Vrtná súprava svojpomocne: výroba vlastnoručného vrtáka na vŕtanie studní

Vŕtanie studne na pozemku – rozsiahla úloha. Služby profesionálneho tímu nie sú pre každého majiteľa domu cenovo dostupné a najať „domácich majstrov“ – to je vo väčšine prípadov len vyhodiť peniaze.

Jednoduchšie je vykonať všetky práce samostatne: pracujete pre seba usilovnejšie a náklady sú nižšie. Navyše, ak je vrtná súprava vyrobená svojpomocne, náklady sa zdajú doslova smiešne v porovnaní so skutočnými cenami vŕtania.

Povieme vám, ako vyrobiť stroj na ručné razenie vodného zdroja na pozemku. Nami uvedené informácie vychádzajú z praktických skúseností samostatných vŕtačov. Pre úplné pochopenie náročnej témy je ponúkaná informácia doplnená užitočnými schémami, fotozbierkami, videami.

Čím a ako najlepšie vŕtať studňu?

Musíte mať trpezlivosť a pripraviť sa na vykonanie nie najjednoduchšej práce.

Ešte budete potrebovať bežné pomôcky a lacné materiály na výrobu súpravy a vrtného náradia, ako aj zdravý rozum a pár priateľov na pomoc.

Vŕtanie studní – je práca podobná umeniu, pretože výsledok je nepredvídateľný a každá stavba je jedinečná. Úlohou je vyvŕtať v zemi dlhú a úzku šachtu až po vodonosnú vrstvu a spustiť do nej pažnicovú rúru na spevnenie stien výkopu.

Počas procesu bude potrebné vyťažiť nemálo zeminy, pričom táto zemina môže byť veľmi rôznorodá: od kusov žuly až po piesok zmiešaný s vodou.

Veľa závisí aj od hĺbky vodonosnej vrstvy. Niekedy je potrebné prejsť menej ako 10 metrov, inokedy vodonosná studňa dosahuje niekoľko desiatok alebo dokonca stoviek metrov. To všetko ovplyvňuje metódy vŕtania a jeho časový harmonogram. Na zhotovenie studne existujú dva základné spôsoby: úderovo-lanový a rotačný, v modernom prevedení šnekový.

Domáce vŕtacie súpravy na ručné vŕtanie sa stavajú podľa jednotnej schémy. Vŕtaciu vežu zhotovia v tvare trojnožky.

V prvom prípade vŕtanie sa vykonáva pomocou úzkeho a ťažkého nástroja, nazývaného bajler. Je zavesený na lane alebo oceľovom lane, ktoré je prehodené cez upevnenú kladku na trojnožke. Na vytiahnutie vŕtacieho nástroja zo šachty sa používa navijak s motorom, aj keď je možné to robiť aj ručne.

Nástroj niekoľkokrát pustia na dno výkopu z výšky niekoľkých metrov. Rozrušuje zeminu, ktorej časť sa dostane do dutiny bajlera. Po prehĺbení do zeme približne o 0,5 m sa vrták vyberie z vývrtu. Nástroj sa očistí a opäť hodí do šachty. Proces sa opakuje, kým sa nedostanú k vode.

Úderovo-lanová metóda je veľmi stará, používa sa po stáročia, ak nie tisícročia. Vyrobiť bajler je relatívne jednoduché, bude potrebný plech z ocele s hrúbkou 4-5 mm alebo rúra s hrubou stenou Ø 110-120 mm, ako aj zručnosti pri práci so zváračkou. A s bajlerom možno pracovať aj samostatne, aj keď s pomocníkom to pôjde oveľa rýchlejšie.

Výhody úderového vŕtania spočívajú nielen v jeho dostupnosti. Bajler je spoľahlivý, prechádza prakticky každou zeminou okrem skalnatých hornín. Ak je potrebné prekonať vrstvu piesočnatej hliny alebo ílu, bajler sa nahradí pohárom zodpovedajúcej veľkosti – úzkym valcom bez ventilu na dne.

