Доильный аппарат выжимающего действия
Изобретение относится к технике машинного доения с применением доильных стаканов выжимающего действия. Доильный аппарат содержит источники сжатого газа и вакуума, которые соединены с доильными стаканами, генератором пневмоимпульсов, имеющим переключатель режима работы, и пневмопереключателем режима работ доильных стаканов. Доильные стаканы имеют жесткий корпус, размещенные в нем с образованием межстенной камеры эластичную сосковую трубку с подсосковой камерой, связанную с пневмоуправляемыми пережимающими камерами. В каждом доильном стакане размещена пневмоуправляемая подтягивающая камера, укрепленная жестко на корпусе и на сосковой трубке, и датчик положения соска в сосковой трубке, которые связаны между собой отрицательной обратной связью через переключатель режима работ генератора пневмоимпульсов. В течение всего времени доения за счет того, что изменением режима работы генератора пневмоимпульсов и регулированием амплитуды пневмоимпульсов в подтягивающей камере удается предотвратить сползание стаканов с сосков вымени, а также затягивание в сосковую трубку области перехода цистерны вымени в цистерну соска и исключить тем самым, с одной стороны, спадание стаканов с сосков, а с другой - блокирование выхода молока из вымени. Изобретение позволяет ускорить процесс выведения молока и увеличить полноту опорожнения вымени животных. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к технике машинного доения, и предназначено для использования на молочно-товарных фермах для доения коров.
Известна система управления процессом доения /А.с. СССР №1209117, МПК A 01 J 7/00, 5/04, приор. 09.08.1983 г./, содержащая источники сжатого газа и вакуума, генератор пневмоимпульсов, выполненный на элементах пневмоавтоматики, блок управления и доильные стаканы с межстенной, подсосковой и пережимающими пневмоуправляемыми камерами. Пережимающие пневмокамеры расположены одна напротив другой вдоль оси стакана и их входы связаны с выходами блока управления. Подсосковая и межстенная камеры подключены к источнику вакуума. Известное устройство имеет недостаточную эффективность доения, поскольку удержание доильного стакана на соске осуществляется только за счет вакуума в подсосковой камере. При малых значениях вакуума по мере выдаивания вымени тургор соска уменьшается, что ведет к спаданию доильных стаканов с сосков к концу дойки. При больших значениях вакуума доильные стаканы достаточно хорошо удерживаются на сосках, но высокий вакуум часто оказывает повреждающее действие на соски, приводящее к заболеваниям вымени животного.
Известно устройство, представляющее собой доильный стакан выжимающего действия /Патент РФ №1394494, МПК А 01 J 5/08, приор. 16.07.1988 г./, содержащий корпус и сосковую трубку, образующие межстенную камеру с размещенными в ней ярусно, попарно и симметрично относительно сосковой трубки пережимающими эластичными пневмокамерами, а также подтягивающей камерой. Пережимающие пневмокамеры нижнего яруса жестко связаны с упором сосковой трубки, а подтягивающая пневмокамера выполнена в виде полого кольца, ось которого совпадает с осью корпуса стакана, при этом боковые стороны камеры жесткие и ограничены эластичными мембранами и фланцами. В известном устройстве удержание доильного стакана на соске осуществляется за счет того, что поступление пневмоимпульсов в пережимающие пневмокамеры подобрано так, что в любой момент времени к одной из пар пневмокамер подведено давление и сосок зажат между пневмокамерами. Для компенсации сползания стакана с соска использована подтягивающая пневмокамера, которая за каждый цикл работы стакана перемещает его по соску на некоторое расстояние вверх. Однако из-за различий вязкоэластичных свойств сосков невозможно подобрать для всех животных какую-либо определенную, универсальную амплитуду подтягивания стакана на соске. Так, при небольших амплитудах подтягивания стаканы будут надежно удерживаться на жестких, малорастяжимых сосках, но сползать и падать с мягких, хорошо растяжимых сосков. Увеличение амплитуды подтяжки обеспечит надежное удержание на легкорастяжимых сосках. В то же время при больших амплитудах подтяжки стаканы будут наползать на малорастяжимые соски к основанию соска и перекрывать переход молока из цистерны вымени в цистерну соска. В обоих случаях эффективность процесса выведения молока будет снижаться.
