Отсутствие централизованного водопровода подталкивает жителей частных домов на бурение скважин на собственных участках. Согласитесь, ведь без воды в доме сложно назвать пребывание в нем комфортным. Но услуги по бурению скважин стоят довольно дорого. Хорошо хоть есть приспособления, позволяющие своими силами пробурить скважину на участке.
Одним из таких приспособлений является желонка. Это эффективный и относительно несложный буровой инструмент для чистки частных источников воды от донных загрязнений. С ее помощью можно даже самостоятельно пробурить вполне пригодную для эксплуатации скважину. Подобное гидротехническое сооружение потребует минимум средств. А если еще и сделана она будет своими руками, то расходы нисколько не пошатнут семейный бюджет.
В этом материале мы расскажем об устройстве и принципе работы желонки. Подробно остановимся на том, какие инструменты и материалы потребуются для ее изготовления. В статье вы найдете пошаговую инструкцию по сборке желонки, а также видеоролики, наглядно демонстрирующие устройство и принцип работы желонки.
Устройство и принцип работы желонки
Желонка представляет собой довольно тяжелый отрезок трубы длиной примерно 1 – 2 м. Внизу ее снабжают клапаном, иногда приделывают специальные заостренные элементы типа зубьев.
Заостренные край в процессе бурения разрыхляет грунт, ил, песок и прочее содержимое скважины, в зависимости от типа работ. Сверху к трубе приваривают проушины, в которых закрепляют металлический трос.
Верхний срез трубы защищают сеткой из толстой проволоки. Она предотвратит выброс гравия, щебня или элементов клапана желонки при их отрыве.
Чаще всего желонками пользуются для очистки скважины от серьезных загрязнений. Если насос для скважины не включали длительное время, например, несколько месяцев в течение зимнего периода, в скважине может скопиться значительное количество ила или песка, в зависимости от грунта.
Желонка – это просто отрезок трубы длиной один/два метра с проволочной петлёй на одном конце и обратным клапаном и режущим устройством на другом. Желонку цепляют тросом или проволокой за петлю и роняют в скважину до упора
В результате такого заиливания или запесочивания дебит скважины значительно уменьшается. В отдельных случаях насос даже засасывает в слой ила, а освободить его и не повредить при этом скважину удается далеко не всегда.
После того, как насос извлекут из ствола, очистку скважины можно провести с помощью желонки.
Работа устройства основана на гравитационном принципе. Тяжелую желонку резко бросают в шахту скважины с большой высоты. Заостренные края разрыхляют массу скопившихся на дне загрязнений. Клапан раскрывается, илс песком заполняет внутреннее пространство желонки. Клапан закрывается, и заполненную желонку поднимают наверх.
Чтобы повысить эффективность работы устройства, желонку несколько раз поднимают и бросают вниз. Благодаря клапану захваченное ей содержимое останется внутри.
Затем желонку вытаскивают из скважины и освобождают от загрязнений. Цикл повторяют снова и снова, пока скважина не будет полностью очищена.
Желонку используют не только для прочистки скважины, но и для очистки обсадной трубы перед установкой фильтра, насоса и т.п.
Желонки вполне успешно используют и для бурения скважин в рыхлых несвязных грунтах.
Скважина в результате желонирования получается вполне приличная, пригодная для результативной эксплуатации. Разумеется, работа с желонкой требует значительных физических затрат.
Их можно немного сократить, например, используя блок или лебедку с электроприводом, чтобы поднимать заполненную желонку наверх.
Обслуживание, советы по эксплуатации
О том, что пришло время желонить, подскажут следующие признаки:
- По каким-то причинам скважиной не пользовались в течение нескольких месяцев.
- Насос хватает воздух.
- Вода содержит примеси.
- После нескольких минут работы включенного крана водяная струя визуально становится тоньше.
