ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ
MILKING MACHINE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для доения коров.
Известен доильный аппарат, содержащий двухкамерные доильные стаканы, пульсатор, молочно-вакуумные шланги и коллектор, корпус которого разделен мембраной на две камеры - молочную с калиброванным отверстием и вакуумную. Вакуумная камера коллектора снабжена плунжером, установленном в патрубке с возможностью вертикального перемещения, фиксацией в верхнем положении и упора в мембрану - в нижнем, при этом в торце плунжера выполнено осевое отверстие с переходом в радиальное, сообщающееся через заплунжерную полость и шариковый клапан с управляющей камерой пульсатора [1].
Известный доильный аппарат имеет недостатки. При прекращении поступления молока в молочную камеру коллектора давление над и под мембраной практически выравниваются и доильный аппарат прекращает работу, останавливаясь на такте сжатия, сосковая резина доильного стакана смыкаясь, обжимает сосок вымени. Это может вызвать задержку отдачи молока у коровы, особенно в начале доения после извлечения из вымени цистериального молока, а альвеолярное молоко еще не поступило в цистерну вымени из-за не наступления припуска у коровы. В связи с чем по завершению поступления молока в молочную камеру коллектора, механизм отключения доильного аппарата и перевода его на такт сжатия должен производиться не сразу, а с некоторой задержкой по времени, чтобы не создавать стрессовые ситуации у коровы при нестабильной молокоотдачи.
Также известен доильный аппарат, содержащий доильные стаканы, пульсатор, коллектор, молочно-вакуумные шланги, молочную приставку с термостатическим сильфоном, исполняющим механизмом в виде рычажно-шарнирного механизма, штоком с пружиной и клапаном [2]. Рычажно-шарнирный механизм включает шарнирно установленный рычаг, рейку, гибкую пластину и пружины.
Доильный аппарат работает следующим образом. В начале доения вручную перемещается шток с клапаном, который фиксируется рычажно-шарнирным механизмом, что подключает пульсатор к вакуумпроводу. Начинается процесс доения. От поступающего молока в молочную приставку, термостатический сильфом нагревается и удлиняется. При этом фиксатор штока остается в фиксированном положении. По завершении доения, с прекращением поступления молока в приставку, термостатический сильфон охлаждается, длина его уменьшается, воздействуя на рычажно-шарнирный механизм. При сокращении сильфона срабатывает рычажно-шарнирный механизм, закрывается клапан и пульсатор оказывается отсоединенным от вакуумпровода. В результате этого в шланге переменного вакуума устанавливается постоянное атмосферное давление, поступающее из камеры пульсатора. Сосковая резина плотно обжимает сосок, закрывая сфинктер и удерживая доильные стаканы от спадания. Работа пульсатора при этом прекращается, что служит звуковым сигналом оператору о необходимости провести машинное додаивание или снять доильные стаканы с вымени.
Однако известный доильный аппарат имеет недостатки. Громоздкость, ненадежность в работе из-за наличия рычажно-шарнирного механизма для переключения доильного аппарата на такт сжатия после окончания молокоотдачи. К тому же для взвода исполняющего механизма и подключением пульсатора к вакуумпроводу перед началом доения необходима пусковая кнопка, установленная на штоке и включаемая вручную. Данные недостатки усложняют и создают неудобство для оператора при эксплуатации доильного аппарата.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в упрощении конструкции доильного аппарата, повышении надежности работы и обеспечении безопасного для здоровья коров молоковыведения.
Техническое решение от использования изобретения заключается в том, что вредное воздействие вакуума на внутренние ткани сосков вымени животного при "сухом доении" устраняется за счет перевода доильного аппарата на такт сжатия в конце доения. Повышение надежности доильного аппарата происходит за счет замены исполняющего механизма. Упрощение конструкции доильного аппарата осуществляется за счет выполнения приставки в едином корпусе с пульсатором.
