УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТДАВАЕМОГО ЖИВОТНЫМ В ПРОЦЕССЕ ДОЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА МОЛОКА
DEVICE AND METHOD FOR MEASUREMENT OF MILK GIVEN BY ANIMAL DURING MILKING

Изобретение относится к устройству и способу для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока.
В молочной промышленности может быть предпочтительным измерять количество молока, отдаваемого животным, например, коровой, овцой или козой в процессе доения. За счет этого можно контролировать производительность отдельных животных и согласовывать состав стада, а также корм животных, с целью достижения возможно более высокого надоя молока.
Описание устройства для определения молочной производительности коров, согласно уровню техники, приведено, например, в DE 3118865 А1. Подробное пояснение этого устройства приводится ниже со ссылками на фиг.1.
Устройство 100 содержит трубопровод 111, по которому всасывается молоко вместе с воздухом. Молоко собирается в приемном резервуаре 113, в который входит трубопровод 111. На дне приемного резервуара 111 предусмотрен выпускной трубопровод 114. Выпускной трубопровод 114 заканчивается в коллекторном трубопроводе 112. Вблизи окончания выпускного трубопровода 114 находится магнитный клапан 115. На верхней стороне приемного резервуара 113 подсоединен трубопровод 116, который направляет разряжение в коллекторном трубопроводе 112 дальше через приемный резервуар 113 в отсасывающий трубопровод 111.
При работе устройства 100 с помощью электродов 117, 119 измеряют, превышает ли уровень заполнения в приемном резервуаре высоту электрода 119 или находится ниже высоты электрода 117. Как только молоко достигает электрода 119, управляющий блок 120 открывает магнитный клапан 115. При падении уровня ниже электрода 117, магнитный клапан 115 закрывается. Время, в течение которого магнитный клапан 115 открыт, измеряется, и из измеренного времени вычисляют количество отдаваемого животным при доении молока.
Трубопровод 114 устройства 100 выполнен так, что поток молока, который проходит при открытом магнитном клапане 115 через выпускной трубопровод 114, больше возникающего в процессе доения максимального потока молока. Для коров могут возникать потоки молока вплоть до 12 кг/мин. Если поток молока значительно меньше, то магнитный клапан 115 открыт лишь в течение очень короткого времени, и во время процесса доения может выполняться лишь небольшое число процессов открывания и закрывания магнитного клапана 115. За счет этого может быть затруднено измерение небольших потоков молока. Это может происходить, в частности, в тех случаях, когда происходит доение животных, которые отдают существенно меньшие потоки молока, чем 12 кг/мин, таких как, например, овцы или козы. Также в начале и конце процесса доения могут возникать существенно меньшие потоки молока, чем во время среднего промежутка времени процесса доения. Для коров можно в качестве границы между доением и холостым доением (доением без получения по существу молока) рассматривать поток молока 200 г/мин. Это означает, что для коров измерение небольших потоков молока вплоть до 0,2 кг/мин можно рассматривать как целесообразное.
Кроме того, с помощью устройства 100 определяется лишь полное отдаваемое животным количество молока. Устройство 100 вследствие своего прерывистого принципа действия не пригодно для измерения изменений потока молока во время процесса доения.
В устройстве 100 выпускной трубопровод 114 выполнен относительно длинным, с целью удерживания небольшими изменений потока молока через выпускной трубопровод 114, которые могут вызываться колебаниями уровня заполнения приемного резервуара 113. За счет этого обуславливается относительно большая конструктивная высота устройства 100, за счет чего ограничивается пригодность для транспортировки устройства 100.
Описание других устройств для измерения количества молока, согласно уровню техники, приведено в публикациях US 3919975 A, US 6497143 B1, DE 3101302 A1 и ЕР 0382852 А1.
Задачей данного изобретения является создание устройства и способа, которые обеспечивают возможность измерения сильно отличающихся потоков молока.
Другой задачей данного изобретения является создание устройства и способа, которые обеспечивают возможность измерения потоков молока, которые возникают во время процесса доения.
Другой задачей данного изобретения является создание транспортабельного устройства для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока.
Устройство, согласно изобретению, для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока содержит резервуар, подводящий блок, отводящий блок, устройство измерения уровня заполнения, управляющий блок и блок оценки. Подводящий блок предназначен для подачи молока в резервуар и выполнен с возможностью соединения с доильным комплектом доильного аппарата. Отводящий блок предназначен для отвода молока и выполнен с возможностью соединения с доильным трубопроводом доильного аппарата, в котором создается доильное разряжение. Отводящий блок имеет средства для изменения величины выпускного отверстия, через которое протекает молоко из резервуара при выпуске. Предусмотрена возможность установки по меньшей мере двух величин выпускного отверстия, которые допускают протекание молока через выпускное отверстие. Устройство измерения уровня заполнения предназначено для измерения уровня заполнения молока в резервуаре. Управляющий блок предназначен для управления средствами для изменения величины выпускного отверстия в зависимости от уровня заполнения молока в резервуаре, определяемого с помощью устройства измерения уровня заполнения, с целью установки величины выпускного отверстия так, что уровень заполнения остается в заданном диапазоне. Блок оценки предназначен для вычисления из установленной величины выпускного отверстия и уровня заполнения, измеренного с помощью устройства измерения уровня заполнения, потока молока в резервуар.
За счет установки уровня заполнения в заданном диапазоне, что можно осуществлять с помощью управляющего блока, устройства измерения уровня заполнения и средств для изменения величины выпускного отверстия, можно применять устройство при различных потоках молока в аналогичных рабочих условиях. Таким образом, устройство можно использовать не только при доении коров, у которых могут возникать потоки молока до 12 кг/мин, но также при доении других животных, например, овец и коз, у которых могут возникать в конце доения относительно небольшие потоки от 20 до 50 г/мин.
Отток из резервуара зависит по существу от гидростатического давления, которое имеет молоко у выпускного отверстия и которое является в свою очередь функцией уровня заполнения, а также от величины выпускного отверстия, и может быть вычислен из этих величин и/или определен с помощью калибровки. Поток молока в резервуар по существу равен сумме оттока из резервуара и увеличения количества молока в резервуаре за единицу времени. Увеличение количества молока в резервуаре, которое при падающем уровне заполнения может становиться также отрицательным, можно вычислять при известной форме резервуара из изменения во времени уровня заполнения. За счет этого можно измерять поток молока в резервуар во время процесса доения.
В некоторых вариантах выполнения управляющий блок предназначен для увеличения выпускного отверстия, когда уровень заполнения резервуара превышает заданное верхнее пороговое значение, и для уменьшения выпускного отверстия, когда уровень заполнения падает ниже заданного нижнего порогового значения. Управляющий блок может быть предназначен для определения при превышении верхнего порогового значения или падении ниже нижнего порогового значения на основании вычисленного блоком оценки потока молока, для того чтобы при одной из по меньшей мере двух величин выпускного отверстия устанавливалось равновесие между потоком молока в резервуар и потоком молока из резервуара, и для установки этой величины выпускного отверстия при наличии такого равновесия.
За счет увеличения выпускного отверстия при превышении верхнего порогового значения и уменьшения выпускного отверстия при падении ниже нижнего порогового значения, можно удерживать уровень заполнения в заданном диапазоне значений, в котором можно выполнять точные измерения. За счет установки величины выпускного отверстия, при которой устанавливается равновесие между потоком молока в резервуар и потоком молока из резервуара, можно уменьшать число необходимых процессов установки величины выпускного отверстия.
В некоторых вариантах выполнения изобретения средства для изменения величины выпускного отверстия могут быть выполнены так, что обеспечивается возможность установки трех и более различных величин выпускного отверстия, которые обеспечивают протекание молока через выпускное отверстие. За счет обеспечения более двух возможных величин выпускного отверстия можно облегчать установку равновесия между потоком молока в резервуар и потоком молока из резервуара, поскольку имеется больше возможностей для согласования величины выпускного отверстия с моментальным потоком молока в резервуар.
В некоторых вариантах выполнения одно или все устанавливаемые величины выпускного отверстия, которые обеспечивают протекание молока через выпускное отверстие, выбираются так, что при потоке молока в резервуар в части диапазона от 0,5 кг/мин до 12 кг/мин устанавливается равновесие между потоком молока в резервуар и потоком молока из резервуара при уровне заполнения в заданном диапазоне. Измерение потоков молока в диапазоне от 0,5 кг/мин до 12 кг/мин часто требуется при измерении отдаваемого коровой количества молока. За счет обеспечения одной или нескольких устанавливаемых величин выпускного отверстия, которые позволяют устанавливать равновесие в части этого особенно относящегося к коровам диапазона, можно достигать, что при измерении отдаваемого коровой количества молока можно в течение относительно длительных периодов времени работать в состоянии равновесия между притоком в резервуар и оттоком из резервуара, так что требуется особенно небольшое число процессов переключения, при которых изменяется величина выпускного отверстия. За счет этого можно в случае работающего электрически устройства снижать потребление тока устройством.
Кроме того, блок оценки может быть предназначен для определения отдаваемого животным в процессе доения общего количества молока посредством интегрирования по времени вычисляемого из величины выпускного отверстия и уровня заполнения потока молока из резервуара. Поскольку поток молока из резервуара в некоторых вариантах выполнения можно определять с большей точностью, чем поток молока в резервуар, то можно достигать особенно точного измерения отдаваемого животным общего количества молока.
В некоторых вариантах выполнения устройство измерения уровня заполнения содержит расходомер скоростного напора, подвод газа и устройство измерения давления. Расходомер скоростного напора имеет нижний конец, который находится внутри резервуара ниже минимального уровня заполнения резервуара. Подвод газа предназначен для ввода газа, в частности воздуха, в расходомер скоростного напора, так что газ выходит из нижнего конца расходомера скоростного напора. Устройство измерения давления предназначено для измерения разницы давления между внутренним пространством расходомера скоростного напора и зоной резервуара над максимальным уровнем заполнения.
Когда газ выходит из нижнего конца расходомера скоростного напора, то он должен наряду с имеющимся в верхней зоне резервуара давлением, которое на основании соединения резервуара с имеющим доильное разряжение доильным трубопроводом может быть меньше давления окружающего воздуха, преодолевать также гидростатическое давление молока на нижнем конце расходомера скоростного напора. Это давление тем больше, чем больше уровень заполнения резервуара. Таким образом, в расходомере скоростного напора устанавливается давление, которое по существу равно сумме внутреннего давления резервуара и гидростатического давления. В зоне резервуара выше уровня заполнения, в которой не находится молоко, имеется в противоположность этому лишь внутреннее давление резервуара. Таким образом, за счет измерения разницы давления можно определять гидростатическое давление молока, которое является мерой уровня заполнения резервуара. При этом измеряется разница давления между двумя газами, так что устройство измерения давления не должно приходить в контакт с молоком. За счет этого можно предотвращать отвораживание и/или обызвествление устройства измерения давления, которые могли бы возникать при контакте устройства измерения давления с молоком. Кроме того, за счет отделения устройства измерения давления от входящих в контакт с молоком частей устройства уменьшается опасность механического повреждения устройства измерения давления.
Подвод газа может содержать отверстие расходомера скоростного напора, которое соединено с окружающей средой устройства, так что воздух из окружающей среды всасывается за счет доильного разряжения в расходомер скоростного напора. За счет этого можно обеспечивать подвод газа с небольшими затратами на аппаратуру. При этом необходимая для подвода газа энергия обеспечивается доильным аппаратом, так что само устройство не должно иметь источника энергии для подвода газа.
Расходомер скоростного напора может иметь на краю своего открытого нижнего конца по меньшей мере один вырез. Газ может выходить через вырез из расходомера скоростного напора и подниматься вверх через молоко в виде равномерных небольших пузырьков. За счет этого можно предотвращать неравномерное образование пузырьков, которое могло бы приводить к колебаниям давления в расходомере скоростного напора.
В некоторых вариантах выполнения устройство измерения давления содержит датчик перепада давления, который предназначен для измерения разницы давления между первым участком датчика перепада давления и вторым участком датчика перепада давления, первый трубопровод, который соединяет внутреннее пространство расходомера скоростного напора с первым участком датчика перепада давления, и второй трубопровод, который соединяет зону резервуара выше максимального уровня заполнения со вторым участком датчика перепада давления. По сравнению с измерением разницы давления с помощью двух независимых друг от друга датчиков давления, датчик перепада давления обеспечивает возможность предотвращения или по меньшей мере уменьшения искажения результатов измерения за счет небольшого различия датчиков давления, например, относительно линейности, смещения или температурной характеристики.
В некоторых вариантах выполнения конец первого трубопровода внутри расходомера скоростного напора и/или конец второго трубопровода внутри резервуара может иметь слезник. За счет этого можно предотвращать проникновение молока или чистящей жидкости в трубопроводы, которое могло бы вызывать искажения измерения давления и повреждения датчика перепада давления.
Между первым трубопроводом и датчиком перепада давления и/или между вторым трубопроводом и датчиком перепада давления может быть установлена мембрана из материала, который является проницаемым для газа и непроницаемым для жидкости. За счет этого защищается электроника датчика перепада давления от влаги, например, в виде распыленного молока, чистящей жидкости и/или конденсата.
Устройство может дополнительно содержать нагревательное устройство для нагревания датчика перепада давления. За счет этого датчик перепада давления можно удерживать на температуре, которая несколько выше окружающей температуры, с целью подавления образования конденсата на датчике перепада давления.