Приступая к очистке рабочей скважины, а это может случаться и каждые 3–4 месяца, обязательно сделайте визуальную оценку ее внутренней поверхности. Работу могут осложнить или сделать невозможной существенная деформация стенок шахты, потеря их целостности, сильное заиливание.
Затем проверяется состояние рабочего оборудования: износ и крепость троса, свободная (без заеданий) работа подвижных соединений, надежность крепежа.
Облегчить работу поможет установленная над скважиной тренога с блоком, на который заводят трос. Результат – строго вертикальная работа устройства, легкий его подъем через блок, особенно при дополнительно используемой лебедке. Для того чтобы оторванное при работе устройство не создавало серьезной проблемы и не остановило процесс на неопределенное время, желательно приварить к трубе пару крюковых зацепов. Они будут кстати для ее быстрого извлечения из скважины при форс-мажоре.
Все работы с приспособлением заканчиваются тщательной чисткой внутренней полости от грунта. Квадратное окошко вверху трубы поможет сделать это быстрее и легче. Для глинистых или плотных вязких грунтов такое окошко делают по длине всей трубы. Чистую и высушенную желонку желательно хранить до следующего применения в сухом подсобном помещении.
На влажном песчаном рыхлом, мягком грунте можно сделать самостоятельное бурение устройством скважины или диагностического прокола. В случае несоответствия структуры грунта указанным характеристикам работу доверяют специалистам, применяющим профессиональную технику.
Труба для изготовления корпуса
Итак, чтобы сделать желонку понадобится:
- Труба подходящего диаметра.
- Клапан.
- Сварочный аппарат.
- Металлический трос.
- Толстая проволока.
- Куски металла и т.п.
Чтобы сделать желонку самостоятельно, для начала нужно подобрать трубу подходящего диаметра. Ориентироваться при этом нужно на внутренние размеры обсадной трубы.
Расстояние между наружной стенкой желонки и стенами шахты должно составлять два сантиметра. Значит, нужно от внутреннего диаметра обсадной трубы отнять 40 мм. Это будет значение наружного диаметра трубы, из которой будет изготовлена желонка.
Труба для желонки должна быть достаточно длинной и толстостенной, чтобы эффективно рыхлить и выбирать загрязнения и грунт, но достаточно легкой, чтобы ее можно было быстро вынуть для очистки
Размеры зазора между желонкой и скважиной могут варьироваться, но лишь до определенных пределов.
Слишком большой зазор снизит эффективность работ. Но если зазор будет слишком узким, желонка может поцарапать или повредить стенки ствола.
Еще хуже, если из-за большого диаметра трубы желонку заклинит в скважине, особенно если обсадная труба слегка перекошена. Вынуть ее будет не просто, можно полностью испортить скважину и потерять ее.
Длина трубы тоже должна быть не слишком короткой или длинной. Короткое устройство чаще будет задевать стенки при движении вверх-вниз. А слишком длинный элемент может оказаться чрезмерно тяжелым, его трудно будет доставать, особенно когда желонка заполнена тяжелым отвалом.
Длина трубы для желонки обычно составляет примерно 80 см, но может варьироваться в пределах 60-150 см. Для бурения используют более длинные и тяжелые устройства.
Значение имеет и толщина стенок трубы, поскольку от нее во многом зависит общий вес изделия. Чем толще, тем больше труба весит, и тем эффективнее будет действовать желонка.
Но если буровой инструмент получится слишком тяжелым, работать с ним будет сложно по уже изложенным причинам. Достаточной считается толщина трубы 2-4 мм, но она может достигать и 10 мм.
Таким образом, выбирая трубу для желонки, необходимо соблюдать определенный баланс. Вес устройства и его размеры должны удовлетворять двум условиям.
Во-первых, необходимо обеспечить достаточно высокую пробивающую инерцию, чтобы загрязнения удалялись из скважины быстро и эффективно. Во-вторых, вес изделия с загрузкой должен быть таким, чтобы желонку можно было вытащить руками или с помощью лебедки.