Техническое решение достигается тем, что в доильном аппарате, содержащем двухкамерные доильные стаканы, коллектор, пульсатор с камерами постоянного вакуума, переменного вакуума, управляющей и постоянного атмосферного давления, молочно-вакуумные шланги, приставку с молочной камерой с термостатическим сильфоном, исполняющим механизмом, штоком с пружиной и клапаном, а корпус пульсатора совмещен аксиально с корпусом приставки и установлен над ней с образованием общей с приставкой поперечной перегородки, являющейся основанием управляющей камеры пульсатора, причем поперечная перегородка снабжена центральным отверстием, в котором вертикально размещен шток, в верхнем конце штока выполнен профильный паз с радиальной выемкой, снабженный дополнительным клапаном с осевым отверстием и возможностью осевого перемещения, над поперечной перегородкой размещен исполняющий механизм и клапан с пружиной, исполняющий механизм выполнен в виде присоски, закрепленной на дополнительном клапане штока, нижним концом закрепленный на термостатическом сильфоне молочной камеры приставки, при этом шток снабжен каналом, способным сообщать присоску и управляющую камеру пульсатора с молочной камерой приставки.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный доильный аппарат соответствует критерию "новизна", так как имеет существенные отличия.
1. Корпус пульсатора совмещен аксиально с корпусом приставки.
2. Корпус пульсатора установлен над корпусом приставки с образованием общей поперечной перегородки с ним.
3. Поперечная перегородка является основанием управляющей камеры пульсатора.
4. Поперечная перегородка снабжена центральным отверстием.
5. В центральном отверстии поперечной перегородки вертикально размещен шток с возможностью осевого перемещения.
6. Нижний конец штока закреплен на термостатическом сильфоне молочной камеры приставки.
7. Шток снабжен каналом.
8. В верхнем конце штока выполнен профильный паз с радиальной выемкой.
9. Профильный паз снабжен дополнительным клапаном с осевым отверстием.
10. Клапан выполнен с боковой рабочей поверхностью и имеет осевые отверстия.
11. Исполняющий механизм выполнен в виде присоски.
С целью упрощения конструкции доильного аппарата корпус пульсатора совмещен аксиально с корпусом приставки. В прототипе молочная приставка выполнена в виде отдельного устройства, а в предлагаемом доильном аппарате она выполнена в едином корпусе с пульсатором. Выполнение молочной приставки в едином корпусе с пульсатором позволяет сделать более компактную конструкцию доильного аппарата.
С целью уменьшения материалоемкости доильного аппарата, корпус пульсатора установлен над корпусом приставки с образованием общей поперечной перегородки.
С целью уменьшения комплектующих элементов доильного аппарата, поперечная перегородка выполнена в виде основания управляющей камеры пульсатора.
С целью размещения штока и исполняющего механизма в управляющей камере пульсатора, в поперечной перегородке, выполненной в виде основания управляющей камеры пульсатора, изготовлено центральное отверстие.
С целью передачи воздействия от термостатического сильфона, в зависимости от нагрева или охлаждения рабочего тела сильфона, к присоске, в центральном отверстии поперечной перегородки размещен шток.
С целью обеспечения вертикального возвратно-поступательного движения штока совместно с изменениями длины термостатического сильфона, шток нижним концом закреплен на термостатическом сильфоне молочной камеры приставки. По мере поступления или оттока молока из молочной камеры приставки, рабочее тело термостатического сильфона будет нагреваться или охлаждаться. От чего длина термостатического сильфона увеличивается или уменьшается. Так как шток закреплен нижним концом на термостатическом сильфоне, то он будет перемещаться совместно с его изменениями длины.
С целью сообщения присоски и управляющей камеры пульсатора, с молочной камерой приставки, шток снабжен каналом. После отключения доильного аппарата и снятия доильных стаканов с сосков вымени происходит заполнение молочной камеры приставки воздухом. Атмосферный воздух через канал штока, через отверстие дополнительного клапана поступит в полость присоски. Присоска отсоединится от клапана. Пружина поднимет клапан до упора в буртик и приведет пульсатор в исходное положение.
С целью установки дополнительного клапана в штоке и для связи полости присоски и управляющей камеры пульсатора с молочной камерой приставки, в верхнем конце штока выполнен профильный паз с радиальной выемкой.
С целью подачи воздуха в межстенную камеру доильных стаканов для смыкания стенок сосковой резины, что обеспечивает защиту внутренних тканей сосков вымени животного от вредного воздействия вакуума, профильный паз, выполненный в штоке, снабжен дополнительным клапаном с осевым отверстием.
В конце доения дополнительный клапан располагается в профильном пазе штока в крайнем верхнем положении. Нижнее основание клапана отсоединено от нижнего основания паза, поэтому управляющая камера пульсатора соединена с молочной камерой. В управляющей камере пульсатора будет поддерживаться вакуум. Атмосферное давление поступает в камеру переменного вакуума пульсатора, а затем в межстенную камеру доильного стакана. Пульсатор прекратит свою работу на такте сжатия и сосковая резина, обжимая сосок, препятствует проникновению вакуума в полость соска и молочной цистерны вымени коровы. Изобретение обеспечивает защиту тканей вымени животного от вредного воздействия вакуума при передержках доильных стаканов на сосках вымени и исключает "сухое доение".
