АППАРАТ ДЛЯ ДОЕНИЯ И СБОРА МОЛОКА С СИСТЕМОЙ ЗАЩИТЫ МОЛОКОПРОВОДА
APPARATUS FOR MILKING AND MILK COLLECTION WITH MILK LINE PROTECTION

В данной заявке используются преимущества предварительной заявки №61/338,630, поданной 22 февраля 2010 г., содержание которой включено в данный документ путем отсылки.
Настоящее изобретение относится к устройству и способам доения молочных животных и сбора молока, более конкретно - к доильному аппарату, обладающему устройством и способами защиты молокосборных трубопроводов и систем от различных видов очищающих жидкостей и от загрязнения молока.
В системах доения и сбора молока необходимо в максимально возможной степени соблюдать санитарные условия. Грязь может попасть в доильную систему через доильный стакан и его вкладыш («наполняемый элемент»), которые прикрепляются к соскам животного для извлечения молока. В доильном аппарате используется вакуум, который втягивает молоко в систему шлангов, молокопроводов и емкостей для хранения молока. Вакуум может втянуть в систему и грязь с сосков животного.
Чтобы свести к минимуму попадание грязи в молочную систему, оператор готовит животное к доению, а именно, моет или иным образом очищает соски животного. Очистка перед доением минимизирует возможность попадания грязи и мусора в доильную систему во время доения животного, а также дает возможность оператору извлекать из сосков первые струи молока и массировать соски, чтобы они были лучше подготовлены к доению.
В молочных хозяйствах важную роль играет время, поэтому подготовку животных необходимо производить быстро и тщательно. По крайней мере один оператор, а иногда два или три находятся у входа в доильный зал, подготавливая каждое животное, а затем прикрепляя к нему доильные стаканы.
Доильный аппарат имеет доильные стаканы и вкладыши доильных стаканов, которые взаимодействуют с вакуумом доильной системы, обеспечивая доение коров. Доильный стакан и вкладыш захватывают почти весь сосок, так что любая грязь на соске может попасть в доильный стакан и вкладыш, а затем в молокосборную систему. Следуя логике, грязь необходимо удалять с сосков перед тем, как вставлять их в доильные стаканы.
Может случиться, что между подготовкой животного к доению и прикреплением доильного устройства на сосок животного снова налипнет грязь и мусор; это обусловлено средой, в которой находится животное. Поэтому даже при хороших, эффективно работающих операторах грязь все же может попасть в доильную систему.
Для снижения трудозатрат и повышения эффективности очистки существуют автоматизированные системы очистки сосков, имеющие стаканы, по внешнему виду похожие на доильные стаканы доильного аппарата. Доильные стаканы очищающей системы смачивают соски водой и/или дезинфицирующим средством, кроме того, они могут иметь щетки, способствующие очистке. Некоторые имеют даже пульсаторы, которые импульсами подают струи воды на сосок. После очистки стаканы очищающей системы снимают, и к животному прикрепляют стаканы доильного аппарата. Прикрепление двух отдельных систем стаканов к животному, соски которого остаются открытыми короткое время между этими двумя операциями, приводит к непроизводительным затратам времени и к риску повторного загрязнения сосков.
Другая автоматизированная подготовительная система объединена с доильным аппаратом, так что только одно устройство прикрепляется к животному и для подготовки, и для доения. Это экономит время и, кроме того, соски не подвергаются воздействию грязи между операциями подготовки и доения. Эта система действует эффективно, но объединение подготовительной и доильной систем может быть источником загрязнения, так как вакуум доильной системы может втягивать дезинфицирующую жидкость, воду или грязь из системы очистки в молочную систему.
Нельзя допускать, чтобы дезинфицирующее средство и вода, используемые для очистки сосков, примешивались к молоку, которое будут потреблять люди или телята. Более того, жидкости от промывки молокопроводов и загрязненное молоко не должны попадать в молокопроводы, которые транспортируют молоко к централизованным охладителям и емкостям для хранения, за исключением времени промывки самих молокопроводов.
В устройстве, которое комбинирует функции очистки и доения, используется четырехходовой клапан, разделяющий линии промывки и линии доения, чтобы предупредить загрязнение молока и молокопровода. Дополнительно для предупреждения загрязнения небольшое количество молока в начале процесса доения отводится в трубопровод отходов, чтобы обеспечить удаление остатков промывочных жидкостей перед тем, как пригодное к использованию молоко начнет поступать в молокопровод.