Состав элементов инструмента
Главными составными частями устройства желонки являются следующие элементы:
Отрезок полой стальной, реже чугунной, трубы длиной до 3-х метров и внутренним диаметром ≤ 60 мм. Толщина стенок ≥ 4 мм. Чем толще и длинней труба, тем больше масса сбрасываемого снаряда и эффективность его использования. Но с возрастанием веса увеличиваются прилагаемые усилия по его подъёму из ствола обсадки. Запорный обратный клапан для задержки в полости трубы разработанной породы, илистых частиц и воды. Различаются следующие разновидности по конструктивным особенностям: шаровые. На расстоянии 5-ти см от низа трубы внутрь её прочно приваривается толстая шайба или конусная пластина с отверстием посередине сечением немного меньше размера шара
Важно, чтобы шар, помещённый внутрь стакана, плотно закупоривал отверстие. Стальной шар примерно на 25% меньше диаметра трубного стакана
Рекомендуется использовать шарик из большого подшипника, можно найти подходящий на рынке или заказать изготовление в токарной мастерской; пластинчатые с поворотным шарниром и приваренным к внутренней части стальным штырьком для ограничения открытия до 800. Герметичность обеспечивается при помощи полосок резины; лепестковые, состоящие из двух шарнирно прикреплённых внутри трубного стакана тонких стальных или полимерных пластин, чтобы лепестки не имели возможность вылететь вверх при гидравлическом ударе, устанавливаются ограничительные упоры.
Принцип действия любой системы клапанов подобен действию шторок, пропускающих перемешенную с водой грязь только в одном направлении. Наиболее надёжен и долговечен в эксплуатации шариковый клапан. Ударный башмак из трубы, соединяемый резьбовым соединением с основным стаканом путём ввинчивания в него. Для облегчения разработки грунтов башмаки оснащаются режущей кромкой или несколькими острыми зубьями. Рекомендуется термическое закаливание этих деталей, что значительно продлит длительность эксплуатации. При использовании шарикового обратного клапана необходим ограничитель для предупреждения вылета шара из стакана. В некоторых источниках предусматривается устройство предохранительной металлической решётки, что не самый лучший вариант. Время падения шара после удара об такую высоко расположенную решётку занимает определённое время, в течение которого проникшая в стакан смесь не даст шару возможность закрыть входное отверстие. Эффективней будет работать приваренный внутри стакана примерно на 0,5 м от низа толстый стальной гладкий стержень. Стальные ушки или прочно закреплённая к верху инструмента скоба. Металлический трос или прочный синтетический канат.
Клапанные системы для желонки
Самый сложный элемент желонки – клапан. Здесь есть два основных варианта: лепестковый клапан и шаровый. Задача у этого элемента одна: впустить грязь или грунт внутрь трубы и не позволить ей вылиться наружу.
Если клапан прилегает плотно, то желонка будет эффективно захватывать не только плотные загрязнения, но и воду, что повысит эффективность очистки. А вот на некоторых легких грунтах бурение можно выполнять и вовсе без клапана.
Вариант №1 – конструкция лепесткового клапана
Лепестковый клапан прост в изготовлении, но не слишком долговечен. Он представляет собой овальную (эллипсоидную) пластину из пружинящего материала: металла или полимера.
Клапан закрепляют по центру трубы. Под воздействием потока воды края эллипса раскрываются, пропуская грунт или ил внутрь желонки. Для более эффективного прилегания клапана к стенкам желонки используют резиновый или кожаный уплотнитель.
Принцип действия откидного клапана похож на работу дверки. При ударе желонки о грунт он давит на дверку, открывая её. А когда желонку приподнимаем для следующего удара, дверка-клапан под действием массы грунта закрывается
При поднимании желонки с лепестковым клапаном его “лепестки” закрываются. Но постоянные движения довольно быстро изнашивают клапан, он просто выходит из строя.
