ДВУХКАМЕРНЫЙ ДОИЛЬНЫЙ СТАКАН
TWO-CHAMBER TEAT CUP

Изобретение относится к машинному доению, в частности к доильным стаканам.
При работе серийных заводского изготовления двухкамерных двух и трехтактных доильных аппаратов, например ДА - 2М, «Майга», АДУ-1, «Волга» и других, в доильном стакане выделяются подсосковая и межстенная камеры, образующиеся эластичной сосковой резиной и корпусом стакана. Во время доения под сосок подводится постоянный вакуум в подсосковую камеру, а в межстенную герметизированную камеру в стакан подводится вакуум в такт сосания, сменяемый атмосферным давлением в такт сжатия.
Оптимальная частота смены в межстенной камере атмосферного давления на вакуумметричное, что обеспечивается пульсатором, в оптимуме 60±1 пульсов в минуту при преимущественном соотношении тактов сосания 60% и сжатия 40% по времени (Королев В.Ф. Доильные машины М. Машиностроение, 1969).
Продолжительность процесса истечения или наполнения воздухом межстенных камер доильных стаканов влияет на режим работы сосковой резины, на процесс потока молока в подсосковую камеру в такт сосания и прекращение его в такт сжатия резины, с одновременной защитой соска от воздействия рабочего вакуума, в разы превышающего физический норматив безвредности для животного.
Поэтому защита соска молочной железы при доении зависит в решающей степени от величины вакуума, качества такта сжатия, от герметизации подсосковой камеры от вакуума и в его продолжительности.
Известен доильный стакан с сосковой трубкой, имеющую (гибкую) магнитную пластину на внешней цилиндрической стенке, препядствующую наползанию доильного стакана на сосок, что по мнению авторов, улучшает доение. (Ремезов Л.В. и Лещинский Доильный стакан AC SU 1448426 А1 от 13.04.1987).
Недостатком изобретения является применение нефизиологического магнитного раздражителя на сосок животного. При этом подсосковая камера недостаточно герметизирована от воздействия вакуума на сосок в такт сжатия.
Известен доильный стакан, содержащий корпус со штуцерами и сосковую резину с наружным и внутренним слоями с разной элластичностью и полостью между ними, заполненной пористым материалом, что снижает, по мнению авторов, травмированность сосков и улучшает доение (Патент RU №2647877 Ковтун А.В. и др. от 21.03.2018 г.)
Недостаток этой конструкции в сложности сосковой резины с двумя слоями разной эластичности. Применяется сосковая резина грубая, недостаточно гигиеничная из-за пористости, плохо защищает от воздействия энергии вакуумной среды сосок животного.
Сосковая резина в двухкамерном доильном стакане может иметь как внутренние, так и наружные стенки в форме усеченного конуса, большее или меньшее основание которого направлено к присоску с целью улучшения массажа соска (SU №1797737, 1995 Проничев Н.И. и др.). Однако данная конструкция все же недостаточно массирует сосок животного и также не эффективно защищает сфинктер соска от вакуума.
Известен доильный стакан для улучшения процесса доения, включающий гильзу с патрубками и сосковую трубку с присоском и выполненной в ее стенке полостью, заполненной жидкостью с одинаковой толщиной стенок и полость в присоске (SU №1308271 А1, 1987, Г.М. Москвин).
Недостаток в трудоемкости подготовки к дойке, отсутствии надежности и сложность конструкции.
Аналогом может быть разработанная чашка-вкладыш для соска животного в доильном аппарате, где используется квадратное поперечное сечение в нижней части сосковой трубки, чтобы получить пониженное давление на нижнюю часть соска в такт сжатия при доении (патент RU 2497351 С2 МПК A01J 5/06, автора Селлнер. Д.Ф., 26.08.2008).
Однако эта конструкция не способна уменьшить расход энергии вакуума, как и защитить сосок животного от ее действия при доении, и тем самым не повышает безвредность процесса.
Прототипом может служить изобретение «вкладыш доильного стакана с усиленным массажем соска» (патент RU 2666366(13) С2 A01J 5/08(2006.01) автор Эльвебю Нильсон (SE) с датой регистрации 07.09.2018 г.) Здесь сосковая трубка имеет в поперечном сечении утолщенные угловые участки, содержащие внутреннюю поверхность с дуговой вогнутой кривизной, с внутренним радиусом ее в состоянии покоя 4 мм в центральной части, соединенных боковыми участками, причем один из них является прочной стороной, а другой более утонченной слабой стороной, которая в такт сжатия ассиметрично сжимается и более сильно массирует сосок животного.
Недостатком является то, что утолщенные угловые участки не способны сокращаться под действием атмосферного воздуха в такт сжатия, поэтому служат каналами, проводящими вакуумированный воздух в подсосковое пространство, что недопустимо из-за его вредного действия на ткани железы. При этом затрудняется кровообращение в соске и возникают болевые ощущения в нервных окончаниях соска от травмирующего действия энергии вакуума при доении, чему усиление массажа соска, предложенное в изобретении, совсем не препятствует и не является компенсацией. Поэтому прототип не способствует улучшению здоровья животного, не улучшает процесс доения.
