ДОИЛЬНЫЙ СТАКАН Российский патент 2001 года по МПК A01J5/08 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к доильным стаканам.

Известен доильный стакан (1), содержащий гильзу, сосковую трубку с присоском и молокоотводную камеру с молочным патрубком. Для улучшения процесса доения путем снижения под соском вакуума при уменьшении молокоотдачи, доилный стакан снабжен мембраной с отверстием в центре и конусом для накрывания отверстия, который жестко закреплен на молокоотводной камере. Конус установлен с возможностью его перестановки вдоль продольной оси сосковой трубки.

Недостатками известной конструкции доильного стакана являются: во-первых, невозможность работать в автоматическом режиме эвакуации молока, поскольку для реализации процесса доения необходимо агрегатирование его с двухтактным или трехтактным доильным аппаратом; во-вторых, положение, когда мембрана плотно прижата к конусу и полость сосковой трубки отъединена от полости молокоотводящей камеры, обеспечивается действующим на мембрану балансом сил, который складывается из силы действующего на мембрану вакуумметрического давления в сосковой трубке, стремящейся открыть проходное сечение, и силы упругости самой мембраны, прижимающей мембрану к конусу, закрывающей пропускное сечение. При выведении молока из соска вымени в течение такта сосания нарушается этот баланс на очень короткий период, определяемый временем прохождения выдоенной порции молока через проходное сечение из сосковой трубки в молокоотводную камеру, после чего баланс сил восстанавливается и мембрана вновь перекрывает проход из одной камеры в другую. Таким образом давление под соском при закрытом положении мембраны будет постоянно стабилизироваться на одной и той же величине, определяемой конструктивно-режимными параметрами эксплуатируемого агрегата. Регулирование, о котором говорят авторы, происходящее вследствие попадания порции молока в сосковую трубку из соска вымени во время такта сосания, можно классифицировать как периодические колебания рабочего вакуумметрического давления. Говорить о полноценном регулировании, определенным образом влияющем на физиологичность процесса молоковыведения, в данном случае можно только в отношении такого параметра, как длительность такта сосания. Такт сосания будет продолжаться столько времени, сколько потребуется для эвакуации порции молока из полости сосковой трубки, так как баланс сил, действующих на мембрану, восстановится только после перехода молока из камеры над мембраной в подмембранную камеру. Поэтому, явно прослеживается зависимость длительности такта сосания от объема порции выдоенного молока за этот такт, то есть от интенсивности молокоотдачи. Регулирование вакуумметрического давления в зависимости от интенсивности молокоотдачи животного технически и технологически реализуется в степени, недостаточной для значимого влияния на физическое состояние животного и формирования у него лактационной доминанты.

Известен доильный стакан (2), содержащий сосковую трубку, размещенную внутри корпуса с пружиной и ограничителями перемещения шарикового клапана, расположенного в подсосковой камере, которая посредством молочной трубки сообщена с коллектором, и межстенную камеру. Для расширения функциональных возможностей за счет самостоятельного обеспечения пульсационного режима работы, в корпусе доильного стакана выполнено атмосферное отверстие с регулировочным винтом, а в нижней части сосковой трубки выполнены отверстия, расположенные по ее периметру, сообщающие между собой межстенную и подсосковую камеры, причем пружина установлена между шариковым клапаном и нижним ограничителем.

Недостатком известной конструкции является то, что техническая реализация процесса эвакуации молока из вымени не предусматривает регулирование вакуумного режима адекватно физиологическим особенностям молокоотдачи лактирующего животного. Фактически в известном доильном стакане, несмотря на возможность обеспечения автономной эвакуации молока отсутствуют конструктивные предпосылки создания физиологически обоснованного стимулирующего режима молоковыведения, что значительно сказывается, как показывает практика, и на физическом состоянии животного, и на молокопроизводящей отрасли животноводства в целом.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение физиологичности доильного стакана.

