Электронный пульсатор доильного аппарата

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к механизации и электрификации процессов животноводства, в частности к техническим средствам, которые преобразуют постоянный вакуум в переменный, и может быть применена в качестве пульсатора доильного аппарата.
Уровень техники
Известен пульсатор доильного аппарата, включающий корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума и атмосферного давления, электромагнит с катушкой и магнитопроводом, содержащий сердечник и свободно установленный дисковый якорь с диамагнитной прокладкой, а магнитопровод пульсатора выполнен с наружной частью, имеющей внутренний и наружный фланцы, плоскости которых выполнены на уровне плоскости конца сердечника, в наружном фланце выполнено кольцевое клапанное гнездо с отверстиями. Патрубок постоянного вакуума выполнен с возможностью перемещения относительно корпуса. Пульсатор дополнительно содержит воздушный фильтр с дросселем, установленный в патрубке атмосферного давления (см. патент RU №2075928, кл. A01 J5/14, пр. от 04.04.1995г.).
Данный аналог имеют следующие недостатки: сложная конструкция и невысокая надёжность, отсутствует возможность управлять амплитудой хода клапана в автоматическом режиме.
Известен электронный пульсатор к доильному аппарату, содержащий корпус с воздухозаборным отверстием и установленный в нем электромагнит, при этом в корпусе выполнены камеры атмосферного давления и переменного вакуума, которые соединены между собой через коммутируемые клапаном отверстия, причем коммутирующий клапан связан с якорем электромагнита посредством штока, а со штоком – посредством шарнира, воздухозаборное отверстие снабжено каналами для формирования воздушного потока. Каркас катушки электромагнита выполнен из диэлектрика с малым коэффициентом трения, при этом в каркасе выполнено коаксиально цилиндрическое отверстие для установки якоря электромагнита (см. а. с. SU №1782486, кл. A01 J5/14, опубл23.12.1992г.).
Недостатками аналога является то, что он имеет неразборную конструкцию, которая не позволяет осуществлять промывку пульсатора, кроме того отсутствует фильтр, что приводит к загрязнению конструкции и снижению ее надежности. Также как и у первого аналога, обратный ход клапана не управляем, и происходит при отключении катушки электромагнита под действием вакуума. Клапан притягивается к камере постоянного вакуума и резко открывает воздухозаборные отверстия, в результате чего в такт сжатия сосковой резины происходит резкое смыкание соска, что приводи к выбросу струйки молока из цистерны соска в цистерну вымени, а это в свою очередь не только тормозит рефлекс молокоотдачи, но и причиняет вред животному. Создаются пульсации, не соответствующие физиологическим особенностям процесса молокоотдачи, в результате снижается продуктивность коров. Кроме того, края сосковой резины при резком сжатии травмируют кончик соска, что приводит к воспалению и возникновению маститов у коров, они становятся не пригодными для машинного доения.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и принимаемый авторами за прототип является электромагнитный пульсатор доильного аппарата, содержащий корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума, атмосферный канал с фильтром, клапанный механизм, соединенный с якорем электромагнита, в камере переменного вакуума которого, на конце вала электромагнита, закреплен конусный клапан, а на скользящей посадке расположен нижний клапан в форме диска, перекрывающий камеру постоянного вакуума при нижнем положении якоря и открывающий камеру постоянного вакуума посредством упора при верхнем положении якоря (см. патент RU № 2447653, кл. A01 J5/14 опубл. 20.04.2012г).
Данный аналог имеет следующие недостатки: сложная конструкция, невысокая надёжность, отсутствует возможность регулирования скорости открывания конусного клапана.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка электронного пульсатора доильного аппарата отвечающего физиологическим особенностям процесса молокоотдачи у коров и снижение негативного влияние раздражающих факторов при доении на здоровье животных, обеспечить быстрое и комфортное доение, увеличит молокоотдачу, исключит возможность колебания вакуума в подсосковых камерах и сможет работать с любой доильной установкой либо аппаратом.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью полезной модели, сводится к созданию плавного открывания клапана, изменяя тем самым динамику переходного процесса от такта сосания к такту сжатия за счет исключения резкого захлопывания сосковой резины и обратного тока молока, соответствующих физиологическим особенностям процесса молокоотдачи за счет контролируемой деформации сосковой резины, увеличения надежности рабочих поверхностей, снижению расхода воздуха на привод доильного аппарата.
