Способ измерения расхода молока и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к процессу доения, в котором молоко пульсирующим образом транспортируется в форме отдельных молочных доз, для точного определения массы отдельных молочных доз и для определения по ней действительной скорости молочного потока. Измеряющее устройство для реализации способа особенно эффективно для использования как индикатора, показывающего падение молочного потока ниже предопределенного значения в конце цикла доения. Дополнительная операция измерения скорости транспортировки отдельных молочных доз приводит к получению очень простого устройства, измеряющего молочный поток, которое способно относительно точно измерить скорость молочного потока на протяжении цикла доения. 3 с. и 17 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к способу измерения величины соответствующей массе молочного слага в течение пульсирующей передачи извлеченного молока в форме последовательных молочных слагов через по меньшей мере одну часть вертикального трубопровода, и результирующего молочного потока и устройству для его осуществления.

Процесс доения имеет различную продолжительность не только для личных коров, но и для любой отдельной коровы. Время доения может обычно варьироваться между 3-10 мин.

Сухой процесс доения, то есть продолжение работы доильной машины на вымени, которое больше не дает молока, повреждает сосковую ткань и сильно опасен для здоровья вымени. Устройство для доения должно быть поэтому отсоединено или выключено сразу после прекращения молочного потока.

В соответствии с предшествующим уровнем техники, сегодня обычно применяются так называемые датчики молочного потока, действующие для автоматического определения конца доения и для производства соответствующего сигнала, обычно электрического или пневматического сигнала. В зависимости от степени технической сложности, сигнал от датчика молочного потока приводит к одному или более следующим последствиям: 1) оптический или акустический сигнал оператору; 2) автоматическое прерывание пульсаций или уменьшение интенсивности доения; 3) полное автоматическое отсоединение доильного устройства; 4) автоматическое начало остаточного процесса доения; или 5) управление функциональными параметрами доильной машины в соответствии с молочным потоком.

Насущные проблемы так называемого датчика молочного потока заключаются с одной стороны, в получении удовлетворительной точности откликов, а с другой стороны в обычно имеющих место, вакуумных потерях. У большинства коров, так называемая кривая потока молока (объем молока в единицу времени) асимптотически стремится к нулевой линии потока, хотя естественная конфигурация кривой молочного потока может быть искажена значительными изменениями из-за пульсаций и ассинхроничности транспортировки пульсирующего молока.

По международному соглашению, конец операции доения определяется как время, при котором естественная кривая молочного потока падает ниже предельного значения 200 г/мин. У большинства коров, пересечение кривой молочного потока с этим предельным значением образует чрезвычайно острый угол, так что даже маленькие погрешности измерения в той части кривой молочного потока могут приводить к значительным ошибкам в определении конца процесса доения.

Эти условия делают надежное определение конца процесса доения чрезвычайно трудным. Чтобы компенсировать этот фактор ненадежности, обычно дают определенную задержку (обычно 30 сек) между появлением индикаторного сигнала и действительным началом соответствующей функции, для примера, автоматическое отсоединение доильного аппарата. В этом случае можно гарантировать, что время фактически пустое при окончании операции доения, что очень важно не только по экономическим причинам в терминах объема и жирового содержания молока, но также, с точки зрения здоровья вымени. С другой стороны, эта задержка может привести к удлинению вредного процесса сухого доения, и кроме того к удлинению времени доения, что приводит к понижению продуктивности. Датчики молочного потока стандартного типа, более того, непригодны в любом случае для получения любых полезных показаний относительно величины больших объемов молочного потока (около 500 г/мин и выше), так что эффективное управление функциональными параметрами доильного аппарата требует применения усложненной измеряющей объем молока системы.

Относительно вакуумных потерь, необходимо помнить, что современный стандартный аппарат доения вынужден выполнять двойную функцию: с одной стороны, вакуум обычно извлекает молоко из вымени посредством превосходящего сопротивления соскового сфинктера, а с другой стороны, вакуум должен транспортировать таким образом добытое молоко из вымени через длинный молочный шланг к молочному коллектору или измеряющей емкости, откуда молоко вытекает посредством силы тяжести. Эта транспортировка молока к молочному коллектору с помощью вакуума приводит к значительным гидродинамическим потерям (потери потока), которые увеличиваются пропорционально увеличению потока молока. Ввиду того, что многие доильные сооружения построены как высоколинейные установки с нижерасположенными молочными коллекторами, по техническим и функциональным причинам, извлеченное молоко приходится переправлять на значительную высоту то есть около 1,2 м в случае доильной коробки, и вплоть до 2 м в случае доильной установки. Результирующие дополнительные гидростатические потери (потери давления) подобным образом увеличиваются пропорционально потоку молока.

Несмотря на то, что в течение многих лет научные изыскания по всему миру направлены на оптимизацию функциональных параметров доильных аппаратов, кумулятивный поток и потери давления продолжают оставаться серьезной проблемой. Это происходит из-за того, что с точки зрения технологии доения, сила давления вакуума в действительности прилагаемая к вымени постепенно уменьшается по мере того, как молочный поток увеличивается, т.е. в то самое время, когда оно срочно требуется для эффективного отвода извлеченного молока, и это происходит даже в случае отлично стабилизированного рабочего вакуума в молочном коллекторе (большая площадь поперечного сечения, высокоэффективный вакуумный насос, точно функционирующий управляющий клапан вакуумный и т.д.). С целью справиться с высоким молочным потоком, который дают современные коровы, кроме того, необходимо настроить работающий вакуум в стандартных доильных установках к значению значительно более высокому, чем биологически требуется для извлечения молока. Как результат этого, сосковая ткань подвергается неограниченному вредно действующему вакууму, как только поток молока уменьшается в процессе доения, что приводит к уменьшению вакуумных потерь, и особенно в течение фазы сухого доения, к соответствующему повреждению ткани и при долгой работе к чрезвычайно медленному извлечению молока из-за отвердения сосков как биологической реакции сопротивления организма.

Так как датчик молочного потока может выполнять свою функцию соответствующим образом только тогда, когда установлен в месте вниз по потоку вымени и вверх по потоку молочного коллектора, обычно в конце длинного молочного шланга, очевидно, что любые вакуумные потери дополнительно вызванные индикатором оказывают отрицательное влияние, которое кроме того не компенсируется на качество операции доения, с соответствующими последствиями касательно здоровья вымени и экономии.

Известно большое число различных индикаторов молочного потока.

Так называемые камерные индикаторы содержат закрытый собирающий резервуар наполняющийся из них. Выполненная внутри резервуара вертикальная трубка с открытым верхом связанная с дренажным каналом и формирует на уровне дна с маленьким калибровочным дренажным отверстием позволяющим непрерывный поток 200 г/мин в дренажном канале в течение процесса доения. Собирающий резервуар содержит поплавок или обычно пару электродов для операции измерения проводимости или емкости. Также возможно поставить световой барьер обеспечивающий сигнал как только жидкость внутри собирающего резервуара упадет ниже определенного уровня, например [1,6] Собирающие резервуары в основном осуществляют выгодную стабилизацию обычно нестабильного сигнала молочного потока, что достигается благодаря интегрирующему эффекту объема собирающей камеры. В то же время, объем камеры приводит к автоматической возможности задержки, которая, приведет к значительным недостаткам, ввиду того, что время задержки определяется не только объемом собирающей камеры, но также разницей между потоком на входе и выходе собирающего резервуара, что в случае медленно уменьшающегося потока молока содержит опасность слишком долгих задержек, которые на практике могут доходить до многократного увеличения действительно предопределенного значения.

