ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТНОШЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ДОИЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 1999 года по МПК A01J7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к приборам для определения соотношений пульсаций доильного аппарата.

Известно устройство [1] для определения соотношения пульсаций доильного аппарата, состоящее из блоков управления, регистрации и питания, электроконтактного датчика пульсаций, соединенный с блоком регистрации. Данное устройство производит определение соотношения пульсаций доильного аппарата по пульсатору. Однако, для процесса машинного доения животных имеет значение соотношение пульсаций не то, которое создает пульсатор, а то которое фактически получается в доильном стакане.

Близким по технической сущности и дотигаемому результату к предлагаемому техническому решению является устройство [2], рис. 33, с. 62, под названием "Схема прибора для определения соотношения тактов". Это устройство состоит из датчика пульсаций, в виде мембраны и блока регистрации (стержень с гибкой трубкой в двухкамерном сосуде). Мембрана связана с одной стороны объемом межстенного пространства стакана, а с другой стороны посредством стержня с гибкой трубкой сосуда с жидкостью. Под действием разряжения (или атмосферного давления) создаваемого в межстенном пространстве доильного стакана мембрана перемещается, воздействуя через шток на гибкую трубку и из нее жидкость вытекает в одну из двух камер сосуда для сбора жидкости. По соотношению объемов жидкости в камерах определяют соотношение пульсаций: такта сжатия и такта сосания.

По сравнению с вышеописанным аналогом устройство имеет преимущество, заключающееся в том, что определение соотношений пульсаций производится непосредственно в доильном стакане.

Вместе с тем, данное устройство имеет неадекватность замера соотношения тактов.

Этот недостаток обусловлен следующими факторами. Во-первых, на продолжительность истечения жидкости из трубки влияет упругость мембраны, которая изменяется во времени, и ее инерционность. Во-вторых, сама гибкая трубка при имеющем место частом изменении разряжения на атмосферное давление, и наоборот, приобретает инерционную силу, которая влияет на длительность перемещения мембраны. В-третьих, изменение разряжения и атмосферного давления в межстенном пространстве доильного стакана не соответствует характеру перемещения сосковой резины, что определяет истинное соотношение пульсаций.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является устройство (3), рис. 10, с. 22, под названием "Принципиальная схема регистрации параметров доильного аппарата". Это устройство также состоит из датчика пульсаций в виде щупа с упругими стержнями, соединенных кольцом между собой. Щуп с упругими стержнями и центральным контактным стержнем вставляется внутрь сосковой резины. При смыкании сосковой резины происходит перемещение упругих стержней к контактному стержню. Момент контакта фиксируется на самописце, что соответствует началу такта сжатия.

По сравнению с вышеописанными аналогами устройство-прототип имеет преимущество, заключающееся в том, что непосредственно фиксируется момент смыкания сосковой резины.

Вместе с тем, данное устройство имеет низкую точность замера соотношения тактов сосания и сжатия.

Этот недостаток обусловлен следующими факторами. Во-первых, на продолжительность смыкания сосковой резины влияет упругость стержней щупа. Во-вторых, фиксируется только смыкание сосковой резины в центре. Характер смыкания в периферийных точках в горизонтальной плоскости не фиксируется. Это затрудняет определение полного смыкания сосковой резины, а значит определения наступления такта сжатия.

Задача решаемая устройством, повышение точности определения соотношения пульсаций доильного аппарата, что позволит исключить некачественное доение животных.

Это достигается предлагаемым устройством, которое, как и прототип, содержит первичный преобразователь, закрепленный к элементам доильного стакана и подключенный своими выводами электродов к блоку регистрации результатов измерения.

В отличие от прототипа, в заявляемом устройстве первичный преобразователь выполнен в виде двух равных по высоте кооксиально расположенных цилиндрических секций с двойными стенками - электродами, при этом одна из секций расположена внутри сосковой резины, а вторая в межстенном пространстве доильного стакана за ней, при этом одна из стенок каждой секции, являющаяся потенциальным электродом, выполнена из токопроводящих нитей и расположена непосредственно у поверхности упругого элемента доильного стакана, при этом заземленный электрод внешней секции преобразователя выполнен в виде набора пластинок количество которых равно числу нитей потенциального электрода внешней секции и расположенных радиально с ними, а заземленный электрод внутренней секции в виде центрального стержня, причем один конец каждого из потенциальных электродов закреплен в подвижном электрическом кольце, а каждый другой - в неподвижном.

Существенность отличий предлагаемого устройства можно объяснить следующим образом.

Пульсатор доильного аппарата преобразует постоянное разряжение в переменное с определенным соотношением в единицу времени с целью снижения вредного воздействия постоянного разряжения на сосок вымени коровы максимальной интенсивности молоковыведения и т.д. Непосредственное воздействие на сосок вымени осуществляет сосковая резина, которая в зависимости от соотношения тактов изменяет длительность сосания и сжатия. Такт сжатия обеспечивает снижение действия разряжения на сосок коровы.

