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Aufbau einer kompletten Widderanlage
Da der Widder nie alleine funktionieren kann, bedarf es des Aufbaus einer kompletten Widderanlage. Die einzelnen Komponenten möchte ich hier vorstellen.

1. Der Triebwasserbehälter und Quellsammler
Im Quellsammler wird das Wasser, das aus einem Bach, einer Quelle oder sonstigem Wasserreservoir stammen kann, zunächst gesammelt. Er dient auch als Absetzbecken für Grobverschmutzungen im Wasser. Von dort gelangt das Wasser weiter über ein Verbindungsrohr, das mit Gefälle zum Triebschacht verlegt ist und unter der Wasseroberfläche einmündet, in diesen. Dadurch entstehen keine Luftblasen, die unter Umständen den Widder zum Stehen bringen könnten. Im Triebschacht ist ein Überlauf eingebaut, sodass sich der Wasserspiegel im Triebschacht selbständig auf eine konstante Höhe reguliert, was für den kontinuierlichen Lauf des Widders ebenfalls von Vorteil ist.


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2. Die Triebleitung

a) Beschaffenheit der Triebleitung
Da die Triebleitung quasi den Motor der Widderanlage darstellt, muss man ihr beim Bau besondere Aufmerksamkeit schenken. Ganz wichtig ist die Wahl des Materials, eine Triebleitung muss immer aus Stahl sein, denn ein Kunstoffrohr oder gar ein Schlauch würden beim Widderstoß federn oder sogar bersten und das kompensiert die Wirkung des Widders erheblich. Die innere Beschaffenheit des Rohres sollte möglichst immer glatt und ohne Kanten, wie z.B. Schweißnähte, sein. Die Rohrmündung, wo das Wasser vom Triebschacht in die Triebleitung mündet, sollte möglichst trompetenähnlich geweitet sein (siehe Abb. 3), damit hier die Strömung nicht abreißt. Ansonsten würde es zu Verwirbelungen kommen, welche auch zu Reibungsverlusten des Wassers führen, in der Folge könnten Gasbläschen aus dem Wasser frei werden und sich in der Triebleitung als eine Art federndes Luftpolster absetzen, dies würde wiederum den Widdergang hemmen.
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b) Einbau der Triebleitung
Grundsätzlich hängt der Einbau und damit das Gefälle der Triebleitung von der Beschaffenheit des Geländes ab, dennoch sollte man versuchen, die Triebleitung möglichst wie in folgender Abbildung zu verlegen:

Diese Leitung, die leicht durchhängt und sich dem Widder vom Trieb-schacht aus wie eine Asymptote annähert, gibt dem darin laufenden Wasser die beste Möglichkeit maximale Geschwindigkeit zu erreichen. Durch diese Anordnung ist es auch nicht möglich, dass sich Luftbläschen in der Leitung sammeln können, welche den Widdergang mindern und über einen längeren Zeitraum zu Lochfraß in der Triebleitung führen würden.

folgende Abbildung zeigt das Beispiel einer falsch eingebauten Triebleitung:
Hier hat das Wasser im unteren Teil der Leitung das Bestreben schneller zu fallen als im oberen Teil. Beim Widderstoß prallen die Wasserteile, die durch den Unterdruck auseinandergerissen wurden, wieder zusammen und wirken dem Widdergang entgegen. Außerdem besteht wieder die Gefahr der Luftbläschen-bildung.