С целью отключения пульсатора и остановки его работы, клапан выполнен с боковой рабочей поверхностью. По мере поступления молока в молочную камеру приставки, термостатический сильфон нагревается, его длина, увеличивается. Поэтому поднимется вверх шток с дополнительным клапаном, на котором закреплена присоска. Эластичный материал присоски деформируясь, обеспечит ее надежное присасывание к клапану. По окончании доения с завершением поступления молока в молочную камеру рабочее тело термостатического сильфона охладится. Термостатический сильфон сжимается, перемещая за собой шток. Так как внутри присоски вакуум, то клапан надежно удерживается присоской и переместится вместе с ней вниз. Боковая поверхность клапана перекроет канал пульсатора, исключая поступление воздуха или вакуума из камеры переменного вакуума. Пульсатор прекратит свою работу.
С целью повышения надежности работы доильного аппарата, исполняющий механизм выполнен в виде присоски.
Работа рычажно-шарнирного механизма прототипа ненадежна для переключения доильного аппарата на такт сжатия после окончания молокоотдачи.
К тому же у заявляемого доильного аппарата нет необходимости вручную переводить исполняющий механизм в рабочее положение перед каждым доением при помощи пусковой кнопки.
Выявленные признаки технического решения заявляемого доильного аппарата позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".
Доильный аппарат поясняется чертежным материалом. На фиг.1 показан общий вид доильного аппарата; на фиг.2 - вид А на фиг.1, шток с дополнительным клапаном.
Доильный аппарат состоит из доильных стаканов 1, коллектора 2, пульсатора 3 с приставкой 4. Доильный стакан 1 имеет две камеры подсосковую 5 и межстенную 6. Пульсатор 3 и приставка 4 выполнены в едином корпусе, при этом пульсатор 3 расположен над приставкой 4 с образованием общей поперечной перегородки 7. Пульсатор 3 снабжен камерами: постоянного вакуума 8, переменного вакуума 9, постоянного атмосферного давления 10 и управляющую 11. Камеры переменного вакуума 9 и управляющая 11 соединены каналом 12. Камеры переменного 9 и постоянного 8 вакуума разделены клапаном 13. В корпусе управляющей камеры 11 пульсатора 3 установлен клапан 14 с боковой рабочей поверхностью. Клапан 14 имеет осевые отверстия 15 и в свободном положении торцевой поверхностью, за счет пружины 16 с небольшой жесткостью, упирается в буртик 17. Поперечная перегородка 7 снабжена центральным отверстием 18, в котором установлен шток 19, нижним концом закрепленный на термостатическом сильфоне 20 молочной камеры 21 приставки 4. В верхнем конце штока 19 выполнен осевой профильный паз 22 с радиальной выемкой 23, в котором установлен дополнительный клапан 24 с осевым отверстием 25 и возможностью осевого перемещения. Кроме того шток 19 снабжен каналом 26. В исходном положении нижнее основание дополнительного клапана 24 перекрывает канал 26 штока 19. На верхнем основании дополнительного клапана 24 закреплена присоска 27, выполненная из эластичного материала, например, резины. Присоска 27 имеет центральное отверстие 28, связанное с осевым отверстием 25 дополнительного клапана 24. При верхнем положении дополнительного клапана 24 канал 26 может связывать молочную камеру 21 с полостью присоски 27 через осевое отверстие 25 и через радиальную выемку 23 и зазор между боковыми поверхностями дополнительного клапана 24 и профильного паза 22 с управляющей камерой 11. Полости термостатического сильфона 20 заполнены рабочим телом, обеспечивающего изменение длины термостатического силь4)она 20 от изменения температуры окружающей среды. Корпус приставки 4 имеет соответственно патрубки 29 и 30 для поступления и выхода молока из молочной камеры 21 и слив в молокоприемник 31.
Доильный аппарат работает следующим образом. После подключения доильного аппарата к источнику вакуума (не показан), оператор надевает доильные стаканы 1 на соски вымени коровы. Начинается процесс доения.
Пульсатор 3 работает как стандартный пневматический пульсатор, подавая в межстенную камеру 6 поочередно, то вакуум, то атмосферное давление в цикл работы клапана 13 пульсатора 3, переключаемого в зависимости от давления в управляющей камере 11. Первоначально воздух откачивается из рабочего объема камеры 11 как под клапаном 14, так и выше его, отверстия 15 обеспечивают проход воздуха.