Отрицательным фактом перечисленных конструкций двухкамерных доильных стаканов является недостаточная защита соска его сфинктера от разрушительной энергии вакуумированной воздушной среды в режиме доения, в том числе в такт сжатия.
Задача изобретения в получении повышенной герметизации от вакуума в такт сжатия соска животного, контактирующего с ним в подсосковой камере доильного стакана, за счет полного сжатия сосковой резины, путем повышения скорости, полноты и продолжительности смыкания ее в подсосковом пространстве, и тем самым повышение защиты от разрушительной энергии вакуума соска и молочной железы, обеспечение массажа соска, удаление из него крови в общий круг кровообращения, исключение разрушения тканей этих органов, повышение молочной продуктивности животного и качества молока.
1. Технический результат достигается тем, что согласно изобретению предлагается двухкамерный доильный стакан, включающий в себя корпус, патрубок постоянного и переменного вакуума, сосковую трубку с присоском и угловыми и боковыми участками, межстенную камеру и пространство для соска и подсосковой камеры. Он отличается тем, что сосковая трубка содержит ствол, вдоль продольной оси образует внутреннее пространство цилиндрическое в верхней части, эллипсовидное в средней части, а в нижней части в ее подсосковой камере по краям в диаментральной плоскости с каждой стороны сосковая трубка постоянно имеет два угловых участка с сомкнутыми внутренними поверхностями, посредством внутренних сил сцепления материала ее или внешнего давления зажимами или фиксаторами, расположенных на внешней поверхности сосковой трубки, и соединяющие между собой оба угловых участка два симметричных боковых участка, при этом увеличивается объем межстенной камеры и уменьшается объем подсосковой камеры в состоянии покоя, а в такт сжатия внутренние поверхности боковых участков ускоренно соединяются с созданием продолжительной герметизации подсосковой камеры.
2. Двухкамерный доильный стакан по пункту 1 отличается тем, что цилиндрическая сосковая трубка выполнена из элластичного материала имеет толщину по площади между головкой и патрубком постоянного вакуума предпочтительно 1,7±0,5 мм, при этом в варианте №1 в части подсосковой камеры по краям в диаметральной плоскости (путем формования) имеет угловые участки с сомкнутыми внутренними поверхностями.
3. Двухкамерный доильный стакан по пункту 2 отличается тем, что постоянно сомкнутые внутренние плоскости угловых участков сосковой трубки за счет внутренних моллекулярных сил сцепления вдоль оси имеют размеры предпочтительно по длине вдоль оси 10±2 мм, ширину 8±0,2 мм, толщину 3,2±0,3 мм и имеют плавные переходы по сторонам.
4. Двухкамерный доильный стакан по пункту 1 отличается тем, что сосковая трубка состоит из гибкого растягивающегося материала и короче стакана и растягиваясь с натяжением фиксируется в последнем, обеспечивая герметичность межстенной камеры и раздвижение внутренних поверхностей сосковой трубки на уровне, по меньшей мере, подсосковой камеры, обеспечивая движение разреженного воздуха и молока в такт сосания.
5. Двухкамерный доильный стакан по пункту 1 отличается тем, что во втором варианте исполнения устройства сосковая трубка по краям в диаметральной плоскости в районе подсосковой камеры с наружной стороны имеет зажимы, сплющивающие до соединения ее внутренние поверхности.
6. Двухкамерный доильный стакан по пункту 5 отличается тем, что примерные размеры зажима: расстояние между плоскостями 3,5±0,5 мм, длина плоскостей зажима 10-12 мм, шириной плоскостей 8-10 мм, толщина металла зажима примерно 0,15-1 мм.
7. Двухкамерный доильный стакан по пункту 5 отличается тем, что у зажимов после постановки на сосковую трубку пружинящие дуги, используемые для раздвижения зажима, съемные и убираются.
8. Двухкамерный доильный стакан по пункту 1 отличается тем, что сосковая трубка по краям диаметральной плоскости в районе подсосковой камеры с наружной стороны сплющена п-образными металлическими фиксаторами.
9. Двухкамерный доильный стакан по пункту 8 отличается тем, что у фиксаторов, преимущественно: толщина металла: 1,5-2 мм, длина вдоль продольной оси 10±0,2 мм, ширина 8-10 мм.
10. Двухкамерный доильный стакан по пункту 5 и по пункту 8 отличается тем, что зажимы и фиксаторы выполняются из нержавеющего не окисляющегося металла и имеют на площади боковой поверхности с внутренней стороны шероховатости и, по меньшей мере, 3 сквозных отверстия диаметром примерно 1±0,2 мм, расположенные в центре и ближе к внешнему краю.
11. Двухкамерный доильный стакан по пункту 5 и 8 отличается тем, что зажимы и фиксаторы устанавливаются на поверхности предварительно растянутой сосковой трубки примерно на 120-150% от состояния покоя.