Известен доильный аппарат выжимающего действия /Патент РФ №1467807, МПК А 01 J 7/00, приор. 20.07.1987/, который содержит систему управления процессом доения и доильные стаканы, соединенные с источниками сжатого газа и вакуума. Система управления процессом доения включает генератор пневмоимпульсов, блок управления, который состоит из выключателей по числу доильных стаканов. Каждый из выключателей содержит пневмоклапаны по числу выходных каналов генератора пневмоимпульсов, связанных с пневмокнопкой, размещенной на корпусе соответствующего стакана. Доильные стаканы содержат жесткий корпус и расположенную в нем эластичную сосковую трубку, образующие межстенную камеру, в которой размещены пережимающие пневмоуправляемые камеры, соединенные через выключатели с генератором пневмоимпульсов. Межстенная и подсосковая камеры соединены с источником вакуума. Нормально открытая пневмокнопка (переключатель режима работы доильного стакана), расположенная на корпусе стакана, связана с камерами запрета пневмоклапанов и через пневмодроссель с источником избыточного давления.
В известной системе удержание доильных стаканов на соске осуществляется с помощью вакуума под соском.. По мере выдаивания вымени тургор соска уменьшается, что ведет при малых значениях вакуума к спаданию доильных стаканов с сосков к концу дойки. При больших значениях вакуума доильные стаканы достаточно хорошо удерживаются на сосках, но высокий вакуум часто оказывает повреждающее действие на соски, приводящее к заболеваниям вымени животного, что снижает эффективность и надежность процесса доения.
Известный доильный аппарат выжимающего действия, включающий соединенные с источниками сжатого газа и вакуума доильные стаканы, генератор пневмоимпульсов, переключатели режима работы генератора пневмоимпульсов, пневмопереключатели режима работ доильных стаканов, которые соединены также с генератором пневмоимпульсов, причем доильные стаканы имеют жесткий корпус и размещенную в нем эластичную сосковую трубку образующие межстенную камеру с находящимися в ней пневмоуправляемыми пережимающими камерами, размещенными с возможностью взаимодействия с сосковой трубкой, выбран в качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения.
Задача изобретения состоит в улучшении эксплуатационных характеристик за счет повышения надежности удержания стаканов на сосках, имеющих различные вязкоэластичные свойства.
Задача решена тем, что в известном доильном аппарате выжимающего действия, включающем соединенные с источниками сжатого газа и вакуума доильные стаканы, генератор пневмоимпульсов, переключатели режима работ генератора пневмоимпульсов, пневмопереключатель режима работы доильных стаканов, причем доильные стаканы имеют размещенные в жестком корпусе с образованием межстенной камеры эластичную сосковую трубку с подсосковой камерой и пневмоуправляемые пережимающие камеры, размещенные с возможностью взаимодействия с эластичной сосковой трубкой, в соответствии с изобретением каждый доильный стакан снабжен размещенной в межстенной камере пневмоуправляемой подтягивающей камерой, укрепленной жестко на его корпусе и на сосковой трубке, а также датчиком положения соска в сосковой трубке, а генератор пневмоимпульсов выполнен с управляющими выходами, часть которых соединена с пережимающими пневмокамерами, другая часть (по числу доильных стаканов) связана с подтягивающими пневмокамерами доильных стаканов, при этом датчик положения соска в сосковой трубке каждого доильного стакана выполнен с возможностью взаимодействия с соском и связан с пневмоуправляемой подтягивающей камерой отрицательной обратной связью через переключатель режима работ генератора пневмоимпульсов.
Кроме того, датчик положения соска в сосковой трубке выполнен в виде подвижного рычага, который герметично закреплен в стенке сосковой трубки и ответной контактной пары.
Кроме того, переключатель режима работ генератора пневмоимпульсов связан с пневмоуправляемой подтягивающей камерой через цепь параллельно соединенных пневмодиода и пневмодросселя.
Кроме того, пневмоуправляемая подтягивающая камера выполнена с неравновеликими по площади эластичными стенками.