Технический результат достигается с помощью электронного пульсатора доильного аппарата, содержащего корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума, атмосферный канал с фильтром, клапанный механизм, приводимый в движение электромотором, причем в камере переменного вакуума на конце вала линейного электродвигателя жестко закреплен конусный клапан, а на скользящей посадке расположен нижний клапан в форме диска, перекрывающий камеру постоянного вакуума при нижнем положении якоря электромагнита и открывающий камеру постоянного вакуума посредством упора при верхнем положении якоря при чем, атмосферный канал выполнен в верхней крышке и снабжен уплотнительным кольцом круглого сечения, а корпус снаружи содержит электронный блок управления, регулирующий частоту оборотов мотор-редуктором для плавности перемещения клапана с помощью кулисного механизма, зафиксированного в корпусе пульсатора.
Применение заявляемого электронного пульсатора действия позволит привести принцип работы доильного аппарата соответствующим физиологическим особенностям процесса молокоотдачи у коров и снизит его негативное влияние на здоровье животных, обеспечивает быстрое и комфортное доение, увеличивает молокоотдачу, исключит возможность колебания вакуума в подсосковых камерах и  сможет работать с любой доильной установкой либо аппаратом.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен общий вид электронного пульсатора доильного аппарата в разрезе.
На фиг. 2 представлен диск в форме эллипса с верхней и нижней стенками.
На фиг. 3 проиллюстрирован такт сосания с закрытым атмосферным каналом и открытым каналом переменного вакуума.
На фиг. 4 проиллюстрирован такт сосания с открытым атмосферным каналом и закрытым каналом переменного вакуума.
Осуществление изобретения
Электронный пульсатор доильного аппарата состоит из корпуса 1, внутри которого расположен клапанный механизм, приводимый в движение кулисным механизмом (на фиг. не обозначены) от мотор-редуктора 2 (ТТ мотор редуктор для ардуино), управляемый электронным блоком управления 3, закрепленном на съемной боковой крышке 4. Кулисный механизм прикреплен к мотор-редуктору 2 со смещением от центра на  и состоит из диска в форме эллипса 5 с кулисой 6 таким образом, что она свободно перемещается внутри диска между верхней 7 и нижней 8 стенками. Верхняя часть корпуса 1 имеет патрубок 9 постоянного вакуума и патрубок 10 переменного вакуума, соединенный через коллектор с межстенными камерами доильных стаканов (на фиг. не показаны), а также атмосферный канал 11 выполненный в верхней крышке 12 со сменным фильтром 13 и уплотнительным кольцом 14 круглого сечения. В верхней части корпуса 1 выполнено отверстие 15, разделяющее камеру постоянного вакуума 16 и камеру  переменного вакуума 17. Через отверстие 15 вставлен вал 18, который ввинчивается в кулису 6 расположенную между верхней 7 и нижней 8 стенками диска. На конце вала 18 жестко закреплен конусный клапан 19, а на скользящей посадке его расположен нижний клапан 20 в форме диска, под которым имеется упор 21.
