Unika turbiner i Flatenbergs hytta


Industrihistoriska föreningen i Västerås gjorde ett intressant studiebesök till Flatensbergs hytta vid Smedjebacken i augusti 2023. Krafttillförseln till hyttan innan nedläggningen 1918 berördes kortfattat. Det var två unika 1800-talsturbiner som drev alla rörliga maskiner. Turbinerna drevs av vatten från en tub som ledde vatten från en fördämning över malmbacken. Tuben gick troligtvis under den idag synliga bäcken till maskinhuset. Dessa turbiner finns fortfarande kvar i hyttan. Industrihistoriska föreningen i Västerås publicerar här en artikel från inspektionen av turbinerna som gjordes 2011. Författare är Bengt Spade, teknikhistoriker, som 2012 tilldelades Riksantikvarieämbetets förtjänstmedalj med motiveringen ”Med sin gedigna kunskap och sitt engagemang är Bengt Spade en av de främsta förmedlarna av svensk industrihistoria.” Undersökningen beställdes av Byggnadsvård Mälardalen. 

Läs mer om Flatenbergs hytta i Wikipedia.

Från Ekomuseum Bergslagens hemsida kan man ladda ner en vandringsfolder om Flatenbergs hytta. På sidan 2 finns en principskiss: ”Masugn och maskinhus i genomskärning”.

 

Flatenbergs hytta

ImageCreative Commons-licens

Flatenbergs hytta från nedströmssidan med maskin- och transmissionsbyggnaden närmast. Foto Bengt Spade 2011.

En översiktlig undersökning av den maskinella utrustningen

Industriminnesbyrån, Bengt Spade. 2011.

Besök vid Flatenbergs hytta, Smedjebackens k:n

På begäran av Bertil Bertilsson, Byggnadsvård Mälardalen, gjordes en snabb visit vid Flatenbergs hytta den 25 maj 2011. Avsikten med besöket var att försöka klarlägga hur nedre vattenvägen för drivvattnet till hyttans maskineri utformats, vad för slag av turbinmaskineri som drivit hyttan samt hur spelet till rostugnen fungerat. Vid besöket deltog Bertilsson.

Vattenkraften vid Flatenberg

Arbetet i en bergshytta var tungt och varmt. För att avlasta människan det tyngsta kroppsarbetet utnyttjades tidigt det fallande vattnets kraft. Hyttorna byggdes därför genomgående vid ett forsande vattendrag. Till en början var det masugnsblästern som drevs med vattenkraft. Allt eftersom tekniken gick framåt och kostnaden för konstruktionsmaterialen minskade, avlastades även det tunga muskelarbetet att krossa malm- och kalkstensstycken och att spela upp dem jämte träkol till masugnens överdel (kransen) med vattenkraftens hjälp. Produktionen ökades därmed i masugnarna genom att de kunde byggas större och högre.

Vid Flatenbergs hytta har vattenkraft utnyttjats i ett vattendrag som söker sig ner från höjderna söder om Smedjebacken till Norra Barken. Tillförseln av drivvatten har skett i en lång nivåkanal som avlänkas från ån med en damm vid en tjärn ca 1 km uppströms hyttan. Enligt uppgift har kanalen anlagts omkring 1870. Spår av nivåkanalen återfinns fortfarande här och var i terrängen väster om ån och Flatenbergs tjärn. Kanalen har slingrat sig fram till en punkt strax intill malmbacken vid hyttans rostugn. Därifrån har drivvattnet förts under tryck i en trätub ner till hyttan och dess två turbiner. Lämningar av tubplank och smidda tubringar återfinns fortfarande där tuben har gått i dagen. Större delen av tuben är dock nedgrävd, sannolikt går den dessutom under bäcken innan den når turbingropen inne i hyttan. Fallhöjden har bedömts till 12-13 meter. Långa nivåkanaler var vanliga under 1800-talet för att kunna samla så stor fallhöjd som möjligt till hyttor och bruk. Detta var särskilt angeläget om vattendragens flöden var små. Numera finns endast blygsamma lämningar kvar av ett fåtal sådana.

De två turbinerna i hyttans maskinhus har matats från den nedersta delen av vattentuben som av allt att döma är gjuten av järn. Tuben löper under de båda turbinerna. Vid den första turbinen, en Schwamkrugturbin, har drivvattnet förts upp från ett påstick till ett reglerbart munstycke som är monterat så att vattnet sprutat fritt inifrån och ut mot skovlarna i det horisontalaxlade löphjulet. Vid den andra turbinen, en Fourneyronturbin, är det oklart hur vattnet tillförts (turbintypen har en inre, centifugal tilledning) samt hur vattenmängden reglerats. Även denna turbin har matats underifrån. En kuggkrans sitter strax under det ganska låga löphjulet i den vertikalaxlade turbinen. Med ett kugghjulsförsett pådrag har vattenflödet på ett eller annat sätt reglerats genom turbinen. Pådragsaxeln är upptagen och ligger strax intill.

