Устройство для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы
DEVICE FOR AUTOMATED CONTROL OF PROCESS OF MILKING BY QUARTER OF UDDER OF COW

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для механизации и автоматизации процесса доения коров.
Известен манипулятор для доения коров, содержащий в качестве основных узлов автомат управления, исполнительный механизм, дугообразную подвеску и улавливатель доильных стаканов, исполнительный механизм выполнен в виде вертикально смонтированного на коллекторе доильного аппарата между стаканами пневмоцилиндра со штоком, верхний конец которого оборудован оголовком в виде эллипсоида с горизонтальной большой осью, а доильный аппарат центрирован в разрезных кольцах саморегулируемых телескопических связей улавливателя доильных стаканов, закрепленного на исполнительном механизме и соединенного с подвеской гибкой связью, регулируемой по высоте. (Патент РФ № 2186486, МПК А01J 5/00, опубл.10.03.2002).
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, большая материалоемкость, отсутствие датчика-счетчика потока молока, невозможность автоматического управления доением коров, недостаточная надежность работы манипулятора.
Известен манипулятор доильной установки, содержащий держатель доильных стаканов, снабженных сильфонными механизмами додаивания и  ловушкой, установленными на штоке, управляемом первым пневмоцилиндром, который в свою очередь соединен с  поворотным рычагом, управляемым вторым пневмоцилиндром вывода манипулятора; блок управления, состоящий из четырех датчиков, каждый из которых своими входами соединены через коллекторы с доильными стаканами, а выходами с молочным шлангом через управляемый пневмозажим с общим молокопроводом (а.с. СССР № 1750511 A1, М.Кл. A01J7/00, опубл. 30.07.1992, Бюл. № 28).
К недостаткам известного устройства относятся конструктивная сложность, невозможность индивидуального отключения выдоенной доли вымени от вакуума с целью исключения холостого доения, отсутствие регулирования режимов работы доильного аппарата (частота пульсации, соотношение тактов) в зависимости от скорости молокоотдачи, отсутствие контроля температуры и электропроводности молока для диагностики состояния вымени животного с последующей цифровой обработкой и передачей данных в компьютерную сеть.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее коллектор с доильными стаканами, пневмоцилиндр, подключенный через электромагнитный клапан к вакуумной линии и соединенный гибкой механической связью с коллектором, счетчик-датчик потока молока с отключателем вакуума, пульсатор, подключенный, попарно к доильным стаканам, блок управления доением (сослаться на источник).
К недостаткам известного устройства относится невозможность управления процессом доения по четвертям вымени с последующим их отключением от вакуума или переключением на пониженный физиологически безопасный вакуум исключения холостого доения и пассивного удержания на сосках вымени перед снятием доильных стаканов, отсутствие контроля электропроводности молока для диагностики состояния вымени животного.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса машинного доения, учитывающего неравномерность развития и продолжительности выдаивания отдельных четвертей вымени животных, исключение холостого доения и отрицательного воздействия высокого вакуума на соски и четверти вымени, снижение потерь вакуума при подключении доильных аппаратов, ранняя диагностика субклинических маститов по контролю электропроводности молока, повышение продуктивного долголетия животных.
В результате использования предлагаемого изобретения повышаются надежность и физиологичность работы доильного аппарата за счет автоматического управления процессом доения электромагнитным пульсатором с регулируемыми параметрами на основе непрерывного измерения датчиком-счетчиком потока молока от вымени коровы, снижение подсоскового вакуума по показаниям датчиков потока и электропроводности молока до физиологически безопасного уровня в каждом доильном стакане после выдаивания соответствующих четвертей вымени за счет установки в каждом впускном патрубке коллектора управляемого клапанного механизма, последующего полного отключения вакуума и одновременного снятия доильных стаканов после выдаивания последней четверти вымени.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве  для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы, содержащем коллектор с входными патрубками, подключенными к доильным стаканам, пневмоцилиндр, подключенный через электромагнитный клапан к вакуумпроводу и соединенный гибкой механической связью с коллектором, датчик-счетчик потока молока, снабженный отключателем вакуума, подключенным к электромагнитному клапану и соединенный с молокопроводом, электромагнитный пульсатор, подключенный к блоку управления доением, вакуумпроводу и попарно двойным вакуумным шлангом к доильным стаканам, датчики потока и электропроводности молока, согласно изобретению, на каждом входном патрубке коллектора расположен управляемый клапанный механизм, состоящий из электромагнитной катушки и сердечника в виде неодимового магнита с закрепленным на нижнем конце шарообразным клапаном с возможностью перекрытия им выпускного отверстия патрубка, которое выполнено из немагнитного материала и снабжено неперекрываемой калиброванной щелью, при этом ход сердечника в верхней части патрубка ограничивается неподвижным упором из магнитного материала, который может притягивать и удерживать  сердечник, а под каждым выпускным отверстием в коллекторе в специальной камере с калиброванным отверстием установлены датчики потока и электропроводности молока, которые вместе с электромагнитной катушкой через электронный коммутатор кабелем подключены к блоку управления.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема устройства для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы, на фиг. 2 - доильные стаканы с коллектором, снабженным управляемыми клапанными механизмами и датчиками потока и электропроводности молока.
