Как сделать желонку для чистки скважины: чертежи и инструкции для изготовления и использования

Чистая вода из скважины – это залог здоровья и комфорта. Однако со временем в ней могут накапливаться различные загрязнения: песок, ил, ржавчина. Для борьбы с ними используют специальные устройства – желонки. В данной статье мы подробно рассмотрим, как сделать желонку для чистки скважины своими руками. Описаны различные варианты конструкции, с пошаговыми инструкциями и чертежами.

Что это такое желонка и для чего используется

Желонка – это приспособление, созданное для бурения и очистки скважин с помощью ударно-канатного метода. При таком способе порода разрушается за счет многократных ударов, возникающих при падении желонки. Работа с желонкой требует значительных усилий и времени. Очистка скважины этим методом может занять от 2 до 5 дней, а пробивка нового ствола – от 6 до 8 дней.

Если Вы хотите пробурить скважину, то рекомендую обратиться в компанию «БурСиб». Компания имеет огромный многолетний опыт в бурении скважин и установке очистительного оборудования. На сайте https://www.bursib.com Вы сможете ознакомиться с комплексом услуг, оставить заявку либо самостоятельно определить стоимость работ.

Поэтому для обустройства скважин применяются желонки разных размеров:

• Для пробивки: длина от 2 до 4 метров.
• Для очистки от донных отложений: длина до 1 метра.

Механическая желонка функционирует за счет силы тяжести, по принципу ударного воздействия. Главным фактором, влияющим на производительность, является масса устройства. Для обеспечения достаточного веса толщина стенок желонки должна составлять от 2 до 10 мм.

Для дальнейшего увеличения массы применяются утяжелители: груз или бетонная заливка верхней части. Чем больше вес желонки, тем эффективнее она работает, но при этом сложнее становится ее обслуживание и эксплуатация.

Принцип работы

Желонка используется для бурения скважин в рыхлых или сыпучих породах, таких как песок или суглинок. С помощью этого устройства можно не только пробурить скважину, но и увеличить её объем, а также очистить от песка и ила.

Принцип работы желонки прост: она сбрасывается вниз. Под действием силы тяжести снаряд ускоряется и с силой ударяется о дно скважины. При ударе часть породы проникает внутрь желонки, одновременно с этим открывается клапан. Таким образом, при каждом падении и подъеме желонки происходит забор грунта.

Попав внутрь желонки, грунт освобождает клапан, который затем закрывается, не позволяя породе высыпаться обратно. За один удар желонка захватывает 200-300 грамм породы. Поэтому, после каждого удара, снаряд поднимают на 30-50 сантиметров вверх и снова бросают вниз.

Эти действия повторяются до тех пор, пока желонка не заполнится грунтом полностью. Заполненную желонку поднимают на поверхность, переворачивают и освобождают от породы. Стоит отметить, что такой способ бурения называется ударно-канатным.

Для бурения или очистки скважины эту операцию необходимо повторять многократно. Очистка скважины желонкой может занять от 3 до 8 дней, а на пробивку новой скважины таким способом может потребоваться несколько недель.

Для облегчения работы с желонкой используют треногу с системой блоков. Такая установка значительно упрощает процесс бурения или очистки. Если желонка не справляется с забором грунта, то, вероятнее всего, она слишком легкая. В этом случае снаряд можно утяжелить, залив верхнюю часть трубы бетоном или прикрепив снизу груз.

Конструкция желонки

Желонка представляет собой отрезок трубы, длина которой может достигать 4 метров. В нижней части трубы устанавливается башмак с клапаном. Для больших по размеру желонках используют плоские клапаны, изготовленные из стального листа с уплотнителем из резины, полоски кожи, а иногда и без него. В желонках меньшего размера и диаметра применяют шариковые клапаны. Данные приспособления, также известные как механические желонки, функционируют за счет силы тяжести.

Для извлечения из желонки породы, которая забивается туда во время бурения или очистки скважины, используется специальное окно в верхней части корпуса. При бурении вязких грунтов, таких как глина или суглинок, окно делают длинным и узким, почти на всю длину корпуса. Это связано с тем, что через небольшое отверстие вытаскивать такой грунт очень сложно.

Шариковый клапан имеет более простую конструкцию по сравнению с плоским. Диаметр шарика должен составлять примерно половину диаметра трубы, допускается незначительное превышение. В нижней части желонки устанавливается шайба, внутренний диаметр которой меньше диаметра шарика. На расстоянии, равном трем-четырем радиусам шарика, внутри желонки приваривается ограничитель.

