ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ
MILKING UNIT

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к доильным аппаратам, и предназначено для механизации доения коров.
Известны следующие аналогичные устройства: доильный аппарат [RU 2263443, 7 A01J 5/04, 10.11.2005], содержащий однокамерные доильные стаканы с пневмоклапанами, коллектор, двухполупериодный пульсатор и патрубки; доильный аппарат Винникова И.К. с датчиком потока молока [RU 2084136, 7 A01J 5/04, 20.07.1997], имеющий сопло и подвижно установленный на оси двуплечий лепесток, свободное плечо которого выполнено в виде заслонки, установленной на молочном патрубке.
Недостатком данных конструкций является то, что они не обеспечивают полное выдаивание коров и наблюдаются ощутимые переходные процессы при смене вакуумметрического давления.
Известен также доильный аппарат [RU 2220565, 7 A01J 5/04, 10.01.2004], выбранный в качестве прототипа, который содержит двухкамерные доильные стаканы, патрубки и коллектор с камерами, рабочим колесом и двухсторонним игольчатым клапаном.
Недостаток данной конструкции - доильный аппарат не обеспечивает изменение вакуумметрического режима доения по каждому соску вымени в отдельности, что неблагоприятно сказывается на физиологии животных.
Задача изобретения - повышение продуктивности животных и снижение заболеваемости вымени коров маститом.
Это достигается тем, что доильный аппарат содержит двухполупериодный пульсатор, доильные стаканы, патрубки, распределитель и коллектор с камерами; коллектор снабжен четырьмя камерами управления и четырьмя рабочими камерами, которые выполнены с возможностью сообщения между собой каналами, кроме того, рабочие камеры изготовлены с возможностью сообщения и с молокоотводящим каналом посредством калиброванных отверстий; молокоприемные камеры оборудованы рабочими колесами с лопастями, имеющими возможность вертикального перемещения, в нижней части которых установлены подшипники скольжения, выполненные в виде двухзаходной винтовой поверхности, а в верхней части двухсторонние игольчатые клапаны, выполненные в виде двух вертикальных конусов, вершины которых направлены в противоположные стороны. Молокоотводящий канал связан с коаксиально расположенной молокоотводящей камерой, оборудованной клапаном и молокоотводящим патрубком. Доильные стаканы выполнены однокамерными и оборудованы пневмоклапанами в виде разделенных гибкой мембраной управляющей камеры и рабочей камеры, связанной с молокопроводящими патрубками доильных стаканов, которые в свою очередь тангенциально присоединены к молокоприемным камерам коллектора. В рабочей камере выполнен нормально закрытый сферический клапан, связанный посредством штока и пружины с мембраной. Распределитель выполнен в виде двух камер, причем каждая соединена с соответствующими патрубками двухполупериодного пульсатора и с управляющими камерами пневмоклапанов диаметрально противоположных доильных стаканов.
Предлагаемое изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных чертежей.
На фиг.1 представлен доильный аппарат, общий вид; на фиг.2 приведен разрез А-А доильного аппарата на фиг.1; на фиг.3 представлен разрез Б-Б коллектора на фиг.2; на фиг.4 приведен подшипник скольжения; на фиг.5 представлен пневмоклапан.
Доильный аппарат (фиг.1) выполнен в виде однокамерных доильных стаканов 1, 2, 3, 4, соединенных посредством молокопроводящих патрубков 5, 6, 7 и 8 с коллектором 9, распределителя 10, связанного посредством патрубков 11 и 12 с двухполупериодным пульсатором 13.
На корпусе доильных стаканов 1, 2, 3 и 4 расположены пневмоклапаны 14, 15, 16 и 17, соединенные посредством патрубков 18, 19, 20 и 21 с молокопроводящими патрубками 5, 6, 7 и 8, которые в свою очередь связаны с подсосковой камерой доильных стаканов. Патрубками 22, 23, пневмоклапаны 14 и 16 двух диаметрально противоположных доильных стаканов 1 и 3 соединены с одной частью распределителя 10, а патрубками 24 и 25 пневмоклапаны 15 и 17 двух других диаметрально расположенных доильных стаканов 2 и 4 - с другой частью распределителя 10.