В индикаторах отклоняющего камерного типа [2] молоко течет в камеру снизу, обычно через трубу внутреннего потока, частично вдающуюся в камеру, внутри которой молочный поток делится. Молоко вытекает через отверстие на дне или боковое отверстие на уровне дна. Пара электродов обычно выполнена с примыканием ко дну. В течение обычного процесса доения, электроды интенсивно колеблются молочным потоком так, что замыкается электрический контакт между электродами. По мере того, как поток молока постепенно уменьшается, электроды колеблются с увеличивающимся интервалом, приводя в результате к увеличению электрического сопротивления, до тех пор, пока электроды не станут совершенно сухими и контакт резко прерывается. Индикатор этого типа дает довольно ненадежный основной сигнал значительно произвольной длины. Кроме того, индикаторы этого типа очень чувствительны к неровностям расположения и страдают от серьезного увеличения значительных вакуумных потерь обычно во всех камерных системах.

Так называемые трубовые индикаторы обычно содержат короткую трубовую часть с потоком молока, обычно проходящим через нее сверху вниз. Так как индикаторы этого типа обычно исключают нарушающие поток внутренние компоненты, результирующие потери потока, и особенно вакуумные потери, являются относительно маленькими. Известны [3] индикаторы с кольцевыми электродами, содержащие две электропроводяще трубовые части, разделенные изолирующей частью в направлении молочного потока. Электрическое сопротивление между электродами изменяется пропорционально объему молочного потока, причем эти вариации измеряются. Точность этой измерительной системы сильно зависит от различной электрической проводимости молока различных коров, посредством большого разнообразия значений сопротивлений, вызванных уменьшением потока молока к концу процесса доения, и посредством воздействия процессов периодической очистки приводящих к вариациям сопротивления передачи и характеристик влажности стенок трубы.

Известен индикатор с кольцевым электродом [4] который выполнен с электродами на противоположных сторонах трубопровода, через который направляется измеряемый поток жидкости. Применение высокочастотного переменного напряжения в этих электродах приводит к генерированию электрического тока, идущего через жидкость и изменяющегося в соответствии с ионной проводимостью измеряемой жидкости. Измеряющее устройство этого типа, непригодно для измерения потоков молока, так как проводимость молока различна у разных коров и так же определяется кормом, съеденным коровами.

В случае индикатора молочного потока выполненного по патенту [5] измеряющий выходной сигнал зависит от электрической проводимости измеряемого потока молока. Процесс измерения молочного потока осуществляется при протекании молока через катушку, возбуждаемую высокочастотным ассоцилятором, приводя к генерации индикаторного сигнала в катушке.

В фотоэлектрических трубчатых индикаторах типа описанного в [7] измеряющая система обычно содержит короткий отрезок гладкой транспортировочной трубы вложенной в молочный шланг, обычно в вертикальном положении так, что поток молока проходит сверху вниз, источник света постоянной интенсивности и фотодатчик расположены на противоположных сторонах трубы. Поток молока измеряется определением уменьшения рефракции света из-за уменьшения толщины молочной пленки в трубе по мере того, как молоко течет через него. Очевидные преимущества этой системы (нет вакуумных потерь, нечувствительность вариации проводимости молока), поставлены под сомнение серьезными недостатками. Точность отклика неудовлетворительная, так как отражение света является недостаточным, как количественная характеристика, для точного распознавания толщины молочной пленки. Даже очень тонкая и больше не текущая молочная пленка все еще вызывает значительные световые абсорбции, причем результирующий определяющий сигнал едва ли отличается от того полученного от пристеночного потока соответственно большей толщины. Этот недостаток еще усугубляется фактом, что измеряемое значение должно быть получено из прерывисто текущего молока и смеси воздуха.

В "Agrartechnik" 2012, февраль 1980, Требус, Веновский и Шульц предложили устранить трудности, возникающие из-за наличия молочной пены и вариаций содержания жира в молоке, посредством препятствования потоку молочной пены или формированию молочной пленки с высоким содержанием жира на стенках трубы индикатора молочного потока по направлению к концу операции доения, исполнением отогнутых краев или гребней выступающих внутрь из стенки трубы вверх по потоку места измерения потока молока, чтобы влиять на молочную пленку текущую вдоль стенки трубы перегородками так, чтобы держать часть стенки трубы, примыкающую к положению измеряющего светового луча, свободной от этой пленки. Довольно значительные неточности работы этих индикаторов молочного потока, действующих на фотоэлектрическом принципе, очевидны из исследований опубликованных в "Tierzucht" N 42, 1988, с. 11, согласно которым применение индикаторов молочного потока этого типа приводит к тому, что среднее время доения на корову преодолевается на 2,53 мин, то есть около 50% по сравнению со случаем точного определения граничного значения с помощью устройства измеряющего объем молока.

Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства типа, определенного в введении, посредством применения которого возможно получить более точные измерения молочного слага и на основе этого молочного потока и если нужно, предельного значения молочного потока даже в нижнем диапазоне потока молока.

Согласно изобретению, эта цель достигается за счет того, что значение, соответствующее массе каждого молочного слага определяется оценкой длины каждого молочного слага внутри части вертикального трубопровода в месте, расположенном на расстоянии от внутренней стенки вертикального трубопровода, а среднее значение молочного потока получается из нее, установлением времени среднего для последовательных молочных слагов при рассмотрении предопределенной скорости перемещения слагов. Как показано ниже, было неожиданно обнаружено, что форма перемещающихся молочных слагов подвергается сильным изменениям, особенно в уменьшенных объемах потока молока. Поэтому необходимо получить точные измерения молочного слага как предпосылку для определенного вывода относительно массы молочного слага, и на основе этого, верную оценку молочного потока, т.е. переданного объема молока в единицу времени. Так же было обнаружено, что в случае данного приспособления для доения, скорости передачи отдельных молочных слагов соответственно постоянны при малых объемах молочного потока так, что начальная калибровка может базироваться на предопределенной скорости перемещения слага.

Если мы намереваемся лишь генерировать управляющий сигнал в ответ на падение молочного потока или превышения предопределенного значения, особенно в диапазоне низких потоков молока, конкретное исполнение достигает цели изобретения обеспечением того, что значение соответствующее массе каждого молочного слага определяется оценкой длины каждого молочного слага внутри части вертикального трубопровода, в месте на расстоянии от внутренней стенки вертикального трубопровода и со средним значением молочного потока, полученным установлением среднего времени для последовательных молочных слагов, и что это значение молочного потока сравнивается с предопределенным вторым значением молочного потока полученным калибровкой и составляющей предельного значения. Это позволяет определить чрезвычайно простым способом и с относительно высокой точностью, для примера, значение молочного потока в ответ на который операция доения должна быть завершена.

Среднее время для последовательности молочных слагов может быть установлено определением отношения между временем, необходимым для прохождения каждого молочного слага и временным интервалом между прохождением каждого слага и следующего за ним, посредством накопительного добавления значений соответствующих длинам последовательных молочных слагов измеренных в течение определенного промежутка времени и делением суммы на число слагов прошедших за этот временной промежуток к длине временного промежутка, или становлением так называемого, скользящего среднего значения для ряда последовательных слагов.

Точность результатов измерения молочного потока особенно для низких скоростей молочного потока, а также результаты измерений молочного потока на широком диапазоне скоростей молочного потока, может быть значительно улучшена измерением скорости перемещения молочных слагов, значение соответствующее массе каждого молочного слага определяется определением длины каждого молочного слага в части вертикального трубопровода в месте, расположенном на расстоянии от внутренней стенки вертикального трубопровода, причем среднее значение устанавливается посредством выбора среднего времени последовательных молочных слагов, а величина молочного потока выводится из него, принимая во внимание скорость перемещения молочных слагов. Такой способ пригоден не только для определения предельного значения молочного потока в конце цикла доения, но также для измерения молочного потока с относительно высокой точностью на протяжении процесса доения.