Bajler sa používa na vyťahovanie všetkých druhov nesúdržných zemin: pieskov, štrkových, štrkovitých a okruhliakových nánosov. Používa sa na čistenie dna studne a počas prevádzky výkopu na odstraňovanie bahnitých nánosov.

Valcový nástroj účinne ničí ílovité horniny, ktoré sa vďaka svojej schopnosti zhutňovať a lepiť na steny udržiavajú v jeho dutine. Pri ručnom údernom lanovom vŕtaní sa naberák a valcový nástroj striedajú podľa potreby.

Akonáhle sa postup naberákom výrazne skráti, znamená to, že narazil na strop ílovitej hliny alebo piesočnatej hliny, preto ho vymenia za valcový nástroj. Akonáhle sa v dutine valcového nástroja prestane zadržiavať rozrušená zemina z vrtu, vymenia ho za naberák.

Za jedno "sedenie" možno prehĺbiť šachtu o meter, hoci častejšie je tento ukazovateľ skromnejší, približne 20-40 cm. V tom je nevýhoda úderného lanového metódy – dlhý čas práce. Na ílovitých plastických pôdach je efektívnejšie použiť šnek alebo inak hadovitý vrták.

Pri ručnom vŕtaní sa najčastejšie musí kombinovať úderné lanové metódy s rotačnými, preto je lepšie zásobiť sa minimálnou súpravou náčinia uvedenou na schéme.

Pracovný nástroj šnekovej súpravy predstavuje stĺp tyčí s vrtákom na dolnom konci. Nástroj sa doslova zaskrutkuje do pôdy, ktorá sa čiastočne udržiava na jeho lopatkách.

Pravidelne sa šnek spolu s rozdrobenou zeminou vyťahuje na denný povrch a dno s navalenou haldou sa čistí naberákom. Potom sa opäť vŕta šnekom, prenikajúc stále hlbšie do zeme s každým závitom.

Tyče sa postupne predlžujú, ako sa šachta prehlbuje. Najprv sa dĺžka vŕtacieho stĺpca zväčšuje pripevnením jednej tyče. Keď sa jej horná časť takmer vyrovná s ústím vrtu, pripojí sa druhá, potom tretia atď.

Vrták možno otáčať ručne alebo pomocou rotora elektromotora. Na udržanie tyče v správnej vertikálnej polohe sa v priemyselných mobilných vŕtacích súpravách používa vertikálny rám upevnený na ráme. Podľa tohto princípu možno vyrobiť vlastný stroj.

Na schéme je znázornený variant vŕtacej súpravy vyrobenej vlastnými rukami, ako aj výsledok: relatívne kompaktné zariadenie na vŕtanie vrtov.

Súčasne s prehlbovaním sa vystužuje kmeň vrtu, t.j. do vyvŕtanej šachty sa inštaluje rúra, ktorej priemer je o 1-2 cm väčší ako analogický rozmer náčinia. Články ostenia sa spájajú do jednej konštrukcie naskrutkovaním alebo zváraním.

Ak sa do vystuženej studne pod tlakom privedie veľké množstvo vody, dno možno čistiť bez použitia naberáku. Táto metóda sa úspešne používa profesionálnymi tímami. Voda rozplaví rozdrobenú pôdu a vyplaví ju na povrch.

Vrtná kvapalina urýchľuje práce niekoľkonásobne, ale všetko naokolo bude zaliaté vodou zmiešanou s blatom. A ani kamenisté pôdy takto neprejdete. Všetko to treba zvážiť ešte predtým, ako začnete s výrobou vlastnej vrtnej súpravy. Okrem toho je potrebné definovať svoje ciele a úlohy.

Ak potrebujete zariadenie na zhotovenie len jednej alebo dvoch studní, nemusíte sa príliš namáhať s dôkladnosťou prevedenia. Ale solídna a pevná vrtná súprava sa môže stať vážnym dôvodom na začatie vlastného podnikania v oblasti vŕtania studní.

Podrobné informácie o spôsoboch vŕtania vodných studní nájdete v jednom z populárnych článkov našej stránky.

