Olwyn ddŵr

Mae olwyn ddŵr yn beiriant ar gyfer trosi ynni dŵr sy'n llifo neu'n disgyn yn ffurfiau defnyddiol o bŵer, yn aml mewn melin ddŵr. Mae olwyn ddŵr yn cynnwys olwyn (wedi'i hadeiladu fel arfer o bren neu fetel), gyda nifer o lafnau neu fwcedi wedi'u trefnu ar yr ymyl allanol sy'n ffurfio'r cerbyd yrru. Roedd olwynion dŵr yn dal i gael eu defnyddio'n fasnachol ymhell i mewn i'r 20g ond nid ydynt yn cael eu defnyddio'n gyffredin bellach. Roedd y defnyddiau'n cynnwys melino blawd mewn melinau grist, malu pren yn fwydion ar gyfer gwneud papur, morthwylio haearn gyr, peiriannu, malu mwyn a malu ffibr i'w ddefnyddio i weithgynhyrchu brethyn.

Olwyn ddŵr

Enghraifft o'r canlynol	peiriant
Math	olwyn, hydro power machine
Ffeiliau perthnasol ar Gomin Wicimedia

Olwyn ddŵr gweithredol, ar Ynys Vancouver, Canada

Olwyn ddŵr enwog Ffwrnais, Ceredigion a sefydlwyd yn 1755

Mae rhai olwynion dŵr yn cael eu bwydo gan ddŵr o bwll melin, sy'n cael ei ffurfio pan fydd nant sy'n llifo yn cael ei chronni. Mae'r ras sy'n dod â dŵr o bwll y felin i'r olwyn ddŵr yn rhediad pen; cyfeirir yn gyffredin at yr un sy'n cario dŵr ar ôl iddo adael yr olwyn fel tailrace yn Saesneg.

Roedd olwynion dŵr yn cael eu defnyddio at wahanol ddibenion o bethau fel amaethyddiaeth i feteleg mewn gwareiddiadau hynafol ar draws y byd Groegaidd Hellenistaidd, Rhufain, Tsieina ac India. Gwelwyd defnydd parhaus o olwynion dŵr yn yr oes Ôl-glasurol, fel yr Oesoedd Canol Ewrop a'r Oes Aur Islamaidd, ond hefyd mewn mannau eraill. Yng nghanol a diwedd y 18g arweiniodd ymchwiliad gwyddonol John Smeaton i'r olwyn ddŵr at gynnydd sylweddol mewn effeithlonrwydd gan gyflenwi pŵer yr oedd dirfawr ei angen ar gyfer y Chwyldro Diwydiannol. Dechreuodd olwynion dŵr gael eu dadleoli gan y tyrbin llai, llai costus a mwy effeithlon, a ddatblygwyd gan Benoît Fourneyron, gan ddechrau gyda'i fodel cyntaf ym 1827. Mae tyrbinau'n gallu trin pennau uchel, neu ddrychiadau, sy'n fwy na gallu olwynion dŵr o faint ymarferol.

Prif anhawster olwynion dŵr yw eu dibyniaeth ar ddŵr sy'n llifo, sy'n cyfyngu ar ble y gellir eu lleoli. Gellir ystyried argaeau trydan dŵr modern fel disgynyddion yr olwyn ddŵr, gan eu bod hwythau hefyd yn manteisio ar symudiad dŵr i lawr yr allt.

Hanes

Fel gyda phob peiriant, mae mudiant cylchdro yn fwy effeithlon mewn dyfeisiau codi dŵr na mudiant oscillaidd. O ran ffynhonnell pŵer, gall olwynion dŵr gael eu troi naill ai gan rym anifeiliaid dynol yn y drefn honno neu gan y cerrynt dŵr ei hun. Daw olwynion dŵr mewn dau ddyluniad sylfaenol, naill ai ag echel fertigol neu lorweddol. Gellir rhannu'r math olaf, yn dibynnu ar ble mae'r dŵr yn taro'r padlau olwyn, yn olwynion overshot, breastshot a undershot. Yn hanesyddol, dwy brif swyddogaeth olwynion dŵr oedd codi dŵr at ddibenion dyfrhau a melino, yn enwedig grawn. Yn achos melinau echel llorweddol, mae angen system o gerau ar gyfer trosglwyddo pŵer, nad oes ei angen ar felinau echel fertigol.