Конечно совсем необязательно явно измерять скорость перемещения данного молочного слага. Соответствующие эквивалентные измерения молочного потока получаются измерением времени, необходимого каждому молочному слагу для прохождения предопределенной дистанции, причем таким образом полученное временное значение соответственно используется для корректировки среднего значения молочного потока определенного при предположении предопределенной скорости перемещения слага, чтобы определить по ней действительный молочный поток.

При измерении молочного потока устройство применяется лишь как индикатор молочного потока, причем способ может осуществляться так, что управляющий сигнал генерируется в ответ на падение молочного потока ниже определенной величины.

Изобретение, кроме того, обеспечивает работу устройства для измерения значения соответствующего массе молочного слага на протяжении пульсирующей транспортировки извлеченного молока в форме последовательных молочных слагов через по меньшей мере одну часть вертикального трубопровода. Это осуществляется согласно изобретению посредством обеспечения в части вертикального трубопровода измеряющей части, проходящей трансверсально направлению перемещения молочного слага, либо между двумя измерительными точками расположенными напротив друг друга в соответствующих местах расположенных на расстоянии от внутренней стенки вертикального трубопровода, либо между точкой измерения, расположенной с месте на расстоянии от внутренней стенки вертикального трубопровода и внутренней стеной самого вертикального трубопровода, средство может быть также выполнено для измерения времени, требуемого для прохождения молочного слага через измеряющую часть. Только так точно определяется масса каждого молочного слага, которая соответственно позволяет измерить действительный молочный поток также точно.

Предпочтительные варианты осуществления и расположение измеряющих точек или электродов, соответственно, станут очевидными из подпунктов.

Изобретение представляет измеряющее устройство, преимущественно простой конструкции и функциональности, которое с одной стороны, предназначено для относительно точного определения предельного значения молочного потока, или даже для измерения действительного молочного потока, и которое, с другой стороны, вызывает почти пренебрежимо малые вакуумные потери.

Исходя из устройства для измерения массы молочного слага, соответствующее устройство для измерения молочного потока может быть получено обеспечением компоненты, работающей чтобы установить среднее значение времени осреднением значений времени последовательных молочных слагов, и определяя значение молочного потока при рассмотрении площади поперечного сечения вертикального трубопровода и предопределенной скорости перемещения молочного слага. Таким образом, полученное значение молочного потока предпочтительно подается на индикатор предельного значения действующего, чтобы генерировать управляющий сигнал в ответ на падение значения молочного потока ниже заранее установленного предельного значения.

В упрощенном варианте осуществления изобретения устройство может лишь быть снабжено компонентой для установки среднего времени из значений времени измеренных для последовательных молочных слагов и сравнителя действующего для сравнения выходного сигнала полученного от этой компоненты с заранее установленным значением второго сигнала, составляющего предельное значение полученное при калибровке.

Чтобы определить значение молочного потока более точно, и для изменения молочного потока на протяжении процесса доения, вторая измеряющая часть проходящая трансверсально направлению перемещения молочного слага, предпочтительно выполнена в части вертикального трубопровода в месте, расположенном на расстоянии от первой измеряющей части в продольном направлении вертикального трубопровода, и для определения скорости перемещения каждого молочного слага, причем компонента может быть выполнена, чтобы измерять разницу времен между прохождением каждого молочного слага через первую и вторую измеряющие части.

Вторая измеряющая часть может иметь конструкцию описанную выше со ссылкой на первую измеряющую часть, или конструкцию, подобную конструкции первой измеряющей части.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения предохранитель обратного потока молока может быть выполнен непосредственно вниз по потоку измеряющего устройства в направлении транспортировки слагов. Предохранитель обратного потока может быть выполнен в форме обратного клапана или в форме угловой трубки, открытой в молочный коллектор. Устройство по изобретению может быть также предназначено для раздельного измерения молочных потоков, исходящих из отдельных сосков, когда применяется так называемый квадроупольный доильный шланг. В этом случае измеряющее устройство согласно изобретению может быть установлено в каждом из четырех молочных трубопроводов.

На фиг.1 схематически показан индикатор молочного потока, действующий на принципе измерения электрической проводимости; на фиг.2 индикатор молочного потока, действующий на оптическом принципе измерения; на фиг.3 схема измерения молочного потока, действующая на принципе измерения емкости с одновременным измерением скорости перемещения молочных слагов; на фиг.4 - другое конкретное исполнение устройства для измерения молочного потока на фиг.5 диаграмма измеренного молочного потока в кг/мин; на фиг.6 другая диаграмма измеренного молочного потока выраженного в кг/мин; на фиг.7-9 - продольные разрезы различных форм молочных слагов; на фиг.10 продольный разрез части вертикального трубопровода длинного молочного шланга примыкающей своим отверстием к молочному коллектору; на фиг.11 разрез вдоль линии XI-XI на фиг.10; на фиг. 12 поперечное сечение конструкции измеряющей части; на фиг.13 поперечное сечение другого конкретного исполнения измеряющей части; на фиг.14 поперечное сечение еще одного конкретного исполнения измерительной части; на фиг. 15 поперечное сечение другого конкретного исполнения измерительной части, действующей на оптическом принципе измерения; на фиг.16 - продольное сечение части вертикального трубопровода, включая измеряющую часть; на фиг. 17 вид в разрезе вдоль линии XVII-XVII на на фиг.16; на фиг.18 вид в разрезе части вертикального трубопровода, выполненного с обратным клапаном под парой измеряющих частей; на фиг.19 вид в разрезе вертикального трубопровода, включая измеряющую часть и выполненного с отсечным клапаном в его верхнем конце; на фиг.20 доильная установка, включая верхнерасположенный молочный коллектор и вертикальный трубопровод, идущий к нему от доильной установки.

Показанная на фиг.20 доильная установка обозначена 201 и устанавливается в доильном стойле для коровы 202. Молоко извлеченное из коровьего вымени посредством блока сосущих колпачков собирается в передней части коллектора 204 и отводится из нее посредством вакуумного воздействия через общий вертикальный трубопровод 205, открытый в верхнерасположенный трубопровод для отвода молока или молочный коллектор 206. Другой трубопровод 207, установленный параллельно молочному коллектору 206, связан с пульсатором, предназначенным для поочередной подачи вакуума и атмосферного давления к блоку сосущих чашек 203 через дополнительный трубопровод 208. Вертикальный трубопровод 205 обычно выполнен в форме гибкой трубы, предпочтительно шланга, который обычно принимает обвисающую изогнутую форму.

На фиг.5 и 6 показаны обычные кривые молочного потока, иллюстрируя возможные процессы доения. Молочный поток отложен по ординате в кг/мин, тогда как время отложено по абсциссе в мин. На фиг.5 молочный поток начально показывает увеличение вплоть до максимума около 1,6 мин, после чего показывает устойчивое падение, до тех пор, пока она не упадет на первое время ниже обычного предельного значения 0,2 кг/мин после 4,5 мин. С этого мгновения обозначенного A до мгновения B то есть в течение 95 секунд измеренный поток молока варьируется в окрестности предельного значения 0,2 кг/мин. После мгновения B, кривая молочного потока возрастает снова к низкому пику, соответственно так называемому конечному выходу, восстановленному в конце операции доения, посредством ручного или автоматического вмешательства. Кривая измеряемого молочного потока показывает случай процесса сухого доения для периода 95 с благодаря тому, что доильный вакуум не был выключен в мгновение A.

