КОНСТРУКЦИЯ ВАКУУМНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
VACUUM PUMP STRUCTURE FOR MILKING MACHINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к схеме осуществления вакуумного насоса для доильной установки, содержащей главный вакуумный трубопровод, в соответствии с преамбулой по п.1. Настоящее изобретение относится также к способу функционирования схемы осуществления вакуумного насоса для доильной установки, содержащей главный вакуумный трубопровод, где конструкция вакуумного насоса содержит по меньшей мере два блока вакуумного насоса для поддержания системного вакуума в главном вакуумном трубопроводе, где каждый из блоков вакуумного насоса содержит насос, вакуумный резервуар, соединенный с насосом посредством промежуточного трубопровода, по меньшей мере первый впускной трубопровод, соединяющий вакуумный резервуар с главным вакуумным трубопроводом, и дренажную систему, выходящую из вакуумного резервуара и содержащую дренажный клапан.
ПРЕДПОСЫЛКИ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ДЛЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В доильных установках, особенно крупных доильных установках, такая конструкция вакуумного насоса с несколькими блоками вакуумного насоса обеспечивает и поддерживает системный вакуум. Системный вакуум обеспечивает достаточно низкое давление для доильного вакуума и пульсирующего вакуума. Является важным иметь возможность поддержания системного вакуума без необходимости выключать его время от времени.
Однако, поскольку индивидуальные блоки вакуумного насоса из схемы осуществления вакуумного насоса необходимо выключать периодически для целей дренирования и технического обслуживания, по меньшей мере один из блоков вакуумного насоса должен функционировать, чтобы иметь возможность поддерживать системный вакуум доильной установки. Блоки вакуумного насоса из схемы осуществления вакуумного насоса могут функционировать различными способами, например, попеременно, в соответствии с принципом ведущего и ведомого, и т.д.
Комплексные решения предложены для обеспечения дренирования воды из вакуумных резервуаров блоков вакуумного насоса, предпочтительно, по одному за один раз, без выключения системного вакуума.
В US 8381679 описан способ для системы доения, для получения необходимого уровня вакуума, где система доения содержит по меньшей мере два вакуумных насоса с переменной скоростью. Способ включает стадии: использования первого вакуумного насоса с переменной скоростью для получения необходимого уровня вакуума внутри системы доения; мониторирования требований к уровню вакуума внутри системы доения, и когда требование к уровню вакуума в системе доения является таким, что скорость первого вакуумного насоса с переменной скоростью достигает первого порога скорости, тогда: запуска второго вакуумного насоса с переменной скоростью, и функционирования первого и второго вакуумных насосов с переменной скоростью параллельно, для получения необходимого уровня вакуума.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является обеспечение улучшенной возможности выключения блока вакуумного насоса без выключения системного вакуума доильной установки. В частности, его целью является возможность дренирования вакуумного резервуара блока вакуумного насоса из схемы осуществления вакуумного насоса для доильной установки без выключения системного вакуума.
Этой цели достигают посредством схемы осуществления вакуумного насоса, определенной первоначально, отличающейся тем, что каждый из блоков вакуумного насоса содержит первый запорный клапан, представленный на первом впускном трубопроводе и выполненный с возможностью  закрытия первого впускного трубопровода в автоматическом режиме, когда насос остановлен.
Благодаря первому запорному клапану, первый впускной трубопровод можно закрывать таким образом, чтобы воздух не мог проходить из вакуумного резервуара в главный вакуумный трубопровод. Вакуумный резервуар может, таким образом, являться доступным для работ по техническому обслуживанию, например, дренированию, без выключения системного вакуума доильной установки. Системный вакуум можно поддерживать посредством другого блока или блоков вакуумных насосов из схемы осуществления вакуумного насоса.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, дренажный клапан выполнен с возможностью  открытия дренажной системы, когда насос остановлен и первый запорный клапан закрыт, таким образом, позволяя выход жидкости, собранной в вакуумном резервуаре, через дренажную систему.