12. Двухкамерный доильный стакан по пункту 5 и 8 отличается тем, что зажимы и фиксаторы устанавливаются на сосковую трубку до постановки ее в корпус стакана.
13. Двухкамерный доильный стакан по пункту 5 и 8 отличается тем, что цилиндрическая сосковая трубка имеет в диаметральной плоскости в нижней трети длины цветные продольные линии для обозначения мест установки зажимов или фиксаторов.
14. По пункту 5 и 8 отличается тем, что гильза стакана предпочтительно шире сосковой трубки с зажимами и фиксаторами в такт сжатия.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными доильными стаканами позволяет сделать вывод, о его соответствии критерию «НОВИЗНА», так как в результате проведенного патентно-информационного поиска, предлагаемая совокупность существенных признаков изобретения не обнаружена.
Сопоставление заявленного технического решения с известными позволили выявить признаки, не являющиеся очевидными для специалиста средней квалификации в связи с достигаемым всей совокупностью существенных признаков техническим результатом. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ», так как может быть использовано при доении коров в условиях существующих предприятий по производству молока и доильных установок.
Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения доильного стакана и иллюстрируется графическими материалами в трех вариантах на фигурах 1-12, с показом в состоянии покоя и работы стакана в такте сосания и такте сжатия.
На фигуре 1 показан предлагаемый двухкамерный доильный стакан в варианте 1 с сосковой резиной, сформированной по новому образу.
В двухкамерном доильном стакане имеется головка сосковой трубки 1 с отверстием для приема соска 2. Кольцевое углубление в трубке 3, предназначенное для приема и фиксации первого верхнего конца гильзы стакана с патрубком переменного вакуума и герметизации межстенной камеры 6. Сосковая трубка 5 образует подсосковую камеру 7 между соском 12 и сомкнутой в такте сжатия сосковой трубкой 5. Герметичное смыкание стенок сосковой трубки 5 под соском в такт сжатия обеспечивается угловым участком 9 во время поступления через патрубок переменного вакуума 8 атмосферного воздуха при предварительной фиксации в состоянии покоя второго нижнего края гильзы стакана в желобке углубления 10 внизу сосковой трубки 5 и наличии постоянного вакуума под соском 12, поступающим через патрубок постоянного вакуума 11, расположенного вдоль продольной оси 13.
Как показано на фигуре 2 гильза стакана 4 в верхней части в состоянии покоя в разрезе по линии А-А имеет близкую с круглой форму, как и сосковая трубка 5.
На фигуре 3 в разрезе доильного стакана по линии Б-Б показана сосковая трубка 5, гильза стакана 4, в период, когда трубка зафиксирована натяжением в гильзе стакана 4 в кольцевом углублении 3 и в желобке-углублении 10 и угловые участки 9 соединяются между собой симметричными боковыми участками 14, которые разомкнуты в состоянии покоя и в такт сосания, как и разомкнуты внутренние поверхности 15 боковых участков 14 при давлении одинаковом в подсосковой и межстенной камерах.
На фигуре 4 показано сечение, выполненное в разрезе доильного стакана по линии Б-Б в такт сжатия в гильзе стакана 4, сосковая трубка 5 имеет положение, когда между угловыми участками 9 боковые участки 14 соединены и соприкасаются внутренними поверхностями 15.
Эффект по уменьшению воздействия вакуума на сосок достигается в варианте №2 и 3 при доении заводской сосковой резиной круглой формы с использованием зажима 16 или фиксатора 22. Разные варианты представлены нами для достижения положительного эффекта с повышенной защитой соска от вакуума при практически любом типе применяемой сосковой трубки.
Вариант 2 иллюстрируется фигурами №№5, 6, 7, 8. Доильный стакан на фигуре №5 имеет головку сосковой трубки 1, отверстие для соска 2, гильзу стакана 4, которая фиксируется верхним концом в головке сосковой трубки в кольцевом углублении 3. Сосковая трубка 5 применяется для примера цилиндрической формы представленной совместно с молочным патрубком постоянного вакуума 11, например, типа ДД.00.041А.
Может применяться с вариантом 2 и 3 и короткая трубка, как в трехтактном аппарате, «Волга» 68 В-1. Она соединяется с молочным патрубком с помощью монтажного кольца.
В случае с сосковой трубкой типа ДД.00.041А гильза стакана 4 фиксируется внизу в желобке углубления 10 сосковой трубки 5, герметизируя тем самым межстенную камеру стакана 6 с газами, поступающими через патрубок переменного вакуума 8. На уровне подсосковой камеры 7 по краям в диаметральной плоскости на сосковую трубку 5 устанавливаются зажимы 16, которые в режиме постоянного сжатия образуют угловой участок 9 в варианте 2 (фигура 5).
В варианте 2 зажим 16 в разных проекциях показан на фигуре 6. В исходном положении он имеет пластину зажима 17, с отверстиями 18 на ней и пружинящую съемную дугу 19 раздвижения пластин 17.
