Proč je prstencová matrice kritická pro výkon mlýna na pelety pro hospodářská zvířata?

Co je kruhová matrice v mlýně na pelety pro hospodářská zvířata a drůbež?

Kruhová matrice je jádro tvořící součást kruhového lisu na pelety, stroj široce používaný ve výrobě krmiv pro hospodářská zvířata a drůbež ke stlačování a vytlačování upraveného rmutového krmiva do stejnoměrných válcových pelet. Prstencová matrice je tlustostěnná, dutá válcová skořepina se stovkami nebo tisíci přesně vyvrtaných otvorů - nazývaných otvory nebo kanály - uspořádaných po jeho obvodu. Jak se matrice otáčí, přítlačné válečky uvnitř matrice stlačují podávaný materiál proti vnitřnímu povrchu, tlačí jej skrz otvory matrice, kde je vytlačován jako souvislé prameny a řezán na délku vnějšími noži. Výsledné pelety mají definovaný průměr, hustotu a tvrdost, které přímo ovlivňují příjem krmiva pro zvířata, stravitelnost a efektivitu dopravy.

Pojem "kotevní prstencová matrice" se konkrétně týká prstencových matric, které používají kotevní nebo upínací kroužek zadržovací systém pro zajištění matrice na držáku matrice nebo hnacího náboje mlýna na pelety. Tento způsob montáže využívá přesně obrobený kotevní kroužek, který pevně zablokuje matrici proti přírubě pohonu a přenáší točivý moment rovnoměrně přes čelo matrice, aniž by se spoléhal pouze na tření nebo sevření šroubů. Konstrukce kotevního kroužku zajišťuje soustřednost mezi matricí a lisovacími válci, což je kritické pro rovnoměrný tlak ve svěru po celé šířce matrice a pro dosažení konzistentní kvality pelet v celém výrobním cyklu. Nesouosost mezi matricí a válečky způsobuje nerovnoměrné opotřebení, sníženou průchodnost a nestálou tvrdost pelet, což vše ovlivňuje poměry konverze krmiva v chovech hospodářských zvířat a drůbeže.

Jak prstencová matrice generuje kvalitu pelet a proč na jejím designu záleží?

Geometrie otvoru v matrici je jediným nejvlivnějším konstrukčním parametrem při určování kvality pelet, propustnosti mlýna a spotřeby energie. Každý otvor matrice sestává ze vstupního válcového zahloubení nebo zkosení, které vede přiváděný materiál do kanálu, pracovní délky nebo účinné délky, přes kterou dochází ke stlačení, a v některých provedeních odlehčovacího otvoru na výstupu, který snižuje tření na vytlačované peletě. Poměr efektivní délky otvoru k průměru otvoru – známý jako poměr délky k průměru nebo poměr L/D – řídí kompresní poměr a přímo určuje tvrdost a trvanlivost pelet.

U krmiv pro hospodářská zvířata a drůbež se optimální poměr L/D liší podle druhu, věkové skupiny a složení přísad. Startovací krmiva pro brojlery, která vyžadují relativně měkké pelety pro mladé ptáky s omezenou pevností zobáku, se typicky vyrábějí s matricemi s nižšími poměry L/D přibližně 8:1 až 10:1. Nosná a chovatelská strava vyžadující tvrdší, odolnější pelety pro delší přepravní vzdálenosti a hromadné skladování používají matrice s poměrem L/D 12:1 až 16:1. Pelety pro přežvýkavce pro skot a ovce, které tolerují vyšší hustotu a musí odolávat mechanické manipulaci v systémech celkové smíšené krmné dávky (TMR), mohou používat ještě vyšší poměry. Použití matrice s poměrem L/D nevhodným pro složení krmiva má za následek buď rozpadající se prašné pelety, které snižují příjem zvířat, nebo příliš tvrdé pelety, které nadměrně spotřebovávají energii a snižují výkon mlýna.

Jaké materiály se používají k výrobě kotevních kroužků?