Дренажный клапан может быть выполнен с возможностью  открытия дренажной системы в автоматическом режиме, когда насос остановлен и первый запорный клапан закрыт. Дренажный клапан может, таким образом, иметь конфигурацию для запуска дренирования вакуумного резервуара автоматически, в частности, когда вакуумный резервуар больше не подвергают воздействию вакуума, и по меньшей мере, когда атмосферное давление преобладает в вакуумном резервуаре, что обеспечивает быстрое и точное дренирование вакуумного резервуара.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, каждый из блоков вакуумного насоса содержит приемник, содержащий впускной клапан и проходящий из окружающей среды к впускному трубопроводу между первым запорным клапаном и вакуумным резервуаром.
Благодаря приемнику, наружный воздух можно вводить из окружающей среды непосредственно в вакуумный резервуар, так что атмосферное давление может преобладать в вакуумном резервуаре. Можно, таким образом, предотвращать прохождение наружного воздуха через насос в вакуумный резервуар, что уменьшает риск контаминации блока вакуумного насоса.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, впускной клапан выполнен с возможностью  открытия приемника в автоматическом режиме, когда, или немедленно после того, как насос остановлен и первый запорный клапан закрыт, чтобы позволить вход наружного воздуха в впускной трубопровод из окружающей среды.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, каждый из блоков вакуумного насоса содержит коммуникационное соединение, проходящее из промежуточного трубопровода к впускному клапану, где впускной клапан имеет конфигурацию, чтобы поддаваться контролю посредством давления, преобладающего в промежуточном трубопроводе, через коммуникационное соединение. Когда давление увеличивается в промежуточном трубопроводе, это увеличение давления может передаваться на впускной клапан и действовать на впускной клапан для открытия приемника для входа наружного воздуха в первый впускной трубопровод и вакуумный резервуар из окружающей среды.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, впускной клапан содержит диафрагменный клапан, который может поддаваться контролю посредством давления, передаваемого от промежуточного трубопровода посредством коммуникационного соединения.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, впускной клапан содержит клапан с электрическим управлением, связанный с модулем управления, имеющим конфигурацию для запуска открытия впускного клапана, когда насос остановлен. Модуль управления может быть связан с насосом и детектировать, когда насос остановлен, например, посредством измерения силы тока в двигателе привода насоса.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, каждый из блоков вакуумного насоса содержит промежуточный клапан, представленный на промежуточном трубопроводе и выполненный с возможностью  закрытия промежуточного трубопровода в автоматическом режиме, когда насос остановлен. Промежуточный клапан может, таким образом, закрывать промежуточный трубопровод автоматически и предотвращать любой обратный поток через насос в вакуумный резервуар, когда насос остановлен, и таким образом, уменьшать риск контаминации блока вакуумного насоса.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, коммуникационное соединение выходит из промежуточного трубопровода из положения после промежуточного клапана. Давление увеличивается в этом положении в промежуточном трубопроводе, когда насос блока вакуумного насоса остановлен.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, промежуточный клапан содержит контрольный клапан. Контрольный клапан, или одноходовой клапан, может закрываться, когда насос остановлен, и давление после промежуточного клапана увеличено, и таким образом, надежно предотвращает любой обратный поток через насос к вакуумному резервуару.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, промежуточный клапан содержит клапан с электрическим управлением, связанный с модулем управления, имеющим конфигурацию для запуска закрытия промежуточного клапана, когда насос остановлен. Модуль управления, который может представлять собой тот же модуль управления, какой упомянут выше, может, таким образом, являться связанным с насосом и детектировать, когда насос остановлен, например, посредством измерения силы тока в двигателе привода насоса.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, первый запорный клапан содержит контрольный клапан. Контрольный клапан, или одноходовой клапан, может закрываться, когда насос остановлен, и давление после первого запорного клапана увеличено, и таким образом, надежно предотвращать любой обратный поток через первый впускной трубопровод, и таким образом, гарантировать, что можно поддерживать системный вакуум, несмотря на то, что насос остановлен.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, первый запорный клапан содержит клапан с электрическим управлением, связанный с модулем управления, имеющим конфигурацию для запуска закрытия первого запорного клапана, когда насос остановлен. Модуль управления, который может представлять собой тот же модуль управления, какой упомянут выше, может, таким образом, являться связанным с насосом и детектировать, когда насос остановлен, например, посредством измерения силы тока в двигателе привода насоса.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, каждый из блоков вакуумного насоса содержит фильтр, представленный в вакуумном резервуаре после впускного трубопровода и дренажного клапана, и до промежуточного трубопровода. Фильтр обеспечивает очистку воздуха, всасываемого в насос.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, каждый из блоков вакуумного насоса содержит второй впускной трубопровод, соединяющий вакуумный резервуар с главным вакуумным трубопроводом, где второй запорный клапан представлен на втором впускном трубопроводе, и где второй запорный клапан выполнен с возможностью  закрытия второго впускного трубопровода в автоматическом режиме, когда насос остановлен.