На фигуре 7 представлен зажим 16 с торца в открытом состоянии для установки на сосковую трубку. Обозначены: пластины 17 зажима 16, дуга 19 раздвижения, шероховатость 20 на внутренней стороне пластины 17, прогиб основания 21 зажима 16, для придания упругости зажиму, и гнездо на пластине 17 для съемной дуги 19 для раздвижения пластин.
В открытом состоянии зажимы 16 устанавливаются напротив друг друга симметрично по диаметральной плоскости на сосковую трубку 5, которая предварительно растягивается примерно на 20-50% по длине, чтобы уменьшить толщину стенок сосковой трубки 5, которые в спокойном состоянии толще просвета между пластин 17 открытого зажима 16.
На фигуре 5 показано положение зажима 16. Он сжимает и соединяет внутренние стенки сосковой трубки 5 по площади его пластины 17 (фигура 6).
После установки зажима 16 растяжение прекращается, и пружинящие дуги раздвижения убираются. Зажим 16, за счет прогиба основания 21 с силой сжимает стенки резины трубки 5, и материал ее заходит в сквозные отверстия 18. При этом шероховатость 20 поверхности на пластине 17 зажима 16, материал сосковой трубки 5, проникающий в сквозные отверстия 18 совместно с пружинящим усилием, создаваемым прогибом основания 21 зажима 16, удерживает зажим на поверхности сосковой трубки 5.
После установки зажима 16 на сосковую трубку 5 и съема с зажима дуг раздвижения 19, сосковая трубка 5 фиксируется в гильзе стакана 4 сначала в его кольцевом углублении 3, а затем путем растяжения сосковой трубки 5 и фиксируется в желобке углубления 10, так как сосковая трубка 5 в спокойном состоянии закономерно короче гильзы стакана 4.
В варианте 2 в исходном состоянии и когда одинаковое давление в подсосковой камере 7 и межстенной камере 6, газы свободно проникают в подсосковую камеру 7, что сходно с рисунком 3 варианта 1. При этом в подсосковой камере 7 стенки сосковой трубки 5 несколько сближены, объем межстенной камеры 6 увеличен, а подсосковой камеры 7 уменьшен.
При постановке соска 12 животного, в сосковую трубку 5 при доении, в такт сосания устанавливается давление одинаковое в подсосковой камере 7 и межстенной камере 6 и зажимы 16 не препятствуют вытеканию молока из соска 12 и эвакуации его в патрубок 11 и далее в емкость доильного ведра или молокопровод, при работе аппарата. Это близко к положению в состоянии покоя, показанному на фигуре 3 варианта №1.
В такт сжатия, как показано на фигуре 8, на уровне постановки зажимов 16 ускоренно сближаются, внутренние поверхности 15 стенок сосковой трубки 5, при наличии зажимов 16 полностью герметизируя подсосковую камеру 7 от вакуума, поступающего через патрубок 11 постоянного вакуума.
В результате в такт сжатия прекращается вредное действие энергии вакуумной среды на сфинктер соска, ткани соска, кровь уходит из соска в общий круг кровообращения. И так каждую секунду, чем поддерживается на улучшенном физиологическом уровне в процессе доения здоровье коровы.
На фигуре 9 показан двухкамерный стакан по варианту 3 настоящего изобретения. Его отличие от варианта 2 (фигура 5) заключается в том, что для сжатия и соединения внутренних поверхностей сосковой трубки 5 по ее углам в диаметральной плоскости вместо зажима 16 применяется фиксатор 22, который сжимает сосковую трубку 5 в области подсосковой камеры 7. Фиксатор 22 состоит из симметричных пластин 23, выполненных из нержавеющего металла и имеет «п» образную форму, представленную на фигурах 10 и 11. Пластина преимущественно имеет размеры: толщина металла 1,7±0,2 мм, длина вдоль продольной оси 10±2 мм, ширина 9±2 мм, расстояние между плоскостями пластин 3,5±мм с уменьшением у свободного края до 3,1±0,1 мм.
Площадь обеих пластин 23 фиксатора 22 имеет шероховатости 25 на внутренней стороне и, по меньшей мере, три сквозных круглых отверстия 24 (фигура 10) диаметром 1±0,2 мм (Фигура 10). На фигуре 11 расстояние между пластинами 23 преимущественно у основания 3,5±0,2 мм, у свободного конца 26 это расстояние сужено до 3,1±0,1 мм.
Давление фиксатора 22 через пластину 23 происходит за счет его меньшего просвета по сравнению с суммарной толщиной сторон сосковой трубки 5, особенно на выходе 26 фиксатора 22 (фиг. 11).Имеется шероховатость 25 внутренней стороны пластин 23 его и сквозные отверстия 24 в пластинах 23, в которые проникает гибкий материал сосковой трубки 5 в результате сдавливания фиксаторами 22. Эти, по меньшей мере, три фактора удерживают пластины 23 в постоянном положении на сосковой трубке.
При симметричной установке зажимов или фиксаторов в виде ориентира используются продольные цветные линии 27 на сосковой трубке в зоне подсосковой камеры (фиг. 12).