Электромагнитный пульсатор доильного аппарата работает следующим образом. Когда система управления электромагнитным пульсатором отключена, нижний клапан 20 под действием вакуума притягивается и перекрывает отверстие 15 в верхней части корпуса 1, предотвращая расход вакуума в системе.  При начале доения система управления, установленная на мобильном телефоне или планшете в зависимости от выбранного режима, дистанционно подает управляющие сигналы на электронный блок управления 3, который закреплен на боковой крышке 4 корпуса 1. Конусный клапан 19, жестко закрепленный на валу 18 и ввинченный в кулису 6, которая, в свою очередь, свободно перемещается внутри диска в форме эллипса 5 между верхней 7 и нижней 8 стенками, таким образом, что позволяет плавно перемещать конусный клапан 19 в крайнее нижнее и верхнее положения, изменяя тем самым динамику переходного процесса от такта сосания к такту сжатия, за счет чего исключается резкое захлопывание сосковой резины. Это необходимо для приведения машинного доения в соответствие с физиологическими особенностями процесса молокоотдачи у коров, а также для уменьшения негативного влияния доильного аппарата на здоровье животных из-за снижения механической нагрузки на ткани соска и исключения обратного тока молока в камере соска.
Когда конусный клапан 19 занимает крайнее верхнее положение, атмосферный канал 11 перекрыт, а отверстие 15 в верхней части корпуса 1 открыто, поскольку нижний клапан 20 поднимается упором 21 (фиг. 3). Вакуум по патрубку 9 заполняет разделяющую камеру  постоянного вакуума 16 и через отверстие 15 камеру переменного вакуума 17, затем распространяется по патрубку 10 в межстенные камеры доильных стаканов. При этом сосковая резина не испытывает деформаций, и молоко под действием разности давлений внутри вымени и под соском струей вытекает в подсосковую камеру, а из нее по молочному шлангу отводится в молокоприемник. Происходит такт сосания. Когда конусный клапан 19 начинает переходить в нижнее положение, упор 21 на валу 18 опускается вниз, нижний клапан 20 под действием вакуума притягивается и перекрывает отверстие 15 в верхней части корпуса 1, предотвращая расход вакуума в системе. Через сменный фильтр 13 и атмосферный канал 11, в верхней крышке 12 поступает атмосферный воздух, постепенно заполняя камеру переменного вакуума 17 и через патрубок 10 межстенные камеры доильных стаканов, давление в которых повышается до атмосферного. Вследствие разности давлений в межстенных и подсосковых камерах доильных стаканов сосковая резина начинает сжиматься, плавно обволакивая сфинктер соска. Происходит переходный процесс от такта сосания к такту сжатия. Регулируя плавность перемещения конусного клапана 19 вниз при помощи кулисного механизма, появляется возможность управлять динамикой переходного процесса от такта сосания к такту сжатия.
Когда конусный клапан 19 занимает крайнее нижнее положение, отверстие 15 в верхней части корпуса 1 также перекрыто нижним клапаном 20, а атмосферный канал 11 полностью открыт (фиг. 4). Камера 17 переменного вакуума, патрубок 10 и межстенные камеры доильных стаканов заполнены атмосферным воздухом. Давление в межстенных камерах равно атмосферному и сосковая резина закрывает соски вымени от действия вакуума в подсосковых камерах доильных стаканов. Происходит такт сжатия.
Из тактов сосания и сжатия формируется рабочий цикл, число циклов и их продолжительность задается количеством оборотов мотора-редуктора 2, Система управления позволяет задавать требуемые режимы доения и преддоильного массажа вымени. Преддоильный массаж происходит за счет повышенного числа пульсаций, в таком режиме происходит неполная деформация сосковой резины, что способствует повышению интенсивности молокоотдачи.
В отличие от прототипа, заявленный электронный пульсатор доильного аппарата имеет отверстие 15 в верхней части корпуса 1 и нижний клапан 20 в форме диска, что позволяет уменьшить расход воздуха при работе доильного аппарата. Кроме того, атмосферный канал 11 в верхней крышке 12 снабжен уплотнительным кольцом круглого сечения 14, позволяющим повысить надежность конструкции электромагнитного пульсатора за счет снижения ударной нагрузки на конусный клапан 19.
Применение заявляемого электромагнитного пульсатора позволит привести принцип работы доильного аппарата соответствующим физиологическим особенностям процесса молокоотдачи у коров и снизит его негативное влияние на здоровье животных, снизить расход воздуха в процессе работы доильного аппарата, повысить надежность использования конструкции пульсаторов.