Vrtalni stroj z lastnimi rokami: izdelava domačega svedra za vrtanje vodnjakov

Vrtanje vodnjaka na parceli – obsežna naloga. Storitve profesionalne ekipe si ne more privoščiti vsak lastnik hiše, najemati 'obrtnike' – je v večini primerov le zapravljanje denarja.

Lažje je vse delo opraviti sam: delate zase bolj prizadevno in stroški so manjši. Poleg tega, če je vrtalni stroj izdelan z lastnimi rokami, se bodo stroški zdeli dobesedno smešni v primerjavi z dejanskimi cenami vrtanja.

Povedali vam bomo, kako narediti stroj za ročno vrtanje vodonosne vrtine na parceli. Predstavljeni podatki temeljijo na praktičnih izkušnjah samostojnih vrtalcev. Za popolno razumevanje zahtevne teme so ponujene informacije dopolnjene z uporabnimi shemami, fotogalerijami in videoposnetki.

S čim in kako najbolje vrtati vodnjak?

Začetni vrtalec mora biti potrpežljiv in se pripraviti na izvedbo ne najlažjega dela.

Potrebovali boste še priročne pripomočke in poceni materiale za izdelavo naprave in vrtalnega orodja, pa tudi zdravo pamet in par prijateljev za pomoč.

Vrtanje vodnjakov – je delo, podobno umetnosti, saj je rezultat nepredvidljiv, vsaka konstrukcija pa je edinstvena. Naloga je, da v tleh izvrtamo dolg in ozek jašek do vodonosnega sloja in vanj spustimo ohišno cev za utrditev sten izkopa.

Med postopkom bo treba izvleči precej zemljine, pri čemer je ta lahko zelo različna: od kosov granita do peska, pomešanega z vodo.

Veliko je odvisno tudi od globine vodonosnega sloja. Včasih je treba do njega prehoditi manj kot 10 metrov, včasih pa vodonosni vodnjak doseže več deset ali celo sto metrov. Vse to vpliva na metode vrtanja in njegov čas. Za izdelavo vodnjaka obstajata dva glavna načina: udarno-vrvna in rotacijska, v sodobni interpretaciji polžasta.

Domače vrtalne naprave za ročno vrtanje se gradijo po enotni shemi. Vrtalni stolp je izdelan v obliki stativa.

V prvem primeru vrtanje poteka s pomočjo ozkega in težkega orodja, imenovanega željonka. To obesijo na vrv ali jeklenico, ki jo napeljejo čez škripec, pritrjen na stativ. Za izvleko vrtalnega orodja iz jaška uporabljajo vitel z motorjem, čeprav je to mogoče po želji storiti tudi ročno.

Orodje večkrat spustijo na dno izkopa z višine nekaj metrov. To razrahlja zemljino, del katere pride v votlino željonke. Po poglobitvi v zemljino za približno 0,5 m sveder izvlečejo iz jaška. Orodje očistijo in ponovno vržejo v jašek. Postopek ponavljajo, dokler ne dosežejo vode.

Udarno-vrvna metoda je zelo stara, uporabljajo jo že stoletja, če ne tisočletja. Narediti željonko je razmeroma preprosto, potrebna bo pločevina debeline 4–5 mm ali debelostenska cev Ø 110–120 mm, pa tudi veščine dela z varilnim aparatom. Z željonko lahko delate celo sami, čeprav s pomočnikom delo poteka bistveno hitreje.

Prednosti udarnega vrtanja niso le v njegovi dostopnosti. Željonka je zanesljiva, prehaja skozi skoraj vsako zemljino razen skalnih kamnin. Če je treba premagati plast iz melja ali ilovice, željonko zamenjajo s kozarcem ustrezne velikosti – ozkim valjem brez ventila na dnu.

Željonko uporabljajo za dvigovanje vseh vrst nevezanih zemljin: peskov, prodnatih, gramoznih in gruščnatih nanosov. Uporablja se za čiščenje dna vodnjaka in v obdobju obratovanja izkopa za odstranjevanje muljastih nanosov.

Kozarec učinkovito drobi glinene kamnine, ki se zaradi lastne sposobnosti zbijanja in lepljenja na stene zadržujejo v njegovi votlini. Pri ročnem udarno-vrvičnem vrtanju se zajemalka in kozarec izmenjujeta po potrebi.