В некоторых вариантах выполнения средства для изменения величины выпускного отверстия могут содержать пластину по меньшей мере с двумя отверстиями различной величины. Пластина расположена перед отверстием отводящего блока и подвижена относительно отверстия отводящего блока так, что каждое из по меньшей мере двух отверстий пластины за счет движения пластины можно располагать перед отверстием отводящего блока, так что молоко при выпуске из резервуара протекает через одно из по меньшей мере двух отверстий пластины, которое находится перед отверстием. Кроме того, может быть предусмотрен привод пластины для движения пластины относительно отверстия отводящего блока.
Таким образом, величину выпускного отверстия можно устанавливать тем, что одно из по меньшей мере двух отверстий, которое имеет желаемую величину, устанавливается перед отверстием отводящего блока. За счет этого можно устанавливать величину выпускного отверстия с дискретными интервалами, за счет чего достигается высокая точность устанавливаемой величины.
В некоторых вариантах выполнения пластина установлена с возможностью поворота вокруг перпендикулярной нижней стороне пластины оси. По меньшей мере два отверстия пластины расположены вокруг оси, и нижняя сторона пластины соприкасается с краем отверстия отводящего блока.
Поскольку для поворота пластины необходим относительно небольшой расход энергии, в частности, когда молоко, которое имеет относительно хорошие смазывающие свойства, находится на нижней стороне пластины и крае отверстия, то расход электроэнергии устройством можно удерживать небольшим, что обеспечивает возможность питания от батарей с небольшими и легкими батареями, и можно применять относительно слабый и тем самым легкий привод пластины. За счет этого устройство можно выполнять удобным и стабильным.
Резервуар может иметь вертикальное направление. По меньшей мере в одной зоне резервуара между минимальным уровнем заполнения и максимальным уровнем заполнения площадь поперечного сечения внутреннего пространства резервуара в каждой плоскости, которая перпендикулярна вертикальному направлению и пересекает резервуар внутри зоны, может быть постоянной, причем ось, вокруг которой обеспечивается возможность поворота пластины, наклонена относительно вертикального направления резервуара.
За счет вертикального направления резервуара, которое задано постоянством поперечного сечения между минимальным и максимальным уровнем заполнения, и которое, например, в случае цилиндрического резервуара может быть осью цилиндра, задается стандартная ориентация резервуара во время работы устройства, при которой вертикальное направление является отвесным. За счет наклона пластины можно обеспечивать объем вблизи выпускного отверстия, в котором может собираться лишь небольшой остаточный объем молока. За счет этого облегчается полное опустошение резервуара в конце процесса доения.
В некоторых вариантах выполнения ось, вокруг которой обеспечивается возможность поворота пластины, может проходить перпендикулярно вертикальному направлению. За счет этого отводящий блок может быть установлен на боковой стенке резервуара, что приводит к уменьшению конструктивной высоты устройства.
В некоторых вариантах выполнения пластина имеет зону, в которой нет отверстия, и пластина подвижна относительно отверстия отводящего блока так, что зона пластины, в которой нет отверстия, может быть установлена за счет движения пластины перед отверстием отводящего блока, с целью закрывания отверстия отводящего блока.
За счет этого можно по существу полностью предотвращать отток жидкости из резервуара. Это можно использовать для измерения относительно небольших потоков молока, которые могут возникать, например, в конце процесса доения овец и коз. При небольших потоках молока можно по существу полностью предотвращать отток из резервуара, и можно определять поток молока по подъему уровня заполнения резервуара. При доении животных, которые в процессе доения отдают общее количество молока, которое меньше объема резервуара устройства, выпускное отверстие может оставаться закрытым также во время всего процесса доения. При небольших потоках молока можно за счет измерения с закрытым выпускным отверстием достигать улучшенной точности измерения по сравнению с измерением с открытым выпускным отверстием.
Возможность по существу полного закрывания отверстия отводящего блока можно использовать также при чистке устройства, с целью попеременного по существу полного заполнения резервуара при закрытом выпускном отверстии чистящей жидкостью, например, водой, и последующего опустошения за счет открывания выпускного отверстия. За счет этого можно также с помощью относительно небольшого количества воды осуществлять эффективную чистку устройства.
Зона пластины, в которой нет отверстия, может быть расположена рядом с наибольшим из по меньшей мере двух отверстий. За счет этого можно быстро переключать между закрытым выпускным отверстием и максимально открытым выпускным отверстием, что обеспечивает возможность быстрого опустошения резервуара после окончания процесса доения и при чистке устройства.
В некоторых вариантах выполнения пластина имеет несколько отверстий, величина которых выбрана так, что расход молока через соответствующие два соседних отверстия при заданном уровне заполнения резервуара отличается на заданную разницу расхода.
Разница расхода между двумя соседними отверстиями влияет на время реакции, в течение которого должно быть принято решение, сохранять ли текущую величину выпускного отверстия, или же необходимо устанавливать большую или меньшую величину выпускного отверстия, посредством перемещения пластины так, что перед отверстием отводящего блока устанавливается отверстие, соседнее с применяемым в данное время отверстием. Когда разница расхода между соседними отверстиями имеет одинаковое значение, то время реакции не зависит от потока молока в резервуар. За счет этого может быть упрощено управление устройством.
Соотношение между разницей количества молока в резервуаре при максимальном уровне заполнения и количеством молока при минимальном уровне заполнения, с одной стороны, и разницей расхода, с другой стороны, может быть больше примерно 20 секунд.
Когда при минимальном уровне заполнения резервуара величина выпускного отверстия уменьшается на одну ступень, то время до достижения максимального уровня заполнения, при котором происходит переключение на большее отверстие, для того чтобы уровень заполнения оставался внутри измеряемого диапазона, по меньшей мере приблизительно определяется указанным выше соотношением. В соответствии с этим, время до достижения минимального уровня заполнения при переключении на большее отверстие при максимальном уровне заполнения также определяется по меньшей мере приблизительно этим соотношением. Когда соотношение больше примерно 20 секунд, то время между следующими друг за другом процессами переключения может быть больше примерно 20 секунд, так что может предотвращаться быстрое переключение, что могло бы приводить к высокому потреблению энергии устройством.
В некоторых вариантах выполнения средства для изменения величины выпускного отверстия могут содержать диафрагму с регулируемым отверстием. За счет этого обеспечивается возможность по существу непрерывного регулирования величины выпускного отверстия.
В некоторых вариантах выполнения средства для изменения величины выпускного отверстия могут содержать два или больше отверстий резервуара и два или больше механизмов закрывания. Каждый из механизмов закрывания предназначен для закрывания или освобождения согласованного с механизмом закрывания отверстия. При этом выпускное отверстие образуется всеми освобождаемыми отверстиями резервуара. Управляющий блок предназначен для управления механизмами закрывания, с целью установки величины выпускного отверстия посредством закрывания и/или освобождения одного или нескольких отверстий резервуара.
В некоторых вариантах выполнения средства для изменения величины выпускного отверстия могут содержать пластину. Пластина установлена с возможностью поворота вокруг перпендикулярной нижней стороне пластины оси, которая расположена вблизи отверстия отводящего блока. Радиус пластины от оси до края пластины увеличивается в виде функции угла вокруг оси от первого значения, которое меньше или равно расстоянию от оси до края отверстия отводящего блока на обращенной к оси стороне, до второго значения, которое больше или равно расстоянию от оси до края отверстия отводящего блока на противоположной оси стороне.
В зависимости от положения пластины, пластина может освобождать или полностью или частично закрывать отверстие отводящего блока. Чем больше часть отверстия, которая закрывается пластиной, тем больше ограничивается пластиной поток молока через отверстие. Не закрытая пластиной часть отверстия отводящего блока образует выпускное отверстие, величину которого можно изменять посредством поворота пластины вокруг оси.
Устройство может содержать датчик наклона, и блок оценки может быть предназначен для выполнения коррекции вычисленного потока молока на основании наклона, измеряемого датчиком наклона. За счет этого можно уменьшать погрешности измерения потока молока за счет наклонного удерживания устройства.
Устройство может дополнительно содержать центробежную головку для разделения молока и транспортировочного воздуха, при этом вход центробежной головки предназначен для соединения с доильным комплектом доильного аппарата, а выход для молока центробежной головки ведет в резервуар. Кроме того, устройство может содержать обводной трубопровод, который направляет воздух из центробежной головки на противоположной резервуару стороне выпускного отверстия в отводящий блок. За счет этого можно уменьшать искажения измерения за счет подмешивания воздуха в молоко перед или после выпускного отверстия. Кроме того, за счет этого можно уменьшать потери потока, вызываемые устройством, за счет чего можно повышать скорость доения и/или качество молока.
В некоторых вариантах выполнения отводящий блок может содержать коллектор, который содержит первый вход, который соединен с выпускным отверстием, второй вход, который соединен с обводным трубопроводом, и выход, который предназначен для соединения с доильным трубопроводом доильного аппарата. Устройство может дополнительно содержать приспособление для закрывания выхода.
За счет закрывания выхода коллектора можно прерывать поток воздуха и молока через устройство, за счет чего прекращается процесс доения. Таким образом, прекращение процесса доения с помощью устройства можно выполнять для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока, за счет чего больше нет необходимости в дополнительных приспособлениях, таких как, например, вакуумный запирающий клапан или пневматический зажим шланга.
В некоторых вариантах выполнения блок оценки может быть предназначен для определения, с целью вычисления потока молока в резервуар, изменения во времени количества молока в резервуаре на основе изменения во времени уровня заполнения, определения величины оттока из резервуара на основе величины выпускного отверстия и определения уровня заполнения и вычисления суммы изменений во времени количества молока в резервуаре и величины оттока. За счет этого можно проводить точное определение моментального потока молока в резервуар.
Способ измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока согласно изобретению содержит подачу отдаваемого животным в процессе доения молока в резервуар. Измеряют уровень заполнения молока в резервуаре. Величину выпускного отверстия, через которое молоко может вытекать из резервуара, изменяют в зависимости от измеренного уровня заполнения молока в резервуаре. При этом применяют выпускное отверстие, которое выполнено так, что обеспечивается возможность установки по меньшей мере двух различных величин выпускного отверстия, которые обеспечивают протекание молока через выпускное отверстие. Величину выпускного отверстия устанавливают так, что уровень заполнения молока в резервуаре остается в заданном диапазоне. Вычисляют поток молока в резервуар из установленной величины выпускного отверстия и уровня заполнения, измеренного с помощью устройства измерения уровня заполнения.
В некоторых вариантах выполнения увеличивают величину выпускного отверстия, когда уровень заполнения резервуара превышает заданное верхнее пороговое значение, и уменьшают величину выпускного отверстия, когда уровень заполнения резервуара ниже заданного нижнего порогового значения. При превышении верхнего порогового значения и/или при опускании ниже нижнего порогового значения, на основании вычисленного потока молока в резервуар определяют, устанавливается ли при одном из по меньшей мере двух величин выпускного отверстия равновесие между потоком молока в резервуар и потоком молока из резервуара. Если это так, то устанавливают эту величину выпускного отверстия.
При этом выпускное отверстие может быть выполнено так, что можно устанавливать три или более величин выпускного отверстия, которые обеспечивают протекание молока через выпускное отверстие.
По меньшей мере одна или все устанавливаемые величины выпускного отверстия, которые обеспечивают протекание молока через выпускное отверстие, могут быть выбраны в некоторых вариантах выполнения так, что при потоке молока в резервуар в части диапазона от 0,5 кг/мин до 12 кг/мин устанавливается равновесие между потоком молока в резервуар и потоком молока из резервуара при нахождении уровня заполнения в заданном диапазоне.
Кроме того, за счет интегрирования по времени вычисленного из величины выпускного отверстия и уровня заполнения потока молока из резервуара можно определять отдаваемое животным в процессе доения количество молока.
Измерение уровня заполнения можно выполнять с помощью расходомера скоростного напора, который имеет нижний открытый конец, который находится ниже минимального уровня заполнения внутри резервуара. Во внутреннее пространство расходомера скоростного напора можно подавать газ, в частности воздух, так что газ на нижнем конце расходомера скоростного напора выходит из него, и можно измерять разницу давления между внутренним пространством расходомера скоростного напора и зоной резервуара над максимальным уровнем заполнения. Из разницы давления можно вычислять уровень заполнения.
Изменение величины выпускного отверстия может содержать движение пластины с двумя или более отверстиями различной величины. Пластина установлена перед отверстием отводящего блока. Одно из отверстий пластины устанавливается перед отверстием отводящего блока, так что молоко может вытекать из резервуара через отверстие пластины.
В некоторых вариантах выполнения резервуар может иметь два или более отверстий. Изменение величины выпускного отверстия может содержать закрывание и/или освобождение одного или нескольких отверстий резервуара. В таких вариантах выполнения выпускное отверстие образовано всеми освобожденными отверстиями резервуара.
В некоторых вариантах выполнения изменение величины выпускного отверстия содержит поворот пластины, который установлен с возможностью поворота вокруг перпендикулярной нижней стороне оси. Ось расположена вблизи отверстия отводящего блока. Радиус пластины от оси до края пластины увеличивается в виде функции угла вокруг оси от первого значения, которое меньше или равно расстоянию от оси до края отверстия отводящего блока на обращенной к оси стороне, до второго значения, которое больше или равно расстоянию от оси до края отверстия отводящего блока на противоположной оси стороне.
Вычисление потока молока может содержать определение во времени изменения количества молока в резервуаре на основании изменения во времени уровня заполнения и определение величины оттока из резервуара на основании величины выпускного отверстия и уровня заполнения, и можно вычислять сумму изменений во времени количества молока в резервуаре и величин оттока.