Materiál, ze kterého je prstencová matrice vyrobena, určuje její životnost, odolnost vůči korozi z páry a vlhkosti během úpravy přívodu a schopnost udržovat rozměrovou přesnost otvoru po tisíce hodin provozu. Prostředí výroby krmiv je vysoce abrazivní kvůli obsahu minerálů – zejména vápníku, fosforu a soli – v krmivech pro hospodářská zvířata a drůbež a kombinace otěru, vlhkosti a cyklického mechanického namáhání klade značné požadavky na vlastnosti materiálu matrice.

Zápustky z legované oceli

Většina prstencových zápustek pro výrobu krmiv pro hospodářská zvířata a drůbež je vyrobena z legovaných ocelí, nejčastěji chrom-molybdenových (Cr-Mo) nebo chrom-vanadiových (Cr-V) jakostí, které jsou po vyvrtání otvorů prokalené nebo cementované pro dosažení hodnot povrchové tvrdosti v rozmezí 55 až 62 HRC. Průběžně vytvrzené matrice poskytují stejnoměrnou tvrdost v celé stěně matrice a jsou preferovány pro vysoce abrazivní přípravky obsahující vysoké minerální inkluze nebo hrubé vláknité přísady. Povrchově tvrzené matrice mají tvrdou vnější vrstvu s tužším jádrem, které poskytuje lepší odolnost proti nárazu pro receptury obsahující tvrdá celá zrna nebo granulovaná aditiva, která vytvářejí náhlé tlakové skoky v otvorech matrice.

Zápustky z nerezové oceli

Kroužky z nerezové oceli , typicky vyrobené z 316 nebo 17-4PH precipitačně kalené nerezové oceli, jsou určeny pro výrobu medikovaného krmiva, krmiv pro akvakulturu s vysokým obsahem vlhkosti a provozy, kde musí být minimalizována křížová kontaminace mezi produktovými řadami díky lepší čistitelnosti. Nerezové matrice odolávají důlkové korozi přísadami obsahujícími chloridy a udržují čistší povrchovou úpravu otvoru v průběhu času, čímž snižují tendenci lepkavých nebo vysoce tučných krmiv přilnout k otvorům matrice a způsobit ucpání. Kompromisem jsou vyšší počáteční náklady a nepatrně nižší tvrdost ve srovnání s ekvivalenty legované oceli.

Možnosti povrchové úpravy

Na prstencové raznice je aplikováno několik povrchových úprav, aby se prodloužila jejich životnost ve specifických aplikacích. Chromování povrchu vývrtu matrice a vnitřku otvorů zlepšuje odolnost proti korozi a snižuje koeficient tření, což snižuje požadavky na hnací sílu a snižuje hromadění tepla v matrici během provozu. Povlak z nitridu titanu (TiN) aplikovaný fyzikálním napařováním (PVD) přidává na povrch matrice tenkou, extrémně tvrdou keramickou vrstvu, která výrazně prodlužuje životnost u vysoce abrazivních surovin bohatých na minerály. Nitridační úpravy difundují dusík do povrchu oceli, aby se vytvořila směsná vrstva a difúzní zóna, která zlepšuje tvrdost a odolnost proti korozi bez rozměrového zkreslení.

Klíčové specifikace, kterým je třeba porozumět při výběru prstencové matrice

Při nákupu náhradní nebo nové kruhové matrice pro mlýn na pelety pro hospodářská zvířata a drůbež musí být několik rozměrových a výkonnostních specifikací přesně přizpůsobeno jak modelu mlýna, tak zamýšlenému složení krmiva. Následující tabulka shrnuje kritické parametry a jejich význam:

Při objednávání náhradní matrice je nezbytné potvrdit výrobce frézy, číslo modelu frézy a původní číslo dílu matrice, pokud je k dispozici. Různí výrobci peletových mlýnů – včetně CPM, Bühler, Andritz, Muyang a dalších – používají patentované montážní systémy kotevního kroužku se specifickými tolerancemi a matrice vyrobená podle nesprávných rozměrových standardů nebude správně namontována na hnací náboj mlýna bez ohledu na to, jak přesně odpovídá vzor otvoru.

Jak sladíte specifikace prstencových matric s různými druhy hospodářských zvířat a drůbeže?