Тем не менее, четырехходового клапана может быть недостаточно для того, чтобы избежать попадания очищающих жидкостей и загрязненного молока в систему сбора молока, так как вакуум в молокопроводах (применяемый для транспортировки молока в место централизованного хранения) приводит к тому, что давление в молочной линии отличается от давления в промывочной линии, причем промывочные линии имеют разные давления до и после цикла промывки. Вследствие перепада давления и вакуума, прилагаемого с противоположных сторон четырехходового клапана, может происходить просачивание молока и/или очищающих жидкостей через уплотнения в четырехходовом клапане. Таким образом, противодействующие давления в различных трубопроводах, соединенных с четырехходовым клапаном, могут в конце концов привести к отказу клапана и загрязнению молокопровода до некоторой степени.
Эта проблема хорошо известна в молочных хозяйствах, где используются системы мойки оборудования без его разборки. Такие системы подключаются к молокосборным трубопроводам, которые располагаются ниже по течению молока относительно доильных устройств и их соответственных длинных молочных трубок. Молоко из молокосборных трубопроводов течет в централизованную систему хранения молока.
Регламент Администрации по контролю за пищевыми продуктами и лекарствами требует, чтобы, во избежание описанного выше загрязнения через клапаны, молочные линии и линии безразборной мойки были разделены парой разнесенных друг от друга клапанов с устройством выпуска воздуха - воздушником - между ними. Это устройство открывается в атмосферу, так что давление или вакуум в одной линии снимается, не влияя на другую линию. Такая система клапанов и воздушника между ними известна под названием системы "блокировка-спуск-блокировка".
Когда два клапана разделены воздушником, то возможность проникновения молока или промывочных жидкостей за тот или другой клапан отсутствует, так как вакуум в молочной линии снимается воздушником, и оба клапана физически разделены, так что гидравлического сообщения между ними нет. В процессе работы один из клапанов открыт, соединяя одну из линий с доильным устройством, тогда как другой клапан закрыт. Даже если один клапан откажет, благодаря разнесенному расположению клапанов с воздушником между ними, перекрестное загрязнение невозможно. Описывались и другие системы промывания сосков животных, включающие признаки системы "блокировка-спуск-блокировка".
Устройство типа "блокировка-спуск-блокировка" не является новым для молочной отрасли, но ее применение не всегда возможно, удобно или практично. В системах безразборной мойки оборудования клапаны и воздушник расположены в легко доступном месте и могут быть любого удобного размера, так как они находятся вдали от доильных устройств и других рабочих элементов доильной системы. Расходы на реализацию и обслуживание таких систем могут носить запретительный характер, так что когда пространство не позволяет применить расположение "блокировка-спуск-блокировка", в некоторых доильных системах разделение промывочной и молочной линий осуществляется другими способами.
Одним из таких альтернативных способов изоляции молочной и промывочной линий друг от другая является ручное отсоединение промывочной линии и/или молочной линии, когда она не используется. Такая процедура эффективна, но, очевидно, требует присутствия оператора в промежутке между операциями доения и промывки. В роботизированных системах ставится цель снизить участие оператора на всех стадиях операций промывки и доения. Необходимость участия оператора в роботизированных системах вносит дополнительные осложнения, так как в этом случае доильные аппараты промываются лишь по мере необходимости, а не на регулярной основе, что было бы удобно для графика работы оператора. Участие оператора замедлило бы процесс доения для всего молочного хозяйства в целом и, по крайней мере частично, поставило бы под сомнение целесообразность роботизированной системы доения.
Поэтому желательно создать автоматизированную или роботизированную систему доения, в которой отсутствует риск загрязнения молока и молокопроводов, которая не требует участия оператора и которая практична в изготовлении, монтаже и обслуживании.