Его функция заключается в том, чтобы не позволять шарику подниматься слишком высоко. Если не использовать ограничитель, большая часть захваченного грунта может высыпаться (вылиться) из желонки. Это происходит из-за того, что грунт не успевает опуститься и закрыть отверстие в дне желонки, пока шарик поднимается вверх.

Внизу трубы, как в случае с плоским, так и с шариковым клапаном, иногда приваривают или вырезают клыки, либо стачивают край трубы, делая его острым. Это делается для того, чтобы улучшить разбивание грунта или ила. Однако, слишком высокие клыки могут привести к тому, что внутрь желонки будет попадать слишком мало грунта.

При использовании шарикового клапана длина клыков должна быть такой, чтобы шарик не выступал за их пределы. В противном случае, как и в желонках с плоским клапаном, может наблюдаться картина с малым количеством грунта, набираемым за один раз. В таких случаях необходимо уменьшить глубину башмака.

Слишком маленькое внутреннее отверстие в шайбе, установленной на дне с шариковым клапаном, может привести к той же проблеме – малому количеству забираемого грунта. В этом случае необходимо расточить отверстие. В верхней части желонки делают петлю или скобу, к которой крепится трос или канат. С помощью этого троса снаряд опускают в скважину и затем поднимают обратно.

Как сделать желонку самому

Важно отметить, что желонка – это не просто плод фантазии народных умельцев. Существуют заводские аналоги этого устройства, которые используются для очистки водных источников. Если же вы решили изготовить желонку своими руками, то в статье вы найдете чертежи и фотографии с пошаговыми инструкциями. На основе этих материалов вы сможете создать вариант, оптимально подходящий для ваших нужд.

Перед тем, как приступить к изготовлению желонки по чертежу или фото, необходимо подготовить все необходимые материалы и инструменты:

• Отрезок трубы нужного диаметра
• Обрезки металлических листов и прутьев
• Стальной трос
• Углошлифовальная машинка (болгарка)
• Сварочный аппарат
• Подручные средства (камни, песок)

Расчет параметров

Перед началом работы рекомендуется подготовить максимально детализированный чертеж желонки. Это позволит избежать ошибок и упростит процесс изготовления. Особенно тщательно следует подойти к чертежу, если вы делаете желонку для чистки скважины впервые. Размеры элементов конструкции желонки индивидуальны. Они должны подбираться с учетом условий эксплуатации и параметров шахты, в которой будет применяться устройство.

Изготовление инструмента: важные нюансы

1. Заготовка-эллипс. Малая ось эллипса, из которой будет изготовлен лепестковый клапан, должна быть немного меньше внутреннего диаметра желонки. Большая ось должна быть на 20 мм длиннее малой.
2. Шаровой затвор. Диаметр сферы шарового затвора должен быть на 10-15 мм меньше внутреннего диаметра изделия. Либо он должен перекрывать до 75% поперечного сечения изделия.
3. Желонка. При определении диаметра желонки необходимо ориентироваться на внутренние размеры обсадки. Рекомендуемый зазор между стенками приспособления и шахты составляет 20 мм. Следовательно, наружный диаметр используемой трубы будет на 40 мм меньше, чем внутренний размер обсадки.

Важно: Увеличение зазора снижает производительность инструмента. Уменьшение зазора может привести к повреждению неидеальных стенок ствола и заклиниванию устройства.

4. Труба корпуса. Для трубы корпуса достаточна толщина стенки 2-10 мм.

С пластиной

Вместо стальной пластины, выполняющей роль затвора, в желонке может быть использован элемент, напоминающий клапан. Он может быть размещен как сбоку, так и по центру. В случае центрального расположения клапан состоит из двух частей, соединенных между собой подвижным шкивом.

Сборка желонки осуществляется следующим образом:

1. Подготавливается отрезок основной трубы. Его диаметр должен быть на 10-20 мм меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, чтобы избежать заклинивания. Длина трубы зависит от состава грунта, глубины скважины и толщины грязевого слоя и может варьироваться от 50 до 150 см. Толщина трубы не имеет принципиального значения и может находиться в диапазоне от 2 до 10 мм. При ее выборе следует учитывать состав грунта. Если порода на дне скважины спрессована из-за длительного простоя, желонку не опускают, а просто бросают в скважинный канал. Это делается для того, чтобы пробить и разрыхлить плотную породу, а затем поднять ее наружу в виде грязи вместе с водой.

