РЕГУЛЯТОР ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВАКУУМНОГО НАСОСА ДОИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к сельскохозяйственной области производства молочных продуктов, именно к технике и технологии машинного доения, более конкретно, к автоматическому регулятору производительности вакуумного насоса доильной установки.
Известен регулятор производительности вакуумного насоса доильной установки, включающий клиноременный вариатор привода вакуумного насоса и электропривод управляемого шкива вариатора (см. патент РФ №2075929, дата публик. 27.03.1997 г.)
Особенностью известного регулятора является наличие электромеханической обратной связи между расходом воздуха в магистральном вакуумпроводе и производительностью вакуумного насоса. При этом расход воздуха в известном устройстве определяется скоростью вращения крыльчатки в тракте вакуумпровода. Напряжение генератора, пропорциональное числу оборотов крыльчатки, после усиления подается на электромагнит, установленный по оси вакуумного насосу. Электромагнит обеспечивает соответствующее перемещение управляемого шкива клиноременного вариатора и изменение производительности вакуумного насоса.
В случае несанкционированного прекращения доения или появления в магистрали источника повышенного расхода воздуха известное устройство не обеспечивает требуемый уровень регулировки производительности вакуумного насоса. По этой причине блок управления и сигнализации устройства через заданный промежуток времени самостоятельно отключает электродвигатель от сети. Указанные режимы отключения питания вакуумного насоса могут повторяться и являются по существу аварийными. Это приводит к снижению эффективности доильной установки и нарушению технологии машинного доения.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является регулятор производительности вакуумного насоса доильной установки, включающий клиноременный вариатор привода вакуумного насоса и пневмоцилиндр для изменения передаточного отношения вариатора (см. авт.св. СССР №1500219, опубл. 15.08.89, бюл. №30 - прототип).
При работе известного регулятора производительность вакуумного насоса увеличивается в случае уменьшении разрежения в коммуникациях доильной установки. Вакуум из ресивера по импульсному каналу или сигнальному трубопроводу поступает на вход пневматической камеры конической формы, снабженной упругой мембраной в основании конуса. Изгиб мембраны пневматической камеры через систему рычагов передается на управляемый шкив вариатора для изменения частоты вращения вакуумного насоса и поддержания требуемого давления в вакуумном тракте.
Диапазон упругих деформаций мембраны пневматической камеры и смещение управляемого шкива вариатора при этом сравнительно невелики и составляют от одного до несколько миллиметров. Это может оказаться недостаточным для поддержания необходимых по технологии машинного доения оборотов вала вакуумного насоса и разрежения в магистралях доильной установки, в том числе, при значительных изменениях режимов доения.
Решаемой задачей полезной модели является создание сравнительно простого и надежного регулятора скорости вращения вакуумного насоса, обеспечивающего достаточно широкий диапазон регулирования, повышение стабильности вакуумного режима и эффективности функционирования доильной установки в условиях фермерского хозяйства.
Указанная задача решается тем, что в регуляторе производительности вакуумного насоса доильной установки, включающем клиноременный вариатор привода вакуумного насоса и пневмоцилиндр для изменения передаточного отношения вариатора, согласно полезной модели, внутри корпуса пневмоцилиндра, расположенного по оси вала вакуумного насоса, установлены толкатель и, размещенные между его неподвижной и подвижной донными частями, рабочий цилиндр, поршень со штоком и возвратная пружина, толкатель выполнен в виде, по крайней мере, двух штанг, установленных симметрично относительно оси вала вакуумного насоса и закрепленных одним концом на подвижной донной части корпуса пневмоцилиндра, а другим, через пару вращения, с управляемым коническим шкивом вариатора, причем полость рабочего цилиндра со стороны неподвижной донной части соединена через импульсный канал с вакуумным трактом доильной установки.
Такое выполнение устройства позволяет сравнительно простыми средствами решить указанную задачу создания сравнительно простого и надежного регулятора скорости вращения вакуумного насоса. Пневмоцилиндр, снабженный рабочим цилиндром, поршнем и возвратной пружиной, благодаря наличию подвижной донной части и скрепленных с ней
штанг толкателя, обеспечивает значительно большее смещение управляемого конического шкива вариатора. Указанное выполнение регулятора и наличие обратной связи «вакуум - производительность насоса» по параметру давления через импульсный канал к пневмоцилиндру обеспечивают более широкий диапазон регулирования производительности вакуумного насоса при одновременном повышении стабильности рабочих режимов и эффективности функционирования доильной установки.
На фиг.1 представлено сечение регулятора производительности вакуумного насоса доильной установки.