Настоящее изобретение позволяет защитить молокопроводы и системы сбора молока от загрязнения тем, что оно включает: аппарат для доения молочного животного, имеющий доильное стойло, куда помещается молочное животное, доильное устройство, имеющее множество доильных стаканов, в каждый из которых помещается соответственный сосок молочного животного, трубопровод промывки соска, находящийся в гидравлическом сообщении по крайней мере с одним доильным стаканом, клапанный узел промывки соска, сообщающийся с трубопроводом промывки соска, причем клапанный узел промывки соска способен перемещаться между положением промывки соска и закрытым положением доения, клапанный узел промывки бокса, сообщающийся с доильным устройством, причем клапанный узел промывки бокса способен перемещаться между положением промывки и закрытым положением доения, трубопровод жидкости для безразборной промывки молокопроводов, находящийся в гидравлическом сообщении с доильным устройством, узел подачи средств безразборной очистки, находящийся в гидравлическом сообщении с доильным устройством и способный перемещаться между положением очистки и закрытым положением доения, молокопровод, находящийся в гидравлическом сообщении с доильным устройством, клапанный узел хорошего молока, находящийся в гидравлическом сообщении с молокопроводом и способный перемещаться между открытым положением для пропуска хорошего молока и закрытым положением, клапанный узел молока для телят, находящийся в гидравлическом сообщении с доильным устройством и способный перемещаться между открытым положением для пропуска молока для телят и закрытым положением, клапанный узел плохого молока, находящийся в гидравлическом сообщении с доильным устройством и способный перемещаться между открытым положением для пропуска плохого молока и закрытым положением, и управляющее устройство для открывания и закрывания клапанного узла для управления: промывкой сосков, промывкой бокса, безразборной промывкой молокопроводов и доением; а также для открывания и закрывания узлов клапанов для управления потоками хорошего молока, молока для телят и плохого молока. Для активации управляющего устройства может использоваться показатель молока, который может включать показатель времени доения, показатель качества молока, а также показатель времени доения и показатель качества молока.
Изобретение может дополнительно включать таймер доения, который отсчитывает время доения и, будучи соединен с управляющим устройством, передает данные о времени доения, которые могут использоваться для открытия и закрытия клапанного узла хорошего молока, клапанного узла молока для телят и клапанного узла плохого молока. Данные о качестве молока можно использовать для получения показателя молока.
Изобретение может дополнительно включать датчик качества молока для получения от доильного устройства данных о качестве молока, причем датчик качества молока связан с управляющим устройством и передает ему данные о качестве молока, которые могут использоваться для открытия и закрытия клапанного узла хорошего молока, клапанного узла молока для телят и клапанного узла плохого молока.
Изобретение может дополнительно включать таймер доения, который отсчитывает время доения и, будучи соединен с управляющим устройством, передает ему данные о времени доения, датчик качества молока для получения от доильного устройства данных о качестве молока, который связан с управляющим устройством и передает ему данные о качестве молока, а управляющее устройство сравнивает данные о времени доения и данные о качестве молока и открывает или закрывает клапанный узел хорошего молока, клапанный узел молока для телят и клапанный узел плохого молока.
Клапанный узел промывки соска может включать первое блокирующее уплотнение, второе блокирующее уплотнение, расположенное на некотором расстоянии от первого блокирующего уплотнения, и воздушник, расположенный между первым и вторым блокирующими уплотнениями.
Изобретение может также включать приемник хорошего молока, находящийся в гидравлическом сообщении с трубопроводом хорошего молока, или приемник плохого молока, находящийся в гидравлическом сообщении с трубопроводом плохого молока, или оба эти приемника. Приемник плохого молока может гидравлически сообщаться с трубопроводом плохого молока и трубопроводом промывки бокса, а приемник хорошего молока может гидравлически сообщаться с трубопроводом хорошего молока и трубопроводом очистки бокса.
Изобретение может также включать наливной резервуар, находящийся в гидравлическом сообщении с трубопроводом хорошего молока и трубопроводом безразборной очистки, узел подачи средств безразборной очистки, находящийся в гидравлическом сообщении с наливным резервуаром и трубопроводом безразборной очистки, клапанный узел молока, находящийся в гидравлическом сообщении с трубопроводом хорошего молока, узел ответвительного клапана, сообщающийся с трубопроводом хорошего молока и трубопроводом безразборной очистки и расположенный между ними, клапанный узел промывки резервуара для молока, находящийся в гидравлическом сообщении с наливным резервуаром и узлом ответвительного клапана, и сточный клапан, находящийся в гидравлическом сообщении с наливным резервуаром.
Изобретение может также включать близостный датчик, расположенный так, что он собирает данные клапанного узла промывки соска и, будучи связан с управляющим устройством, передает данные на управляющее устройство.
