ДВУХРЕЖИМНЫЙ ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2005 года по МПК A01J5/00 A01J5/04 

Изобретение относится к машиностроению для животноводства, в частности к доильным аппаратам.

Известен двухрежимный доильный аппарат MU 200 De Laval-DUOVAC [1] (Швеция), включающий доильные стаканы, пульсатор, коллектор, поплавковый датчик интенсивности молочного потока, мембранный регулятор вакуума с управляющей камерой и блок управления с клапаном, соединенные между собой шлангами, атмосферными и вакуумными каналами. Поплавковая камера снабжена сливной трубкой с дренажным отверстием внизу, а поплавок - постоянным магнитом, взаимодействующим с другим магнитом, управляющим воздушным клапаном блока управления в зависимости от интенсивности молочного потока, проходящего через датчик в процессе доения коров. Этот двухтактный аппарат попарного доения обеспечивает более безопасный двухрежимный процесс молоковыведения путем ступенчатого изменения глубины вакуума под соском: щадящий режим (33 кПа) - при интенсивности молоковыведения до 3,5 г/с (в начале и в конце доения) и нормальный, рабочий режим (50 кПа) при более высокой интенсивности молочного потока.

В конце доения, когда доильные стаканы засасывают основания потерявших упругость сосков, молочные протоки, соединяющие цистерны сосков и вымени, перекрываются. Интенсивность молоковыведения при этом снижается и когда она станет меньше 3,5 г/с, глубина вакуума под соском снизится до 33 кПа. Благодаря снижению вакуума под соском равновесие подвесной части аппарата нарушится, и доильные стаканы под действием силы тяжести на сосках могут опуститься и освободить перекрытые молочные протоки. При наличии молока в вымени интенсивность молоковыведения может возрасти (выше 3,5 г/с) и аппарат вновь войдет в рабочий режим (50 кПа). При этом не исключены ситуации, когда молочные протоки вновь будут перекрываться и описанный выше процесс заключительного этапа молоковыведения будет многократно повторяться до тех пор пока молоко из цистерны вымени коровы не выдоится и доильные стаканы не будут сняты с сосков.

У тугодойных и у коров с большими сосками (длина больше 90 мм, диаметр больше 32 мм) описанный процесс заключительного этапа молоковыведения аппаратом DUO VAC не происходит, так как доильные стаканы с таких сосков не сползают и сфинктеры сосков вакуумом 33 кПа не открываются. Такие коровы остаются невыдоенными.

Обобщение опыта работы доильных аппаратов DUO VAC - 300 на молочных фермах и комплексах хозяйств Южного региона России показало, что основным их недостатком является пассивность заключительной фазы процесса доения, из-за чего качество выдаивания в значительной степени зависит от размеров и формы сосков и вымени и туго дойности коровы. Аппараты удовлетворительно работают на отселекционированном по тугодойности и морфологическим признакам вымени, преимущественно импортном поголовье коров.

Известен трехтактный доильный аппарат ДА-3М «Волга» [2], включающий двухкамерные доильные стаканы, коллектор, содержащий камеры постоянного вакуума и атмосферного давления и камеру переменного вакуума, являющуюся одновременно камерой привода мембранно-клапанного блока, включающего мембрану, связанную стержнем с молочным и воздушным клапанами, и пульсатор, содержащий управляющую камеру с дросселем.

В отличие от двухтактного трехтактный доильный аппарат имеет такт отдыха, во время которого в подсосковую камеру доильного стакана из коллектора впускается воздух и устанавливается почти атмосферное давление, выталкивающее из стакана сосок, втянутый в него вакуумом в такте сосания, поэтому перекрытие межцистернальных молочных протоков вымени по сравнению с доением двухтактным доильным аппаратом здесь менее вероятно. Благодаря действию в такте отдыха в подсосковой камере доильного стакана атмосферного давления, среднее действующее значение вакуума под соском снижается до величины, примерно равной «щадящему» значению вакуума (33 кПа) доильного аппарата «DUOVAC - 300». Однако трехтактный «щадящий» режим работы аппарата, в отличие от аналога, является активным потому, что в тактах «сосания» и «сжатия» под соском действует рабочий вакуум (53 кПа), обеспечивающий лучшие условия вывода молока из вымени с меньшей зависимостью от размеров сосков, формы вымени и тугодойности коровы.

К недостаткам трехтактного доильного аппарата, по сравнению с двухтактным, относится большая продолжительность выдаивания коровы. Поэтому в период интенсивного молоковыведения целесообразнее было бы переходить на непрерывный отсос молока путем перевода трехтактного аппарата на двухтактный режим работы.