Коллектор 9 доильного аппарата (фиг.2) оборудован следующими камерами: молокоотводящей камерой 26, четырьмя рабочими 27, 28 (на схеме представлены две), молокоприемными 29, 30, дополнительными 31, 32 камерами и камерами управления 33, 34. Молокоотводящая камера 26 оборудована клапаном 35 и молокоотводящим патрубком 36, соединенным с доильным ведром или молокопроводом (на схеме не показаны).
Дополнительные камеры 31, 32 и камеры управления коллектора 33, 34 оборудованы ограничителями вакуума, выполненными в виде гибких мембран 37, 38, образующими с перегородками 39, 40 калиброванные щели 41, 42. Камеры управления 33, 34 сообщены с рабочими камерами 27, 28 калиброванными патрубками 43, 44, причем рабочие камеры 27, 28 сообщены с молокоотводящим каналом 45 отверстиями 46, 47. Молокоотводящий канал 45 выполнен коаксиально с молокоотводящей камерой 26 и оборудован калиброванными отверстиями 48, 49, связывающими его с дополнительными камерами 31, 32.
Молокоприемные камеры 29, 30 оборудованы рабочими колесами 50, 51 с лопастями 52, 53, в центре которых в нижней части установлены подшипники скольжения 54, 55. В верхней части рабочие колеса 50, 51 оборудованы двухсторонними игольчатыми клапанами 56, 57, каждый из которых выполнен в виде верхнего 58, 59 и нижнего 60, 61 конусов, причем вершины нижних конусов 60, 61 направлены вниз, а верхних конусов 58, 59 - вверх. Нижние конусы 60, 61 в отверстиях 62, 63, выполненных в дне рабочих камер 27, 28 и сообщающих последние и молокоприемные камеры 29, 30, образуют калиброванные щели 64, 65, а верхние конусы 58, 59 в отверстиях 66, 67, сообщающих рабочие камеры 27, 28 с атмосферой, - калиброванные щели 68, 69. Причем рабочие колеса 50, 51 с двухсторонними игольчатыми клапанами 56, 57 выполнены с возможностью вертикального перемещения, тем самым, обеспечивая изменение проходных сечений калиброванных щелей 64, 65, 68, 69.
Дно рабочих камер 27, 28 в то же время образуют верхние крышки молокоприемных камер 29, 30, которые оборудованы цилиндрическими выступами 70, 71, предотвращающими попадание молока в рабочие камеры 27, 28. В нижней части рабочие камеры 27, 28 оборудованы отверстиями 72, 73, сообщающими рабочие камеры с дополнительными камерами 31, 32.
Молокоотводящие патрубки 5, 6, 7, 8 (фиг.3), посредством которых доильные стаканы 1, 2, 3, 4 (фиг.1) сообщены с молокоприемными камерами 29, 30, 74, 75 (фиг.2, 3), выполнены тангенциально с возможностью взаимодействия истекающего из них молока, поступающего по молокоотводящим патрубкам 5, 6, 7, 8, с лопастями 52, 53, 76, 77 рабочих колес 50, 51, 78, 79.
Каждый из подшипников скольжения 54, 55 выполнен из двух частей - неподвижной 80 (фиг.4), жестко прикрепленной к нижней части рабочих камер 27, 28 (фиг.2), с отверстиями 50, 51 для стекания молока, и подвижной 81 (фиг.4), прикрепленной к рабочим колесам 50, 51 (фиг.2). Плоскость разъема подвижной 81 (фиг.4) и неподвижной частей 80 подшипника скольжения 54, 55 (фиг.2) выполнена в виде двухзаходной винтовой поверхности, образованной двумя наклонными 82 и 83 (фиг.4) и одной вертикальной 84 плоскостями, причем угол наклона α наклонных поверхностей больше угла трения этих поверхностей.
