ДВУХРЕЖИМНЫЙ ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ
DOUBLE-MODE MILKING UNIT

Изобретение относится к средствам машинного доения коров, в частности к доильным аппаратам.
Известен двухрежимный доильный аппарат [1], обеспечивающий по сравнению с двухрежимным доильным аппаратом, например MU 200 De La-val-DUOVAC [2] (Швеция), лучшие условия и качество вывода молока с меньшей зависимостью от размеров сосков, формы и тугодойности неотселекционированного по этим признакам вымени отечественного поголовья коров.
К недостаткам указанного двухрежимного доильного аппарата относится громоздкость, сложность промывки и обслуживания коллектора и поплавкового пневмодатчика, что снижает эффективность автоматизации самого распространенного стойлового способа машинного доения коров в доильные ведра.
Известен малогабаритный, простой и удобный в эксплуатации струйный датчик интенсивности молочного потока с двухплечим рассекателем, связанным с сильфонным управляющим устройством через дроссели и обратные клапаны [3].
К недостаткам датчика относятся высокая вероятность ложного срабатывания нефиксируемого рассекателя от воздействия на заслонку потока воздуха, вызванного, например, его прососами через доильные стаканы при неаккуратном надевании на соски или случайном спадании их с сосков вымени коровы и некоторые неудобства включения сильфонного управляющего устройства в работу из-за медленного стравливания воздуха из полости сильфона через его дроссельно-клапанный узел.
Известен струйный датчик интенсивности молочного потока [4], содержащий вертикальную молочную трубку с магнитным поплавком и ограничителями его перемещения, струйный формирователь пневматических сигналов с двухплечим рассекателем выполнен отдельно и установлен параллельно молочной трубке, причем нижний ограничитель перемещения поплавка и рассекатель выполнены из ферромагнитного материала, что предотвращает ложные срабатывания датчика от потоков воздуха.
Недостаток этого устройства заключается в необходимости установки молочной трубки с магнитным поплавком вертикально, что исключает возможность его использования для автоматизации самого распространенного способа доения коров в стойлах в доильное ведро.
Известен двухрежимный доильный аппарат [5] с поплавковым пневмодатчиком (прототип), отличающийся от [1] тем, что, с целью упрощения и повышения надежности коллектора, камера привода его мембранно-клапанного блока пневматически связана непосредственно со штуцером выдачи вакуумного сигнала датчика на механический додой, а воздушная камера переключателя пневмодатчика соединена каналом со штуцером переменного вакуума пульсатора.
Недостатком этого доильного аппарата являются слабые пульсирующие вакуумные сигналы, поступающие от пульсатора через датчик в камеру привода мембранно-клапанного блока коллектора, что снижает качество и эффективность работы аппарата в трехтактном режиме. Основная причина - высокая инерционность коммуникации из-за малых сечений каналов плунжерного переключателя поплавкового пневмодатчика. С увеличением сечения каналов увеличивается диаметр штока переключателя, что требует увеличения выталкивающей силы поплавка, а следовательно, его размеров и габаритов и без того громоздкого пневмодатчика в целом. Другим не менее важным недостатком прототипа является нарушение частоты работы пульсатора из-за прососов воздуха через обратный клапан (даже незначительных), которые в условиях фермы почти невозможно исключить. Происходит это из-за того, что управляющий сигнал с датчика подается не через дроссель, а непосредственно в управляющую камеру пульсатора.
Для устранения указанных недостатков предлагается заменить громоздкий поплавковый пневмодатчик компактным сильфонным управляющим устройством, подпружиненный сильфон которого при малых габаритах способен развивать необходимые усилия перемещения штока переключателя значительно большего диаметра с увеличенными сечениями каналов под действием вакуума, создаваемого струйным датчиком с фиксированным в нерабочем положении механическим рассекателем воздушной струи, управляющий сигнал с датчика в управляющую камеру пульсатора подается через дроссель, а для стравливания в атмосферу избыточного давления воздуха, создаваемого в сильфоне при включении аппарата в работу, установлен обратный клапан.
Предлагаемые технические решения существенно повышают надежность и эффективность работы двухрежимного доильного аппарата.