Можно измерять наклон резервуара и можно выполнять коррекцию измеренного потока молока на основании измеренного наклона.
Ниже приводится описание вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг.1 - устройство для определения молочной производительности коров, согласно уровню техники;
фиг.2 - разрез устройства для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока, согласно одному варианту выполнения данного изобретения;
фиг.3 - устройство для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, в изометрической проекции;
фиг.4 - пластина, которую можно применять в средствах для изменения величины выпускного отверстия в устройстве, согласно данному изобретению;
фиг.5 - разрез устройства для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока, согласно другому варианту выполнения данного изобретения;
фиг.6а - средства для изменения величины выпускного отверстия в устройстве, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, на виде сверху;
фиг.6b и 6с - разрезы показанных на фиг.6а средств для изменения величины выпускного отверстия;
фиг.7 - средства для изменения величины выпускного отверстия в устройстве, согласно одному варианту выполнения данного изобретения, на виде сверху.
На фиг.2 схематично показано в разрезе устройство 200 для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока, согласно одному варианту выполнения данного изобретения. На фиг.3 устройство 200 показано в изометрической проекции.
Устройство 200 содержит резервуар 201, который предназначен для приема молока.
Кроме того, устройство 200 содержит подводящий блок 202, который предназначен для подачи молока в резервуар 201. Подводящий блок 202 предназначен для соединения с доильным комплектом доильного аппарата через соединение 205. За счет этого в подводящий блок 202 можно подавать смесь из молока и воздуха из доильного аппарата.
Подводящий блок 202 может содержать в некоторых вариантах выполнения центробежную головку 250, которая предназначена для отделения подаваемого из доильного аппарата воздуха от молока.
Центробежная головка 250 содержит стакан 203, который может иметь по существу ротационно-симметричную форму с осью 251 симметрии. Соединение 205 заканчивается впускным отверстием 204 в верхней части стакана 203. На нижнем конце стакана 203 находится выпускное отверстие 206 для молока, через которое молоко может входить в резервуар 201 из стакана 203. Стакан 203 сужается от верхней части, в которой находится впускное отверстие 204, к нижнему концу, на котором находится выпускное отверстие 206 для молока.
Впускное отверстие 204 расположено так, что смесь из молока и воздуха из доильного аппарата входит в центробежную головку 250 в тангенциальном направлении, которое может быть по существу перпендикулярно оси 251 симметрии и по существу параллельно внутренней стенке стакана 203. За счет этого получается вращательное движение смеси из молока и воздуха вокруг оси 251 симметрии. При вращательном движении молоко отжимается к внутренней стенке стакана 203, в то время как воздух, который имеет меньшую плотность, чем молоко, движется к оси 251 симметрии.
Молоко может вытекать через выпускное отверстие 206 для молока в резервуар 201, как только его скорость вращения замедляется за счет трения с внутренней стенкой стакана 203 настолько, что сила тяжести, которая тянет молоко вниз, превосходит центробежную силу, которая тянет молоко вверх вследствие конической формы стакана 203.
Воздух может входить в отверстие 208 на верхнем конце обводного трубопровода 207, которое расположено так, что ось 251 симметрии проходит через отверстие 208. За счет кольцеобразной структуры 209, которая расположена вокруг отверстия 208, может дополнительно предотвращаться попадание капель молока в отверстие 208. Поскольку за счет этого молоко подается в резервуар 201, в то время как воздух проходит в обводной трубопровод 207, можно осуществлять разделение молока и воздуха.
В некоторых вариантах выполнения под выпускным отверстием 206 для молока в резервуаре 201 может быть предусмотрена распределительная пластина и/или ситовая решетка (на фиг.2 для ясности не изображена). Признаки распределительной пластины и ситовой решетки будут точнее пояснены применительно к фиг.5.
Кроме того, устройство 200 содержит отводящий блок 211, который предназначен для отвода молока из резервуара 201. Отводящий блок 211 соединен через соединение 212 с доильным трубопроводом доильного аппарата, в котором во время работы доильного аппарата создается доильное разряжение.
Отводящий блок 211 имеет коллектор 240. Нижний конец 210 обводного трубопровода 207 входит в коллектор 240. При этом обводной трубопровод 207 может проходить в некоторых вариантах выполнения по существу вертикально через выпускное отверстие 206 для молока центробежной головки 250 и резервуар 201. В зоне выпускного отверстия 206 для молока обводной трубопровод 207 может сужаться. За счет этого можно уменьшать вызванное обводным трубопроводом 207 ограничение потока молока через выпускное отверстие 206 для молока. В других вариантах выполнения обводной трубопровод 207 может быть расположен также иначе, как будет более точно пояснено применительно к фиг.5.
Отводящий блок 211 имеет дополнительно отверстие 205, которое на дне резервуара 201 входит во внутреннее пространство резервуара 201. Молоко из внутреннего пространства резервуара 201 может входить через отверстие 215 в коллектор 240. За счет этого в коллекторе 240 снова соединяются молоко и воздух, которые были разделены в центробежной головке 250.
Коллектор 240 соединен через обводной трубопровод 207, внутреннее пространство центробежной головки 250 и выпускное отверстие 206 для молока с верхней частью резервуара 201, так что может происходить выравнивание давления между коллектором 240 и резервуаром 201. Когда соединение 212 соединено с имеющим разряжение доения доильным трубопроводом доильного аппарата, то тем самым в верхней части резервуара 201 имеется давление, которое по существу равно доильному разряжению.
Когда молоко, которое входит в резервуар через выпускное отверстие 206 для молока, собирается внутри коллектора 201, то на дне резервуара 201 действует дополнительно к доильному разряжению, которое имеется в верхней части резервуара 201 над поверхностью молока, создаваемое молоком гидростатическое давление. Гидростатическое давление тем больше, чем выше молоко стоит в резервуаре 201.
Поскольку в коллекторе 240 имеется доильное разряжение, то между стороной отверстия 215 внутри резервуара 201 и стороной отверстия 215 в коллекторе 240 существует разница давления, которая равна гидростатическому давлению молока в резервуаре 201, независимо от того, каким сильным является доильное разряжение. Давление, которое выдавливает молоко через отверстие 215, по существу не зависит, таким образом, от точного значения доильного разряжения, за счет чего можно предотвращать влияние колебаний доильного разряжения на поток молока через отверстие 215.
Отводящий блок 211 содержит средства 213 для изменения величины выпускного отверстия, через которое протекает молоко при выпуске из резервуара 201 в коллектор 240.
В показанном на фиг.2 варианте выполнения средства 213 содержат пластину 214. Пластина 214 показана на фиг.4.
Пластина 214 имеет круглую форму и имеет отверстия 401-407, которые расположены вокруг средней точки пластины 214. В средней точке пластины 214 может быть предусмотрено отверстие 409, через которое может проходить ось 217, на которой закреплена пластина 214 и вокруг которой можно поворачиваться пластина 214. Отверстия 401-407 имеют различную величину, при этом величина отверстий 401-407 уменьшается от отверстия 401 к отверстию 407 в противоположном часовой стрелке направлении. В других вариантах выполнения величина отверстий 401-407 может уменьшаться также в направлении часовой стрелки.
Каждое из отверстий 401-407 может находиться в одном секторе пластины 214. В показанном на фиг.4 варианте выполнения в семи из восьми по существу одинаково больших секторов пластины 214 находится одно из отверстий 401-407, в то время как в восьмом секторе 408 нет отверстия. Восьмой сектор 408 образует зону пластины, в которой нет отверстия и которая расположена между наименьшим отверстием 407 и наибольшим отверстием 401.
Пластина необязательно должна иметь семь отверстий. В других вариантах выполнения может иметься также большее или меньшее число отверстий, при этом число отверстий может быть больше или равно двум. В некоторых вариантах выполнения может быть предусмотрено три или более отверстий. Пластина 214 также необязательно должна быть круглой. В других вариантах выполнения она может иметь, например, многоугольную форму.
Более мелкие из отверстий 401-407, например, отверстия 405, 406 и 407, могут быть по существу круглыми, в то время как более крупные отверстия 401-404 могут иметь удлиненную, сужающуюся к средней точке пластины 214 форму. За счет этого можно внутри границ секторов пластины 214 обеспечивать большую площадь поперечного сечения более крупных из отверстий 401-407, чем было бы возможно при одинаковом числе секторов и одинаковом радиусе пластины с круглыми отверстиями. Однако в других вариантах выполнения все отверстия 401-407 могут быть также круглыми или иметь другую форму.
Пластина 214 расположена перед отверстием 215. При этом нижняя сторона пластины может соприкасаться с краем отверстия 215, за счет чего предотвращается возможность протекания молока через промежуточное пространство между пластиной и краем отверстия 215 из резервуара в коллектор 240. Отверстие 215 может быть расположено в некоторых вариантах выполнения на конце выступа 216 на дне резервуара 201. За счет этого можно по сравнению с вариантами выполнения, в которых пластина 214 прилегает ко дну резервуара 201, уменьшать контактную поверхность между пластиной 214 и краем 216 отверстия 215 и тем самым уменьшать трение между пластиной 214 и краем отверстия 215. Кроме того, можно максимально предотвращать или по меньшей мере уменьшать неблагоприятное с точки зрения гигиены образование смазочной пленки между пластиной 214 и краем 216 отверстия 215, поскольку относительно большая часть обращенной к отверстию 215 стороны пластины 214 может омываться жидкостью, и на основании поворота пластины 214 может происходить обмен жидкостью между пластиной 214 и краем 216 отверстия 215.
Пластину 214 можно с помощью привода 218 пластины поворачивать вокруг перпендикулярной нижней стороне пластины 214 оси 217. Ось 217 может быть установлена рядом с отверстием 215, при этом расстояние между осью 217 и противоположным оси 217 краем отверстия 215 может быть меньше радиуса пластины 214. За счет этого можно при повороте пластины 214 располагать одно из отверстий 401-407 пластины перед отверстием 215 отводящего блока 211. Отверстие 215 может иметь такую форму, что оно может полностью перекрываться одним из секторов пластины 214, так что молоко может протекать из резервуара 201 в коллектор 240 точно через одно из отверстий 401-407, которое как раз находится перед отверстием 215. В некоторых вариантах выполнения отверстие 215 может иметь форму сектора круга, средняя точка которого совпадает с положением оси 217 и угол раскрыва которого может быть равен отношению между углом 360° и числом секторов пластины 214.
То из отверстий 401-407, которое как раз находится перед отверстием 215 отводящего блока 211, образует выпускное отверстие, через которое молоко может вытекать из резервуара 201. Величину выпускного отверстия можно изменять посредством поворота пластины 214 и позиционирования одного из отверстий 401 - 404 перед отверстием 215 отводящего блока 211. Отток молока из резервуара 201 можно останавливать посредством позиционирования сектора 408 без отверстия перед отверстием 215 отводящего блока 211, так что оно по существу полностью перекрывается пластиной 214.
Привод 218 пластины может содержать в некоторых вариантах выполнения шаговый двигатель, при этом в некоторых вариантах выполнения может быть предусмотрен редуктор для обеспечения снижения скорости вращения шагового двигателя до скорости поворота пластины 214. Привод 218 пластины может быть выполнен так, что промежуток времени, необходимый для смены одного отверстия пластины 214, расположенного моментально перед отверстием 215, соседним отверстием пластины перед отверстием 215, лежит в диапазоне от примерно 0,1 секунды до примерно 0,3 секунды. На основании относительно хороших смазочных свойств молока и относительно небольшой силы давления на пластину 214, которая может быть максимально равна гидростатическому давлению на сектор пластины 214, а также относительно небольшого момента инерции пластины 214, которая в некоторых вариантах выполнения может состоять из нержавеющей стали, пластина может иметь диаметр примерно 60 мм и толщину примерно 0,6 мм, этого можно достигать также с помощью относительно слабых и легких шаговых двигателей.
На основании разницы давления между молоком у дна резервуара 201 и коллектором 240, которая, как указывалось выше, по существу равно гидростатическому давлению молока в резервуаре 201, молоко вытекает через выпускное отверстие. Поскольку гидростатическое давление возрастает, когда уровень заполнения молока в резервуаре 201 увеличивается, то с увеличением уровня заполнения увеличивается поток молока через выпускное отверстие. Кроме того, поток молока через выпускное отверстие зависит от величины выпускного отверстия, при этом поток молока при одинаковом уровне заполнения тем больше, чем больше выпускное отверстие.
Поток молока через выпускное отверстие можно определять для каждой устанавливаемой с помощью средств 213 для изменения величины выпускного отверстия величины в виде функции уровня заполнения.
В некоторых вариантах выполнения можно измерять уровень заполнения резервуара 201 с размерностью «масса молока на единицу поверхности». Когда молоко не содержит воздушных пузырьков, то из указанного в этой размерности уровня заполнения можно вычислять высоту заполнения молока в резервуаре 201 посредством деления на плотность молока. Однако молоко в резервуаре 201 может содержать определенное количество воздушных пузырьков, которые по существу не увеличивают массу молока, поскольку плотность воздуха намного меньше плотности молока. В верхней части резервуара 201 может иметься очень много воздушных пузырьков, так что молоко имеет пенистую консистенцию. В нижней части резервуара может иметься немного воздушных пузырьков, поскольку пузырьки воздуха в резервуаре 201 поднимаются вверх вследствие их меньшей плотности. Таким образом, через выпускное отверстие может вытекать молоко с очень небольшой долей воздушных пузырьков. Поток молока через выпускное отверстие зависит от разницы давления между молоком на дне резервуара 201 и в коллекторе 240, которая снова зависит от силы веса давящего на дно резервуара столба жидкости. На основании пренебрежительно малого веса пузырьков воздуха, его влиянием на разницу давления можно пренебречь. Поэтому разница давления по существу зависит от массы молока на единицу поверхности, которая давит на выпускное отверстие, в то время как уровень заполнения дополнительно может зависеть от количества и величины воздушных пузырьков, а также от плотности молока, которая может быть различной у различных видов животных.