Кроме того, пневмоуправляемые пережимающие камеры выполнены в виде набора объемов, установленных ярусно и попарно с обеспечением подключения пар каждого яруса к соответствующему выходу генератора пневмоимпульсов.
Кроме того, сосковая трубка выполнена с увеличенной толщиной стенки в области присоединения пневмоуправляемой подтягивающей камеры.
Технический результат предполагаемого изобретения заключается в обеспечении надежного удержания доильных стаканов на сосках, имеющих различные вязко-эластичные свойства, в течение всего времени доения за счет того, что изменением режима работы генератора пневмоимпульсов и регулированием амплитуды пневмоимпульсов в подтягивающей камере (выключение или уменьшение амплитуды) удается предотвратить затягивание в сосковую трубку области перехода цистерны вымени в цистерну соска и исключить блокирование выхода молока из вымени, что сопровождается ускорением процесса выведения молока и увеличением полноты опорожнения вымени животного.
Сущность изобретения поясняется фиг.1-5.
На фиг.1 представлена блок-схема доильного аппарата с одним доильным стаканом.
На фиг.2 представлен доильный стакан в двух сечениях, выполненных вдоль вертикальной оси стакана:
а) плоскость сечения параллельна направлению воздействия пережимающих пневмокамер на сосок;
б) плоскость сечения перпендикулярна направлению воздействия пережимающих пневмокамер на сосок
На фиг.3 представлен график изменения величины вакуума, подводимого к межстенной камере доильного стакана при надевании доильных стаканов на соски.
На фиг.4 представлен график изменения величины вакуума, подводимого к подсосковой камере доильного стакана при надевании доильных стаканов на соски
На фиг.5 представлены циклограммы тактовых электроимпульсов, вырабатываемых генератором для реализации различных режимов подтяжки доильного стакана (I, II, III, IV, V), и циклограммы пневмоимпульсов подводимых к пневмоуправляемой подтягивающей камере доильных стаканов (VI, VII).
Доильный аппарат (фиг.1) содержит источник сжатого газа 1, источник вакуума 2, которые подключены к генератору пневмоимпульсов 3, который пневмопроводами соединен с доильными стаканами 4, подключенными пневмопроводами также и к пневмопереключателю режима работы доильного стакана 5 через регуляторы вакуума 6 и 7, связанных с источником вакуума 2.
Доильный стакан 4 имеет жесткий корпус 8, в котором размещена сосковая трубка 9 с образованием межстенной камеры 10, с которой соединен пневмопроводом регулятор вакуума 7, и подсосковой камеры 11, с которой через доильное ведро (на фиг.1 не показано) пневмопроводом соединен регулятор вакуума 6. В межстенной камере 10 размещены пневмоуправляемые пережимающие камеры 12, выполненные в виде изолированных объемов, расположенных поярусно вдоль вертикальной оси стакана и попарно, причем пары пережимающих камер 12 верхнего и среднего ярусов (фиг.1) закреплены на корпусе 8, а пары нижнего яруса расположены в жесткой рамке и связаны с сосковой трубкой 9. В межстенной камере 10 размещена также пневмоуправляемая подтягивающая камера 13 кольцеобразной формы, укрепленная на стенках корпуса 8 доильного стакана 4 и на сосковой трубке 9, а также датчик положения соска в сосковой трубке 14 который выполнен с возможностью взаимодействия с соском, причем характер такого взаимодействия определяется конкретной формой конструктивного выполнения датчика положения соска в сосковой трубке 14.
