d.w.z. de voor het bemalen nodige werktuigen zijn: i. een werktuig tot het opvoeren van het water, en 2. een krachtwerktuig of motor tot het drijven van het opvoerwerktuig. Te zamen vormen zij het gemaal, dat windwatermolen of windmotor, stoom-, motor- of electrisch gemaal genoemd wordt, naar gelang het werktuig door wind, stoommachine, verbrandings- dan wel electromotor gedreven wordt.
Vroeger, toen alleen wind als drijfkracht ter beschikking stond, werden scheprad en vijzel als opvoerwerktuigen toegepast. Het scheprad is bekend in twee vormen, nl. het staand scheprad met horizontale as en het hellend scheprad, waarvan de as een hoek van ongeveer 30° met de verticale maakt.Het staand scheprad bestaat uit een aantal vlakke of naar weerskanten hellende schoepen, welker richting rakende is aan de concentrisch met de as gedachte afschotcirkel, zodanig dat de hoek van intrede der schoepen in het benedenwater en die van uittrede uit het bovenwater gelijk zijn. De schoepen lopen met zo klein mogelijke speling over een opleider en tussen krimpmuren, en voeren het water langs de opleider omhoog; het teruglopen wordt belet door een in de bovenwaterloop geplaatste wachtdeur. Doelmatig is een snelheid van het rad van 140 k 150 m per minuut aan de om trek.
Bij het hellend scheprad staan de schoepen of lepels radiaal en voeren het water door een bijna halfcirkelvormige opleider naar boven. Het werd voor het eerst gebouwd in 1771, doch is, hoewel voordeliger werkende dan het staande rad, niet veel toegepast, waarschijnlijk wegens duurdere aanleg.
De vijzel is een bepaalde vorm van de zgn. schroef van Archimedes. Dit is een, naar beweerd wordt door den groten Archimedes* uitgevonden, althans zeer oud toestel, om water omhoog te brengen, dat ook bij slijkerig water gebruikt kan worden. Men treft twee uitvoeringen aan, nl. a. die, waarbij de schroef draait in een vaststaande goot, die deze schroef voor iets meer dan de helft omsluit, en b. die, waarbij de schroef omgeven is door een mantel, die met de schroef mededraait.
De uitvoering a. vijzel geheten, vindt toepassing bij het leegmalen van polders; de uitvoering b., de tonmolen, bij het leegmalen van bouwputten. Zoals uit de afbeelding is te zien, bestaat de tonmolen uit een spil, waarop samenhangende schroefvlakken zódanig geplaatst zijn, dat zij een schroefvormig kanaal vormen; daaromheen bevindt zich een mantel in de vorm van een ton (vandaar de naam tonmolen), zodat het toestel alleen onder en boven open blijft. Ze wordt, evenals de vijzel, in een schuine stand zódanig opgesteld, dat het benedeneinde tot aan de as in het water reikt, terwijl het boveneinde zich boven een afvoerkanaal bevindt. Wordt de schroef nu in beweging gebracht, dan vult het water het benedeneinde van het schroefvormig kanaal en wordt omhoog geschroefd tot het aan het boveneinde uitstroomt.
De vijzel heeft veelal drie, gewoonlijk linkse schroefbladen, met een spoed ongeveer gelijk aan hun middellijn, om een zware as of spil, gesteld onder een hoek van ongeveer 250 met de horizon, en sluit nauw in een halfcirkelvormige kuip of opleider. De vijzel reikt zo diep in het benedenwater, dat dit ongeveer met de bovenkant van de as aan het ondereinde overeenkomt. De middellijn gaat tot meer dan 2 m, de opvoerhoogte tot 4 k 5 m.
Doelmatig is een snelheid van ongeveer 45 omwentelingen per minuut.
De windwatermolens zijn wip- of standaard- en achtkante molens. Van de wipmolens wordt het gehele zgn. bovenhuis gedraaid om de molen op de wind te houden. Bij de houten achtkante en ook bij de ronde in steen opgetrokken molens is alleen de kap draaibaar; zij hebben een vastere stand dan de wipmolens en bieden gelegenheid om het wateropvoerwerktuig geheel onder dak te brengen en tot huisvesting van den molenaar.
Dat de windwatermolens van hun bedrijf geen brandstof als steenkool of olie behoeven is in tijden van oorlog voor de polderbemaling van groot voordeel gebleken. Zij hebben echter het nadeel geheel van de kracht van de wind afhankelijk te zijn, die in Nederland zeer veranderlijk is en zelfs vaak geheel ontbreekt. Om bij geringe windsterkte te kunnen malen heeft men in de laatste tijd de molenroeden veelal voorzien van een metalen mantel in stroomlijnvorm.