Указанный эффект достигается тем, что ферромагнитный рассекатель воздушной струи датчика интенсивности молочного потока снабжен фиксатором его нерабочего положения, представляющим собой постоянный магнит, установленный в диамагнитном корпусе струйного датчика, соединенного воздушным каналом непосредственно с сильфонным управляющим устройством, внутренняя полость которого через обратный клапан сообщается с атмосферой, а один из выходов его переключателя включен в обратную связь управляющей камеры пульсатора перед ее дросселем через вакуумный логический элемент «ИЛИ», представляющий собой, направленный в разные стороны от общего выхода сдвоенный обратный клапан, заслонки которого механически сблокированы между собой таким образом, что если один из клапанов открыт, то другой обязательно закрыт, а в нейтральном положении оба клапаны приоткрыты, кроме того, постоянный магнит фиксатора нерабочего положения ферромагнитного рассекателя воздушной струи датчика интенсивности молочного потока может быть установлен под диамагнитной молочной трубкой или под штуцером, например на крышке доильного ведра.
На фиг.1 представлен двухрежимный доильный аппарат (пневматическая схема).
На фиг.2, фиг.3 и фиг.4 - пневматическая схема вакуумного элемента «ИЛИ» с различным положением сблокированных заслонок в зависимости от сигналов на входах: вакуумный сигнал Р слева (фиг.2, правый клапан закрыт), сигнал Р справа (фиг.3, левый клапан закрыт), сигналы слева и справа одинаковы или отсутствуют (фиг.4, безразличное положение сблокированных заслонок, оба клапана приоткрыты).
На фиг.5 показан разрез струйного датчика, постоянный магнит фиксатора установлен под диамагнитной молочной трубкой.
На фиг.6 - постоянный магнит фиксатора установлен под диамагнитным молочным штуцером на крышке доильного ведра.
0
Двухрежимный доильный аппарат содержит шланги, коллектор 1, включающий камеру-распределитель переменного вакуума 2, камеру атмосферного давления 3, камеру привода 4 мембранно-клапанного блока 5, камеру постоянного вакуума 7 и молочную камеру 6, связанную молочными трубками с доильными стаканами 8, каждый из которых содержит подсосковую камеру 9, сосковую резину 10, образующую с доильным стаканом межстенную камеру 11. Пульсатор 12 доильного аппарата содержит камеру постоянного вакуума 13, управляющую камеру 14, связанную через дроссель 15 и один из обратных клапанов 16 с блоком заслонок 17 с камерой переменного вакуума 18 пульсатора, которая каналом 19 через распределитель переменного вакуума коллектора связана с межстенными камерами доильных стаканов и непосредственно - с сильфонным управляющим устройством 20, включающим переключатель сигналов 21 с плунжером 22, имеющим каналы, штуцер 23 для выдачи сигнала на отключение аппарата и вывод его подвесной части и штуцер 24 - для управления работой коллектора, перемещаемым подпружиненным сильфоном 25. Внутренняя полость сильфона пневматически связана через обратный клапан 26 с атмосферой Р и струйным датчиком 27, установленным на молочной трубке 28, включающим ферромагнитный рассекатель 29, способный поворачиваться на оси в направлении потока молока, показанного стрелкой, и пересекающий струю воздуха, устремляющуюся под действием вакуума из атмосферы в ловушку 30, пневматически связанную с внутренней полостью подпружиненного сильфона 25. При отсутствии потока молока ферромагнитный рассекатель фиксируется в нерабочем вертикальном положении постоянным магнитом 31 с полюсами N-S, установленным в диамагнитном корпусе струйного датчика 27.
Переключатель сигналов 21 имеет камеру 32 постоянного вакуума Р и камеру 33 переменного вакуума со щтуцерами. Ручное управление работой доильного аппарата осуществляется ручкой 34, жестко связанной со штоком 35, соединенным соосно с плунжером 22. Для фиксации штока в определенном положении на нем закреплен штифт 36, который фиксируется и перемещается в фигурном пазу 37.