Генератор пневмоимпульсов 3 выполнен на основе генератора тактовых электрических импульсов 15, который подключен параллельными выходами через усилители мощности 16-22 к двум группам электропневмопреобразователей. При этом первая группа электропневмопреобразователей (по числу ярусов пережимающих камер) 23-25 связана пневмопроводами с пережимающими камерами 12 каждого доильного стакана 4 с возможностью подключения их к источникам сжатого газа 1 или вакуума 2. Вторая группа электропневмопреобразователей 26-29 подключена к генератору 15 дополнительно через переключатели режима работы электропневмопреобразователей 30-33 (по числу доильных стаканов 4) и связана управляющим выходом (по пневмопитанию) с пневмоуправляемой подтягивающей камерой 13 через цепь формирования управляющего пневмоимпульса, выполненного в виде параллельно соединенных пневмодиода 34 - пневмодросселя 35. Переключатели режима работы электропневмопреобразователей 30-33 связаны также с датчиком положения соска 14 (с его контактным элементом) соответствующего доильного стакана 4, что обеспечивает отрицательную обратную связь на управляющий вход пневмоуправляемой подтягивающей камеры 13. Датчик положения соска в сосковой камере 14 может быть выполнен, в частном случае, в виде рычага 36, закрепленного герметично в стенке сосковой трубки 9, с выходом в межстенную 10 и подсосковую 11 камеру, с возможностью взаимодействия с соском (в общем случае контактно или дистанционно), и ответной контактной пары 37, подключенной к переключателю режима работ 30-33 соответствующего доильного стакана 4. (фиг.2). Датчик положения соска в сосковой трубке 14 может быть выполнен также на оптических элементах или иным образом, позволяющим получить информационный сигнал для управления электропневмопреобразователями 26-29. Переключатель вакуума 6 связан с пневмопереключателем режима работы доильного стакана 5 через цепь, состоящую из пневмодиода 38 и пневмодросселя 39, а переключатель вакуума 7 связан напрямую.
Устройство работает следующим образом. При эксплуатации доильного аппарата последовательно реализуются три режима работы: 1) режим надевания доильных стаканов 4 на соски вымени; 2) режим доения; 3) режим снятия доильных стаканов 4 с вымени.
При надевании доильных стаканов 4 на соски генератор тактовых электрических импульсов 15 выключен, при этом на выходы электропневмопреобразователей 23-25 подается высокий вакуум. Пережимающие камеры 12 доильных стаканов 4 в этом случае не будут оказывать сжимающее воздействие на сосковую трубку 9, позволяя беспрепятственно надевать доильный стакан 4 на сосок. Пневмопереключатель режима работы доильных стаканов 5 подключается к пневмопроводу источника сжатого газа 1, в результате чего соединенные с пневмопереключателем 5 переключатели вакуума 6 и 7 переводятся в положение "высокий вакуум на выходе", и высокий вакуум подается в межстенную камеру 10 (фиг.3, стрелка вниз) и подсосковую камеру 11(фиг.4, стрелка вниз) доильного стакана 4. После этого можно быстро одеть доильные стаканы 4 на соски и стаканы будут удерживаться на сосках вымени животного за счет высокого вакуума, позволяя перейти к режиму "доение". Для проведения доения включается генератор тактовых электрических импульсов 15 и через усилители мощности 16-22 выходного сигнала генератора 15 осуществляется запуск генерации пневмоимпульсов электропневмопреобразователями 23-29, выход которых связан с пережимающими камерам 12 и подтягивающими камерами 13 доильных стаканов 4. Затем пневмопереключатель режима работы 5 доильных стаканов 4 переключается с высокого давления на атмосферу, а сопряженные с ним переключатели вакуума 6 и 7 переходят в режим работы "низкий вакуум на выходе" (фиг.3 и 4, стрелки вверх). Вследствие наличия цепи пневмодиод 38 - пневмодроссель 39 переключатель вакуума 6 переводится на низкий вакуум с запаздыванием, обеспечивающим сохранение высокого вакуума в подсосковых камерах 11 (фиг.4) и удержание доильных стаканов 4 на сосках в течение некоторого промежутка времени (несколько секунд) после перевода доильного аппарата в режим доения.
После окончания доения генератор тактовых импульсов 15 выключают, дояр рукой обеспечивает подсос воздуха в одном из доильных стаканов 4, после чего доильные стаканы 4 спадают с сосков.