Таким образом, поток молока через выпускное отверстие можно определять более точно, когда он определяется в виде функции измеряемого в массе молока на единицу поверхности уровня заполнения.
Поток через выпускное отверстие может быть, по меньшей мере приблизительно, пропорционален корню из уровня s заполнения молока в резервуаре 201. Постоянную пропорциональности можно определять экспериментально посредством выпускания молока при заданном уровне заполнения в течение определенного промежутка времени через выпускное отверстие и измерения количества вытекающего молока. Промежуток времени можно выбирать так, что количество вытекающего молока является небольшим относительно количества молока в резервуаре 201, так что уровень заполнения изменяется лишь незначительно за счет вытекания молока. Постоянная пропорциональности получается затем посредством деления измеренного количества молока на произведение длительности промежутка времени и корня из заданного уровня заполнения.
В других вариантах выполнения постоянную пропорциональности можно определять посредством измерения вытекающего в течение определенного промежутка времени количества молока при различных уровнях заполнения и применения измеренных данных в функции вида
где M(s) является вытекающим во время промежутка времени Δt при уровне заполнения s количеством молока, и a является искомой постоянной пропорциональности.
При известной постоянной пропорциональности а можно вычислять поток F молока через выпускное отверстие из уровня заполнения s по формуле
При этом поток молока можно измерять с размерностью «масса молока за единицу времени».
В других вариантах выполнения измеренные данные можно подставлять в другую функцию. В других вариантах выполнения можно определять поток молока через отверстие с помощью теоретических расчетов как функцию уровня заполнения.
Для каждого из отверстий 401-407 пластины 214 получается на основании различной величины отверстий 401-407 другая постоянная а пропорциональности.
Устройство 200 содержит дополнительно устройство 219 измерения уровня заполнения. Устройство 219 измерения уровня заполнения может содержать расходомер 220 скоростного напора. Расходомер 220 скоростного напора имеет открытый нижний конец 221, который находится внутри резервуара 201 ниже высоты заполнения, которая возникает при минимальном подлежащем измерению уровне заполнения резервуара 201 и которая показана на фиг.2 штриховой линией 222, так что нижний конец 221 расходомера 220 скоростного напора находится ниже поверхности молока, когда резервуар заполнен выше минимального уровня заполнения. На верхнем конце расходомера 220 скоростного напора находится подвод 224 газа, который содержит дроссельную диафрагму, которая закрывает расходомер 220 скоростного напора на верхнем конце. Верхний конец 224 расходомера 220 скоростного напора находится в окружающей среде устройства, так что на основании доильного разряжения воздух из окружающей среды всасывается через дроссельную диафрагму в расходомер 220 скоростного напора. Дроссельная диафрагма может иметь такие размеры, что при разнице давления между окружающей средой и внутренним пространством расходомера скоростного напора 50 кПа, что соответствует типичному значению доильного разряжения, в расходомер 220 скоростного напора входит один литр воздуха в минуту.
В других вариантах выполнения можно с помощью насоса или баллона направлять воздух или другой газ в расходомер 220 скоростного напора.
Воздух, который входит через дроссельное отверстие 224 в расходомер 220 скоростного напора, выходит из него на нижнем конце расходомера 220 скоростного напора. В некоторых вариантах выполнения на нижнем конце 221 расходомера 220 скоростного напора может быть предусмотрен вырез 226, за счет которого можно подавлять образование больших пузырей, так что достигается равномерный выход воздуха из расходомера 220 скоростного напора.
Во время выхода воздуха из расходомера 220 скоростного напора внутри него устанавливается давление, которое по существу равно давлению молока на нижнем конце расходомера 220 скоростного напора. Последнее равно сумме оказываемого молоком гидростатического давления и имеющимся в верхней зоне резервуара 201 над поверхностью молока давлением.
Кроме того, устройство 219 измерения уровня заполнения содержит устройство 225 измерения давления, которое предназначено для измерения разницы давления между внутренним пространством расходомера 220 скоростного напора и зоной резервуара 201 над максимальным уровнем заполнения, который не превышается при нормальной работе устройства 200. На фиг.2 штриховой линией 223 показана высота заполнения молока в резервуаре, которая получается при типичной доле воздушных пузырьков в молоке при максимальном уровне заполнения резервуара 201. Разница давления равна гидростатическому давлению молока на нижнем конце расходомера 220 скоростного напора.
Когда молоко в резервуаре 201 содержит воздушные пузырьки, то влиянием воздушных пузырьков на гидростатическое давление молока можно пренебречь, поскольку плотность молока намного меньше плотности окружающего их молока. Таким образом, гидростатическое давление зависит по существу от массы молока на единице поверхности. Таким образом, из перепада давления между внутренним пространством расходомера 220 скоростного напора и зоной резервуара 210 над максимальным уровнем заполнения можно вычислять уровень заполнения резервуара с размерностью «масса молока на единице поверхности», например, посредством деления измеренного перепада давления на ускорение свободного падения у поверхности земли. В некоторых вариантах выполнения можно дополнительно добавлять фактор коррекции, с помощью которого учитывается расстояние нижнего конца 221 расходомера 220 скоростного напора от дна резервуара 201.
Устройство 225 измерения давления может содержать датчик 227 перепада давления, который предназначен для измерения разницы давления между первым участком датчика 227 перепада давления, который соединен с верхней частью измерительного объема 253, и вторым участком датчика 227 перепада давления, который соединен с нижней частью измерительного объема 253. Верхняя часть измерительного объема 253 соединена через первый трубопровод 228 с внутренним пространством расходомера 220 скоростного напора, и нижняя часть измерительного объема соединена через второй трубопровод 231 с зоной резервуара 201 выше возникающей при максимальном уровне заполнения высоты 223 заполнения. За счет этого в верхней части измерительного объема 253 устанавливается давление, которое по существу равно давлению во внутреннем пространстве расходомера 220 скоростного напора, а в нижней части измерительного объема 253 устанавливается давление, которое по существу равно давлению в верхней части резервуара 201. За счет этого можно с помощью датчика 227 перепада давления измерять разницу давления между внутренним пространством расходомера 220 скоростного напора и зоной резервуара 201 над максимальным уровнем 223 заполнения.
При измерении разницы давления с помощью датчика 227 перепада давления не требуется контакт между датчиком 227 перепада давления и молоком, за счет чего можно предотвращать обызвествление и/или отвораживание датчика 227 перепада давления. Кроме того, датчик 227 перепада давления внутри измерительного объема 253 может быть расположен с защитой, так что он защищается от повреждений, например, при чистке устройства 200.
В некоторых вариантах выполнения на конце первого трубопровода 228 внутри расходомера 220 скоростного напора может быть предусмотрен слезник 230. В качестве альтернативного решения или дополнительно на конце второго трубопровода 229 внутри резервуара 201 может быть предусмотрен слезник 231. За счет этого можно предотвращать проникновение молока или другой жидкости из резервуара 201 в трубопроводы 228, 229, например, когда прерывается доильное разрежение при полностью заполненном резервуаре 201, или когда еще мокрое устройство 200 при транспортировке удерживается не вертикально, например, в перевернутом положении.
При проникновении жидкости в трубопроводы 228, 229 могут происходить колебания жидкости относительно сжимаемого воздуха между жидкостью и датчиком 217 перепада давления, при которых воздух попеременно сжимается и расширяется. За счет этого могут возникать колебания измеренной разницы давления. Кроме того, проникновение жидкости в трубопроводы 228, 229 может приводить к повреждению датчика 227 измерения давления.
Кроме того, в некоторых вариантах выполнения датчик 217 перепада давления может быть защищен от влаги мембранами 232, 233 из газопроницаемого и непроницаемого для жидкости материала, такого как, например, Gore-Tex, тефлон или металлокерамика. При этом пространство между мембранами 232, 233 и датчиком 227 перепада давления может быть небольшим (например, иметь объем от примерно 0,02 до 0,1 мл), с целью удерживания небольшим газового обмена, необходимого для выравнивания давления между обеими сторонами мембран 232, 233.
В некоторых вариантах выполнения датчик 227 перепада давления может быть обработан экстремально ползучей жидкостью, такой как, например, Parylen, для защиты от повреждения влагой.
Устройство 219 измерения уровня заполнения может содержать в некоторых вариантах выполнения нагревательное устройство 234, которое предназначено для нагревания датчика 227 перепада давления и возможно всего измерительного объема 253. Нагревательное устройство 234 может содержать, например, электрическое нагревательное сопротивление. За счет нагревания датчика 227 перепада давления и/или измерительного объема 253 можно предотвращать или по меньшей мере уменьшать образование конденсата на датчике 227 перепада давления и/или в измерительном объеме 253.
В некоторых вариантах выполнения измерительный объем 253 может быть окружен теплоизоляцией, при этом нагревательное устройство предусмотрено внутри теплоизоляции. За счет этого может быть снижена требуемая для нагревания измерительного объема и/или датчика 227 перепада давления энергия, что обеспечивает экономящую энергию работу устройства 200.
Данное изобретение не ограничивается вариантами выполнения, в которых устройство 219 измерения уровня заполнения выполнено указанным выше образом.
В других вариантах выполнения могут быть предусмотрены два датчика измерения абсолютного давления, из которых один находится ниже соответствующей минимальному уровню заполнения высоты 222 заполнения, а другой - выше соответствующей максимальному уровню заполнения высоты 223 заполнения. Гидростатическое давление молока и тем самым уровень заполнения можно определять путем образования вычислительным путем разницы обоих давлений, измеренных датчиками измерения абсолютного давления.
В другом варианте выполнения может быть предусмотрен датчик перепада давления, который расположен на стороне дна резервуара 201 и одна сторона которого соединена с помощью трубопровода с зоной резервуара 201 над максимальным уровнем 223 заполнения. За счет этого могут быть исключены проблемы вычисления разницы давлений между двумя датчиками измерения абсолютного давления, которые обусловлены различием обоих датчиков измерения абсолютного давления, например, относительно линейности, смещений и температурных характеристик.
В некоторых из этих вариантов выполнения между датчиком перепада давления и внутренним пространством резервуара 201 может быть предусмотрена эластичная разделительная мембрана, при этом промежуточное пространство между эластичной разделительной мембраной и датчиком перепада давления заполнено маслом, например, силиконовым маслом. За счет этого можно предотвращать непосредственный контакт между молоком и датчиком перепада давления, который может приводить к отвораживанию и/или обызвествлению датчика перепада давления и к опасности механических повреждений датчика перепада давления.
В других вариантах выполнения можно измерять уровень заполнения резервуара 201 с помощью нескольких расположенных на различных расстояниях от дна резервуара 201 отдельных электродов, которые могут быть расположены, например, на боковой стенке резервуара 201. Эти разнесенные по высоте отдельные электроды (точки измерения) могут взаимодействовать с общим противоэлектродом, который проходит в резервуаре вертикально от дна до высоты заполнения, которая может возникать при максимальном уровне заполнения резервуара 201, по существу на постоянном расстоянии от отдельных электродов. На основании электрической проводимости молока, электрическое сопротивление между отдельным электродом и противоэлектродом уменьшается, когда отдельный электрод находится ниже поверхности молока. Посредством сравнения сопротивлений, которые измеряются между противоэлектродом и отдельными электродами, с пороговым значением можно тем самым определять, какие отдельные электроды находятся ниже поверхности молока. При известном расположении отдельных электродов можно делать заключение о высоте заполнения молока в резервуаре 201.
Поскольку проводимость молока уменьшается, когда в молоке находятся воздушные пузырьки, то можно из измеренных электрических сопротивлений определять дополнительно соответствующую долю воздуха в молоке между противоэлектродом и отдельными электродами и из него определять плотность молока. При этом сопротивления можно нормировать относительно измеренного у дна резервуара 201 значения, с целью компенсации различий проводимости чистого молока. При проведении такого измерения для всех отдельных электродов можно при известной плотности чистого молока определять профиль плотности молока по всей высоте резервуара 201. За счет интегрирования профиля плотности по высоте резервуара, причем плотность над высотой заполнения равна нулю, можно получать уровень заполнения в размерности «масса молока на единицу поверхности».
В других вариантах выполнения можно определять уровень заполнения с помощью емкостных, кондуктивных или индуктивных способов измерения, или же с помощью поплавка, или плавучего тела, или с помощью ультразвука.
Кроме того, устройство 200 содержит управляющий блок 236, который предназначен для управления средствами 213 изменения величины верхнего порогового значения в зависимости от уровня заполнения, определяемого устройством 219 измерения уровня заполнения молока в резервуаре 201, с целью установки величины верхнего порогового значения так, что уровень заполнения остается в заданном диапазоне, например, между минимальным уровнем заполнения и максимальным уровнем заполнения.
Управляющий блок может быть образован с помощью электронного модуля 235, который снабжается электроэнергией от батареи 238, например, аккумулятора. Электронный модуль 235 может быть соединен с устройством 219 измерения уровня заполнения. В вариантах выполнения, в которых устройство 219 измерения уровня заполнения выполнено в соответствии с описанием применительно к фиг.2, электронный модуль 235 может быть соединен, в частности, с датчиком 227 перепада давления и нагревательным устройством 234 и предназначен для вычисления уровня заполнения из измеренной датчиком 227 перепада давления разницы давления, а также для включения при необходимости нагревательного устройства 234.