Výroba príklepovej-lanovej vrtnej súpravy

Trojnožka s naberačkou – konštrukcia jednoduchá, ako všetko geniálne. Jej rozmery možno odhadnúť „od oka“, obzvlášť presné inžinierske výpočty tu nie sú potrebné. Napríklad výška trojnožky, na ktorej bude upevnená naberačka, by mala byť približne o meter väčšia ako tento vrták.

Ak sa vrtné práce vykonávajú v pivnici domu, rozmery konštrukcie budú obmedzené výškou stropu.

Úderno-lanové vŕtanie sa vykonáva pomocou ťažkého nástroja – naberačky. Zhadzuje sa zhora, pôda sa rozruší a vyplní dutinu vo vnútri naberačky, potom sa zariadenie vytiahne a vyčistí.

Na otvorenom priestranstve možno naberačku zavesiť aj vyššie, aby sa zvýšila sila úderu. Netreba ju však robiť príliš vysokú, nie je to efektívne. Samotná naberačka by mala byť dostatočne ťažká. Aby sa pôda účinne kyprella, na jej podrážke je lepšie urobiť zuby alebo zbrúsiť ostrú hranu.

Za optimálnu dĺžku nástroja na vŕtanie sa považuje 1,8 – 2,2 metra, aby sa vrtár mohol voľne dostať k vrcholu vrtáka na upevnenie alebo odpojenie lana. Pri ručnom vŕtaní sa však za najlepšiu dĺžku naberačky považuje 1,0 – 1,2 m. Taká veľkosť umožňuje dosiahnuť rukou na dno nástroja, ak sa napríklad nevyprázdni pri nalepení ílu.

Pri úderno-lanovom vŕtaní sa používa naberačka s dĺžkou približne 1,2 – 2,0 metra. Nástroj musí byť dostatočne ťažký, aby rozbíjal pôdu a vynášal ju na povrch vo veľkom množstve.

Naberačka sa najčastejšie vyrába z kusa kovovej rúry, žiadúca hrúbka kovu je 4 – 6 mm.

Na výrobu takéhoto vrtného zariadenia je potrebné vykonať nasledujúce operácie:

1. Pripraviť kus rúry vhodnej veľkosti.
2. Vyrobiť ventil v spodnej časti nástroja.
3. Navrchu privariť ochrannú sieťku.
4. Privariť rukoväť alebo „ušká“ na upevnenie lana.
5. Nabrúsiť spodnú časť nástroja alebo privariť niekoľko „zubov“ z kusov kovu alebo z kúskov hrubého drôtu.
6. Vyrobiť trojnožku z kovových rúr.
7. Nainštalovať kladku, navijak a motor na zdvíhanie nástroja zo šachty.
8. Pripevniť lano k naberačke a zostaviť konštrukciu.

Ventil naberačky si zaslúži osobitnú pozornosť. V náradí malého priemeru sa používa guľový ventil. Na túto úlohu sa hodí kovová guľa s priemerom o niečo väčším ako polovica priemeru naberačky.

Ak sa nenašla vhodná guľa, dá sa vyrobiť z dostupných materiálov. Napríklad na tento účel sa často používa zmes oloveného broku a epoxidovej živice, pričom úlohu formy na odlievanie plní nejaká detská guľa z plastu alebo gumy.

Krídlový ventil naberačky pozostáva z kruhového kusa kovu, ktorý uzatvára otvor v spodnej časti nádoby, a pružiny, ktorá ho udržuje v zatvorenom stave

Zospodu sa privarí podložka s otvorom, ktorého priemer je menší ako veľkosť gule, aby nevypadla. Na rovnaký účel sa hore, v určitej vzdialenosti od ochrannej mriežky, umiestni zarážka – kus kovu, ktorý obmedzuje pohyb gule smerom nahor. Mriežka z drôtu zabraňuje vypadávaniu veľkých kusov zeminy z naberačky.