Посредством двух впускных трубопроводов, первого и второго впускных трубопроводов, можно получать суммарную площадь потока, которая может обеспечивать достаточный поток для поддержания уровня вакуума для системного вакуума доильной установки. Только один из впускных трубопроводов, т.е., первый впускной трубопровод, может иметь приемник с впускным клапаном для обеспечения притока наружного воздуха в вакуумный резервуар.
Этой цели также достигают определенным способом, включающим стадии:
функционирования насоса по меньшей мере одного из блоков вакуумного насоса для всасывания воздуха из главного вакуумного трубопровода через первый впускной трубопровод, вакуумный резервуар и промежуточный трубопровод, для поддержания системного вакуума, и
остановки насоса другого блока вакуумного насоса и таким образом, автоматического закрытия первого запорного клапана, представленного на первом впускном трубопроводе, и таким образом, первого впускного трубопровода указанного другого блока вакуумного насоса.
Остановка насоса и последующее закрытие первого впускного трубопровода предотвращает любой обратный поток воздуха из вакуумного резервуара в главный вакуумный трубопровод. Вакуумный резервуар может, таким образом, являться доступным для работ по техническому обслуживанию, и системный вакуум можно поддерживать посредством другого блока или блоков вакуумных насосов из схемы осуществления вакуумного насоса.
В соответствии со следующим аспектом изобретения, способ включает дополнительную стадию:
автоматического открытия дренажного клапана и таким образом, дренажной системы, когда насос остановлен и первый запорный клапан закрыт, таким образом, позволяя выход жидкости, собранной в вакуумном резервуаре, через дренажную систему.
Дренирование вакуумного резервуара можно, таким образом, запускать в автоматическом режиме, когда вакуумный резервуар больше не подвергают воздействию вакуума, и по меньшей мере, когда атмосферное давление преобладает в вакуумном резервуаре, что обеспечивает быстрое и точное дренирование вакуумного резервуара в то же самое время, когда системный вакуум поддерживают посредством других блоков вакуумного насоса.
В соответствии со следующим аспектом изобретения, способ включает дополнительную стадию:
автоматического открытия впускного клапана и таким образом, приемника из окружающей среды в первый впускной трубопровод между первым запорным клапаном и вакуумным резервуаром, когда насос остановлен и первый запорный клапан закрыт, чтобы позволить вход наружного воздуха в приемник из окружающей среды.
Посредством введения наружного воздуха из окружающей среды непосредственно в вакуумный резервуар, давление в вакуумном резервуаре можно быстро увеличивать до уровня атмосферного давления. Атмосферное давление вносит вклад в предотвращение обратного потока через насос и в уменьшение риска контаминации блока вакуумного насоса.
В соответствии со следующим аспектом изобретения, способ включает дополнительную стадию:
автоматического закрытия промежуточного клапана, представленного на промежуточном трубопроводе, и таким образом, промежуточного трубопровода, когда насос остановлен.