Регулятор содержит вакуумный насос 1, клиноременный вариатор 2 привода вакуумного насоса 1 и пневмоцилиндр 3 для изменения передаточного отношения вариатора 2. Пневмоцилиндр 3 расположен по оси вала 4 вакуумного насоса 1. Внутри корпуса пневмоцилиндра 3 между его неподвижной и подвижной донными частями 5, 6 размещены рабочий цилиндр 7, поршень 8 со штоком 9 и возвратная пружина 10.
Толкатель выполнен в виде двух штанг 11, симметрично расположенных относительно оси пневмоцилиндра 3 и вала 4 вакуумного насоса 1. Шток 9, пружина 10 и штанги 11 толкателя одним концом укреплены на подвижной донной части 6 пневмоцилиндра 3. Другим концом штанги 11 кинематически связаны через пару вращения в виде шариков 12 с управляемым коническим шкивом 13 клиноременного вариатора 2. Второй конец пружины упирается в шайбу 14 внутри рабочего цилиндра 7. Полость рабочего цилиндра 7 со стороны неподвижной донной части 5 соединена через импульсный канал 15 с вакуумным трактом доильной установки (не показаны). Основание вакуумного насоса 1 обозначено поз.16, держатель пневмоцилиндра 3 - поз.17 и нерегулируемый шкив вариатора 2 - поз.18.
Регулятор производительности вакуумного насоса доильной установки функционирует следующим образом.
Включение агрегатов доильной установки и электродвигателя привода вариатора 2 осуществляется с пульта управления (не показаны). При этом электродвигатель приводит в движение клиноременный вариатор 2, который через шкивы 13, 18 вращает вал 4 вакуумного насоса 1. В магистрали вакуумного тракта доильной установки создается вакуум.
Номинальное разрежение регулируется вакуумным регулятором разрежения и контролируется вакуумметром (не показаны). Вариатор 2 обеспечивает оптимальный скоростной режим работы вакуумного насоса 1 путем плавного изменения передаточного отношения вариатора 2 при согласованном сближении одной пары конических шкивов и раздвижением другой при помощи механизма синхронизации (не показаны).
Давление в вакуумной магистрали доильной установки и в импульсном канале 15 в начальном положении является равным давлению пружины 10 на поршень 8. При включении вакуумного насоса 1 вакуум по каналу 15 поступает в рабочий объем цилиндра 7. Поршень 8, под действием вакуума, притягивается к неподвижной донной части 5 корпуса пневмоцилиндра 3, перемещая подвижную донную часть 6 и сжимая пружину 10. Под давлением донной части 6 штанги 11 толкателя прижимают управляемый конический шкив 13 вариатора 2 к нерегулируемому шкиву 18, снижая передаточное отношение вариатор 2 и обороты вала 4 вакуумного насоса 1.
При увеличении давления в канале 15, а также в полости цилиндра 7 выше номинального, поршень 8 под давлением пружины 10 перемещает подвижную донную часть 6, штанги 11 толкателя и шкив 13 в направлении от вакуумного насоса 1. Вследствие этого происходит уменьшение контактного диаметра шкивов 13, 18 вариатора 2, увеличение оборотов вала 4 вакуумного насоса 1 и понижение давления в вакуумных магистралях.
Число одновременно работающих доильных аппаратов не остается постоянным и зависит от физиологического состояния стада, соблюдения требований технологии машинного доения и функционирования предложенной системы. Избыточное падение давления выводит вакуумную систему и доильную установку из оптимального рабочего режима. Поршень 10 и штанги 11 толкателя будут смещаться в направлении вакуумного насоса 1, увеличивая контактный диаметр шкивов 13, 18 вариатора 2, что приводит к нормализации работы вакуумного насоса 1 и доильной установки в целом.
Для доильных установок УВУ-60/45, с учетом характеристик вакуумного насоса 1 и состояния вакуумного тракта, постоянная величина разрежения, необходимая для работы доильной установки составляет около 48 кПа, но не менее 47 кПа. Доение при малом или большом числе доильных аппаратов будет сопровождаться, соответственно, повышением или понижением разрежения в подсосковых камерах доильных стаканов.
Наличие в предложенном регуляторе производительности вакуумного насоса доильной установки пневмоцилиндра описанной конструкции и линии обратной связи по давлению обеспечивает поддержание режимов работы доильной установки при различных частотах вращения ротора вакуумного насоса, а также при изменении количества одновременно работающих доильных аппаратов в условиях фермерского хозяйства.
Сравнительно простая в изготовления конструкция предложенного регулятора отличается надежностью при эксплуатации в широким диапазоне регулирования производительности вакуумного насоса. В результате согласованной работы предложенного регулятора, вакуумного насоса и вакуумных коммуникаций с доильными аппаратами обеспечивается стабильность режимов доения, повышение моторесурса вакуумного насоса и эффективности доильной установки в условиях фермерского хозяйства.