Redigerer Peltonturbin (avsnitt)

== Historisk utvikling ==
=== Primitiv utnyttelse av vannkraft i gullrushet i California ===
Lester Allen Pelton var som ung mann med i [[gullrushet i California]] i 1850-årene. Her ble [[vannkraft]] brukt for å drive møller og lignende i forbindelse med gruvedrift. Turbinrør ble bygget av tømmerplanker og skaffet trykk for å drive rundt såkalte ''hurdy-gurdy-hjul''. Dette var relativt store hjul med skåler eller bøtter påmontert periferien. Dysen som skaffet vannstrålen inn på hjulets periferi var ofte laget av en blokk av tre med et hull borret gjennom. Disse primitive kraftverkene hadde en virkningsgrad på rundt 40 %. En mente at noe av årsaken til den lave virkningsgraden kunne være at bøttene  ble fylt av «dødt-vann» med det samme strålen traff den.<ref name="RWS">{{Kilde artikkel | forfatter=Robert W. Shortridge | tittel=Lester Pelton and His Water Wheel. | publikasjon=Hydro Review | språk=engelsk | dato=oktober 1989 | url=http://www.hydroworld.com/content/dam/hydroworld/downloads/Q%26Aturbine4.pdf | besøksdato=2014-10-25 | arkiv-dato=2014-10-25 | arkiv-url=https://web.archive.org/web/20141025175512/http://www.hydroworld.com/content/dam/hydroworld/downloads/Q%26Aturbine4.pdf | url-status=yes }}</ref><ref group="note">Funksjonen er at en gitt bøtte blir hurtig fylt med vann. Vannet i bøtta fortsetter med løpehjulets hastighet og avgir ikke mer av sin bevegelsesenergi til løperen. Videre så mottar bøtta fortsatt vann fra dysen. Dette vannet treffer vannflaten i den fylte bøtta, avgir noe av sin energi og spruter vilt rundt med stor hastighet, bevegelsesenergi som går tapt. I den ideelle pelton er vannhastighet, pereferihastighet og skålenes utforming slik at nær alt vann treffer skåla, vendes rundt og faller ned uten mer hastighet. Mao, all kinetisk energi er overlevert til løpehjulet.</ref>, altså vann som bare ble værende i bøtten som strålen traff. Dette førte til mye turbulens og dårlig utnyttelse av vannets energi. Som en tilvirker senere uttalte: «Den ideelle konstruksjon er slik at vannstrålen treffer koppen uten at det dannes turbulens, og forlater den uten hastighet.»<ref>{{Kilde artikkel | forfatter=Robert A. Kraft og Robert H. Samay | tittel=The tangential impuls water wheel in Califonria godl Mining | publikasjon=National Associatiation of Mining History Organisation | språk=engelsk | dato=juli 2002 | url=http://www.pdmhs.com/PDFs/ScannedBulletinArticles/Bulletin%2015-4&5%20-%20The%20Tangential%20Impulse%20Water%20Wheel%20in%20California%20Gold%20Mining.pdf | url-status=død | arkivurl=https://web.archive.org/web/20120519041130/http://www.pdmhs.com/PDFs/ScannedBulletinArticles/Bulletin%2015-4%265%20-%20The%20Tangential%20Impulse%20Water%20Wheel%20in%20California%20Gold%20Mining.pdf | arkivdato=2012-05-19 }}</ref> Veien frem mot en slik konstruksjon skulle komme til å ta sin tid, med mange eksperimenter før dagens utforming ble funnet.

Etterhvert innså en at konstruksjonen mislykkes i å gi vannet nok hastighet i fasen der det forlater bøttene. I 1866 laget the Pacific Iron Works i San Francisco et hjul i støpejern med bøtter som tømte ut vannet raskere, dessuten hadde de latt strålen komme inn noe på skrå mot bøttene. Det siste utnyttet impulsprinsippet og ga en mer effektiv utnyttelse av vannfallet. I 1870 gjorde S. N. Knight en forbedring av bøttene på hjulet ved å la disse få form som en kopp, og denne konstruksjonen hadde forbedrede egenskaper i det å slippe vannet ut.<ref name="RWS" />

=== Forbedring av bøttene på hurdy-gurdy-hjulet ===
[[Fil:Pelton wheel (patent).png|thumb|right|Figur fra Pelton's originale patent fra oktober 1880.]]
[[Fil:Pelton wheel water turbine (Rankin Kennedy, Electrical Installations, Vol III, 1903).jpg|thumb|right|Illustrasjon av en peltonturbin fra boken ''Electrical Installations, Vol III'', av Rankin Kennedy fra 1903. Legg merke til at skålene er rektangulære og at de ikke har den karakteristiske utsparingen i fronten selv om dette var oppfunnet fire år tidligere.]]

[[Fil:Pelton Wheel at Kentucky Mine in Sierra County, CA 2.JPG|thumb|right|Åpen peltonturbin i  Kentucky Mine i Sierra County, California, USA. Reimdrift for overføring av energi til arbeidsmaskin.]]