Поставленная цепь достигается тем, что в предлагаемой конструкции на сосковом чулке установлена кольцевая мембрана, выполняющая функцию датчика пневмодозатора, обеспечивающая в зависимости от упругости соска вымени животного порциальное перераспределение воздуха между камерами доильного стакана, и сосковая трубка, работающая как обратный клапан, посредством которой производится отъединение подсосковой камеры от вакуумированного молокопровода и потактовое удаление выдоенного из соска вымени молока. При изменении упругости соска изменяется величина деформации кольцевой мембраны, что, в свою очередь, сказывается на периодичности перехода мембраны из одного рабочего положения в другое, чем обеспечивается регулирование длительности перекрытия дроссельных отверстий в гильзе стакана, по которым происходит эвакуация воздуха из соответствующих камер. Таким образом, посредством изменения сдеформированного состояния кольцевой мембраны может быть обеспечено регулирование соотношения величин вакуумметрического давления в подсосковой и межстенной камерах доильного стакана так, что при соблюдении общего баланса сил, действующих на сосковую трубку, вызывающих сплющивание ее нижней части и отъединение подсосковой камеры от вакуумированного молокопровода, разрежение под соском будет изменяться пропорционально упругости соска. Для эвакуации выдоенной порции молока периодически в подсосковую камеру подается дополнительный объем воздуха, доступ которого под сосок обеспечивается соответствующим положением кольцевой мембраны. На короткий период времени происходит нарушение баланса сил, проходное сечение сосковой трубки открывается и молоко удаляется в молокопровод.

Доильный стакан содержит: корпус 1, в нижней части которого расположен нарезной патрубок 2 для соединения с вакуумированным молокопроводом 3. В корпус 1 доильного стакана посредством разъемного соединения типа "байонет" устанавливается гильза 4, на верхнюю часть которой надевается присосок 5, выполненный заодно с сосковым чулком 6. В месте перехода от присоска 5 к сосковому чулку 6 имеется радиусная галтель для осевой фиксации кольцевой мембраны 7. Посадка мембраны 7 в радиусную галтель производится с небольшим натягом, что приводит к образованию на сосковом чулке 6 охватывающего буртика 8. Внутри гильзы 4 имеется межкамерная перегородка 9 с радиально расположенными в ней отверстиями 10, сообщающая подмембранную камеру 11 и межстенную камеру 12, и сосковая трубка 13 с переменной по оси толщиной стенки, верхний толстостенный конец которой закреплен на межкамерной перегородке 9, а нижний тонкостенный - в кольцевой канавке нижней части гильзы 4. В верхней части гильзы 4 диаметрально расположены дроссельные отверстия 14 для сообщения подмембранной камеры 15 с вакуумированным молокопроводом 3 так, что установленная на сосковом чулке 6 предварительно сдеформированная кольцевая мембрана 7 при смене положений постоянно удерживает в закрытом состоянии либо отверстия 10, либо отверстия 14. Кроме того в доильном стакане предусмотрены отверстия постоянного подсоса воздуха: отверстие 16 для сообщения надмембранной камеры 15 с атмосферой, расход которого регулируется винтом 17, и отверстие 18 с нерегулируемой подачей воздуха, полученное при герметичном совмещении сверлений в гильзе 4 и корпусе 1, предназначенное для сообщения с атмосферой межстенной камеры 12. В доильном стакане также имеются два кольцевых канала. Канал 19 для отвода воздуха от отверстий 14 в вакуумированный молокопровод 3 и кольцевой канал 20 для сообщения подмембранной камеры 11 с подсосковой камерой 21.