Чем больше масса желонки, тем сильнее удар она способна нанести по слежавшейся породе, тем эффективнее будет пробивка. Соответственно, для работы в сложных условиях, где требуется более мощное воздействие, используют желонки с более толстыми стенками, что увеличивает их вес. Помимо увеличения массы, для облегчения пробивки плотных грунтов используют дополнительные методы.

Один из распространенных способов — нарезать зубцы на торце трубы с помощью болгарки. Эти зубцы будут играть роль рыхлителей, разрушая плотную структуру грунта при ударе желонки. Оптимальная длина желонки обычно составляет около 60 см. К этому отрезку впоследствии приваривается еще 20-сантиметровый отрезок трубы, что приводит к общей длине 80 см. Такая длина обеспечивает достаточную маневренность и эффективность при работе в скважине.

2. Отрезаем трубу длиной 20 см, которая будет служить корпусом обратного клапана. С помощью болгарки вырезаем из металла диск, который будет располагаться внутри трубы с минимальными зазорами между стенками.
3. Изнутри трубы привариваем стальное металлическое кольцо с наружным диаметром, равным внутреннему трубному.
4. Из толстой металлической проволоки делаем ушки. Привариваем ушки на одну из сторон диска обратного клапана.
5. Продеваем ушки от диска в стальной прут. Помещаем обратный клапан внутрь 20-сантиметрового трубного отрезка. Привариваем прут к стенкам трубы с помощью сварочного аппарата.
6. После сборки клапанную часть присоединяем к основной трубе сваркой. В стенках основной трубы вверху просверливаем 2 сквозных отверстия. К отверстиям привязываем трос.
7. Если расстояние между наружными стенками желонки и внутренней оболочки обсадной колонны невелико, изнутри корпуса привариваем одно или два ушка. К ушкам цепляем трос.

С шаром

Самодельная желонка может быть оснащена шаровым клапаном, как в заводских моделях. Однако в бытовых условиях такая конструкция встречается реже из-за сложностей изготовления. Главная проблема — подбор подходящего шарика для клапана. Необходимо найти шарик не только нужного диаметра, но и с оптимальной массой.

Слишком тяжелый металлический шар при погружении желонки будет препятствовать заполнению ее корпуса осадочной породой, снижая эффективность работы до нуля. Слишком легкий шарик не сможет опуститься на дно плотной грязи, а при извлечении трубы поднятая порода вернется обратно в скважину. Поэтому при изготовлении клапана с шариком придется провести ряд экспериментов, подбирая его вес и отслеживая степень погружения в глиняно-песчаную водную смесь.

Сборка желонки с шаровым клапаном для очистки скважины:

1. Изготовление шарика.

В магазине спорттоваров приобретаем пластиковый шар подходящего размера с плотной внешней оболочкой. Размер шара должен быть на 1/4 меньше внутреннего диаметра трубы. В центре шара проделываем отверстие и засыпаем внутрь него тяжелые мелкие металлические предметы (ненужные болты, гайки, шайбы, дробь) или песок, мелкие камушки, гравий. Заделываем отверстие монтажной пеной, обеспечивая герметичность. Подбираем вес шара экспериментально, добиваясь того, чтобы он не всплывал на поверхности грязи и не оказывал излишнего давления на впускное отверстие.

2. Изготовление входного диска.

Из металла вырезаем диск в виде шайбы, на который будет опускаться клапанный шар. Наружный диаметр диска должен быть равен внутреннему диаметру трубы. В центре диска вырезаем круг такого размера, чтобы при опускании шар перекрывал канал, но при этом свободное отверстие не препятствовало поступлению в корпус как можно большего количества грязевой массы.

3. Подготовка трубы.

Отрезаем трубный отрезок длиной около 80 см. При необходимости на погружаемом торце трубы нарезаем зубья.

4. Завершение сборки.

Крепление троса: Привязываем или привариваем сверху кусок толстой прочной проволоки, за которую желонку с помощью троса извлекают из скважины.

5. Сборка желонки.

Соединяем шарик, входной диск и трубу, используя сварку или другие подходящие методы.

Готовая желонка с шаровым клапаном готова к применению для очистки скважины от грязи и осадка.

Изготовление желонки без сварки

В представленном выше тексте описаны способы изготовления желонки с использованием сварочного аппарата. Однако, при желании, можно обойтись и без него. Для подвешивания желонки в ее стенках по окружности сверлятся сквозные отверстия. В эти отверстия затем вставляется и закрепляется проволока, которая будет служить для подвешивания конструкции.