Доильный стакан 4 работает следующим образом. Управляющие пневмоимпульсы от электропневмопреобразователей 23-25 подаются в пневмоуправляемые пережимающие камеры 12 последовательно верхнего, среднего и нижнего ярусов каждого доильного стакана 4 с временной задержкой в соответствии с циклограммами импульсов I, II, III (фиг.5). За один цикл работы пережимающих камер 12 выводится порция молока, находящаяся в соске между верхней и нижней парой камер 12, при этом в любой момент времени сосок оказывается пережатым какой-либо из пар камер 12. Однако пережатие ими соска не гарантирует удержание доильного стакана 4 на соске, поскольку при малом вакууме в подсосковой камере 11 стакан 4 будет постепенно сползать с соска по мере повторения циклов выжимания молока. Для компенсации сползания доильных стаканов 4 с сосков используется пневмоуправляемая подтягивающая камера 13, в которую подают давление после достижения максимального давления в пережимающих камерах 12 нижнего яруса. Стенки подтягивающей камеры 13, перекрывающие межстенную камеру, выполнены эластичными и имеют различную площадь (площадь нижней стенки больше, чем верхней). Поэтому при подаче в подтягивающую пневмокамеру 13 давления сосковая трубка растягивается, причем в основном на участке выше пережатия ее парой пневмокамер 12 нижнего яруса, поскольку толщина стенок сосковой трубки 9 в нижней ее части существенно больше (фиг.2). В результате растяжения сосковой трубки 9 пневмокамеры 12 нижнего яруса с зажатым между ними соском сместятся вниз относительно горловины стакана на расстояние, практически равное величине растяжения сосковой трубки, а горловина стакана переместится по соску вверх. Следует отметить, что растяжение подтягивающей камерой 13 сосковой трубки 9 в осевом направлении увеличивает расстояние между парами пережимающих камер 12 верхнего и нижнего ярусов, а следовательно, и объем молока, выводимого за один цикл.
Следует отметить, что для того, чтобы стакан 4 надежно удерживался на сосках с различными вязкоэластичными свойствами, необходимо обеспечить различную амплитуду хода подтягивающей камеры 13. Так, если сосок жесткий и малорастягивающийся, необходима минимальная амплитуда хода подтягивающей камеры 13. В противном случае - сосок эластичный и легкорастягивающийся - потребуется большая амплитуда хода подтягивающей камеры 13, однако если амплитуда хода подтягивающей камеры 13 превышает требуемую для данного соска, то доильный стакан 4 будет наползать на вымя, перекрывая доступ молока из цистерны вымени в цистерну соска.
Удержание доильного стакана 4 на соске без наползания на сосок осуществляют за счет использования сигнала с датчика положения соска в сосковой трубке 14. Так, если сосок погружается в доильный стакан 4 глубже определенного уровня, рычаг 36 размыкает контакт ответной контактной пары 37 и подает сигнал на переключатели 30-33 и далее на электропневмопреобразователи 26-29, чем обеспечивается отрицательная обратная связь датчика 14 и подтягивающей камеры 13 и уменьшение амплитуды хода подтягивающей камеры 13.
Для эффективной работы стакана 4 достаточно, чтобы подтягивающая камера 13 имела два режима работы:
режим а - подтягивающая камера 13 имеет большую амплитуду хода, достаточную для того, чтобы стакан 4 удерживался на самых легкорастяжимых, эластичных сосках;
режим б - подтягивающая камера 13 имеет амплитуду хода, равную нулю, или небольшую, достаточную для удержания стакана лишь на самых жестких малорастяжимых сосках.
Если сигнал от датчика 14 отсутствует (рычаг датчика не входит в контакт с соском), пневмокамера 13 работает в режиме а. При наличии сигнала с датчика 14 (рычаг датчика размыкает контакткую пару в результате взаимодействия с соском) пневмокамера 13 работает в режиме б. Таким образом, амплитуда подтяжки в течение дойки может несколько раз менять свою величину, что обеспечивает надежное удержание стакана на соске и исключает наползание стакана на вымя.
Фиг.1, 2, 5 поясняют, как подтягивающие пневмокамеры 13 изменяют режим работы в зависимости от сигнала от датчика 14. В случае, если сигнал от датчика отсутствует, то электрический импульс IV (фиг.5) от генератора электроимпульсов 15 поступает на соответствующий электропневмопреобразователь 19-22 через коммутаторы электрических импульсов 30-33. При этом пневмоимпульс IV преобразуется с помощью пневмодросселя 35 и пневмодиода 34 в пневмоимпульс VI и подается на пневмокамеру 13, обеспечивая максимальную амплитуду ее хода. При наличии сигнала с датчика 14 рассмотрим два варианта работы пневмокамеры 13.