Стакан работает следующим образом. При надевании доильного стакана сосок вымени животного, попадая в присосок 5, охватывается сосковым чулком 6, защищающим его от воздействия вакуумметрического давления. Охватывающий буртик 8 обеспечивает более плотное прилегание чулка 6 к соску, для предотвращения подсоса воздуха из атмосферы в подсосковую камеру 21. В момент надевания доильного стакана на сосок вымени воздух начинает эвакуироваться из подсосковой камеры 21, подмембранной камеры 11 и межстенной камеры 12, сообщенных между собой посредством кольцевого канала 20 и дроссельных отверстий 10 в межкамерной перегородке 9. Когда вакуумметрическое давление достигает определенной величины, происходит переход кольцевой мембраны 7 из рабочего положения, когда перекрыты дроссельные отверстия 14, в рабочее положение, при котором перекрываются дроссельные отверстия 10 /фиг. 2/. При этом прекращается эвакуация воздуха из межстенной камеры 12, но продолжается из подсосковой камеры 21 до тех пор, когда сосковая трубка в нижней, суженой части, где толщина стенки меньше, сплющивается, прекращая эвакуацию воздуха из камеры 21. Величина вакуумметрического давления под соском в момент отъединения подсосковой камеры 21 от вакуумированного молокопровода 3 достаточна для выведения молока из цистерны соска вымени в камеру 21, где оно задерживается на некоторый промежуток времени, обусловленный длительностью технологического периода сплющенного состояния сосковой трубки 13.

После перехода мембраны 7 в рабочее положение, при котором открываются дроссельные отверстия 14, поступивший в надмембранную камеру 15 через отверстие 16 с регулировочным винтом 17 воздух начинает эвакуироваться по кольцевому каналу 19 в вакуумированный молокопровод 3. Соотношение расходов воздуха через дроссельные отверстия 16 и 14 подобрано таким образом, что через определенный период времени в надмембранной камере 16 появляется разрежение, воздействующее на кольцевую мембрану 7.

Одновременно с эвакуацией воздуха из надмембранной камеры 15 через отверстие 18 производится его подсос в межстенную камеру 12. Когда совокупное усилие на мембрану 7 от разрежения в камере 15 и давления в межстенной камере 12 превосходит силу упругости кольцевой мембраны 7 и силу от воздействия вакуумметрического давления в подсосковой камере 21, мембрана 7 возвращается в исходное рабочее положение, при котором перекрываются дроссельные отверстия 14. После этого воздух через отверстия 10 поступает в камеру 6, а из нее по кольцевому каналу 20 в подсосковую камеру 21. Баланс сил, действующих на сосковую резину 13, нарушается, под воздействием силы от избыточного давления сплющенный конец сосковой трубки 13 возвращается в исходное положение, проходное сечение открывается, давая возможность воздуху и выдоенной порции молока эвакуироваться в молокопровод 3.

Таким образом реализуется рабочий цикл работы доильного стакана от момента выведения молока из соска до эвакуации его в молокопровод.

При увеличении упругости соска, что соответствует увеличению интенсивности молокоотдачи животного, величина внутреннего диаметра мембраны 7 увеличивается. Как следствие, изменяется деформация кольцевой мембраны 7, то есть для перевода ее из одного рабочего положения в другое необходимо приложить большее усилие. Следовательно, вакуумметрическое давление в подмембранной камере 11 с увеличением упругости кольцевой мембраны 7 будет возрастать. Поскольку межстенная камера 12 сообщена посредством отверстий 10 с подмембранной камерой 11, в ней также с увеличением упругости мембраны 7 будет возрастать вакууммметрическое давление. Так как сплющивание сосковой трубки 13 происходит под воздействием постоянного результирующего усилия, компенсирующего силу упругости, стремящуюся открыть проходное сечение, то для обеспечения баланса сил в момент отъединения вакуумированного молокопровода 3 от подсосковой камеры 21, в последней, как и в камерах 11 и 12, при увеличении упругости кольцевой мембраны 7 произойдет повышение вакуумметрического давления.

Таким образом, при эвакуации молока из соска вымени обеспечивается регулирование вакуумного режима в подсосковой камере 21 в соответствии с изменением упругости соска в каждый конкретный момент времени процесса машинного доения.

