ДОИЛЬНАЯ УСТАНОВКА
MILKING MACHINE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к установкам для доения коров.
Известно устройство для доения (а.с. СССР №1340678, МПК A01J 7/00), содержащее доильные аппараты, вакуумную и молочную трубную магистрали, молокомеры, молокоприемник и источник вакуума, в котором молочную магистраль делят на два участка. На первом участке молочной магистрали осуществляется технологический процесс машинного доения, а на втором участке - транспортировка молока в молочное отделение, что снижает перепад давлений на первом участке молочной магистрали и исключает монтаж подъемных арок для проезда мобильных транспортных средств.
Недостатками устройства являются невозможность увеличения гидравлического уклона, нестабильность движения газожидкостного потока молока в молочной магистрали на участке доения коров и подъем жидкости в начале второго участка магистрали только при перекрытии всего живого сечения трубы, что вызывает подъем жидкости при большей величине разрежения. Все это не приводит к уменьшению перепада давлений в молочной магистрали и способствует переходу ламинарного движения потока молока в турбулентное, что приводит к образованию в молочной магистрали пробкового движения молока по всей длине, разрушению белковой оболочки жировых шариков и сбиванию жира.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности признаков является принятое за прототип устройство для доения (а.с. СССР №1438665, МПК A01J 5/00), содержащее доильные аппараты, вакуумную и молочную трубную магистрали, молокомеры, молокоприемник и источник вакуума, при этом по всей длине в верхней молочной магистрали, на участке, где производят доение коров, установлены воронкообразные вертикальные расширители, соединенные с молокомерами, из которых молоко направляется в нижний молокопровод. При машинном доении поток молока от доильного аппарата не разбегается по всей длине молочной магистрали, а сразу через расширители стекает в молокомеры и освобождает полностью молочную магистраль на прямом участке от наличия молока, что в отличие от аналога снижает и стабилизирует перепад разрежения в разветвленной трубной магистрали доильной установки.
Наиболее существенными недостатками данного устройства для доения являются двойное увеличение длины молочной магистрали на участке доения коров за счет наличия нижнего молокопровода, увеличение объема молочной магистрали в результате установки многочисленных молокомеров и значительное усложнение системы разветвления тупиковой трубной молочной магистрали доильной установки. Все это в совокупности не позволяет устранить перепад разрежения в молочной магистрали и удалить остатки молока и промывочной жидкости из молокомеров, при этом так же увеличивается трудоемкость по управлению молокомерами в процессе машинного доения и при их промывке.
Задачей изобретения является устранение перепада разрежения в молочной магистрали на участке доения коров доильной установки за счет конструктивно-технологического упрощения движения газожидкостного потока молока по отношению к прототипу, обеспечивающего ламинарный характер его движения, что стабилизирует режим работы доильных аппаратов, вследствие чего повышается продуктивность животных, устраняются потери жировой фракции молока и снижается заболеваемость вымени коров маститом.
Эта задача достигается тем, что в предлагаемой доильной установке, включающей доильные аппараты, соединяемые одновременно в процессе доения с вакуумной и молочной трубными магистралями, концы последних соединены с молокомерами и молокоприемником, к которому подключен источник вакуума, в отличие от прототипа молочная трубная магистраль на участке, где производится доение, разделена по всей длине на каскадно-петлевую систему, представляющую собой соединенные петлями независимые наклонные участки молокопровода с геометрическим углом наклона каждого из них, соответствующим ламинарному движению потока молока и максимальному расходу трубопровода, и с радиусом изгиба петли, обеспечивающим минимальную степень перекрытия жидкостью поперечного сечения трубы.
Необходимость деления молочной магистрали, где происходит доение, на каскадно-петлевую систему в виде раздельных наклонных участков, соединенных между собой петлями с определенным радиусом изгиба петли, объясняется тем, что фактическая величина уклона молочной магистрали существующих доильных установок не обеспечивает удаление молока из трубы молокопровода с ламинарным безнапорным характером движения газожидкостного потока согласно числа Рейнольдса. Поток молока растекается вдоль трубной молочной магистрали в разные стороны от молочного крана, к которому подсоединяется доильный аппарат в процессе доения, и таким образом заполняется весь стойловый участок молокопровода. При этом первоначальное ламинарное движение потока молока преобразуется в турбулентное, в результате чего возникает пробкообразование в трубе. При турбулентном движении потока молока согласно гидродинамической теории маслообразования Кука-Асейкина возникают вихри и создают эффект сепарации молока, что вызывает разрушение белковых оболочек жировых шариков и их дальнейшее сбивание. Эвакуация молока из молочной магистрали происходит за счет гидравлического уклона в сторону молокоприемника. Величина гидравлического уклона определяется в основном длиной трубопровода. При длинном трубопроводе движение потока можно принять равномерным и, учитывая равенство гидродинамического давления и скоростей в начале и конце сечения трубы при безнапорном режиме течения потока молока, величину гидравлического уклона определяют равной геометрическому углу уклона молокопровода.
