Устройство для автоматического снятия доильного аппарата
Владельцы патента RU 2534511:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для автоматического снятия доильного аппарата. Устройство содержит закрепленный на раме пневмодвигатель (1) с барабаном (2) и наматываемым на него шнуром (24) с соединительным элементом (25). В корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с шарнирно закрепленными одним концом криволинейными лопатками. Вал ротора установлен на двух подшипниках, которые находятся в крышке (17) и корпусе. Корпус имеет впускной элемент для атмосферы, соединенный с роторной камерой через впускной канал (19). Вал ротора связан с барабаном через фрикционную понижающую передачу, имеющую пневмокамеру, разделенную эластичной мембраной на две части. Одна часть пневмокамеры жестко закреплена на валу ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом. Другая часть пневмокамеры своей полостью связана с атмосферой. Вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения. Один конец вала прикреплен к эластичной мембране. Фрикционные контактирующие элементы в свободном положении разомкнуты. Криволинейные лопатки в нижней части со стороны, обращенной к валу ротора, выполнены с выемками. В выемках установлены элементы из постоянного магнита таким образом, что исключен их непосредственный контакт со стенками цилиндрической роторной камеры при работе. Вал ротора выполнен из немагнитного материала. Корпус цилиндрической роторной камеры выполнен из магнитного материала. Снижается расход воздуха. 4 ил.
Изобретение относится к животноводству, в частности к манипуляторам, предназначенным для автоматизации процесса доения.
Известно устройство для автоматического снятия доильного аппарата, содержащее раму, рабочий узел, установленный на раме и снабженный вращающимся барабаном, шнуром, наматываемым на барабан и связанным при помощи соединительного элемента с доильным аппаратом, приводное средство, связанное с барабаном и содержащее пневматический двигатель с вращающимися скользящими лопатками. Пневматический двигатель связан с барабаном через понижающую передачу, которая является планетарной передачей с передаточным отношением в диапазоне 1:3-1:8. Пневматический двигатель имеет вал ротора, снабженный несколькими парами лопаток, при этом лопатки каждой пары скользят вдоль одного радиального направления относительно вала. Корпус ротора, образующий цилиндрическую роторную камеру, в которой вал ротора расположен параллельно центральной оси роторной камеры, которая разделена лопатками на отдельные камеры, расположенные последовательно вокруг вала ротора, при этом лопатки каждой пары расположены с упором друг в друга через распорные элементы и каждая пара лопаток вместе со своими взаимодействующими распорными элементами образует узел, скользящий в радиальном направлении относительно вала ротора. Расширение цилиндрической камеры поперек вала ротора выполнено постоянным вдоль окружности роторной камеры. Вал ротора имеет круглый цилиндрический кожух с радиальными карманами, в которых установлены лопатки, а каждый карман образован в осевом направлении двумя противолежащими стенками, радиальные наружные концы которых образуют части двух круглых поверхностных участков кожуха, корпус ротора снабжен двумя кольцевыми внутренними буртиками, расположенными концентрично с валом ротора и в осевом направлении впереди кольцевых поверхностных участков кожуха, при этом буртики корпуса расположены смежно с поверхностными участками кожуха для герметизации между отдельными камерами. [Патент РФ 2095973, МПК6 A01J 7/00, заявл. 23.06.1992, опубл. 20.11.1997 г.].
Устройство имеет следующие недостатки. В пазах ротора попарно установлены лопатки, упирающиеся друг в друга через распорные штифты, при этом для герметизации лопаток в цилиндрическом корпусе требуется установка в пазах лопаток упругих герметизирующих полос. Все это усложняет конструкцию двигателя. В корпусе по мере износа упругих герметизирующих полос появится зазор между лопатками и распорными штифтами, что приведет к стукам и вибрации из-за действия центробежной силы при вращении ротора. Установка скользящих лопаток в роторе радиально не позволяет снимать с двигателя высокую мощность. Так как увеличение мощности из-за перепада давлений невозможно ввиду постоянного рабочего вакуума около 50 кПа, а повышение мощности двигателя за счет увеличения рабочей площади лопаток ведет к увеличению габаритов двигателя и его массы, что нежелательно для переносных доильных аппаратов.
