УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО СНЯТИЯ ДОИЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2003 года по МПК A01J5/17 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к манипуляторам, предназначенным для автоматизации процесса доения.

Известны доильные аппараты с манипуляторами, содержащие устройства для снятия доильных стаканов с вымени, например манипулятор Винникова И.К. Манипулятор содержит доильные стаканы, коллектор, пульсатор, управляющее устройство с датчиком потока молока, исполнительный механизм додаивания и снятия доильных стаканов гибкой нитью, связанной с коллектором [1].

Исполнительный механизм для снятия доильных стаканов выполнен в виде пневмодвигателя возвратно-поступательного движения (пневмоцилиндра), он громоздок и весьма тяжел, что делает его мало пригодным для применения с переносными доильными аппаратами.

Известно устройство для автоматического снятия доильного аппарата, содержащее закрепленные на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром, в корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с лопатками, связанный с барабаном через понижающую передачу [2].

Корпус пневмодвигателя образует цилиндрическую роторную камеру с эксцентрично установленным в ней вращающимся ротором, в пазах которого попарно установлены лопатки, упирающиеся друг в друга через распорные штифты, при этом для герметизации лопаток в цилиндрическом корпусе требуется установка в пазах лопаток упругих герметизирующих полос. Все это усложняет конструкцию двигателя. В корпусе по мере износа упругих герметизирующих полос появится зазор между лопатками и распорными штифтами, что приведет к стукам и вибрации из-за действия центробежной силы при вращении ротора.

Установка скользящих лопаток в роторе радиально не позволяет снимать с двигателя высокую мощность. Так как увеличение мощности из-за перепада давлений невозможно ввиду постоянного рабочего вакуума около 50 кПа, а повышение мощности двигателя за счет увеличения рабочей площади лопаток ведет к увеличению габаритов двигателя и его массы, что нежелательно для переносных доильных аппаратов.

Из-за малой мощности двигателя для повышения крутящего момента выполнена понижающая передача в виде планетарного редуктора, что усложняет и удорожает устройство и требует дополнительных затрат времени на проведение технического обслуживания редуктора.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании переносного доильного аппарата с компактным и недорогим устройством для автоматизации процесса доения.

Технический результат от использования изобретения заключается в создании устройства для автоматического снятия доильного аппарата с повышенной эксплуатационной надежностью при упрощении и удешевлении конструкции.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматического снятия доильного аппарата, содержащем закрепленные на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром, в корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с лопатками, связанный с барабаном через понижающую передачу; причем лопатки выполнены криволинейными и закреплены на валу ротора шарнирно одним концом, а понижающая передача выполнена фрикционной, контактирующие поверхности которой выполнены коническими на внутренней поверхности барабана и ролике, шлицевым соединением через пневмокамеру связанным с валом ротора, при этом пневмокамера разделена эластичной мембраной на две части, одна из которых жестко закреплена на валу ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом, выполненным по его оси, а другая, содержащая шлицы, внутренней полостью связана с атмосферой, вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения, при этом один конец его прикреплен к эластичной мембране, фрикционные контактирующие элементы в свободном положении разомкнуты.

На фиг. 1 представлен рабочий узел, вид сбоку; на фиг.2 - рабочий узел, вид сверху; на фиг.3 - рабочий узел в разрезе; на фиг.4 - сечение по линии А-А на фиг.3; на фиг.5 - выносной элемент I на фиг.4.

Рабочий узел устройства автоматического снятия доильного аппарата содержит закрепленный на раме (не показано) пневмодвигатель 1, барабан 2 и понижающую фрикционную передачу 3, установленную между двигателем 1 и барабаном 2.

Пневмодвигатель 1 содержит вал ротора 4, на наружной поверхности которого выполнены четыре (или более) цилиндрических паза 5, расположенные вдоль оси вала параллельно друг другу. Четыре (или более) лопатки 6-9 установлены в пазах 5 и имеют возможность поворачиваться в них. Для надежности крепления цилиндрическая поверхность лопатки, входящая в шарнир, охватывается поверхностью паза 5 более половины длины ее окружности. Кроме того, пневмодвигатель 1 имеет корпус 10, образующий цилиндрическую роторную камеру 11, в которой вал ротора 4 проходит вдоль ее центральной оси эксцентрично.