Еще один вариант лепесткового клапана – задвижка на пружине, а закрывается с помощью достаточно мощной пружины.
Конструкция не сложная, ее можно применять и при очистке скважины, и при бурении желонкой. Народные умельцы придумывают и собственные, вполне эффективные варианты клапанов для желонки.
Вариант №2 – изготовление шарового клапана
Шаровый клапан представляет собой воронку, устье которой плотно закрыто шариком соответствующего размера.
Самая сложная задача при изготовлении этого клапана – обзавестись подходящим шариком. Он должен закрывать довольно большую дыру, в которую будет поступать загрязненная вода и быть достаточно тяжелым, чтобы опускаться и закрывать клапан надежно и быстро.
Есть три варианта заполучить такой шарик:
- просто найти его среди старого металлолома, например, снять с большого подшипника;
- заказать изготовление нужной детали у токаря, который выточит шарик на станке;
- самостоятельно сделать шарик, используя подручные средства.
Чтобы сделать шарик самостоятельно, необходимо найти полый пластмассовый или резиновый мячик, такие продаются в магазинах игрушек. В магазине для охотников следует купить достаточное количество свинцовой дроби. Кроме того, понадобится эпоксидный или любой другой водостойкий клей.
Игрушечный шарик разрезают пополам. Каждую половинку заполняют смесью из дроби и клея. После высыхания половинки нужно склеить и отшлифовать, шарик готов.
Вместо свинцовой дроби подойдут любые тяжелые металлические шарики, например, вынутые из старых подшипников. Можно и отлить шарик из расплавленного свинца, но этот процесс немного сложнее.
Эта схема наглядно описывает изготовление желонки с шариковым клапаном. Шарик упирается в специальную шайбу на дне, сверху следует установить защитную решетку
Размеры шарика должны составлять примерно 60-75% от диаметра обсадной трубы скважины. Вторая часть шарового клапана представляет собой толстую металлическую шайбу, в которой вырезают воронкообразное посадочное место под шарик. Обычно сначала находят или делают шарик, а потом изготавливают шайбу подходящей конфигурации.
Для шарика вытачивают специальное “седло” с отверстием, которое этот шарик и закрывает. Отверстие клапана должно быть достаточно большим, чтобы внутрь попадало много грунта.
Если этого не происходит, отверстие растачивают, насколько позволяет диаметр шарика. Если принято решение поручить изготовление шарика токарю, то имеет смысл сразу же заказать и седло для него, т.е. весь клапан.
Если нет сварочного аппарата
Чтобы сделать солидную и долговечную желонку, нужно несколько металлических деталей соединить с помощью сварки. Если такой возможности нет, простейшую, но вполне работоспособную желонку, можно изготовить и без него.
Для этого можно взять обычную трубу, длиной около 0,6 м и диаметром около 70 мм. Конечно, она должна быть достаточно тяжелой. Сверху следует приделать ручку из толстой проволоки.
При изготовлении желонки с лепестковым клапаном из подручных средств для подвешивания устройства делают ручку из толстой проволоки, которую продевают в отверстия в верхней части трубы
Для этого в стенках трубы просверливают два отверстия, проволоку продевают в них и фиксируют. Внизу устанавливают лепестковый клапан, который можно сделать из обычной пластиковой бутылки. Подойдет двухлитровая емкость.
Клапан подходящего размера в форме эллипса вырезают из ее стенки.
На этой схеме наглядно представлено изготовление лепесткового клапана для трубы с внутренним диаметром 70 мм
Меньший диаметр клапана должен быть равен внутреннему диаметру желонки, а для определения большего диаметра эллипса к диаметру трубы прибавляют еще 20 мм.
Клапан фиксируют болтом 6-8 мм толщиной. Длина болта должна превышать наружный диаметр трубы таким образом, чтобы его можно было вставить поперек трубы и зафиксировать.