Specifikace krmných pelet se výrazně liší mezi druhy hospodářských zvířat a drůbeže a mezi různými fázemi výroby v rámci jednoho druhu. Kruhová matrice musí být vybrána tak, aby produkovala pelety, které splňují požadavky na fyzickou kvalitu každé konkrétní kategorie krmiva. Při specifikaci matric pro hlavní aplikace pro chov dobytka a drůbeže platí následující úvahy:

• Brojleři a nosnice: Startovací krmiva pro brojlery (0–10 dní) obvykle používají otvory o průměru 2,0 mm až 2,5 mm s nízkým poměrem L/D k výrobě měkkých, snadno konzumovatelných drobků. Pěstitelské a dokončovací diety používají matrice o průměru 3,0 mm až 4,0 mm. Vrstvená krmiva se často peletují o tloušťce 3,5 mm až 4,5 mm s vyššími poměry L/D pro zlepšený index trvanlivosti pelet (PDI), přičemž se zaměřují na hodnoty PDI nad 85 %, aby se minimalizovaly jemné částice v systémech automatického podávání.
• Produkce prasat: Startovací krmiva pro selata vyžadují pelety o malém průměru 2,5 mm až 3,0 mm se střední tvrdostí. Krmivo pro prasata pro pěstitele-finishera se typicky peletuje na 4,0 mm až 6,0 mm. Vysokoenergetické krmivo pro prasata se zvýšeným obsahem tuku vyžaduje matrice s dobře leštěným povrchem otvorů a vhodnými úhly zkosení, aby se zabránilo zablokování způsobenému tukem během spouštění.
• Krmivo pro přežvýkavce: Krmiva pro dobytek a ovce se typicky vyrábějí jako pelety o průměru 6,0 mm až 10,0 mm nebo jako ořechy o velikosti 8,0 mm až 12,0 mm, což vyžaduje matrice s velkým průměrem otvorů a robustní konstrukcí stěn. Složení s vysokým obsahem vlákniny pro přežvýkavce obsahující vlákninu, slámu nebo řepné řízky jsou vysoce abrazivní a využívají průvlaky z průběžně kalené legované oceli s povrchovou úpravou pro prodloužení životnosti.
• Krmivo pro králíky a malá zvířata: Králičí pelety mají typicky průměr 3,5 mm až 5,0 mm s relativně vysokými poměry L/D k výrobě pevných, pomalu se rozpouštějících pelet, které odpovídají selektivnímu chování králíků při krmení a snižují plýtvání v regálových krmítkách.

Jak by měly být prstencové matrice instalovány a udržovány, aby se maximalizovala životnost?

Správná instalace a systematická údržba matrice kotevního kroužku jsou stejně důležité jako počáteční specifikace matrice a kvalita materiálu. Dokonce i matrice prémiové třídy zajistí zkrácenou životnost, pokud je instalována nesprávně nebo provozována bez řádných protokolů údržby.

Postup instalace zápustek s kotvicím kroužkem

Před instalací nové nebo renovované kruhové matrice důkladně očistěte držák matrice a dosedací plochy kotevního kroužku, abyste odstranili veškerý zbytkový podávaný materiál, rez nebo nečistoty, které by bránily přesnému usazení. Zkontrolujte kontaktní plochy kotevního kroužku a hnacího náboje, zda na nich nejsou otřepy nebo vyvýšený kov, které by mohly způsobit nerovnoměrný upínací tlak. Naneste tenkou vrstvu směsi proti zadření na kontaktní plochy kotevního kroužku, abyste zabránili zadření a usnadnili budoucí odstranění. Nainstalujte matrici na náboj pohonu a ujistěte se, že klíče nebo výstupky pohonu zcela zapadly do příslušných drážek. Utahujte šrouby kotevního kroužku rovnoměrně do kříže na hodnotu točivého momentu specifikovanou výrobcem – nerovnoměrné utahování způsobuje házení matrice, což urychluje opotřebení válečku a matrice. Po instalaci ověřte před zahájením výroby nastavení mezery mezi matricí a válcem pomocí postupu spároměru výrobce mlýna.