Ko se prodor z zajemalko bistveno zmanjša, to pomeni, da je naletela na krov ilovice ali meljastega peska, zato jo zamenjajo s kozarcem. Ko se v votlini kozarca preneha zadrževati porušen material iz vrtine, ga zamenjajo z zajemalko.

V eni seansi se lahko jašek poglobi za meter, čeprav je ta podatek pogosto skromnejši, približno 20–40 cm. To je pomanjkljivost udarno-vrvične metode – dolg čas dela. Na glinenih plastičnih tleh je učinkoviteje uporabiti polža ali drugače spiralni sveder.

Pri ročnem vrtanju je najpogosteje treba kombinirati udarno-vrvične metode z rotacijskimi, zato je bolje imeti minimalni nabor nastavkov, prikazan na shemi.

Delovno orodje polžne naprave predstavlja kolona palic s svedrom na spodnjem koncu. Orodje se dobesedno vijači v zemljo, ki se delno zadržuje na njegovih lopaticah.

Občasno polž skupaj z razrahljano zemljo dvignejo na površje, dno vrtine s porušenim izkopom pa očistijo z zajemalko. Nato ponovno vrtajo s polžem, ki se z vsakim obratom vse globlje zajeda v zemljo.

Palice postopoma podaljšujejo, ko se jašek poglablja. Najprej dolžino vrtalne kolone povečajo s pritrditvijo ene palice. Ko se njen zgornji del skoraj izravna z ustjem vrtine, dodajo drugo, nato tretjo itd.

Sveder se lahko vrti ročno ali s pomočjo rotorja elektromotorja. Da bi palico ohranili v pravilnem navpičnem položaju, se v industrijskih mobilnih vrtalnih napravah uporablja navpični okvir, pritrjen na podstavek. Po tem principu je mogoče izdelati lastno napravo.

Na shemi je prikazana različica vrtalne naprave, izdelane z lastnimi rokami, ter rezultat: relativno kompaktna naprava za vrtanje vrtin.

Hkrati s poglabljanjem se oblači steblo vrtine, to je v izvrtano delovno odprtino vgradi cev, katere premer je za 1–2 cm večji od podobne velikosti nastavka. Členi obloge se povežejo v enotno konstrukcijo z navijanjem ali varjenjem.

Če v obloženo vrtino pod pritiskom dovajamo veliko količino vode, je mogoče dno očistiti brez uporabe zajemalke. To metodo uspešno uporabljajo profesionalne ekipe. Voda razpira razrahljano zemljo in jo izpira na površje.

Vrtalna raztopina večkrat pospeši delo, vendar bo vse naokoli preplavljeno z vodo, pomešano z blatom. Kamnita tla na ta način ne morete prebiti. Vse to je treba upoštevati še preden začnete z izdelavo lastne vrtalne naprave. Poleg tega se morate odločiti o svojih ciljih in nalogah.

Če potrebujete agregat za izgradnjo le ene ali dveh vrtin, vam ni treba posebej skrbeti za natančnost izvedbe. Trdna in vzdržljiva vrtalna naprava pa je lahko pomemben razlog za začetek lastnega podjetja za vrtanje vrtin.

O načinih vrtanja vodnih vrtin boste podrobne informacije našli v enem od popularnih člankov na našem spletnem mestu.

Izdelava udarno-vrvne vrtalne naprave

Tronožec z željonko – preprosta konstrukcija, kot vse genialno. Njene mere lahko ocenite 'na oko', natančni inženirski izračuni tu niso potrebni. Na primer, višina tronožca, na katerem bo pritrjena željonka, mora biti približno meter večja od tega svedra.

Če se vrtalna dela izvajajo v kleti hiše, bodo mere konstrukcije omejene z višino stropa.

Udarno-vrvno vrtanje se izvaja s težkim nabojem – željonko. Spustijo jo z višine, zemlja se zdrobi in napolni votlino v željonki, nato napravo izvlečejo in očistijo.

Na odprtem prostoru lahko željonko obesijo višje, da povečajo udarno silo. Vendar je ne smejo narediti previsoko, to ni učinkovito. Sama željonka mora biti dovolj težka. Za učinkovito rahljanje zemlje je na njenem podplatu bolje narediti zareze ali zbrusiti oster rob.

Optimalna dolžina naboja za vrtanje je med 1,8 in 2,2 metra, da lahko vrtalec prosto seže do vrha svedra za pritrditev ali odpenjanje vrvi. Pri ročnem vrtanju pa je najboljša dolžina željonke 1,0 – 1,2 metra. Ta velikost omogoča, da z roko dosežete dno naboja, če se ta ne izprazni zaradi lepljenja ilovice, na primer.

