Электропульсатор доильного аппарата

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к автоматизации технологических процессов в животноводстве, а именно к пульсаторам с электромагнитным управлением.
Уровень техники
Известен электромагнитный 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. RU № 1782486, кл. A01 J5/14).
Недостатками аналога являются неразборная конструкция, которая не позволяет осуществлять промывку пульсатора, а также отсутствие фильтра, что приводит к загрязнению конструкции и снижению ее надежности. Кроме того, в описанной конструкции происходит неуправляемый обратный ход клапана. 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 приводит 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.
Известен электромагнитный пульсатор доильного аппарата, содержащий корпус с воздухозаборными отверстиями, камерами постоянного и переменного вакуума, которые соединены между собой через коммутируемое клапаном отверстие, причем коммутирующий клапан связан с якорем посредством штока, отличающийся тем, что в корпусе установлен линейный электродвигатель со сборным якорем из двух магнитных вставок и немагнитной прослойки, прикрепленным посередине штока и расположенным между двух магнитопроводов П-образной формы с намагничивающими катушками (см. RU № 79236, кл. A01 J5/14).
Данный аналог имеет существенный недостаток – это высокий расход вакуума в процессе работы доильного аппарата, что снижает энергоэффективность установки в целом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту, и принимаемым авторами за прототип является электропульсатор доильного аппарата, содержащий корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума, атмосферный канал с фильтром, клапанный механизм, соединенный с линейным электродвигателем, отличающийся тем, что в камере переменного вакуума на конце вала линейного электродвигателя закреплен конусный клапан, а на скользящей посадке расположен нижний клапан в форме диска, перекрывающий камеру постоянного вакуума при нижнем положении якоря линейного электродвигателя и открывающий камеру постоянного вакуума посредством упора при верхнем положении якоря (см. RU № 2447653, кл. A01 J5/14).
В процессе эксплуатации описанного прототипа было выявлено, что многократные быстропротекающие возвратно-поступательные перемещения клапанного механизма происходят с нарушением соосности конусного клапана относительно атмосферного канала. Это вызвано трением штока о внутренние поверхности магнитопроводов и прямоугольной формой посадочного места для конусного клапана. В результате конусный клапан не полностью перекрывает атмосферный канал, из-за этого величина давления в межстенных камерах доильных стаканов не соответствует необходимому уровню для создания пульсаций вакуума, соответствующих физиологическим особенностям процесса молокоотдачи.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который достигается заявляемой полезной моделью, заключается в стабильном и плотном прилегании клапанного механизма к посадочному месту при каждом такте перекрытия атмосферного канала.
Технический результат достигается с помощью электропульсатора доильного аппарата, содержащего корпус с патрубками постоянного вакуума и переменного давления, атмосферный канал с фильтром и крышкой, клапанный механизм, расположенный в камере переменного давления и соединенный с линейным электродвигателем, на конце штока которого закреплен конусный клапан, а на скользящей посадке расположен тарельчатый клапан в форме диска, перекрывающий камеру постоянного вакуума при нижнем положении якоря линейного электродвигателя и открывающий камеру постоянного вакуума посредством упора при верхнем положении якоря, когда конусный клапан упирается в посадочное место; во внешних частях магнитопроводов линейного электродвигателя установлено два идентичных элемента магнитожидкостного уплотнения, каждый из которых расположен в пазе, заполненном магнитной жидкостью, утечку которой исключает тороидальный постоянный магнит, ограниченный фиксатором.
Применение заявляемого электропульсатора доильного аппарата обеспечивает стабильные без перекосов возвратно-поступательные перемещения клапанного механизма с минимальным трением штока о внутренние поверхности магнитопроводов, за счет добавления в магнитопроводах элементов магнитожидкостного уплотнения и изменения формы краев атмосферного канала в месте посадки конусного клапана. Благодаря этому в межстенных камерах доильных стаканов создаются стабильные пульсации вакуума, соответствующие физиологическим особенностям процесса молокоотдачи.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен общий вид электропульсатора доильного аппарата в разрезе.
На Фиг. 2 изображен увеличенный разрез верхней части электропульсатора доильного аппарата при такте перекрытия атмосферного канала.
На Фиг. 1 и 2 обозначены следующие детали:
1 – корпус;
2 – патрубок постоянного вакуума;
3 – патрубок переменного давления;
4 – атмосферный канал;
5 – фильтр;
6 – крышка;
7 – перегородка;
8 – отверстие в перегородке;
9 – камера постоянного вакуума;
10 – камера переменного давления;
11 – шток;
12 – сборный якорь;
13 – магнитопроводящие диски;
14 – немагнитная прослойка;
15, 16 – магнитопроводы;
17, 18 – намагничивающие катушки;
19 – разъем;
20 – элемент магнитожидкостного уплотнения;
21 – паз в магнитопроводе;
22 – магнитная жидкость;
23 – тороидальный постоянный магнит;
24 – фиксатор;
25 – конусный клапан;
26 – тарельчатый клапан;
27 – упор;
28 – посадочное место для конусного клапана.