В случае кривой молочного потока, показанной на фиг.6, предельное значение 0,2 кг/мин достигается для первого времени после около 6,2 мин в момент C. При том, что в этом случае конечный выход идет непосредственно за этим моментом, а период сухого доения практически равен нулю в этом процессе доения. Две различные кривые молочного потока показывают, что поведение молочного потока по времени значительно варьируется так, что определение действительно конца операции доения сталкивается с определенными трудностями. В случае фиг. 6 конец процесса доения определялся очень опытным наблюдателем, тогда как в случае фиг.5 конец операции доения определялся стандартным индикатором. Для лучшего понимания трудностей вызванных определением молочного потока при низких скоростях, и для лучшего понимания принципа отдельного измерения последовательных молочных слагов, на котором основывается изобретение, может быть полезным взглянуть более подробно на действительный процесс транспортировки молока.

В современной стандартной доильной установке воздух транспортировки (непрерывно или периодически) подается к передней части молочного коллектора или к сосковым чашкам, чтобы посредством этого уменьшить очень высокие циклические вариации вакуума и гидростатические вакуумные потери. Количество поданного атмосферного воздуха около 8 л/мин, соответственно 16 л/мин расширенного воздуха. Этот объем воздуха выбран, чтобы удовлетворять требованиям для оптимальной транспортировки максимально ожидаемого молочного потока (обычно около 6 л/мин).

В современных доильных аппаратах молочный и воздушный потоки больше не перемешиваются, чтобы образовывать непрерывно текущий однородный поток пены, посредством вдувания распределенного воздуха прямо в молочный поток, так как эта устаревшая технология сильно увеличивает опасность структурных повреждений молока и дополнительно приводит к увеличению вакуумных потерь. По сравнению транспортировка молока по длинному молочному шлангу в современных стандартных устройствах осуществляется в форме молочных слагов или порций, отделенных друг от друга воздушным слагом (последовательное молочно/воздушное разделение). Однако создание такого потока слагов не приписывается пульсирующему извлечению молока из сосков, вызванного пульсирующим процессом доения. Механика потока этого процесса следующая.

В любой доильной установке трубопровод от вымени к молочному коллектору имеет наиболее низкую точку. Эта точка обычно расположена рядом с выходным отверстием передней части коллектора или в части длинного молочного шланга сразу вниз по потоку верхней части коллектора.

По причинам вакуумной технологии площади поперечных сечений в доильной установке обычно имеют такой размер, чтобы они не могли быть полностью заполнены извлеченным молоком. Это означает, что молоко может течь из вымени к этой наиболее нижней точке посредством гравитации по мере того, как транспортирующий воздух, подающийся на доильную установку может течь над молоком беспрепятственно. В этой нижней зоне основной части трубопровода молоко и воздух текут независимо один от другого в соответствии с их собственными физическими законами (пограничный поток). Свободно текущее молоко собирается в нижней точке как в сифоне. До тех пор, пока транспортирующий воздух способен течь над собирающимся молоком, последнее остается в пределах сифона. Только после того, как свободный поток транспортирующего воздуха через сифон выключается посредством собравшегося молока, воздух, продолжающий течь в доильной установке, не может быть более разряженным действием рабочего вакуума, как результат этого, возрастание давления, т.е. уменьшение вакуума, создается в доильной установке вверх по потоку места выключения. Это приводит к установлению соответствующей разницы давлений над местом выключения.

В ответ на эту разницу давлений молоко, собравшееся в сифоне, контактирует с его стенками и постепенно проталкивается в вертикальное колено сифона, приводя к созданию соответствующего гидростатического противодавления таким образом образованного молочного слага. Как только разница давлений, действующая на молочный слаг, превосходит созданное гидростатическое давление, содержащее пристеночное трение слага, последнее устанавливается в движении и ускоряется к концу длинного молочного слага. Этот прерывистый отвод молока из сифона повторяется, когда сифон выключается непрерывным молочным потоком.

Если молочные слаги, образующиеся в сифоне были всегда одного размера, величина молочного потока может быть легко выведена из размера молочных слагов и временной последовательности этих слагов. Это предположение не верно по различным причинам. В частности было обнаружено, что первоначально образующиеся слаги стремятся частично раствориться на протяжении их транспортировки через молочный шланг. Это известно из того факта, что на пути молочных слагов через длинный молочный шланг, и особенно в его вертикальной части, транспортирующий воздух, подающийся через доильный аппарат и влияет на его давление в молочном слаге, стремится постепенно проникнуть в молочный слаг по мере того, как оно толкает слаг вдоль трубопровода.

Эта начальная деформация слага 1 в длинном молочном шланге 2 показана на фиг. 7, причем молочный слаг 1 показан при его проталкивании в направлении транспортировки D. Тогда как передний конец 3 слага 1 проявляет незначительную выпуклость, полость начинает образовываться в центре 4 его заднего конца. Это получается из-за того, что жидкость, образующая слаг, постепенно смещается с центра поперечного сечения к стенке 5 трубопровода под давлением, действующим на нее сзади. Размер этой полости постепенно возрастает в течение транспортировки, принимая форму, показанную как 6 на фиг.8, причем слаг, изображенный на фиг. 9, уже сформировался с полостью 7 в его центре поперечного сечения. Длина слага, измеренная по продольной центральной оси молочного шланга, таким образом показывает постоянное уменьшение от фиг.7 к 9, причем часть заднего конца слага состоит лишь из слоя с уменьшающейся толщиной к задней части, примыкая к внутренней стенке длинного молочного шланга 2. В то время как начальная форма слага похожа на форму твердого цилиндра, слаг деформируется в течение его транспортировки к форме оболочки, имеющей твердую донную часть и внешнюю стенку постепенно уменьшающейся толщины. Следствием этого является то, что длина сага постепенно увеличивается, хотя его масса остается неизменной. И наоборот это означает, что слаги равной длины могут иметь различные массы, зависящие от степени образования полости. По причинам технологии фиг.7, 8 и 9 не показывают слаги одинаковой начальной массы, так как иллюстрация увеличивающейся длины слага была бы затруднительны. На фиг.7-9 исключительно показано, что слаги одинаковой длины L_a могут иметь значительно отличающиеся массы.

В стандартных доильных установках, как правило, выполнены длинные молочные шланги, имеющие внутренний диаметр d между 13-18 мм. Принимая во внимание этот диаметр, было обнаружено, что несмотря на широкие различия в конфигурации слагов, приемлемые апроксимации для определения общей массы слага могут быть получены измерением длины слагов в направлении транспортировки в месте расположенном на расстоянии d/4 от внутренней стенки длинного молочного шланга. Это дает приемлемое значение в случае внутреннего диаметра около 16 мм. В случае трубопроводов, имеющих различные внутренние диаметры, может быть необходимым незначительно сдвинуть место измерения внутри трубопровода, с целью получить значение соответствующее общей массе молочного слага.

Для лучшего понимания на фиг.7 изображены пунктирные линии 11, 11' и 12, 12', проходящие параллельно внутренним стенкам длинного молочного шланга 5 и расположенные на расстоянии d/4 от него. Расстояние между пересечениями линий 11, 11' и 12, 12' с соответствующим контуром молочного слага 1 по его передним и задним концам соответственно соответствует длине L_i длине слага 1, измеренного вдоль линии 11, 11' и 12, 12'. Умножение этой длины на площадь поперечного сечения молочного шланга 5 дает приемлемое значение для действительной массы слага. На фиг.8 и 9 длина L_i определяется подобным образом линиями, проходящими на расстоянии d/4 от внутренней стенки длинного молочного шланга. Эти упрощенные иллюстрации показывают, что значение L_i значительно отличается от внешне видимой общей длины L_a слага из-за постепенного образования полости в его заднем конце.

Длина слагов может быть таким образом измерена при условии размещения измеряющей части трансверсально направлению перемещения слага в определенном прохождении каждого молочного слага между точкой измерений, расположенной на линии 11 или 12 и внутренней стенкой трубопровода, или между двумя точками измерения приблизительно на линиях 11' и 12', соответственно.

