风车的支撑呈塔状结构，由石料砌成，如图1-12所示。塔顶用于固定风车，并可以旋转。