Guľa ventilu by nemala klesnúť pod úroveň ostrého okraja alebo kovových zubov, inak bude tlmíť silu úderu. Na druhej strane, „zuby“ by nemali byť príliš dlhé, inak neumožnia časti zeminy dostať sa dovnútra naberačky.

V hornej tretine tela naberačky sa vyreže okienko. Bude potrebné, keď bude potrebné vyčistiť plnú naberačku od vnútri nahromadenej zeminy.

Na výrobu guľového ventilu naberačky je potrebná kovová guľa s priemerom asi 60 mm. Takýto prvok možno získať z veľkého ložiska

Ďalšia možnosť ventilu – krídlový. Vyrába sa z kusa kovu. Krídlový ventil vyzerá ako kruhové dvierka upevnené na pružine v spodnej časti naberačky. Pri pohybe náradia nadol sa ventil otvára pod tlakom zeminy a potom ho pružina zatvára a udržuje zeminu vo vnútri. Niekedy sa takýto ventil tesní kusom gumy, ale nie je to nevyhnutné.

Ak sa pri vŕtaní domácou naberačkou zistí, že zachytáva príliš málo zeminy, možno stačí trochu upraviť konštrukciu. Niekedy je potrebné mierne rozšíriť otvor v spodnej časti zariadenia. Ak je náradie príliš ľahké, treba ho zaťažiť.

Na tento účel sa horná časť naberačky niekedy zaleje betónom. Ale možno jednoducho pripojiť dodatočné závažie na pohyblivom spoji zhora.

Stojan na úderné lanové vŕtanie možno vyrobiť z kovovej rúry, ale na krátkodobé použitie postačí aj pevné drevo, napríklad hranol 150 – 200 mm

Na ťažkých pôdach môže byť účinná varianta žliabkového navrtáka bez ventilu. Hustá pôda sa nabíja do vnútra nástroja a prirodzene sa tam udržiava. Takéto zariadenie sa čistí cez úzky vertikálny otvor na boku.

Ak je to možné a potrebné, mali by ste vyrobiť dva rôzne žliabkové navrtáky, aby ste ich mohli používať na rôznych pôdach. Žliabkový navrták sa tiež používa na čistenie hotového vrtu od piesku a nečistôt. V tejto situácii však nie je potrebné vyrábať taký veľký nástroj, postačí zariadenie s dĺžkou približne 0,8 – 1,0 metra.

Stavba stroja na šnekové vŕtanie

Rám takejto súpravy môže byť vyhotovený v tvare trojnožky, ale častejšie sa robí z vertikálnych vodiacich líšt upevnených na podstavci a spojených zhora horizontálnou konštrukciou. Rám stojana musí spoľahlivo udržiavať pracovnú kolónu z vrtného nástroja a predlžovaných tyčí pri ich vyťahovaní z vrtu.

Na schéme je názorne znázornené usporiadanie vrtnej súpravy na kovovom ráme so závesným kĺbom, vrtákom, elektrickým navijakom a motorom s prevodovkou (+).

Vrták sa vyrába nasledujúcim spôsobom:

1. Na kus úzkej kovovej rúrky s dĺžkou približne 1,5 metra sa privaria pár závitov z kovového pásu, aby vznikol akýsi skrutkovitý rez.
2. Na okraje šneku sa pripájajú nože, ktorých rezné hrany musia byť v uhle k horizontále.
3. Nože sa brúsia.
4. Na horný okraj vrtáka sa priskrutkuje alebo privarí T-kus s vnútorným závitom.
5. Pripravia sa kusy kovovej rúrky rovnakého priemeru ako rúrka šneku, aby sa neskôr mohla predlžovať dĺžka vrtnej kolóny. Sú to tyče.
6. Na týchto kusoch rúrky sa vyreže závit, aby sa dali spojiť, alebo sa vyvŕta otvor na upevnenie poistným kolíkom.

Avšak na predlžovanie dĺžky vrtnej tyče sa úspešne používa aj spojenie pomocou spojky alebo zámku. Vrtnú vežu je možné vyrobiť z kovových rúr, U-profilov alebo z dreva. Hlavné je, aby spoľahlivo udržiavala vrtnú kolónu.