0
Кроме того, на фиг.1 показан гофровый подъемник 38 подвесной части доильного аппарата (коллектора 1 и доильных стаканов 8), Р - атмосферное давление, Р - вакуум.
Струйный датчик 27 потока молока может быть установлен и на диамагнитном молочном штуцере крышки доильного ведра (фиг.6).
Доильный аппарат работает следующим образом. После подготовки вымени коровы к доению оператор нажимает на ручку 34 штока 35 и проворачивает ее по часовой стрелке, вводя штифт 36 в наклонный вырез фигурного паза 37, как показано на фиг.1, при этом подпружиненный сильфон 25 сжимается. Избыточное давление из сильфона в атмосферу стравливается через клапан 26. В штуцере 23 устанавливается атмосферное давление, которое поступает в гофровый подъемник 38. Под действием силы тяжести подъемник растягивается и опускает подвесную часть доильного аппарата к вымени коровы. Кроме того, воздух из штуцера 23 поступает и к сдвоенному обратному клапану 16 и закрывает его со стороны датчика, открывая управляющую камеру 14 для входа переменного вакуума с выхода пульсатора. Пульсатор 12 включается в работу и на выходе генерируется переменный вакуум, который по каналу 19 через распределитель 2 коллектора 1 подается по шлангам в межстенные камеры 11 доильных стаканов 8. Кроме того, переменный вакуум устанавливается и в камере 33 переключателя 21, из которой по каналу плунжера 22 и штуцеру 24 передается в камеру 4 привода мембранно-клапанного блока 5 коллектора 1. Под действием переменного вакуума блок 5 приходит в колебательное движение, и аппарат работает в трехтактном режиме.
При подаче вакуума в молочную систему струйный датчик работает следующим образом. Воздух из атмосферы в струйный датчик засасывается вакуумом через калиброванное отверстие (не показано), выполненное на противоположной стороне датчика соосно с ловушкой 30 таким образом, что вся струя воздуха входит в открытую ловушку. Под действием вакуума молочной системы она получает такое ускорение, что за счет динамического напора давление воздуха в ловушке поднимается почти до атмосферного, благодаря чему состояние сильфона не изменяется и после подачи вакуума.
После надевания доильных стаканов на соски вымени коровы аппарат будет работать в трехтактном режиме до тех пор, пока интенсивность молоковыведения не достигнет заданного значения, например 10-12 г/с. При этой интенсивности поток молока отрывает от магнита 31 ферромагнитный рассекатель 29 воздушной струи, который, поворачиваясь на оси, заслоняет ловушку 30. Струя воздуха, ударяясь о рассекатель, рассасывается вакуумом, не попадая в ловушку. Одновременно под действием вакуума воздух из сильфона отсасывается через калиброванную ловушку 30, которая в данном случае является дросселем инерционного звена, включающего сильфон 25, с определенной величиной постоянной времени Т. Сильфон под действием нарастающего вакуума будет сжиматься, втягивая соединенные с ним плунжер 22 и шток 35. Закрепленный на штоке штифт 36, перемещаясь по наклонной линии фигурного паза 37 вниз, поворачивает шток против часовой стрелки и выходит из зацепления.
При достижении заданного значения интенсивности молоковыведения (10-12 г/с) плунжер 22 опустится и канал штуцера 24 войдет в зону камеры 32 постоянного вакуума. В камеру 4 привода коллектора будет подан постоянный вакуум, под действием которого мембранно-клапанный блок 5 поднимется и будет удерживаться в верхнем положении до тех пор, пока интенсивность молоковыведения не снизится до нижнего предела (например, до 6,5 г/с). В подсосковых камерах 9 доильных стаканов 8 все это время будет действовать постоянный вакуум, и аппарат будет работать в двухтактном режиме с непрерывным отсосом молока.
При снижении интенсивности молочного потока ферромагнитный рассекатель 29 будет опускаться, поворачиваясь на оси по часовой стрелке, и при достижении нижнего предела (6,5 г/с) приоткроет заслоняемую ловушку 30. Воздушная струя, попадая в ловушку, начнет поднимать давление в сильфоне. На завершающей стадии доения поток молока обычно пульсирует, и рассекатель будет колебаться, то заслоняя, то приоткрывая ловушку. Колебания давления воздуха на входе сглаживаются емкостью сильфона и проводимостью ловушки.