Поэтому центральной частью устройства является сосковая резина. Она воспринимает воздействия с пульсатора в виде смены разряжения на атмосферное давление и наоборот в межстенном пространстве доильного стакана при постоянном разряжении в подсосковой камере.

Когда в межстенное пространство доильного стакана подается разряжение - происходит такт сосания, когда атмосферное давление - такт сжатия. Учитывая то, что скорость распространения разряжения высока, сосковая резина приобретает "инерционность". Поэтому, когда фиксируется смена и продолжительность разряжения на атмосферное давление и наоборот, в межстенном пространстве стакана, а по длительности определяет соотношение тактов), положение сосковой резины при этом не отражают в динамике характер нарастания, длительности и падения разряжения. То есть, она находится в сомкнутом состоянии (такт сжатия) уже при произошедшей смене разряжения на атмосферное давление. В дальнейшем она удерживается в такте сжатия силой, создаваемой постоянным разряжением под соском. При этом сила натяжения сосковой резины в гильзе доильного стакана должна была бы способствовать ее размыканию. Однако, она оказывает слабое воздействие, так как это свойство тонкостенных оболочек (3). Это воздействие ослабевает в процессе эксплуатации сосковой резины ввиду уменьшения толщины ее стенок на 0,1...0,2 мм и увеличении длины на 25... 40 мм (4). Поэтому происходит увеличение продолжительности такта сжатия и уменьшение такта сосания. Ввиду этого соотношение тактов, фиксируемое по изменению разряжения на атмосферное давление и наоборот, в доильном стакане не соответствует действительному процессу сосания (такт сосания) и сжатия (такт сжатия).

Кроме этого, фиксируя момент смыкания сосковой резины в ее центральной части (осевой) не получаем информации по ее смыканию вдоль всей горизонтальной линии от средины. Это не позволяет судить о защите соска животного от разряжения.

Таким образом, возникает необходимость фиксации сосковой резины в гильзе доильного стакана в положении сомкнутости (такт сжатия) и разомкнутости (такт сосания) для истинного определения соотношения тактов, что существенно влияет на процесс истечения молока из соска вымени животных. Это обеспечивается введением в межстенное и подсосковое пространство регистрирующих устройств в виде кольцевых нитевых датчиков.

Данное устройство можно использовать только при определении соотношения тактов доильных аппаратов.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Устройство содержит внешний, внутренний и нитевые датчики 1 и 2 с подвижными 3, 4 и неподвижными 5, 6 кольцами, между которыми натянуты металлические нити 7, 16, соединенные по периметру. Кольца выполнены из диэлектрического материала. Датчик 1 крепится на стержне контактном 8, который вставлен в заглушку 9 сосковой резины 10 доильного стакана 11. Неподвижное кольцо 5 датчика 1 с натягом закреплен на конце стержня контактного 8, а подвижное 3 - в верхней части с зазором, причем оно соединено с возвратной пружиной 12. Датчик 2 крепится на внутренней стороне гильзы доильного стакана 11. Неподвижное кольцо 6 жестко закреплено в верхней части доильного стакана 11, а подвижное 4 - свободно перемещается в нижней части гильзы, и оно соединено с возвратной пружиной 13.

Электрические сигналы по проводам 14 с датчиком 1 и 2 поступают в блок регистрации 15.

Длина нитевых датчиков 1 и 2 выбрана из условия, что зона смыкания сосковой резины 10 постоянно изменяется в процессе эксплуатации и равняется 2/3 длины гильзы 11. Ширина межстенного пространства составляет 2...3 мм, что и определяет допустимую ширину нитевого датчика 2. Диаметр нитевого датчика 1 не превышает 10 мм, что определяет ход нитей 2...3 мм. Усилие, с которым натянуты нити, на порядок меньше усилия смыкания и размыкания сосковой резины и составляет 0,01 H.

Устройство работает следующим образом. При подаче в межстенное пространство атмосферного давления сосковая резина 10 смыкается и прижимает нити 7 датчика 1 к контактному стержню 8. Сигнал подается на блок регистрации 15. Одновременно, сосковая резина, сжимаясь вдоль горизонтальной линии, прижимает нити 16 к пластинкам 17 датчика 2. Сигнал подается на блок регистрации 15. Пружина 13 возвращает датчик в исходное положение. Кривая записи смыкания в осевой части и по крайним периферийным точкам показывает характер смыкания. Если оно длительно по времени (0,5...0,7 с), то не произойдет полного смыкания сосковой резины под соском животного. При подаче в межстенное пространство разряжения сосковая резина размыкается и возвратные пружины 12, 13 способствуют приобретению металлическим нитям исходного состояния. Процесс повторяется.

