Zemní vrtací stroje

Řekne-li se zemní vrtací stroj, představíme si pod tímto pojmem kontinuálně pracující stroj pro budování otvorů (vrtů) v hornině (zemině). Jeho hlavním pracovním adaptérem je vrtací nástroj, který vykonává rotačně posuvný pohyb prostřednictvím vrtných tyčí, které jsou průběžně spojovány, případně teleskopicky prodlužovány (Kellyho tyč).

Vrtací nástroj při svém otáčení nepřetržitě rozpojuje horninu na čele vrtu a zároveň tuto horninu určitým vhodným způsobem přemísťuje do oblasti ústí vrtu nebo na skládku, či do korby odvozního zařízení (tzv. vrtné nádoby). Vrt je charakterizován ústím, stěnami, osou, délkou, průměrem a čelem vrtu. Vzdálenost mezi ústím vrtu a čelem vrtu je hloubka vrtu. Průměr vrtu je dán největší vzdáleností protilehlých stěn vrtu. Odstraňování horniny z čela vrtu se realizuje mechanicky pomocí vrtacího nástroje, přetlakovým výplachem výplachovou vodou a vnitřním čerpadlem, vzduchovým odsáváním a prostřednictvím vrtné nádoby.
Rozlišujeme tři funkční principy vrtání – rotační, příklepové a rotačně-příklepové vrtání.

Rotační vrtání

Vrtací nástroj, na jehož čele jsou břity různého provedení, koná točivý pohyb a současně je osovým tlakem přitlačován do horniny. Hornina je rozpojována průběžně nebo v dávkách. Hornina je prostřednictvím vrtacího nástroje odstraňována z čela vrtu. U rotačního vrtání jsou používány způsoby:

a) Vrtání na celý profil;
b) Vrtání jádrové;
c) Vrtání s valivým dlátem;
d) Vrtání s vrtnou nádobou.
a) Vrtání na celý profil

Vrtání na celý profil je charakterizováno tím, že k rozpojování horniny dochází na čele vrtu a rozpojená hornina je průběžně vynášena na povrch prostřednictvím vrtacího nástroje. Nástrojem pro vrtání na celý profil je šnekový vrták.
Krátký vrták pro malé průměry – je ovládán prostřednictvím násad hydraulických rýpadel, výložníků univerzálních nakladačů nebo tříbodovými závěsy traktorů (pro průměry vrtů 100 – 2000 mm, hloubka vrtu 2 – 25 m);
Dlouhý vrták pro velké průměry se zapažením (pro průměry vrtů 600 – 3000 mm, se zapažením do hloubek 40 m). Vrták je připevněn na Kellyho tyči (kelly bar), u níž lze měnit délku nastavováním nebo teleskopicky.

b) Vrtání jádrové

Vrtání jádrové je charakterizováno tím, že k rozpojování horniny dochází na čele dutého vrtacího válce a hornina je rozpojována pouze obvodovými čelními břity.

c) Vrtání s valivým dlátem

Vrtání s valivým dlátem je charakterizováno tím, že k rozpojování horniny dochází působením plochého nebo křížového břitu na čele vrtacího nástroje – dláta, na něž působí velká přítlačná osová síla.

d) Vrtání s vrtnou nádobou

Vrtání s vrtnou nádobou je charakterizováno tím, že k rozpojování horniny dochází působením břitů na čele vrtné nádoby. Rozpojená hornina vstupuje dovnitř nádoby. Vrtné nádoby jsou rozmanitého provedení a vyprazdňují se otevíratelným dnem.

Příklepové vrtání Nárazem úderníku vrtacího kladiva na vrtací tyč, která je spojena s vrtacím nástrojem (vrták, dláto), dochází k rozpojení horniny. Po každém úderu následuje potočení vrtacího nástroje.

Rotačně – příklepové vrtání Vrtací nástroj vytvoří v hornině nejprve příklepem vrub. Následuje pootočení nástroje při současném působení přítlaku. Hornina je oddělována v třískách.

Rozdělení vrtacích strojů podle způsobu přemísťování a) Samojízdné s vlastním agregátem pro pohon (na automobilním podvozku, na pásovém podvozku);
b) Přívěsné (na samostatném přívěsu, který je tažen mobilním energetickým prostředkem);
c) Nesené mechanizací (v tříbodovém závěsu traktoru);
d) Přídavné vrtací soupravy (na pásových a kolových podvozcích rýpadel, v ramenech výložníku univerzálních nakladačů smykem řízených, místo rýpacího zařízení UZS);
e) Ručně vedené s pojezdem, bez pojezdu (na kolovém podvozku, s opěrným kolem, koly);
f) Ručně nesené (s vlastním pohonem, s pohonem externím).