Лепестковый клапан фиксируют примерно в 10 см от нижнего края желонки. Для этого просверливают два отверстия, в которые вставляют крепежные элементы
Т.е. длина болта состоит из суммы наружного диаметра желонки и толщины гайки. Но болт не должен быть слишком длинным, чтобы он не задевал стенки обсадной трубы.
Под болт в стенках желонки сверлят два отверстия примерно в 10 мм от нижнего торца желонки. Чтобы соединить клапан с болтом, используют проволоку 2-4 мм толщиной.
Из нее делают два проволочных кольца посередине клапана. Болт должен свободно входить в эти кольца.
Чтобы собрать такую самодельную желонку, нужно согнуть и просунуть внутрь желонки клапан. Затем болт продевают в отверстие в стенке трубы, затем в проволочные кольца клапана и еще раз через стенку трубы. Фиксируют болт гайкой.
Болт должен свободно входить в кольца клапана и выниматься из них, чтобы желонку было легко очистить в процессе работы.
Виды
По виду клапанов могут быть:
- Шариковые.
- Плоские откидные.
Шариковый — очень удобный и распространённый вариант.
Шарик свободно движется внутри трубы, когда его выдавливает ил, но под действием силы тяжести, вновь закупоривает отверстие. Больше подходит для трубы небольшого диаметра.
Если же подходящего шарика просто нет, из любых подручных материалов делается плоская деталь (соответственно внутреннему диаметру трубы), которая крепится на шарниры к одному из внутренних краёв. Сопротивление воды открывает плоский клапан. Шарниры обязательно должны быть устойчивыми к коррозии. Кроме того, чтобы клапан хорошо закрывался, внутри трубы можно сделать отбойный штифт. Он будет ограничивать открытие пластины до 70-80°
Шариковая модель обязательно должна быть с внутренним ограничителем. Если его не сделать, шарик будет «смывать» слишком высоко и большая часть собранного ила вытечет обратно.
Схема желонирования с насосом
Вынимать желонку для чистки скважины даже с помощью лебедки очень сложно. Значительное время уходит не на работу в скважине, а на подъем-очистку-спуск желонки. Небольшая модернизация позволит оптимизировать работу устройства. Обратную сторону корпуса из трубы следует наглухо заварить.
Из нее делают отвод и ставят туда специальный штуцер, предназначенный для отводного шланга. К шлангу присоединяют насос, который рассчитан на перекачивание жидкостей с существенными механическими загрязнениями.
Такая схема позволяет отказаться от постоянных подъемов желонки на поверхность и ее повторного опускания.
Загрязнения из камеры желонки в этом случае будут удаляться с помощью насоса. Желонку, снабженную насосом, нужно просто приподнимать и опускать, чтобы разрыхлить и переместить в камеру загрязненную жидкость.
Этот способ очистки эффективен при сильном заиливании или запесочивании. Для обычной прочистки скважины подойдет желонка без насоса.
Галерея изображений
Фото из
Рытье шурфа перед началом бурения
Бурение первых метров желонкой
Самодельная буровая установка
Лебедка в бурении желонкой
Особенности бурения желонкой
Бурение с помощью желонки – популярный, хотя и довольно трудоемкий способ создания скважины. Не всякое устройство этого типа, пригодное для прочистки скважины, справится с выемкой большого количества плотного грунта. Для бурения следует использовать достаточно длинную желонку – около четырех метров.
Для бурения скважины желонкой используют довольно большие устройства, длиной до четырех метров. Применение таких тяжелых устройств требует специальной подъемной техники
Здесь уместнее разновидность лепесткового клапана, представляющая собой пластину, которая фиксируется специальной пружиной. С ее помощью в корпусе создается просвет, площадь которого почти равна площади среза желонки. Это позволяет пропустить в корпус желонки максимальное количество грунта за каждое погружение.