Для устранения указанных недостатков предлагается автоматизированный двухрежимный доильный аппарат, созданный на базе трехтактного доильного аппарата (прототипа) и обеспечивающий в процессе интенсивного молоковыведения (Q>10-12 г/с) переход на двухтактный режим работы с непрерывным отсосом молока из вымени. При снижении интенсивности молоковыведения (Q<6,5 г/с) аппарат переходит на более безопасный («щадящий») трехтактный режим работы, а когда интенсивность молоковыведения падает до 3,5 г/с, он отключается и доильные стаканы снимаются с сосков и выводятся из-под вымени коровы.

Таким образом, в двухрежимных доильных аппаратах более эффективным будет не снижение вакуума под соском до 33 кПа в начале и в конце доения двухтактным аппаратом, а перевод его на трехтактный режим работы, обеспечивающий интенсивный массаж сосков и вымени в начале доения, безопасность доения и более эффективное додаивание без применения манипуляторов.

Указанный эффект достигается тем, что камера переменного вакуума коллектора разделена на две части, одна из них, камера переменного вакуума, выполнена, например, кольцевой таким образом, что оставшаяся вторая часть образует отдельную камеру привода мембранно-клапанного блока, вдоль стержня которого сделан внутренний сквозной канал, соединяющий камеру постоянного вакуума с камерой привода мембранно-клапанного блока, связанной с атмосферой через калиброванное отверстие подсоса воздуха, а с камерой переменного вакуума разделена мембраной управляющей камеры коллектора, защемленной наружной кромкой кольцевой камеры.

Управление доильным аппаратом осуществляется серийным пневмодатчиком интенсивности молочного потока, например, типа МДФ 02.010 манипулятора МД-Ф-1 [3], включающим штуцеры выдачи вакуумных сигналов на механический додой и на отключение аппарата. При этом управляющая камера коллектора доильного аппарата пневматически связана со штуцером выдачи вакуумного сигнала пневмодатчика интенсивности молочного потока на механический додой, а управляющая камера пульсатора через обратный клапан связана со штуцером выдачи вакуумного сигнала пневмодатчика на отключение аппарата.

Доильные стаканы с коллектором снабжены гибкой подвеской с регулятором высоты и гофровым вакуумным подъемником, пневматически связанным со штуцером вакуумного сигнала пневмодатчика на отключение аппарата (№2185053, А 01 j 5/00, A 01 K 1/00).

Регулятор высоты подвески доильных стаканов с коллектором выполнен в виде пластины с отверстиями, через которые зигзагообразно пропущен шнур подвески, один конец которого прикреплен к коллектору, а другой перекинут через опору и прикреплен к пластине.

На фиг.1 - двухрежимный доильный аппарат (пневматическая схема).

На фиг.2 - двухрежимный доильный аппарат (технологическая схема).

Двухрежимный доильный аппарат (фиг.1) содержит коллектор 1 с кольцевой камерой переменного вакуума 2, камерой 3 привода мембранно-клапанного блока, включающего мембрану 4, воздушный клапан 5 и молочный клапан 6, связанные между собой стержнем 7 со сквозным каналом 8, соединяющим камеру постоянного вакуума 9 с камерой привода мембранно-клапанного блока, сообщающейся с атмосферой через калиброванное отверстие подсоса воздуха 10. Кольцевая камера переменного вакуума и камера привода мембранно-клапанного блока разделены мембраной 11 управляющей камеры 12. Кроме того, коллектор включает камеру атмосферного давления 13 и молочную камеру 14, связанную молочной трубкой с подсосковой камерой 15 доильного стакана 16, образующего с сосковой резиной 17 межстенную камеру 18.

Пульсатор 19 включает камеру постоянного вакуума 20, управляющую камеру 21, дроссель 22, обратный клапан 23, клапан 24, камеру атмосферного давления 26.

Поплавково-пневматический датчик интенсивности молочного потока 27 включает штуцер выдачи вакуумного сигнала на механический додой 28, штуцер выдачи вакуумного сигнала на отключение 29, скобу опорную 30, шток 31, поплавок 32, шунт 33, иглу 34 и калиброванное отверстие 35.

Подвесная часть доильного аппарата (коллектор и доильные стаканы) устанавливается на подвеске 36 с гофровым подъемником 37, включающем тросовый ограничитель растяжения 38, и с регулятором 39 высоты подвески доильных стаканов с коллектором, выполненным в виде пластины 40 с отверстиями 41, через которые зигзагообразно пропущен шнур подвески 42, один конец которого прикреплен к коллектору (фиг.1), а другой перекинут через опору 43 и прикреплен к пластине (фиг.2). Кроме того, на фигурах обозначено: Р_о - атмосферное давление, Р - вакуум.

