Что такое шнек? Методы шнекового бурения - рейсовый и поточный.

Шнековое бурение представляет собой наиболее старый способ бурения скважин, и несмотря на то, что прошло много лет, он практически не изменился и дошел до нашего времени только с очень малыми изменениями. Единственный его недостаток заключается в том, что у него есть ограничение по максимальной глубине, которую возможно достичь только с использованием . Тем не менее, он по-прежнему является наиболее известным методом создания скважин.

Благодаря ему, можно выполнить все работы по бурению в короткие сроки, без лишних финансовых затрат. Шнековое бурение применяют, чаще всего, для скважин с глубиной до двадцати метров шнеками небольших диаметров до 1500мм. Более глубокие скважины нужно бурить уже на другом оборудовании.

Бурение шнеком необходимо, когда следует установить знаки на дорогах, столбы и опоры, когда нужно взять на исследование грунт, для создания свай, когда нужно пересадить дерево, завинтить винтовые сваи. Таким образом, можно смело сказать, что такой способ является универсальным для очень многих видов буровых работ и благодаря этому, можно выполнить вышеуказанные работы в достаточно короткий срок и без особых хлопот, при соблюдении конечно всех правил и норм безопасности.

Как правило, такое бурение осуществляют в грунтах категорий III- Х по . В грунтах категорий III-IV бурить уже сложнее, и поэтому от управляющего машиной и прочего персонала требуется опыт работ с таким типом грунта, так как он более плотен и тяжел. С такими категориями грунтов нужно предварительно ознакомиться, прежде чем заниматься буровыми работами , чтобы сохранить рабочее оборудование в целости.

Методы шнекового бурения - рейсовый и поточный.

При рейсовом способе бурения применяется , который наращивают специальными штанговыми удлинителями для того, чтобы он достиг необходимой глубины. Его забуривают на глубину витков, и потом он достается из скважины, когда витковая часть будет заполнена породой. Потом ее складывают около скважины и шнек снова погружается в скважину. Темп работы будет во многом зависеть от того, какая длина винтовой части.

Однако здесь требуется проявлять осторожность, чтобы нагрузка не стала запредельной, и машина не вышла из строя и не пришлось останавливать все работы и производить ремонт оборудования. Управляющий машиной должен быть , чтобы вовремя определить повышение нагрузки на шнек и вовремя остановиться, чтобы не поломать его.

При поточном способе буровых работ порода выходит все время. Такой способ более эффективен, так как нет нужды все время выбирать шнек с породой, ведь она сама двигается. Таким образом, вы можете добиться большей скорости выполнения задач, стоящих перед вами и сократить свои временные издержки.

Выбор способа бурения будет зависеть от того, какие вы ставите задачи перед собой. Поточный способ очень выгоден, когда вам нужно добиться четкого диаметра, вертикальности и ровности скважины, особенно это важно при забивке свай. В этом случае главную роль играет шнек .

Он сделан из стержня, на котором закреплены спиральные витки. Можно сказать что он представляет собой конвейер, по которому двигаются различные материалы. Он оснащен внизу резцом, который и дробит породу. Сейчас в продаже есть , так что вы можете выбрать себе именно тот, который нужен вам для буровых работ .

Материал транспортируется вместе с проходкой самой скважины. При бурении , давление начинает передаваться на саму породу, и зубья начинают ее дробить и измельчать. В том случае, если порода достаточно мягкая, что соответствует V - X категориям крепости пород по шкале Протодьяконова, зубья срезают грунт постепенно и передают его по шнеку к устью скважины. Если порода очень крепкая, тогда используются скальные зубья, они в свою очередь дробят породу и подают ее по ребордам с низа скважины к ее устью.

Увеличивающуюся температуру в свою очередь шнек передает грунту. Следует следить за тем, чтобы объем разрушенной режущей головкой породы не был небольшим, так как резко снизится темп работ, и порода будет плохо проходить по скважине. Шнеки должны быть сделаны таким образом, чтобы производительность шнекового транспортера была не ниже производительности режущей части шнека . Подъем породы по шнековому транспортеру будет происходить только тогда, когда угол линии спирали меньше значений трения породы о поверхность реборды.