Различные конкретные исполнения измеряющих частей для этой цели будут обсуждаться детально.

На фиг.10 и 11 показан верхний конец длинного молочного шланга 14, соединенного с металлическим коленом 15, конец 16 колена 15 приспособлен к сопряжению с соединителем 17, выполненным на верхнерасположенном молочном коллекторе 18, обычно используемым для транспортировки всего извлеченного молока. На его другой стороне, колено 15 соединено с концевой частью 19 длинного молочного шланга 14, которая обычно сделана из резины или пластического материала. В приведенном примере, два измеряющих электрода 21 и 22 выполнены в колене 15. Электроды 21, 22 вмонтированы в стенку колена 15, посредством электрически изолирующих пробок 23 и 24, соответственно, так чтобы выступать во внутренне пространство трубопровода. Оба электрода выполнены в форме тонких стержней или проводов, проходящих соответственно перпендикулярно продольной оси трубопровода. Кончики электродов 21 и 22, выступающих в трубопровод расположены на расстоянии d/4 от противоположной части внутренней стенки трубопровода 25, с другой стороны, изолирующие пробки 23, 24 примыкают к электродам 21 и 22 соответственно до расстояния d/4 от вертикальной стенки 25. Электрические проводники 26 и 27 выполнены, чтобы соединить каждый электрод 21 и 22, соответственно, со связанными источниками напряжения. Противоэлектрод, объединенный с электродами 21 и 22 в настоящем примере образован металлическим коленом 15, которое может быть для примера заменено проводником 28.

Конкретное исполнение, показанное на фиг.10 и 11, выполнено с двумя измеряющими частями, одна между электродом 21 и стенкой колена 15, а другая между электродом 22 и стенкой, хотя одной измеряющей части было бы достаточно для определения длины слага. Это из-за того, что если предполагалось, что присутствуют слабые молочные потоки, т.е. в диапазоне кривой молочного потока, в которой молочный поток приближается к пороговому значению 0,2 кг/мин, скорость перемещения молочных слагов по существу неизменна, это предположение подтверждается соответствующими измерениями, причем скорость перемещения измеряется однажды и может быть введена в цепь измерения как постоянная величина. В этом случае длина молочного слага может быть определена простым измерением времени, требующимся для прохождения слагом измеряющей части. Таким образом, любой из электродов 21 и 22 может быть использован для этой операции измерения.

Если, с другой стороны, желательно получить более точные измерения или для осуществления операции измерения при различных интервалах на протяжении процесса доения, вычисления длины молочного слага дополнительно требуют определения скорости перемещения молочных слагов. С этой целью конкретное исполнение фиг.10 выполнено с двумя электродами, расположенными на расстоянии друг от друга в продольном направлении молочного шланга. Операция измерения между двумя электродами позволяет досконально определить скорость перемещения молочных слагов с помощью точно определенной длины каждого молочного слага.

На фиг.12 показана измеряющая часть, действующая на принципе определения электрической проводимости, в этом случае трубопровод 30 через который направляется молочный слаг может быть выполнен из изолирующего материала, такого как пластик, либо электрически проводящего материала, то есть металла. Электроды 31 и 32 проходят через стенку трубопровода 30 в противоположных местах, в случае трубопровода сделанного из электрически изолирующего материала нет необходимости в какой-либо другой изоляции. Два электрода выполнены как стержни, каждый с полусферической концевой частью увеличенного диаметра. Электроды выполнены таким образом, что задняя поверхность их полусферических концевых частей расположены лицом к стенке трубопровода, расположенного в нем на расстоянии D/4. Точно на этом расстоянии электроды окружены электрически изолирующим материалом 33, 34, который конечно совместим с молоком. Концы электродов 31 и 32, расположены один от другого на расстоянии немного меньшем чем d/2.

На фиг. 13 показана измеряющая часть действующая на принципе измерения емкости. Расположенный на продольной оси трубопровода 40 и соосный с ним цилиндрический рукав 41 имеет два продольно расположенных конца, примыкающих к соответствующим полусферическим концевым стенкам. Общая длина рукава 41 может, для примера, соответствовать удвоенному диаметру трубопровода. В трансверсальном направлении, внешний диаметр рукава 41 может быть меньше или равен d/2, где d обозначает внутренний диаметр трубопровода 40. Электрический проводник 42 проходит от рукава 41 к наружной стороне трубопровода 40, причем проводник 42 проходит через стенку трубопровода 40 электрически изолированно и заделан в изолирующую вмонтированную неподвижную деталь 43 внутри трубопровода 40. Изолирующая неподвижная деталь 43, в то же время, действует для удержания рукава 41 в определенном положении. Рукав 41 действует как электрод, расположенный напротив внутренней стенки трубопровода 40, выполненного из электрически проводящего материала и действующий как второй электрод, причем трубопровод 40 соединен с электрическим проводником 44.

На фиг. 14 показано другое конкретное исполнение измеряющей части действующей на принципе измерения емкости. Расположенные внутри трубопровода 50 в местах на расстоянии одно от другого и соответственно параллельно продольной оси трубопровода 50, два плоских электрода 51, 52 подсоединены соответственно к электрическим проводникам 53, 54, проходящим через стенку трубопровода 50. Внутри трубопровода 50, проводники 53 и 54 окружены электрически изолирующим материалом 55, 56 вплоть до расстояния d/4 от поверхности внутренней стенки. Расположение и длина плоских электродов 51, 52 гарантируют, что их свободные кромки 57, 58 постоянно расположены на расстоянии большем или равном d/4.

На фиг. 15 показана измеряющая часть действующая на оптически определяющем принципе. Внутрь трубопровода 60 с противоположных сторон вставлен источник света, в форме светодиода 61, и фоторезистор 62. Направленные друг к другу концы светового источника 61 и фоторезистор 62 могут окружаться полупрозрачными стенками 63, 64, выполненными, например, как часть внутреннего трубопровода. Каждая из стенок 63 и 64 расположена на расстоянии d/4 от внутренней стенки трубопровода 60, а расстояние стенок друг от друга меньше или равно d/2.

На фиг.16 и 17 показано конкретное исполнение, в котором электрод выполнен внутри трубопровода 70 в форме относительно тонкого металлического листа 71. Электрод 71 проходит в трубопроводе 70 к месту примыкающему к его центру, причем его свободная кромка 72 проходит соответственно параллельно продольной оси трубопровода 70. На его противоположных сторонах электрод 71 удерживается посредством изолирующей вмонтированной детали 73, покрывающей и, таким образом, электрически изолирующей электрод вплоть до расстояния d/4 от внутренней стенки трубопровода 70. Стенка трубопровода 70 образована с отверстием 74 для части 75 вмонтированной детали 73, проходящей через нее. Вмонтированная деталь 73 состоит из двух блоков 76, 77 зажимающих трубопровод 70 между ними с помощью болтов 78 проходящих через них. Образованное кольцо 79, окружающее отверстие 74, выполнено, чтобы формировать прокладку между блоком 76 и внешней поверхностью трубопровода 70. В этом конкретном исполнении, трубопровод 70 выполнен из электрически проводящего материала для того, чтобы его внутренняя стенка могла действовать как противоэлектрод. С этой целью трубопровод 70 выполнен с клеммой заземления 80 на его внешней стороне. Электрические проводники 81, 82 выполнены для подсоединения клеммы заземления 80 и электрода 71, соответственно, к связующим измеряющим инструментам не показанным на чертеже. Показанная измеряющая часть между кромкой 72 электрода 71 и противоположной внутренней стенкой трубопровода 70 предпочтительно функционирует, используя электрическую проводимость молока, подчеркивая, что это измеряется не величина проводимости молока,а, лишь используется тот факт, что молоко влияет на установление связи электрической проводимости между электродами 71 и стенкой трубопровода 70, которая является в течение процесса измерения единственно определенной не зависимо от того существовала такая связь или нет.

