ДОИЛЬНЫЙ СТАКАН Российский патент 1995 года по МПК A01J5/08 

Изобретение отосится к сельскому хозяйству и может быть использовано на молочно-товарных фермах.

Известен доильный стакан, содержащий жесткий корпус и сосковую трубку, образующие межстенную камеру и эластичные пневмокамеры, выполненные в виде цилиндров с жесткими торцами, воздействующие на сосковую трубку в плоскости, перпендикулярной оси стакана, расположенные в межстенной камере ярусно, попарно и симметрично относительно сосковой трубки. Корпус снабжен молочным патрубком и патрубком, ведущим в межстенную полость. Общим в известном стакане и в предлагаемом изобретении является наличие жесткого корпуса, сосковой трубки, межстенной камеры, эластичных пневмокамер, расположенных попарно ярусами вдоль оси стакана. Удержание стакана на соске осуществляется за счет небольшого вакуума в подсосковой камере.

Известное устройство имеет недостаточную эффективность доения, поскольку по мере выдаивания железы тургор соска уменьшается, что ведет к спаданию доильного стакана с соска к концу дойки.

Известен доильный стакан, содержащий корпус с размещенной в нем сосковой трубкой, образующие межстенную камеру с расположенными в ней пережимающими эластичными камерами и механизма растяжения сосковой трубки, состоящего из эластичных камер, которые находятся, с одной стороны между дополнительным упором, жестко связанным с сосковой трубкой, и упором, жестко закрепленным на корпусе стакана, а с другой между упором закрепленным на корпусе стакана и с расширяющимся участком сосковой трубки со стороны входа в стакан. Сосковая трубка в области прилегания к ней средней пары пережимающих пневмокамер имеет растягиваемый участок. Молоко из стакана отводится через молоковыводящий патрубок, а вакуум во внутреннюю полость подводится через специальный патрубок. Общим в известном стакане и в предлагаемом изобретении является наличие корпуса, сосковой трубки с растягиваемым участком, межстенной полости, пережимающих пневмокамер и механизма растягивания сосковой трубки.

Вместе с тем известное устройство имеет недостаточно высокую надежность и эффективность доения. Это обусловлено тем, что в известном устройстве амплитуда подтягивания стакана ограничена длиной прокатывания пережимающих эластичных камер нижнего или верхнего яруса. Это снижает надежность удержания доильного стакана на сосках (особенно на тонких и эластичных сосках), т.е. надежность процесса доения, а также его эффективность.

Известен доильный стакан, содержащий корпус с сосковой трубкой, образующие межстенную камеру с размещенными в ней парами эластичных камер для пережатия соска и камер для подтягивания стакана, все камеры снабжены патрубками. Патрубок, подводящий давление к нижней паре пережимающих камер, связан со входом подтягивающей камеры через параллельно соединенные диод и дроссель, размещенные в межстенной камере. Сосковая трубка в области прилегания к ней средней пары пережимающих пневмокамер имеет растягиваемый участок. Общим в известном доильном стакане и предлагаемом изобретении является наличие корпуса, сосковой трубки с растягиваемым участком межстенной камеры, пережимающих и подтягивающих пневмокамер.

Однако известное устройство имеет недостаточную эффективность доения. Это связано с тем, что в известном устройстве амплитуда подтягивания стакана ограничена длиной прокатывания пережимающих эластичных камер нижнего яруса. За счет этого снижается надежность удержания доильного стакана на тонких и эластичных сосках, т.е. надежность и эффективность процесса доения.

Известен доильный стакан, наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению. Доильный стакан содержит корпус с размещенной в нем сосковой трубкой, образующие межстенную камеру с находящимися в ней пережимающими пневмокамерами и механизмом растягивания сосковой трубки, состоящим из дополнительной пневмокамеры, ограниченной эластичными мембранами и упорами, где наружная и внутренняя боковые стороны пневмокамеры являются жесткими. Наружная боковая сторона жестко связана с корпусом стакана, а внутренняя боковая сторона с упором, закрепленным на сосковой трубке, имеющей в области прилегания к ней средней пары пережимающих пневмокамер растягиваемый участок. Упор снабжен кронштейнами, на которых закреплена нижняя пара пережимающих пневмокамер. Общим в известном доильном стакане и предлагаемом изобретении является наличие жесткого корпуса, сосковой трубки с растягиваемым участком, пережимающих пневмокамер и механизма растяжения сосковой трубки.