1 вариант. Электрический импульс на соответствующий электропневмопреобразователь не поступает (второй вход коммутаторов электрических импульсов заземлен (фиг.1)). В этом случае пневмокамера 13 имеет ход, равный нулю.
2 вариант. Генератор электроимпульсов 15 помимо импульса IV генерирует импульс V, который подается на второй вход коммутатора электрических импульсов 30-33 и при наличии сигнала с датчика 14 поступает на соответствующий электропневмопреобразователь. Затем пневмоимпульс с помощью пневмодиода 34 и пневмодросселя 35 преобразуется в пневмоимпульс VII и поступает на вход соответствующей пневмокамеры 13. Амплитуда пневмоимпульса VII достаточна лишь для удержания стакана на самых жестких сосках.
Вариант 2 имеет преимущество в плане скорости выведения молока по отношению к варианту 1, поскольку, как уже указывалось, скорость выведения молока определяется объемом молока, находящемся в соске между сжатыми верхней и нижней парой пневмокамер 12.
Известны доильные стаканы выжимающего действия, оснащенные подтягивающими камерами, например патент РФ №1394494, МПК А 01 J 5/08, приор. 16.07.1988 г. Однако в них не установлен датчик положения соска в сосковой трубке и не использован эффект отрицательной обратной связи по пневмопитанию, получаемый в результате взаимодействия датчика положения соска с соском и подтягивающей камерой через элемент управления (электропневмопреобразователь).
Таким образом, появляется возможность автоматического регулирования положения доильного стакана на сосках с различными вязкоэластичными свойствами, в результате чего обеспечивается надежное удержание доильных стаканов в течение всего времени доения на сосках животного. Тем самым существенно улучшаются эксплуатационные характеристики аппарата.
Формула изобретения
1. Доильный аппарат выжимающего действия, включающий соединенные с источниками сжатого газа и вакуума доильные стаканы, генератор пневмоимпульсов, соединенные с ним переключатели режима работ генератора пневмоимпульсов, пневмопереключатель режима работы доильных стаканов, причем доильные стаканы имеют размещенные в жестком корпусе с образованием межстенной камеры эластичную сосковую трубку с подсосковой камерой и пневмоуправляемые пережимающие камеры, размещенные с возможностью взаимодействия с эластичной сосковой трубкой, отличающийся тем, что каждый доильный стакан снабжен размещенной в межстенной камере пневмоуправляемой подтягивающей камерой, укрепленной жестко на его корпусе и на сосковой трубке, а также датчиком положения соска в сосковой трубке, а генератор пневмоимпульсов выполнен с управляющими выходами, часть которых соединена с пережимающими пневмокамерами, другая часть по числу доильных стаканов связана с подтягивающими пневмокамерами доильных стаканов, при этом датчик положения соска в сосковой трубке каждого доильного стакана выполнен с возможностью взаимодействия с соском и связан с пневмоуправляемой подтягивающей камерой отрицательной обратной связью через переключатель режима работ генератора пневмоимпульсов.
2. Доильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что датчик положения соска в сосковой трубке выполнен в виде подвижного рычага, который герметично закреплен в стенке сосковой трубки, и ответной контактной пары.
3. Доильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что переключатель режима работ генератора пневмоимпульсов связан с пневмоуправляемой подтягивающей камерой через цепь из параллельно соединенных пневмодиода и пневмодросселя.
4. Доильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что пневмоуправляемая подтягивающая камера выполнена с эластичными стенками, неравновеликими по площади.
5. Доильный аппарат по п.1, отличающийся чем, что пневмоуправляемые пережимающие камеры выполнены в виде набора объемов, установленных ярусно попарно с обеспечением подключения пар каждого яруса к соответствующему выходу генератора пневмоимпульсов.
6. Доильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что сосковая трубка выполнена с увеличенной толщиной стенки в области присоединения пневмоуправляемой подтягивающей камеры.
РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