Изобретение может также включать датчик протока молока, гидравлически сообщающийся с доильным устройством и связанный с управляющим устройством для передачи данных о протоке молока на управляющее устройство, а также устройство продувки воздуха, гидравлически сообщающееся с датчиком протока молока, чтобы, по крайней мере частично, выдувать молоко из датчика протока молока. Может использоваться также датчик качества молока, находящийся в гидравлическом сообщении с доильным устройством; он может включать камеру забора молока, берущую пробу молока для испытания на качество, причем камера забора молока имеет вход, куда поступает молоко с первой скоростью потока, и выход, из которого молоко выходит со второй скоростью потока, которая меньше первой.
Клапанный узел очистки соска, соответствующий изобретению, может включать блок клапанного узла, образующий камеру, вход для воды, сообщающийся с камерой, вход для воздуха, сообщающийся с камерой, воздушник, сообщающийся с камерой, выход, сообщающийся с камерой, и золотник, способный перемещаться, по крайней мере частично, в камере, причем золотник имеет множество площадок и выемок для избирательного открытия и закрытия входа воды, входа воздуха, воздушника и выхода в зависимости от положения золотника в камере. Золотник может смещаться, закрывая выход, он может образовывать канал, соединенный с воздушником, когда находится в положении выпуска воздуха, и соединенный с выходом, когда золотник находится в положении очистки.
Трубопровод безразборной очистки может гидравлически сообщаться с системой сбора молока и доильными стаканами доильного устройства, когда доильное устройство находится в положении хранения. Может использоваться коллектор безразборной очистки, находящийся в гидравлическом сообщении с трубопроводом безразборной очистки, так что коллектор безразборной очистки гидравлически сообщается по крайней мере с одним доильным стаканом доильного устройства, когда доильное устройство находится в положении хранения.
В настоящем изобретении преодолеваются недостатки прежних автоматизированных систем подготовки и доения; предлагается доильное устройство, имеющее множество наполняемых элементов, каждый из которых включает доильный стакан и гибкий вкладыш. Система включает источник очищающего средства и трубопровод очищающего средства между этим источником и наполняемым элементом. Очищающие средства, такие как дезинфицирующая жидкость, вода и/или воздух, текут через трубопровод очищающего средства в наполняемый элемент, где очищают расположенный там сосок животного. Использованное очищающее средство вместе с грязью стекают через наполняемый элемент и через сток в соответствующий приемник или систему удаления. Это называется в данном документе "подготовкой" или "подготовительной стадией." После подготовки трубопровод очищающего средства и система сбора отходов герметически отделяются от наполняемого элемента, после чего можно начать нормальную операцию доения путем открытия трубопровода, ведущего к сборнику молока.
Различные давления в наполняемом элементе, трубопроводе очищающего средства и связанных с ними элементах могут приводить к тому, что очищающие средства проникают в доильную систему. Чтобы предотвратить это, в настоящем изобретении трубопровод очищающего средства снабжен рядом клапанов, которые разделены воздушником или стоком. Во время подготовительной стадии эти клапаны открыты, позволяя дезинфицирующей жидкости, воде и/или воздуху протекать через трубопровод очищающего средства. Еще один клапан закрывает воздушник, не позволяя очищающим средам вытекать из трубопровода.
Во время доения клапаны закрыты, а воздушник открыт. Оба клапана не позволяют очищающим средствам протекать в наполняемый элемент. Тем не менее, даже самые лучшие клапаны со временем могут начать протекать вследствие износа и перепада давлений на противоположных сторонах клапана. В настоящем изобретении вакуум или другие перепады давления не могут втянуть очищающие средства через клапаны в наполняемый элемент, так как воздушник обеспечивает наличие воздуха с атмосферным давлением между клапанами, что устраняет эффект вакуума.
Клапан, расположенный ниже по течению, может быть подвержен некоторой утечке, но вакуум или перепад давлений не могут втянуть утекшую жидкость через клапан, расположенный выше (ближе к источнику очищающего средства), так как промежуточный воздушник выравнивает давление в трубопроводе очищающего средства с атмосферным независимо от влияния вакуума в молочной системе. Как указывалось выше, такое устройство иногда называют "блокировка-спуск-блокировка", так как два клапана блокируют трубопровод, а промежуточный воздушник спускает вакуум или ликвидирует другие перепады давления. Таким образом, доильная система защищена от протечки очищающих средств через клапаны.