Доильный аппарат работает следующим образом. После подготовки вымени коровы к доению оператор поднимает шток 31 поплавково-пневматического датчика интенсивности молочного потока 27 (далее - пневмодатчик) и устанавливает его на опорную скобу 30. При этом в штуцере 28 устанавливается вакуум, а в штуцере 29 - атмосферное давление, которое в управляющую камеру 21 пульсатора 19 не поступает благодаря обратному клапану 23. Пульсатор включается в работу и через кольцевую камеру 2 коллектора 1 подает переменный вакуум в межстенные камеры 18 доильных стаканов 16. Кроме того, атмосферное давление из штуцера 29 поступает в гофровый подъемник 37, который под действием силы тяжести растягивается и опускает подвесную часть доильного аппарата к вымени коровы. Растяжение гофрового подъемника ограничивается тросом 38, размещенным внутри гофра, а необходимая высота подвески доильных стаканов с коллектором устанавливается регулятором 39 (фиг.2). Из штуцера 28 пневмодатчика 27 вакуум поступает в управляющую камеру 12 коллектора 1 и поднимает мембрану 11. При этом переменный вакуум из кольцевой камеры 2 передается в камеру 3 и через мембрану 4 и стержень 7 приводит в действие клапаны 5 и 6 как в доильном аппарате ДА-3М «Волга». В молочной камере 14 и в подсосковой камере 15 будет действовать переменный вакуум и аппарат будет работать в трехтактном режиме до тех пор, пока интенсивность молоковыведения не достигнет заданного значения (например, 10-12 г/с). При этом поплавок 32 пневмодатчика всплывает и поднимает шток 31, опорная скоба 30 падает, канал штуцера 28 соединяется с атмосферой и в управляющей камере 12 коллектора устанавливается атмосферное давление, под действием которого мембрана 11 перекрывает кольцевую камеру 2 и разобщает ее с камерой 3. За счет подсоса воздуха через канал 10 и отсоса его через канал 8 обеспечивается эвакуация молока из молочной камеры 14, а в камере 3 устанавливается необходимый вакуум, удерживающий мембрану 4 в верхнем положении пока аппарат работает в двухтактном режиме. При этом воздушный клапан 5 будет постоянно закрыт, а молочный клапан 6 открыт, и доильный аппарат будет работать в этом режиме с непрерывным отсосом молока до тех пор, пока интенсивность молоковыведения не снизится, например, до 6,5 г/с. Поплавок 32 и шток 31 опустятся и вход канала штуцера 28 соединится с вакуумом, который установится в управляющей камере 12 коллектора. Под действием вакуума мембрана 11 поднимется и соединит кольцевую камеру 2 переменного вакуума с камерой 3 и аппарат вновь перейдет на трехтактный режим работы.

Как уже отмечалось, основной причиной снижения интенсивности молоковыведения двухтактными доильными аппаратами является перекрытие молочных протоков, соединяющих цистерны сосков и вымени, в результате засасывания основания теряющего упругость соска в доильный стакан под действием на него непрерывного вакуума. В таком случае необходимо провести машинное додаивание или механическим оттягиванием доильного стакана вниз, или впуском воздуха в подсосковую камеру доильного стакана. Для механического оттягивания доильных стаканов на автоматизированных доильных установках и роботах применяются различные манипуляторы, значительно усложняющие и загромождающие доильные аппараты, что делает их неприемлемыми для самого распространенного способа доения коров в стойлах. В предлагаемом аппарате додаивание осуществляется периодическим впуском воздуха в подсосковые камеры доильных стаканов путем автоматического перевода аппарата с двухтактного на трехтактный режим работы. Если в результате этого молочные протоки откроются и интенсивность молоковыведения превысит 10 - 12 г/с, аппарат вновь перейдет на двухтактный режим работы и описанный процесс перехода аппарата с одного режима на другой будет осуществляться до тех пор, пока все молоко из вымени коровы не будет выдоено.