На фигуре 12 показан стакан в такт сжатия по разрезу Б-Б. Здесь показано положение гильзы стакана 4, фиксатора 22, боковых участков 14 сосковой трубки 5 и соединенных вместе внутренних поверхностей 15 боковых участков 14 сосковой трубки 5.
В оптимальном случае в вариантах 2 и 3 за счет толщины зажимов 16 или фиксаторов 22 сосковая трубка 5 с ними вместе в подсосковой камере 7 в такт сжатия имеет линейную длину больше на 3-4 мм. При этом она должна свободно размещаться по диаметру гильзы стакана 4 (фиг. 12).
По варианту №1 такого явления не происходит, так как не лимитирует линейная протяженность сосковой трубки 5 в подсосковой камере 7 в такт сжатия.
Таким образом, несколько увеличенная ширина сосковой трубки 5 в подсосковой камере 7 в варианте 2 и 3 изобретения решается легко в оптимуме за счет небольшого увеличения диаметра гильзы стакана 4, по меньшей мере, в зоне подсосковой камеры 7.
Двухкамерный доильный стакан следует правильно собирать перед доением и разбирать по необходимости после доения.
По варианту 1 требуется иметь изготовленную сосковую трубку 5 по предложенному нами типу. Она отличается от серийной, например от ДД.00.041А выполненной из силикона или каучука, только тем, что в нижней трети на месте расположения подсосковой камеры 7 вблизи патрубка постоянного вакуума она имеет угловые участки 9 из того же материала по краям в диаметральной плоскости с приведенными нами параметрами
Эта сосковая трубка устанавливается перед доением в гильзу стакана 4 обычным способом, фиксируясь в нем путем растяжения для герметизации межстенной камеры 6. После этого двухкамерный стакан готов к использованию по обычной программе, включая санитарную подготовку и доение. Разборка его проводится так же, как и с обычной сосковой трубкой. При этом она вначале освобождается из желобка углубления 10 гильзы стакана 4, затем вынимается оператором из нее за головку сосковой трубки 5 одной рукой, освобождаясь от кольцевого углубления 3 в верхней ее части, при удерживании другой рукой оператором за гильзу стакана.
Сосковая трубка 5 цилиндрической формы по варианту 2 с зажимами 16, указанных размеров, применяется с сосковой трубкой 5 цилиндрической формы в покое.
Сосковая трубка 5, например, в аппарате типа АДУ-1 вначале растягивается за счет внешнего усилия примерно до 20-50% в длину, при этом утончается ее стенка. В этом состоянии на нее ставится симметрично поочередно два разомкнутых зажима 16 с помощью дуг 19, как показано на фигуре 7, в области подсосковой камеры 7. Далее растяжение прекращается, зажимы 16 остаются на сосковой трубке 5, а пружинящие дуги 19 убираются с зажима 16. Зажимы 16 ставятся по краям в диаметральной плоскости в зоне подсосковой камеры 7.
Далее сосковая трубка 5 с зажимами 16 устанавливается в гильзу стакана 4, как обычно принято конструкцией с гильзой стакана 4, например при постановке сосковой трубки типа ДД.00.041А или 68 В-1 и других. После такой установки доильный стакан готов к использованию по обычно принятой программе. Разборка его проводится при необходимости также, как обычно, приемами, как и в варианте 1. Периодически во время плановых технических уходов проверяется и стабильность расположения зажимов 16 с устранением неисправностей. Зажимы 16 могут применяться рекомендованной конструкции, например типа Binder.clips фирмы Berlingo.
По варианту 3, например, в доильном аппарате АДУ-1, сосковая трубка 5 вначале за счет внешнего усилия растягивается, увеличивается в длину, при этом утончаются ее стенки. В этом состоянии на нее ставятся симметрично два фиксатора 22 напротив друг друга в области подсосковой камеры 7 в диаметральной плоскости, разомкнутым концом 26, показанной на фигуре 11. После установки фиксаторов 22 растяжение сосковой трубки 5 прекращается, и она вместе с фиксаторами 22 помещается в гильзу стакана 4, фиксируется в кольцевом углублении 3 верхнего конца гильзы стакана и желобке углубления 10 нижнего конца гильзы стакана 4 (фигура 9). После такой установки, благодаря конструкции фиксаторов 22, они продолжают стоять на одном месте и стакан в сборе готов к использованию по принятой программе.
Разборка стакана производится при необходимости и при плановых тех. уходах. Проверяется стабильность установки фиксаторов 22 с устранением отклонений. Важно, что вариант 2 и 3 используется на обычной заводской цилиндрической сосковой трубке, например ДД.00.041А и других.
При вариантах 2 и 3 важно предусмотреть, чтобы гильза стакана не касалась зажимов и фиксаторов в такт сжатия, (что легко достигается, например, расширением гильзы стакана на 3-5 мм от обычного). Листовой металл для фиксаторов используется заводского изготовления толщиной 1,5-2 мм, изготовленный из латуни, бронзы, алюминия. Например, из латунного листа, изготовленного по ГОСТ 931-60, латунный лист Л63 толщиной 1,5 мм.