Трубопровод очищающего средства может сообщаться с наполняемым элементом через входы в оболочке или вкладыше доильного стакана; таким образом, очищающие средства достигают соска и обмывают его, смывая грязь из системы доения. Очищающие средства могут включать дезинфицирующее вещество, воду, воздух или другую пригодную среду. Дезинфицирующее вещество или вода могут использоваться для смывания грязи с сосков животного. Вода может использоваться для ополаскивания соска животного от дезинфицирующего средства, а воздух - для сушки соска и выталкивания остатков дезинфицирующего средства, которые могут оставаться в наполняемом элементе.
Очищающие средства могут подаваться в наполняемый элемент через клапанный узел, где могут использоваться различные виды клапанов, применяемые для управления потоками жидкости. Клапанный узел может включать клапаны и воздушники, исполняющие функцию "блокировка-спуск-блокировка".
Систему можно использовать также с другими автоматизированными системами, такими как роботизированные машины, которые прикрепляют подготовительные и доильные устройства к коровам, а также с устройствами для нанесения на соски дезинфицирующих составов и их смывания, такими как описаны в публикациях патентных заявок США №2010-0139723 А1, 2010-0154900 А1, а также в патенте США №8,025,029, которые включены в данную заявку путем отсылки.
Одна из возможных функциональных последовательностей при использовании изобретения в роботизированной системе включает следующее: Шаг 1) Вывод манипулятора с доильным комплектом; Шаг 2) Прикрепление доильных стаканов; Шаг 3) Очистка сосков; Шаг 4) Сушка сосков; Шаг 5) Сбор данных; и 6) Распечатка или вывод на экран сводки данных.
Более конкретно, способ включает следующее: Шаг 1: Манипулятор робота выводит комплект доильных стаканов из положения хранения, когда животное входит в доильный бокс и идентификационная система распознает животное как готовое к доению; робот движется к доильному боксу; манипулятор робота берет доильный комплект (доильные стаканы закреплены на доильной полке, подвешенной выше пола); и начинается прикрепление доильных стаканов.
Шаг 2: Прикрепление доильных стаканов происходит, когда 3-D камера обнаруживает соски и доильные стаканы, и стаканы прикрепляются к каждому соску по отдельности; вакуумный датчик устанавливает, что стаканы прикреплены; если датчик не срабатывает в течение пяти секунд, например, если вакуум этого стакана отключен, робот пытается снова прикрепить его, причем пульсация действует в течение всего процесса прикрепления.
Шаг 3: Очистка сосков очищающей жидкостью, поступающей через отверстие в доильном стакане, производится на каждом соске; после обработки дезинфицирующим раствором подается вода, чтобы прополоскать сосок и молокопровод (например, жидкость протекает через отверстие с расходом приблизительно три литра в минуту); после этого через отверстие подается профильтрованный воздух для удаления остатков очищающего раствора и загрязнений; во время всего процесса очистки действует пульсация, а также вакуум, подаваемый на концы сосков (отцеживаются первые струи молока и удаляется мусор с сосков); весь очищающий раствор и отцеженные первые струи молока направляются в емкость для отходов; клапанная система "блокировка-спуск-блокировка" отделяет емкость для отходов от приемника хорошего молока.
Шаг 4: По завершении цикла подготовки сосков происходит их сушка. Начинается программируемое время сушки, а остатки очищающего раствора и первое молоко продолжают отводиться в резервуар для отходов. Соски сушатся с помощью прикладываемого вакуума и потока воздуха; когда подготовка сосков закончена, начинается доение, причем для каждого животного возможна программируемая стимуляция.
Среди преимуществ системы при проведении подготовительных процедур можно назвать следующие: доильные стаканы остаются закрытыми в течение всего процесса очистки и доения, что снижает возможность загрязнения (исключается перекрестное загрязнение сосков, никакие брызги не попадают на соски после очистки, ничего не может упасть в доильные стаканы после очистки - никакого мусора с вымени или живота коровы; нет мух, нет загрязненного воздуха, и ни один сосок не доится, пока не будет очищен); в процессе цикла очистки с сосков и из молокопровода удаляются мусор и бактерии, система клапана "блокировка-спуск-блокировка" разделяет очищающие растворы и молокопровод; доильный блок поддерживает доильные стаканы в подвешенном состоянии, минимизируя риск контакта с полом; все жидкости стекают вниз и отводятся от коровы; всегда сначала негодные первые струи молока отводятся в сток, прежде чем хорошее молоко начнет направляться в приемник; в компоновке коровника четко разделяются две зоны; коров с особыми потребностями можно легко отделять и содержать и доить отдельно; можно легко привязывать коров вручную; система множества боксов позволяет сделать систему транспортировки молока как можно короче.