Кроме того, электронный модуль 235 может быть соединен со средствами 213 для изменения величины верхнего порогового значения. В вариантах выполнения, в которых средства 213 выполнены в соответствии с описанием применительно к фиг.2 и 4, электронный модуль может быть соединен, в частности, с приводом 218 пластины и предназначен для его управления, с целью движения пластины 214.
В некоторых вариантах выполнения управляющий блок 236 может быть предназначен для управления средствами 213 изменения величины выпускного отверстия так, что выпускное отверстие увеличивается, когда уровень заполнения резервуара превышает заданное верхнее пороговое значение, и выпускное отверстие уменьшается, когда уровень заполнения резервуара падает ниже заданного нижнего порогового значения.
В вариантах выполнения, в которых средства 213 выполнены в соответствии с описанием применительно к фиг.2, выпускное отверстие можно увеличивать посредством поворота пластины 214 так, что одно другое из отверстий 401-407, которое больше отверстия, расположенного в данный момент перед отверстием 215 отводящего блока 211, позиционируется перед отверстием 215. Выпускное отверстие может быть уменьшено посредством позиционирования одного меньшего из отверстий 401-407 перед отверстием 215 отводящего блока 211.
Когда выпускное отверстие увеличивается, то увеличивается поток молока из резервуара 201. За счет этого может понижаться уровень заполнения резервуара 201 так, что уровень заполнения снова падает ниже верхнего порогового значения. При очень больших потоках молока в резервуар 201 может происходить, что уровень заполнения резервуара после увеличения выпускного отверстия нарастает лишь медленнее, чем прежде или остается постоянным. В этом случае управляющий блок 236 может увеличивать поток молока за счет дальнейшего увеличения выпускного отверстия. Это может происходить, например, когда поток молока во время заданного интервала времени после последнего увеличения выпускного отверстия не опускается ниже верхнего порогового значения. Величину выпускного отверстия можно увеличивать так долго, пока уровень заполнения не упадет ниже верхнего порогового значения.
Когда выпускное отверстие уменьшается, то уменьшается поток молока из резервуара 201. За счет этого уровень заполнения может снова подниматься выше нижнего порогового значения. Если уровень заполнения внутри заданного интервала времени не поднимается выше нижнего порогового значения, что может происходить при небольших потоках молока, то выпускное отверстие может быть уменьшено, пока не будет снова превышено нижнее пороговое значение. В некоторых вариантах выполнения выпускное отверстие может быть после длительного непревышения нижнего порогового значения также закрыто полностью, например, посредством позиционирования сектора 408 без отверстия пластины 214 перед отверстием 215 отводящего блока 211.
В некоторых вариантах выполнения верхнее пороговое значение может быть равно максимальному уровню 223 заполнения, а нижнее пороговое значение может быть равно минимальному уровню 222 заполнения. В других вариантах выполнения верхнее пороговое значение может быть меньше максимального уровня 223 заполнения, а нижнее пороговое значение может быть больше минимального уровня заполнения. Например, верхнее пороговое значение может составлять примерно 90% максимального уровня заполнения, а нижнее пороговое значение может составлять примерно 110% минимального уровня заполнения. За счет этого можно предотвращать также лишь небольшое превышение максимального уровня заполнения и падение ниже минимального уровня заполнения.
В некоторых вариантах выполнения минимальный уровень заполнения может быть задан как тот уровень заполнения, при котором молоко в резервуаре при минимальной возникающей при работе устройства 200 доле воздушных пузырьков в молоке, например, при по существу свободном от воздушных пузырьков молоке, доходит до нижнего конца расходомера 220 скоростного напора. В таких вариантах выполнения падение ниже минимального уровня заполнения может предотвращать измерения уровня заполнения с помощью устройства 219 измерения уровня заполнения, поскольку в этом случае нижний конец расходомера скоростного напора может лежать выше поверхности молока, так что больше невозможно выравнивание давления между гидростатическим давлением молока и давлением газа внутри расходомера 220 скоростного напора. Максимальный уровень заполнения может быть задан в некоторых вариантах выполнения как тот уровень заполнения, при котором молоко при максимальной возникающей при работе устройства 200 доле воздушных пузырьков в молоке, которую можно определять экспериментально, доходит до отверстия трубопровода 231. В таких вариантах выполнения превышение максимального уровня заполнения может приводить к проникновению молока в трубопровод 231 и к загрязнению датчика 227 перепада давления.
При этом увеличение выпускного отверстия при превышении верхнего порогового значения, которое меньше максимального уровня заполнения, может помогать предотвращению загрязнения датчика 227 перепада давления молоком, а уменьшение выпускного отверстия при падении уровня ниже нижнего порогового значения, которое больше минимального уровня заполнения, может помогать обеспечению постоянной возможности измерения уровня заполнения с помощью устройства 219 измерения уровня заполнения.
Как указывалось выше, поток молока через выпускное отверстие резервуара 201 зависит от величины выпускного отверстия и уровня заполнения резервуара 201, при этом при более высоком уровне заполнения можно получать больший поток молока. Когда поток молока из подающего блока 202 в резервуар 201 находится в диапазоне между потоком молока, который получается при установленной величине выпускного отверстия при минимальном уровне 222 заполнения, и потоком молока, который получается при установленной величине выпускного отверстия при максимальном уровне 223 заполнения, то может устанавливаться равновесие, при котором уровень заполнения принимает значение между минимальным уровнем 222 заполнения и максимальным уровнем 223 заполнения. При этом значении приток молока в резервуар 201 и отток молока из резервуара 201 по существу равны. За счет изменения величины выпускного отверстия можно изменять диапазон, внутри которого может устанавливаться состояние равновесия.
За счет осуществляемого управляющим блоком 236 изменения величины выпускного отверстия можно изменять величину выпускного отверстия так долго, пока выпускное отверстие не будет иметь такую величину, что может устанавливаться состояние равновесия между притоком и оттоком молока, или же происходят лишь относительно медленные изменения уровня заполнения резервуара 201. За счет этого можно предотвращать или по меньшей мере уменьшать частые изменения величины выпускного отверстия.
В некоторых вариантах выполнения в начале процесса доения выпускное отверстие может быть закрыто. Поток молока в резервуар 201 приводит в этом случае к подъему уровня заполнения резервуара 201, из которого можно вычислять поток молока в резервуар 201, что будет пояснено более точно ниже.
Если во время процесса доения превышается верхнее пороговое значение уровня заполнения, то из вычисленного потока молока можно определять величину выпускного отверстия, при котором при вычисленном потоке молока может устанавливаться состояние равновесия между потоком молока в резервуар 201 и потоком молока из резервуара 201, при этом уровень заполнения в состоянии равновесия лежит между нижним и верхним пороговым значением. Затем можно с помощью средств 213 устанавливать определенную величину выпускного отверстия.
Когда в более поздний момент времени поток молока в резервуар 201 возрастает, то может случиться, что снова будет превышено верхнее пороговое значение. Если же поток молока в резервуар 201 уменьшается, то может случиться, что уровень падает ниже нижнего порогового значения.
В обоих случаях можно из моментального потока молока, как будет пояснено ниже, из уровня заполнения и моментальной величины выпускного отверстия определять величину выпускного отверстия, при которой при моментальном потоке молока может устанавливаться равновесие между потоком молока в резервуар 201 и потоком молока из резервуара 201, при этом уровень заполнения в состоянии равновесия лежит между нижним и верхним пороговым значением. Затем можно с помощью средств 213 устанавливать определенную величину выпускного отверстия.
В вариантах выполнения, в которых величину выпускного отверстия можно, как указывалось выше, изменять с помощью пластины 214 с несколькими отверстиями 401-407, можно для каждого отверстия 401-407 определять интервал равновесия потоков молока, при котором может устанавливаться равновесие между нижним и верхним пороговым значением. При этом верхняя граница интервала соответствует потоку молока через выпускное отверстие при уровне заполнения, который равен верхнему пороговому значению. Нижняя граница интервала соответствует потоку молока через выпускное отверстие при уровне заполнения, который равен нижнему пороговому значению.
В некоторых вариантах выполнения интервалы равновесия для некоторых или всех отверстий 401-407 могут быть частями диапазона потока молока от примерно 0,5 кг/мин до примерно 12 кг/мин.
Для определения величины выпускного отверстия, при которой при моментальном потоке молока может устанавливаться состояние равновесия, можно выбирать одну из имеющихся в распоряжении величин выпускного отверстия, при которой моментальный поток молока лежит в интервале равновесия.
Когда моментальный поток молока ни при какой из имеющихся величин выпускного отверстия не лежит в интервале равновесия, то при превышении верхнего порогового значения можно позиционировать перед отверстием 215 по сравнению с расположенным в данный момент перед отверстием 215 отводящего блока 211 отверстием пластины 214 следующее большее из отверстий 401-407. Если после этого внутри заданного интервала времени не превышается верхнее пороговое значение, то можно еще раз переключиться на следующее большее отверстие.
Если происходит падение ниже нижнего порогового значения и нет в распоряжении величины выпускного отверстия, при которой может устанавливаться состояние равновесия, то можно позиционировать перед отверстием 215 по сравнению с расположенным в данный момент перед отверстием 215 отводящего блока 211 отверстием пластины 214 следующее меньшее из отверстий 401-407. Если после этого внутри заданного интервала времени не превышается нижнее пороговое значение, то можно еще раз переключиться на следующее меньшее отверстие.
Данное изобретение не ограничивается вариантами выполнения, в которых подлежащая установке величина выпускного отверстия определяется на основе моментального потока молока. В других вариантах выполнения можно на основе измерения потока молока в различные моменты времени выполнять экстраполяцию потока молока.
Например, в некоторых вариантах выполнения можно на основе значения моментального потока молока и значения потока молока, который был измерен в момент времени, который на заданное время раньше, выполнять линейную экстраполяцию потока молока. Для этого может быть определена линейная функция для зависимости от времени потока молока, которая проходит через измеренные значения. В других вариантах выполнения можно выполнять экстраполяцию на основе более двух измерительных значений, например, посредством подгонки линейной функции к измеренным значениям, и можно также выполнять нелинейную экстраполяцию, например, посредством подгонки квадратной функции к измеренным значениям. При экстраполяции на основе измеренного в данный момент потока молока и измеренного раньше потока молока оценивается поток молока для будущего момента времени посредством подставления будущего момента времени в подогнанную к измеренным значениям функцию.
Определение величины выпускного отверстия, при которой может устанавливаться состояние равновесия, можно затем выполнять указанным выше образом, при этом вместо моментального потока молока применяется экстраполированное значение потока молока. За счет этого можно лучше учитывать кратковременные изменения потока молока.
В некоторых вариантах выполнения средства 213 для изменения величины выпускного отверстия выполнены так, что можно устанавливать набор величин выпускного отверстия, который обеспечивает возможность уменьшения числа изменений величины выпускного отверстия. В варианте выполнения, описание которого приведено выше применительно к фиг.2, это можно осуществлять за счет подходящего выбора величин отверстий 401-407, что более точно поясняется ниже.
Величины отверстий 401-407 можно выбирать так, что расходы молока через отверстия при заданном уровне заполнения, например, при среднем уровне заполнения между максимальным уровнем заполнения и минимальным уровнем заполнения, различаются на заданную разницу расхода.
2
2
Например, величины отверстий 401-407 можно выбирать так, что при уровне заполнения резервуара 201 0,01 кг/см, что соответствует высоте заполнения примерно 100 мм, можно получать расходы 10,5 кг/мин, 9,0 кг/мин, 7,5 кг/мин, 6,0 кг/мин, 4,5 кг/мин, 3,0 кг/мин и 1,5 кг/мин. За счет позиционирования сектора 408 без отверстия перед отверстием 215 отводящего блока 211 может быть дополнительно установлен расход, равный нулю, который отличается от расхода при самом малом отверстии 407 на 1,5 кг/мин. Таким образом, расходы соседних секторов пластины 214, включая сектор 408 без отверстия, которые получаются при заданном уровне заполнения 0,01 кг/см, отличаются в этом примере на разницу расхода 1,5 кг/мин.
schalt
Оценку промежутка времени t между следующими друг за другом процессами переключения между отверстиями 401 - 407 можно осуществлять с помощью следующей формулы:
(3)
max
min
При этом V является количеством молока в резервуаре 201 при максимальном уровне заполнения, а V - количеством молока в резервуаре 201 при минимальном уровне заполнения. ΔF является разницей расхода между соседними отверстиями.
2
2
В указанном выше примере максимальный уровень заполнения может иметь значение 0,015 кг/см, что соответствует высоте 223 заполнения примерно 150 мм, и минимальный уровень заполнения может иметь значение 0,003 кг/см, что соответствует высоте 223 заполнения примерно 30 мм, при этом разница количества молока в резервуаре 201 при максимальном и минимальном уровне заполнения может составлять 650 г. Если поток молока при минимальном уровне заполнения 30 мм увеличивается за счет переключения на следующее большее отверстие из отверстий 401-407 на разницу расхода 1,5 кг/мин, то в соответствии с формулой (3) получается промежуток времени примерно 26 секунд до достижения максимального уровня заполнения. Соответствующий промежуток времени получается для достижения минимального уровня заполнения при уменьшении величины расхода на 1,5 кг/мин при максимальном уровне заполнения. На основании одинаковой разницы расхода между соседними отверстиями 401-407 эта оценка не зависит от установленной величины выпускного отверстия.