Недостатками известного устройства являются невысокая эффективность и надежность доения. Это обусловлено тем, что в известном устройстве не обеспечивается изменение амплитуды подтягивания стакана в зависимости от вязкоэластичных свойств соска вымени. Здесь следует отметить, что вязкоэластичные свойства сосков варьируют в широких пределах у разных животных. Сверх того у одного и того же животного вязкоэластичность сосков отличается друг от друга. И наконец, в процессе доения вязкоэластичность сосков существенно изменяется. Поэтому установление какой-то фиксированной амплитуды подтяжки во всех доильных стаканах для сосков одного животного может быть оптимальным, для другого избыточным (стаканы будут сильно наползать на сосок), а для третьего недостаточным (стаканы будут сползать с сосков).

В известном устройстве механизм растяжения сосковой трубки ввиду конструктивных особенностей его пневмокамеры имеет жесткость (изменение создаваемого механизмом усилия при изменении хода механизма на единицу длины при постоянном давлении внутри камеры) порядка 10 кгс/см. При таком значении жесткости механизм растяжения практически не чувствителен к изменениям вязкоэластичных свойств соска и величина растяжения сосковой трубки с соском является фиксированной. Из правил ручного доения известно, что при доении способом "кулаком" желательно, чтобы нижняя часть соска выступала из сжатой ладони дояра на 1,5-2 см. Это необходимо для предотвращения во время доения сильного растяжения и разрыва тканей нижнего участка соска в момент создания в нем максимального гидравлического давления (особенно при тугом сфинктере соска). Поэтому в доильном стакане требуется также ограничение от чрезмерного раздувания нижней части соска. Это условие в доильных стаканах выжимающего действия и в том числе в известном доильном стакане реализуется за счет сужения нижней части сосковой трубки. Однако в ряде случаев при определенной конфигурации кончика соска наблюдается сжатие канала сфинктера соска вплоть до его полного закрывания тканями соска, находящимися в суживающемся участке сосковой трубки. В результате снижается надежность и эффективность процесса доения.

Цель изобретения повышение эффективности и надежности процесса доения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном доильном стакане, содержащем корпус и сосковую трубку, образующие межстенную камеру с находящимися в ней пережимающими пневмокамерами и механизмом растяжения сосковой трубки, состоящим из дополнительной пневмокамеры, ограниченной эластичными мембранами, упорами и жесткими боковыми стенками, из которых наружная боковая стенка жестко связана с корпусом стакана, а внутренняя с упором, закрепленным на сосковой трубке, причем упор снабжен кронштейнами, на которых закреплена нижняя пара пережимающих пневмокамер, а сосковая трубка имеет растягивающийся участок в области прилегания к ней средней пары пережимающих пневмокамер, в соответствии с предполагаемым изобретением нижняя пара пережимающих пневмокамер зафиксирована в рамке и закреплена на сосковой трубке, имеющей дополнительный растягиваемый участок, расположенный между областью прилегания к трубке нижней пары пережимающих пневмокамер и молоковыводящим патрубком, а механизм растяжения сосковой трубки имеет жесткость менее 1 кгс/см и выполнен, например, в виде вставленных друг в друга сильфонов, связанных в верхней части с корпусом, а в нижней части с молоковыводящим патрубком. Такое конструктивное решение обеспечивает более надежное удержание доильного стакана на сосках, имеющих различные вязкоэластичные свойства, и повышает эффективность доения.

На фиг.1 схематично изображен доильный стакан с раздутыми пережимающими пневмокамерами нижнего яруса; на фиг.2 то же, с поданным давлением в полость между сильфонами.

Доильный стакан содержит корпус 1 с размещенной в нем сосковой трубкой 2, образующие межстенную камеру 3, с находящимися в ней пережимающими эластичными камерами 4. Две верхние пары камер 4 прилегают к упорам 5, жестко связанным с корпусом 1. Давление к камерам подводится через патрубки 6. Камеры 4 нижней пары зафиксированы в жесткой рамке 7, связанной с корпусом лишь через эластичные подвижные патрубки 8 для подведения давления к камерам 4 нижней пары. Эти камеры закреплены на сосковой трубке (например приклеены) и смещаются вместе с рамкой при растяжении сосковой трубки. Молоко из соска отводится через молоковыводящий патрубок 9, а вакуум во внутреннюю полость подводится через патрубок 10. Сосковая трубка 2 имеет один растягиваемый участок 11 в области прилегания к ней средней пары пережимающих пневмокамер 4, а другой 12 между областью прилегания нижней пары пережимающих пневмокамер 4 и молоковыводящим патрубком 9. Механизм растяжения сосковой трубки состоит из двух вставленных друг в друга сильфонов, выполненных из эластичного материала, малого диаметра 13 и большого 14, образующих кольцевую камеру 15, которая связана с одной стороны с основанием корпуса 1, а с другой стороны через упорный фланец 16 с молоковыводящим патрубком 9. Сжатый воздух подается в камеру 15 через патрубок 17. В сосковой трубке 2 находится сосок 18.