На фиг.2 показано конкретное исполнение измеряющей цепи для использования в комбинации с измеряющей частью типа, описанного выше для образования индикатора действующего для генерации управляющего сигнала в ответ на падение молочного потока ниже предельного значения около 0,2 кг/мин в конце цикла доения. На фиг.2 схематично представлена часть 90 вертикального трубопровода. В соответствии с конкретным исполнением фиг.15, измеряющая часть образована между двумя деталями 91 и 92, выдвинутыми в вертикальный трубопровод 90 и содержащими соответственно светодиод 93 и фоторезистор 94. Анод диода 93 подсоединен к источнику напряжения 95 через резистор R, а его катод заземлен в 96. Фоторезистор 94 имеет токосниматель подсоединенный к источнику напряжения 95 через другой резистор, а его эмиттор заземлен в 96. Выход его коллектора подведен к триггеру Шмитта 97, выход которого снова подведен к низкочастотному фильтру 98. Выход фильтра 98 подведен к другому триггеру Шмитта 99 действующему для генерации управляющего сигнала на его выходе 100 в ответ на падение молочного потока ниже заранее установленного минимального потока.

Показанная схема работает следующим образом.

СИД 93 непрерывно питается, чтобы испускать световой луч прямо в фоторезистор 94 через измеряющую часть, заставляя соответствующий ток течь в фоторезистор 94. Как только передний конец молочного слага вступает в измерительную часть, часть света абсорбируется так, что ток текущий в транзисторе 94 уменьшается. В ответ на это падение тока ниже заданного предельного значения, триггер Шмитта 97 генерирует первый склон квадратного импульса. По мере того, как задний конец молочного слага проходит измеряющую часть, ток текущий в фоторезистор снова увеличивается побуждая триггер Шмитта генерировать соответствующий понижающий склон квадратного импульса в ответ на прохождение потока тока через второе предельное значение. Длина квадратного сигнала таким образом практически соответствует времени от вступления переднего конца молочного слага в измеряющую часть до момента когда задний конец молочного слага покидает эту часть. При предположении постоянства скорости перемещения молочных слагов, по меньшей мере, в диапазоне низкого предельного значения молочного потока ширина квадратного импульса, произведенного триггером Шмитта 97 будет напрямую соответствовать длине таким образом измеренных молочных слагов.

Особенно по направлению к концу цикла доения, молочные слаги появляются на устойчиво увеличивающихся интервалах, и как результат этого квадратные импульсы произведенные триггером Шмитта 97 будут так же появляться на аналогично увеличивающихся интервалах. На основе длины последовательных квадратных импульсов и интервалов между последовательными импульсами, фильтр нижних частот 98 определяет переменное среднеизмеренное значение. Это значение, появляющееся на выходе фильтра нижних частот 98 соответствует действительному молочному потоку, хотя это значение не окончательное, пока действительная скорость перемещения молочных слагов не принимается во внимание. Ввиду этого, молочный поток в конце цикла доения, как было обнаружено, приблизительно постоянен в окрестности нижнего предельного значения, второй триггер Шмитта 99 может быть установлен предопределенное предельное значение, соответствующее выходному сигналу фильтра низких частот 98, при наличии молочного потока 0,2 кг/мин при предопределенной скорости. Как результат, когда уменьшение молочного потока в конце цикла доения вынуждает измеренное значение, выданное фильтром низких частот 98 падать ниже входного предельного значения, на которое триггер Шмитта 99 был установлен, последний выполняет операцию переключения, чтобы привести к появлению на его выходе 100 сигнала, который может быть использован для любых индикаторных или управляющих функций для осуществления выключения пульсаций или для снятия сосковых резинок. Так как возможно, что представленная длина молочных слагов может быть измерена очень точно, по меньшей мере, в течение периодов низкого молочного потока в цикле доения, для получения относительно точного сигнала, соответствующего действительному молочному потоку, и для генерации соответствующего выходного сигнала, когда молочный поток падает ниже предопределенного значения. Выход схемы таким образом выдает простой "ДА" или "НЕТ" измеряющий сигнал.

Фиг. 1 показывает конкретное исполнение аналогичное фиг.2. Часть вертикального трубопровода 100 выполнена снова с электродами 101, 102. Электрод 102 имеет сигнал переменного напряжения, который подается на него посредством генератора переменного тока 103. Выход электрода 101 заземлен в 105 через резистор 104. Точка соединения выхода электрода 101 и резистора 104 подсоединена выпрямителю 106, Выход которого подан на триггер Шмитта 107, причем выход последнего снова подан на фильтр низких частот 108. Выход фильтра низких частот 108 подается на вход другого триггера Шмитта 109, генерирующего выходной сигнал в ответ на выходной сигнал, поданный фильтром низких частот 108, отклоненный от заранее установленного входного предельного значения триггера Шмитта 109. Схема работает так же, как схема показанная на фиг. 2, за исключением того, что переменный ток течет в измеряющей части между двумя электродами 101, 102 при проводящем соединении установленным между ними молочным слагом. Переменный ток появляется на электроде 101, превращается в сигнал постоянного тока выпрямителем 106, этот сигнал соответственно подается на фильтр низких частот 108 таким же, как описано ссылками на фиг.2.

Показанное на фиг.3 конкретное исполнение схемы способно дополнительно определять скорость перемещения молочного слага также, как в конкретном исполнении показанном на фиг.10 и 11, подавая измеряющий сигнал соответствующий действительному молочному потоку.

Две измеряющие части, выполненные внутри части вертикального трубопровода 120 в местах аксиально расположенных на расстоянии друг от друга, действуют на принципе измерения емкости. Каждая измеряющая часть может состоять из двух конденсаторных пластин, расположенных одна напротив другой. Пластины конденсатора слева на фиг.3 подсоединены к генератору переменного напряжения 123. Пластины конденсатора с правой стороны чертежа, каждая подсоединены к соответствующему усилителю 124 и 125. Выходы усилителей подсоединены к соответствующим выпрямителям 126, 127, которые сами подсоединены к соответствующим триггерам Шмитта 128 и 129. Выход триггера Шмитта 128 подается на низко частотный фильтр 130 и в тоже время на первый вход цепи 131, измеряющей длину импульса. Выход другого триггера Шмитта 129 подается на второй вход цепи 131, измеряющей длину импульса. Выход цепи 131 измеряющей длину импульса подается на преобразователь время-напряжение 132. Выходной сигнал A низко частотного фильтра 130 подается на схему деления 133, которая также имеет выходной сигнал B преобразователя время-напряжение 132, поданный на него. Схема деления 133 выполняет деление измеряющих сигналов A:B. Таким образом, полученный выходной сигнал уже представляет измеряющее значение соответствующее действительному молочному потоку и может быть использовано для определения абсолютного значения при рассмотрении площади поперечного сечения вертикальной части трубопровода 120. В данном случае для использования измеряющего устройства как индикатора, как в конкретных исполнениях описанных выше со ссылкой на фиг.1 и 2, выход схемы деления 133 может быть подан к другому триггеру Шмитта 134 для подачи простого "ДА" или "НЕТ" в ответ на любые отклонения от заранее установленного порогового значения.

Описанные функции схемы следующие.