В вариантах выполнения данного изобретения заданное уравнением (2) отношение между разницей количества молока в резервуаре 201 при максимальном и минимальном уровне заполнения и разница расхода может быть больше примерно 20 секунд. За счет этого может обеспечиваться, что промежуток времени между следующими друг за другом изменениями величины выпускного отверстия является достаточно большим, чтобы предотвращать быстрое переключение между соседними отверстиями 401-407 пластины 214, которое могло бы приводить к относительно высокому потреблению энергии устройством 200.
Кроме того, устройство 200 содержит блок 237 оценки, который предназначен для вычисления из установленной величины выпускного отверстия и уровня заполнения молока в резервуаре 201, определенного с помощью устройства 219 измерения уровня заполнения. При этом блок 237 оценки может обеспечиваться электронным модулем 235, который может содержать процессор, который пригоден для вычисления потока молока в резервуар 201.
Молоко, которое течет из подводящего блока 202 в резервуар 201, может либо вытекать из него через выпускное отверстие резервуара 201 и в коллектор 240, либо оставаться в резервуаре 201. Когда в резервуар 201 втекает больше молока, чем вытекает из него, то происходит подъем уровня заполнения резервуара 201. Когда количество втекающего молока равно количеству вытекающего молока, то уровень заполнения остается постоянным, а когда количество вытекающего молока больше количества втекающего молока, то уровень заполнения падает.
В соответствии с этим, справедливо:
<img file="00000005.tif" he="11" wi="28" img-content="undefined" img-format="tif" />
(4)
in
При этом F является потоком молока в резервуар, ds/dt является производной во времени уровня заполнения, А - площадью поперечного сечения резервуара и F - потоком молока через выпускное отверстие.
Первый член на правой стороне представляет разницу между количеством втекающего в резервуар 201 молока и количеством вытекающего молока, которая приводит к изменению уровня s заполнения, и F представляет поток молока через выпускное отверстие.
Площадь А поперечного сечения резервуара 201 является геометрической величиной резервуара 201, которую можно вычислить при известной форме резервуара 201. ds/dt можно вычислить из разницы между уровнями заполнения в два следующих друг за другом момента времени, и F можно вычислить из величины выпускного отверстия резервуара и уровня заполнения, как пояснялось подробно выше.
Блок 237 оценки может быть предназначен для вычисления потока молока в резервуар 201 в соответствии с уравнением (4). В других вариантах выполнения можно применять другие способы вычисления. Например, можно пренебречь изменением уровня заполнения в резервуаре 201, и поток молока можно приблизительно определять посредством вычисления протекающего из резервуара 201 через выпускное отверстие потока молока. Когда в резервуаре 201, как указывалось выше, устанавливается равновесие между притоком и оттоком или происходит лишь медленный подъем или падение уровня заполнения, то можно за счет такого приближения достигать хорошей точности.
В некоторых вариантах выполнения блок 236 управления может быть предназначен для удерживания уровня заполнения в резервуаре 201 внутри относительно узкого диапазона, что может быть достигнуто посредством установки верхнего и нижнего порогового значения на относительно близко лежащие друг к другу значения. Поскольку в таких вариантах выполнения возникают относительно небольшие изменения уровня заполнения, то поток молока в резервуар 201 в таких вариантах выполнения может быть приблизительно равным потоку молока из резервуара 201, когда поток молока определяется в виде среднего значения в промежуток времени, который больше промежутка времени между следующими друг за другом изменениями величины выпускного отверстия. В качестве альтернативного решения или дополнительно к определению среднего значения, в таких вариантах выполнения может быть также предусмотрена особенно тонкая градация устанавливаемых величин выпускного отверстия, для того чтобы поток молока из резервуара 201 изменялся лишь немного при изменении величины выпускного отверстия.
В некоторых вариантах выполнения можно перед вычислением потока молока в резервуар 201 выполнять усреднение во времени уровня заполнения, измеренного устройством 219 измерения уровня заполнения. За счет этого можно уменьшать высокочастотные составляющие измеренного уровня заполнения, которые могут быть обусловлены скачками давления вакуумного насоса доильного аппарата и падающими в резервуар каплями молока. За счет усреднения можно подавлять, например, частотные составляющие сигнала от датчика 227 перепада давления с частотами выше порогового значения в диапазоне от примерно 1 Гц до примерно 10 Гц.
В некоторых вариантах выполнения можно выполнять усреднение во времени измеренного уровня заполнения с помощью подключенного к датчику 227 перепада давления преобразователя напряжения в частоту, который предусмотрен в электронном модуле 235. За счет этого можно осуществлять простое и точное усреднение.
Из вычисленного потока молока в резервуар 201 можно посредством интегрирования вычислять все втекающее во время процесса доения в резервуар 201 количество молока, которое по существу может быть равно всему отдаваемому животным в процессе доения количеству молока. За счет этого можно определять общее количество молока. Интегрирование можно выполнять посредством цифрового интегрирования вычисленного блоком 237 оценки потока молока в резервуар 201. Цифровое интегрирование можно выполнять с помощью предусмотренного в электронном модуле 235 процессора.
В других вариантах выполнения общее количество молока можно осуществлять также посредством интегрирования потока F молока через выпускное отверстие. Поскольку резервуар 201 в начале и в конце процесса доения пуст, то интеграл потока молока из резервуара 201, который получается путем интегрирования потока молока через выпускное отверстие, также соответствует отдаваемому общему количеству молока. Поскольку в этот интеграл не входит производная во времени уровня заполнения, определение которой может содержать определенную погрешность, то общее количество молока можно определять с повышенной точностью.
2
Резервуар 201 может иметь высокую узкую форму. Например, резервуар 201 может иметь высоту примерно 18 см и площадь дна примерно 55 см. При этом высота резервуара 201 может быть измерена в проходящем на фиг.2 сверху вниз направлении, а площадь дна может быть измерена в горизонтальной на фиг.2 поверхности, которая перпендикулярна плоскости чертежа на фиг.2. За счет этого можно удерживать небольшими воздействия отклонения вертикального направления резервуара 201 от направления отвеса.
Вертикальное направление резервуара 201 может быть задано в некоторых вариантах выполнения боковыми стенками резервуара 201, которые могут быть вертикальными. Другие возможности задания вертикального направления резервуара 201 поясняются точнее ниже со ссылками на фиг.5.
В некоторых вариантах выполнения устройство 200 может содержать датчик 239 наклона известного типа, который соединен с электронным модулем 235 или же может быть предусмотрен в нем. Датчик наклона может быть предназначен для измерения наклона вертикального направления резервуара 201 относительно направления отвеса. Блок оценки может выполнять коррекцию измеренного потока молока и/или измеренного общего количества молока на основе наклона, измеренного с помощью датчика наклона, например, посредством умножения с зависящим от наклона показателем коррекции. Показатель коррекции для определенного угла наклона можно определять экспериментально тем, что подводящий блок 202 подает при известном угле наклона известное количество жидкости, например, молока, и измеряется общее количество молока устройства 200. Показатель коррекции получается затем из отношения между подаваемым в устройство 200 количеством жидкости и измеренным количеством жидкости. В блоке 237 оценки можно сохранять таблицу значений с показателями коррекции для различных углов наклона и/или направлений наклона, и блок 237 оценки может с помощью таблицы значений выполнять коррекцию измеренного потока молока и измеренного общего количества молока.
Устройство 200 может содержать приспособление 241 для закрывания соединяемого с доильным аппаратом соединения 212, которое входит в коллектор 240 и образует сток коллектора 240. Приспособление 241 может содержать пластину 242, которая с помощью поворотного рычага 255 может быть соединена с поворотной осью 243. Поворотная ось 243 может проходить через дно коллектора 240 и установлена в нем с возможностью поворота и с уплотнением. Поворотный рычаг 255 можно с помощью приводного устройства 244, которое может содержать, например, поворотный магнит с углом поворота в диапазоне от примерно 10° до примерно 60°, поворачивать вокруг оси 243. За счет этого можно перемещать пластину 242 перед выходом соединения 212, с целью его закрывания, или удалять от него, с целью освобождения соединения 212.
Пластина 242 может иметь плоскую цилиндрическую форму, состоять из стали, пластмассы или эбонита, иметь диаметр от примерно 18 мм до примерно 20 мм, а также высоту примерно 3 мм. Выход соединения 212 может иметь внутренний диаметр 16 мм, так что он может полностью закрываться пластиной 242. Дно коллектора 240 может быть по существу плоским, так что достигается по существу полностью герметичное закрывания соединения 212 с помощью пластины 242.
Приспособление 241 можно применять для закрывания в конце процесса доения соединения между доильным аппаратом и доильным комплектом, так что доильное разряжение не воздействует на соски животного, и можно снимать доильный комплект. В некоторых доильных аппаратах это может происходить автоматически. Приспособление 241 можно применять вместо известных, предусмотренных для этой цели клапанов прерывания разряжения или пневматических зажимов для шлангов.
В некоторых вариантах выполнения приспособление 241 может быть соединено с электронным модулем 235. Электронный модуль 235 может содержать средства для управления приспособлением 241. Он может быть предназначен для обнаружения завершения процесса доения на основании измеряемого блоком 237 оценки потока молока в резервуар 201 и закрывания соединения 212 с помощью приспособления 241 при обнаружении конца процесса доения. Для обнаружения конца процесса доения можно сравнивать измеренный поток молока с пороговым значением, при этом процесс доения можно рассматривать как завершенный, когда поток падает ниже порогового значения.
Измерительный объем 253 с датчиком 227 перепада давления, нагревательное устройство 234, электронный модуль 235, батарея 238 и датчик 239 наклона могут быть расположены в электронном отделении 301, которое расположено сбоку от резервуара 201. При этом батарея 238 может быть установлена в нижней части электронного отделения 301 с возможностью вдвигания снизу. Блокировка батареи 238 может быть выполнена относительно слабой, так что батарея 238 при падении вниз устройства 200 выходит из своего держателя. За счет этого можно уменьшать опасность разбивания устройства 200 при ударе о землю. Кроме того, батарею 238 можно удалять из устройства 200 для зарядки и заряжать независимо от устройства 200. Это может быть предпочтительным с точки зрения логистики при применении большого числа устройств 200, например, при доении стада коз, при котором одновременно применяется, например, 50 устройств 200.
Электронное отделение 301 может иметь клавиатуру 304 и дисплей 302 для обслуживания устройства 200 и для выдачи измерительных данных с помощью устройства 200.
На фиг.5 показано схематично в поперечном разрезе другое устройство 200, согласно изобретению, для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока. На фиг.5 и 2 применяются одинаковые позиции для обозначения соответствующих друг другу частей устройств 200 и 500. Кроме того, на фиг.5 некоторые компоненты устройства 500 не изображены для ясности. В частности, на фиг.5 не изображены устройство 219 измерения уровня заполнения, электронный модуль 235 и датчик 239 наклона. Однако устройство 500 может иметь такие компоненты с признаками, которые соответствуют указанным выше признакам соответствующих компонентов.
Устройство 500 содержит резервуар 201. Кроме того, устройство 500 содержит подводящий блок 202, который имеет центробежную головку 250 со стаканом 203, соединяемым с доильным аппаратом соединением 205, впускным отверстием 204 и выпускным отверстием 206 для молока, которое входит в резервуар 201. Признаки центробежной головки 250 и ее частей могут совпадать с указанными применительно к фиг.2 признаками. Воздух, который подводящий блок 202 подает смешанным с молоком через соединение 205, может направляться через обводной трубопровод 207, верхний конец 208 которого расположен в центробежной головке 250, в то время как молоко протекает через выпускное отверстие 206 для молока в резервуар 201.
В устройстве 500 обводной трубопровод 207 проходит не вертикально через резервуар, как в устройстве 200, согласно фиг.2-4. Вместо этого он внутри резервуара 201 изогнут к внутренней стенке резервуара и проходит вниз вдоль боковой стенки. В некоторых вариантах выполнения обводной трубопровод 207 может также проходить через боковую стенку резервуара 201 или из верхнего центра центробежной головки 203 вверх или в сторону и проходить вдоль наружной стороны резервуара 201.
Под выпускным отверстием 206 центробежной головки 203 в резервуаре 201 может быть расположена по существу горизонтальная, имеющая форму двускатной крыши или конуса распределительная пластина 551. Распределительная пластина 551 может иметь больший радиус, чем выпускное отверстие 206 для молока, так что молоко, которое входит через выпускное отверстие 206 для молока в резервуар 201, попадает на распределительную пластину 551 и направляется ею к боковым стенкам резервуара 201.
Молоко может протекать в резервуар 201 между распределительной пластиной 551 и боковыми станками резервуара 201. Расстояние между краем 553 распределительной пластины 551 и боковыми стенками 201 можно выбирать так, что площадь поперечного сечения зоны между распределительной пластиной 551 и боковыми поверхностями больше или равна площади поперечного сечения выпускного отверстия 206 для молока. За счет этого можно обеспечивать стекание молока, которое попадает в резервуар 201 через выпускное отверстие 206 для молока, между распределительной пластиной 551 и боковыми стенками резервуара 201. В некоторых вариантах выполнения расстояние между краем 553 распределительной пластины 551 и боковыми стенками резервуара 201 имеет значение в диапазоне от примерно 1,5 мм до примерно 3 мм, например, иметь значение примерно 2 мм.