Если в трехтактном режиме заключительной фазы доения интенсивность молоковыведения будет продолжать падать и снизится до 3,5 г/с, поплавок со штоком опустятся до самого нижнего положения и вход канала штуцера 29 тоже соединится с вакуумной системой Р и в обоих штуцерах (28 и 29) будет действовать вакуум, который через обратный клапан 23 поступит в управляющую камеру 21 пульсатора 19. Под действием вакуума в управляющей камере клапан 24 займет верхнее положение, открыв камеру 26 атмосферного давления. Пульсатор выключится и в камере переменного вакуума 25 установится постоянное атмосферное давление. Атмосферный воздух с выхода пульсатора будет дросселировать через сопротивление 22 и отсасываться через обратный клапан 23 и штуцер 29 пневмодатчика, не изменяя состояния выключенного пульсатора. Через штуцер 29 воздух будет отсасываться и из гофрового подъемника 37 для съема подвесной части доильного аппарата. Одновременно атмосферный воздух с выхода пульсатора поступит в кольцевую камеру 2 коллектора, а из нее в межстенную камеру 18 доильного стакана 16. При этом в управляющей камере 12 коллектора будет действовать постоянный вакуум, удерживающий мембрану 11 в верхнем положении, обеспечивающем беспрепятственное поступление воздуха в камеру 3, под действием которого мембрана 4 переместит клапаны 5 и 6 в нижнее положение и отключит коллектор от постоянного вакуума (камеры 9). Воздушный клапан 5 откроется и в молочной камере 14 установится постоянное атмосферное давление, которое через молочные трубки установится и в подсосковых камерах доильных стаканов, и подвесная часть аппарата под действием силы тяжести снимется и будет выведена из-под вымени коровы гофровым подъемником 37.

При доении очередной коровы описанный процесс повторится.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. De Laval. Каталог. Оборудование и сопутствующие товары для молочных ферм. 2003. - С.21.

2. Королев В.Ф. Доильные машины. - М. - «Машиностроение». 1969, - С.91-100.

3. Манипулятор для доения МД-Ф-1. ПО «Кургансельмаш».1991. - 42 с.

Двухрежимный доильный аппарат включает двухкамерные доильные стаканы, коллектор, содержащий камеры постоянного вакуума и атмосферного давления и камеру переменного вакуума, являющуюся одновременно и камерой привода мембранно-клапанного блока, включающего мембрану, связанную стержнем с молочным и воздушным клапанами, и пульсатор, содержащий управляющую камеру с дросселем. Камера переменного вакуума коллектора разделена на две части. Одна из них, камера переменного вакуума, выполнена, например, кольцевой таким образом, что оставшаяся вторая часть образует отдельную камеру привода мембранно-клапанного блока, вдоль стержня которого сделан внутренний сквозной канал, соединяющий камеру постоянного вакуума с камерой привода мембранно-клапанного блока, связанной с атмосферой через калиброванное отверстие подсоса воздуха, а с камерой переменного вакуума разделена мембраной управляющей камеры коллектора, защемленной наружной кромкой кольцевой камеры. Предложенный аппарат обеспечивает своевременный интенсивный массаж сосков и вымени, безопасность, высокую скорость молоковыведения с минимальной зависимостью от размеров сосков, формы вымени и тугодойности коровы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухрежимный доильный аппарат, включающий двухкамерные доильные стаканы, коллектор, содержащий камеры постоянного вакуума и атмосферного давления и камеру переменного вакуума, являющуюся одновременно и камерой привода мембранно-клапанного блока, включающего мембрану, связанную стержнем с молочным и воздушным клапанами, и пульсатор, содержащий управляющую камеру с дросселем, отличающийся тем, что камера переменного вакуума коллектора разделена на две части, одна из них, камера переменного вакуума, выполнена, например, кольцевой таким образом, что оставшаяся вторая часть образует отдельную камеру привода мембранно-клапанного блока, вдоль стержня которого сделан внутренний сквозной канал, соединяющий камеру постоянного вакуума с камерой привода мембранно-клапанного блока, связанной с атмосферой через калиброванное отверстие подсоса воздуха, а с камерой переменного вакуума разделена мембраной управляющей камеры коллектора, защемленной наружной кромкой кольцевой камеры.2. Доильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что управляющая камера коллектора пневматически связана со штуцером выдачи вакуумного сигнала пневмодатчика интенсивности молочного потока на механический додой, а управляющая камера пульсатора через обратный клапан связана со штуцером выдачи вакуумного сигнала пневмодатчика на отключение аппарата.3. Доильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что доильные стаканы с коллектором снабжены гибкой подвеской с регулятором высоты и гофровым вакуумным подъемником, пневматически связанным со штуцером вакуумного сигнала пневмодатчика на отключение аппарата.4. Доильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что регулятор высоты подвески доильных стаканов с коллектором выполнен в виде пластины с отверстиями, через которые зигзагообразно пропущен шнур подвески, один конец которого прикреплен к коллектору, а другой перекинут через опору и прикреплен к пластине.