Осуществление полезной модели
Электропульсатор доильного аппарата состоит из: корпуса 1, внутри которого расположен линейный электродвигатель и клапанный механизм (на фиг. отдельно не обозначены). Верхняя часть корпуса имеет патрубок 2 постоянного вакуума, соединенный с вакуум-проводом доильной установки (на фиг. не показан), и патрубок 3 переменного давления, соединенный через коллектор доильной установки с межстенными камерами доильных стаканов (на фиг. не показаны), а также атмосферный канал 4 с фильтром 5, зафиксированным крышкой 6. Внутри верхней части корпуса 1 расположена перегородка 7 с отверстием 8, разделяющая камеру 9 постоянного вакуума и камеру 10 переменного давления. Через отверстие 8 вставлен шток 11, который является основой для сборного якоря 12 линейного электродвигателя из двух магнитопроводящих дисков 13 и немагнитной прослойки 14. Сборный якорь 12 располагается между двух одинаковых магнитопроводов 15, 16 П-образной формы с намагничивающими катушками 17, 18, выводы которых через разъем 19 подключаются к системе управления (на фиг. не показана). Шток 11 проходит через осевые отверстия магнитопроводов 15, 16 и фиксируется соосно за счет двух идентичных элементов 20 магнитожидкостного уплотнения, расположенных в пазах 21, выточенных с внешней стороны магнитопроводов 15, 16, и состоящих из магнитной жидкости 22, тороидального постоянного магнита 23 и фиксатора 24.
В верхней части штока 11 закреплен конусный клапан 25, а на скользящей посадке расположен тарельчатый клапан 26 в форме диска, под которым имеется упор 27. Атмосферный канал 4 имеет посадочное место 28, соответствующее по форме конусному клапану 25.
Электропульсатор доильного аппарата работает следующим образом. Когда система управления электропульсатором отключена, клапанный механизм обеспечивает подачу атмосферного давления в межстенные камеры доильных стаканов через патрубок 3 переменного давления из атмосферного канала 4. Это происходит за счет того, что тарельчатый клапан 26 притягивается под действием вакуумметрического давления из вакуумной системы доильной установки, подаваемого через патрубок 2 постоянного вакуума, и перекрывает отверстие 8 в перегородке 7, предотвращая расход вакуума в системе. Конусный клапан 25, соединенный при помощи штока 11 со сборным якорем 12 находится в свободном положении.
При начале процесса доения система управления, в зависимости от заданного режима, подает управляющие сигналы на намагничивающие катушки 17, 18 линейного электродвигателя. Линейный электродвигатель позволяет управлять амплитудой перемещения сборного якоря 12, следовательно, и возвратно-поступательными движениями конусного клапана 25. Для устранения нарушения соосности конусного клапана 25 относительно атмосферного канала 4 и минимизации величины трения штока 11 о внутренние поверхности магнитопроводов 15, 16 в их внешней части расположено два идентичных элемента 20 магнитожидкостного уплотнения. Каждый из идентичных элементов 20 располагается в пазе 21, заполненном магнитной жидкостью 22. Утечку магнитной жидкости 22 в пазе 21 исключает тороидальный постоянный магнит 23, ограниченный фиксатором 24. В процессе движения штока 11 элементы 20 магнитожидкостного уплотнения удерживают его в строго осевом положении, исключая перекосы, стопорение и вибрацию.
Когда конусный клапан 25 занимает крайнее верхнее положение, он упирается в посадочное место 28, тем самым обеспечивается плотное перекрывание атмосферного канала 4. При этом отверстие 8 в перегородке 7 открыто, поскольку тарельчатый клапан 26 поднимается упором 27 (см. фиг. 2). Вакуумметрическое давление через патрубок 2 постоянного вакуума заполняет разделяющую камеру 9 постоянного вакуума и через отверстие 8 камеру 10 переменного давления, затем распространяется по патрубку 3 в межстенные камеры доильных стаканов, обеспечивая стандартный технологических процесс машинного доения. 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 25 начинает переходить в нижнее положение, упор 27 на штоке 11 линейного электродвигателя опускается вниз, тарельчатый клапан 26 под действием вакуума притягивается и перекрывает отверстие 8 в перегородке 7, предотвращая расход вакуума в системе. Через крышку 6, фильтр 5, атмосферный канал 4, поступает атмосферный воздух, постепенно заполняя камеру 10 переменного давления и через патрубок 3 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 сосок вымени. Происходит переходный процесс от такта сосания к такту сжатия. Регулируя плавность перемещения конусного клапана 25 вниз при помощи линейного электродвигателя, появляется возможность управлять динамикой переходного процесса от такта сосания к такту сжатия. Когда конусный клапан 25 занимает крайнее нижнее положение, отверстие 8 в перегородке 7 также перекрыто тарельчатым клапаном 26, а атмосферный канал 4 полностью открыт. Камера 10 переменного давления, патрубок 3 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 задается числом пульсаций, продолжительность циклов регулируется соотношением тактов. 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.
Применение линейного электродвигателя позволяет плавно перемещать конусный клапан 25 в крайнее нижнее положение, регулируя тем самым динамику переходного процесса от такта сосания к такту сжатия. 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.
В отличие от прототипа, заявленный электропульсатор доильного аппарата снабжен двумя элементами магнитожидкосного уплотнения, расположенных в пазах внешней части магнитопроводов и состоящих из магнитной жидкости, удерживаемой в пазах тороидальным постоянным магнитом, ограниченным фиксатором. А также имеет посадочное место для конусного клапана.
Применение заявляемого электропульсатора доильного аппарата позволяет обеспечить заданную величину давления в межстенных камерах доильных стаканов, которая соответствует необходимому уровню для создания пульсаций вакуума, отвечающим физиологическим особенностям процесса молокоотдачи. Кроме этого уменьшается расход вакуума в процессе работы доильной установки и повышается энергоэффективность работы вакуумной системы.