Изобретение с сравнении с известными устройствами, в частности с прототипом, имеет преимущество, заключающееся в определении моментов смыкания и размыкания сосковой резины с помощью кольцевых нитевых датчиков, что позволяет найти истинное соотношение тактов, т.е. длительность процесса истечения молока из соска вымени животного и его прекращения. Это обеспечивает оценку эсплуатационной возможности доильного аппарата и, как следствие, повысить интенсивность молоковыведения. Так, например, исследования, проведенные на ферме с поголовьем 3000 коров показали следующее. Доильные аппараты, у которых замеряли соотношение тактов известным устройством, имели соотношение тактов в рекомендуемых пределах 70/30%...75/25%, а предлагаемым устройством - 50/50%...60/40%. После приведения соотношения тактов к рекомендуемым значениям интенсивность молоковыведения возросла с 0,8...1,1 л/мин до 1,5...1,7 л/мин при достоверности 0,99. Это преимущество, с другой стороны, способствует быстрому выдаиванию животных, что приводит к их раздою.

Экономический эффект, получаемый за счет повышения продуктивности коров рассчитываем для учебно-опытного хозяйства ЧИМЭСХ, где проводились исследования и внедрено предлагаемое устройство.

Ожидаемый экономический эффект составляет:
Q = m • P • k • Ц,
где: m - численность коров (2900);
P - среднегодовая продуктивность (3650 кг/г);
k - коэффициент, повышение продуктивности, 1,1 (7);
Ц - себестоимость 1 ц молока (1,4 руб).

Q = 2900 • 36 • 1,1 • 1,4 = 156300 руб/год
В расчете на голову 5,6 руб.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. А. С. 810163. СССР. Устройство для замера фаз пульсаций пульсатора доильного аппарата. Залцманис Г.Р., Залькалнс Э.Я., Укстиньш Я.Т. Опубл. Б. И. N 9, 1981.

2. Искандарян М.И. Механизация животноводческих ферм. Методические указания и задания для лабораторных занятий студентам - заочникам сельскохозяйственных вузов по специальности 1509 - "Механизация сельского хозяйства". М. ВСХИЗО, 1978, с. 62.

3. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Механизация животноводческих ферм". Доильные аппараты. Челябинск, 1989, с. 34.

4. Векуа Н. Некоторые общие методы построения различных вариантов теории оболочек. - М.: Наука, 1982, с. 282.

5. Бабкин В. П. , Савран В.П. и др. Оценка физических свойств сосковой резины при эксплуатации. - Механизация и электрификация сельского хозяйства, N 12, с. 22...23.

6. Бирюкова Е. , Ступак И., Лапин Э. Исследование сосковой резины. - Молочное и мясное скотоводство, 1981, N 11, с. 11...13.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к доильным аппаратам для машинного доения животных. Техническим результатом является повышение точности определения соотношения пульсаций доильного аппарата, что позволит исключить некачественное доение животных. Первичный преобразователь выполнен в виде двух равных по высоте цилиндрических секций с двойными стенками-электродами. Одна из секций расположена внутри сосковой резины, а другая - в межстенном пространстве доильного стакана. Внешняя стенка секций - потенциальный электрод - выполнена из токопроводящих нитей, расположенных непосредственно у поверхности упругих элементов доильного стакана, а заземленный электрод внешней секции преобразователя выполнен в виде набора пластинок, расположенных против нитей. Заземленный электрод внутренней секции выполнен в виде центрального несущего стержня в этой секции, причем один конец токопроводящих нитей секции закреплен в подвижном диэлектрическом кольце, а другой - в неподвижном. Выводы электродов первичного преобразователя подключены к блоку регистрации, например самописцу. В процессе работы доильного аппарата регистрируются моменты смыкания токопроводящих нитей с центральным несущим стержнем и набором пластин. 1 ил.

Устройство для определения соотношения пульсаций доильного аппарата, содержащее первичный преобразователь, закрепленный к элементам доильного стакана и подключенный своими выводами электродов к блоку регистрации результатов измерения, отличающееся тем, что первичный преобразователь выполнен в виде двух равных по высоте коаксильно расположенных цилиндрических секций с двойными стенками-электродами, при этом одна из секций расположена внутри сосковой резины, а вторая - в межстенном пространстве доильного стакана за ней, при этом одна из стенок каждой секции, являющаяся потенциальным электродом, выполнена из токопроводящих нитей и расположена непосредственно у поверхности упругого элемента доильного стакана, при этом заземленный электрод внешней секции преобразователя выполнен в виде набора пластинок, количество которых равно числу нитей потенциального электрода внешней секции и расположенных радиально с ними, а заземленный электрод внутренней секции - в виде центрального стержня, причем один конец каждого из потенциальных электродов закреплен в подвижном электрическом кольце, а каждый другой - в неподвижном.