Если интенсивность молоковыведения снизится ниже нижнего предела, ловушка откроется, и давление в сильфоне 25 будет устойчиво повышаться, и он под действием пружины начнет разжиматься. Плунжер 22 поднимется и канал штуцера 24 войдет в зону камеры 33 переменного вакуума. Со штуцера 24 в камеру 4 привода коллектора будет подаваться переменный вакуум, под действием которого блок 5 придет в колебательное движение, и аппарат, как в начале доения, снова будет работать в трехтактном режиме. В такте отдыха поступающий в подсосковые камеры 9 воздух будет выталкивать соски вымени из доильных стаканов 8. Молочные протоки, соединяющие цистерны сосков и вымени, откроются, и будет происходить машинный додой. Если при этом интенсивность молоковыведения превысит заданное значение (10-12 г/с), аппарат может перейти на двухтактный режим работы, и описанный выше процесс повторится. Если этого не произойдет, то по завершению додоя при снижении интенсивности молоковыведения до 3-3,5 г/с подпружиненный сильфон 25 поднимет плунжер со штоком в самое верхнее положение, и канал штуцера 23 войдет в зону камеры 32 постоянного вакуума. Постоянный вакуум со штуцера 23 по каналу подается к заслонке 17 вакуумного логического элемента «ИЛИ» 16 и открывает ее. Сблокированная с ней вторая заслонка этого элемента закрывается и отключает обратную связь выхода пульсатора с управляющей камерой 14. В управляющую камеру через дроссель 15 будет поступать только постоянный вакуум со штуцера 23 датчика 20. При достижении в управляющей камере величины вакуума срабатывания пульсатор отключается и на его выходе устанавливается атмосферное давление, которое по каналу 19 через распределитель 2 коллектора поступает в межстенные камеры доильных стаканов 8, предотвращая преждевременное случайное их спадание с сосков. Кроме того, атмосферное давление подается по каналу 19 в камеру переменного вакуума 33 управляющего устройства 20. Из камеры 33 по каналу плунжера 22 и через штуцер 24 атмосферное давление поступает в камеру 4 привода мембранно-клапанного блока коллектора 1. Под действием постоянного атмосферного давления камера постоянного вакуума закрывается, и доильные стаканы 8 отключаются от вакуума.
Со штуцера 23 управляющего устройства 20 постоянный вакуум подается не только в управляющую камеру пульсатора, но и в гофровый подъемник 38, который, сжимаясь, снимает отключенные доильные стаканы с сосков и выводит подвесную часть доильного аппарата из-под вымени коровы, поднимая ее вверх.
При доении очередной коровы описанный процесс повторится.
Список источников
1. С1 2257707 RU 1, A01j 5/00, A01j 5/04. Двухрежимный доильный аппарат / Винников И.К. (Всероссийский НИПТИ механизации и электрификации сельского хозяйства) - №2004103725/12; Заявл. 09.02.04 // Изобретения и полезные модели. - 2005. - №22.
2. De Laval. Каталог. Оборудование и сопутствующие товары для молочных ферм. 2003. - С.21.
3. С1 2084136 RU 1, A01j 5/04. Доильный аппарат Винникова И.К. / Винников И.К., Забродина О.Б., Рудая О.И. (Винников И.К.) - №95111416; Заявл. 03.07.95 // Изобретения и полезные модели. - 1997. - №20.
4. С1 2097965 RU 1, A01j 7/00. Манипулятор Винникова И.К. / Винников И.К., Забродина О.Б. (Винников И.К. и Забродина О.Б.) - №95119570; Заявл. 16.11.95 // Изобретения и полезные модели. - 1997. - №34.
5. С1 2269889 RU 1, A01j 5/007, A01j 5/00. Двухрежимный доильный аппарат / Винников И.К. (Всероссийский НИПТИ механизации и электрификации сельского хозяйства) - №200412115/12; Заявл. 06.08.04 // Изобретения и полезные модели. - 2006. - №5.