Die Länge der Triebleitung steht im Zusammenhang mit dem Gefälle, das überwunden werden muss, und dem Durchmesser, den die Triebleitung besitzt . Eine Faustregel beim Widdereinbau besagt, dass das Verhältnis Triebwassergefälle : Triebleitungslänge wie 1: 4 angenommen werden kann. Dieser Wert hat sich in der Praxis als günstig erwiesen und gilt als anzustrebender Idealwert. Wenn man ein genügend hohes Wasseraufkommen hat, kann man auch eine kürzere Triebleitung einsetzen, die einer Länge von etwa 3 mal der Gefällehöhe entspricht. Ist umgekehrt die Quellschüttung relativ gering, so sollte man die Triebleitung um bis zu 50% verlängern, sodass sie dann schließlich 6 mal so lang wie die Gefällehöhe ist, denn dann wird die Wassersäule langsamer durch die innere Reibung im Rohr, aber auch durch die größere Länge besitzt sie auch mehr Masse und damit mehr potentielle Energie. Damit sinkt die Frequenz der Widderschläge, die Hubleistung jedoch bleibt gleich.
Die Leitungslänge darf jedoch nicht länger als 10 mal der Gefällehöhe sein, denn dann ist die Wassersäule in der Treibleitung vergleichbar mit einer massiven Metallstange. Durch die Massenträgheit und die zunehmende Reibung an der Rohrwand findet der Widder seinen typischen Rhythmus nicht mehr, er bleibt immer wieder stehen.
Ein anderer Weg, um die Triebleitungslänge zu bestimmen, bietet sich durch den Durchmesser der Triebleitung. Ein gewisser Herr Calvert ermittelte 1958 aufgrund von empirischen Messdaten aus systematischen Versuchen den Zusammenhang zwischen Durchmesser und Länge der Triebleitung folgendermaßen: das Verhältnis zwischen Triebleitungslänge und Durchmesser (also Länge / Durchmesser) muss im Bereich zwischen 150 und 1000 liegen. Somit berechnet man die minimale Leitungslänge der Triebleitung mit 150 x Durchmesser, die maximale Länge mit 1000 x Durchmesser.
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c) spezielle Triebleitung für den Bachwidder
Für den Bachwidder genügt ein Gefälle von 25-30 cm, hier darf aber die Triebleitung eine Länge von 10 Meter nicht überschreiten. Der Bau von Quellsammler und Triebleitungsschacht entfällt, die Triebleitung wird direkt in einem Bach installiert. Um das nötige Gefälle von 25 cm herzustellen, wird eine kleine Staustufe eingebaut und der Einlauf der Triebleitung so angebracht, dass er kein Treibgut aufnimmt. In der Praxis wird der Einlauf deutlich unter der Wasseroberfläche angesetzt, so gerät auch keine Luft in die Widderanlage.
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3. Der Wasserwidder

a) Das Stoßventil beim SANO Widder
Wenn das Wasser durch die Triebleitung den Widder erreicht hat, wird es durch das Stoß-, auch Schnellschlußventil genannt, abrupt gestoppt. Beim SANO Widder hält ein Federsystem das Ventil so lang offen, bis das Wasser seine maximale Geschwindigkeit erreicht hat. Dann überwindet die Wasserkraft die Federkraft und schließt das Ventil schlagartig. Heutzutage ist die Form des Stoßventils ein sog. sphärischer Körper. Er hat eine tropfenförmige Gestalt, die vom Wasser schnell, ohne energieverzehrenden Strömungsabriss und Verwirbelung, umströmt wird. Das Gehäuse und das Ventil mit seiner Führung sind aus korrosionsbeständiger Bronze gefertigt. Es gibt keinerlei Schmierung für das Ventil.
Bei größeren Exemplaren des SANO- Widders verwendet man ein Kegelventil mit einer Eichenholzkuppel. Das Wasser strömt dann über die hydrodynamisch günstig geformte Kuppe und verteilt sich gleichmäßig im Ringauslassspalt. Die Holzkuppe dient der Gewichtsreduzierung, durch die Feuchtigkeit quillt sie auf und gewährleistet somit einen dauerhaft festen Sitz. Des weiteren verwendet man eine Blattfeder, statt der Spiralfeder.



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b) Stoßventil beim herkömmlichen Widder

Hier wird das Stoßventil im Vergleich zum SANO-Widder quasi andersherum eingebaut und auf die Feder verzichtet. Das ankommende Wasser strömt beim Stoßventil aus, durch den Volumenstrom des Wassers wird der Stössel nach oben bewegt, bis er schließlich den Durchfluss absperrt, es kommt genau wie beim SANO-Widder zur Druckwelle, die einen Druckstoß zur Folge hat. Ist der Druckstoß verebbt, fällt der Stössel durch sein Eigengewicht wieder herunter und öffnet das Ventil wieder, sodass das Wasser wieder Geschwindigkeit aufbauen kann und ein neuer Zyklus beginnt. Da hier die Schließfrequenz nur von der Masse des Ventils abhängt, kann man hier die Durchflussmenge nicht wie beim SANO Widder durch Justierung der Federstärke regulieren.
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c) Stoßventil beim Bachwidder
Hier sind alle Bauteile, die das Wasser durchfließt, in einer geraden Linie angeordnet. Die waagerechte Anordnung herkömmlicher Stoßventile scheitert nämlich an der Tatsache, dass ein Ventilkegel aus Bronze sich nach kürzester Zeit einlaufen und somit undicht werden würde. Deshalb verwendet man anstatt des Bronzeventilkegels einen Ventilkegel aus Kunstoff, der das gleiche spezifische Gewicht besitzt wie Wasser, also ca. 1 g/cm³, und somit nahezu schwerelos und in der Führung schwimmend sich ohne Verschleiß bewegen kann. Durch das leichte Material ergibt sich noch ein weiterer Vorteil. Auf Grund der niedrigeren Masse bewegt er sich schneller, dadurch sind pro Zeiteinheit mehr Widderstöße möglich.
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d) Das Rückschlagventil
Das Rückschlagventil ist bei allen Widderarten am unteren Ende des Windkessels zu finden, man kann es praktisch als den Partner des Stoßventils bezeichnen. Es muss so lange geschlossen bleiben, bis der Druck im System seinen höchsten Wert erreicht hat. In diesem Moment öffnet es, um den Druck nach oben in den Windkessel und die Steigleitung abzugeben. Die eingebaute Spiralfeder muss so dimensioniert sein, dass das Ventil so lange dicht schließt, bis der richtige Druckpunkt erreicht wird. Nachdem das Wasser mit hohem Druck in den Windkessel eingeströmt ist, muss das Ventil schließen, damit das Wasser nur noch in die Steigleitung entweichen kann und somit auf das gewünschte Niveau angehoben wird.