Pri udarno-vrvnem vrtanju se uporablja željonka dolžine približno 1,2 do 2,0 metrov. Naboj mora biti dovolj težak, da razbija zemljo in jo v velikih količinah dviguje na površje.

Željonko najpogosteje izdelajo iz kosa kovinske cevi, priporočljiva debelina kovine je 4 – 6 mm.

Če želite izdelati takšno vrtalno napravo, morate izvesti naslednje postopke:

1. Pripravite kos cevi ustrezne velikosti.
2. Naredite ventil v spodnjem delu željonke.
3. Privarijte zaščitno mrežo na vrh.
4. Privarijte ročaj ali “ušesa”, da pritrdite vrv.
5. Nabrusite spodnji del naboja ali privarijte več “zob” iz kosov kovine ali debelih žic.
6. Naredite tronožec iz kovinskih cevi.
7. Namestite škripec, vitel in motor za dvigovanje naboja iz jaška.
8. Pritrdite vrv na žlebar in sestavite konstrukcijo.

Ventil žlebara si zasluži posebno pozornost. Pri orodjih majhnega premera se uporablja krogelni ventil. Za njegovo vlogo bo primerna kovinska krogla s premerom nekoliko večjim od polovice premera žlebara.

Če ustrezne kroglice ni na voljo, jo lahko izdelate iz priročnih materialov. Na primer, za te namene se pogosto uporablja mešanica svinčenega strela in epoksidne smole, vlogo kalupa za ulivanje pa opravlja kakšna otroška kroglica iz plastike ali gume.

Loputasti ventil žlebara je sestavljen iz okroglega kosa kovine, ki zapira odprtino na dnu posode, in vzmeti, ki ga drži v zaprtem stanju.

Od spodaj privarijo podložko z luknjo, katere premer je manjši od velikosti kroglice, da ta ne izleti. Za iste namene na vrhu, na neki razdalji od zaščitne mreže, namestijo zapor – kos kovine, ki omejuje gibanje kroglice navzgor. Žična mreža preprečuje, da bi iz žlebara padli veliki kosi zemlje.

Kroglica ventila ne sme pasti pod nivo nabrušenega roba ali kovinskih zob, sicer bo dušila udarno silo. Po drugi strani pa 'zob' ne smete narediti predolgih, sicer ne bodo omogočili, da del zemlje pride v žlebar.

V zgornji tretjini telesa žlebara izrežejo okence. Potrebno bo, ko bo treba poln žlebar očistiti zemlje, ki se je nabrala v notranjosti.

Za izdelavo krogelnega ventila žlebara potrebujete kovinsko kroglo s premerom približno 60 mm. Tak element lahko dobite iz velikega ležaja.

Druga možnost ventila – loputasti. Naredijo ga iz kosa kovine. Loputasti ventil je videti kot okrogla vratca, pritrjena na vzmet na spodnjem delu žlebara. Ko se orodje premika navzdol, se ventil odpre pod pritiskom zemlje, nato pa ga vzmet zapre in zadrži zemljo v notranjosti. Včasih tak ventil zatesnijo s kosom gume, vendar to ni obvezno.

Če med vrtanjem z domačim žlebom ugotovite, da zajema premalo zemlje, je morda treba le nekoliko popraviti konstrukcijo. Včasih je treba nekoliko razširiti odprtino na dnu naprave. Če se je orodje izkazalo za prelahko, ga je treba obtežiti.

Za to zgornji del žlebara včasih zalijejo z betonom. Lahko pa preprosto pritrdite dodaten tovor na premični spoj od zgoraj.

Trinožnik za udarno-vrvno vrtanje lahko naredite iz kovinske cevi, vendar bo za kratkotrajno uporabo primeren tudi trden les, na primer tram 150-200 mm.

Na viskoznih tleh se lahko izkaže učinkovita različica želonce brez ventila. Gosta zemlja se nabija v notranjost sonde in se tam naravno zadrži. Takšno napravo očistimo skozi ozko navpično odprtino na boku.

Če obstaja možnost in potreba, je treba narediti dve različni želonci, da ju uporabimo na različnih tleh. Želonco uporabljamo tudi za čiščenje končane vrtine iz peska in umazanije. Toda v tej situaciji ni potrebe po izdelavi tako velike sonde, zadostuje naprava dolžine približno 0,8–1,0 metra.