Для изготовления клапана в нижней части желонки также просверливаются два сквозных отверстия. В эти отверстия вставляется шкив, к которому с помощью проволоки привязываются два полукруглых лепестка, изготовленных из пластин. В пластинах для крепления лепестков заранее просверливаются отверстия.

Чтобы клапанные лепестки не опускались в обратную сторону, в стенках трубы под ними сверлятся еще по одному отверстию. В эти отверстия вставляются болты, шляпки которых должны быть направлены наружу. Изнутри болты фиксируются гайками. При подъеме желонки лепестки клапана будут опускаться на выступающие изнутри стенок болты, перекрывая тем самым проходной канал.

Шляпки болтов, которые выступают за пределы наружной оболочки и могут цепляться за стенки обсадной колонны, необходимо сточить болгаркой. Оптимальная толщина шляпок после обработки должна составлять 30-50 мм.

Изготовление желонки с шаром без сварки также возможно. Для этого в торговой сети покупают обрезанный конус (переходник концентрический), диаметр которого должен соответствовать внутреннему диаметру трубы. Конус вставляют внутрь корпуса и фиксируют болтами или заклепками.

Вместо конуса можно использовать внутреннее кольцо, в стенках которого должна быть нарезана метчиком диаметральная резьба. Кольцо прикручивают к трубе болтами через отверстия, предварительно высверленные в ее оболочке.

Особенности использования на грунтах разных типов

Бурение желонкой в песчаных грунтах имеет ряд особенностей, обусловленных сыпучестью песка и его склонностью к обвалам. Применение обсадных труб является обязательным условием при работе с песчаными почвами. Без них стенки скважины будут осыпаться, что может привести к ее заваливанию и невозможности дальнейшего бурения.

Следует строго следить, чтобы буровой снаряд не погружался в песок без обсадной трубы более чем на половину своей длины. Превышение этого предела может спровоцировать обвал песчаных масс, засыпать желонку и сделать ее извлечение невозможным.

Для облегчения бурения и предотвращения обвалов рекомендуется постоянно подавать воду в скважину. Вода укрепляет стенки и облегчает процесс извлечения грунта. В случае, если песок трамбуется, а не захватывается желонкой, целесообразно использовать долото.

Работа с плывунами требует особой осторожности. Бурение в таких условиях возможно только с применением обсадных труб, которые погружаются по мере углубления. Важно, чтобы водоносный слой залегал ниже слоя плывуна, иначе скважина может оказаться нерабочей.

Для прохождения плывуна рекомендуется использовать желонку длиной не менее 2 метров. В ней должен быть установлен плоский, тщательно подогнанный клапан, оснащенный кожаной уплотняющей прокладкой.

Работать с плывуном нужно как минимум вдвоем. При извлечении желонки из плывуна необходимо одновременно проворачивать обсадную трубу и опускать ее вниз. Чем быстрее будет происходить опускание обсадной трубы, тем оперативнее будет пройден плывунный слой.

На начальном этапе обсадная труба опускается легко, но по мере углубления этот процесс становится все более трудоемким. В некоторых случаях трубы могут вовсе перестать двигаться, при этом почти полностью заполняясь песком.

В такой ситуации обсадные трубы опускают под давлением. Для этого на трубу устанавливают специальную площадку, на которую укладывают груз (например, мешки с песком). Затем всю конструкцию проворачивают. Как правило, данный метод является достаточно эффективным.

При бурении скважины в галечных и гравийных пластах желонка используется совместно с долотом. Сначала в ствол опускают долото, которое измельчает породу. Затем измельченную породу извлекают с помощью желонки. В таких грунтах желонка поднимается всего на 5-10 см, при этом удары по ней должны быть мелкими и частыми.

Для ускорения процесса проходки на обсадной трубе оборудуется специальная площадка, на которую встает работник. Работник, находясь над скважиной, понемногу приподнимает и опускает желонку. По мере заполнения желонки грунтом, обсадная труба под весом работника постепенно опускается.

Бурение в вязких глинистых грунтах возможно без использования обсадных труб. В случае, если глина слишком плотная, сначала следует применить долото. С его помощью грунт разрыхляется на глубину 50-70 см, после чего извлекается желонкой. При работе с глиной используется плоский клапан, оснащенный уплотнением из резины или кожи.

Если глина сухая и плотная, после каждого извлечения желонки рекомендуется наливать в скважину несколько ведер воды. После появления воды из водоносного слоя дополнительное увлажнение сверху не требуется.

В случае с очень мягкими породами клапан иногда можно снять. Бурение в таком случае осуществляется только с использованием самой трубы, которую поднимают на 2-3 метра над дном скважины, а затем сбрасывают.