Fourneyrons och Schwamkrugs turbiner

När vattenkraften utnyttjades användes vattenhjulen länge. Hjulen var dock stora, långsamma och klumpiga. De kunde inte heller utnyttja fallhöjder på mer än 10–15 meter. I det framväxande industrisamhället såg man sig därför länge om efter en smidigare och starkare motor för att driva industriella verk och anläggningar. Engelsmännen fann en sådan i värmekraften och ångmaskinen eftersom landet var gynnat med goda stenkol. Fransmännen som ville hävda sig mot engelsmännen i den begynnande industrialiseringen hade emellertid begränsade tillgångar av stenkol men hade rikligt med vattenkraft. Det utlystes därför en tävling i Frankrike om att ta fram en välfungerande vattenmotor som kunde ersätta vattenhjulen. Den franske ingenjören Benoît Fourneyron vann tävlingen 1832 med en liten, stark och snabbgående vattenmotor, en turbin, som efter honom kallas för Fourneyronturbin. Fourneyrons turbin, som var av s.k. reaktionstyp, vidareutvecklades vid mitten av 1800-talet till amerikanen James Francis turbin eller den turbintyp, Francisturbinen, som idag är den i särklass vanligaste. 

Vid de sachsiska bergverken i tyska Freiberg hade konstmästaren R. Schwamkrug blivit intresserad av turbindrift för att kunna underlätta hanteringen i gruvor och bruk. Fourneyrons turbin var emellertid för snabbgående för de ändamål Schwamkrug önskade. Han konstruerade därför 1846 en egen turbin som trots de förhållandevis höga fallhöjder som var förhanden ändå gick ganska sakta. Schwamkrugs turbin som var av s.k. aktions- eller fristråletyp har ofta kallats för ett vattenhjul. Detta är dock fel eftersom vattnet i en turbin till skillnad mot vattenhjulet passerar genom eller förbi skovlarna. 

Schwamkrugs och Fourneyrons turbiner var ganska vanliga i svenska vattendrivna verk under senare halvan av 1800-talett. Under 1900-talet trängdes de dock undan av modernare turbintyper som Francis- och Kaplanturbiner. Några brukbara turbiner av de äldre typerna är inte kända mer än en renoverad Schwamkrugturbin vid Gravendals Bruk i södra Dalarna.

Det är oklart varför turbiner av två olika slag finns i hyttan. Fourneyronturbinens höga varvtal har växlats ner vilket gör att turbintypens närvaro inte kan vara motiverad av dess egenskap att vara snabbgående.  Den kan inte heller gärna ha installerats av utrymmesskäl eftersom den nedväxlande transmissionen är nästan lika stor som Schwamkrugturbinen.

Hyttmaskineri

Den långsamgående Schwamkrugturbinen har via en axelledning, remskivor, remmar och kuggväxlar drivit flera olika maskiner och spel. I maskinhuset finns ett stampverk för kvarts, en käftkross för rostad malm och ett spel för att dra upp malmhunden till hyttkransen, samtliga drivna av turbinen. 

Ovanför Fourneyronturbinen som löpt betydligt snabbare än Schwamkrugturbinen är en stor vinkelväxel med stjärnhjul och kronhjul placerad, vilken växlat ner turbinens varvtal. Turbinen har via axelledningar och kuggväxlar drivit blåsmaskinen och linspelen för kolbanan, rostugnen samt slaggvarpet. 

Blåsmaskinen är trecylindrig och enkelverkande och av Bagges typ. Den är tillverkad vid Arboga gjuteri och mekaniska verkstad. Det är inte osannolikt att även turbiner och övrig maskinell utrustning tillverkats i Arboga. Företaget som hade sitt ursprung i Krokfors gjuteri i Kopparberg och vid mitten av 1850-talet flyttades till Arboga var under hela 1800-talet inriktat på att förse bergshanteringen med all tänkbar mekanisk utrustning.

Den långa drivvattenkanalen har som tidigare nämnts anlagts omkring 1870. Detta innebär att maskineriet bör ha tillkommit vid den tidpunkten eller senare. Eventuellt kan någon del ha varit äldre och drivits av ett tidigare, men blygsammare vattenkraftuttag. Maskineriets ursprung och ålder bör kunna återfinnas i arkivalier. Vad Arbogaverkstadens produktion beträffar kan den sökas i företagets arkiv som tillsammans med en arkivförteckning förvaras på biblioteket i Arboga. 