Gradnja stroja za polžasto vrtanje

Okvir takšne naprave je lahko izdelan v obliki trinožnika, vendar ga pogosteje izdelajo iz navpičnih vodil, pritrjenih na podstavek in povezanih na vrhu z vodoravno konstrukcijo. Okvir stroja mora varno držati delovno kolono iz vrtalne sonde in podaljšanih palic pri njihovem dvigu iz vrtine.

Na shemi je nazorno prikazana naprava vrtalnega stroja na kovinskem okvirju z vrtljivim sklopom, svedrom, električnim vitlom in motorjem-reduktorjem (+)

Sveder izdelamo na naslednji način:

1. Na odsek ozke kovinske cevi dolžine približno 1,5 metra privarimo par obratov iz kovinskega traku, da dobimo podobno navoju.
2. Na robove polža pritrdimo nože, katerih rezalni robovi morajo biti pod kotom glede na vodoravnico.
3. Nože nabrusimo.
4. Na zgornji rob svedra privijačimo ali privarimo T-kos z notranjim navojem.
5. Pripravimo odseke kovinske cevi enakega premera kot cev polža, da bi v nadaljevanju podaljšali dolžino vrtalne kolone. To so palice.
6. Na teh kosih cevi narežemo navoje, da jih povežemo, ali izvrtamo luknjo za pritrditev z zaklepnim zatičem.

Vendar pa za podaljšanje dolžine vrtalne palice uspešno uporabljamo tudi spojko ali zaklepno spojko. Vrtalni stolp lahko izdelamo iz kovinskih cevi, jeklenih profilov ali lesa. Pomembno je, da varno drži vrtalno kolono.

V zgornjem delu okvirja namestimo škripec, ki ga povežemo z vitlom za dvig kolone cevi z vrtalnim svedrom. Meni se, da je stolp potreben le pri vrtanju vrtin globine več kot osem metrov. Majhen objekt je mogoče izvrtati tudi brez njega, vendar bo delo vseeno oteženo.

Podaljšanje dolžine vrtalne palice znatno poveča težo kolone, zato za njen dvig uporabljamo elektromotor z vitlom. Če predvidevamo izvajanje 'mokrega' vrtanja, se vrtenje svedra izvaja tudi z elektromotorjem.

Strokovnjaki menijo, da je optimalna možnost za te namene tipična naprava z močjo 2,2 kW pri 60–70 vrtljajih, ki jo je mogoče napajati iz običajne vtičnice 220 V. Primerne so lahko modeli tipa 3MP 31,5, 3MP 40 ali 3MP 50.

Vrtljivi sklop je element, s katerim se navor prenaša z elektromotorja na vrtalno palico. Skozenj se v jašek dovaja tudi vrtalna tekočina. Vrtalne palice so pritrjene na premičnem delu te naprave. Za vrtalno tekočino je namenjena posebna tesnjena cev.

Na shemi je prikazana konstrukcija vrtljivega sklopa za majhno vrtalno napravo. Skozi stransko cev se v jašek dovaja izpiralna tekočina (+)

Ker se vrtljivi sklop med vrtanjem nenehno premika, se lahko ob nekakovostni izdelavi zelo hitro pokvari. Da do tega ne pride, je treba upoštevati dve pravili: za njegovo izdelavo uporabljati le visoko trdnostno jeklo in zagotoviti minimalno režo med statičnimi in premičnimi elementi naprave.

Kot že omenjeno, pri izdelavi domačih vrtalnih naprav za vodnjake ni nobenih zelo strogih pravil. Najpogosteje se gradi hibridna konstrukcija, ki omogoča hkratno uporabo udarno-vrvne metode in rotacijskega vrtanja.

V taki konstrukciji je nameščen isti okvir, ki omogoča prehod iz ene metode v drugo brez kakršnih koli konstrukcijskih sprememb.

To je različica vrtalne naprave kombiniranega tipa, ki se lahko uporablja tako za udarno-vrvno kot tudi za polžasto vrtanje.

Če želite profesionalno opravljati vrtanje vodnjakov, je bolje vse dele kupiti na trgu, namesto da jih izdelujete sami, ali pa jih najeti. Vse te elemente lahko naročite pri izkušenem strugarju. Potrebno bo kupiti zanesljiv elektromotor z reduktorjem, motorizirano črpalko, cev in gibko cev, če nameravate delati s hidravličnim tlakom.