За счет края 553 распределительной пластины 551 и боковых стенок резервуара 201 задается переходное отверстие, через которое втекающее в резервуар 201 молоко может протекать к боковым стенкам резервуара 201 и протекать вдоль боковых стенок вниз. За счет этого может достигаться особенно равномерная и по существу без ударов передача молока в резервуар 201 и уменьшение образования пены в резервуаре 201. Между распределительной пластиной 551 и покрывной поверхностью резервуара может находиться ситовая решетка 552, которая в некоторых вариантах выполнения может быть по существу вертикальной. С помощью ситовой решетки 552 можно улавливать и собирать загрязнения молока, такие как, например, остатки соломы, с целью уменьшения загрязнения резервуара 201. В некоторых вариантах выполнения распределительная пластина 551 и ситовая решетка 552 установлены с возможностью извлечения из резервуара 201, с целью более простой очистки распределительной пластины 551 и ситовой решетки 552.
В некоторых вариантах выполнения ситовая решетка 552 может быть расположена на расстоянии от края 553 распределительной пластины 551, с целью обеспечения более гомогенного потока молока через край 553. В некоторых вариантах выполнения ситовая решетка 552 может быть удалена на примерно 5-7 мм от края 553 распределительной пластины 551.
Кроме того, устройство 500 содержит отводящий блок 211, который предназначен для отвода молока из резервуара 201. Отводящий блок 211 имеет отверстие 215, через которое молоко может вытекать из резервуара 201 в коллектор 240. Нижний конец 210 обводного трубопровода 207 входит в коллектор 240, так что молоко и воздух снова сходятся в коллекторе 240. Через соединение 212 отводящий блок 211 соединяется с доильным трубопроводом доильного аппарата, в котором может создаваться доильное разряжение.
Отводящий блок 211 содержит средства 213 для изменения величины выпускного отверстия, через которое молоко может протекать из резервуара 201 в коллектор 240. Они содержат пластину 214, которая расположена перед отверстием 215 отводящего блока 211 и имеет по меньшей мере два отверстия различной величины. Признаки пластины 214 могут соответствовать указанным применительно к фиг.2 и 4 признакам.
Посредством поворота пластины 214 вокруг оси 217 можно позиционировать одно из отверстий 401-407 пластины 214 перед отверстием 215 отводящего блока 211, так что образуется выпускное отверстие, через которое молоко может вытекать из резервуара 201. Величину выпускного отверстия можно изменять посредством позиционирования одного другого отверстия 401-407 перед отверстием 215.
Ось 217 проходит через дно резервуара 201 в пространство 505, в котором находится двигатель 218, например, шаговый двигатель, для поворота пластины 214 вокруг оси 217. Ось 217 может направляться с помощью осевого подшипника 501. С помощью зубчатых колес 502, 503 можно обеспечивать редукцию между скоростью вращения двигателя 218 и скоростью поворота пластины 214, за счет чего обеспечивается возможность более точного позиционирования пластины и достаточна меньшая сила для движения пластины 214. За счет уплотнения 550 на оси 217 и ниже пластины 214, например, в виде кольца круглого поперечного сечения, можно по существу предотвращать проникновение молока в пространство 505.
Между закрепленным на оси 217 зубчатым колесом 503 и осевым подшипником 501 или, в качестве альтернативы для осевого подшипника 501, другим закрепленным на резервуаре 201 конструктивным элементом, может быть установлена пружина 503 сжатия, с помощью которой зубчатое колесо 503 отдавливается от осевого подшипника 501 или другого конструктивного элемента, и пластина 214 прижимается к краю отверстия 215 отводящего блока 211. За счет этого достигается хорошее уплотнение между пластиной 214 и краем отверстия 215, так что молоко не протекает между пластиной 214 и краем отверстия 215.
Резервуар 201 имеет заданное вертикальное направление, которое показано на фиг.5 обозначенной позицией 507 штриховой линией. Во время работы устройства 500, устройство 500 может быть ориентировано так, что вертикальное направление 507 проходит не по линии отвеса. Калибровка устройства 500 может быть выполнена при этой ориентации.
В некоторых вариантах выполнения боковые стенки резервуара 201 могут быть параллельными вертикальному направлению 507. Например, резервуар 201 может быть цилиндрическим, и вертикальное направление 507 может быть задано направлением оси цилиндра.
По меньшей мере в одной зоне резервуара 201 между минимальным уровнем заполнения, ниже которого не падает уровень во время нормальной работы устройства 500, и максимальным уровнем заполнения, который не превышается при нормальной работе устройства 500, как указывалось выше применительно к фиг.2, 3 и 4, что достигается посредством подходящего управления величиной выпускного отверстия с помощью соответственно выполненного управляющего блока, площадь поперечного сечения внутреннего пространства резервуара 201 может быть постоянной.
При этом площадь поперечного сечения задается поверхностью зоны плоскости, которая находится во внутреннем пространстве резервуара 201, при этом плоскость проходит перпендикулярно вертикальному направлению 507 резервуара 201.
Данное изобретение не ограничено вариантами выполнения с вертикальными боковыми стенками резервуара 201. В других вариантах выполнения боковые стенки резервуара 201 или их части могут быть также изогнуты относительно вертикального направления 507. Вертикальное направление резервуара 201 при подходящей форме резервуара в таких вариантах выполнения может быть задано так, что площадь поперечного сечения внутреннего пространства резервуара в зоне между минимальным и максимальным уровнем заполнения может быть постоянной.
В некоторых вариантах выполнения ось 217, вокруг которой поворачивается пластина 214, может быть наклонена к вертикальному направлению 507, при этом вертикальное направление 507 и ось 217 образуют друг с другом угол, который обозначен на фиг.5 позицией 509. При этом угол 509 может иметь величину в диапазоне от примерно 2 до примерно 10°.
За счет наклона оси 217 к вертикальному направлению 507, часть пластины 214 лежит ниже средней точки пластины 214, когда вертикальное направление 507 ориентировано по линии отвеса. Отверстие 215 отводящего блока 211 может быть расположено относительно пластины 214 так, что то из отверстий 401-407 пластины 214, которое находится в данный момент перед отверстием 215, находится ниже средней точки пластины. За счет этого можно обеспечивать особенно глубокое расположение выпускного отверстия резервуара 201, что способствует эффективному опустошению резервуара 201.
Поверхность дна резервуара может иметь зону 510, в которой она по существу перпендикулярна вертикальному направлению 507. Другая зона 511 поверхности дна может быть по существу параллельной нижней стороне пластины 214. При этом отверстие 215 может находиться в зоне 511, а край отверстия может быть расположен ниже высоты зоны 510, которая показана на фиг.5 штриховой линией 506. За счет этого можно при ориентации вертикального направления 507 по линии отвеса опустошать резервуар 201 настолько через отверстие 215 и расположенное перед ним отверстие 401-407 пластины 214, что зона 510 больше не покрыта молоком. За счет этого можно уменьшать остатки молока в резервуаре 201 после опустошения резервуара 201 после завершения процесса доения.
Данное изобретение не ограничено вариантами выполнения, в которых отверстие 215 и средства 213 для изменения величины выпускного отверстия находятся на дне резервуара 201. В некоторых вариантах выполнения отверстие 215 может быть расположено также в боковой стенке резервуара 201, и ось пластины 214 может проходить через боковую стенку резервуара 201, так что она перпендикулярна вертикальному направлению. При этом отверстие 215 может быть расположено ниже оси 217, с целью уменьшения остаточного количества молока в резервуаре 201, возможность опустошения которого через отверстие 215 не обеспечивается при ориентации вертикального направления 507 по линии отвеса.
Данное изобретение не ограничивается вариантами выполнения, в которых средства 213 для изменения величины выпускного отверстия содержат установленную с возможностью поворота пластину с отверстиями, как указывалось выше применительно к фиг.2-5.
В других вариантах выполнения средства 213 для изменения величины выпускного отверстия могут содержать два или более отверстий отводящего блока 211, которые можно открывать по отдельности и/или в комбинации друг с другом, при этом выпускное отверстие образуется одним или несколькими отверстиями, которые открыты. Описание таких средств 213 для изменения величины выпускного отверстия приводится ниже со ссылками на фиг.6а-6с.
Средства 213 можно применять в устройстве 600 для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока, другие признаки которого соответствуют признакам указанных выше устройств 200, 500.
На фиг.6а показаны схематично на виде сверху средства 213 для изменения величины выпускного отверстия с вертикального направления резервуара 201 устройства 600 для измерения отдаваемого животным в процессе доения количества молока. На фиг.6b схематично показан поперечный разрез вдоль плоскости 650, которая перпендикулярна плоскости чертежа на фиг.6а, а на фиг.6с схематично показан поперечный разрез вдоль плоскости 651, которая перпендикулярна как к плоскости чертежа на фиг.6а, так и к плоскости 650 и проходит через боковую стенку резервуара 201.
В показанном на фиг.6а варианте выполнения средства 213 для изменения величины выпускного отверстия предусмотрены в дне резервуара 201. Однако в других вариантах выполнения средства 213 могут быть предусмотрены также в одной боковой стенке резервуара 201.
Средства 213 содержат диафрагму 601 с первым отверстием 603, вторым отверстием 604 и третьим отверстием 605, а также первый закрывающий механизм 654, второй закрывающий механизм 655 и третий закрывающий механизм 656. Первый закрывающий механизм 654 предназначен для освобождения и закрывания первого отверстия 603. Соответственно, второй закрывающий механизм 655 и третий закрывающий механизм 656 предназначены для освобождения или закрывания второго отверстия 604, соответственно, третьего отверстия 605.
В некоторых вариантах выполнения диафрагма 601 может содержать металлическую пластину с толщиной в диапазоне от примерно 3 мм до примерно 6 мм. Диафрагма 601 может быть закреплена на металлической пластине 602, например, посредством приклеивания. Металлическая пластина 602 может иметь большую толщину, чем диафрагма 601, и иметь под каждым из отверстий 603, 604, 605 отверстие, которое имеет большие размеры, чем расположенные над ними отверстия 603, 604, 605. За счет металлической пластины может предотвращаться или по меньшей мере уменьшаться изгиб диафрагмы 601. За счет такого расположения можно осуществлять особенно тонкую диафрагму 601, которая относительно своей характеристики пропускания почти не зависит от скорости протекающего потока и поэтому обеспечивает возможность простой калибровки и поэтому особенно пригодна для возможно более равномерного массового производства.
Диафрагма 601 может быть установлена в дне или же в других вариантах выполнения в боковой стенке резервуара 201, при этом на противоположной внутреннему пространству резервуара 201 стороне диафрагмы 601 может находиться коллектор 240. Таким образом, молоко может протекать из внутреннего пространства резервуара 201 через одно или несколько отверстий, которые освобождаются закрывающими механизмами 654, 655, 656, в коллектор 240.
Аналогично указанным применительно к фиг.2-5 вариантам выполнения, в коллектор 240 может дополнительно входить обводной трубопровод (не изображен на фиг.6а-6с), который предназначен для подачи воздуха, который отделяется от молока в центробежной головке, в коллектор 240, так что воздух и молоко смешиваются в коллекторе 240. В коллектор 240 может входить дополнительно соединение 212, которое может быть соединено с доильным трубопроводом доильного аппарата.
В некоторых вариантах выполнения отверстия 603, 604, 605 могут иметь такие размеры, что поток молока через отверстие 605 примерно в два раза больше потока молока через отверстие 604, а поток молока через отверстие 604 примерно в два раза больше потока молока через отверстие 603. Потоки молока через отверстия 603, 604, 605 могут зависеть, как указывалось выше, от уровня заполнения резервуара 201. Однако поскольку вид зависимости потоков молока от уровня заполнения для всех отверстий 603, 604, 605 по существу одинаков, то соотношения между потоками молока через отверстия 603, 604, 605 могут по существу не зависеть от уровня заполнения резервуара 201. Соотношения между потоками молока через отверстия 603, 604, 605 можно устанавливать посредством подходящего выбора площадей поперечного сечения и формы отверстий 603, 604, 605.
В некоторых вариантах выполнения управляющий блок устройства 600 может быть предназначен для управления закрывающими механизмами 654, 655, 656 в соответствии с цифрами двоичного числа в диапазоне от нуля до семи. При этом открывается первое (наименьшее) отверстие 603, когда цифра с наименьшим разрядным значением бинарного числа равна единице, и закрывается, когда цифра с наименьшим разрядным значением равна нулю. Третье (наибольшее) отверстие 605 открывается, когда цифра с наибольшим разрядным значением равна единице, и закрывается, когда цифра с наибольшим разрядным значением равна нулю. Второе отверстие 604 открывается, когда средняя цифра равна единице, и закрывается, когда средняя цифра равна нулю.
Таким образом, когда бинарное число имеет значение нуля, то все три отверстия 603, 604, 605 закрыты. Если бинарное число имеет значение семи, то все три отверстия 603, 604, 605 открыты. При значениях в диапазоне от единицы до шести часть отверстий 603, 604, 606 открыта и часть отверстий 603, 604, 605 закрыта. При этом общий поток молока через отверстия 603, 604, 605 по существу равен произведению из значения бинарного числа и потока молока через наименьшее из отверстий 603, 604, 605.
Те из отверстий 603, 604, 605, которые как раз открыты, образуют выпускное отверстие, через которое молоко отводится из резервуара 201 в коллектор 240. Если открыто больше чем одно отверстие 603, 604, 605, то выпускное отверстие состоит из нескольких частичных отверстий, которые отделены друг от друга зонами диафрагмы 601 и/или частями закрывающих механизмов 654, 655, 656, и выпускное отверстие образовано совокупностью нескольких как раз открытых отверстий 603, 604, 605. Если открыто лишь одно из отверстий 603, 604, 605, то выпускное отверстие образовано как раз открытым отверстием 603, 604, 605.