Расширение цилиндрической роторной камеры 11 поперек вала ротора 4 является постоянным по окружности. Роторная камера 11 разделена лопатками 6-9 на четыре отдельные камеры 12-15, расположенные последовательно вокруг вала 4. Камеры 12-15 герметизированы относительно цилиндрической стенки роторной камеры 11 за счет широкой контактной поверхности криволинейных лопаток со стенками роторной камеры. Герметизация камер 12-15 относительно торцевых стенок роторной камеры осуществляется также за счет контакта трущихся поверхностей, с одной стороны, торцевой стенки корпуса 10, с другой, торцевой поверхности крышки 16 с торцевыми поверхностями лопаток 6-9. Корпус 10 имеет впускной элемент 17 для атмосферы, соединенный с роторной камерой 11 через впускной канал 18. Кроме того, корпус 11 имеет выпускной элемент 19 для соединения с источником вакуума, соединенный с роторной камерой 11 через выпускной канал 20. Канал 20 соединен каналом 21 с камерой переменного вакуума 22, выполненной в крышке 16.

Вал ротора 4 по всей длине имеет осевой пневмоканал 23, который с одной стороны сообщен с камерой 22, а с другой - с полостью 24 пневмокамеры 25. Корпус пневмокамеры состоит из двух частей 26 и 27, между которыми зажата мембрана 28 с образованием двух полостей 24 и 29, подпружиненная относительно части корпуса 26 упругим элементом, например пружиной 30. Причем часть корпуса 26 жестко закреплена на торце вала ротора 4. Часть корпуса 27 снабжена шлицами, в которых установлен вал 31 с образованием шлицевого соединения 32. Вал 31 одним концом присоединен к мембране 28, а на другом его конце закреплен ролик 33 фрикционной передачи 3. Кроме того, в части корпуса 27 имеется отверстие 34, сообщающее полость 29 с атмосферой. Ролик 33 имеет коническую наружную поверхность, что обеспечивает более надежное сцепление при контакте с конической поверхностью барабана 2 с образованием фрикционной передачи 3. В свободном положении контактирующие элементы фрикционной передачи 3 разомкнуты. Вал ротора 4 установлен на двух подшипниках 35 и 36. Подшипник 35 находится в крышке 16 и дополнительно является герметизирующим уплотнением между роторной камерой 11 и камерой переменного вакуума 22. Подшипник 36 установлен в корпусе 10 и также исполняет роль герметизирующего уплотнения. При этом возможна установка дополнительного уплотнения. Барабан 2 установлен на одном радиально-упорном подшипнике скольжения 37 и фиксируется от осевого смещения, с одной стороны упираясь в торец подшипника 37, с другой - при помощи стопора 38, установленного в канавке корпуса 10. Барабан 2 снабжен фиксатором 39 для крепления шнура 40 с элементом 41 для соединения с коллектором доильного аппарата (не показан).

Устройство для автоматического снятия доильного аппарата работает следующим образом.

При доении устройство вешается при помощи кронштейна рамы на вакуумпровод, соединяется с блоком управления и коллектором; вакуумпровод, блок управления и коллектор условно не показаны. В момент снятия доильного аппарата с вымени животного по завершении процесса доения от сигнала с блока управления приводится в действие пневмодвигатель 1 посредством сообщения выпускного элемента 19 с вакуумпроводом через воздушный шланг (не показан). В результате этого в выпускном канале 20 создается разряжение, а также в отдельных камерах 12-15, которые к этому времени также соединены с выпускным каналом 20. Таким образом, в положении, показанном на фиг.4, разряжение увеличивается в камерах 14 и 15. В то время как в камерах 12 и 13 находится атмосфера, что за счет разности давлений приводит к вращению вала ротора 4 по часовой стрелке совместно с пневмокамерой 25.

Одновременно вакуум проникает в камеру 22 по каналу 21, а затем по пневмоканалу 23 вала ротора 4 в полость 24 пневмокамеры 25. В результате этого на мембрану 28 с одной стороны действует атмосферное давление, образуемое за счет проникновения воздуха через отверстие 34, а с другой стороны - вакуум. Под действием разности давлений мембрана 28 прогибается, преодолевая усилие пружины 30, увлекая за собой вал 31 совместно с роликом 33, который входит в контакт с внутренней конической поверхностью барабана 2. Таким образом, барабан 2 вращается валом ротора 4 через понижающую фрикционную передачу 3.