Создал русский ученый М. Протодьяконов. Михаил Михайлович Протодьяконов (1874-1930г.г. жизни) был великим российским, а затем и советским ученым в области горного дела. Шкала коэффициента крепости горных пород стала первым реальным способом, который оценил горные породы по буримости, взрываемости и зарубаемости. Эта шкала - лишь один из многих глобальных трудов профессора Михаила Михайловича в горнодобывающей области. Несмотря на то, что прошло много времени, такую шкалу до сих пор используют при буровых работах , и она не раз показывала точность измерений.

Это специальная насадка, с помощью которой выполняется спектр земляных работ: роются разнообразные скважины, лунки для деревьев, ровные ямки для установки столбов. Энтузиасты зимней рыбалки используют шнек для бурения лунок при подледной ловле рыбы. Во время бурения, шнек разрушает породу, а потом извлекает ее на поверхность.

В основе конструкции шнека - стальная труба, по диаметру которой укреплена стальная реборда (витки). Режущие ножи, приваренные по периметру реборды, нуждаются в периодической заточке, в зависимости от интенсивности эксплуатации и характеристик грунта.

Несущая труба может состоять из нескольких составных частей. В случае большой длины шнека это помогает избежать изгибания всей конструкции, а также упрощает транспортировку. Прочности трубы-основания производители уделяют большое внимание, поскольку именно она испытывает перегрузки от сопротивления грунта во время работы. Существует несколько разновидностей шнеков, различающихся своим предназначением и устройством.

Количество спиралей

Двухзаходные шнеки имеют две спирали. Такое устройство обеспечивает наибольшую эффективность при бурении, особенно в случае твердого грунта, который оказывает сопротивление.

Однозаходные шнеки имеют одну спираль, приваренную по диаметру трубы-основания. Это самый дешевый вариант из представленных, такая конструкция считается устаревшей. Тем не менее, однозаходную модель можно использовать для бурения мягких грунтов.

Типы шнеков, в зависимости от грунта, включают в себя:

• стандартные - используются для бурения обычного, мягкого грунта;
• скальные - способны пробурить отверстие в сплошной скале;
• для мерзлоты - используются для бурения промерзшей земли.

Прочие характеристики шнеков

Посадочный коннектор - подбирается в зависимости от диаметра вала двигателя, к которому подсоединяется шнек. В случае несовпадения, подключить насадку просто не получится.

Диаметр готовой скважины - обычно составляет от 130 до 300 мм и больше. Следует тщательно рассчитать требуемый диаметр скважины, и подобрать соответствующий шнек.

Длина шнека - имеет прямое влияние на глубину бурения и готовой скважины. Длина, как правило, от 500 мм до 2 метров, у некоторых профессиональных моделей больше. Иногда используются специальные насадки-удлинители, если длины самого шнека недостаточно.

При желании пробурить скважину своими руками нужно уметь подготовить для этого все необходимое, причем работа будет достаточно простая. Существует много способов , который потом прекрасно будет справляться с поставленной задачей, причем он может быть в виде примитивного ручного бура для мелких заглублений, а может приобрести вид полноценного конвейера.

Подготовительный этап

Вне зависимости от того, какой придется сделать шнек, рукоять должна быть максимально удобной и выносливой, т.к. именно она будет принимать на себя нагрузки. Сразу стоит рассмотреть 2 варианта для работы на 1 и 2 человека.

Для начала заготавливаются отрезки трубы диаметром 40 мм с толщиной стенок 3,5-4 мм. Длина зависит от того, сколько человек будет работать, а вместе с этим от индивидуальных особенностей пропорций тела, т.к. для человека 2 м ростом можно использовать лопасти большей длины, соответственно, и работа пойдет более споро.

Для среднестатистического человека используется рукоять 80-85 см, тогда как для работы в паре можно смело делать лопасти по 100-130 см в каждую сторону (удобно при бурении на большую глубину). Еще 1 отрез делается стабильный 40-50 см, причем этот отрез будет использоваться в качестве основного рабочего ствола.

Рисунок 1. Схемы шарошечных долот.

Для их взаимной фиксации болгаркой делается дуговой вырез в основном стволе, чтобы в него можно было погрузить трубу на 1\3, после чего можно тщательнейшим образом заваривать. Если есть желание повысить прочностные показатели, то внутрь ручек можно вставить профильную трубу и заварить листовой сталью. Такой ход позволит весьма серьезно повышать нагрузки без опасения вывода инструмента из строя.