При эвакуации воздуха из подсосковой камеры 21 в молокопровод 3 часть выдоенного молока удаляется вместе с воздухом. После сплющивания сосковой трубки 13 остаток выдоенной порции молока скапливается в подсосковой камере 21, вследствие чего ее рабочий объем уменьшается, что приводит к снижению вакуумметрического давления к концу опорожнения цистерны соска. В результате этого предотвращается жесткое воздействие вакуума на мягкие ткани внутренней полости соска.

Таким образом, предлагаемая конструкция доильного стакана предполагает комбинированное регулирование вакуумного режима - регулирование вакуумметрического давления в подсосковой камере, как на протяжении всего процесса доения в соответствии с динамикой упругости соска, так и потактное регулирование в зависимости от объема выдоенной порции молока. Это значительно повышает физиологичность доильных машин для животных различных пород и различных возрастных групп.

Источники информации
1. А.С. СССР N 1095905, A 01 J 5/08, 1984 г., Б.И. N 21.

2. А.С. СССР N 1544301, A 01 J 5/08, 1990 г., Б.И. N 7.

В предлагаемой конструкции на сосковом чулке установлена кольцевая мембрана, выполняющая функцию датчика пневмодозатора, обеспечивающая в зависимости от упругости соска вымени животного порциальное перераспределение воздуха между камерами доильного стакана, и сосковая трубка, работающая как обратный клапан, посредством которой производится отъединение подсосковой камеры от вакуумированного молокопровода и потактовое удаление выдоенного из соска вымени молока. При изменении упругости соска изменяется величина деформации кольцевой мембраны и периодичность ее перехода из одного рабочего положения в другое. Посредством изменения сдеформированного состояния кольцевой мембраны может быть обеспечено регулирование соотношения величин вакууметрического давления в подсосковой и межстенной камерах доильного стакана так, что при соблюдении общего баланса сил, действующих на сосковую трубку, вызывающих сплющивание ее нижней части и отъединение подсосковой камеры от вакууммированного молокопровода, разрежение под соском будет изменяться пропорционально упругости соска. На короткий период времени происходит нарушение баланса сил, проходное сечение сосковой трубки открывается и молоко удаляется в молокопровод. Применение доильного стакана повышает физиологичность доительных машин для разных пород коров. 3 з.п. ф-лы 2 ил.

1. Доильный стакан, содержащий корпус, сосковую трубку и кольцевую мембрану, отличающийся тем, что на сосковом чулке, имеющем форму цилиндра и выполненном автономно от сосковой трубки, не взаимодействующей с ним в процессе работы, что обеспечивает образование кольцевого канала, установлена кольцевая мембрана, деформирующаяся в зависимости от упругости соска, посредством чего осуществляется порциальная подача воздуха в подсосковую камеру для регулирования в ней величины вакуумметрического давления и обеспечения эвакуации выдоенного молока в вакууммированный молокопровод. 2. Доильный стакан по п.1, отличающийся тем, что установленная на сосковом чулке кольцевая мембрана при воздействии на нее вакуумметрического давления поочередно перекрывает диаметрально расположенные дроссельные отверстия в гильзе и межкамерной перегородке, посредством которых обеспечивается эвакуация воздуха в вакууммированный молокопровод. 3. Доильный стакан по п.1, отличающийся тем, что при перекрытии кольцевой мембраной дроссельных отверстий в гильзе воздух, поступающий в подмембранную камеру через отверстие, образованное герметичным совмещением сверлений в гильзе и корпусе, эвакуируется в вакууммированный молокопровод, отъединяемый от подсосковой камеры, нижней частью сосковой трубки, выполняющей функцию обратного клапана. 4. Доильный стакан по п.1, отличающийся тем, что при перекрытии кольцевой мембраной отверстий в перегородке воздух из надмембранной камеры эвакуируется в вакууммированный молокопровод по каналу для отвода воздуха, который образован в результате крепления гильзы к корпусу посредством разъемного соединения типа "байонет".