Молоко из сосков поступает в подсосковую камеру 5 доильных стаканов 1, затем в коллектор 2 и далее по шлангу 29 в молочную камеру 21 приставки 4 из которой отсасывается по шлангу 30 в молокоприемник 31. По мере поступления молока в молочную камеру 21 приставки 4 термостатический сильфон 20 нагревается, его длина увеличивается, от чего поднимается в вверх шток 19 с дополнительными клапаном 24 с присоской 27 до упора в клапан 14. Эластичный материал присоски 27, деформируясь, обеспечивает ее надежное присасывание к клапану 14. При этом нижнее основание дополнительного клапана 24 плотно примыкает к нижнему основанию профильного паза 22, от чего осевое отверстие 25 и канал 26 разобщены. В таком положении термостатический сильфон 20 и соответственно клапан 14 с присоской 27 будут находиться до конца доения. С окончанием доения с завершением поступления молока в молочную камеру 21 рабочее тело термостатического сильфона 20 охлаждается и термостатический сильфон 20 сжимается, перемещая за собой шток 19. Воздух в управляющей камере 11, проходя через отверстия 15, не оказывает практического сопротивления при опускании клапана 14. Так как внутри присоски 27 вакуум, то клапан 14 надежно удерживается присоской 27 и перемещается вместе с ней вниз, преодолевая усилие пружины 16. При этом дополнительный клапан 24 перемещается в профильном пазу 22 в крайнее верхнее положение, нижнее основание клапана отрывается от нижнего основания паза, от чего осевое отверстие 25 и канал 26 сообщаются, сообщая управляющую камеру 11 пульсатора через радиальную выемку 23, зазор между боковыми поверхностями дополнительного клапана 24 и профильного паза 22 с молочной камерой 21. В виду того, что в молочной камере 21 разрежение, то в полости присоски 27 увеличивается величина вакуума, и она крепко удерживает клапан 14 при движении штока 19 вниз. При дальнейшем уменьшении длины термостатического сильфона 20 и опускании штока 19 с клапаном 14, его боковая поверхность закрывает отверстие канала 12, исключает поступление воздуха или вакуума из камеры переменного вакуума 9. Так как на клапан 13 пульсатора 3 сверху действует атмосферное давление, а снизу вакуумметрическое давление, из-за того, что управляющая камера связана с молочной камерой приставки, то он будет удерживаться в нижнем положении, отсекая тем самым поступление вакуума из камеры 8 в камеру 9 пульсатора 3. Атмосферное давление из камеры 10 пульсатора 3 поступает в камеру 9, а затем в межстенную камеру 5 доильного стакана, пульсатор 3 прекратит свою работу на такте сжатия. Следует заметить, что полностью перекрытие отверстия канала 12 боковой поверхностью клапана 14 и переход пульсатора на такт сжатия происходит ранее, чем термостатический сильфон 20 сократится до первоначальной длины.
Сосковая резина, обжимая сосок, препятствует проникновению вакуума в полость соска и молочной цистерны вымени. Этим достигается эффект защиты тканей вымени от вредного воздействия вакуума при передержках доильных стаканов на сосках вымени коровы. Прекращение работы пульсатора служит своего рода окончательным звуковым сигналом, побуждающим оператора к своевременному снятию доильных стаканов 1 с сосков вымени животного. После отключения доильного аппарата и снятия доильных стаканов с сосков вымени происходит заполнение молочной камеры 21 приставки воздухом. Атмосферный воздух через канал 26 штока 19, далее через осевое отверстие 25 и 28 поступит в полость присоски 27, что приведет к тому, что пружина 16 поднимет клапан 14 вверх до упора в буртик 17 и приведет пульсатор 3 в исходное положение.
Заявляемый доильный аппарат производит надежное отключение пульсатора по окончанию доения с переводом его на такт сжатия, что не создает стрессовые ситуации у коровы, обеспечивая стабильную молокоотдачу и молоковыведение, и устраняет вредное воздействия вакуума на внутренние ткани сосков при "сухом доении".
Источники информации
1. Патент РФ 2147174. Доильный аппарат. - Бюл. №10, 2000.
2. Квашенников В.И. Повышение эффективности использования линейных доильных установок за счет совершенствования эксплуатационных режимов технических средств: Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. - СПб., 1996. - 46 с.