V hornej časti rámu sa inštaluje kladka, ktorá sa pripojí k navijaku na zdvíhanie kolóny rúr s vrtným nástrojom. Predpokladá sa, že veža je potrebná len pri vŕtaní vrtov hlbších ako osem metrov. Malú stavbu je možné vyvŕtať aj bez nej, ale práce budú aj tak sťažené.

Predlžovanie dĺžky vrtnej tyče výrazne zvyšuje hmotnosť kolóny, preto sa na jej zdvíhanie používa elektromotor s navijakom. Ak sa plánuje vykonávať „mokré“ vŕtanie, otáčanie vrtáka sa tiež vykonáva pomocou elektromotora.

Odborníci považujú za optimálny variant na tieto účely typové zariadenie s výkonom 2,2 kW pri 60 – 70 otáčkach, ktoré je možné napájať z bežnej zásuvky 220 V. Vhodnými sa môžu ukázať modely typu 3MP 31,5, 3MP 40 alebo 3MP 50.

Otočný kĺb je prvok, pomocou ktorého sa prenáša krútiaci moment z elektromotora na vrtnú tyč. Cez neho sa tiež vykonáva prívod vrtného výplachu do šachty. Vrtné tyče sa upevňujú na pohyblivú časť tohto zariadenia. Pre vrtný výplach je určená špeciálna utesnená prípojka.

Na schéme je znázornená konštrukcia otočného kĺbu pre malorozmernú vrtnú súpravu. Cez bočnú prípojku sa do vnútra šachty privádza preplachovacia kvapalina (+)

Keďže sa otočný kĺb počas vŕtania neustále pohybuje, pri nekvalitnom prevedení sa môže veľmi rýchlo zlomiť. Aby k tomu nedošlo, treba dodržať dve pravidlá: na jeho výrobu použiť len vysokopevnostnú oceľ a zabezpečiť minimálnu vôľu medzi statickými a pohyblivými prvkami zariadenia.

Ako už bolo spomenuté, pri konštrukcii amatérskych vrtných súprav pre studne neexistujú žiadne prísne pravidlá. Najčastejšie sa stavia hybridná konštrukcia, ktorá umožňuje súčasne používať metódu úderného lana aj rotačné vŕtanie.

V takejto konštrukcii je usporiadaný ten istý rám, ktorý umožňuje prechádzať z jednej metódy na druhú bez akýchkoľvek konštrukčných zmien.

Toto je variant vrtnej súpravy kombinovaného typu, ktorú možno použiť ako na úderné lanové vŕtanie, tak aj na skrutkové vŕtanie.

Ak máte záujem profesionálne sa venovať vŕtaniu studní, potom je lepšie všetky diely kúpiť zvonka, nie ich vyrobiť svojpomocne, alebo si ich požičať. Všetky tieto prvky si môžete objednať u skúseného sústružníka. Budete potrebovať kúpiť spoľahlivý elektromotor s redukciou, motorové čerpadlo, hadicu a flexibilnú hadicu, ak sa plánuje vykonávať práce s použitím hydrotlaku.

Rám a vrták je lepšie vyrobiť až po získaní otočného kĺbu, elektromotora a navijaka. To umožní správne a rýchlo prispôsobiť všetky časti súpravy navzájom. Aby bolo možné predĺžiť dlhšie tyče na vrták, odporúča sa vyrobiť rám s rezervou približne 3,3 m.

Na výrobu otočného kĺbu a zámkov treba použiť kvalitnú oceľ, pretože tieto časti konštrukcie znášajú najvyššie zaťaženie počas vŕtania.

Otočný kĺb pre vrtnú súpravu vyrobenú svojpomocne možno tiež vyrobiť samostatne, ale jednoduchšie a spoľahlivejšie bude použiť priemyselný model takéhoto zariadenia.

