УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ ВЫМЕНИ В ПРОЦЕССЕ ДОЕНИЯ
DEVICE FOR UDDER STIMULATION DURING MILKING OPERATION

Данное изобретение относится в целом к автоматическому доению сельскохозяйственных животных, в частности к устройствам, с помощью которых можно стимулировать вымя сельскохозяйственных животных перед процессом доения.
В современном сельском хозяйстве для доения сельскохозяйственных животных, в частности коров, применяют доильные машины. Они предназначены для имитации процесса сосания теленка и тем самым извлечения молока из вымени животного. Ниже приводится описание доильной машины, согласно уровню техники, со ссылками на фиг. 1.
Доильная машина содержит доильное снаряжение 100. Доильное снаряжение 100 имеет в соответствии с числом сосков у подлежащего доению животного доильные стаканы 101, 102, 103, 104. Поэтому в доильном снаряжении для доения коров предусмотрены четыре доильных стакана. В каждом доильном стакане 101-104 установлена сосковая резинка 105, 106, 107, 108, например, сосковая резинка 105 в доильном стакане 101. Каждая из сосковых резинок 105, 106, 107, 108 выступает внутрь соответствующего доильного стакана 101-104 и имеет на нижнем конце отверстие, к которому подключен молочный шланг 109, 110, 111, 112.
Молочные шланги 109-112 соединены с коллектором 115 молока. Молочный коллектор 113 может иметь две камеры, с которыми соединены два из молочных шлангов 109-112. От каждой из камер ведет молочный трубопровод 119, 120 к коллекторному сосуду (не изображен).
С доильными стаканами 101-104 дополнительно соединены управляющие шланги 115, 116, 117, 118. Каждый из управляющих шлангов 115, 116, 117, 118 соединяет пульсационную камеру, которая включает в себя объем между внутренней стенкой соответствующего доильного стакана 101-104 и установленной в нем сосковой резинкой 105-108, с одной из двух управляющих трубопроводов 121, 122. В частности, к каждому из управляющих трубопроводов 121, 122 можно присоединять два доильных стакана. Управляющие трубопроводы 121, 122 соединены с вибратором.
При работе доильной машины каждый из доильных стаканов 101-104 надевают на сосок подлежащего доению животного. В этом случае соски находятся внутри сосковых резинок 105-108. Затем к молочным шлангам 109, 110, 111 и 112 прикладывают разряжение. Вибратор создает во время процесса доения в пульсационной камере периодически изменяющееся давление, которое воздействует на наружную сторону сосковой резины 105-108. Если давление на внешние стенки сосковых резинок 105-108 равно давлению внутри, то сосковые резинки вследствие своего упругого натяжения принимают свою нормальную округлую первоначальную форму и по существу не оказывают никакого давления на соски. Эта фаза называется всасывающей фазой, так как разряжение во внутреннем пространстве сосковой резинки может преодолевать сопротивление соскового канала и таким образом молоко может всасываться в доильное снаряжение. Если в пульсационной камере давление на наружную стенку сосковой резины 105-108 больше давления внутри сосковой резинки 105, то она прижимается внутрь к соску животного. За счет этого вершина соска сжимается так сильно, что разряжение внутри сосковой резины недостаточно для преодоления сопротивления соскового канала и отсасывания молока. Это называется разгрузочной фазой. Таким образом, создаваемые вибратором периодические изменения давления могут попеременно сдавливать и отпускать соски. Поскольку соски внутри сосковой резины подвергаются по существу постоянному разряжению, то во время процесса доения в тканях сосков скапливается кровь и лимфа, которые за счет периодического массажного движения сосковой резины должны транспортироваться обратно к основанию соска. Кроме того, за счет движения сосковой резины можно имитировать тактильные возбуждения, которые оказывает на вымя сосущий теленок.
Вибратор может быть выполнен так, что периодические изменения давления в управляющих трубопроводах 121, 122 сдвинуты по фазе относительно друг друга, а именно так, что максимальное давление в одном из управляющих трубопроводов 121, 122 возникает одновременно с минимальным давлением в другом управляющем трубопроводе 121, 122. За счет этого можно попеременно оказывать давление на противоположные соски, что выравнивает выдачу молока и воспринимается животным успокаивающе и приятно. В противоположность к этой так называемой тактопеременной пульсационной системе имеются также синхронные пульсационные системы, в которых управляющие трубопроводы 121, 122 объединены в один управляющий трубопровод, за счет чего периодические изменения давления воздействуют одновременно на все четыре соска.
К эффективному и правильному процессу доения относится наряду с собственно доением, в котором из вымени извлекается наибольшая часть молока, также предварительное стимулирование. При предварительной стимуляции вымя посредством механических возбуждений приводится в состояние, пригодное для выдачи молока. Особенно чувствительными для таких стимуляционных возбуждений являются окончания сосков.
Молоко возникает в небольших полых пространствах железистой ткани вымени, которые называются альвеолами. Их стенки состоят из тонкого слоя клеток, так называемых альвеол (образующих молоко клеток), которые окружены густой сетью из кровеносных сосудов, а также тонкой мускульной тканью. Вещества из крови животного проходят через клеточные стенки в образующие молоко клетки и преобразуются в них непрерывно в молоко.
Тактильное возбуждение сосков при предварительной стимуляции запускает в действие два механизма. Во-первых, это так называемое ослабление тонуса в качестве нервного рефлекса, которое приводит к увеличению прохождения крови через сосок, так что он выпрямляется и сосковый канал становится эластичным. Во-вторых, тактильное возбуждение сосков приводит к выделению гормонов окситоцина в мозгу (гипоталамусе) животного. Они транспортируются по кровотоку, и в случае коровы необходимо между 40 и 60 секундами для их прихода в исполнительный орган, альвеолу. Там это вызывает так называемый выброс молока, т.е. выдавливание образованного и накопленного в альвеолах молока в малые и большие млечные протоки вымени. Оттуда молоко под действием силы тяжести может протекать в млечную цистерну и тем самым становится доступным для отбора молока.
Для обеспечения готовности коровы к доению необходимо перед доением проводить предварительную стимуляцию в течение примерно одной минуты. Только вызванное предварительной стимуляцией выделение молока в млечную цистерну обеспечивает полное выдаивание накопленного в вымени молока. Кроме того, важно, чтобы соски перед доением полностью выпрямлялись, поскольку иначе доильные стаканы могут скользить по соскам вверх и пережимать основание сосков. Это сужает внутренний соединительный канал между млечной цистерной и соском, за счет чего сильно затрудняется доение. Проскальзывание вверх доильных стаканов вначале доения является не только очень неприятным для животного, но может также приводить к повреждениям кольца вен Фюрстенберга и воспалению вымени.
Достаточная предварительная стимуляция положительно сказывается на молочной продуктивности животного. На фиг. 2 показан график создаваемого коровами молока в период лактации. Первая кривая 201 показывает количество молока, производимого одной коровой, у которой перед доением выполняли достаточную предварительную стимуляцию, в зависимости от времени, прошедшего после отела. Количество молока, которое продуцирует одна корова, у которой перед доением не проводилась достаточная предварительная стимуляция, иллюстрирует вторая кривая 202.
Во время первых ста дней после рождения теленка увеличивается количество создаваемого молока, а затем снова медленно уменьшается. Если во время первых ста дней не выполняется достаточная предварительная стимуляция, то это оказывает лишь небольшое непосредственное влияние на молочную продуктивность коровы. Однако между сотым и двухсотым днем корова, у которой не проводилась достаточная предварительная стимуляция, выдает до 15% меньше молока. Между двухсотым и трехсотым днем достаточная предварительная стимуляция может приводить к увеличению молочной продуктивности даже до 30%. Однако увеличения на 15% и, соответственно, 30% можно достигать лишь тогда, когда корова во время всего периода лактации, т.е. также во время первых ста дней, получает достаточную предварительную стимуляцию. За счет достаточной предварительной стимуляции может быть также улучшено качество молока.
Предварительную стимуляцию можно выполнять вручную посредством легкого массажа сосков перед доением в течение, по меньшей мере, одной минуты. Однако это связано с большими затратами времени, в частности, на скотных дворах с большим количеством животных. Таким образом, по экономическим соображениям на практике в большинстве случаев доильную машину подключают непосредственно к предварительно нестимулированному вымени, хотя в принципе известны значительные недостатки пропущенной адекватной предварительной стимуляции.