Vrtací stroje samojízdné s vlastním agregátem pro pohon jsou vybaveny vlastním energetickým prostředkem pro pojezd a pohon vrtacího nástroje (otáčky, posuv a změnu točivých momentů). Jsou vybaveny automatickým přísunem vrtných tyčí ze zásobníku. Běžně vrtají do hloubky až 150 m o průměrech 80 – 310 mm. Speciální stroje vrtají průměry až 3000 mm.
Vrtací stroje přívěsné nemají svůj vlastní pojezd a zdrojem pohonu může být elektrohydraulický agregát umístěný na podvozku nebo mimo podvozek. Pro vrtání jsou používány vrtací nástroje do průměru vrtu 180 mm a do hloubky až 50 m.
Vrtací stroje nesené nemají svůj vlastní zdroj pohonu a podvozek. Jsou zpravidla neseny v tříbodovém závěsu traktoru a poháněny vývodovou hřídelí traktoru. Pro vrtání jsou používány vrtací nástroje do průměru vrtu 80 – 300 mm (110, 160, 240) a do hloubky 1 m.
Přídavné vrtací soupravy na podvozcích zemních strojů využívají možností pohybu zemních strojů na pásových nebo kolových podvozcích, využívají jejich výložníková zařízení a hydraulický pohon pracovních adaptérů. Průměry vrtů se pohybují v širokém rozsahu v závislosti na použitém stroji a technologii vrtání (100 mm – 2000 mm do hloubky 25 m, 400 – 1200 mm do hloubky 22 m, 600 – 3000 mm do hloubky 80 m).
Vrtací stroje ručně vedené jsou opatřeny jednoduchým podvozkem s pohonem nebo bez pohonu. Pro vrtání jsou používány vrtací nástroje do průměru vrtu 80 – 350 mm (110, 160, 240) a do hloubky 0,8 m. Zdrojem energie pro vrtání je spalovací motor, hmotnost se pohybuje v rozmezí 26 – 80 kg.
Vrtací stroje ručně vedené používají vrtací nástroje do průměru vrtu 60 – 300 mm (60, 80, 90, 100, 150, 200, 250 a 300 mm). Hloubka vrtání je do 110 mm. Zdrojem energie pro vrtání je dvoudobý nebo čtyřdobý spalovací motor o výkonu 1,1 – 3,7 kW (disponují otáčkami vrtacího nástroje 150 až 250 ot.min-1), elektromotor (1,2 až 2,2 kW) nebo fyzická síla člověka. Hmotnost vrtacích strojů s pohonným agregátem se pohybuje v rozsahu 8 – 29 kg (například Hitachi DA 200 E, Dolmar PD-491, VIPER, Blue Bird PROFI T 130 HO, LUMAG, ACTIVE T 143 a další).

Využití zemních vrtacích strojů v komunální oblasti

Do první skupiny patří malé přívěsné vrtací stroje, nesené mechanizací (v tříbodovém závěsu traktoru), ručně vedené, s pojezdem, bez pojezdu a ručně nesené s vlastním motorem nebo bez motoru.
Obecně je lze použít všude tam, kde je půda (hornina) soudržná, aby se otvor po vyjmutí vrtacího nástroje nesesypával, například v suchém písku, resp. tzv. „tekoucím štěrku“, nebo nezavalil zborcenými stěnami vrtu, například v bahnitém terénu. Také je nelze použít tam, kde jsou pod povrchem skalnaté horniny nebo horniny s obsahem velkých kamenů.

o otvory pro sloupy vedení;
o otvory pro sloupky oplocení a ohradníků;
o otvory pro sadbu stromků a keřů;
o otvory pro uložení dopravních značení;
o otvory pro turistické, informační tabule a přístřešky;
o otvory pro sloupky přístřešků pro odpadní nádoby a na bedny s posypem;
o otvory pro zahrazovací sloupky.
Druhou skupinu tvoří stroje samojízdné s vlastním agregátem pro pojezd i pohon vrtacího nástroje a přívěsné a přídavné vrtací soupravy.
Lze je využít téměř všude, protože zemní vrtací stroje jsou, jako jediné zemní stroje, schopné pracovat v jakékoliv hornině (z hlediska tříd rozpojitelnosti hornin). Záleží na použití vhodné vrtací korunky s vrtacím nástrojem.

o horizontální vrty pro položení inženýrských sítí pod objekty, komunikacemi;
o vrtané studny, resp. vrty pro jímání podzemních vod pro pitné účely;
o vrty pro tepelná čerpadla;
o indikační vrty v průmyslových areálech, pod řízenými skládkami (Ø 80 – 300 mm);
o vrty sanační;
o vrty v těžebním průmyslu (pro vkládání náloživa);
o vrty pro železobetonové výztuhy (injektáž) při zpevňování břehů, hrází, podloží;
o vrty inženýrsko-geologické (Ø 100 – 200 mm).

Ing.Ivo Celjak, CSc.,
katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky,
Zemědělská fakulta v Českých Budějovicích

Popisek: Ruční vrtací nástroj

Komentáře ke článku 1

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *