Wie man einen Schmiede-Fallhammer baut

Hebe einen Kanal aus (einen Mühlgraben oder eine Schleuse), der einen Teil eines Bachs oder Flusses zum Standort umleitet und einen gleichmäßigen Durchfluss dorthin liefert, wo das Rad stehen wird. Ein Tor am Kopf des Kanals erlaubt es, den Durchfluss zu starten, zu stoppen und zu drosseln. Die gesamte Maschine läuft mit diesem strömenden Wasser – Schwerkraft und Durchfluss sind die einzige Energiequelle.

Baue ein Wasserrad und montiere es auf einer stabilen eisernen Achse, die sich in festen Lagern dreht. Positioniere es so, dass das umgeleitete Wasser auf das Rad trifft – von oben (Overshot) oder gegen die unteren Schaufeln (Undershot). Das drückende Wasser erzeugt an der Achse ein konstantes Drehmoment.

Koppeln Sie eine schwere Nockenwelle aus Holz oder Eisen so an die Achse des Wasserrads, dass sie sich mit dem Rad dreht. Diese rotierende Welle treibt den Hammer an.

Befestigen Sie vorstehende, gebogene Eisennocken (Nasen) um die Nockenwelle. Jede Nocke ist der Finger, der den Hammerbalken bei jedem Durchlauf erfasst und anhebt. Je mehr Nocken um die Welle angeordnet sind, desto mehr Schläge erfolgen pro Umdrehung.

Einen schweren Holzbalken – den Helve – formen und auf einem festen Drehpunkt (Auflager) so montieren, dass er wie eine Wippe schwingt: das Heck auf der Nockenwellenseite, der Kopf auf der Ambossseite.

Einen schweren eisernen Hammerkopf schmieden und am arbeitenden Ende des Stiels befestigen. Dies ist die Masse, die schlägt; ihr Gewicht liefert beim Fallen aus der Höhe den Schlag.

Einen schweren Eisenamboss direkt unter dem Hammerkopf in einem festen Fundament verankern, so ausgerichtet, dass der Hammerkopf plan auf der Ambossbahn aufsetzt. Hier liegt das Werkstück, das geschlagen wird.

Positionieren Sie den Hammer so, dass sein Ende im Bereich der Nocken liegt. Während sich die Nockenwelle dreht, muss jeder Nocken die Unterseite des Hammerendes erfassen, es anheben und anschließend sauber freigeben, sobald sich der Nocken weiterdreht.

Öffne die Schleuse. Das Wasserrad dreht sich, die Nockenwelle dreht sich, und jeder Nocken hebt das Hammerende des Helms an – wodurch der Hammerkopf angehoben wird. Im Moment, in dem der Nocken vorbeigleitet, fällt das Ende herab, und der Kopf stürzt durch die Schwerkraft auf den Amboss. Ein Nockendurchgang = ein Schlag. Dies ist der gesamte Zyklus, der sich wiederholt, solange das Wasser fließt.

Steuern Sie den Hammer mit dem Schütz am Kopf des Kanals: Mehr Wasser bedeutet ein schnelleres Rad und schnellere, härtere Schläge; weniger Wasser verlangsamt oder stoppt es. Das Schütz ist die Drossel.

Viele historische Schmieden setzten eine Trompe ein: Wasser, das durch ein Rohr nach unten fällt, saugt Luft mit sich, verdichtet sie in einer Kammer darunter und leitet diesen gleichmäßigen Luftstrom zum Schmiedefeuer – ohne Blasebalg, ohne Ventilator. Sie betreibt die Schmiede mit demselben fallenden Wasser, das auch den Hammer antreibt.

Das Werkstück in der Esse erhitzen – zum Verdichten einer schwammigen Eisenluppe oder zum Ausrecken einer Stange. Es auf dem Amboss unter dem fallenden Hammerkopf halten und den Hammer die Arbeit verrichten lassen: Verdichten der Luppe, Ausrecken und Formen geht weit schneller, als es je mit einem Handhammer möglich wäre.

Die Grundidee: Ein Lufthammer wandelt die Rotationsenergie eines Wasserrads in einen senkrechten, sich wiederholenden Schlag um. Der Nocken ist ein Heber, kein Antrieb – er hebt nur den Hammerkopf an; die Schwerkraft liefert die Kraft. Die Schläge pro Minute ergeben sich aus der Anzahl der Nocken multipliziert mit der Radgeschwindigkeit; die Schlagkraft hängt von der Masse des Hammerkopfs und davon ab, wie hoch er angehoben wird.

Warum sie wichtig war: Vor der Dampfkraft wurde auf diese Weise das Schmiedeeisen und der Stahl der Welt dort geformt, wo Wasser verfügbar war – über 2.000 Jahre lang wurden Luppen unter Wasserkraft verdichtet und Stangen ausgezogen. Dasselbe Prinzip wurde in den 1840er-Jahren zum Dampfhammer hochskaliert und trug zur anschließenden Industriellen Revolution bei. Einige wenige wasserbetriebene Schmiedehämmer werden auch heute noch von Hand betrieben.