При подключении включенной доильной машины к вымени соски испытывают вполне необходимое стимулирующее возбуждение за счет пульсирующей сосковой резинки. Однако если подключение происходит на не подготовленное вымя, то проблема состоит в том, что приложение первого стимулирующего возбуждения и начало доения происходят одновременно. Однако поскольку выброс молока в качестве реакции на стимулирующее возбуждение начинается с задержкой примерно в одну минуту, то сначала из вымени можно выдаивать лишь так называемое молоко млечной цистерны. Оно во время между доениями скапывает из зоны альвеол и собирается в млечной цистерне. Однако поскольку молоко млечной цистерны составляет лишь около 20% от общего накопленного в вымени молока, то при подключении доильной машины к предварительно нестимулированному вымени, часто в начале доения выдаивается больше молока, чем может обеспечивать вымя в этот момент времени. За счет этого уже в начале доения возникает на вымени ситуация, которая соответствует так называемому нулевому доению. Типичное нулевое доение возникает в конце доения, когда молочное снаряжение не снимают своевременно и продолжается работа на пустом вымени. Экстремально вредное влияние нулевого доения на здоровье вымени доказано многочисленными международными исследованиями и давно широко известно.
Согласно уровню техники предварительная стимуляция выполняется также с помощью доильной машины. В DE 274630 А1 предлагается перед началом процесса доения воздействовать на наружную сторону сосковой резинки с меньшим разряжением, чем внутри нее. Это приводит к тому, что сосковая резинка укладывается вокруг соска, за счет чего предотвращается прохождение молока в молочный трубопровод. За счет этого молоко еще не отсасывается из вымени, и сосок подвергается массажу за счет создаваемых вибратором периодических изменений давления. Предварительную стимуляцию можно выполнять с помощью устройства, которое содержит дроссельный клапан, который находится между доильным снаряжением и вибратором.
Недостатком такого устройства является то, что оно относительно велико и тем самым выполняется для неподвижного монтажа. Таким образом, это устройство нельзя применять в доильных системах для коровников со стойлами, где доильный блок переносится доильщиком от одной коровы к следующей вручную. Дополнительно к этому, пользователь при доении должен перемещаться туда и обратно между коровой и местом, где смонтировано устройство, что увеличивает затраты времени на доение и является неудобным. Другой недостаток устройства состоит в том, что дроссельный клапан непрерывно перемещается из первого положения по второе положение, так что в пространстве между доильными стаканами и сосковой резиной происходит по существу линейное нарастание давления. За счет этого уже в относительно ранний момент времени происходит выдаивание молока. Однако желательно сначала в течение определенного времени стимулировать вымя и лишь затем начинать процесс собственно доения.
Кроме того, в US 4643132 раскрыт вибратор для доильных машин, который позволяет увеличивать частоту создаваемых импульсов давления во время фазы стимуляции. Однако повышенная частота пульсаций связана с проблемами, поскольку может возникать раздражение слизистой оболочки внутри сосков, за счет которого вымя может повреждаться на длительное время.
Применение специально выполненного вибратора для предварительной стимуляции имеет тот недостаток, что специалист, который проводит предварительную стимуляцию с помощью доильной машины, должен сначала приобрести такой вибратор, что связано с относительно высокими затратами. Кроме того, вибраторы с встроенным устройством для предварительной стимуляции имеются далеко не для всех типов доильных машин и не у всех изготовителей. Однако главная проблема состоит в том, что вибратор является наиболее чувствительной частью доильной установки, которую необходимо особенно точно согласовывать по ее характеристикам (таким как частота импульсов, длительность фазы всасывания, крутизна фронта нарастания и спадания и т.д.) с другими факторами влияния и компонентами машины (такими как жесткость и диаметр сосковой резины, размер пульсационной камеры, вес доильного снаряжения, диаметр и длина управляющих шлангов, установка величины доильного разряжения и т.д.). Это является также одной из причин, почему характеристики вибраторов для различных типов машин и различных производителей, соответственно, различаются. Из боязни вызванных машиной повреждений вымени и необратимого уменьшения молочной продуктивности, а также неясности вопросов возмещения убытков в принципе избегают комбинирования машинных компонентов различных изготовителей.
С учетом этих проблем существует потребность в устройстве, которое является удобным и несложным в применении, дешевым в изготовлении и обеспечивающим возможность интегрирования без больших затрат в имеющиеся доильные машины, при этом характеристики имеющихся вибраторов остаются неизменными в обычном процессе доения, и с помощью которого можно выполнять правильную и полноценную стимуляцию вымени, а именно, по существу, без дополнительной затраты времени на каждое животное.
Согласно одному аспекту данного изобретения эта задача решена с помощью устройства для стимуляции вымени в процессе доения, содержащего охватываемый рукой корпус. Корпус имеет первый соединительный элемент и второй соединительный элемент. Первый соединительный элемент предназначен для соединения с вибратором, а второй соединительный элемент - для соединения с доильным стаканом. В корпусе между первым соединительным элементом и вторым соединительным элементом расположен дроссельный клапан. Кроме того, в корпусе расположено управляющее устройство. Оно предназначено для приведения дроссельного клапана после заданного промежутка времени из частично закрытого состояния в открытое состояние.
За счет охватываемого рукой корпуса устройство можно вводить вблизи доильного снаряжения в управляющий трубопровод от вибратора к доильному стакану. За счет этого оно легко доступно для пользователя во время надевания доильного снаряжения и доения, так что он не должен отходить от доимой коровы. Устройство можно применять вместе с обычным вибратором. Характеристики имеющегося вибратора остаются неизменными в собственно фазе доения. Вымя стимулируется с задаваемой вибратором частотой, так что не возникают обусловленные высокой частотой пульсирования раздражения сосков. Поскольку дроссельный клапан переводится в открытое состояние лишь после заданного промежутка времени, то достигается психологически необходимое четкое разделение предварительной стимуляции и процесса доения. Кроме того, устройство для стимуляции вымени в процессе доения можно встраивать в имеющуюся доильную машину. За счет этого можно уменьшить затраты на переналадку для доения с машинной предварительной стимуляцией.
Устройство имеет общую длину предпочтительно не более 15 см. За счет небольшой длины устройство можно устанавливать непосредственно в рабочей зоне доильщика, а также удобно обслуживать одной рукой.
Устройство предпочтительно имеет общий вес не более 150 г. За счет небольшого веса при удобной для захвата установке устройства непосредственно на доильном снаряжении его общий вес (порядка 2-4 кг) изменяется незначительно. Тем самым обеспечивается легкое обращение и простая транспортировка.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения управляющее устройство содержит регулировочное устройство для установки заданного промежутка времени. Тем самым можно изменять длительность предварительной стимуляции и отдельно согласовывать с подлежащим доению животным.
Регулировочное устройство предпочтительно содержит ударный механизм, который предназначен для создания при установке величины заданного промежутка времени, который превышает пороговое значение, акустического и/или чувствуемого рукой сигнала. За счет этого можно устанавливать предусмотренное для соответствующей коровы время предварительной стимуляции (например, 90, 60, 45 или 30 секунд) также вслепую и можно исключать ошибки обслуживания, которые приводят к слишком короткому времени предварительной стимуляции.
Управляющее устройство предпочтительно выполнено энергонезависимым. За счет этого увеличивается мобильность устройства и упрощается монтаж устройства.
Управляющее устройство предпочтительно выполнено с возможностью приведения в действие за счет поставляемого вибратором давления. За счет этого устройство не нуждается в собственном источнике энергии, за счет чего не возникают текущие расходы и предотвращаются неисправности во время работы устройства, которые могут вызываться, например, разряженными батареями.
Управляющее устройство предпочтительно содержит закрытый мембраной объем, который находится в соединении по потоку с первым соединительным элементом. На одну наружную сторону мембраны воздействует атмосферное давление. Предусмотрено передаточное устройство для преобразования движений мембраны, которые вызываются разницей давления в объеме, в поворотное движение зубчатого колеса. Воздействующий на дроссельный клапан толкатель предназначен для перемещения вследствие поворотного движения зубчатого колеса. За счет этого обеспечивается надежный привод устройства с помощью импульсов давления, которые приходят от вибратора.
Толкатель на обращенной от дроссельного клапана стороне предпочтительно имеет выступ, который входит в выполненную на зубчатом колесе канавку. За счет этого толкатель при поворотном движении зубчатого колеса можно перемещать туда и обратно. За счет выбора формы канавки можно управлять во времени движением толкателя и тем самым ходом изменения вызываемого дроссельным клапаном дросселирования воздушного потока между доильным стаканом и вибратором.
Зубчатое колесо предпочтительно имеет на своей периферии один пробел без зубьев. За счет этого можно останавливать поворотное движение зубчатого колеса, когда передаточное устройство достигает пробела.
В другом предпочтительном варианте выполнения дроссельный клапан выполнен с возможностью электрического переключения между частично открытым состоянием и открытым состоянием. Управляющее устройство содержит пригодную для переключения дроссельного клапана переключательную схему. За счет электронного управления дроссельным клапаном обеспечивается особенно гибкая установка дросселирования воздушного потока между вибратором и доильным стаканом.
Переключательная схема предпочтительно содержит электронный датчик времени и предназначен для переключения дроссельного клапана при приеме сигнала от электронного датчика времени. Поскольку датчики времени являются дешевыми, то при применении таких компонентов можно обеспечивать низкую стоимость изготовления устройства для стимуляции вымени в процессе доения.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения переключательная схема содержит датчик давления, который соединен по потоку с первым соединительным элементом и предназначен для запуска электронного датчика времени при обнаружении импульса давления. За счет этого можно автоматически запускать отсчет времени стимуляции с помощью электронного датчика времени.
Устройство для стимуляции вымени в процессе доения предпочтительно имеет пару первых соединительных элементов и пару вторых соединительных элементов. Между одним из первых соединительных элементов и одним из вторых соединительных элементов расположен соответствующий дроссельный клапан. Управляющее устройство предназначено для перевода после заданного промежутка времени обоих дроссельных клапанов из частично закрытого состояния в открытое состояние. За счет этого в доильных машинах с попеременным тактом пульсации, при котором попеременно на половину сосков животного воздействует импульс давления из вибратора, необходимо лишь одно единственное устройство.
Дроссельный клапан целесообразно является регулирующим давление клапаном. За счет этого можно устанавливать имеющееся на втором соединительном элементе во время предварительной стимуляции разряжение на заданное значение.
В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения регулирующий давление клапан содержит регулируемый упругий элемент. За счет этого можно выполнять тонкое регулирование заданного разряжения.
Устройство целесообразно содержит напрягаемый вручную против силы пружины и фиксируемый толкатель, который предназначен для воздействия на дроссельный клапан. Электрически управляемое деблокирующее устройство предназначено для устранения фиксации толкателя при приеме сигнала от переключательной схемы. За счет этого можно обеспечивать большую часть необходимой для переключения дроссельного клапана энергии в виде упругой энергии. За счет этого можно сокращать потребление устройством электрического тока.
Ниже приводится подробное описание изобретения на примерах выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, которые относятся к этим примерам выполнения и на которых изображено:
фиг. 1 - доильное снаряжение в доильной машине согласно уровню техники, в перспективе;
фиг. 2 - графики изменения во времени молочной продуктивности коровы при доении с достаточной предварительной стимуляцией и при доении без достаточной предварительной стимуляции;
фиг. 3а - устройство для стимуляции вымени в процессе доения согласно одному варианту выполнения данного изобретения, в подетальном представлении;
фиг. 3b - разрез дроссельного клапана показанного на фиг. 3а устройства;
фиг. 3с-3е - части показанного на фиг. 3а устройства, в перспективе;
фиг. 4а - разрез управляющего устройства в устройстве для стимуляции вымени в процессе доения согласно другому варианту выполнения данного изобретения;
фиг. 4b - электрическая схема переключательной схемы в показанном на фиг. 4а устройстве;
фиг. 5 - графики изменения давления во время предварительной стимуляции с помощью устройства согласно данному изобретению и
фиг. 6 - разрез дроссельного клапана в устройстве для стимуляции вымени в процессе доения, согласно другому варианту выполнения данного изобретения.
Ниже приводится описание варианта выполнения изобретения со ссылками на фиг. 3а-3d.
На фиг. 3а схематично подетально представлено устройство 300 для стимуляции вымени в процессе доения согласно одному варианту выполнения данного изобретения.
Устройство 300 содержит корпус 318. Корпус 318 содержит верхнюю часть 301 корпуса, нижнюю часть 302 корпуса и крышку 303. Корпус 318 имеет одну пару первых соединительных элементов 350, 351 и одну пару вторых соединительных элементов 352, 353. Первые соединительные элементы 350, 351 предназначены для соединения с вибратором доильной машины. Вторые соединительные элементы 352, 353 предназначены для соединения с доильными стаканами доильной машины.
В корпусе расположены два дроссельных клапана 305, 306. Дроссельный клапан 305 расположен между соединительными элементами 350, 352 и предназначен для управления газовым потоком между соединительными элементами 350, 352. Соответственно, дроссельный клапан 306 находится в соединении по потоку с другими обоими соединительными элементами 351, 353 и предназначен для управления газовым потоком между соединительными элементами 351, 353.
Ниже приводится описание конструкции дроссельных клапанов 305, 306 на примере дроссельного клапана 306, разрез которого схематично показан на фиг. 3b. Дроссельный клапан 305 имеет по существу ту же конструкцию. Дроссельный клапан 306 имеет мембрану 315. Мембрана 315 зажата на своей наружной окружности между первой частью 301 корпуса и крышкой 303 и удерживается за счет этого в своем положении. В своей середине мембрана 315 соединена с поршнем 317. Пружина 316 сжатия прикладывает к поршню 317 усилие в направлении крышки 303.
Поршень 317 имеет головку 362 и шток 363. Головка 362 расположена вблизи отверстия 361, которое обеспечивает соединение по потоку между вторым соединительным элементом 353 и каналом 360, который соединен с первым соединительным элементом 351. В зависимости от положения поршня 317 газовый поток через отверстие 361 более или менее ограничивается головкой 362 поршня 317. Чем дальше поршень сдвинут в направлении крышки 303, тем меньше сопротивление газовому потоку со стороны клапана 306.
Пространство 364 над мембраной 315 может быть соединено с помощью канала выравнивания давления (не изображен) с окружением устройства 300. В соединении между пространством 364 и окружением может быть предусмотрена фильтровальная мембрана из материала, который проницаем для воздуха, но не для воды. За счет этого предпочтительно предотвращается проникновение влаги внутрь устройства 300 и тем самым загрязнение деталей устройства 300. В специальном варианте выполнения данного изобретения фильтровальная мембрана может состоять из пористого тефлона или пленки из поротекса.
Таким образом, на одну сторону мембраны 315 действует атмосферное давление, а на другую сторону - давление, имеющееся в канале 360. При работе устройства 300 соединительный элемент 351 соединен с вибратором, с помощью которого задается периодическое изменение давления, которое колеблется между атмосферным давлением и давлением, меньшим атмосферного давления, с частотой около 1 Гц. Когда давление в соединительном элементе 351 и в соединенном с ним канале 360 меньше атмосферного давления, то на мембрану действует сила t, которая противоположна оказываемому пружиной 316 сжатия усилию и направлена от крышки 303.
Чем больше давление в канале 360 отличается от атмосферного давления, тем дальше перемещается поршень 317 в направлении отверстия 361. За счет этого увеличивается сопротивление потоку клапана 306. Это сопротивление потоку противодействует дальнейшему уменьшению давления в соединительном элементе 353. И наоборот, при небольшом различии давления между каналом 360 и окружающим давлением клапан 317 отодвигается от отверстия 361, за счет чего газ может проходить через соединительный элемент 353. Таким образом, клапан 306 находится в частично открытом состоянии, в котором газ хотя и может проходить через клапан 306, однако во время работы вибратора не происходит полного выравнивания давления между каналом 360 и соединительным элементом 353. Когда движению поршня 317 ничего не препятствует, то в соединительном элементе 353, который соединен с вибратором доильной машины, устанавливается разница давления с окружением, которая зависит от жесткости пружины 316 сжатия и площади мембраны 315. В соответствии с этим, в этом случае дроссельный клапан 306 действует в качестве регулирующего давление клапана, который предназначен для недопущения в соединительном элементе 353 превышения заданной разницы давления относительно атмосферного давления.
На фиг. 5 показан график изменения давлений во время предварительной стимуляции с помощью устройства согласно данному изобретению.
В координатной системе 500 с осью 501 времени и осью 502 давления показано изменение давления во времени. Первая кривая 502 представляет изменение во времени, обеспечиваемого вибратором импульсного разряжения. Импульсное разряжение является разницей давления между первым соединительным элементом 351 и окружением устройства 300. В начале каждого импульса давления во время фазы 506 всасывания давление падает на величину около 40 кПа ниже атмосферного давления. Во время последующей разгрузочной фазы давление поднимается, пока снова не будет достигнуто по существу атмосферное давление. Каждый импульсный цикл может иметь длительность примерно 1 секунду. Во многих вибраторах длительность фазы всасывания больше длительности разгрузочной фазы.
Вторая кривая 504 представляет изменение давления, которое происходит во втором соединительном элементе 353, когда свобода перемещения поршня 307 не ограничена. В начале каждого импульса давление в соединительном элементе 353 по существу соответствует задаваемому вибратором и имеющемуся в канале 360 давлению, пока не будет достигнута заданная разница давления, которая в некоторых вариантах выполнения изобретения может иметь значение примерно 17-22 кПа. В одном специальном варианте выполнения изобретения значение заданной разницы давления может находиться в диапазоне примерно 18-20 кПа. Затем давление остается постоянным, пока разница между задаваемым вибратором давлением и атмосферным давлением снова не станет меньше заданной разницы давления. После этого давление во втором соединительном элементе 353 снова по существу соответствует задаваемому вибратором давлению. Таким образом, разряжение в соединительном элементе 353 пульсирует между нулем и примерно 22 кПа. В соответствии с этим, сосковая резинка перемещается между полностью закрытым (полное атмосферное давление в пульсационной камере) и менее закрытым (пониженное разряжение в пульсационной камере) положением. При этом изменении давления по существу еще не происходит доения молока. Однако соски подвергаются легкому массажу за счет импульсов давления вибратора, что совершенно достаточно для обеспечения полноценного стимулирующего возбуждения.
Пространство 364 над мембраной 315 не обязательно должно быть соединено с окружением устройства 300. В других вариантах выполнения пространство 364 может быть соединено через соединительный канал с первым соединительным элементом 351 и тем самым с каналом 360. В соединительном канале предусмотрен дроссельный элемент, например, сопло, которое оказывает относительно большое сопротивление газовому потоку между пространством 364 и первым соединительным элементом 351. За счет этого давление в пространстве 364 падает лишь медленно, когда вибратор выдает импульс давления. Когда движению поршня 317 нет препятствий, то в соединительном элементе 353 устанавливается давление, которое отличается от давления в пространстве 364 на заданное значение. Заданное значение зависит от жесткости пружины 316 сжатия и площади мембраны 315. На основании медленного понижения давления в пространстве 364 давление в соединительном элементе 353 понижается лишь медленно во время импульса давления от вибратора, как показано на фиг. 5 с помощью кривой 505. За счет этого обеспечивается особенно щадящая предварительная стимуляция вымени доимой коровы.
Шток 363 поршня 317 выступает через отверстие 365 в первую часть 301 корпуса в пространство 366, которое образовано между первой частью 301 корпуса и второй частью 302 корпуса и в котором находится толкатель 311. Толкатель 311 может двигаться в направлении стрелки 367 и в противоположном направлении и имеет на обращенной к штоку 363 стороне клиновидное углубление 342. В зависимости от положения толкателя 311 более или менее сильно ограничивается свобода перемещения штока 363 и тем самым всего поршня 317 с помощью толкателя 311, а именно, тем больше, чем дальше сдвигается толкатель 311 в направлении стрелки 367. Тем самым осуществляется механическое уменьшение действия клапана 306.
Чем дальше толкатель 311 сдвигается в направлении стрелки 367, тем больше мешает перемещению поршня 317 в направлении отверстия 361 и ограничению газового потока через дроссельный клапан 306. Вследствие этого дроссельный клапан 306 полностью открывается, и давление в соединительном элементе 353 следует по существу задаваемому вибратором давлению.
Полное открывание клапана 306 не должно, как указывалось выше, вызываться механическим ограничением свободы движения поршня 317. В другом варианте выполнения данного изобретения толкатель 311 может быть предназначен для освобождения соединения между пространством 364 над мембраной 315 и каналом 360 при сдвигании в направлении стрелки 367. Одновременно с помощью толкателя 311 может закрываться соединительный канал между пространством 364 и окружением устройства 300. Таким образом, после сдвига толкателя 311 давление в пространстве 364 по существу равно давлению в канале 360 и мембрана больше не прижимается давлением газа к отверстию 361. Однако пружина 316 сжатия прикладывает дальше усилие к головке 362 поршня 317, на основании которого головка 362 перемещается от отверстия 361 и освобождает отверстие 361.
Дополнительно к отверстию 361 в клапане 306 может быть предусмотрено перепускное отверстие 368, которое обеспечивает соединение по потоку между соединительным элементом 353 и каналом 360. Перепускное отверстие 368 может полностью или частично освобождаться или закрываться регулировочным винтом 308. За счет поворота регулировочного винта 308 можно осуществлять тонкое регулирование давления в соединительном элементе 353.
Тонкое регулирование давления в канале 360 не обязательно должно происходить за счет частичного открывания или закрывания перепускного отверстия. В других вариантах выполнения данного изобретения пружина 316 сжатия может быть заменена регулируемым упругим элементом. Регулируемый упругий элемент может содержать, например, пружину, которая на одном конце соединена с установочным винтом, а на другом конце - с рычагом, к которому прикреплен поршень 317. Когда поршень 317 перемещается, то рычаг поворачивается вокруг точки поворота. С помощью рычага оказываемое пружиной усилие передается на поршень 317. Посредством регулирования установочного винта можно перемещать пружину к рычагу или отодвигать от него, за счет чего оказываемое пружиной на рычаг усилие изменяется. За счет этого изменяется давление, которое устанавливается в соединительном элементе 353.
В других вариантах выполнения изобретения регулируемый упругий элемент может содержать плоскую пружину. Плоская пружина на одном конце закреплена на поршне 317. Другой конец плоской пружины соединен через крепление с корпусом 318. Между креплением и поршнем 317 плоская пружина удерживается с помощью опоры, которая выполнена с возможностью сдвига вдоль плоской пружины. Когда поршень 317 перемещается, то часть плоской пружины между поршнем 317 и опорой прогибается. Чем дальше опора сдвигается к поршню 317, тем короче прогнутая часть плоской пружины и тем больше жесткость изогнутой части плоской пружины. Таким образом, с помощью сдвига опоры можно управлять давлением, которое устанавливается в соединительном элементе 353.
Кроме того, устройство 300 содержит управляющее устройство 309. Управляющее устройство 309 содержит закрытый мембраной 320 объем 326, который в показанном на фиг. 3а варианте выполнения находится на обращенной к крышке 303 стороне мембраны 320 и закрыт крышкой 303. Объем 326 находится в соединении по потоку с одним из первых соединительных элементов 350, 351, например, с соединительным элементом 351. Противоположная крышке 303 наружная сторона мембраны 320 находится под воздействием атмосферного давления. В соединении между наружной стороной мембраны 320 и окружением может быть предусмотрена фильтровальная мембрана из проницаемого для воздуха, но не проницаемого для воды материала для предотвращения проникновения влаги и защиты устройства 300. В одном варианте выполнения данного изобретения для соединения наружной стороны мембраны 320 с окружением и для соединения пространства 364 с окружением может быть предусмотрено общее, закрытое фильтровальной мембраной вентиляционное отверстие. Мембрана 320 является упругой и может перемещаться за счет разницы давления в закрываемом ею объеме 326.
Передаточное устройство 313 предназначено для преобразования вызванных разницей давления в объеме 326 перемещений мембраны 320 в поворотное движение зубчатого колеса 312. Передаточное устройство 313 в одном варианте выполнения изобретения показано в перспективе на фиг. 3с.
Передаточное устройство 313 содержит толкатель 321, который закреплен на наружной стороне мембраны 320. Толкатель 321 сцеплен с угловым рычагом 322, который установлен с возможностью поворота вокруг оси 323. Один конец рычага 322 соединен через вал 324 с задним концом крюка 325. Когда давление в объеме 326 вследствие поставляемого вибратором импульса разряжения падает, то средняя часть мембраны 320 втягивается немного в объем 326. За счет этого перемещается толкатель 321 в направлении крышки 303, и рычаг 322 поворачивается вокруг оси 323. При этом рычаг 322 тянет крюк 325 назад. Если давление в закрытом мембраной 320 объеме снова увеличивается, то крюк 325 снова перемещается вперед. Движение крюка 325 вперед дополнительно поддерживается усилием, оказываемым пружиной 314 растяжения.
Передаточное устройство не обязательно должно иметь толкатель 321, который сцеплен с угловым рычагом 322. В другом варианте выполнения данного изобретения передаточное устройство может содержать вместо этого шнур, который проходит через направляющий ролик, или же шарнирный рычаг.
Зубчатое колесо 312 показано в перспективе на фиг. 3d. Передний конец крюка 325 входит в зацепление с зубьями 330 зубчатого колеса 312. Зубья 330 имеют асимметричную форму. Они выполнены так, что зуб, который находится рядом с передним, изогнутым концом крюка 325, наклонен к переднему концу крюка 325. Когда крюк 325 перемещается назад, то крюк прочно удерживает зуб и тянет его назад. За счет этого зубчатое колесо 312 немного поворачивается.
Когда крюк 325 перемещается снова вперед, то крюк 325 вследствие асимметричной формы следующего зуба скользит по следующему зубу без захвата его, так что зубчатое колесо больше не поворачивается назад. Для облегчения движения вперед крюка 325 через следующий зуб крюк 325 может быть выполнен из упругого материала, такого как, например, пружинная сталь, или из упругой пластмассы, такой как высокополимеризованный полиоксиметилен (РОМ).
Дополнительно к этому, в устройстве 300 могут быть предусмотрены собачки 390, 391, которые предотвращают поворот назад зубчатого колеса 312. Каждая собачка 390, 391 может быть снабжена известным для специалистов в данной области техники упором (не изображен), который предназначен для исключения прогибания собачек при повороте назад зубчатого колеса 312. Собачки могут быть изготовлены из упругого материала, такого как, например, пружинная сталь, или из упругой пластмассы, такой как высокополимеризованный полиоксиметилен (РОМ).
Размеры деталей передаточного устройства 313 и зубьев 330 зубчатого колеса 312 можно выбирать так, что зубчатое колесо 312 при каждом оттягивании назад крюка 325 поворачивается дальше на один зуб. Зубчатое колесо 312 может иметь пробел 331, в котором отсутствуют зубья. Поскольку крюк 325 не может входить в зацепление с зубьями в пробеле 331, то поворот зубчатого колеса 312 останавливается, как только зубчатое колесо находится в положении, в котором пробел расположен напротив крюка 325.
На фиг. 3е схематично показан толкатель 311. Толкатель 311 имеет Т-образную форму. Он имеет два клиновидных углубления 341, 342. Как указывалось выше, в углубление 342 входит шток 363 поршня 317 в дроссельном клапане 306. Соответственно, в углубление 341 входит шток поршня в дроссельном клапане 305.
Толкатель 311 на противоположной дроссельным клапанам 305, 306 стороне имеет выступ 340. Он входит в канавку 332, которая выполнена на противоположной второй части 302 корпуса стороне зубчатого колеса 312. Когда зубчатое колесо 312 поворачивается, то выступ 340 толкателя 311 направляется канавкой 332.
Расстояние канавки 332 от средней точки зубчатого колеса 312 может изменяться вдоль окружности зубчатого колеса 312. В частности, канавка 332 может содержать зону 380, которая находится на меньшем расстоянии от средней точки зубчатого колеса 312, чем остальная зона канавки 332. Зона 380 может быть расположена так, что выступ 340 толкателя 311 находится в зоне 380 канавки 332, когда крюк 325 входит в пробел 331, и поворотное движение зубчатого колеса 312 останавливается. Остальная зона канавки 332 может находиться на большем расстоянии от средней точки зубчатого колеса 312. Расстояния зоны 380 и остальной зоны 332 от средней точки зубчатого колеса 312 можно выбирать так, что поршень клапанов 305, 306 может перемещаться по существу без препятствий, пока выступ 340 толкателя 311 находится вне зоны 380. Когда зона 380 достигает выступа 340, то толкатель сдвигается в направлении показанной на фиг. 3b стрелки 367 и клапаны 305, 306 открываются.
Устройство 300 не обязательно должно иметь толкатель 311. В другом варианте выполнения канавка 332 в зубчатом колесе 312 может иметь всегда одинаковое расстояние от его центра. Клапан 306 расположен относительно зубчатого колеса 312 так, что конец штока 363 клапана 306 выступает непосредственно в эту канавку. Глубина канавки уменьшается клинообразно в зоне, в которой движение зубчатого колеса 312 останавливается, поскольку крюк 325 входит в пробел 331. В этой зоне за счет уменьшенной глубины канавки ограничивается свобода движения штока 363 поршня 317 и тем самым открывается клапан. Во время поворота зубчатого колеса 312 нет помех свободе движения клапана 306.
Кроме того, устройство 300 имеет регулировочное устройство. Регулировочное устройство содержит поворотную ручку 304. Поворотная ручка 304 соединена с зубчатым колесом 312. Таким образом, можно поворачивать зубчатое колесо 312 посредством поворота поворотной ручки 304.
При работе устройство встраивается между вибратором и доильными стаканами доильной машины, как указывалось выше применительно к фиг. 1. Для этой цели управляющие трубопроводы 121, 122 можно соединять соответственно с одним из первых соединительных элементов 350, 351. Другая пара трубопроводов соединяет соответственно один из вторых соединительных элементов 352, 353 с теми соединительными элементами доильного снаряжения 100, с которыми на фиг. 1 соединены управляющие трубопроводы 121, 122.
Сначала включают доильную машину. Непосредственно перед установкой доильного снаряжения на вымени следующего животного переводят зубчатое колесо 312 посредством поворота поворотной ручки 304 по часовой стрелке в положение, в котором крюк 325 находится на расстоянии заданного числа зубьев перед пробелом 331. Вибратор доильной машины создает импульсы давления, которые действуют на мембрану 320. С помощью передаточного устройства зубчатое колесо 312 поворачивается на один зуб при каждом импульсе давления. Лишь когда крюк 325 достигает пробела 331, зубчатое колесо останавливается. Поскольку вибратор выдает свои импульсы давления с заданной частотой, то зубчатое колесо 312 поворачивается с заданной скоростью, пока крюк 325 не достигнет пробела 331.
После установки поворотной ручки 304 выступ 340 толкателя 311 находится вне зоны 380 канавки 332, и поршни клапанов 305, 306 могут по существу свободно перемещаться. За счет этого в фазе всасывания вибратора во вторых, соединенных с пульсационными камерами соединительных элементах 352, 353 устанавливается заданное конструкцией клапанов разряжение, которое меньше задаваемого вибратором разряжения и меньше создаваемого внутри сосковых резинок 105-108 разряжения. За счет этого сосковые резинки 105-108 отходят вследствие расширения от стенок доильных стаканов 101-104 и нажимают на соски животного так сильно, что сосковый канал еще остается закрытым. Однако соски за счет импульсов давления вибратора слегка массируются, за счет чего происходит полноценное приложение возбуждения для предварительной стимуляции вымени животного.
При работе устройства 300 важно, чтобы дояр переводил его в состояние предварительной стимуляции перед установкой доильных стаканов на сосках, а не по прошествии короткого промежутка времени после установки. Причина состоит в следующем: при включенной доильной машине внутри сосковой резинки образуется доильное разряжение в момент времени, в который сосок вводится в нее с образованием уплотнения. Перед введением внутри сосковой резинки имеется атмосферное давление, в то время как в закрытой пульсационной камере между сосковой резиной и стенкой доильного стакана происходит обеспечиваемое вибратором через управляющие трубопроводы 121, 122 периодическое изменение давления между атмосферным давлением и разряжением. Таким образом, на стенки сосковой резинки в состоянии перед введением в разгрузочной фазе не действует разница давления, так что сосковая резинка принимает свое исходное открытое положение. В противоположность этому, во время фазы всасывания вибратора в еще не установленном доильном стакане имеется разница давления, которая расширяет стенки сосковой резинки наружу к стенкам доильного стакана. Если работающий с изменяющимся давлением обычного вибратора доильный стакан устанавливать на предварительно нестимулированный и тем самым еще вялый сосок, то он проявляет склонность к втягиванию соска в соответствующей фазе всасывания особенно глубоко во внутреннее пространство сосковой резинки, прежде чем между стенками сосковой резины и кожей соска может образоваться уплотнительный контакт и тем самым настолько большое трение, что оно может противодействовать дальнейшему всасыванию соска в доильный стакан.