Вынимать плотный грунт из длинной и узкой желонки не всегда просто. Чтобы упростить эту задачу в верхней части трубы проделывают специальное окно, предназначенное для более эффективной и быстрой очистки устройства. Если бурить предстоит песчаные породы, освободить желонку будет проще.
Для бурения скважины с помощью желонки нужно устройство с большим просветом внизу и достаточно длинным корпусом, чтобы вынимать много грунта за один прием
При бурении желонкой разных типов пород есть свои особенности. Вот несколько полезных рекомендаций:
- На песчаных грунтах не следует погружать желонку более, чем на 10 см без обсадной трубы. Вообще обсадке положено на 10 см опережать желонку.
- При бурении песчаного грунта в ствол подают воду, чтобы дополнительно укрепить стенки.
- Если мокрый песок в процессе работ чрезмерно утрамбован и в желонку не попадает, используют специальное долото.
- Погружение обсадной трубы во время бурения выполняют постоянно.
- По плывунам используют желонку длиной два метра и более с надежным плоским клапаном и кожаным уплотнителем.
- Поднимая желонку на плывуне, нужно обсадную трубу не только опускать, но и проворачивать, эту работу удобнее выполнять вдвоем или втроем.
- Если обсадная труба не входит в шахту, ее опускают под давлением, для чего сверху ставят площадку, на которую кладут груз.
- При бурении слоев гравия и гальки иногда чередуют использование долота, которым разбивают крупные включения, и желонку для выемки разбитого грунта.
- На плотных отложениях желонку приподнимают всего на 10-15 сантиметров, а движения совершают часто.
- При проходке плотных пластов обсадку заглубляют гидравликой или кто-либо периодически стоит на площадке, установленной на обсадную трубу.
- Сухие слои смягчают, подавая в шахту воду.
- На очень мягких пластичных грунтах клапан не всегда нужен, порода остается в желонке и без него.
- Желонку необходимо поднимать после проходки каждых 0,5 – 0,7 м, чтобы не надорваться при подъеме заполненного до предела корпуса.
Как и при других методах бурения, используя желонку, следует учитывать индивидуальные особенности грунта, на котором выполняются работы.
Правильная стратегия и своевременное обсаживание стенок ствола обычно позволяет вполне успешно создать рабочую скважину.
Вам также может быть интересна информация о том, как промыть скважину после бурения.
Как пользоваться: последовательность очистки
По мнению специалистов, желонка – один из лучших способов справиться даже с самым сильным загрязнением скважины. При грамотном проведении работ со дна можно извлечь не только ил и песок, но и мелкие камни, тем самым восстановив первоначальную работу источника водоснабжения.
Порядок работ:
- Устройство аккуратно опускается на дно, а затем приподнимается примерно на метр и резко ударяется. Грязь со дна поднимается в воду и оседает в желонке (клапан в это время открыт).
- Движение повторяется до трёх-четырёх раз. Это позволяет заполнить устройство илом и песком примерно на половину ёмкости.
- Затем желонку извлекают из скважины, не допуская рывков и встряхивания (может случайно открыться клапан!), и выливают содержимое. Обычно извлекается до 0,5 килограмма донных осадков, не считая воды.
- Чтобы облегчить работу можно над скважиной установить треногу с воротом, к которому будет крепиться трос. Эта конструкция особо актуальна при работе с глубокими скважинами.
- Во время очистки необходимо регулярно подключать вибрационный насос и откачивать грязную воду. Этот приём поможет справиться с забором ила за более короткий период.
На шланге насоса должен быть установлен фильтр, предохраняющий прибор от воздействия ила и песка!
Убедившись в том, что желонка больше не зачерпывает грязь и работы по очистке скважины благополучно завершены, следует включить насос на несколько минут и дать мутной воде стечь. Такое промывание может занять до получаса. Водный поток можно направить на грядки или слить воду в бак, а после её отстаивания и прогревания использовать для полива теплолюбивых огородных и садовых культур.