Другие преимущества и детали описаны ниже.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематический вид доильного зала, где находится роботизированная доильная система с доильной машиной, соответствующей настоящему изобретению;
Фиг 2А - перспективный вид доильного аппарата, соответствующего изобретению, установленного в роботизированную доильную систему;
Фиг.2В - частичный перспективный вид доильного аппарата, показанного на фиг.2А, с противоположной стороны;
Фиг.3А - схематический вид системы подготовки животного и доения, соответствующей изобретению;
Фиг.3В - схематический вид системы подготовки животного и доения, соответствующей изобретению;
Фиг.3С - схематический вид системы подготовки животного и доения, соответствующей изобретению;
Фиг.4А - частичный перспективный вид доильного блока, соответствующего изобретению;
Фиг.4В - частичный перспективный вид системы подготовки животного и доения, соответствующей изобретению.
Фиг.4С - частичный перспективный вид системы подготовки животного и доения, соответствующей изобретению.
Фиг.5 - частичное поперечное сечение наполняемого элемента, соответствующего изобретению;
Фиг.6 - частичный вид спереди доильного аппарата, где показаны некоторые пути движения жидкостей;
Фиг.7 - перспективный вид клапанного узла подготовки сосков;
Фиг.8 - вид с торца клапанного узла подготовки сосков;
Фиг.9А - вид в поперечном сечении клапанного узла подготовки сосков в положении доения, разрез по линии 9-9 на фиг.8;
Фиг.9В - вид в поперечном сечении клапанного узла подготовки сосков в положении очистки, разрез по линии 9-9 на фиг.8;
Фиг.10 - разобранный перспективный вид клапана, используемого в клапанном узле, соответствующем изобретению;
Фиг.11 - перспективный вид клапана, показанного на фиг.10, в собранном состоянии;
12 - вид сбоку клапана, показанного на фиг.11;
Фиг.13А - вид в поперечном сечении клапана, показанного на фиг.10, в закрытом положении;
13В - вид в поперечном сечении клапана, показанного на фиг.10, в открытом положении;
14А - перспективный вид клапанного узла плохого молока, соответствующего изобретению;
14В - вид в поперечном сечении трех клапанов, образующих клапанный узел плохого молока, соответствующий изобретению, в закрытом положении;
Фиг.14С - частичный вид в поперечном сечении трех клапанов, образующих клапанный узел плохого молока, соответствующий изобретению, в открытом положении;
Фиг.15А - перспективный вид клапанного узла хорошего молока, соответствующего изобретению;
Фиг.15В - вид в поперечном сечении трех клапанов, образующих клапанный узел хорошего молока, соответствующий изобретению, в закрытом положении;
Фиг.15С - частичный вид в поперечном сечении трех клапанов, образующих клапанный узел хорошего молока, соответствующий изобретению, в открытом положении;
Фиг.16 - частичный вид в поперечном сечении клапанного узла молока для телят;
Фиг.17 - схематический вид системы сбора молока и узла подачи средств безразборной очистки, соответствующих изобретению, с линиями движения потоков;
Фиг.18 - вид спереди клапанного устройства системы безразборной очистки, показанной на фиг.17;
Фиг.19А, В, С - схематические виды спереди клапанного узла системы безразборной очистки, соответствующего изобретению;
Фиг.20 - вид в поперечном сечении датчика проводимости, используемого с настоящим изобретением;
Фиг.21А - перспективный вид клапанного блока, соответствующего изобретению;
Фиг.21В - боковой вид слева клапанного блока, показанного на фиг.21А, с удаленными электромагнитными клапанами;
Фиг.21С - боковой вид слева в разрезе клапанного блока, показанного на фиг.21А, с удаленными электромагнитными клапанами; и
Фиг.21D - боковой вид спереди в разрезе клапанного блока, показанного на фиг.21А, с удаленными электромагнитными клапанами.
Фиг.22А-В - в таблицах, приведены данные, подтверждающие эффективность автоматизированной подготовительной системы.
Подробное описание изобретения
Насколько это целесообразно и практично, одинаковые цифры на различных чертежах обозначают одни и те же или аналогичные детали.