Рукояти можно оставить в виде трубы, но лучше сделать на них прорезиненые накладки, которые не дадут рукам скользить, а вместе с этим уменьшат вероятность появления мозолей. Никаких ограничителей ставить не нужно, но при помощи УШМ желательно зашлифовать концы трубы, чтобы не травмировать руки при работе.

В конце в трубу вставляется болт и заваривается наглухо, чтобы только резьба была опущена вниз. Болт желательно выбирать из самых прочных сортов стал, чтобы потом не иметь осложнений.

Вернуться к оглавлению

Изготовление шнека

Простой способ позволит сделать предельно простую систему с 2-мя лопастями, которые прекрасно врезаются в грунт, но работать ими можно лишь на небольших глубинах (до 10 м), т.к. каждый раз придется доставать рабочий инструмент полностью, чтобы его продлить.

Для начала подбирается труба, аналогичная использованной выше. Длина трубы составляет 100-140 см в зависимости от роста человека, которому предстоит работать. В верхней части трубы вваривается продолговатая гайка, полностью соответствующая болту. Если продолговатую найти не получается, то можно использовать 2 стандартны, но не меньше, чтобы болт держался надежно.

Рисунок 2. Чертеж шнекового кольца.

В нижнюю часть вваривается гильза или толстый армирующий прут, который будет служить переходником к буру. Само долото может быть приобретено в специализированном магазине, но можно изготовить и примитивный вариант. Для примитивного варианта достаточно взять стальную полосу толщиной в 3 мм и длиной в 30 см, скрутить в спираль на 3 витка, после чего прокалить (охлаждение в кипящем масле или свинце). Такая спираль фиксируется в гильзе, после чего затачивается самым тщательным образом.

На данном этапе нужны будут 2 диска от болгарки, причем 1-ый на 150 мм с идеально ровной кромкой, а 2-ой на 180 мм зубчатый (по дереву). Эти 2 диска распиливаются ровно пополам, а центральная часть расширяется, чтобы совпасть с рабочей трубой. Располагаться диски на рабочей трубе будут поочередно, т.е. сначала 150 мм, а на 10 см выше 180 мм. Расположение у них под 35° к земле, чтобы добиться максимального КПД при минимальных усилиях. При фиксации есть вероятность, что придется править центральную часть болгаркой.

Трубчатые элементы для продления делаются и вовсе просто:

1. Берется труба аналогичного диаметра и длины 100-140 см.
2. Снизу вставляется болт и приваривается, а сверху вставляется продолговатая гайка и тоже наглухо заваривается.

Таким образом, можно делать весьма продолжительные ходы, но лучше ограничиться 10 насадками, т.к. каждый раз их извлекать проблематично из-за высокой массы.

Вернуться к оглавлению

Более сложный вариант

Схемы садовых буров: а - бур, б - шнековый бур.

Тут придется работать для изготовления гораздо дольше и упорнее, т.к. шнековый конвейер будет идти от долота до самого верха.

Долото можно использовать по описанной ранее технологии, но лучше приобрести в магазине (рис. 1). В любом случае уход за ним потребуется регулярный, а разница зависит исключительно от мастерства рабочего, т.к. можно своими руками сделать не хуже аналог.

После того как на рабочую трубу было смонтировано долото, нужно приступать к формированию спирали (рис. 2). Удобнее всего для ее изготовления использовать уже привычные беззубые диски под болгарку, но в качестве базового придется воспользоваться зубчатым меньшего диаметра, что моментально отведет на 2 план проблему корней.

Вместо дисков болгарки можно взять и выгнуть листовую сталь 2 мм, что будет гораздо экономичнее, но более трудозатратно, т.к. придется еще придавать форму идеального круга и затачивать. В любом случае работа предстоит астрономическая, причем такая процедура делается для каждого последующего шнека.

В загородном доме при отсутствии централизованного водоснабжения обустраивают автономное – скважину или колодец, и для бурения скважины, с целью экономии бюджета, не арендуют буровую установку, а бурят самодельным шнеком, что удешевляет процесс, хотя делает немного больше растянутым во времени. Изготовить шнек своими руками можно за один день: достаточно иметь для этого некоторые инструменты и материалы, о которых будет рассказано, как и подробно описано изготовление шнека собственноручно.