Слишком глубокое всасывание соска при установке доильного стакана и тем самым опасную ситуацию нулевого доения в начале доения можно предотвращать, когда фаза всасывания вибратора ограничивается с помощью устройства, согласно изобретению, уже перед установкой доильного стакана с помощью уменьшенного разряжения. Таким образом, уплотнение и трение между кожей соска и стенками сосковой резинки обеспечиваются так быстро, что доильный стакан после установки автоматически занимает положение доения на соске. Во время предварительной стимуляции усиливается кровоснабжение соска за счет нервного стимулирующего возбуждения мягко пульсирующей сосковой резинки, за счет чего сосок из первоначального вялого состояния изменяется в более тугое состояние, что дополнительно стабилизирует правильное положение доильного стакана на соске.
Когда зона 380 канавки 332 достигает выступа 340 толкателя 311, то толкатель 311 сдвигается в направлении стрелки 367 и клапаны 305, 307 открываются. За счет этого поставляемое вибратором разряжение может по существу без помех воздействовать на сосковые резинки 105-108, и происходит выдаивание молока из вымени животного. К этому моменту времени крюк 325 также достигает пробела 331, так что выступ остается в зоне 380, и клапаны 305, 306 остаются открытыми во время остатка процесса доения.
Промежуток времени, в течение которого поршни клапанов 305, 306 могут свободно перемещаться, и тем самым длительность предварительной стимуляции определяются положением зубчатого колеса 312 при установке доильного снаряжения, которое можно устанавливать с помощью поворотной ручки 304, и частотой поставляемых вибратором импульсов давления. Поскольку частота импульсов давления является по существу постоянной и составляет примерно порядка 1 Гц, то предварительную стимуляцию можно выполнять с заданной длительностью.
Как указывалось выше, зубчатое колесо 312 поворачивается при каждом поставляемом вибратором импульсе давления на один зуб дальше. В соответствии с этим, длительность предварительной стимуляции по существу равна произведению длительности одного импульса давления и числа зубьев, которые находятся в исходном положении зубчатого колеса 312 между рычагом 325 и пробелом 331 при установке доильного снаряжения. Максимальная длительность предварительной стимуляции определяется общим количеством зубьев зубчатого колеса 312. В специальном варианте выполнения данного изобретения зубчатое колесо 312 имеет 90 зубьев.
Для установки времени предварительной стимуляции можно поворачивать зубчатое колесо 312 в том же направлении, в котором оно поворачивается во время работы устройства 300. Поворот зубчатого колеса 312 и соединенной с ним поворотной ручки 304 в противоположном направлении предотвращается собачками 390, 391. Если поворотная ручка 304 поворачивается на большой угол, то устанавливается относительно короткое время предварительной стимуляции, в то время как поворот поворотной ручки 304 на небольшой угол приводит к более длительному времени предварительной стимуляции. Поскольку на практике наблюдается склонность к короткому времени предварительной стимуляции, то оказалось предпочтительным устанавливать более короткое время предварительной стимуляции посредством сознательно более сильного поворота поворотной ручки 304.
В некоторых вариантах выполнения данного изобретения поворотная ручка может быть соединена с ударным механизмом, который предназначен для создания акустического и/или ощущаемого рукой сигнала при повороте поворотной ручки 304 на угол, который соответствует определенному времени предварительной стимуляции. Например, ударный механизм может быть выполнен с возможностью создания сигнала при установке времени предварительной стимуляции 30 с, 60 с и/или 90 с. За счет этого можно предпочтительно удобно и вслепую устанавливать для отдельного животного адекватное время предварительной стимуляции. Кроме того, уменьшается вероятность неправильной установки времени предварительной стимуляции.
В соответствии с новейшими научными выводами адекватное время предварительной стимуляции определяется для отдельного животного степенью заполнения его вымени. Степень заполнения вымени является отношением количества молока, которое имеется в вымени перед доением, к максимальной емкости вымени. На степень заполнения влияет, с одной стороны, время, которое прошло после рождения последнего теленка. Чем меньше степень заполнения вымени, тем длительней должно быть время предварительной стимуляции. Для коров время предварительной стимуляции в диапазоне между 90 и 30 секундами можно рассматривать как адекватное. 60 секунд считаются стандартной величиной.
Размер и вес устройства 300 могут быть такими, что устройство 300 можно удобно удерживать в руке. В частности, устройство 300 можно охватывать одной рукой. Это, в частности, имеет место, когда средний пользователь, который держит устройство 300 в руке так, что вторая часть 302 обращена к его ладони, может пальцами еще касаться края крышки 303 и/или поворотной ручки 304. При этом рука пользователя охватывает больше половины периметра устройства 300. Таким образом, пользователь может надежно удерживать устройство 300 даже тогда, когда оно мокрое или грязное. В некоторых вариантах выполнения изобретения величина устройства 300 может соответствовать примерно величине куска мыла для рук. В специальном варианте выполнения данного изобретения устройство 300 может иметь общую длину не более примерно 15 см при измерении от концов первых соединительных элементов 350, 351 до концов вторых соединительных элементов 352, 353 и массу не более 150 г.
Устройство 300 можно располагать вблизи доильного снаряжения 100. В этом случае оно предпочтительно легко доступно для пользователя доильной машины, когда он подключает доильное снаряжение к подлежащему доению животному. За счет этого можно устанавливать длительность предварительной стимуляции без необходимости отхода пользователя от животного.
Устройство 300 можно использовать вместе с обычным вибратором. Специфичные импульсные характеристики имеющегося вибратора в собственно фазе доения не изменяются за счет установки устройства 300. Кроме того, устройство 300 можно изготавливать дешевым вследствие его относительно простой конструкции. Таким образом, предпочтительно нет необходимости в больших инвестициях для перехода с доения без машинной предварительной стимуляции на доение с машинной предварительной стимуляцией.
Управляющее устройство 309 устройства 300 для стимуляции вымени в процессе доения не обязательно должно быть устроено так, как указывалось выше. На фиг. 4 схематично показан разрез управляющего устройства 409, которое можно применять вместо управляющего устройства 309. Управляющее устройство 409 содержит электронную переключательную схему 455, которая снабжается электрическим током от источника 454 тока. Источник 454 тока может содержать, например, батарею. В специальном варианте выполнения данного изобретения переключательная схема 455 может включать в себя электронный датчик времени, микропроцессор, память и/или переключательное устройство. Переключательное устройство может быть предусмотрено, например, в виде реле и предназначено для переключения электрического тока от источника 454 тока к катушке 452. Переключательная схема 455 может быть предназначена для включения тока к катушке 452 при приеме сигнала электронного датчика времени.
Напротив катушки 452 расположен угловой рычаг 450, который установлен с возможностью поворота вокруг оси 453. Рычаг 450 может состоять из ферромагнитного материала, например, содержащего железо сплава. В другом варианте выполнения на обращенном к катушке 452 первом плече рычага 450 может быть закреплена пластинка из ферромагнитного материала. Когда через катушку 452 проходит электрический ток, то в катушке создается магнитное поле, с помощью которого первое плечо рычага 450 притягивается к катушке 452. Напротив катушки 452 расположена пружина 451 растяжения, которая предназначена для приложения к первому плечу рычага 450 противоположного магнитной силе усилия. За счет этого первое плечо рычага 450 оттягивается от катушки 452, когда выключается ток через катушку 452.
Пружина 458 растяжения предназначена для приложения усилия к толкателю 311 в направлении стрелки 367. На обращенной к нижней части 302 корпуса стороне толкателя 311 выполнен выступ 440. Расстояние между толкателем 311 и рычагом 450 выбрано так, что выступ 440 упирается во второе плечо рычага 450, когда первое плечо рычага 450 не притягивается катушкой 452, в то время как выступ 440 может перемещаться над вторым плечом рычага 450, пока катушка 452 притягивает первое плечо рычага 450. За счет этого толкатель 311, который воздействует на дроссельные клапаны 305, 306, может перемещаться в направлении стрелки 367, когда включен ток через катушку 452. Таким образом, можно электрически переключать дроссельные клапаны 305, 306 между частично открытым состоянием и открытым состоянием.
На обращенной к первой части 301 корпуса стороне толкателя 311 выполнена рукоятка 443. Часть 459 рукоятки 443 выступает вверх из первой части 301 корпуса. За счет этого можно вручную сдвигать толкатель 311. Переключатель 457 предназначен для выдачи сигнала в переключательную схему 455 при сдвиге толкателя 311 против направления стрелки 367. Это можно осуществлять, например, посредством размыкания и замыкания переключательной схемы.