При перемещении молочных слагов вверх через часть вертикального трубопровода 120 в направлении стрелки 6, необходимо для начала пройти через измеряющую часть 121. По мере того, как молочный слаг входит в измеряемую часть триггер Шмитта 128 генерирует возрастающую часть квадратного импульса, который подается на фильтр низких частот 130 так и на схему измерения длины импульса 131 для генерации на них начального сигнала. Когда длина молочного слага короче чем расстояние между двумя измеряющими частями 121 и 122, триггер Шмитта 128 откликается на прохождение заднего конца слага через измеряющую часть 121 генерацией спадающего склона квадратного импульса, который подается на низкочастотный фильтр. В это время спадающая часть подается на схему 131 измерения длины импульса, которая однако не видоизменяет условий последнего. Когда передний конец молочного слага последовательно входит во вторую измеряющую часть 122, триггер Шмитта генерирует возрастающую часть квадратного импульса, который подается на второй вход схемы 131 измерений длины импульса для окончания измеряющей операции времени. Это приводит к проявлению выхода цепи 131 измеряющей длину импульса, причем возрастающая часть которого определяется возрастающей частью импульса, произведенного триггером Шмитта 128, а спадающая часть которого определяется возрастающей частью импульса произведенного триггером Шмитта 129. Длина импульса на выходе схемы, измеряющей длину импульса 131 соответствует интервалу времени от входа молочного слага в первую измеряющую часть 121 до входа во вторую измеряющую часть 122, т.е. за время перехода на точно определенном расстоянии. Так как время таким образом напрямую связано с предопределенным расстоянием, сигнал поданный преобразователем время-напряжение 132 напрямую определяет обратную величину скорости перемещения молочного слага. Схема деления 133 делит сигнал A, поданный на нее фильтром низких частот 130, на сигнал B, поданный на нее преобразователем время-напряжение 132. Значение появляющееся на выходе напрямую представляет объем молочного потока в единицу времени после перемножения с площадью поперечного сечения части вертикального трубопровода 120. Описанная компоновка работает как очень простое измеряющее устройство для генерации необходимых показаний на дисплейном устройстве 135. Измеряющее устройство может дополнительно использоваться как индикатор, посредством подачи входа схемы деления 133 на другой триггер 134, дающий индикаторный или управляющий сигнал в форме простого "ДА" или "НЕТ" решения в ответ на возрастание молочного потока выше или падения ниже предопределенного значения.

Относительно схем фиг. 1 и 2 объяснялось, что сигнал, появляющийся на выходе соответствующего низкочастотного фильтра 98 и 108, при перемножении с площадью поперечного сечения вертикального трубопровода и скорость перемещения молочного слага измеренной в диапазоне низких скоростей молочного потока и как обнаружено, соответственно постоянны, будут позволять получить очень полезное измеренное значение для действительного молочного потока в диапазоне низких скоростей молочного потока. Таким образом определенное значение может быть использовано в различных простых способах для получения высокоточного молочного значения потока на полном диапазоне скоростей молочного потока обеспечением, как описано с ссылкой на фиг.3, второй измеряющей части с соответствующей измеряющей схемой определяющей действительную скорость перемещения каждого молочного слага, и перемножением таким образом измеренного молочного потока с корректирующим значением p/q, где p действительно измеренная скорость перемещения, а q представляет предыдущую измеренную и фиксированно заранее установленную скорость перемещения в диапазоне низких скоростей потока.

Схема, показанная на фиг.4, аналогична показанной на фиг.3, но действует на принципе измерения электрической проводимости, а не принципе измерения емкости. В части вертикального трубопровода 140, выполнены две измеряющие части 141 и 142 на точно предопределенном расстоянии одна от другой, причем каждая измеряющая часть содержит два электрода лицом друг к другу. Электроды на левой стороне вертикального трубопровода имеют переменное напряжение поданное генератором переменного напряжения 143. Электроды на правой стороне вертикального трубопровода 140 заземлены через соответствующие резисторы. Выходные сигналы электродов подаются на триггеры Шмитта 146 и 147 через соответствующие выпрямители 144, 145. Триггер Шмитта 146 реагирует на проход переднего конца молочного слага через первую измеряющую часть 141, генерируя возрастающую часть импульса, который подается через соединение 148 на один вход схемы измерения длины импульса 149. Вход переднего конца молочного слага во вторую измеряющую часть 142 заставляет триггер Шмитта 147 также генерировать возрастающую часть квадратного импульса, который подается на второй вход схемы измерения длины импульса 149. Это заставляет схему измерения длины импульса заканчивать генерацию импульса, который начинался через стартовое соединение 148. Длина этого импульса затем подается на микропроцессор 150. Дополнительно поданные на микропроцессор 150 выходные импульсы схемы измерения длины импульса 151 измеряют длины импульсов генерированных триггером Шмитта 146. Микропроцессор 150 производит эти данные, чтобы привести к выходному сигналу, определяющему значение для абсолютного молочного потока при рассмотрении площади поперечного сечения части вертикального трубопровода 140. С другой стороны, микропроцессор 150 может генерировать управляющий сигнал в ответ на возрастание молочного потока выше или падение молочного потока ниже предопределенного значения.

Схемы измерений, показанные на фиг.3 и 4 полезны для обеспечения устройств для измерения молочного потока на всем диапазоне скоростей молочного потока, т. е. в диапазоне скоростей молочного потока между 150 г/мин и 9000 г/мин, причем конструкция таких устройств чрезвычайно проста и эффективна для практического исключения дополнительных вакуумных потерь.

Как уже объяснялось выше, может случиться так, что практически в конце цикла доения, когда масса отдельных молочных слагов устойчиво уменьшается, перемещение молочного слага вверх в вертикальном трубопроводе полностью прекращается до достижения им молочного коллектора, т.е. поданный воздух для транспортировки молока полностью проникает в слаг, вызывая исчезновение его в форме пены жидкости текущей обратно вдоль стенок трубопровода. Молочный слаг таким образом более не транспортируется, его жидкая масса течет обратно по стенкам вертикального трубопровода. Хотя даже в этом случае специфическая конструкция измеряющих частей препятствует обратному потоку молока из измеренного после прохода молочного слага, обратно текущее молоко будет собираться в нижней точке, приводя к проходу молочного слага, образованного этим молоком через измеряющую часть. Это будет тогда показывать ошибочный молочный поток большей величины, чем действительный молочный поток. Для избежания такой ошибочной операции измерения, предпочтительный вариант осуществления показанный на фиг.18 снабжен обратным клапаном 163 в вертикальном трубопроводе 160 в месте выше двух измеряющих частей 161 и 162, выполненных в этом примере. В настоящем примере, обратный клапан является просто шариковым клапаном. В конструкции этого типа, если случится, что молочный слаг был разрушен после прохождения двух измеряющих частей 161 и 162 и обратного клапана 163, последний будет удерживать обратно текущее молоко, чтобы помешать ему снова пройти измеряющие части. Молоко таким образом собирающееся выше обратного клапана 163, будет затем проходить вдоль вертикального трубопровода в форме молочного слага большей массы, образованного комбинацией молока из следующего молочного слага поступившего в эту точку.

Подобное улучшение также получено в конкретном исполнении фиг.10. В этом конкретном исполнении, измеряющие части, образованные электродами 21 и 22 расположены в непосредственной близости от наивысшей точки 165 колена 15. Любой молочный слаг начинающийся разрушаться только по прибытии в эту наивысшую точку 165 не будет поэтому течь обратно через измеряющие части, но будет стекать прямо в молочный коллектор 18, так, что он исключается из операции повторения измерений. Таким образом, точность операции измерения может быть значительно улучшена, особенно в диапазоне низких скоростей молочного потока.