Если бинарное число, в соответствии с разрядом которого управляются закрывающие механизмы 654, 655, 656, повышается или понижается на единицу, то увеличивается, соответственно, уменьшается поток молока через выпускное отверстие на заданную разницу расхода, которая соответствует потоку молока через отверстие 603 при открытом отверстии 603. При этом разница расхода по существу одинакова для каждого исходного значения бинарного числа.
Аналогично указанным применительно к фиг.2-5 вариантам выполнения, соотношение между разницей количества молока в резервуаре 201 при максимальном уровне заполнения и количеством молока в резервуаре 201 при минимальном уровне молока, с одной стороны, и разница расхода, с другой стороны, больше 20 секунд, что помогает уменьшить число процессов переключения между открытым и закрытым состоянием отверстий 603, 604, 605.
Аналогично указанным применительно к фиг.2-5 вариантам выполнения, по меньшей мере для одного или всех устанавливаемых величин выпускного отверстия справедливо, что диапазон потоков молока, в котором может устанавливаться состояние равновесия при уровне заполнения между минимальным и максимальным уровнем заполнения, является частичным диапазоном диапазона от примерно 0,5 кг/мин до примерно 12 кг/мин.
Данное изобретение не ограничено вариантами выполнения, в которых отверстия 603, 604, 605 образованы в одной общей диафрагме 601. В других вариантах выполнения может быть предусмотрено несколько диафрагм, в каждой из которых образовано одно или несколько отверстий 603, 604, 605.
Кроме того, данное изобретение не ограничено вариантами выполнения, в которых предусмотрены три отверстия 603, 604, 605. В других вариантах выполнения может быть предусмотрено большее или меньшее число отверстий. При этом отверстия могут иметь различные величины и выполнены так, что потоки молока через отверстия равны произведению потока молока через наименьшее отверстие и степени двух, и закрывающими механизмами, которые согласованы с отверстиями, можно управлять в соответствии с цифрами бинарного числа, с целью закрывания отдельных или всех отверстий.
Однако данное изобретение не ограничено вариантами выполнения, в которых отверстия открываются или закрываются в соответствии с цифрами бинарного числа. В других вариантах выполнения может быть предусмотрено несколько отверстий различной величины, из которых одно открывается, а другие закрываются, или же может быть предусмотрено несколько одинаковых отверстий, и потоком молока через отверстия можно управлять посредством изменения числа открытых отверстий.
Ниже приводится более подробное пояснение закрывающего механизма 656 для закрывания и освобождения третьего отверстия 605. Закрывающие механизмы 654, 655 для закрывания и освобождения первого отверстия 603 и второго отверстия 605 могут иметь по существу идентичную конструкцию.
Закрывающий механизм 656 содержит заслонку 608, которая подвижна между первым положением, в котором отверстие 605 перекрыто и тем самым закрыто, и вторым положением, в котором она освобождает отверстие 605. Заслонка 608 может иметь часть 626, которая направляется с помощью планок 627, 628, 629, которые соединены с резервуаром 201, так что заслонка 608 может линейно перемещаться вдоль направляющего направления, которое параллельно обращенной к внутреннему пространству резервуара 201 поверхности диафрагмы 601. При этом в некоторых вариантах выполнения часть 626 заслонки 608 может иметь по существу цилиндрическую форму и быть подвижной внутри по существу цилиндрического полого пространства 630.
Часть 626 заслонки содержит постоянный магнит 625. Электромагнит 622 расположен так, что он при прохождении тока через электромагнит 622 прикладывает силу к постоянному магниту 625. В зависимости от направления прохождения тока постоянный магнит и соединенная с ней заслонка 608 может перемещаться либо к отверстию 605 с целью его закрывания, или же от отверстия 605 для его освобождения. Электромагнит 622 может содержать катушку, которая кольцеобразно окружает часть 626 заслонки 608, в которой находится постоянный магнит 625.
Когда заслонка 608 перемещается, то она может скользить по поверхности диафрагмы 601. С помощью выемки 624 на обращенной к диафрагме 601 стороне заслонки 608 может быть уменьшено трение между заслонкой 608 и диафрагмой 601.
Полое пространство 630 проходит через боковую стенку резервуара 201 внутрь граничащего с резервуаром 201 пространства 660, в котором находится электромагнит 622 и которое может быть в некоторых вариантах выполнения электронным отделением 301 (смотри фиг.3). При этом полое пространство 630 может иметь непроницаемые для жидкости стенки, с целью предотвращения проникновения жидкости из резервуара, такой как, например, молоко и/или чистящая жидкость, в пространство 660.
Часть 626 заслонки 608 может иметь наружный диаметр, который меньше внутреннего диаметра полого пространства 630, так что между частью 626 заслонки 608 и стенками полого пространства может протекать жидкость, когда перемещается заслонка 608. За счет этого можно уменьшать сопротивление, которое должна преодолевать при перемещении заслонка 608, и при этом обмен жидкостью может помогать предотвращать загрязнения полого пространства 630.
На боковой стенке резервуара 201 может быть выполнено направляющее удлинение 619, которое выступает во внутреннее пространство резервуара 201. За счет этого может обеспечиваться лучшее направление заслонки 608, в частности, тогда, когда она находится вблизи или в положении, в котором она закрывает отверстие 605.
На фиг.6b первой штриховой линией 652 обозначена позиция противоположного внутреннему пространству резервуара 201 конца постоянного магнита 625 в положении, в котором заслонка 608 покрывает отверстие 605. Вторая линия 653 обозначает позицию противоположного внутреннему пространству резервуара 201 конца постоянного магнита 625 в положении, в котором заслонка 608 освобождает отверстие 605. Позиции 652, 653 могут быть удалены на треть длины электромагнита 622 от его концов. За счет этого может достигаться относительно большое силовое воздействие электромагнита 622 на постоянный магнит 625 и однозначное направление движения постоянного магнита при прохождении тока через электромагнит 622.
Заслонка 608 может иметь первый вырез 623, который может быть расположен, например, на противоположной диафрагме 601 верхней стороне заслонки 608, и второй вырез 610, который может быть расположен, например, на одной стороне заслонки 608. На резервуаре 201 могут быть расположены первая пружина 616, которая входит в закрытом положении заслонки 608 в первый вырез 623, и вторая пружина 613, которая в открытом положении заслонки 608 входит во второй вырез 610. За счет этого заслонка 608 может удерживаться как в открытом положении, так и в закрытом положении, так что она остается в своей позиции при отключении тока через электромагнит 622. Таким образом, прохождение тока через электромагнит 622 требуется лишь для изменения положения заслонки 608 (импульсная магнитная техника). За счет этого можно удерживать потребление тока устройства 600 относительно низким также при большой магнитной силе, что может быть особенно предпочтительным, в частности, при мобильной работе с батареями.
В других вариантах выполнения для удерживания заслонки могут быть предусмотрены вместо пружин 613, 616 расположенные подходящим образом постоянные магниты, которые воздействуют на постоянный магнит 625 заслонки 608.
Управляющий блок 236 устройства 600 может быть соединен с закрывающими механизмами 654, 655, 656 и предназначен для управления закрывающими механизмами 654, 655, 656 для закрывания и открывания отверстий 603, 604, 605. В вариантах выполнения, в которых закрывающие механизмы 654, 655, 656 имеют указанную выше конструкцию, управляющий блок 236 может быть предназначен для управления электрическим током через электромагниты закрывающих механизмов 654, 655, 656.
В других вариантах выполнения закрывающие механизмы 654, 655, 656 могут закрываться или открываться по отдельности или в комбинации также пневматически, например, с помощью мембраны или поршня.
В других вариантах выполнения средства 213 могут содержать пластину, которая линейно подвижена вдоль направляющего направления, при этом вдоль направляющего направления расположены по меньшей мере два отверстия, и нижняя сторона пластины соприкасается с краем отверстия 215 отводящего блока 211. В таких вариантах выполнения пластина может иметь форму по существу прямоугольной полосы по меньшей мере с двумя отверстиями, и направляющее направление может проходить в продольном направлении полосы. Линейное движение пластины может обеспечиваться с помощью линейного привода, например, с помощью постоянного магнита и электромагнита, который прикладывает силу к постоянному магниту при прохождении тока через электромагнит, аналогично описанию со ссылками на фиг.6а-6с.
В других вариантах выполнения может быть предусмотрена возможность непрерывного изменения величины выпускного отверстия. Пояснение такого варианта выполнения приводится ниже со ссылками на фиг.7.
На фиг.7 схематично показаны средства 213 для изменения величины выпускного отверстия, которые в некоторых вариантах выполнения применяются вместо указанных применительно к фиг.2-5 средств 213. Средства 213 содержат пластину 714, которая выполнена с возможностью поворота вокруг оси 217. При этом признаки оси 217 соответствуют признакам указанной выше применительно к фиг.2-5 оси 217. В частности, ось 217 соединена с приводом 218 пластины, которая предназначена для поворота пластины 714 вокруг оси 217. В некоторых вариантах выполнения могут быть также предусмотрены зубчатые колеса, аналогично указанным применительно к фиг.5 зубчатым колесам 502, 503, осевой подшипник, аналогичный указанному применительно к фиг.5 осевому подшипнику 501, уплотнение, аналогичное указанному применительно к фиг.5 уплотнению 550, и пружина для прижимания пластины 714 к краю отверстия 215, аналогичная указанной применительно к фиг.5 пружине 504.
1
2
Радиус r пластины 714 имеет зависимость от угла φ вокруг оси 217, при этом радиус r увеличивается от первого радиуса r при угле φ, равном 0°, до второго радиуса r при угле φ, равном 360°.
При этом контур пластины 714 может иметь форму раковины улитки. При этом радиус r не должен увеличиваться по часовой стрелке, как показано на фиг.7. В других вариантах выполнения радиус r может также увеличиваться в направлении против часовой стрелки.
1
2
Расстояние d между осью 217 и частью края отверстия 215 отводящего блока 211 на обращенной к оси 217 стороне отверстия 215 может быть больше или примерно равным первому радиусу r, и расстояние D между осью 217 и противоположной оси 217 частью края отверстия 215 может быть меньше или примерно равно радиусу r. За счет этого отверстие 215 может быть полностью или частично перекрыто пластиной 714 в зависимости от положения пластины 714, или же пластина 714 может освобождать отверстие 215.
1
2
Отверстие 215, соответственно, та часть отверстия 215, которая не перекрыта пластиной 714, образует выпускное отверстие, через которое молоко может вытекать из резервуара 201. За счет поворота пластины 714 можно непрерывно изменять величину выпускного отверстия между открытым положением, в котором зона пластины 714 с радиусом, который примерно равен первому радиусу r, находится рядом с отверстием 215, и закрытым положением, в котором зона пластины 714 с радиусом, который примерно равен второму радиусу r, находится рядом и над отверстием 215.
В некоторых вариантах выполнения радиус r пластины 714 может иметь экспоненциальную зависимость от угла φ, так что край пластины 714 имеет по существу форму логарифмической спирали.
В других вариантах выполнения можно применять ирисовую диафрагму, катафотную диафрагму или вводимый в отверстие 214 конус, с целью непрерывного изменения величины выпускного отверстия.
В вариантах выполнения с непрерывно изменяемой величиной выпускного отверстия можно для регулирования величины выпускного отверстия применять двигатель, который может быть шаговым двигателем или приводным двигателем. Вместо двигателя можно также применять пневматический или магнитный поворотный или линейный привод. Привод может быть предназначен для обеспечения относительно высокой точности регулирования, с целью обеспечения возможности воспроизводимой установки величины выпускного отверстия по всему диапазону значений.
В вариантах выполнения данного изобретения, в которых предусмотрена возможность непрерывного регулирования величины выпускного отверстия, поток молока через выпускное отверстие можно калибровать для нескольких дискретных значений величины выпускного отверстия в качестве функции уровня заполнения резервуара 201. Например, в варианте выполнения, согласно фиг.7, поток молока через выпускное отверстие можно калибровать для нескольких углов поворота пластины 714. Для величин выпускного отверстия между этими величинами можно выполнять интерполяцию между определенными для соседних величин выпускного отверстия потоками молока, с целью определения потока молока через выпускное отверстие. Для дискретных значений величины выпускного отверстия можно вычислять поток молока из величины выпускного отверстия и уровня заполнения, как указывалось выше применительно к фиг.2-5.
В некоторых вариантах выполнения отверстия 401-407 пластины 214, соответственно, отверстия 603, 604, 605 могут иметь края, которые проходят по существу вертикально к поверхности пластины 214, соответственно, поверхности диафрагмы 601. По сравнению с вариантами выполнения, в которых отверстия 401-407, соответственно, отверстия 603, 604, 605 округлены, может достигаться за счет этого лучшая точность измерения устройства 200, 500, 600, поскольку вертикальные и имеющие острые кромки края можно изготавливать с особенно большой точностью. Край указанного применительно к фиг.7 пластины 714 может также иметь вертикальные и острые кромки.
При работе устройства 200, 500 можно подавать отдаваемое животным в процессе доения молоко через подводящий блок 202 в резервуар 201. Уровень заполнения молока в резервуаре 201 можно измерять, как указывалось выше, с помощью устройства 219 для измерения уровня заполнения. В зависимости от измеренного уровня заполнения можно изменять, как указывалось выше, величину выпускного отверстия так, что уровень заполнения молока в резервуаре 201 остается в заданном диапазоне, который может быть задан с помощью минимального уровня заполнения и максимального уровня заполнения или с помощью пороговых значений. Поток молока в резервуар 201 и/или общее втекающее в резервуар 201 количество молока можно вычислять, как указывалось выше, из установленной величины выпускного отверстия и измеренного уровня заполнения.