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e) Der Windkessel
Bei allen Widderarten ist die Funktion die gleiche: Der Windkessel muss die ständig folgenden Druckstöße aufnehmem, dadurch entsteht ein gleichmäßiger Fluss in der Steigleitung und nicht, wie man es eigentlich erwarten würde bzw. bei kaputten oder schlecht gewarteten Widdern vorfindet, ein stoßweiser Austritt des Wassers aus der Triebleitung. Der Windkessel wird so genannt, weil der obere Teil des Kessels mit Luft gefüllt ist. Diese Luft wird komprimiert, sobald Wasser unter entsprechendem Druck in den Kessel einfließt. Da Wasser in der Lage ist, wechselweise Gase aufzunehmen oder abzugeben (vergleiche Mineralwasserflasche mit Kohlensäure), wird die Luft durch den ständigen Wassernachschub aufgenommen und durch die Steigleitung abgegeben. Die Luft im Kessel wird sozusagen verbraucht und weniger. Damit würden die Schläge auf den Windkessel und die Triebwassersäule härter werden. Das elegante Schwingen der Triebwassersäule wird reduziert und führt letztendlich zum Stillstand. Deshalb besitzen richtig konstruierte Widder ein automatisches Belüftungsventil. Wichtig ist die richtige Positionierung des Ventils. Beim SANO-Widder befindet sich es direkt unterhalb des Rückschlagventils. Während das Triebwasser durch das Stoßventil fließt, herrscht hier Überdruck, der sich dadurch äußert, dass beim Belüftungsventil ein dünner Wasserstrahl austritt. Sobald das Wasser durch das Rückschlagventil in den Windkessel schießt, herrscht hier Unterdruck und es wird nach dem Wasserstrahlpumpenprinzip Luft eingesaugt, welche als Luftblasen in den Windkessel aufsteigt. Wie wichtig die korrekte Funktion des Belüftungsventils ist, kann man daran sehen, dass der Widder schon nach wenigen Sekunden stehen bleibt, wenn man das Belüftungsventil absichtlich mit dem Daumen zuhält.
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4. Die Steigleitung
Die Steigleitung befördert das Wasser von Windkessel des Widders zum Hochbehälter. In ihr treten normalerweise keine Widderschläge auf, sie kann aus einem Kunststoffschlauch oder aus einem Stahlrohr bestehen. Eine Kunstoffleitung ist sogar in diesem Fall günstiger, da sie weniger Reibungsverluste aufweist. Wenn die Steigleitung hingegen über mehrere 100 Meter hinweg verläuft, ist es unter Umständen günstiger eine Stahlrohrkonstruktion zu verwenden, denn einmal richtig aufgebaut, verursacht sie einen verhältnismäßig geringen Wartungsaufwand, während ein Schlauch mit der Zeit und vor allem unter Einfluß von Temperaturschwankungen schnell porös und löchrig werden kann, was Instandsetzungsmaßnahmen zur Folge hat. Auf der anderen Seite kostet ein normaler Gartenschlauch wesentlich weniger als eine fest installierte Rohrkonstruktion, man sollte aber bei der Wahl des Schlauches nicht unterschätzen, dass der Widder enorme Drücke erzeugen kann, dem unter Umständen ein schlecht verarbeiteter Schlauch nicht gewachsen ist. Der Nutzer einer Widderanlage muss hier individuell entscheiden, welche Variante er einbauen will. Grundsätzlich sind beide Varianten möglich.
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5. Übersicht
So sind die einzelnen Komponenten einer Widderanlage im Gelände angeordnet:

 


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