Распределитель 10 (фиг.2) выполнен в виде двух разделенных между собой камер 85 и 86. Камера 85 распределителя 10 посредством патрубка 11 (фиг.1) соединена с одной частью двухполупериодного пульсатора 13, а патрубками 22 и 23 - с пневмоклапанами 14 и 16 доильных стаканов 1 и 3, в то же время камера 86 (фиг.2) распределителя 10 соединена с другой частью двухполупериодного пульсатора 13 (фиг.1) посредством патрубка 12, а патрубками 24 и 25 - с пневмоклапанами 15 и 17 доильных стаканов 2 и 4.
Доильный аппарат снабжен пневмоклапанами 14, 15, 16 и 17, расположенными соответственно на корпусе доильных стаканов 1, 2, 3 и 4. Каждый пневмоклапан, например 14 (для остальных пневмоклапанов обозначение патрубков указаны в скобках), выполнен из разделенных между собой гибкой мембраной 87 (фиг.5) рабочей камеры 88 и управляющей камеры 89, последняя посредством патрубка 22 (23) соединена с камерой 85 распределителя 10 (фиг.2) (или патрубком 24 (25) (фиг.5) с камерой 86 (фиг.2) распределителя 10). Рабочая камера 88 (фиг.5) выполнена с калиброванным отверстием 90, закрывающимся сферическим клапаном 91, соединенным при помощи штока 92 с центром гибкой мембраны 87. Сферический клапан выполнен подпружиненным при помощи пружины 93 и с возможностью регулирования жесткости последней при помощи регулировочной гайки 94. Кроме того, рабочая камера 88 посредством патрубка 18 (19, 20, 21) соединена с молокопроводящим патрубком 5 (6, 7, 8) (фиг.1).
Доильный аппарат работает следующим образом.
Двухполупериодный пульсатор 13 (фиг.1) и коллектор 9 подсоединяют к источнику вакуума (на схеме не показаны) и надевают доильные стаканы 1 и 4 на передние доли вымени, а доильные стаканы 2 и 3 - на задние доли. При этом вакуум по молокоотводящему патрубку 36 (фиг.2) проникает в молокоотводящую камеру 26 коллектора 9, откуда в молокоотводящий канал 45, далее через отверстия 48, 49 в камеры управления 33, 34 и одновременно через отверстия 46, 47 в рабочие камеры 27, 28, в которые через калиброванные щели 68, 69, образованные верхними конусами 58, 59 двухсторонних игольчатых клапанов 56, 57 при нижнем положении рабочих колес 50, 51, поступает также атмосферный воздух. В результате в рабочих камерах 27, 28 устанавливается пониженный стимулирующий вакуум (например, 33 кПа), который также по калиброванным патрубкам 43, 44 поступает в камеры управления 33, 34, тем самым обеспечивая поступление через калиброванные щели 41, 42, образованные гибкими мембранами 37, 38 и перегородками 39, 40, в молокоприемные камеры 29, 30 из дополнительных камер 31, 32 вакуума, по значению равного вакууму в камерах управления 33, 34. Из молокоприемных камер 29, 30 стимулирующий вакуум по тангенциально расположенным молокопроводящим патрубкам 5, 6 распространяется в подсосковые камеры доильных стаканов 1, 2 и далее за счет наличия патрубков 18, 19 в рабочие камеры пневмоклапанов 14, 15.