Hanes cynharaf

Diagram o ddilyniant olwynion dŵr a ddarganfuwyd ym mwyngloddiau Rio Tinto, Andalusia, Sbaen oedd yn rhan o system ddraenio mwynglawdd Rhufeinig hynafol

Daw'r disgrifiad cyntaf hysbys o olwyn ddŵr o'r 3ydd ganrif CC yng nghystrawen Philo of Byzantium's Mechanike , sy'n disgrifio'r defnydd o olwyn ddŵr i godi dŵr a gyrru teganau mecanyddol. Ar ôl 35 CC, cyflwynwyd adeiladu melin rawn wedi'i phweru gan olwyn ddŵr danddaearol gan Vitruvius yn ei waith De architectura.. Yn gyffredinol, fodd bynnag, yng Ngwlad Groeg hynafol yn ogystal ag yn Rhufain hynafol, yn wyneb llafur rhad digonol o anifeiliaid drafft a chaethweision, nid oedd olwynion dŵr yn eang iawn.

Mae'r ddelwedd hynaf y gwyddys amdani o olwyn ddŵr i'w chael ar fosaig wedi'i ddwyn o Apamea.

Mewn rhai gwledydd yn y Dwyrain Canol a De-ddwyrain Asia, mae olwynion dŵr yn dal i gael eu defnyddio i godi dŵr heddiw. Mae'n debyg mai dyma'r peiriant hynaf sy'n cael ei bweru gan ddŵr. Mae'n cynnwys olwyn ddŵr fawr gyda diamedr o hyd at 20m, y mae sgwpiau pren neu glai ynghlwm wrthi - wrth i'r olwyn gylchdroi, mae'r sgwpiau'n codi'r dŵr i fyny. Mae cylchoedd o'r fath yn dal i dynnu dŵr, er enghraifft, o Afon Asi yn Syria, gan ei arllwys i draphontydd dŵr sy'n cludo dŵr i'r caeau. Fe'i defnyddir hefyd mewn gwledydd eraill yn y Dwyrain Canol, fe'i defnyddir hefyd yn Herzegovina, lle cafodd ei gyflwyno gan y Tyrciaid. Yn Fietnam, defnyddir olwynion â diamedr o 10-15 m, wedi'u hadeiladu'n gyfan gwbl o bambŵ.

Ewrop

Llun 'Aberdulais Mill' gan JMW Turner 1796

Llun 'An Overshot Mill in Wales (Aberdulais)' gan James Ward, 1847

Yn Ewrop, defnyddiwyd olwynion dŵr yn eithaf eang eisoes erbyn yr 12g. Ar y dechrau, olwynion taniad bach oeddent, wedi'u gwneud yn gyfan gwbl o bren, a mynachlogydd oedd yr arweinwyr yn eu defnydd. Fel arfer roedd gan yr olwynion hyn bŵer o 2 i 4 HP (grym ceffyl). Dros amser, daeth melinau grawn, melinau pannu a melinau llifio wedi'u pweru gan olwynion dŵr yn elfen gyffredin o'r dirwedd lle bynnag yr oedd gan aneddiadau fynediad i ddŵr yn llifo. Yn y nodiadau darluniadol i "Zwierciadło Saski" o 1370, cyflwynwyd olwyn ddŵr lusg. Daw'r wybodaeth gyntaf o'r Oesoedd Canol am felin ag olwyn ddŵr wedi'i phweru gan lanw'r môr: yn 1220, cynigiodd William I, Iarll yr Iseldiroedd, felin o'r fath fel anrheg briodas i'w wraig, wedi'i lleoli ger Zierikzee (talaith Zeeland).

Ers chwe chanrif, olwynion dŵr yw'r peiriannau pwysicaf sydd ar gael i ddynolryw. Yn ogystal â'r rhai a grybwyllwyd uchod, maent yn pweru offer planhigion metelegol: llifanu mwyn a morthwylion a meginau mewn gefeiliau. Roeddent yn pweru turnau, driliau a llifanu. Roedd y defnydd o olwynion dŵr i ddraenio mwyngloddiau yn yr 16g yn caniatáu i gloddio mwyn gyrraedd dyddodion dyfnach. Mae traethodau ar fecaneg a hydroleg a roddwyd i ni erbyn yr 16g a'r 18g yn cynnwys disgrifiadau o lawer o ddyluniadau gwreiddiol o wahanol fecanweithiau sy'n cael eu pweru gan ddŵr. Mae rhai ohonynt wedi cael eu rhoi ar waith yn ymarferol.