Если молочный поток падает ниже предельного значения 0,2 кг/мин для первого времени, что имеет место на кривой молочного потока фиг.5 в мгновение А, конечно желательно не только генерировать соответствующий оптический или акустический сигнал, советующий оператору конец операции доения, так как часто случается, что оператор не способен сразу среагировать на такой сигнал, когда несколько коров доятся одновременно. При точном показании конца операции доения это приводит к тому, что доение, т.е. сухое доение, соответствующей коровы будет продолжаться в течение определенного периода. Этого процесса сухого доения можно избежать посредством устройства, показанного на фиг.19. Этот чертеж показывает часть вертикального трубопровода 170, выполненную с измеряющей частью 171 между электродом 172 и измеряющим электродом 173. Сразу вниз по потоку этой измеряющей части, вертикальный трубопровод оканчивается в прилегающем пространстве 174, определенным между чашкой 176, окружающей верхний конец вертикального трубопровода 170 и выпуклым козырьком 175. Чашка 176 выполнена с сливным трубопроводом 177 для слива молока последовательных слагов, поданный через вертикальный трубопровод 170 и отклоненных к внутренней поверхности стенки козырька 175. Зажатая между краями чашки 176 и козырька 175 диафрагма 178, которая на протяжении процесса доения удерживается в вертикально отклоненном положении показанном сплошными линиями на фиг.19, посредством вакуума, поданного к внутреннему пространству чашки 175 через канал 179. Это позволяет молоку течь из конца вертикального трубопровода 170 в прилегающее пространство 174 и вытекать из него через сливной трубопровод 177.

Управляющий сигнал, произведенный индикатором в конце операции доения, может быть использован для сокращения вакуума поданного на канал 179 как бы устанавливая связь канала 179 с внешним воздухом. Как результат этой операции управления, вакуум доения, продолжающий подаваться к сливному трубопроводу 177 заставляет диафрагму 178 деформироваться к форме, показанной пунктиром, чтобы закрыть верхнее отверстие вертикального трубопровода 170. Это приводит к тому, что соски отделены от рабочего вакуума, давая возможность доильному устройству быть отсоединены от вымени, автоматически действующим устройством, выполненным для этой цели.

Наряду с вышеперечисленными преимуществами, система измерения согласно изобретению предлагает существенное преимущество, молоко подается в измеряющую часть снизу. В отличие от известных индикаторов трубопроводов эта характерная особенность позволяет установке молочного шланга быть относительно короткой длины без каких-либо разрывов, даже в случае многолинейной установки. Это имеет огромный положительный эффект касательно потерь потока, особенно вакуумных потерь, также как и для работы с системой в целом. В измерительной системе отклик устройства и сигнал потока незначительно подвержены влиянию характеристик различных систем доения, таких как, например, непрерывная или пульсирующая подача воздуха, синхронный или чередующийся импульсные процессы и тому подобное. На сигнал также не влияет разница электрической проводимости молока, так как определение массы молочного слага основывается единственно на простом "ДА" или "НЕТ" решении. Сигнал более того относительно не критический, с точки зрения отклонений измеряющей системы от данной, например, при вертикальном расположении, какое возможно в практическом использовании.

Хотя выше ссылки были уже сделаны на вертикальную часть трубопровода, использование системы не ограничено устройствами доения с верхнерасположенным молочным коллектором. Система также пригодна для использования в доильной установке с низким уровнем, до тех пор, пока молочный трубопровод выполнен в любом удобном месте с короткой частью вертикального трубопровода для транспортировки через нее молока в форме молочных слагов.

Формула изобретения

Способ измерения расхода молока, преимущественно при транспортировке молока через трубопровод отдельными дозами, включающий измерение величины потока молока в трубопроводе, отличающийся тем, что измерение величины молока осуществляют в районе вертикальной части трубопровода, определяют массу каждой дозы путем измерения длины каждой дозы в точке, расположенной на заданном по технологии расстоянии от внутренней стенки трубопровода по направлению к его оси, определяют средний расход молока в зависимости от массы каждой дозы, временных интервалов между дозами и скорости перемещения доз, которую принимают постоянной и заданной по технологии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измеренную среднюю величину расхода молока сравнивают с заранее заданной величиной технологического расхода молока, представляющей собой пороговое значение, генерируют управляющий сигнал в случае, если измеренная величина расхода молока уменьшается до значений ниже заранее заданной величины технологического расхода молока или увеличивается до значений выше заранее заданной величины расхода молока.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измеряют время, необходимое на прохождение каждой дозой заданного по технологии расстояния, с учетом измеренного времени определяют массу каждой молочной дозы, определяют средний расход молока с учетом скорости перемещения доз, которую принимают постоянной, заданной по технологии, и массы каждой молочной дозы.

4. Способ измерения расхода молока, преимущественно при транспортировке молока через трубопровод, включающий измерение величины потока молока в трубопроводе, отличающийся тем, что величину потока молока измеряют в районе вертикальной части трубопровода, определяют скорость перемещения доз, определяют массу каждой дозы путем измерения длины каждой дозы в точке, расположенной на заданном по технологии расстоянии от внутренней стенки трубопровода по направлению к его оси, определяют средний расход молока с учетом массы и среднего времени следования последовательных доз.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что измеренную среднюю величину расхода молока сравнивают с заранее заданной величиной технологического расхода молока, представляющей собой пороговое значение, генерируют управляющий сигнал в случае, если измеренная средняя величина расхода молока уменьшается до значений ниже заранее заданной величины технологического расхода молока.

6. Устройство для измерения расхода молока преимущественно при транспортировке молока отдельными дозами через трубопровод, содержащее датчик величины потока, отличающееся тем, что оно снабжено средством измерения времени, вход которого соединен с датчиком, один или два чувствительных или передающих элемента датчика расположены внутри трубопровода на заданном по технологии расстоянии от внутренней стенки трубопровода к его оси в районе вертикальной части трубопровода, причем при наличии двух чувствительных или передающих элементов они расположены друг против друга, при наличии одного чувствительного элемента преобразователь датчика соединен с внутренней стенкой вертикальной части трубопровода, выполняющей функцию второго чувствительного элемента.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в форме неизолированного конца электрода, установленного в стенке трубопровода, выступающего внутрь него и электрически изолированного от него.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в форме неизолированной кромки металлической пластины, расположенной в продольном направлении трубопровода внутри него и электрически изолированной от него.

9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в качестве двух чувствительных элементов внутри трубопровода установлены два электрода, размещенные электрически изолированно в стенках трубопровода.

10. Устройство по каждому из пп. 7 9, отличающееся тем, что электроды проходят через стенку вертикальной части трубопровода, причем электроды электрически изолированы вплоть до расстояния около d/4 от внутренней стенки, где d внутренний диаметр вертикальной части трубопровода.

11. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что конец электрода, направленный к внутренней стенке вертикальной части трубопровода, расположен на расстоянии от внутренней стенки (1/4 3/4)d 12. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что концы электродов расположены на расстоянии а, где а ≅ d/2.

13. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что датчик величины потока выполнен с возможностью измерения электрической проводимости, или электрической емкости, или оптической абсорбции.

14. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что оно снабжено элементом усреднения и пороговым элементом, причем датчик величины потока соединен с пороговым элементом через элемент усреднения.

15. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено вторым датчиком величины потока, расположенным на заданном по технологии расстоянии от первого датчика в продольном направлении вертикальной части трубопровода, причем оба датчика соединены с элементом определения скорости перемещения доз молока.

16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что оба датчика величины потока конструктивно выполнены одинаковыми.

17. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что первый и второй датчики величины потока установлены в вертикальной части трубопровода перед коленом, соединенным с молочным коллектором.

18. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено обратным клапаном, установленным в трубопроводе выше по потоку места установки датчика величины молочного потока.

19. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено управляемым отсечным клапаном, установленным в трубопроводе и выполненным с возможностью функционирования за счет вакуума.

20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что отсечной клапан является диафрагменным клапаном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20