Устройство для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы содержит коллектор 1 с расположенными на входных патрубках 2 управляемыми клапанными механизмами 3, двойной вакуумный шланг 4, доильные стаканы 5, пневмоцилиндр 6 с гибкой механической связью 7, электромагнитный клапан 8, вакуумпровод 9, датчик- счетчик потока молока 10 с отключателем вакуума 11, молокопровод 12, электромагнитный пульсатор 13, блок управления 14, кабель 15.
Управляемый клапанный механизм 3 состоит из электромагнитной катушки 16, сердечника 17 в виде неодимового магнита с закрепленным на нижнем конце шарообразным клапаном 18, перекрываемого выпускного отверстия 19 с неперекрываемой калиброванной щелью 20, неподвижного упора 21 из магнитного материала. Датчики потока и электропроводности молока 22 находятся под перекрываемым выпускным отверстием 19 в специальной камере 23 с калиброванным отверстием 24 и через электронный коммутатор 25 вместе с электромагнитной катушкой 16 посредством кабеля 15 подключены к блоку управления 14.
Устройство  для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени  работает следующим образом.
При нажатии кнопки «Пуск» (на фиг. не показана) блока управления 14  в пневмоцилиндр 6, через электромагнитный клапан 8 поступает атмосферное давление и гибкая механическая связь 7 вытягивается, следуя за коллектором 1. На электромагнитные катушки 16, подключенные через электронный коммутатор 25 и кабель 15 к блоку управления 14, подается напряжение  и сердечники 17 в виде неодимовых магнитов с закрепленными на нижних концах шарообразными клапанами 18 в каждом патрубке 2 одновременно поднимаются вверх, освобождая выпускные отверстия 19, при этом сердечники в верхней части притягиваются к неподвижным упорам 21 из магнитного материала,  и удерживаются в верхнем положении. Затем  из молокопровода 12 вакуум поступает в датчик-счетчик потока молока 10, далее через открытый отключатель вакуума 11, управляемый  электромагнитным клапаном 8,  поступает в коллектор 1 через открытые шарообразные клапаны 18 к доильным стаканам 5. Одновременно начинает работать электромагнитный пульсатор 13, подключенный к блоку управления доением 14, вакуумпроводу 9 и попарно двойным вакуумным шлангом 4 к доильным стаканам 5, подавая в них пульсирующий вакуум.
Дояр подключает доильные стаканы 5 к вымени коровы и начинается процесс доения. Молоко от доильных стаканов 5 через входные патрубки 2  и открытые выпускные  отверстия 19 поступает в специальную камеру 23  с калиброванным отверстием 24, в которой расположены электродные датчики потока и электропроводности молока 22. Контакты датчиков замыкаются, начинается контроль поступления молока от каждой четверти вымени,  одновременно определяется электропроводность молока, характеризующая состояние здоровья четверти вымени коровы. Калиброванное отверстие 24 имеет пропускную способность 50 мл/мин. При большей скорости молокоотдачи контакты датчиков потока и электропроводности молока 22 всегда замкнуты, поскольку молоко переполняет специальную камеру 23 и сливается в коллектор 1. В конце доения когда поток молока с каждой четверти вымени становится меньше 50 мл/мин, уровень молока в специальной камере 23 снижается и все молоко стекает через калиброванное отверстие 24, датчики потока и электропроводности молока 22 размыкаются и блок управления 14 подает команду на электромагнитную катушку 16, которая втягивает сердечник 17 с шарообразным клапаном 18, последний перекрывает выпускное отверстие 19 и под соском коровы устанавливается пониженный уровень вакуума, распространяемый из коллектора 1 через неперекрываемую калиброванную щель 20  в подсосковое пространство. Аналогично происходит в других доильных стаканах. После окончания доения последней четверти блок управления 14 через электромагнитный клапан 8 подает команду на отключатель вакуума 11, одновременно от этого же клапана подается вакуумметрическое давление в пневмоцилиндр 6, который втягивает гибкую механическую связь 7 и коллектор 1 с доильными стаканами 5 отсоединяется от вымени коровы. Процесс доения завершен.