При вращении барабана 2 шнур 40 наматывается на его наружную поверхность и стягивает доильный аппарат с сосков животного, так как шнур 40 соединен с коллектором доильного аппарата соединительным элементом 41. После снятия доильного аппарата дояр подвешивает его на кронштейн (не показан) и отключает подачу вакуума к патрубку 19.

При отключении вакуума от патрубка 19 мембрана 28 под действием пружины 30 вернется в исходное положение. При этом ролик 33 выйдет из контакта с внутренней конической поверхностью барабана 2, что обеспечит беспрепятственное вращение последнего при неподвижном вале ротора 4 пневмодвигателя 1. Это выполнено с целью не допустить вращение вала ротора пневмодвигателя против часовой стрелки во избежание поломки лопаток и уменьшения усилия при разматывании шнура во время одевания доильного аппарата на вымя животного.

Применение в устройстве для снятия доильных аппаратов пневмодвигателя с ротором, снабженным несколькими криволинейными шарнирно закрепленными одним концом лопатками, позволяет при работе узла обеспечивать надежное уплотнение. Кроме того, соединение лопаток с ротором через шарнирные элементы обеспечивает в процессе работы постоянное притирание их к стенкам роторной камеры за счет действия центробежной силы и силы тяжести самих лопаток, что повышает надежность узла и не требует замены лопаток в течение всего эксплуатационного срока службы узла.

Использование криволинейных шарнирно установленных одним концом лопаток позволяет снимать большую мощность с двигателя за счет увеличения рабочей площади, на которую действует перепад давлений по сравнению с радиально-установленными скользящими в роторе лопатками при тех же размерах двигателя.

Получение большей мощности двигателя при сохранении или даже уменьшении габаритов пневмодвигателя позволяет применить простую и недорогую фрикционную передачу привода барабана для наматывания шнура по сравнению со сложным и дорогим планетарным редуктором. Использование фрикционной передачи с контактирующими элементами конической формы и применение пневмокамеры для их соединения позволяет повысить эксплуатационную надежность устройства и получить надежное автоматическое сцепление контактирующих элементов без их замены по мере износа.

Источники информации
1. Патент РФ 2097965, 6 А 01 J 7/00, 1997 г.

2. Патент РФ 2095973, 6 А 01 J 7/00, 1997 г.

Изобретение относится к животноводству, в частности к манипуляторам, предназначенным для автоматизации процесса доения. Устройство содержит установленный на раме барабан с наматываемым на него шнуром, связанным при помощи соединительного элемента с подвесной частью доильного аппарата, и пневмодвигатель, в корпусе которого эксцентрично установлен ротор с лопатками, контактирующими с поверхностью роторной камеры, и связанный через понижающую передачу с барабаном. Ротор пневматического двигателя имеет осевой пневмоканал, а лопатки выполнены криволинейными и шарнирно закреплены одним концом на его поверхности. Понижающая передача является фрикционной с коническими контактирующими элементами, выполненными соответственно на внутренней поверхности барабана и ролике, закрепленном на валу шлицевого соединения. Пневмокамера имеет упругий элемент, разделена эластичной мембраной на две части, одна из которых закреплена на торце вала ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом, а другая, содержащая шлицы, своей полостью связана с атмосферой. Вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения и соединен одним концом с эластичной мембраной. Устройство обеспечивает снятие доильного аппарата с вымени животного в конце процесса доения. С помощью устройства сокращается время на обслуживание одного животного, снижаются затраты ручного труда. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для автоматического снятия доильного аппарата, содержащее закрепленные на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром, в корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с лопатками, связанный с барабаном через понижающую передачу, отличающееся тем, что лопатки выполнены криволинейными и закреплены на валу ротора шарнирно одним концом, а понижающая передача выполнена фрикционной, контактирующие поверхности которой выполнены коническими на внутренней поверхности барабана и ролике, шлицевым соединением через пневмокамеру связанным с валом ротора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пневмокамера разделена эластичной мембраной на две части, одна из которых жестко закреплена на валу ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом, выполненным по его оси, а другая, содержащая шлицы, своей полостью связана с атмосферой. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения, при этом один конец его прикреплен к эластичной мембране. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фрикционные контактирующие элементы в свободном положении разомкнуты.