Záběhové nové nástroje

Nové prstencové matrice by měly být vždy zaběhnuty před použitím pro plnou výrobu. Standardní postup záběhu zahrnuje naplnění otvorů v matrici směsí oleje a jemného písku – nebo speciální ochucovací směsí v matrici – a provoz mlýna při sníženém výkonu po dobu 20 až 30 minut. Tento proces leští stěny otvorů, odstraňuje stopy po obrábění a vytváří v otvorech tenkou mazací vrstvu, která výrazně snižuje riziko ucpání během prvních hodin výroby. Přeskočení postupu záběhu s novou matricí často vede k ucpání otvorů, prokluzu válečku a přetížení motoru při prvním spuštění, zejména u receptur s nízkou vlhkostí nebo vysokým obsahem vlákniny.

Běžné postupy údržby

• Naplňte otvory v matrici směsí oleje a pilin na konci každé výrobní série, abyste zabránili korozi způsobené vlhkostí a tvrdnutí krmiva v otvorech během období odstávky, zejména ve vlhkém klimatu.
• Zkontrolujte povrch vnitřního otvoru matrice při každém odstranění matrice, zda nevykazuje stopy po stopách válečků, které indikují nesprávné nastavení mezery mezi válečky a matricí nebo opotřebení válečkových ložisek, které je třeba vyřešit před opětovnou instalací matrice.
• Sledujte trendy délky a tvrdosti pelet během výroby. Progresivní nárůst tvrdosti pelet beze změn složení obvykle naznačuje, že se otvory matrice opotřebovávají a efektivní poměr L/D se zvyšuje, což signalizuje, že se matrice blíží ke konci své životnosti.
• Zaznamenávejte provozní hodiny matrice a výrobní tonáž pro každou matrici, abyste vytvořili historii výkonnosti, která podporuje informovaná rozhodnutí o načasování výměny matrice a hodnocení dodavatele.
• Když matrice dosáhne konce své životnosti při výrobě v plné tloušťce, vyhodnoťte, zda přebroušení povrchu vnitřního otvoru pro obnovení kontaktního profilu válce může rozšířit její použití pro posuvy s nižší specifikací před konečným vyřazením.

Jaká jsou nejčastější selhání prstencových zápustek a jak jim lze předejít?

Pochopení způsobů selhání prstencových lisovnic v provozu mlýnů na pelety pro hospodářská zvířata a drůbež umožňuje operátorům krmiv a technikům údržby podniknout preventivní opatření dříve, než dojde k poruchám, a přesně diagnostikovat hlavní příčinu poruch, když k nim dojde. Mezi nejčastější způsoby selhání a jejich primární příčiny patří:

• Zablokování otvoru v matrici: Způsobeno nedostatečnou úpravou páry, nedostatečným záběhem matrice, recepturami s vysokým obsahem tuku bez dostatečného promíchání nebo odstavením bez postupu plnění otvorů. Lze mu předejít správným řízením teploty klimatizace a důslednou údržbou na konci provozu.
• Nerovnoměrný vzor opotřebení otvorů: Obvykle je důsledkem nesprávného nastavení mezery mezi válečky, opotřebených válečkových ložisek způsobujících kývání válečků nebo nesouososti matrice v důsledku nesprávné instalace kotevního kroužku. Výsledkem je proměnná tvrdost pelet po celé šířce nástroje a zrychlené lokalizované opotřebení.
• Prasknutí nebo zlomenina zápustky: Obvykle je to způsobeno utlačením kovu vstupujícím do zóny matrice, silným přetížením v důsledku mokrého nebo nesprávně upraveného posuvu nebo únavou z provozu s nesprávným nastavením válce po delší dobu. Detekce kovů před peletovací jednotkou je nezbytnou ochranou proti poškození kovem.
• Korozní důlková koroze povrchů otvorů: Vyskytuje se, když jsou matrice skladovány nebo ponechány v nečinnosti s vlhkostí zatíženým krmivem v otvorech. Povrchy důlkových otvorů zvyšují tření, snižují kvalitu povrchu pelet a urychlují další korozi. Zabráněno důsledným používáním vypínacích směsí na bázi oleje a suchými skladovacími podmínkami pro náhradní raznice.

Zavedení formálního systému správy matric, který sleduje datum instalace každé matrice, kumulativní výrobní tonáž, historii údržby a důvod vyřazení z provozu poskytuje základ dat potřebný k optimalizaci výběru matrice, zlepšení vztahů s dodavateli a postupnému snižování nákladů na tunu výroby pelet v rámci celé operace výroby krmiva.