Ten einde ook bij windstilte te kunnen bemalen, werden in windmolens meermalen electro- of verbrandingsmotoren opgesteld om het scheprad of de vijzel in dat geval te drijven of wel in de nabijheid hulpopvoerwerktuigen met motoren als voornoemd gesticht.
Blijkens recente proefnemingen kan het maximale vermogen bij krachtige wind van een kapitale windmolen van 25 & 30 m vlucht gesteld worden op ongeveer 13 waterpaardekrachten, overeenkomende met een wateropbrengst van 58 m3 per minuut bij één meter opvoerhoogte.
Bij de aanwending van stoomkracht tot het bemalen van polders, boezems, enz., sedert omstreeks 1825, toen het nog in bedrijf zijnde stoomschepradgemaal aan de Arkelsche dam werd gesticht, werden aanvankelijk schepraderen, vijzels, zuig- en zuigperspompen en later centrifugaalpompen als opvoerwerktuigen gebruikt. Door de bouw van allengs sneller lopende machines werden eerstgenoemde, betrekkelijk langzaam lopende werktuigen geleidelijk verlaten, zodat in de latere en laatste tijd bij stoombemaling zowel als bij verbrandings- en electromotoren nog bijna uitsluitend de snel lopende centrifugaalpompen met horizontale of met verticale as, de laatste ook tolpompen genoemd, en de eveneens snellopende schroefpompen toepassing vinden.
Bij machinale bemaling van polders wordt in normale omstandigheden een nuttig vermogen nodig geacht, dat in staat is tot het wegmalen van een schijf water van 8 mm per etmaal over de bemalen oppervlakte of 54 m3 per 1000 ha per minuut. In vele gevallen is een niet onbelangrijk groter vermogen aanwezig.
Tot de zeer grote gemalen in Nederland behoren het stoomgemaal te Tacozijl bij Lemmer tot bemaling van Frieslands boezem, het electrisch gemaal Electra te Lammerburen tot bemaling van het Reitdiep en het electrisch gemaal Lely nabij Medemblik, dat met het Dieselmotorgemaal Leemans nabij Den Oever de Wieringermeer bemaalt.
De Lely, met een vermogen van 3000 w.p.k., is waarschijnlijk het machtigste gemaal, dat bestaat, al is door de geringe opvoerhoogte het waterverzet van het gemaal te Tacozijl (4000 ms per minuut) aanmerkelijk groter dan het waterverzet van de Lely (1200 m3 per minuut).
Het voorgaande heeft in hoofdzaak betrekking op de bemaling van polders en droogmakerijen. Voor bemaling van boezems, kanalen en riolen vond wind als drijfkracht geen toepassing, terwijl daarbij als opvoerwerktuig de vijzel niet toegepast werd, bij rioolgemalen alleen de centrifugaal- en tolpomp.
Lit.: D. J. Storm Buysing, Handl. tot de kennis der waterbouwkunde (3de dr., 2 dln, Breda 1864); I. P. Delprat, Beginselen der werktuigbouwkunde (3de dr., Breda 1867); A. Huet, Stoombemaling van polders en boezems (’s-Gravenhage 1885); H. van Oordt, Schepradstoomgemaal bij Schellingwoude, in De Ingenieur 1901; W.
G. G. Gelinck, Bemaling der Donge-polders (Tijdschr. v. h. Kon. Inst.v. Ing. 1903-1904); A.
A. Beekman, Polders en droogmakerijen in Waterbouwkunde, dl I, afd. VI (*s-Gravenhage 1909, 1912); M. J. Romer, Rioolgemaal op het Heemraadsplein te Rotterdam, in De Ingenieur 1918; J. Kooper, Het boezemgemaal van het waterschap Electra, in De Ingenieur 1921; J.
G. Dijxhoorn, De werktuigen van het provinciaal stoomgemaal voor den boezem van Friesland, in De Ingenieur 1925; G. J. Meijers, Beproeving van een nieuw type wind motor, in De Ingenieur 1925; A. G. Kolff en S.
Netto, Het boezemgemaal van Delfland Dieselgemaal G. P. Zaayer in De Ingenieur 1928; L. Monhemius, De gemalen van den Wieringermeerpolder, in De Ingenieur 1930; F. L. van der Bom, De gemalen van den N.O. polder der Zuiderzeewerken, in Weg- en Waterbouw 1943; P- H. V.
Bongaerts en A. v. d. Mast, Het nieuwe Lingegemaal, in Weg- en Waterbouw 1944 en 1945.