Переключательная схема 455 соединена с установочным устройством 409. Установочное устройство 409 может быть предусмотрено на верхней стороне верхней части 301 корпуса и иметь дисплей и/или одну или несколько клавишей. Например, дисплей может содержать жидкокристаллический индикатор. С помощью установочного устройства можно задавать в переключательную схему 455 время, в течение которого должна выполняться предварительная стимуляция. Таким образом, установочное устройство 409 содержит регулировочное устройство для регулирования времени предварительной стимуляции.
Перед установкой доильного снаряжения с помощью установочного устройства 409 задают время предварительной стимуляции. Если установочное устройство 409 имеет дисплей, то на нем может быть указано заданное время. Таким образом, можно предпочтительно легко видеть неправильно введенные данные и исправлять их.
Перед установкой доильного снаряжения толкатель 311 с помощью рукоятки 443 сдвигается против направления стрелки 367. За счет этого обеспечивается по существу свободное перемещение штоков поршней дроссельных клапанов в более глубокой части клиновидного углубления и тем самым возможность выполнения их функции регулирования давления. Ток через катушку 452 в этот момент времени выключен, так что с помощью второго плеча рычага 450 предотвращается перемещение толкателя 311 назад в направлении стрелки 367 и полное открывание дроссельных клапанов 305, 306.
При сдвиге толкателя 311 переключатель 457 выдает сигнал в переключательную схему 455. Переключательная схема предназначена для измерения времени, истекшего после приема сигнала от переключателя 457 и для электрического соединения катушки 452 с источником 454 тока по истечении установленного времени предварительной стимуляции, так что через катушку 452 протекает электрический ток. При протекании электрического тока через катушку 452 создается магнитное поле, с помощью которого притягивается первое плечо рычага 450. В результате рычаг 450 поворачивается вокруг оси 453, и второе плечо рычага больше не препятствует перемещению толкателя 311. Поэтому толкатель 311 сдвигается под действием оказываемого пружиной 458 растяжения усилия в направлении стрелки 367, и дроссельные клапаны 305, 306 полностью открываются, так что поставляемые вибратором импульсы давления беспрепятственно воздействуют на сосковые резинки 105-108, и из вымени животного выдаивается молоко.
Электрическая схема переключательной схемы 455 в специальном варианте выполнения данного изобретения показана на фиг. 4b.
Переключательная схема 455 содержит транзисторную схему 464. Она имеет вход 465 и выход 468, а также первый управляющий соединительный элемент 466 и второй управляющий соединительный элемент 467. Транзисторная схема 464 предназначена для создания электрического контакта между входом 465 и выходом 468 при приеме сигнала на первом управляющем соединительном элементе 466. Вход 465 и выход 468 соединены с источником 454 тока и, соответственно, с подающими ток соединительными элементами компонентов в переключательной схеме 455. Первый управляющий соединительный элемент соединен с переключателем 457, так что при приведении в действие переключателя 457 компоненты переключательной схемы 455 снабжаются током, пока транзисторная схема 468 не примет сигнал на втором управляющем соединительном элементе 467. В специальном варианте выполнения данного изобретения транзисторная схема 464 может содержать самоудерживающийся полевой транзистор.
14
Кроме того, переключательная схема содержит первый датчик 460 времени и второй датчик 461 времени. Первый датчик 460 времени включен так, что он на выходе 470 выдает с заданной частотой периодический сигнал, например прямоугольный сигнал. Для этого переключательная схема 455 может содержать дополнительные компоненты, которые не изображены на фиг. 4b. В специальном варианте выполнения изобретения выдаваемый датчиком 460 времени сигнал может иметь частоту примерно 1 кГц. Выход 470 первого датчика 460 времени соединен с делителем 462 частоты, который предназначен для выдачи на выходе 471 периодического сигнала с частотой, которая составляет долю частоты, предоставляемой первым датчиком 460 времени. В специальном варианте выполнения данного изобретения делитель 462 частоты выполнен для деления частоты на 2=16384.
Выход 471 делителя частоты соединен с регулируемым счетчиком 463. Счетчик 463 предназначен для отсчета выдаваемых делителем 462 частоты импульсов после приема сигнала на входе 472 и выдачи сигнала после приема заданного числа n импульсов. Вход 472 соединен с переключателем 457, так что процесс отсчета начинается при приведении в действие переключателя 457.
Число n для счетчика 463 можно устанавливать с помощью рукоятки 443 на толкателе 311 и с помощью соединенного с ним переключателя 457. Переключатель 457 может быть расположен на толкателе 311 так, что он выполняет переключение лишь тогда, когда толкатель 311 напряжен за точку фиксации между вторым плечом рычага 450 и выступом 440. Таким образом, существует возможность приведения в действие несколько раз подряд переключателя 457 при напряженном против действия пружины 458 толкателе. При первом приведении в действие напряженного толкателя n=6, при каждом дополнительном приведении в действие в течение времени стимуляции n уменьшается до 4, 3 и 2. Таким образом, можно устанавливать время стимуляции посредством простого многократного приведения в действие напряженного толкателя 311 примерно на 90, 60, 45 или 30 секунд.
Выход 473 счетчика 463 соединен с входом 474 второго датчика 461 времени. Второй датчик 461 времени включен так, что после приема сигнала на входе 474 к выходу 475 прикладывается напряжение в течение заданного времени переключения. Для этого в переключательном контуре 455 могут быть предусмотрены не изображенные на фиг. 5 детали. Выход 475 соединен с затвором полевого транзистора 476.
Полевой транзистор 476 соединен с соединительным элементом 479 катушки 452 и предназначен для создания электрического соединения между источником 454 тока и соединительным элементом 479, когда к его затвору приложено поставляемое вторым датчиком 461 напряжение. Параллельно катушке 452 может быть включен диод 482 для предотвращения повреждения компонентов переключательной схемы 455 индуктивно создаваемыми высокими напряжениями, которые могут возникать при переключении катушки 452.
Второй выход второго датчика 461 времени соединен со вторым управляющим соединительным элементом 467 транзисторной схемы 464. За счет этого питание током компонентов переключательной схемы 455 отключается с задержкой во времени после освобождения рычага 450.
При работе управляющего устройства 409, посредством приведения в действие переключателя 457, через транзисторную схему 464 включается снабжение током компонентов переключательной схемы 455. Одновременно на вход 472 счетчика 463 подается сигнал, после чего он начинает считать принимаемые из делителя 462 частоты импульсы. После приема заданного числа импульсов счетчик 463 выдает на своем выходе 473 сигнал, за счет которого второй датчик 474 времени прикладывает в течение заданного времени переключения напряжение к затвору полевого транзистора 476. Через полевой транзистор 476 создается в течение заданного времени переключения электрическое соединение между источником 454 тока и катушкой 452. За счет этого вызывается перемещение толкателя 311, за счет которого полностью открываются дроссельные клапаны 305, 306 и завершается предварительная стимуляция.
Первый датчик 460 времени выдает сигналы с заданной частотой. С помощью делителя 471 частоты выполняется деление частоты на заданный коэффициент. Счетчик 463 отсчитывает заданное число сигналов пониженной частоты перед выдачей сигнала, с помощью которого вызывается полное открывание дроссельных клапанов 305, 306 и тем самым завершение предварительной стимуляции. Таким образом, дроссельные клапаны открываются после заданного промежутка времени, который зависит от частоты выдаваемых первым датчиком 460 времени сигналов и числа отсчитываемых счетчиком 463 импульсов перед выдачей сигнала. Длительностью предварительной стимуляции можно управлять посредством изменения частоты выдаваемых первым датчиком 460 времени сигналов и/или числа отсчитываемых счетчиком 463 импульсов перед выдачей сигнала с помощью известных для специалистов в данной области техники средств.
В других вариантах выполнения данного изобретения управляющее устройство 409 содержит вместо переключателя 457 датчик давления. Он предназначен для измерения давления, по меньшей мере, в одном из первых соединительных элементов 350, 351. Переключательная схема 455 в таких вариантах выполнения предназначена для обнаружения поставляемых вибратором импульсов давления, запуска электронного датчика времени при обнаружении импульса давления, измерения с помощью электронного датчика времени промежутка времени, прошедшего после обнаружения первого импульса давления от вибратора, и для электрического соединения катушки 452 с источником 454 тока по истечении установленного времени предварительной стимуляции. За счет этого предпочтительно отпадает необходимость установки начала предварительной стимуляции посредством сдвига вручную рукоятки 443.