Также известно устройство для автоматического снятия доильного аппарата, содержащее закрепленные на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром. В корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с лопатками, связанный с барабаном через понижающую передачу, лопатки выполнены криволинейными и закреплены на валу ротора шарнирно одним концом, а понижающая передача выполнена фрикционной. Контактирующие поверхности понижающей передачи выполнены коническими на внутренней поверхности барабана и ролике, шлицевым соединением через пневмокамеру связанным с валом ротора. Пневмокамера разделена эластичной мембраной на две части, одна из которых жестко закреплена на валу ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом, выполненным по его оси, а другая, содержащая шлицы, своей полостью связана с атмосферой. Вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения, при этом один конец его прикреплен к эластичной мембране. Фрикционные контактирующие элементы в свободном положении разомкнуты. [Патент РФ 2203535, МПК6 A01J 5/017, заявл. 16.04.2001, опубл. 10.05.2003 г.].
Устройство для автоматического снятия доильного аппарата работает следующим образом. При доении устройство соединяется с блоком управления и коллектором доильного аппарата. В момент снятия доильного аппарата с вымени животного, по завершении процесса доения, от сигнала с блока управления приводится в действие пневмодвигатель посредством сообщения выпускного канала с вакуумпроводом. В результате этого в выпускном канале создается разряжение, распространяющееся в отдельные камеры, образуемые четырьмя (или более) криволинейными лопатками вокруг вала ротора. Таким образом, разряжение увеличивается в двух смежных отдельных камерах, а в двух других смежных камерах находится атмосфера, что за счет разности давлений приводит к вращению вала ротора по часовой стрелке совместно с пневмокамерой. Одновременно с этим вакуум проникает в полость пневмокамеры с установленной в ней мембраной. В результате этого на мембрану с одной стороны действует атмосферное давление, а с другой стороны - вакуум. Под действием разности давлений мембрана прогибается, преодолевая усилие пружины, увлекая за собой вал с роликом, который входит в контакт с внутренней конической поверхностью барабана. При вращении барабана шнур, присоединенный к коллектору доильного аппарата, наматывается на его наружную поверхность и стягивает доильный аппарат с сосков животного. После снятия доильного аппарата дояр подвешивает его на кронштейн и отключает подачу вакуума к выпускному каналу.
Основным недостатком известного устройства является малая надежность технологического процесса работы пневмодвигателя. Поворот криволинейных лопаток в шарнире вала ротора и их отклонение от поверхности в зоне впускного канала до контакта с внутренней поверхностью роторной камеры происходит за счет силы тяжести и центробежной силы, действующих на лопатку при повороте вала ротора в роторной камере, а затем и перепада давлений. Однако первоначально, при включении пневмодвигателя в работу (при подключении к его выпускному каналу источника вакуума) вал ротора в роторной камере находится в неподвижном состоянии. Для того, чтобы вал ротора начал вращаться, лопатки должны повернуться в шарнире и отклониться до контакта с внутренней поверхностью роторной камеры, но это не всегда происходит из-за заклинивания (залипания) лопаток в пазах роторного вала. Это приводит к тому, что происходит подсос воздуха из окружающей среды через впускной канал без поворота вала ротора. Особенно это возможно из-за наклонного расположения рамы с пневмодвигателем на трубе вакуумпровода доильной установки. Все это ведет к нестабильности технологического процесса и повышенному расходу воздуха при работе устройства для автоматического снятия доильного аппарата.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании устройства для автоматического снятия доильного аппарата при завершении процесса доения.
Технический результат от использования изобретения заключается в создании устройства для автоматического снятия доильного аппарата путем создания герметичного контакта криволинейных лопаток, снабженных постоянными магнитами, с корпусом роторной камеры.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматического снятия доильного аппарата, содержащим закрепленный на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром, в корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с шарнирно закрепленными одним концом криволинейными лопатками, связанный с барабаном через фрикционную понижающую передачу, контактирующие поверхности которой выполнены коническими на внутренней поверхности барабана и ролике, имеющую пневмокамеру, разделенную эластичной мембраной на две части, одна из которых жестко закреплена на валу ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом, выполненным по его оси, а другая, содержащая шлицы, своей полостью связана с атмосферой, вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения, при этом один его конец прикреплен к эластичной мембране, фрикционные контактирующие элементы в свободном положении разомкнуты, а криволинейные лопатки в нижней части со стороны, обращенной к валу ротора выполнены с выемками, в которых установлены элементы из постоянного магнита, при этом элементы из постоянного магнита в выемках криволинейных лопаток установлены таким образом, что исключен их непосредственный контакт со стенками цилиндрической роторной камеры при работе, вал ротора выполнен из немагнитного материала, а корпус цилиндрической роторной камеры из магнитного материала.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство для автоматического снятия доильного аппарата соответствует критерию "новизна", так как имеет существенные отличия.