На фиг.1 показана система молочного хозяйства 20, имеющая стойла 22, проходы 24 и доильные стойла 26. Молочные животные 27 движутся по системе молочного хозяйства 20, где они кормятся, отдыхают и доятся в доильных стойлах 26. Для сортировки коров или недопущения их в какую-либо зону могут применяться затворяющиеся ворота 29. Предпочтительно используется система идентификации животных, которая идентифицирует коров для их сортировки по доильным свойствам, заболеваниям и другим факторам.
Доильные стойла 26 могут иметь любую форму и расположение, они могут быть неподвижными или поворотными. Животные либо допускаются в доильные стойла свободно, либо их вход ограничен воротами 29 в зависимости от истории доения или здоровья. Кроме того, животных может заводить в доильные стойла 26 оператор.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения доильное стойло 26 оснащено роботом 30 (фиг.2А и 2В), который прикрепляет к животному систему подготовки сосков и доения. Тем не менее, изобретение может использоваться в любом молочном хозяйстве 20, независимо от того, как система подготовки сосков и доения прикрепляется к животным.
В любом случае используется управляющее устройство 40, которое запускает подготовительный процесс и приводит в действие каждый клапан в нужной последовательности. Управляющее устройство 40 может также принимать данные от связанных с ним датчиков и контрольных устройств. Данные могут храниться в памяти, распечатываться, выводиться на экран или использоваться иным образом для контроля и совершенствования подготовительных процедур.
В роботизированной системе, когда животное идентифицируется в боксе как животное, пригодное для доения, роботизированная доильная машина 30 движется к доильному комплекту 46 доильной машины и снимает его с поста очистки. Доильный комплект 46 перемещается под животное с помощью роботизированных опорных рычагов 38, которые могут иметь трубки для вакуума, действующего, как описано ниже; определяется положение сосков, и все доильные стаканы 48 прикрепляются к соскам. При поиске сосков в течение заданного времени прикладывается пульсирующий вакуум. Если сосок найден, вакуум и пульсации остаются в действии на протяжении всего подготовительного процесса. Если сосок не найден, вакуум отключается, и снова предпринимается попытка поиска соска.
На фиг.2А и 2В показана роботизированная доильная машина 30, имеющая корпус 32, доильное стойло 34, контрольные ворота 36, роботизированные опорные рычаги 38, управляющее устройство 40, доильное устройство 46, клавиатуру 50, экран 52, приемник подготовительной жидкости 54, приемник хорошего молока 56, клапанный узел плохого молока 60, клапанный узел хорошего молока 62, клапанный узел промывки бокса 66, клапанный узел молока для телят 70, конечный клапанный узел доильной машины 72.
Доильное устройство 46, система сбора молока, система промывки бокса-35 и система сбора молока и промывки аппарата без разборки 37 могут выполнять несколько синхронизированных функций, включая: подготовку сосков животного перед доением; доение животного; удаление очищающих жидкостей и молока; сбор молока; очистку доильного аппарата и очистку молокосборной системы. Не все эти функции необходимы, чтобы обеспечить действие системы; различные отдельные функции и их комбинации находятся в пределах объема изобретения, так как они имеют общие признаки. Функции роботизированной доильной машины.
В принципе роботизированная доильная система 30 работает без обслуживающего персонала; молочное животное, такое как корова, самостоятельно входит в доильное стойло 34, ее автоматически запирают там ворота 36, манипулятор робота 38 надевает на нее доильное устройство 46, она подготавливается к доению с помощью очищающих жидкостей, протекающих через клапан подготовки сосков 68, который включает клапанное устройство 70 для дозирования обеззараживающего раствора, очищающего соски, и по крайней мере часть доильного устройства 46. Предпочтительную роботизированную доильную систему можно приобрести у фирмы GEA Farm Technologies GmbH, Бенен, Германия, она выпускается под торговым наименованием Mione.
Доильное устройство 46 показано на фиг.4А-4С, оно включает доильные стаканы 48, вкладыши доильных стаканов 49, молочный коллектор 51А и молокопровод 51, через который жидкости стекают вниз.
