ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ
MILKING MACHINE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для доения коров.
Известен доильный аппарат, содержащий доильные стаканы, пульсатор, коллектор, молочно-вакуумные шланги, молочную приставку с термостатическим сильфоном, исполняющим механизмом в виде рычажно-шарнирного механизма, штоком с пружиной и клапаном. Рычажно-шарнирный механизм включает шарнирно установленный рычаг, рейку, гибкую пластину и пружины. [Квашенников В.И. Повышение эффективности использования линейных доильных установок за счет совершенствования эксплуатационных режимов технических средств: Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. - СПб, 1996. - 46 с.]
Известный доильный аппарат имеет недостатки. Громоздкость исполняющего механизма. Ненадежность в работе из-за наличия рычажно-шарнирного механизма для переключения доильного аппарата на такт сжатия после окончания молокоотдачи. К тому же для взвода исполняющего механизма и подключения пульсатора к вакуумпроводу перед началом доения необходима пусковая кнопка, установленная на штоке и включаемая вручную. Отмеченные недостатки усложняют эксплуатацию и создают неудобства для оператора при эксплуатации доильного аппарата.
7
Также известен доильный аппарат, содержащий двухкамерные доильные стаканы, коллектор, пульсатор с камерами постоянного вакуума, переменного вакуума, управляющей и постоянного атмосферного давления, молочно-вакуумные шланги, приставку с молочной камерой с термостатическим сильфоном, исполняющим механизмом, штоком с пружиной и клапаном. Корпус пульсатора совмещен аксиально с корпусом приставки и установлен над ней с образованием общей с приставкой поперечной перегородки, являющейся основанием управляющей камеры пульсатора, причем поперечная перегородка снабжена центральным отверстием, в котором вертикально размещен шток, в верхнем конце штока выполнен профильный паз с радиальной выемкой, снабженный дополнительным клапаном с осевым отверстием и возможностью осевого перемещения, над поперечной перегородкой размещен исполняющий механизм и клапан с пружиной, исполняющий механизм выполнен в виде присоски, закрепленной на дополнительном клапане штока, нижним концом закрепленного на термостатическом сильфоне молочной камеры приставки, при этом шток снабжен каналом, способным сообщать присоску и управляющую камеру пульсатора с молочной камерой приставки. [Заявка на изобретение №2012126476/13(040864), МПКA01J 5/00, заявлена 28.06.2012 г.]
Доильный аппарат работает следующим образом. После подключения доильного аппарата к источнику вакуума, оператор надевает доильные стаканы на соски вымени коровы. Начинается процесс доения. От поступающего молока в молочную приставку термостатический сильфон нагревается и удлиняется, от чего поднимается  вверх шток с дополнительным клапаном с присоской до упора в клапан. Эластичный материал присоски, деформируясь, обеспечивает ее надежное присасывание к клапану. В таком положении термостатический сильфон и соответственно клапан с присоской будут находиться до конца доения. С окончанием доения с завершением поступления молока рабочее тело термостатического сильфона охлаждается, и термостатический сильфон сжимается, перемещая за собой шток с присоской и клапаном. Клапан опускается, и пульсатор оказывается отсоединенным от вакуумпровода. Пульсатор прекратит свою работу на такте сжатия. Сосковая резина плотно обжимает сосок, закрывая сфинктер и удерживая доильные
стаканы от спадания. Работа пульсатора при этом прекращается, что служит звуковым сигналом оператору о необходимости снять доильные стаканы с вымени.
Однако известный доильный аппарат имеет недостатки. Доильный аппарат не обеспечивает стимуляцию рефлекса молокоотдачи, так как работает в обычном двухтактном режиме с частотой пульсаций 70-75 в минуту, поэтому требует затрат ручного труда на массаж вымени животного перед доением.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в снижении затрат ручного труда на массаж вымени животного перед доением путем механической стимуляции рефлекса молокоотдачи.
Техническое решение от использования изобретения заключается в том, что механическая стимуляция молокоотдачи обеспечивается за счет установки дополнительного корпуса в управляющей камере пульсатора.