Olwyn Ddŵr Laxey, Ynys Manaw, 1890-1905, arferau bweru 5 pwmp mwyngloddio

Er enghraifft, tua 1272, lansiodd Francesco Borghegnano o Lucca beiriant ar gyfer troelli edafedd sidan yn Bologna, wedi'i bweru gan olwyn ddŵr. Roedd y fath "filatoria", y gallai pob un ohonynt gynnwys hyd at 280 o werthydau, yn gweithredu tan y 19g.[17] Dyfais ddiddorol arall oedd gwaith pŵer dŵr o'r 16g, yn gyrru pympiau gwaith dŵr Llundain. Fe'i hadeiladwyd gan Peter Moritz yn 1582. Roedd yn cynnwys pum olwyn lanio fawr, wedi'u lleoli rhwng pileri un o'r pontydd ar yr Afon Tafwys. Trwy gylchdroi, gyrrasant set o bympiau a oedd yn bwydo dŵr i danc pren, ac o'r fan honno fe'i dosbarthwyd wedyn i dderbynwyr unigol trwy bibellau plwm. Roedd cynhwysedd yr orsaf bwmpio hyd at 18 mil. m³ o ddŵr y dydd. Gweithiodd am tua 250 o flynyddoedd, cyhyd â bod y bont grybwylledig yn bodoli.

Enghraifft of Noria, olwyn ddŵr a ddefnyddir i godi dŵr o afon neu argae er mwyn dyfrio tir tu hwnt. Gwelir yna Noria Palas Azem yn Hama, Syria. Enw'r tair olwyn yw, Al-Jabariyya, As-Sahuniyya, ac Al-Kaylaniyya

Gan mlynedd yn ddiweddarach, yn 1681-1682, crëwyd gosodiad tebyg yn Ffrainc. Fe'i defnyddiwyd i bweru gerddi Versailles. Wedi'i leoli ym Marly-le-Roi ar y Seine, roedd yn cael ei bweru gan 14 o olwynion dŵr mawr gyda diamedr o 12 metr yr un. Symudasant set o 221 o bympiau, gan bwmpio dŵr o'r Seine i ddwy gronfa ddŵr ganolraddol. Codwyd y dŵr i uchder o 162 m a'i anfon trwy bibellau haearn. Roedd y pŵer a gafwyd yn gymharol fach ac yn dod i gyfanswm o tua 80 HP. Roedd cost y gosodiad cyfan yn enfawr ac yn dod i PLN 100,000. ffranc yr amser. Bu'n gweithredu tan 1817, pan gafodd ei ddisodli gan ateb mwy newydd.

Roedd angen mwy a mwy o rym ar y diwydiant sy'n datblygu. Daeth Ynysoedd Prydain i flaen y gad, lle ymddangosodd y peiriannau nyddu ac yna gwehyddu cyntaf yn yr 17g. Dechreuodd yr olwyn tros-wrthiant (overshot) fwyaf effeithlon ddod yn boblogaidd, daeth yn fawr a defnyddiwyd metelau i'w hadeiladu. Er enghraifft, yn yr Alban roedd olwyn haearn gyda diamedr o 21m a lled o 3.8m. Ar diferyn dŵr o tua 20m a llif o tua 1 m³/s, roedd yn cylchdroi ar fuanedd o 1.3 rpm. Roedd ganddo bŵer o 190 HP ac effeithlonrwydd sylweddol o tua 75%. Roedd olwyn hyd yn oed yn fwy yn y mwynglawdd plwm sinc yn Laxey ar Ynys Manaw, a adeiladwyd ym 1854 gan y peiriannydd Robert Casement. Gyda diamedr o 22m a 2-4 chwyldro y funud, cynhyrchodd bŵer o 185-200 HP, sy'n angenrheidiol i yrru'r pympiau draenio mwyngloddio. Fe'i henwyd yn "Lady Isabella" er anrhydedd i wraig llywodraethwr yr ynys ar y pryd.

Yn y 1770au a'r 1780au, roedd prinder gweithwyr mewn mwyngloddiau gwladwriaeth Rwsia. Daeth cludo mwyn trwy siafftiau a phrosesu mwyn yn arbennig o broblemus. Yn un ohonynt, adeiladodd y technegydd Kuzma Frolov gampfa sy'n cynnwys pedair olwyn ddŵr fawr, wedi'i lleoli yn olynol ar yr un cwrs dŵr. Roedd dŵr yn cael ei gyflenwi trwy gamlas 3km o hyd o gronfa argae a adeiladwyd yn arbennig. Roedd gan yr olwynion fwyaf ddiamedr o 15m. Diolch i'r system rheoli dŵr, gallai'r olwynion weithio'n annibynnol, ac roedd modd symud yr olwyn a oedd yn gyrru'r peiriant weindio ac roedd ganddi freciau.