Важно отметить, что в вариантах 2 и 3 зажимы и фиксаторы не соприкасаются с молоком и не могут прямо влиять на его качество.
Для сборки и разборки двухкамерных доильных стаканов в вариантах 1, 2 и 3 можно использовать разрешенные заводом-изготовителем приемы, при ручной сборке и разборке приспособления типа скобы, отвертки и другие. Растяжение сосковой трубки можно выполнять, используя «Прибор для определения жесткости резины» (патент на изобретение РФ №2267262), применив для растяжения груз с большей массой.
Детали на рисунках (фигурах) даны не в масштабе. Описание чертежей предназначено только для более ясного понимания изобретения и не накладывают ограничений на положения приведенного изобретения.
Размеры и формы деталей в предложенном нами изобретении являются лишь предпочтительными и другие размеры и формы, которые позволяют достичь указанных здесь целей: полной герметизации подсосковой камеры в такт сжатия, также входят в объем изобретения. При этом они могут корректироваться при применении новых материалов в деталях доильного стакана.
Двухкамерный доильный стакан работает следующим образом. По варианту №1 используется вместо заводской сосковой трубки, предлагаемая автором сосковая трубка, во всех без исключения доильных аппаратах и установках. Коровы доятся в обычном режиме.
По вариантам 2 и 3 проводится предварительная установка зажимов или фиксаторов на сосковую резину, после чего она устанавливается в гильзу доильного стакана. При необходимости доильный стакан применяется той же конструкции и массы с незначительным увеличением диаметра его гильзы, в районе подсосковой камеры.
Перед применением доильного стакана и аппарата применяется стандартная технология доения. Вначале проводится санитарная подготовка вымени, заключающаяся в обмывании сосков (и вымени животного при необходимости с добавлением дезинфицирующих веществ), вытирании влаги или высушивании, проверки на мастит (можно путем сдаивания первых струек молока), с достаточным по усилию массажем вымени при подмывании в течение 30-40 секунд для вызова рефлекса молокоотдачи с последующей поочередной установкой стаканов на соски вымени животного вручную или автоматом. Возможно применять и другие варианты подготовки вымени, проверенные на практике, что предусмотрено предполагаемым изобретением.
После подготовки вымени сразу же устанавливаются доильные стаканы аппарата на вымя животного и начинается доение.
При двухтактном режиме в такт сосания, длящийся примерно 0,6 секунды, устанавливается принятое вакуумметрическое давление в подсосковой и межстенной камерах доильного стакана, при этом выделяется молоко из соска в подсосковую камеру и далее в молочный шланг и емкость для сбора молока или молокопровод.
Затем в такт сжатия, длящийся примерно 0,4 секунды, через патрубок 8 от пульсатора (не показан) поступает порция воздуха с атмосферным давлением, который вследствие разницы давления внутри и вне сосковой трубки 5, пережимает ее ниже соска животного, тем самым изолируя сосок 12 от травмирующего действия вакуума. При этом угловые участки 9 сосковой трубки 5 в варианте 1 (фигура 1), при постоянно соединенных внутренних поверхностях 15 сосковой трубки 5 по углам диаметральной плоскости, (где требуется самое большое усилие для соединения поверхностей), приводят к полному соединению внутренних поверхностей симметричных боковых участков 14, тем самым в ускоренном режиме, изолируя полностью сосок 12 животного от воздействия вакуума (фигура 4).
3
Внутренние поверхности 15 сосковой трубки 5 без щелей плотно прилегают друг к другу, перекрывая за счет большой разницы давления постоянного вакуума, (например в 48 кПа) и (нулем по вакууму) в атмосферном воздухе, (где положительное давление). В результате достигается полная изоляция соска 12 животного от действия вакуума в такте сжатия, который можно квалифицировать как такт отдыха в нашей конструкции стакана, что позволяет улучшить удаление крови из соска, уменьшить травматизм соска и молочной железы, болевое действие энергией вакуума, исключить стрессовое состояние животного от болевого синдрома, улучшить его физиологическое состояние. Это позволяет на повышенном уровне проявлять рефлекс молокоотдачи животными, повышать скорость ее, уменьшать время доения животного, количество соматических клеток в молоке до высшего сорта (меньше 300 тыс. в см молока), уменьшить раздражение тканей и риск заболеваемости маститом. В результате повышается молочная продуктивность, качество молока и срок продуктивной жизни коров.
Двухкамерный доильный стакан в вариантах 2 и 3 выполняет аналогичную роль, как и в варианте 1. Различие в том, что происходит замена стационарного углового участка 9 сосковой трубки 5 зажимами 16 в варианте 2 или фиксатором 22 в варианте 3.
Функционально действие при доении стаканом в вариантах 2 и 3 аналогично варианту 1.
Таким образом, во всех трех вариантах предлагаемого двухкамерного стакана достигается заданный технический результат повышенной герметизации от вакуума в такт сжатия соска животного, непосредственно контактирующего с ним в подсосковой камере доильного аппарата со значительным положительным действием на само животное и качество молока, по сравнению с аналогами и прототипом.