Техническое решение достигается тем, что в доильном аппарате, содержащем двухкамерные доильные стаканы, коллектор, пульсатор с камерами постоянного вакуума, переменного вакуума, управляющей и постоянного атмосферного давления, молочно-вакуумные шланги, приставку с молочной камерой с термостатическим сильфоном, исполняющим механизмом, штоком с пружиной и клапаном, корпус пульсатора совмещен аксиально с корпусом приставки и установлен над ней с образованием общей с приставкой поперечной перегородки, являющейся основанием управляющей камеры пульсатора, причем поперечная перегородка снабжена центральным отверстием, в котором вертикально размещен шток, в верхнем конце штока выполнен профильный паз с радиальной выемкой, снабженный дополнительным клапаном с осевым отверстием и возможностью осевого перемещения, над поперечной перегородкой размещен исполняющий механизм и клапан с пружиной, исполняющий механизм выполнен в виде присоски, закрепленной на дополнительном клапане штока, нижним концом закрепленного на термостатическом сильфоне молочной камеры приставки, при этом шток снабжен каналом, способным сообщать присоску и управляющую камеру пульсатора с молочной камерой приставки, а управляющая камера пульсатора снабжена дополнительным корпусом, который в исходном положении нижней кромкой герметично установлен на поперечной перегородке с образованием рабочей камеры.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный доильный аппарат соответствует критерию “новизна”, так как имеет существенные отличия.
1. Управляющая камера пульсатора снабжена дополнительным корпусом.
2. Дополнительный корпус в исходном положении нижней кромкой герметично установлен на поперечной перегородке.
3. Дополнительный корпус установлен с образованием рабочей камеры под ним.
С целью механической стимуляции молокоотдачи в начале доения в управляющей камере пульсатора установлен дополнительный корпус.
С целью уменьшения объема управляющей камеры пульсатора дополнительный корпус в исходном положении герметично установлен на поперечной перегородке. Это позволит увеличить частоту пульсаций в начале доения, что обеспечит механическую стимуляцию рефлекса молокоотдачи и снизит затраты ручного труда на массаж вымени животного.
С целью перевода доильного аппарата на двухтактный режим доения дополнительный корпус установлен с образованием рабочей камеры под ним. При подъеме дополнительного корпуса, его нижняя кромка отрывается от поперечной перегородки, и рабочая камера дополнительного корпуса сообщается с управляющей камерой пульсатора, увеличивая ее рабочий объем, который заполняется воздухом или, наоборот, из которого откачивается воздух при работе пульсатора, в зависимости от его такта. Частота пульсаций пульсатора замедлится, доильный аппарат перейдет на обычный двухтактный режим доения.
Доильный аппарат поясняется чертежным материалом. На фиг.1 показан общий вид доильного аппарата; на фиг.2 - вид А из фиг.1, шток с дополнительным клапаном.