При поддержании одной частью двухполупериодного пульсатора 13 (фиг.1) вакуумметрического давления за счет наличия патрубка 11 вакуум устанавливается и в камере 85 (фиг.2) распределителя 10. Далее за счет наличия патрубков 22, 23 (фиг.1) вакуумметрическое давление устанавливается в управляющих камерах 89 (фиг.5) пневмоклапанов 14, 16 (фиг.1) двух диаметрально противоположных доильных стаканов 1, 3. При этом сферический клапан 91 (фиг.5) остается в крайнем левом положении, закрывая отверстие 90 и отсекая попадание атмосферного воздуха в рабочую камеру 88. При этом в подсосковых камерах доильных стаканов 1 и 3 (фиг.1) устанавливается стимулирующее значение вакуумметрического давления.
При поддержании другой частью двухполупериодного пульсатора 13 атмосферного давления за счет наличия патрубка 12 атмосферное давление устанавливается и в камере 86 (фиг.2) распределителя 10. Далее за счет наличия патрубков 24, 25 (фиг.1) атмосферное давление устанавливается в управляющей камере 89 (фиг.5) пневмоклапанов 15, 17 (фиг.1) двух других диаметрально противоположных доильных стаканов 2, 4. Из-за разности давлений в управляющей 89 (фиг.5) и рабочей 88 камерах гибкая мембрана 87, преодолевая усилие пружины 93, прогибается вправо, перемещая сферический клапан 91 и открывая на определенную величину отверстие 90. Через образованную щель атмосферный воздух проникает в рабочую камеру 88 и далее по патрубкам 19, 21 - в подсосковые камеры доильных стаканов 2, 4 (фиг.1).
Диаметр отверстия 90 (фиг.5), жесткость пружины 93 и жесткость мембраны 87 пневмоклапанов подобраны таким образом, что при подаче пульсатором 13 (фиг.1) атмосферного давления в подсосковых камерах доильных стаканов 2, 4 устанавливается минимальное значение вакуумметрического давления, достаточное для удержания доильных стаканов на сосках вымени.
Далее процесс идет следующим образом. Теперь та часть двухполупериодного пульсатора 13, которая поддерживала атмосферное давление, обеспечивает поддержание вакуумметрического и наоборот.
При подаче двухполупериодным пульсатором 13 в патрубок 11 атмосферного воздуха в камере 85 (фиг.2) распределителя 10 также устанавливается атмосферное давление. Далее за счет наличия патрубков 22, 23 (фиг.1) атмосферное давление устанавливается в управляющей камере 89 (фиг.5) пневмоклапанов 14, 16 (фиг.1) двух диаметрально противоположных доильных стаканов 1, 3. Из-за разности давлений: атмосферного в управляющей камере 89 (фиг.5) и вакуумметрического в рабочей камере 88 гибкая мембрана 87, преодолевая усилие пружины 93, прогнется вправо, переместив сферический клапан 91, открывая на определенную величину отверстие 90. Через образованную щель атмосферное давление проникает в рабочую камеру 88 и далее по патрубкам 18, 20 (фиг.1) - в подсосковые камеры доильных стаканов 1, 3. При этом в последних устанавливается минимальное значение вакуумметрического давления, достаточного для удержания доильных стаканов на сосках вымени. Кроме того, поступающий атмосферный воздух способствует более быстрой транспортировке молока в молокопроводящих патрубках 5, 7.
В то же время, поддерживаемое другой частью двухполупериодного пульсатора 13 вакуумметрическое давление за счет наличия патрубка 12 устанавливается и в камере 86 (фиг.2) распределителя 10. Далее за счет наличия патрубков 24, 25 (фиг.1) вакуумметрическое давление устанавливается в управляющей камере 89 (фиг.5) пневмоклапанов 15, 17 (фиг.1) двух диаметрально противоположных доильных стаканов 2, 4. При этом за счет упругости гибкой мембраны 87 (фиг.5) и пружины 93 сферический клапан 91 перемещается влево, закрывая отверстие 90 и отсекая тем самым попадание атмосферного воздуха в рабочую камеру 88. При этом в подсосковых камерах доильных стаканов 2, 4 (фиг.1) устанавливается стимулирующее значение вакуумметрического давления.