1. Криволинейные лопатки в нижней части со стороны, обращенной к валу ротора, выполнены с выемками.
2. В выемках криволинейных лопаток установлены элементы из постоянного магнита.
3. Элементы в выемках криволинейных лопаток установлены таким образом, что исключен их непосредственный контакт со стенками цилиндрической роторной камеры при работе.
4. Вал ротора выполнен из немагнитного материала, например пластмассы.
5. Корпус пневмокамеры выполнен из магнитного материала - стали.
С целью установки элементов из постоянного магнита в нижней части криволинейных лопаток со стороны, обращенной к валу ротора, выполнены выемки.
С целью создания постоянного контакта криволинейных лопаток со стенками цилиндрической роторной камеры и тем самым герметизации образуемых камер, а также для исключения заклинивания лопаток в пазах вала ротора во время начала работы, в выемки лопаток установлены элементы из постоянного магнита.
С целью предотвращения износа элементов из постоянного магнита исключен их непосредственный контакт со стенками цилиндрической роторной камеры при работе.
С целью исключения притяжения во время работы валом ротора криволинейных лопаток, вал ротора выполнен из немагнитного материала (пластмассы).
С целью создания постоянного контакта криволинейных лопаток, снабженных выемками с установленными в них постоянными магнитами, со стенками цилиндрической роторной камеры - роторная камера выполнена из магнитного материала (стали).
Устройство для автоматического снятия доильного аппарата пояснено чертежным материалом. На фиг.1 представлен рабочий узел, вид сбоку; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг 3 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез В-В на фиг 2.
Рабочий узел устройства автоматического снятия доильного аппарата содержит пневмодвигатель 1 и барабан с понижающей передачей 2.
Пневмодвигатель 1 содержит вал 3 ротора (фиг 2, 3), выполненный из немагнитного материала, на наружной поверхности которого выполнены четыре (или более) цилиндрических паза 4, расположенные вдоль оси вала 3 параллельно друг другу. Четыре (или более) криволинейные лопатки 5, 6, 7 и 8 установлены шарнирно в пазах 4 с возможностью поворачивания в них. В нижней части криволинейных лопаток 5, 6, 7 и 8 со стороны, обращенной к валу 3 ротора, выполнены выемки 9, в которых установлены элементы из постоянного магнита 10. Кроме того, пневмодвигатель 1 имеет корпус 11 с радиусом R, выполненный из магнитного материала, образующий цилиндрическую роторную камеру 12. Ось вращения вала 3 ротора, имеющего радиус R1, проходит относительно центральной оси корпуса 11 эксцентрично. Роторная камера 12 разделена криволинейными лопатками 5, 6, 7 и 8 на четыре отдельные камеры 13, 14, 15 и 16, расположенные последовательно вокруг вала 3 ротора. Камеры 13, 14, 15 и 16 герметизированы относительно цилиндрической стенки роторной камеры 12 за счет широкой контактной поверхности криволинейных лопаток со стенками роторной камеры. Герметизация камер 13, 14, 15 и 16 относительно торцовых стенок роторной камеры осуществляется также за счет контакта трущихся поверхностей, с одной стороны, торцовой стенки корпуса 11, с другой, торцовой поверхности крышки 17 с торцовыми поверхностями криволинейных лопаток 5, 6, 7 и 8. Корпус 11 имеет впускной элемент 18 для атмосферы, соединенный с роторной камерой 12 через впускной канал 19. Кроме того, корпус 11 имеет выпускной элемент 20 для соединения с источником вакуума, соединенный с роторной камерой 12 через выпускной канал 21. Элементы из постоянного магнита 10 в выемках 9 криволинейных лопаток 5, 6, 7 и 8 установлены таким образом, что исключен их непосредственный контакт со стенками цилиндрической роторной камеры 12. Вал 3 ротора выполнен из немагнитного материала. Корпус 11 цилиндрической роторной камеры 12 выполнен из магнитного материала.