Доильный аппарат состоит из доильных стаканов 1, коллектора 2, пульсатора 3 с приставкой 4. Доильный стакан 1 имеет две камеры, подсосковую 5 и межстенную 6. Пульсатор 3 и приставка 4 выполнены в едином корпусе, при этом пульсатор 3 расположен над приставкой 4 с образованием общей поперечной перегородки 7. Пульсатор 3 снабжен камерами: постоянного вакуума 8, переменного вакуума 9, постоянного атмосферного давления 10 и управляющую 11. Камеры переменного вакуума 9 и управляющая 11 соединены каналом 12. Камеры переменного 9 и постоянного 8 вакуума разделены клапаном 13. В корпусе управляющей камеры 11 пульсатора 3 установлен клапан 14 с боковой рабочей поверхностью. Клапан 14 имеет осевые отверстия 15 и в свободном положении торцевой поверхностью, за счет пружины 16 с небольшой жесткостью, упирается в буртик 17. Под клапаном 14 расположен дополнительный корпус 18, в исходном положении нижней кромкой герметично установленный на поперечной перегородке 7 с образованием рабочей камеры 19. Поперечная перегородка 7 снабжена центральным отверстием 20, в котором установлен шток 21, верхним концом закрепленный неподвижно на дополнительном корпусе 18, а нижним концом на термостатическом сильфоне 22 молочной камеры 23 приставки 4. В верхнем конце штока 21 выполнен осевой профильный паз 24 с радиальной выемкой 25, в котором установлен дополнительный клапан 26 с осевым отверстием 27 и возможностью осевого перемещения. Кроме того шток 21 снабжен поперечным 28 и продольным 29 отверстиями, связанными между собой. В исходном положении нижнее основание дополнительного клапана 26 перекрывает продольное отверстие 29 штока 21. На верхнем основании дополнительного клапана 26 закреплена присоска 30, выполненная из эластичного материала, например резины. Присоска 30 имеет центральное отверстие 31, связанное с осевым отверстием 27 дополнительного клапана 26. При верхнем положении дополнительного клапана 26 канал, образованный отверстиями 28 и 29, может связывать молочную камеру 23 с полостью присоски 30 через осевое отверстие 27 и через радиальную выемку и зазор между боковыми поверхностями дополнительного клапана 26 и профильного паза 24 с управляющей камерой 11. Полости термостатического сильфона 22 заполнены рабочим телом, обеспечивающим изменение длины термостатического сильфона 22 от изменения температуры окружающей среды. Термостатический сильфон 22 установлен на основании 32, которое можно перемещать в осевом направлении при помощи резьбового соединения. Это нужно для регулировки установки дополнительного корпуса 18 относительно поперечной перегородки 7. Нижняя кромка дополнительного корпуса 18 должна герметично прилегать к поверхности поперечной перегородки 7, исключая, в исходном положении, сообщение рабочей камеры 19 дополнительного корпуса 18 с управляющей камерой 11. Корпус приставки 4 имеет соответственно патрубки 33 и 34 для поступления и выхода молока из молочной камеры 23 и слив в молокоприемник 35.
Доильный аппарат работает следующим образом. После подключения доильного аппарата к источнику вакуума (не показан) оператор надевает доильные стаканы 1 на соски вымени коровы. Начинается процесс доения.
Пульсатор 3 работает как стандартный пневматический пульсатор, подавая в межстенную камеру 6 поочередно, то вакуум, то атмосферное давление в цикл работы клапана 13 пульсатора 3, переключаемого в зависимости от давления в управляющей камере 11. Первоначально воздух откачивается из рабочего объема камеры 11 как под клапаном 14, так и выше его, отверстия 15 обеспечивают проход воздуха. При этом объем рабочей камеры 19, расположенный под дополнительным корпусом 18, в начальный момент доения в работе пульсатора не участвует, так как дополнительный корпус герметично прилегает к поперечной перегородки 7. Рабочий объем управляющей камеры 11 подобран так, чтобы пульсатор 3 в начальный период доения работал с повышенной частотой импульсов при значительной их амплитуде и силе воздействия на механорецепторы сосков вымени от смыкания сосковой резины, что обеспечивает эффективный массаж сосков вымени и стимуляцию рефлекса молокоотдачи в начале доения.
Молоко из сосков поступает в подсосковую камеру 5 доильных стаканов 1, затем в коллектор 2 и далее по шлангу 33 в молочную камеру 23 приставки 4, из которой отсасывается по шлангу 34 в молокоприемник 35. По мере поступления молока в молочную камеру 23 приставки 4 термостатический сильфом 22 нагревается, его длина увеличивается, от чего поднимается  вверх шток 21 с дополнительным клапаном 26 с присоской 30 до упора в клапан 14. Эластичный материал присоски 30, деформируясь, обеспечивает ее надежное присасывание к клапану 14. При этом нижнее основание дополнительного клапана 26 плотно примыкает к нижнему основанию профильного паза 24, от чего продольные отверстия 27 и 29 разобщены.