При увеличении молокоотдачи молоко из доильных стаканов 1, 2, 3, 4 по молокоотводящим патрубкам 5, 6, 7, 8 поступает в молокоприемные камеры 29, 30, 74, 75 (фиг.3), по патрубкам 40 попадает на лопасти 52, 53, 76, 77 рабочих колес 50, 51, 78, 79 и вращает их. В результате движения подвижной части 81 (фиг.4) подшипников скольжения 54, 55 (фиг.2), прикрепленных к рабочим колесам 50, 51 (для рабочих колес 78, 79 на схеме не показаны), по неподвижной части 80 (фиг.4), плоскость взаимодействия которых выполнена в виде винтовой поверхности, рабочие колеса 50, 51 (фиг.2) преодолевают силу трения в подшипниках скольжения 54, 55 и поднимаются вверх, тем самым, перемещая двухсторонние игольчатые клапаны 56, 57 в отверстиях 62, 63, 66, 67. При этом нижние конусы 60, 61, перемещаясь в отверстиях 62, 63, увеличивают калиброванные щели 64, 65, а верхние конусы 58, 59 уменьшают калиброванные щели 68, 69, тем самым, увеличив величину вакуумметрического давления в рабочих камерах 27, 28 и далее за счет наличия калиброванных патрубков 43, 44 в камерах управления 33, 34, причем чем интенсивность молокоотдачи выше, тем выше поднимаются рабочие колеса 50, 51 с двухсторонними игольчатыми клапанами 56, 57, а значит, и выше значение вакуумметрического давления в рабочих камерах 27, 28 и, следовательно, в камерах управления 33, 34. Это приводит к тому, что гибкие мембраны 37, 38 под действием собственной упругости разгибаются, увеличив тем самым калиброванные щели 41, 42, что способствует увеличению вакуумметрического давления в молокоприемных камерах 29, 30, 74, 75 (фиг.3), молокопроводящих патрубках 5, 6, 7, 8, а следовательно, и в подсосковых камерах доильных стаканов 1, 2, 3, 4 (фиг.1).
При снижении интенсивности молокоотдачи рабочие колеса 50, 51, 78, 79 (фиг.3) с лопастями 52, 53, 76, 77 вместе с двухсторонними игольчатыми клапанами 56, 57 (фиг.2) (для рабочих колес 78, 79 с лопастями 76, 77 на схеме не показаны) под собственным весом опускаются вниз, проворачиваясь в обратном направлении за счет скольжения подвижной части 81 (фиг.4) по неподвижной части 80 подшипников скольжения 54, 55 (фиг.2). Тем самым верхние конусы 58, 59 двухсторонних игольчатых клапанов 56, 57 открывают отверстия 66, 67 и образуют калиброванные щели 68, 69, а нижние конусы 60, 61 перекрывают отверстия 62, 63. В результате в рабочих камерах 27, 28 устанавливается пониженный вакуум, который по калиброванным патрубкам 43, 44 проникает в камеры управления 33, 34, что приводит к прогибу гибких мембран 37, 38 вверх и уменьшению калиброванных щелей 41, 42, а значит, и уменьшению проникновения вакуума в молокоприемные камеры 29, 30, 74, 75 (фиг.3), а следовательно, и в молокоотводящие патрубки 5, 6, 7, 8 и подсосковые камеры доильных стаканов 1, 2, 3, 4 (фиг.1). Таким образом, осуществляется фаза додаивания. Если при этом интенсивность молокоотдачи возрастает, то происходит переключение на доение номинальным вакуумом.
При завершении доения закрывают клапан 35 (фиг.2) и снимают доильные стаканы 1, 2, 3, 4 (фиг.1) с вымени животного.
Использование доильного аппарата с однокамерными доильными стаканами и управляемым режимом доения позволит повысить молочную продуктивность и снизить заболеваемость вымени коров маститом.