Rhestr Doomesday Book o felinau Lloegr c. 1086

Cymerodd y cynulliad a gynullwyd gan William Goncwerwr o Normandi, y cyfeirir ato'n gyffredin fel arolwg "Domesday Book", restr o'r holl eiddo a allai fod yn drethadwy yn Lloegr, a oedd yn cynnwys dros 6,000 o felinau wedi'u gwasgaru ar draws 3,000 o leoliadau gwahanol, cynnydd o lai na chant o felinau yn y ganrif flaenorol.

Mathau o olwynion ddŵr

Echel fertigol (neu Echel unionsyth) a elwir hefyd yn felinau twb neu Norseg Olwyn lorweddol gydag echelin fertigol Mae jet o ddŵr yn taro llafnau wedi'u gosod ar yr echel Arwynebau gyrru - llafnau Dŵr – cyfaint isel, pen hydrostatig uchel h.y. pellter y mae'n rhaid i ffynhonnell ddŵr benodol ddisgyn cyn y pwynt lle mae pŵer yn cael ei gynhyrchu. Yn y pen draw, disgyrchiant yw’r grym sy’n gyfrifol am ynni dŵr, felly gall gwaith trydan dŵr[ â phen tal/uchel gynhyrchu mwy o bŵer na gwaith tebyg â phen byr/isel. Effeithlonrwydd – gwael
Ffrwd-wrthiad (a elwir hefyd yn arwyneb rhydd). Math o olwyn ffrwd yw olwynion llong. Olwyn fertigol gydag echel lorweddol Mae gwaelod yr olwyn yn cael ei roi mewn dŵr sy'n llifo Arwynebau gyrru – llafnau – fflat cyn y 18g, yn grwm wedi hynny Dŵr – cyfaint mawr iawn, dim pen Effeithlonrwydd - tua 20% cyn y 18g ac yn ddiweddarach 50 i 60%
Tan-wrthiad Olwyn fertigol gydag echel lorweddol Mae'r dŵr yn taro'r olwyn yn isel i lawr, yn nodweddiadol yn y chwarter gwaelod Arwynebau gyrru – llafnau – fflat cyn y 18g, yn grwm wedi hynny Dŵr - cyfaint mawr, pen isel Effeithlonrwydd - tua 20% cyn y 18g ac yn ddiweddarach 50 i 60%
Bron-wrthiad Olwyn fertigol gydag echel lorweddol Mae'r dŵr yn taro'r olwyn yn fras yn ganolog, fel arfer rhwng chwarter a thri chwarter yr uchder. Arwynebau gyrru - bwcedi - wedi'u siapio'n ofalus i sicrhau bod y dŵr yn mynd i mewn yn esmwyth Dŵr - cyfaint mawr, pen cymedrol Effeithlonrwydd - 50 i 60%
Tros-wrthiad Olwyn fertigol gydag echel lorweddol Mae'r dŵr yn taro ger brig yr olwyn ac o flaen yr echel fel ei fod yn troi i ffwrdd o'r ras pen Arwynebau gyrru - bwcedi Dŵr - cyfaint isel, pen mawr Effeithlonrwydd - 80 i 90%
Ôl-wrthiad (also known as pitchback) Olwyn fertigol gydag echel lorweddol Mae'r dŵr yn taro yn agos at ben yr olwyn a chyn yr echel fel ei fod yn troi yn ôl tuag at y ras pen Arwynebau gyrru - bwcedi Dŵr - cyfaint isel, pen mawr Effeithlonrwydd - 80 i 90%

Cymru a'r Olwyn ddŵr

Olwyn Ddŵr Gwaith Dinorwc, Amgueddfa Lechi Cymru yn Llanberis

Ceir y cyfeiriad cofnodedig hynaf i'r 'olwyn ddŵr' yn y Gymraeg o 1607.

Mae Cymdeithas Melinau Cymru wedi cymryd sawl set o batrymau ffowndri pren ar gyfer olwynion dŵr, yn wreiddiol o Ffowndri Cambrian, y Drenewydd, i mewn i ofal yr oedd Amgueddfa Genedlaethol Cymru yn eu gwaredu.