Kalená oceľ nie je príliš vhodná na výrobu domácich vrtných súprav, pretože po spracovaní vyžaduje dodatočné brúsenie, je lepšie vziať obyčajnú oceľ. Na tyčiach je najlepšie použiť lichobežníkový závit, nie kužeľový.

Má dostatočné pevnostné charakteristiky a s vyhotovením takéhoto závitu si poradí každý sústružník. Na výrobu tyče s kužeľovým závitom však bude potrebné hľadať odborníka.

Pre vŕtanie do hĺbky viac ako 30 metrov sa odporúča vyrábať tyče z rúr s hrúbkou steny 5–6 mm. Bežné rúry s hrúbkou steny 3,5 mm takéto zaťaženie nemusia vydržať. Na výrobu vrtáka je lepšie brať nie legovanú oceľ, ale obyčajnú, aby nevznikli problémy počas zvárania.

Na vŕtanie tvrdých pôd má zmysel použiť vysoko pevné vrtné dláto priemyselnej výroby. Dobrý efekt prináša použitie nástroja s tromi lopatkami. Pri jeho práci sa používa cyklické otáčanie, čo umožňuje vykonávať kyprenie pôdy maximálne efektívne.

Vrtné nástroje na ručné práce sú rôznej konštrukcie. Rozlišujeme lyžicové a špirálové modely, ako aj vrtné dláto. Lyžicové vrtáky sú účinné na plastických pôdach: piesčité hliny, ílovité hliny, íly. Rezák takéhoto vrtáka je zvyčajne vyhotovený v tvare naberačky. Takýto vrták je možné vyrobiť samostatne z rúry vhodného priemeru.

Na hustých ílovitých hlinách možno použiť aj špirálový vrták. Toto zariadenie svojou konštrukciou pripomína vývrtku a rezný prvok – je dvojitý, tzv. lastovičí chvost. Ako alternatívu k špirálovému vrtáku možno použiť analóg ľadového vrtáka, ale nemusí byť taký účinný.

Na tvrdých horninách sa najlepšie osvedčuje vrtné dláto s uhlom zahrotenia 110–130 stupňov. Dláto môže mať veľmi rôzny tvar, pretože sú navrhnuté na rozrušovanie skalných hornín rôzneho stupňa tvrdosti.

Vrtné dláto je vhodné na prácu v tvrdých aj mäkkých pôdach. Takýto vrták je možné vyrobiť z dostupných materiálov.

Na vŕtanie zložitých geologických rezov je niekedy lepšie použiť vŕtanie v dvoch etapách dvoma rôznymi vrtákmi. Najprv sa vykoná vŕtanie úzkym vrtákom s priemerom približne 80 mm. Po takomto prieskumnom vŕtaní sa práce vykonávajú vrtákom väčšieho priemeru, aby sa získal vrt požadovanej veľkosti.

Nosnosť navijaka musí byť najmenej jedna tona. Okrem elektrického navijaka niektorí majstri hneď inštalujú aj ďalší, mechanický. V niektorých prípadoch je účinnejší, napríklad ak sa zasekne pažnicová rúra. Pre elektromotor a navijak sa odporúča používať dva rôzne ovládacie panely.

Závery a užitočné video k téme

Video #1. Názorný prehľad vrtnej súpravy vyrobenej svojpomocne:

Video #2. Variant vrtnej súpravy kombinovaného typu na príklepové lanové a šnekové vŕtanie:

Video #3. Použitie žliabky na príklepové lanové vŕtanie:

Domáca súprava na vŕtanie studní – nie príliš zložitý agregát, ktorý ponecháva priestor pre prácu inžinierskeho myslenia. Treba však pamätať na to, že časti a mechanizmy takéhoto zariadenia počas vŕtania znášajú značné zaťaženie. Preto musia byť materiály pevné a práce treba vykonať čo najlepšie.

Chcete sa podeliť o osobnú skúsenosť s montážou a praktickým použitím vŕtacej súpravy? Máte otázky k téme článku, chcete si objasniť nejasné momenty? Napíšte, prosím, komentáre do bloku, ktorý sa nachádza nižšie.