Геометрический угол уклона прямо пропорционален разности начальной и конечной высот молокопровода и обратно пропорционален его длине. Высота в начале молокопровода ограничена возможностью доярки дотянуться до молочного крана, а конечная высота - наличием технологических систем поения, привязи и кормления, поэтому разностью установочных высот невозможно изменить в широком диапазоне геометрический угол уклона. Его возможно изменять технологически и конструктивно в широком диапазоне за счет изменения длины молокопровода. При этом должно выполняться одновременно три условия. Первое и основное - движение жидкого потока молока должно осуществляться безнапорно и в ламинарном режиме, обеспечивающем сохранение белково-жировой структуры молока. Второе - расход трубопровода должен быть больше количества поступающего в него молока от доильных аппаратов. Кроме того, положительным известным фактором является пропорциональное увеличение расхода от увеличения геометрического угла уклона трубопровода. Третье - не должно происходить пробкообразование молока в трубопроводе, что моментально приведет к перепаду разрежения в нем, поэтому прямой участок молокопровода доильной установки, разделенный по всей длине на каскадно-петлевую систему, представляющую собой независимые наклонные участки молокопровода с геометрическим углом наклона каждого из них, соответствующим ламинарному движению потока молока и максимальному расходу трубопровода, исключает пробкообразование и, кроме того, газожидкостный поток молока, поступающий в молочную магистраль через кран из молочного шланга доильного аппарата, имеет преимущественно одностороннее движение в сторону молокоприемника. Независимые наклонные участки каскадно-петлевой системы молокопровода соединяются петлями, каждая из которых представляет собой изогнутую гибкую трубу, по сечению равную сечению трубы молокопровода, а радиус изгиба петли выполнен из условия, что поперечное сечение петли перекрывает малая часть потока молока и образуется минипробка, которая моментально отсасывается через каскадно-петлевую молочную магистраль в транспортную. Периодическое моментальное удаление единичной порции молока из молочной магистрали доильной установки, с одной стороны, не требует большого расхода разрежения, а с другой стороны, создает эффект пустоты молочной магистрали, что и обеспечивает в ней стабильное разрежение.
Доильная установка представлена на фигуре и содержит доильные аппараты 1, которые в процессе машинного доения соединяются через замки 2 с вакуумной 3 и каскадно-петлевой 4 магистралями на участке доения, которые в торце соединены П-образной аркой 5, а с противоположных сторон через транспортные молочные магистрали 6 с соответствующими молокомерами 7, которые периодически направляют учтенные порции молока в молокоприемник 8, соединенный с вакуумным насосом 9, который создает разрежение в вакуумной 3, каскадно-петлевой 4 и транспортной 6 магистралях. Каскадно-петлевая система 4 молочной магистрали, где происходит доение, разделена на отдельные последовательно расположенные наклонные участки 10 с таким геометрическим углом наклона в сторону молокоприемника 8, что поток молока транспортируется с максимальным расходом и в ламинарном режиме. Наклонные участки 11 соединены петлями 10 с таким радиусом изгиба петли, который обеспечивает минимальную площадь перекрытия сечения трубы потоком молока.
Доильная установка работает следующим образом. В процессе машинного доения от доильных аппаратов 1 газожидкостная смесь элементарного потока молока через замки 2 поступает в каскадно-петлевую систему 4 молочной магистрали и разделяется на газовую и жидкую составляющие, последняя из которых за счет геометрического угла наклона участка 11 каскадно-петлевой системы 4 перемещается в ламинарном режиме с максимальным расходом трубы к петле 10. Элементарные потоки молока от доильного аппарата 1 накапливаются в петле 10 и перекрывают изгиб трубы с минимальным радиусом. Элементарный объем молока, образующийся в петле 10 в виде пробки, моментально получает воздействие за счет разрежения и удаляется по транспортному молокопроводу 6 к дозаторам 7 и молокоприемнику 8. Продолжительность отдельного такта сосания доильного аппарата больше продолжительности транспортировки элементарного объема потока молока от доильного аппарата 1 через каскадно-петлевую систему 4 и транспортную 6 молочных магистралей до молокоприемника 8, что обеспечивает стабильное разрежение в молочной магистрали.
Предложенная доильная установка может быть практически использована на молочных фермах и комплексах. Опытные образцы предложенной доильной установки в эксплуатационных условиях позволили за счет устранения падения разрежения на участке доения молочной магистрали до 2 кПа стабилизировать режим работы доильного аппарата и, как следствие, повысить продуктивность коров до 15% в год и снизить заболеваемость субклинической формой мастита молочной железы животных до 25%.