Закрытие промежуточного клапана также вносит вклад в предотвращение обратного потока через насос в вакуумный резервуар и в уменьшение риска контаминации блока вакуумного насоса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение в настоящее время объяснено более подробно посредством описания различных вариантов осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан схематический вид схемы осуществления вакуумного насоса из доильной установки по изобретению.
На фиг. 2 показан схематический вид первого варианта осуществления блока вакуумного насоса из схемы осуществления вакуумного насоса на фиг. 1.
На фиг. 3 показан схематический вид второго варианта осуществления блока вакуумного насоса из схемы осуществления вакуумного насоса на фиг. 1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг. 1 описана конструкция вакуумного насоса для доильной установки. Доильная установка показана только схематически и содержит главный вакуумный трубопровод 1 и множество доильных станций 2, например, роботизированных доильных станций, имеющих доильный аппарат с доильными стаканами для надевания на животное, подлежащее доению.
Конструкция вакуумного насоса содержит по меньшей мере два блока вакуумного насоса 3. В описанных вариантах осуществления, три блока вакуумного насоса 3 представлены и соединены с главным вакуумным трубопроводом 1, однако, конструкция вакуумного насоса не является ограниченной двумя или тремя блоками вакуумного насоса 3, но более трех блоков вакуумного насоса 3 может содержаться в схеме осуществления вакуумного насоса.
Все блоки вакуумного насоса 3 из схемы осуществления вакуумного насоса могут являться эквивалентными, однако, следует отметить, что один или несколько из блоков вакуумного насоса 3 могут иметь конфигурацию, которая, по меньшей мере частично, отличается от конфигурации, описанной ниже.
Блоки вакуумного насоса 3 создают низкое давление, например, приблизительно на 50 кПа ниже атмосферного давления, которое образует системный вакуум. Системный вакуум переходит в доильные аппараты доильных станций 2 и образует доильный вакуум и пульсирующий вакуум для функционирования доильных аппаратов способом, известным по существу.
Применительно к фиг. 2, описан первый вариант осуществления одного из блоков вакуумного насоса 3. Блок вакуумного насоса 3 содержит насос 4, приводимый в движение двигателем привода 5, и вакуумный резервуар 6, соединенный с насосом 4 через промежуточный трубопровод 7. Блок вакуумного насоса 3 содержит также выпускной трубопровод 8, выходящий из насоса 4 в окружающую среду.
Двигатель привода 5 может представлять собой электрический мотор и может быть связан с модулем управления 9. Модуль управления 9 может являться связанным с двигателем привода 5 и контролировать двигатель привода 5 для запуска и остановки двигателя привода 5, и следовательно, для запуска и остановки насоса 4. Модуль управления 9 может содержать средства для регуляции скорости двигателя привода 5 и насоса 4.
В первом варианте осуществления, блок вакуумного насоса 3 содержит первый впускной трубопровод 11 и второй впускной трубопровод 12. Первый и второй впускные трубопроводы 11, 12 соединяют вакуумный резервуар 6 с главным вакуумным трубопроводом 1.
Насос 4, таким образом, выполнен с возможностью  всасывания воздуха из главного вакуумного трубопровода 1, через первый и второй впускной трубопроводы 11, 12, вакуумный резервуар 6 и промежуточный трубопровод 7, и для выгонки воздуха из насоса 4 в окружающую среду через выпускной трубопровод 8.
Блок вакуумного насоса 3 содержит также дренажную систему 13, выходящую из дна или из самого нижнего положения вакуумного резервуара 6. Дренажная система 13 содержит дренажный клапан 14, выполненный с возможностью  открытия и закрытия дренажной системы 13 в автоматическом режиме, когда давление в вакуумном резервуаре 6 увеличено, и по меньшей мере, когда атмосферное давление преобладает в вакуумном резервуаре 6.
Кроме того, блок вакуумного насоса 3 содержит фильтр 15, представленный в вакуумном резервуаре 6 после первого и второго впускных трубопроводов 11, 12 и дренажной системы 13, и до промежуточного трубопровода 7. Воздух, всасываемый из первого и второго впускных трубопроводов 11, 12, проходит через фильтр 15 до входа в промежуточный трубопровод 7.