Fråga har uppkommit hur spelet till rostugnen drivits. Vid en undersökning av rådstugans yttervägg mot bäcken och rostugnen noterades på insidan en hylla med kraftiga smörjfläckar. Hyllan har av allt att döma burit ett lager för ett linhjul. Linan har sannolikt kommit från ett spel som varit förenat med den långa axeln mellan maskinhuset och spelet till kolbanan, vilket står på överdelen av den ursprungliga mulltimmerhyttans stenfundament. En tänkbar utgång för linan genom väggen bakom hyllan är igenmurad. Mycket tyder på att malmhunden till rostugnen spelats upp med en lina här. Spelet synes dock vara bortfört.

ImageCreative Commons-licens

Fourneyronturbinen i Flatenbergs hytta. Löphjulet är den yttre ringen som är förenad med axeln via fem armar. Foto Bengt Spade 2011.

ImageCreative Commons-licens

Flatenbergs hyttas stora och långsamgående Schwamkrugturbin är i mindre gott skick. Kugghjulet i bakgrunden är vinkelväxeln vid Fourneyronturbinen. Foto Bengt Spade 2011.

ImageCreative Commons-licens

Det reglerbara pådraget i Schwamkrugturbinen. Foto Ulf Kjellsson 2023.

Stort vårdbehov

Den maskinella utrustningen vid Flatenbergs hytta är av allra största intresse. Tyvärr är dock samtliga maskiner i ganska dålig kondition, t.ex. saknas lageröverfallen till så gott som samtliga lager. Reparation, uppriktning och rostskyddsbehandling är nu ytterst akut om den unika maskinparken ska kunna bevaras till eftervärlden. Av allra största intresse vore dessutom att maskineriet kunde återställas till körbart skick. Eftersom den långa tilloppskanalen är delvis raserad liksom synliga delar av tuben, skulle man här mycket väl till exempel kunna installera diskreta hydraulmotorer som kunde driva de bägge turbinerna och därmed hela det övriga maskineriet. Ett driftdugligt maskineri med den ålderdomliga och öppet exponerade teknik som är aktuell här skulle förmodligen tilldra sig ett mycket stort intresse, vilket inte minst erfarenheter från andra arbetslivsmuseer har visat på. 


Sammanfattning

Flatenbergs hytta har haft en hög grad av vattenkraftdriven mekanisering. En blåsmaskin har installerats liksom två krossverk, ett för rostad malm och ett för kvarts till masugnen. Vidare finns fyra spel för att dra upp råmalm till rostugnen, träkol till hyttkransen, rostad malm och kalksten till hyttkransen samt slagg från utslagshålet till slaggvarpet. Blåsmaskinen, krossverken och spelen har drivits av två turbiner i skilda system. Turbinerna är av olika slag med en stor, långsamgående Schwamkrugturbin och en mindre, snabblöpande Fourneyronturbin. 

Maskineriet i Flatenbergs hytta söker sannolikt sin like inte bara i Sverige utan även internationellt. Här står dessutom en Fourneyronturbin – den första praktiskt fungerande turbintypen (1832) – sida vid sida med en Schwamkrugturbin (1846). Till skillnad mot det fåtal turbiner av dessa typer som idag finns bevarade på museer står de båda Flatenbergsturbinerna kvar i sina ursprungliga funktioner! Och inte nog med det, så gott som samtliga transmissionssystem med kuggväxlar, axlar, kopplingar, vinkelväxlar och manöverdon för regleringen av maskinerna står kvar liksom de drivna maskinerna! Förhållandet gör att man kan se och förstå hur det muskelavlastande maskineriet i en 1800-talshytta fungerade! Men utrustningen i Flatenberg visar framför allt hur en mekanisering utfördes med direkta och mekaniska drifter från centralt placerade motorer (turbinerna) före elektricitetens genombrott i slutet av 1800-talet! 

Kraftmaskineriet som drivit olika funktioner i hyttan är så gott som helt intakt och har därmed ett mycket stort teknikhistoriskt intresse. Utrustningen är dock numera i en förhållandevis dålig kondition. Maskineriet bör därför skyddas fysiskt och juridiskt så att det kan bevaras för eftervärlden. En upprustning baserad på en projektbeskrivning med detaljerade föreskrifter är därför angelägen om maskineriet inte ska förstöras. 

Liselund, Varberg den 1 juni 2011

INDUSTRIMINNESBYRÅN

Bengt Spade

Förening:

Industrihistoriska föreningen i Västerås

Skapad av: Ulf Kjellsson (2023-12-03 16:03:32) Kontakta föreningen
Ändrad av: Ulf Kjellsson (2024-05-09 09:47:58) Kontakta föreningen