Порядок изготовления шнека

Понадобятся материалы и инструменты:

1. Толстостенная железная труба Ø 40 мм и труба профильная;
2. Шлифмашинка с диском по металлу, электродрель и сварка;
3. Лист стали толщиной ≈ 2 мм;
4. Рулетка, карандаш, картон для изготовления шаблона, краска;
5. Долото, рашпиль, точило и метизы (болты с гайками);

Сначала необходимо сделать собственно ленточный транспортер, который предлагается в двух вариантах:

1. Для самостоятельного изготовления больше подойдет шнековый погрузчик с сухой выгрузкой грунта, то есть, грунт не смачивается водой, а вынимается на поверхность в таком состоянии, в каком он находился на глубине. Этот метод подразумевает быстрый износ деталей и рассчитан на бурение неглубоких скважин, или заготовку нескольких шнеков для замены в процессе бурения;
2. Выемка грунта с промывкой водой происходит намного быстрее, но механизм требует доработки в области долота. Износ деталей уменьшается на счет уменьшения трения и водяного охлаждения механизма. Ниже будет рассмотрен именно такой вариант, который можно без воды использовать не только как инструмент для бурения, но и, например, как погрузчик зерна.

Перед тем, как сделать шнек своими руками, заготавливают материал. В качестве корпуса берется 120-сантиметровый обрезок трубы, торцы которого ровно обрезаются шлифмашинкой. Далее из листовой стали нужно вырезать квадрат со сторонами 200 х 200 мм, в центре квадрата просверлить Ø 40 мм и сделать прорезь шлифмашинкой от центра в любом направлении к краю. Это будет один виток спирали конвейера, которых нужно будет изготавливать несколько. Чтобы сделать ее круглой, квадрат обрезают сваркой или шлифмашинкой до формы круга с Ø180 мм, спираль изгибают так, чтобы шаг между витками спирали был в пределах 80-100 мм.

У вас должен получиться круг, начало и конец которого не совпадают в плоскости. Эта деталь послужит, как шаблон: его нужно будет приложить к листу стали, очертить контур карандашом и вырезать следующий круг. Красить эти заготовки для предохранения от коррозии лучше сразу, а после сборки конструкции покрасить их еще раз.

При шаге между спиралями 100 мм для каждого сегмента шнека необходимо вырезать 12 спиралей (перьев). На оси шнека кольца закрепляют сваркой, между собой – тоже. После проведения сварочных работ швы оббивают молотком и зачищают от окалины рашпилем.

Профильная труба нужна для изготовления крепежной системы шнека. Сверху труба оставляется открытой, чтобы в нее подавалась вода. Для производства шнека под зерновые воду просто не заливают. Профильная труба вставляется на 2/3 в круглую и приваривается, а щели между трубами закрываются отрезками листовой стали. В квадратной трубе отступают 2 см от верхней части и сверлят сквозное отверстие Ø 10 мм.

Изготовление приемника, который расположен с обратной стороны шнека, заключается в приваривании четырех стальных отрезков, повторяющих контуры профильной трубы. Отступив 2 см от нижнего конца, также сверлят сквозное отверстие Ø 10 мм, через которое пир помощи болтового соединения фиксируется вся конструкция. Резьбовое соединение лучше не применять, чтобы при обратном вращении шнека конструкция не рассоединилась.

Далее изготавливается долото для шнека, которое будет крепиться на сварку и находиться в отдельном подъемнике. Долото проще приобрести готовое, чем изготовить самостоятельно, так как для него нужны твердые сплавы металлов, которые в домашних условиях обрабатывать очень сложно. Кроме твердосплавных наконечников, можно использовать алмазные. Долото – инструмент сменный, и крепится к шнеку при помощи шпильки или резьбовым соединением. Чаще всего промышленные долота бывают двух- и трехлопастными, армированными шести- или восьмигранными резцами из твердых сплавов. Самодельное долото приваривается к шнеку (см. рисунок ниже):

В завершение работ лопасти шнека затачиваются для более легкого разрезания грунта – это можно сделать на точильном камне или напильником. При использовании шнека для перевалки зерновых культур заточка не требуется.

Готовый шнек красят антикоррозийной краской с предварительной грунтовкой стальных поверхностей. При эксплуатации большая часть краски сотрется, но восстанавливать ее не нужно – она сотрется в тех местах, которые постоянно соприкасаются с грунтом, поэтому там ржавчина не появится.

Практика показала, что на изготовление одного шнека уйдет не более 5 часов, если у вас нет навыков работы с железом. Но здесь важно качество, а не скорость изготовления, поэтому лучше не спешить.