Блок вакуумного насоса 3 содержит промежуточный клапан 7a, представленный на промежуточном трубопроводе 7 и выполненный с возможностью  открытия и закрытия промежуточного трубопровода 7. В первом варианте осуществления, промежуточный клапан 7a содержит или состоит из контрольного клапана или одноходового клапана.
Промежуточный клапан 7a выполнен с возможностью  закрытия промежуточного трубопровода 7 в автоматическом режиме, когда насос 4 остановлен, т.е., когда двигатель привода 5 остановлен модулем управления 9. Такое автоматическое закрытие можно осуществлять посредством контрольного клапана, который, например, закрывается при увеличении давления после контрольного клапана.
Блок вакуумного насоса 3 содержит первый запорный клапан 11a, представленный на первом впускном трубопроводе 11, и второй запорный клапан 12a, представленный на втором впускном трубопроводе 12. В первом варианте осуществления, первый впускной клапан 11a и второй впускной клапан 12a содержат или состоят из соответствующего контрольного клапана, или соответствующего одноходового клапана.
Первый и второй впускные клапаны 11a, 12a имеют конфигурацию для закрытия первого впускного трубопровода 11 и второго впускного трубопровода 12, соответственно, в автоматическом режиме, когда насос 4 остановлен, т.е. когда двигатель привода 5 остановлен посредством модуля управления 9. Такое автоматическое закрытие можно осуществлять посредством контрольного клапана, который, например, закрывается при увеличении давления после контрольного клапана.
Блок вакуумного насоса 3 содержит приемник 16, проходящий из окружающей среды к первому впускному трубопроводу 11 в положении между первым запорным клапаном 11a и вакуумным резервуаром 6. Приемник 16 содержит впускной клапан 16a, выполненный с возможностью  закрытия и открытия приемника 16. В частности, впускной клапан 16a выполнен с возможностью  открытия приемника 16 в автоматическом режиме, чтобы позволять вход наружного воздуха в впускной трубопровод 16 из окружающей среды, когда насос 4 остановлен, т.е. когда двигатель привода 5 остановлен модулем управления 9, и таким образом, когда первый и второй запорные клапаны 11a, 12a закрыты.
Следует отметить, что только один приемник 16 является необходимым для первого и второго впускных трубопроводов 11, 12, как можно видеть на фиг. 2.
В первом варианте осуществления, блок вакуумного насоса 3 содержит коммуникационное соединение 17, проходящее от промежуточного трубопровода 7 к впускному клапану 16a. Коммуникационное соединение 17 может содержать или состоять из трубчатого элемента, такого как шланг. Впускной клапан 16a имеет конфигурацию, чтобы поддаваться контролю посредством давления, преобладающего в промежуточном трубопроводе 7. Давление, преобладающее в промежуточном трубопроводе 7, может, таким образом, передаваться на впускной клапан 16 через коммуникационное соединение 17. Впускной клапан 16a может, таким образом, содержать или состоять из диафрагменного клапана или мембранного клапана, где давление в промежуточном трубопроводе 7 передается и действует на диафрагму или мембрану, чтобы приводить в движение тело клапана для открытия или закрытия впускного клапана 16a.
Дренажный клапан 14 выполнен с возможностью  открытия дренажной системы 13 в автоматическом режиме, когда насос 4 остановлен, т.е., когда двигатель привода 5 остановлен модулем управления 9, и таким образом, когда первый и второй запорные клапаны 11a, 12a закрыты. Когда дренажный клапан 14 открыт, жидкости, собранной в вакуумном резервуаре 6, позволяют выходить из блока вакуумного насоса 3 через дренажную систему 13. Дренажный клапан 14 выполнен с возможностью  повторного закрытия дренажной системы 13, когда насос 4 запущен, и давление в вакуумном резервуаре 6 увеличено.