Использование такой конструкции камеры механизма растягивания сосковой трубки позволяет снизить параметр жесткость данного механизма (изменение создаваемого механизмом усилия при изменении хода механизма на единицу длины при постоянном давлении внутри камеры) по сравнению с двухмембранным механизмом растяжения сосковой трубки более чем на порядок и сделать амплитуду подтяжки стакана зависимой от вязкоэластичных свойств соска.

Работает доильный стакан следующим образом. При подведении давления в верхнюю пару пережимающих пневмокамер 4 происходит локальное пережатие соска у основания и цистерна соска изолируется от цистерны вымени. Затем при подведении давления в нижележащие пары пневмокамер 4 молоко выводится из соска. Поступление пневматических импульсов в камеры 4 подобрано так, что в любой момент времени к одной из пар эластичных камер 4 подведено давление. Однако при этом стакан будет постепенно сползать с соска. Для компенсации сползания стакана с соска используется механизм растяжения сосковой трубки, обеспечивающей подтягивание стакана вверх по соску во время каждого цикла выведения молока. После того, как в нижней паре пневмокамер 4 давление достигает максимальной величины (фиг.1), давление подается в кольцевую камеру 15. Происходит растяжение сосковой трубки в области участков 11 и 12 и нижняя пара камер 4, пережимающая сосок, смещается к нижнему основанию стакана (фиг.2), а участок соска, прилегающий к вымени, втягивается вовнутрь стакана. В результате стакан подтягивается на некоторое расстояние вверх по соску, компенсируя сползание. Затем давление подается в верхнюю пару пневмокамер 4. После этого давление в нижней паре пневмокамер 4 и в камере 15 сбрасывается и цикл повторяется. Таким образом, смещение стакана за каждый цикл компенсируется его подтягиванием вверх по соску.

Подобрать величину подтяжки, которая позволила бы устанавливать динамическое равновесие при удержании доильного стакана на определенном уровне для сосков с различными вязкоэластичными свойствами, достаточно трудно. Так, например, доильный стакан с максимальной длиной подтяжки удовлетворительно функционирующий на эластичных сосках, будет наползать на жесткие соски и упираться в вымя. Если механизм подтяжки достаточно мощный и тянет сосок за каждый цикл с постоянной силой, в области прилегания к соску нижней пары выжимающих пневмокамер часто наблюдается натирание кожи соска. Поэтому для жестких сосков необходимо уменьшать амплитуду подтяжки. Использование в предлагаемом изобретении для механизма растяжения сосковой трубки кольцевой пневмокамеры, образованной двумя сильфонами позволяет снизить параметр жесткость механизма растяжения на порядок по сравнению с механизмом растяжения сосковой трубки известного доильного стакана и обеспечить автоматическое изменение амплитуды подтяжки в зависимости от вязкоэластичных свойств соска. Изучение силовых характеристик данного механизма растяжения показало, что нетрудно подобрать соответствующую амплитуду пневмоимпульса и механических свойств сосковой трубки, при которых ход механизма растяжения будет в широких пределах (1,5-2 раза) изменять свою величину в зависимости от сопротивления, которое этому механизму будет оказывать сосковая трубка с находящимся в ней соском. Так, с возрастанием сопротивления (стакан уперся в вымя, сосок жесткий) амплитуда механизма растяжения уменьшается, исключая тем самым натирание соска сосковой трубкой в области третьей пары пневмокамер. При увеличении эластичности соска амплитуда механизма растяжения возрастает и гарантирует надежность удержания стакана на соске, т.е. автоматически устанавливается динамическое равновесие между подъемом и сползанием стакана на соске.

Наличие нижнего растягивающегося участка 12 сосковой трубки улучшает процесс выведения молока в случае длинного соска. Конец такого соска в результате подтягивания стакана по соску будет постоянно упираться в сужение сосковой трубки 2 в области ее крепления с молоковыводящим патрубком 9, что при определенной форме кончика соска может вызвать сжатие соскового канала и уменьшение скорости выведения молока. Растяжение нижней растягиваемой части 12 сосковой трубки (фиг.2) при каждом цикле будет вызывать отход кончика соска от сужения трубки, тем самым предотвращая постоянное сжатие кончика соска. Кроме того, наличие нижнего растягивающегося участка 12 сосковой трубки увеличивает зависимость амплитуды подтяжки стакана от вязкоэластичных свойств соска. Так, в случае, если верхняя часть стакана не упирается в вымя у основания соска участки 11 и 12 сосковой трубки будут растягиваться на величины Δl₁₁ и Δl₁₂ соответственно. Пренебрегая некоторым растяжением остальных участков сосковой трубки, можно записать, что Δl₁₁ + +Δl₁₂ Δl_м, где Δ l_м амплитуда механизма растяжения сосковой трубки. При упоре стакана в вымя усилие механизма подтяжки будет частично тратиться на растяжение соска. При этом усилие, создаваемое механизмом подтяжки, несколько увеличится, а Δl_м уменьшится, что приведет к уменьшению Δl₁₁. Помимо этого, увеличение усилия создаваемого механизмом подтяжки ведет к увеличению Δl₁₂, за счет чего Δ l₁₁ дополнительно уменьшится.