Okvir in sveder je bolje izdelati po tem, ko so kupljeni vrtljivi sklop, elektromotor in vitel. To bo omogočilo pravilno in hitro prilagoditev vseh delov naprave drug drugemu. Da bi lahko na sveder namestili daljše palice, je priporočljivo narediti okvir z rezervo približno 3,3 m.

Za izdelavo vrtljivega sklopa in spojk je treba uporabiti kakovostno jeklo, saj ti deli konstrukcije nosijo največje obremenitve med vrtanjem.

Vrtljivi sklop za vrtalno napravo, izdelano z lastnimi rokami, lahko naredite tudi sami, vendar bo lažje in zanesljiveje uporabiti industrijski model take naprave.

Kaljeno jeklo ni preveč primerno za izdelavo domačih vrtalnih naprav, saj po obdelavi potrebuje dodatno brušenje, bolje je vzeti navadno jeklo. Pri palicah je najbolje uporabiti trapezoidni, ne pa stožčasti navoj.

Ima zadostne trdnostne lastnosti in s takšnim navojem se lahko spoprime vsak stružničar. Za izdelavo palice s stožčastim navojem pa bo treba poiskati strokovnjaka.

Za vrtanje do globine več kot 30 metrov je priporočljivo izdelovati palice iz cevi z debelino stene 5–6 mm. Navadne cevi z debelino stene 3,5 mm takšnih obremenitev morda ne bodo zdržale. Za izdelavo svedra je bolje vzeti ne legirano jeklo, ampak navadno, da ne bi prišlo do težav med varjenjem.

Za vrtanje trdih tal je smiselno uporabiti visokotrden industrijski vrtalni dleto. Dober učinek daje uporaba izstrelka s tremi lopaticami. Pri njegovem delu se uporablja ciklično vrtenje, kar omogoča kar najbolj učinkovito rahljanje tal.

Vrtalna orodja za ročno izvajanje del so različnih konstrukcij. Ločimo žličaste in spiralne modele ter vrtalno dleto. Žličasti svedri so učinkoviti na plastičnih tleh: peščenih ilovicah, ilovicah, glinah. Rezilo takega svedra je običajno izdelano v obliki zajemalke. Tak sveder lahko izdelate sami iz cevi ustreznega premera.

Na gostih ilovicah lahko uporabite tudi spiralni sveder. Ta naprava po konstrukciji spominja na zamašek, rezalni element – pa je razcepljen, tako imenovani lastovičji rep. Kot alternativa spiralnemu svedru lahko uporabite analog ledenega svedra, vendar morda ne bo tako učinkovit.

Na trdih kamninah se najbolje obnese vrtalno dleto s kotom ostrenja 110–130 stopinj. Dleto ima lahko zelo različne oblike, saj so zasnovana za lomljenje skalnih kamnin različne stopnje trdote.

Vrtalno dleto je primerno za delo na trdih in mehkih tleh. Tak sveder je mogoče izdelati iz priročnih materialov

Za vrtanje zahtevnih geoloških prerezov je včasih bolje uporabiti dvostopenjsko vrtanje z dvema različnima svedroma. Najprej se izvede vrtanje z ozkim svedrom premera približno 80 mm. Po takšnem raziskovalnem vrtanju se dela izvedejo s svedrom večjega premera, da se pridobi vrtina želene velikosti.

Nosilnost vitla mora biti najmanj ena tona. Poleg električnega vitla nekateri mojstri takoj namestijo še enega, mehanskega. Ta je v nekaterih primerih učinkovitejši, na primer, če se je zagozdila oplaščena cev. Za elektromotor in vitel je priporočljivo uporabiti dve različni upravljalni plošči.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Nazoren pregled vrtalne naprave, izdelane z lastnimi rokami:

Video #2. Različica vrtalne naprave kombiniranega tipa za udarno-vrvno in polžasto vrtanje:

Video #3. Uporaba žlice za udarno-vrvno vrtanje:

Domača vrtalna naprava za vrtine – to ni preveč zapleten agregat, ki pušča dovolj prostora za inženirsko misel. Vendar je treba upoštevati, da sklopi in mehanizmi takšne naprave med vrtanjem doživljajo znatne obremenitve. Zato morajo biti materiali trpežni, dela pa je treba opraviti čim bolje.

Želite deliti svoje osebne izkušnje pri sestavljanju in praktični uporabi vrtalne naprave? Imate vprašanja o temi članka ali želite razjasniti nejasne točke? Prosimo, napišite komentarje v spodnjem bloku.