Шнек представляет собой стержень, на котором имеется сплошная винтовая грань, проходящая по продольной оси.

Шнек - это рабочая деталь механизма, которая предназначена для продвижения материала и перемещения его вдоль винтовой поверхности, которая вращается внутри трубы, как бы напоминая нам винтовой конвейер.

Прообразом которого, стала машина, которая называлась Архимедов винт и изобретена была ещё до нашей эры.

Шнеки применяются в свёрлах, для того, чтобы удалить стружку.

Их используют при смешивании, или подаче жидких и насыпных компонентов.

Частота вращения шнеков колеблется в пределах от 50 до 150 оборотов в минуту. Это зависит от свойств используемых компонентов.

Иногда, шнеки используются в наземных машинах, вместо колёс. Такие машины получили название шнекоходы. После, были изобретены вездеходы ШН- 1, у которых вместо колёс, были расположены продольно два шнека.

Шнеки нашли применение в стрелковом оружии. В стрелковом оружии расположен шнековый магазин, который выполняется из длинного цилиндра, внутри его находятся спиральные направляющие, предназначенные для патронов. Они обеспечивают направление патрона к окну выхода. В шнековом магазине, патроны располагаются параллельно оси, идущие по спирали. Пули вставляются в магазин передом, и подаются взводимой пружиной.

Шнек применяется в мясорубках, где представляет основную рабочую часть.

Он является инструментом для бурения различных скважин.

Для шнекового бурения используются специальные буровые шнеки, которые составляют колонну непрерывных спиральных сооружений. Они начинаются от коронки в забое и заканчиваются на поверхности. В зависимости от того, какое бурение будет производиться, могут применять три вида шнеков, которые считаются основными.

К ним отнесём такие виды шнеков:

обычные, в их число входят утяжелённые, полые, а также магазинные. Чаще всего применение нашли обычные шнеки.

Шнеки применяются в ледовом комбайне, где составляют его часть. Эти машины служат для подготовки и последующей заливки зимних катков.

При изготовлении шнеков учитывается его конфигурация, материал, размер и его назначение.

Изготовление шнеков происходит:

способом литья; оно может быть под давлением или в землю.

Литьё, после которого происходит токарная обработка;

Способ горячей деформации, после которого следует токарная обработка;

Способ- холодная гибка.

Шнеки подразделяются в зависимости от зон.

Они бывают однозонные, двухзонные, трёхзонные.

Каждый из них имеет зону питания - глубину; длину; переходную зону; зону дозирования; степень сжатия.
Зона питания - глубина, это первый элемент, в котором находится полимер, входящий в шнек. У гладкоканальных экструдеров, как правило - считается самой глубокой зоной шнека. При работе со шнеками мелкого размера, диаметр которых 2.5” и может быть меньше, требуется уделить внимание именно этой части Вашего шнека, для снижения риска - скручивания пополам, из- за того, что создаётся чрезмерно - крутящий момент шнека. Иногда необходимо использовать мелкие шнеки, которые изготовлены из нержавейки марки 17-4 Ph, или применить в изготовлении другой высокопрочный материал. Это необходимо для того, чтобы намного снизить риск отказа.
Зона питания - длина. Основная функция её - это подача твёрдого материала.
Для осуществления этой подачи коэффициент трения данного полимера должен быть ниже у основания шнека, а у стенок цилиндра выше. Некоторые полимеры сами по себе уже имеют лучшие коэффициенты, по сравнению с другими полимерами.
Переходная зона, её ещё называют зоной сжатия - это зона, где происходит расплавление полимера. В этой части работающего шнека его основание постепенно утончается, тем самым заставляя материал стремиться к стенкам его цилиндра, где происходит его последующее плавление.
Зона дозирования служит для завершения плавления данного полимера, и для прокачки, чтобы осуществить преодоление давления головки.
Степень сжатия правильное его название трактуется так: « Объёмная степень сжатия» и рассчитывается она по определённой формуле- VCR.
Двухзонные шнеки - это 2 одинаковые одношнековые устройства, вместе взятые и, размещённые друг за другом. Они выполняют две различные функции. Двухзонные шнеки применяются для удаления из полимера летучих компонентов.
Бывают случаи, когда требуется вывести большой объём летучих веществ, тогда устанавливается второй клапан для вентиляции на стенку данного цилиндра. В этих случаях используется трёхзонный шнек.