Технический результат применения предлагаемого нами изобретения достигается путем увеличенной герметизации от вакуума в такт сжатия соска животного, который в непосредственном контакте с подсосковой камерой доильного стакана, и защитой соска от разрушительной энергии вакуумной среды при доении.
Циклограмма работы двухтактных доильных аппаратов включает два такта: сосания при создании вакуумной среды в межстенной камере и подсосковой камере, при котором молоко из соска животного поступает в коллектор и дальше, и такта сжатия, когда межстенная камера наполняется воздухом при атмосферном давлении, а в подсосковой камере вакуум. При последнем такте сосковая трубка (резина) должна сжиматься и припядствовать проникновению вакуума к соску животного. При качественном такте сжатия кровь удаляется из соска животного в общий круг его кровообращения, сохраняется его функциональное состояние. От качества этого такта по защите соска от вакуума зависит его анатомическая целостность, как и молочной железы.
1
2
3
В циклограмме в такте сжатия выделяется: время t от начала заполнения воздухом межстенной камеры до смыкания стенок сосковой трубки под соском; t - время нахождения ее в сжатом состоянии и защиты соска и его сфинктера от вакуума. Сюда примыкает часть времени t с истечением воздуха с уменьшением давления в межстенной камере до расправления сосковой трубки, продолжительность которого увеличивается за счет увеличения объема межстенной камеры в нашем доильном стакане. Далее после расправления трубки достигается полный вакуум в межстенной камере и возникает в такт сосания.
1
3
Время t и t зависят от жесткости материала сосковой трубки (резины, силикона).
Предлагаемые нами варианты доильных стаканов принципиально применимы при двухтактных и трехтактных доильных аппаратах, (например, типа «Волга»), так как в них обязательно происходит два сменяющих друг друга такта: сосания и сжатия. В трехтактных происходит снижение в течение лишь части такта сжатия снижение вакуума в коллекторе и совсем незначительное под соском за счет конструкции коллектора. Однако к ним также относится все сказанное о сосковой трубке (резине) в такт сжатия в нашем стакане.
Предлагаемые варианты нашего устройства позволяют:
1
1. Уменьшить роль фактора жесткости материала сосковой трубки, снизить время t, ускорить и обеспечить полноту сжатия сосковой трубки в начале такта сжатия. Так как путь ее движения уменьшается, она находится в полусжатом состоянии.
2. Увеличивается полнота сжатия и герметизации подсосковой камеры в такт сжатия за счет стабильного ее сжатия по краям диаметральной плоскости.
3. Увеличивается полнота сжатия сосковой трубки перед соском коровы за счет изменения ее формы и сближения поверхностей.
3
4. Время t увеличивается за счет увеличения объема межстенной камеры доильного стакана.
2
1
5. Время t, нахождения сосковой трубки в сжатом состоянии и защита соска от вакуумной среды в такт сжатия увеличивается за счет снижения времени t и увеличения части времени t3 до расправления трубки и повышения продолжительности возникновения полного вакуума в межстенной камере, в результате увеличения ее объема.
2
В итоге в рабочем такте сжатия время t повышается, а с ним продолжительность времени и полнота защиты соска животного от вакуума.
6. Применяются наши предложения на разных известных типах двухкамерных доильных стаканов и аппаратов, как российских (АДУ-1, »Волга»), так и зарубежных (De Laval, Vestfalije), с незначительными изменениями, дополнениями или заменой их базовых конструкций с получением выраженного положительного эффекта в защите животных от мастита и повышения качества молока. Это обеспечивает многоплановую полезность предлагаемого нами предложения.
3
23
3
5
5
Воздух состоит из смеси газов При нормальном давлении (1011325 Па) и температуре 0°С его плотность равна 1,29 кг/м, количество малекул 6,02⋅10 шт/моль (число Авогадро). Рассчитана молярная масса воздуха по закону Менделеева-Клайперона; плотность воздуха при разном уровне вакуума и температуре, (например 0°С) по закону Бойля-Мариотта; кинетическая энергия хаотическоко движения молекул воздуха с учетом универсальной газовой постоянной Больцмана. Кинетическая энергия молекул воздуха в 1 м при нормальном давлении и температуре среды температуре 0°С равна примерно 1,51×10 Дж, а при вакууме величиной 48 кПа - 0,80×10 Дж. Разница этих величин составляет энергию вакуума (Нв) при доении.
Мощность доильного аппарата (W) можно выразить как частное от деления энергии вакуума на время воздействия (t).
Работа доильного аппарата (А) равна произведению мощности (W) на время работы (t).