В некоторых вариантах выполнения данного изобретения, в которых начало предварительной стимуляции определяется посредством обнаружения импульса давления из вибратора, рукоятка 443 толкателя 311 может быть заменена электрическим исполнительным механизмом, который предназначен для перемещения толкателя 311 против направления стрелки 367. Такой исполнительный механизм может содержать, например, подъемный магнит, аналогичный катушке 452, и компонент из ферромагнитного материала, который соединен с толкателем 311. В таких вариантах выполнения предпочтительно нет необходимости сдвигать толкатель 311 вручную. За счет этого упрощается обслуживание устройства 300 и исключаются ошибки, которые могут возникать, когда пользователь забывает сдвигать толкатель 311.
Толкатель 311 не обязательно должен быть установлен с возможностью сдвига в продольном направлении, как в указанных выше вариантах выполнения. В других вариантах выполнения толкатель может быть установлен с возможностью поворота вокруг оси. За счет этого предпочтительно обеспечивается возможность более точное и более простое опирание второго плеча рычага 450 и выступа 440 относительно друг друга. За счет этого можно уменьшить путь, который должны проходить плечи рычага 450 при полном открывании дроссельных клапанов 305, 306. Это приводит к уменьшению расхода тока при открывании дроссельных клапанов 305, 306.
Устройство 300 для стимуляции вымени в процессе доения не обязательно должно содержать толкатель 311. В других вариантах выполнения данного изобретения вместо этого дроссельные клапаны 305, 306 могут быть предусмотрены в виде электрически переключаемых магнитных клапанов, которыми можно непосредственно управлять с помощью переключательной схемы 455. За счет этого можно предпочтительно уменьшить количество подвижных механических компонентов устройства 300, за счет чего повышается надежность устройства 300.
Дроссельные клапаны не обязательно должны быть выполнены в виде регулирующих давление клапанов, как в указанных выше вариантах выполнения. В других вариантах выполнения дроссельные клапаны 305, 306 могут быть выполнены с возможностью переключения между частично открытым состоянием, в котором они оказывают сопротивление газовому потоку, и открытым состоянием, в котором они по существу не оказывают сопротивление газовому потоку.
Разрез дроссельного клапана 606 в варианте выполнения данного изобретения без регулирующих давление клапанов показан на фиг. 6.
Дроссельный клапан 606 содержит мембрану 615, которая зажата между первой частью 301 корпуса и третьей частью 603 корпуса, предусмотренной между первой частью 301 корпуса и второй частью 302 корпуса. Под мембраной 615 находится отверстие 361, которое создает соединение по потоку между каналом 360 и вторым соединительным элементом 353. Когда на мембрану не действует сила, то она находится вследствие своего упругого напряжения в показанном на фиг. 6 исходном положении, в котором она не закрывает отверстие 361.
Первый выравнивающий давление канал 670 соединен с пространством 664 над мембраной 615. Второй выравнивающий давление канал 671 соединен с каналом 360. Над верхним из расположенных вблизи друг друга концов выравнивающих давление каналов 670 и 671 находится управляющий толкатель 311. Он имеет на своей обращенной к третьей части 603 корпуса стороне углубление 642.
Во время предварительной стимуляции толкатель 311 находится в показанном на фиг. 6 положении. За счет этого воздух может проходить через углубление 601 в третьей части 603 корпуса и углубление 642 толкателя 311 между объемом 601 в третьей части корпуса и пространством 366, так что давление в пространстве 664 по существу равно атмосферному давлению. Второй выравнивающий давление канал 671 в этом состоянии закрывается толкателем 311.
В конце предварительной стимуляции толкатель 311, аналогично указанным выше вариантам выполнения, перемещается в направлении стрелки 367, а именно так далеко, что углубление 642 находится над отверстием первого выравнивающего давление канала 670 и второго выравнивающего давление канала 671. Размеры углубления 642 и других частей толкателя 311 выбраны так, что углубление 642 в этом положении толкателя 311 создает соединение по потоку между первым выравнивающим давление каналом 670 и вторым выравнивающим давление каналом 671 и толкатель 311 закрывает соединение между первым выравнивающим давление каналом 670 и пространством 366. Таким образом, в этом состоянии давление в пространстве 664 по существу равно давлению в канале 360.
Во время предварительной стимуляции на упругую мембрану 615 действует на обращенной к пространству 664 стороне атмосферное давление. На обращенной к отверстию 361 стороне мембраны 615 действует поставляемое вибратором разряжение. За счет этого мембрана продавливается из своего исходного положения к отверстию 361, пока отверстие 361 не будет закрыто мембраной 615. Рядом с отверстием 361 находится сопло 668, которое создает соединение по потоку между каналом 360 и вторым соединительным элементом 353. За счет поворота регулировочного винта 608, аналогично регулировочному винту 308 в описанном выше применительно к фиг. 3b варианте выполнения, можно регулировать сопротивление потоку сопла 668. Сопло 668 предназначено для оказания потоку газа через сопло 668 относительно большого сопротивления, так что давление в соединительном элементе 353 медленно падает во время поставляемых вибратором импульсов давления. За счет этого давление в канале 360 изменяется аналогично показанному на фиг. 5 с помощью кривой 505 изменению.
После окончания предварительной стимуляции давление на обеих сторонах мембраны 615 по существу одинаково, так что на мембрану по существу не воздействует никакая сила. Поэтому мембрана находится в своем исходном положении, в котором не блокируется отверстие 361, так что воздух может проходить через отверстие 361, и давление в соединительном элементе 353 по существу равно поставляемому вибратором давлению. Тем самым происходит пневматическое сдерживание действия дроссельного клапана 606.
Толкатель 311 не обязательно должен быть продольным толкателем. Верхними концами выравнивающих давление каналов 670 и 671 можно управлять также с помощью поворотного толкателя. В одном варианте выполнения изобретения выполненная соответствующим образом торцевая поверхность зубчатого колеса 312 может выполнять функции поворотного толкателя.
В другом варианте выполнения изобретения второй выравнивающий давление канал 671 соединен не с пространством 366, а непосредственно с пространством 664. В выравнивающем давление канале 671 предусмотрен дроссельный элемент, например, сопло, которое оказывает газовому потоку между пространством 664 и каналом 360 относительно большое сопротивление. Первый выравнивающий давление канал 670 расположен, как на фиг. 1, и не содержит дроссельного элемента. На верхний конец первого выравнивающего давление канала 670 воздействует переключаемый запирающий элемент, который может закрывать или открывать отверстие.
Если отверстие первого выравнивающего давление канала 670 закрыто, то через второй выравнивающий давление канал 671 в пространстве 664 над мембраной образуется по существу то же давление, как в канале 360, и тем самым в пространстве под мембраной 615. Таким образом, мембрана 615 вследствие ее упругого напряжения остается в показанном на фиг. 6 исходном положении. Это положение обеспечивает беспрепятственный поток между каналом 360 и вторым соединительным элементом 353, как это предусмотрено для нормального процесса доения.
Если верхнее отверстие первого выравнивающего давление канала 670 открывается, то через него проходит атмосферный воздух в пространство 664 над мембраной 615. Поскольку сопротивление потоку в первом выравнивающем давление канале 670 существенно меньше, чем сопротивление потоку во втором, снабженном дроссельным элементом выравнивающем давление канале 671, который соединяет пространство 664 над мембраной 615 с каналом 360, то в пространстве 664 устанавливается по существу атмосферное давление. Таким образом, мембрана 615 на основе разницы давления на своей верхней стороне и своей нижней стороне отклоняется в направлении отверстия 361, так что оно закрывается. Тем самым дросселируется поток между каналом 360 и вторым соединительным элементом 353, как это предусмотрено для фазы предварительной стимуляции. Указанный вариант выполнения имеет, в частности, то преимущество, что переключаемый запирающий элемент можно выполнять очень небольшим и требуется очень небольшое переключательное усилие. За счет этого такой запирающий элемент, который состоит, например, из ферромагнитного материала, можно приводить в действие с помощью катушки, потребляющей мало энергии. За счет такой упрощенной конструкции можно снижать стоимость изготовления без возникновения недостатков в обслуживании или потреблении энергии.