В схеме осуществления вакуумного насоса, достаточное количество блоков вакуумного насоса 3 могут функционировать в нормальных условиях, чтобы поддерживать системный вакуум для использования доильными аппаратами из доильных станций 2. Когда один из блоков вакуумного насоса 3 необходимо остановить, например, для дренирования вакуумного резервуара 6, для каких-либо других работ по техническому обслуживанию или для регуляции системного вакуума, двигатель привода 5 и насос 4 блока вакуумного насоса 3 останавливают. Тогда давление в промежуточном трубопроводе 7 до насоса 4 увеличивается, что приводит к автоматическому закрытию промежуточного клапана 7a и первого и второго запорных клапанов 11a, 12a. Увеличение давления передается также на впускной клапан 16a через коммуникационное соединение 17, что заставляет впускной клапан 16a открываться автоматически. Окружающий воздух, таким образом, поступает в вакуумный резервуар 6 через приемник 16, так что атмосферное давление начинает преобладать в вакуумном резервуаре 6. Первый и второй запорные клапаны 11a, 12a и промежуточный клапан 7a имеют конфигурацию, чтобы оставаться закрытыми, так чтобы системный вакуум могли поддерживать другие блоки вакуумного насоса 3, еще функционирующие.
Когда давление в вакуумном резервуаре 6 увеличено, и по меньшей мере, когда в нем преобладает атмосферное давление, дренажный клапан 14 открывается автоматически, чтобы позволять выход воды или других возможных жидкостей через дренажную систему 13.
По окончанию дренирования, других возможных работ по техническому обслуживанию или остановки для осуществления регуляции, двигатель привода 5 и насос 4 можно запускать снова. Давление в промежуточном трубопроводе 7 увеличивается, что приводит к автоматическому открытию промежуточного клапана 7a и автоматическому закрытию впускного клапана 16a. Это приводит к уменьшению давления в вакуумном резервуаре 5, и в первом и втором впускных трубопроводах 11, 12, что приводит к автоматическому открытию первого и второго впускных клапанов 11a, 12a, при этом блок вакуумного насоса снова может вносить вклад в поддержание системного вакуума.
Применительно к фиг. 3, описан второй вариант осуществления одного из блоков вакуумного насоса 3. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления в отношении конфигурации клапанов. Как описано далее, один или несколько из первого и второго запорных клапанов 11a, 12a, промежуточного клапана 7a и впускного клапана 16a можно модифицировать, и можно заменять на соответствующий клапан с электрическим управлением.
Во втором варианте осуществления, впускной клапан 16a может, таким образом, содержать клапан с электрическим управлением, связанный с модулем управления 9. Модуль управления 9 может контролировать впускной клапан 16a для запуска открытия впускного клапана 16a, когда насос 4 остановлен. Модуль управления 9 может детектировать, когда двигатель привода 5, и таким образом, насос 4, остановлен, например, посредством измерения силы тока в двигателе привода 5 насоса 4.
Кроме того, промежуточный клапан 7a из второго варианта осуществления может содержать клапан с электрическим управлением, связанный с модулем управления 9. Модуль управления 9 может контролировать промежуточный клапан 7a для запуска закрытия промежуточного клапана 7a, когда насос 4 остановлен.
Кроме того, первый запорный клапан 11a и второй запорный клапан 12a из второго варианта осуществления могут содержать соответствующий клапан с электрическим управлением, которые оба связаны с модулем управления 9. Модуль управления 9 может контролировать первый и второй запорные клапаны 11a, 12a для запуска закрытия первого и второго запорного клапана 11a, 12a, когда насос 4 остановлен.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, является возможным обходиться без второго впускного трубопровода 12 и таким образом, без второго запорного клапана 12, как в первом, так и во втором вариантах осуществления. Только первый впускной трубопровод 11 может являться достаточным.
Настоящее изобретение не является ограниченным описанным вариантом осуществления, но может быть изменено и модифицировано в рамках объема следующей ниже формулы изобретения.