Рассмотренный выше механизм растяжения сосковой трубки, учитывающий вязкоэластичные свойства соска, где пневмокамера выполнена в виде вставленных друг в друга сильфонов, может быть реализован рядом других способов. Например, кольцевая пневмокамера изготовляется с использованием двух вставленных друг в друга конических чулковых мембран или комбинацией чулковой мембраны и сильфона вставленных друг в друга. В качестве механизма растяжения сосковой трубки может быть использован механизм, в котором сосковая трубка растягивается с помощью металлической пружины, имеющей малую жесткость. Пружина предварительно сжата с помощью пневмокамеры и при сбрасывании давления в пневмокамере пружина растягивает трубку.

Технико-экономическая эффективность предполагаемого доильного стакана по сравнению с базовым объектом, характеризующим мировой уровень техники и в качестве которого принят доильный стакан, используемый в серийно выпускаемых в стране доильных аппаратах, состоит в полноте опорожнения вымени за счет использования положительного давления для выведения молока из сосков. Проведение предварительных испытаний показало, что воздействие на механорецепторы соска вымени раздражающих импульсов, применяемых в предлагаемом доильном стакане, способствует возникновению полноценного рефлекса выведения молока, что повышает эффективность машинного доения и молочную продуктивность животных. В вакуумных стаканах серийно выпускаемых доильных аппаратов не всегда обеспечивается развитие полноценного рефлекса молокоотдачи. Кроме того, глубокий отсасывающий вакуум (-0,5 атм) нередко вызывает повреждение тканей железы и является одной из главных причин заболеваемости болезнями вымени. Ущерб от маститов, последующего сокращения лактации и преждевременной выбраковки животных достигает в нашей стране и за рубежом миллиардных сумм ежегодно. Предлагаемый доильный стакан позволит существенно снизить заболеваемость животных маститом и повысить их молочную продуктивность.

Использование: в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: доильный стакан содержит корпус 1 и сосковую трубку 2, образующие межстенную камеру 3 с находящимися в ней пережимающими пневмокамерами 4 и механизмом растяжения сосковой трубки. Сосковая трубка 2 имеет растягиваемый участок в области прилегания к ней средней пары пневмокамер. Нижняя пара пережимающих пневмокамер зафиксирована в рамке 7 и закреплена на сосковой трубке 2, имеющей дополнительный растягиваемый участок, расположенный между областью прилегания к трубке нижней пары пережимающих пневмокамер и молоковыводящим патрубком 9. Механизм растяжения сосковой трубки имеет жесткость менее 1 кгс/см и выполнен в виде вставленных друг в друга сильфонов, связанных в верхней части с корпусом, а в нижней - с молоковыводящим патрубком 9. При подаче давления в верхнюю пару пережимающих пневмокамер 4 происходит пережатие соска у основания. Затем при подведении давления в нижележащие пары пневмокамер молоко выводится из соска. Для компенсации сползания стакана с соска используется механизм растяжения сосковой трубки, обеспечивающий подтягивание стакана в верх по соску во время каждого цикла выведения молока. 2 ил.

ДОИЛЬНЫЙ СТАКАН, содержащий корпус и расположенную в нем сосковую трубку, образующие межстенную камеру с размещенными в ней последовательно одна за другой, пережимающими пневмокамерами и механизмом растяжения сосковой трубки, состоящим из дополнительной пневмокамеры и упоров, причем сосковая трубка в месте прилегания к ней средней пары пережимающих пневмокамер имеет растягиваемый участок, отличающийся тем, что межстенная камера снабжена рамкой, а сосковая трубка-дополнительным растягиваемым участком, расположенным между молоковыводящим патрубком и нижней парой пережимающих пневмокамер, размещенных в раме и закрепленных на сосковой трубке, при этом механизм растяжения сосковой трубки выполнен в виде вставленных друг в друга сильфонов, связанных в верхней части с корпусом, а в нижней с молоковыводящим патрубком, и имеет параметр жесткости менее 1 кгс/см.