2
3
Доказано, что во внутренних органах коровы имеется нормальное давление газов. Энергия вакуумной среды является физической силой, препядствующей кровообращению, стремящейся восполнить недостаток внутренней энергии за счет энергии газов, испарения жидкостей, содержащихся в молоке и тканях молочной железы. Этот процесс разрушает покровы ткани молочной железы. В силу этого, сокращение времени контакта тканей молочной железы в доильном стакане с вакуумированной газовой средой имеет положительное значение для здоровья животного. Это достигается при более продолжительном такте отдыха t и полной герметизации подсосковой камеры в такт сжатия и уменьшения по времени такта сосания при доении, что позволяет сделать предлагаемая нами конструкция двухкамерного доильного стакана. Во всех вариантах нашего стакана уменьшается объем подсосковой камеры на 5±0,5 см и на эту же величину увеличивается объем межстенной камеры.
Экспериментально доказано, что наше изобретение обеспечивает исключение проникновения отрицательной энергии вакуумной среды в подсосковую камеру в такт сжатия.
Такое явление приводит к большей сохранности тканей соска, его сфинтера и молочной железы по сравнению со стаканами аналогов и прототипов.
2
В нашей конструкции увеличивается время такта сжатия t. При этом важна надежная герметичность в этот такт подсосковой камеры и как следствие защита соска, его сфинктера и сосковой камеры, в течение которого кровь уходит из их тканей, обеспечивая нормальный обмен веществ в них. При этом предлагаемое устройство не препятствует вытеканию и отсосу молока в такт сосания. Здесь важную роль играет натяжение сосковой резины в корпусе стакана, обеспечивающего расхождение по сторонам внутренних поверхностей сосковой трубки при отсутствии вакуумной среды и в такт сосания.
В фиксированное время (30-40 сек) оператором (или автоматом) вымя обмывается теплой водой, обтирается с легким раздражением нервных окончаний, в результате чего возникает рефлекс молокоотдачи с выбросом из гипофиза (гипоталамуса) в общий круг кровообращения гормона окситоцина, который сжимает миоэпителиальные клетки альвеол и молоко выделяется из них и секреторных клеток в протоки далее в молочные ходы и сосковую камеру.
При постановке без промедления доильных стаканов на соски в результате рефлекса происходит выделение молока из железы в аппарат, то есть доение.
Полноценный рефлекс молокоотдачи продолжается в течение доения, управляется нервной системой и гормонами, обеспечивая возможно полное выдаивание коровы за определенное время.
Нами экспериментально доказано, что с использованием предлагаемых нами вариантов доильного стакана, животное ощущает уменьшение (или исключение)травматического болевого воздействия вакуума на сосок (вызывающего стресс-синдром) и реагирует снижением или исключением выброса в кровь гормона адреналина, тормозящего действие окситоцина и молокоотдачу. В результате, на уровне организма коровы повышается сила рефлекса молокоотдачи, скорость выдаивания, улучшается состояние соска и молочной железы, увеличивается молочная продуктивность и жирность молока, при снижении времени доения.
Конструкция доильных стаканов по эффекту равноценна в предложенных нами вариантах, которые по выбору применимы при автоматизации доения в доильных залах с использованием современных доильных машин и аппаратов. Они могут быть использованы при разных конструкциях доильного стакана с небольшой коррекцией и сохранением положительного эффекта по управлению формой и функцией подсосковой и межстенной камер и главное ускорения доения и усиление защиты соска коровы от вакуума в вакуумных доильных аппаратах.
Проведенные нами лабораторные исследования показали, что при всех трех вариантах, предложенных нами в изобретении, при доении двухкамерным стаканом в такт сжатия в подсосковую камеру вакуум не проникает, то есть отсутствует. Этот новый феномен испытали на животных.
Опыт был проведен на двух лактирующих группах по восемь голштинских коров-аналогов при привязном содержании и одинаковом кормлении. В первый период 10 дней все они доились трехтактным аппаратом «Волга» два раза в сутки через двенадцать часов сосковой резиной 68В-1 в заводском режиме при чередуемых тактах сосания и сжатия. При этом в каждый такт сжатия повышалось давление в коллекторе в третий такт в результате впуска воздуха. За I период показания продуктивности у групп были одинаковы.
Во второй период 30 дней I контрольная группа доилась так же, как и в первый период, а II опытная группа доилась доильным стаканом нашей конструкции с феноменом исключения проникновения вакуума в такт сжатия в подсосковую камеру по варианту №2.
3
В итоге через 30 дней II периода во II группе по сравнению с I группой были достоверно: выше разовый удой на 1,1 кг, массовая доля жира на 0,12% и скорость молокоотдачи на 42%. При этом у животных опытной группы было ниже время доения на 2,1 минуты и содержание соматических клеток в молоке на 90 тыс/см.
Результаты опыта показали повышенную положительную роль в доении нового феномена в стимуляции секретной и выделительной функции молочной железы и обеспечения ее здоровья, по сравнению с впуском воздуха в коллектор в такт сжатия.
Следовательно, при доении в двухтактном режиме, например аппаратам типа АДУ-1, этот примененный нами феномен даст положительный эффект еще выше.
Установлено также, что первотелки после растела спокойно стоят при первом доении с нашим доильным стаканом, как и при последующих доениях, что свидетельствует об отсутствии болевого раздражения.