При подъеме дополнительного корпуса 18 его нижняя кромка отрывается от поперечной перегородки 7 и рабочая камера 19 дополнительного корпуса 18 сообщается с управляющей камерой 11, увеличивая ее рабочий объем, который заполняется воздухом или, наоборот, из которого откачивается воздух при работе пульсатора в зависимости от его такта. Частота пульсаций пульсатора 3 замедляется. Суммарный объем управляющей камеры 11 и рабочей камеры 19 пульсатора 3 выбирается таким образом, чтобы он переходил в обычный режим работы двухтактного доильного аппарата. В таком положении термостатический сильфон 22 и соответственно клапан 14 с присоской 30 будут находиться до конца доения. С окончанием доения с завершением поступления молока в молочную камеру 23 рабочее тело термостатического сильфона 22 охлаждается и термостатический сильфон 22 сжимается, перемещая за собой шток 21. Воздух в управляющей камере 11, проходя через отверстия 15, не оказывает практического сопротивления при опускании клапана 14. Так как внутри присоски вакуум, то клапан 14 надежно удерживается присоской 20 и перемещается вместе с ней вниз, сжимая усилие пружины 16. При этом дополнительный клапан 26 перемещается в профильном пазу 24 в крайнее верхнее положение, нижнее основание дополнительного клапана отрывается от нижнего основания паза, от чего продольные отверстия 27 и 29 сообщаются, сообщая управляющую камеру 11 пульсатора через радиальную выемку 25, зазор между боковыми поверхностями дополнительного клапана 26 и профильного паза 24 с молочной камерой 23. Ввиду того что в молочной камере разрежение, то в полости присоски увеличивается величина вакуума, и она крепко удерживает клапан 14 при движении штока вниз. При дальнейшем уменьшении длины термостатического сильфона 22 и опускании штока с клапаном 14 его боковая поверхность закрывает отверстие канала 12, исключает поступление воздуха или вакуума из камеры переменного вакуума 9. Так как на клапан 13 пульсатора 3 сверху действует атмосферное давление, а снизу вакуумметрическое давление, из-за того, что управляющая камера связана с молочной камерой приставки, то он будет удерживаться в нижнем положении, отсекая тем самым поступление вакуума из камеры 8 в камеру 9 пульсатора 3. Атмосферное давление из камеры 10 пульсатора 3 поступает в камеру 9, а затем в межстенную камеру 5 доильного стакана, пульсатор прекратит свою работу на такте сжатия. Следует заметить, что полностью перекрытие отверстия канала 12 боковой поверхностью клапана 14 и переход пульсатора на такт сжатия происходит ранее, чем термостатический сильфон 22 сократится до первоначальной длины.
Сосковая резина, обжимая сосок, препятствует проникновению вакуума в полость соска и молочной цистерны вымени. Этим достигается эффект защиты тканей вымени от вредного воздействия вакуума при передержках доильных стаканов на сосках вымени коровы. Прекращение работы пульсатора служит своего рода окончательным звуковым сигналом, побуждающим оператора к своевременному снятию доильных стаканов с сосков вымени животного. После отключения доильного аппарата и снятия доильных стаканов с сосков вымени происходит заполнение молочной камеры приставки воздухом и атмосферный воздух через поперечное 28 и продольное 29 отверстия штока, далее через отверстие 27 и 31 поступит в полость присоски, что приведет к тому, что пружина 16 поднимет клапан 14 вверх до упора в буртик 17 и приведет пульсатор 3 в исходное положение.
В отличие от прототипа предлагаемый доильный аппарат вызывает стимуляцию рефлекса молокоотдачи в начале доения, что исключает необходимость тщательной преддоильной подготовки вымени в течение 30…40 с, используя ручной труд, что не создает стрессовых ситуаций у коровы, обеспечивает стабильную молокоотдачу и молоковыведение.
Источники информации
1. Квашенников В.И. Повышение эффективности использования линейных доильных установок за счет совершенствования эксплуатационных режимов технических средств: Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. - СПб, 1996. - 46 с
2. Заявка на изобретение №2012126476/13(040864), МПК7, A01J 5/00, заявлена 28.06.2012 г.