Pelton fikk patent på sitt hjul med bøtter som kløyver strålen i oktober 1880, men det var også andre som samtidig og enda tidligere arbeidet med den samme ideen uavhengig av hverandre. I 1870 hadde Nicholas J. Colman oppfunnet et hjul med bøtter som kløyvde vannstrålen, noe som han fikk patent for først i 1873 (US Patent 135 891). Colman greide ikke å markedsføre sin oppfinnelse godt nok, og det ser heller ikke ut til at han fikk satt hjulet i produksjon. Pelton fikk først høre om Colmans oppfinnelse flere år etter at han fikk sitt patent godkjent, og det amerikanske patentkontoret hadde heller ikke noen referanse til Colmans oppfinnelse. Hele 17 patenter på lignende hjul ble tatt ut mellom 1882 og 1898.<ref name="RWS" />

Pelton arbeidet fremdeles med gruvevirksomhet da han eksperimenterte med hurdy-gurdy-hjulet, og oppdaget ved en tilfeldighet det som gjorde at ettertiden har gitt hans navn til turbinen. Det hadde seg slik at et hurdy-gurdy-hjul som var av Knights konstruksjon hadde blitt slitt, dermed satt ikke hjulet lenger helt fast på akslingen. Hjulet ble forskjøvet noen få centimeter til siden, slik at strålen ikke lenger traff senter av bøttene. Da viste det seg at hjulet greide å dra [[stampemølle]]n det var tilknyttet betydelig raskere. Dermed forstod Pelton at dette var en bedre løsning for å få større effekt ut av hjulet. Det oppstod et nytt problem, det virket en aksiell kraft på akslingen. Denne uønskede kraften sideveis ville slite på lagrene og måtte elimineres. Pelton tenkte først å plassere bøttene vekselvis usentrert langs hjulet, altså vekselvis til høyre og venstre for senter av vannstrålen. Herfra var ikke veien lang til ideen om en bøtte med en kvass egg i midten som splitter vannstrålen i to deler.<ref name="RWS" />

Pelton fikk sitt patent på dette hjulet den [[26. oktober]] [[1880]] (U.S. Patent 233 692), og de originale tegningene til dette patentet er vist i figuren til høyre. Bøttene langs hjulet er i Peltons patent betydelig mindre enn på hurdy-gurdy-hjulet, og på norsk kalles disse derfor skåler. I engelsk litteratur er det imidlertid vanlig å kalle disse bøtter (buckets). Høsten 1880 fikk Pelton etablert et firma sammen med Brayton, som var medeier i det mekaniske verkstedet Brayton & Company i San Francisco. Brayton forlot sitt gamle firma, og sammen stiftet de et nytt som fikk navnet Pelton Water Wheel Company.<ref name="RWS" />

=== Dobels ytterligere forbedringer av løpehjulet ===
Den neste store forbedringen av løpehjulet som Pelton og  Colman uavhengig av hverandre hadde oppfunnet, kom fra en konkurrent kalt Aber Dobel Company. Dette firmaet var etablert i 1850 og var spesialisert på utstyr for gruveindustrien. I 1889 hadde en av lederne av dette firmaet, William A. Dobel, vært i en gruve som hadde et peltonhjul og lagt merke til rask slitasje av dette. Dobel la merke til at det var mye sand i vannet som drev hjulet. Han forundret seg over denne slitasjen og dro rundt for å undersøke flere peltonhjul i området for å finne ut om dette var et generelt problem. Dobel studerte problemet og kom frem til at turbulens i deler av skålene på peltonhjulet i kombinasjon med [[Suspensjon (kjemi)|suspendert]] (innblandet) sand i vannet var årsaken. I 1899 fikk Dobel godkjent tre patenter som forbedret peltonhjulet. En av ideene var å forme hver av skålhalvdelene som ellipser med en skarp egg i midten. Den neste nyvinningen var å skjære inn et hakk i fronten av hver skål. Dette for å unngå at vannstrålen delvis kuttes av skålen foran den skålen som får vannstrålen midt på eggen. Dermed får skålen som får vannstrålen normalt på eggen hele vannstrålen inn, og ikke bare en del av den.<ref name="RWS" />

Med Dobels forbedring fikk peltonhjulet en utforming som ligner mye på dagens utforming. Vannet  kom inn i skålene og ble delt i to jevne halvdeler. Strømningen fikk mindre turbulens og løpehjulet varer lengre selv om det er sand i vannet. Og ikke minst ble virkningsgraden forbedret.<ref name="RWS" />

Aber Dobel Company og Pelton Water Wheel Company var konkurrerende firmaer, men ble i 1912 fusjonert. Fusjonen skjedde fire år etter at Lester Pelton selv hadde gått bort. Firmaet fortsatte å hete Pelton Water Wheel Company og fikk Dobel som sjefsingeniør. Dobel brukte årene som kom på å forbedre dysen som skaper vannstrålen, og utviklet blant annet metoder for å regulere vannstrålen. Han patenterte flere forbedringer. Ironisk nok var det altså ikke Pelton selv som stod bak de viktigste forbedringene av turbinen som bærer hans navn. Han var på riktig tid og sted, dessuten hadde han de nødvendige personlige egenskaper både som ingeniør og forretningsmann.<ref name="RWS" />