Olwyn ddŵr Llanberis

Mae gan yr olwyn ddŵr weithredol fwyaf ar dir mawr Prydain ddiamedr o 15.4 m (51 tr) ac fe’i hadeiladwyd gan gwmni De Winton o Gaernarfon. Mae wedi ei leoli o fewn gweithdai Dinorwig Amgueddfa Lechi Cymru yn Llanberis, Gwynedd. Fe'i defnyddiwyd rhwng 1870 a 1925, ac roedd hwn yn pweru'r holl beiriannau yn y gweithdai trwy system ddyfeisgar o bwlïau a phinions a oedd yn rhedeg trwy'r adeilad. Mae'n cael ei fwydo gan ddŵr sy'n cael ei gludo i bibell haearn bwrw yn rhaeadr Ceunant yn y mynyddoedd uwchben. Ym 1925 fe'i disodlwyd gan Olwyn Pelton, dyluniad mwy dibynadwy a mwy cryno a ddefnyddiai egni cinetig dŵr ar bwysedd uchel, ac a oedd wedi'i leoli o dan yr hen olwyn. Adferwyd yr olwyn ddŵr yn 2000, ac mae bellach yn gweithio'n barhaus.

Olwyn Ddŵr Aberdulais

Olwyn ddŵr tros-wrthiad gyfoes Aberdulais, 2008

Bu hen olwyn ddŵr Aberdulais ger Castell-nedd yn ysbrydoliaeth i artistiaid fel J.M.W. Turner ac eraill yn ogystal ag yn dyst i fenter a diwydiant y cylch yn y 18g.

Bellach, Olwyn Ddŵr newydd Aberdulais yw'r olwyn fwyaf yn Ewrop sy’n cynhyrchu trydan. Fe'i hadeiladu gan fyfyrwyr a phrentisiaid British Steel ym Mhort Talbot, dyma’r olwyn fwyaf yn Ewrop sy’n cynhyrchu trydan, gyda diamedr o bron 27 troedfedd (8.2m). Mae ganddi 72 bwced ac mae’n cylchdroi 5 gwaith y funud. Mae gerflwch tri-cham yn cynyddu’r cyflymder i alluogi’r generadur, sydd ar siafft, i gynhyrchu hyd at 20kw o drydan. Ar y diwrnod cyfartalog, mae tua 100-120kw o drydan yn cael ei gynhyrchu. Cafodd ei gosod ym 1991, pan roedd cynlluniau trydan dŵr o’r fath yn gymharol brin.

Olwyn Ddŵr Ffwrnais, Ceredigion

Olwyn ddŵr Ffwrnais Dyfi, Ffwrnais

Sefydlwyd y gweithfeydd mwyndoddi haearn yn Ffwrnais ym mhen gogleddol Ceredigion ym 1755 gan Vernon Kendall a'r Cwmni. Daeth teulu Kendall yn berchnogion unigol yn y pen draw. Taniwyd y Ffwrnais gan siarcol wedi'i wneud o bren a gasglwyd yn lleol.

Roedd y ffwrnais chwyth yn cael ei bweru gan olwyn ddŵr, rhediad o ddŵr wedi'i ddargyfeirio i sianel oddi ar yr afon. Mae'n debyg bod y rhan fwyaf o'r ingotau haearn wedi'u cludo i efail y teulu Kendall yng Ngorllewin Canolbarth Lloegr i'w trawsnewid yn gynhyrchion haearn gorffenedig.

Cynhyrchwyd y gwres uchel yr oedd ei angen i brosesu'r mwyn haearn gan bâr o fegin a yrrwyd gan yr olwyn ddŵr. Dim ond am 50 mlynedd yr arhosodd y gwaith haearn ar agor, ac erbyn 1810 roedd y ffwrnais wedi'i gadael. Trowyd y gwaith mwyndoddi wedyn yn felin lifio, gan redeg oddi ar olwyn ddŵr fawr, sydd bellach wedi’i hadfer.

Oriel

Olwynion dŵr ar draws Ewrop

• 
  Olwyn felin sgwat
• 
  Underfaldshjul, Rheinfall yn Neuhausen, Yr Almaen
• 
  Olwyn Bron-wrthiad, Belecke, Yr Almaen
• 
  Olwyn tros-wrthiad, Frilandsmuseet, Neuhausen ob Eck

Gweler hefyd

• Melin wynt
• Melin lanw
• Melin ddŵr
• Melinfaen
• Noria - olwyn ddŵr i drosglwyddo dŵr i ddyfrhau

Dolenni allanol

• Cymdeithas Melinau Cymru
• fideo o'r olwyn ddŵr weithredol fwyaf ym Mhrydain fideo o Amgueddfa Lechi Cymru
• Water Power and the Industrial Revolution: Denis Smith fideo gan yr Imperial College, Llundain