Вал 3 ротора установлен на двух подшипниках 22 и 23, которые находятся в крышке 17 и корпусе 11 соответственно.
Барабан с понижающей передачей 2 снабжен фиксатором (не показан) для крепления шнура 24 с соединительным элементом 25 для соединения с коллектором доильного аппарата (не показан).
Устройство для автоматического снятия доильного аппарата работает следующим образом.
При доении устройство для автоматического снятия доильного аппарата вешается при помощи кронштейна рамы (кронштейн рамы не показан) на вакуумпровод (вакуумпровод не показан), соединяется с блоком управления и коллектором (коллектор не показан). В момент подачи с блока управления сигнала о завершении молокоотдачи приводится в действие пневмодвигатель 1 посредством сообщения выпускного элемента 20 с вакуумпроводом через воздушный шланг (воздушный шланг не показан). В результате этого в выпускном канале 21 создается разряжение, а также в отдельных камерах 15 и 16, которые к этому времени также соединены с выпускным каналом 21. В камеры 13 и 14 через впускной канал 19 поступает воздух. За счет того, что элементы из постоянного магнита 10, установленные в выемках 9 криволинейных лопаток 5, 6, 7 и 8 со стороны, обращенной к валу 3 ротора, выполненного из немагнитного материала, создают контакт криволинейных лопаток 5, 6, 7 и 8 с корпусом 11 роторной камеры. Корпус 11 роторной камеры 12 выполнен из магнитного материала. При этом обеспечивается герметичность между камерами 13, 14, 15 и 16, а непосредственный контакт элементов из постоянного магнита 10 со стенками цилиндрической роторной камеры 12 исключен. Разность давлений между камерами 15, 16 и 13, 14 приводит к вращению вала 3 ротора и, следовательно, барабана с понижающей передачей 2 по часовой стрелке. При вращении барабана 2 шнур 24 наматывается на его наружную поверхность и стягивает доильный аппарат с сосков вымени животного, так как шнур 24 соединен с коллектором доильного аппарата соединительным элементом 25. После снятия доильного аппарата дояр подвешивает его на кронштейн (не показан) и отключает подачу вакуума к патрубку 20.
Применение устройства для снятия доильных аппаратов за счет установки пневмодвигателя с эксцентрично установленным относительно корпуса валом ротора с шарнирно закрепленными одним концом криволинейными лопатками, в нижней части которых со стороны обращенной к валу ротора выполнены выемки, в которых установлены элементы из постоянного магнита, позволяет повысить надежность устройства и снизить расход воздуха.
Устройство для автоматического снятия доильного аппарата, содержащее закрепленный на раме пневмодвигатель с барабаном и наматываемым на него шнуром, в корпусе пневмодвигателя эксцентрично установлен вал ротора с шарнирно закрепленными одним концом криволинейными лопатками, связанный с барабаном через фрикционную понижающую передачу, контактирующие поверхности которой выполнены коническими на внутренней поверхности барабана и ролике, имеющую пневмокамеру, разделенную эластичной мембраной на две части, одна из которых жестко закреплена на валу ротора и сообщена внутренней полостью с пневмоканалом, выполненным по его оси, а другая, содержащая шлицы, своей полостью связана с атмосферой, вал шлицевого соединения установлен в шлицах пневмокамеры с возможностью осевого перемещения, при этом один его конец прикреплен к эластичной мембране, фрикционные контактирующие элементы в свободном положении разомкнуты, отличающееся тем, что криволинейные лопатки в нижней части со стороны, обращенной к валу ротора, выполнены с выемками, в которых установлены элементы из постоянного магнита, при этом элементы из постоянного магнита в выемках криволинейных лопаток установлены таким образом, что исключен их непосредственный контакт со стенками цилиндрической роторной камеры при работе, вал ротора выполнен из немагнитного материала, а корпус цилиндрической роторной камеры - из магнитного материала.