Когда молоко протекает через доильное устройство 46, его расход, количество и качество могут определяться соответствующими датчиками, такими как датчик крови 63, датчик соматических клеток 67, стартовый датчик 69, датчик расхода молока 71, счетчик молока 64 (см фиг.3А), которые передают соответствующие данные на управляющее устройство 40. Данные, передаваемые с датчиков, могут использоваться для определения показателя молока, который затем может использоваться для управления описанными здесь операциями. Манипулятор робота 38 может обслуживать любое количество доильных стойл, предпочтительно до пяти, но здесь показано только одно доильное стойло 34. Манипулятор робота приводится в действие соответствующими пневматическими или гидравлическими силами.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения и подготовка животного, и доение проводятся тогда, когда соски животного находятся в доильных стаканах 48 доильного аппарата. Соответственно, изобретение включает надежные меры, предотвращающие попадание очищающих жидкостей или загрязненного молока в основную систему транспортировки и хранения молока 31, где они могли бы загрязнить большое количество молока и/или привести к необходимости очистки молокопроводов, охладителя молока, емкостей для хранения молока, клапанов и других элементов системы сбора молока. Настоящее изобретение отвечает строгим санитарным требованиям (Санитарные стандарты 3-А) в целом ряде аспектов, таких как выбор материалов и деталей, конструкция деталей и системы клапанов, которые описаны ниже. Операция подготовки животных и доения.
Вначале, когда молочное животное входит в доильное стойло 34, датчик наблюдает положение сосков, передает соответствующие данные на управляющее устройство 40, а управляющее устройство 40 направляет манипулятор робота 38, который снимает доильное устройство 46 с поста хранения 80 (см. фиг.5) и помещает его доильные стаканы 48 под соски животного, при этом вакуум в доильном устройстве 46 прикрепляет доильные стаканы 48 к соскам животного. Вскоре после этого управляющее устройство 40 начинает стадию подготовки сосков, приводя в действие клапан подготовки сосков 68. После этого очищающие жидкости, вода и воздух подаются через клапанный блок очистки 73, и эти среды поступают по трубопроводам в сопла доильных стаканов или вкладышей доильных стаканов для промывки и полоскания сосков. (Сопла не показаны, но пример таких сопл приведен в публикации US 2009/0320760 A1.)
В доильных стойлах 22 роботизированная система 30 перемещает доильное устройство 46 из положения очистки (фиг.4А и 4С) в положение доения (фиг.4В). Как видно на фиг.5, доильное устройство 46 включает наполняемые элементы 55, каждый из которых имеет доильные стаканы 48 и вкладыши 49, вставленные в доильные стаканы 48. Вкладыш 49 включает колпак 61, имеющий отверстие 65, через которое вставляются соски домашних животных.
Каждый вкладыш 49 соединен с верхним концом молокопровода 51, который соединен с описанными ниже клапанными блоками.
Вакуумные трубки присоединены к доильному стакану 48 и попеременно прикладывают вакуум, сменяющийся нормальным давлением, к пространству между доильным стаканом 48 и вкладышем 49, тем самым оказывая доящее воздействие на соски животного 27. Вакуум прикладывается также через вкладыш 49 для прикрепления наполняемого элемента к животному и выцеживания молока через эти элементы, длинную молокопроводную трубку и молочные трубопроводы, которые все вместе внизу называются "доильная система" или "молочная система".
Перед операцией доения соски молочного животного 27 необходимо очистить, чтобы предотвратить попадание грязи в наполняемый элемент и втягивание ее вакуумом в остальную молочную систему. Традиционно это делал оператор, который вручную протирал соски полотенцем и/или очищающим средством. Использовались также автоматизированные системы для автоматической очистки сосков, например, дезинфицирующим средством, водой и воздухом.
В роботизированной системе, выпускаемой фирмой GEA Farm Technologies GmbH из Бегена, Германия, автоматизированная подготовительная система использует доильный стакан 49 доильного устройства 46 в качестве сосуда, в котором применяются и из которого стекают очищающие жидкости; настоящее изобретение добавляет существенные предохранительные средства, которые предотвращают проникновение очищающих жидкостей в молочную систему. Схематические изображения некоторых элементов предпочтительного варианта подготовительной системы 80 показаны на фиг.3А-3С.
На фиг.3В and 3C каждый доильный стакан 48 и имеет вкладыш 49. Здесь показана молокопроводная трубка-51 преувеличенной длины, чтобы ясно показать соединения с другими элементами, описанными ниже. На практике в роботизированных системах применяются молокопроводные трубки 51 различной длины, но стандартной может быть короткая молокопроводная трубка.
На фиг.3В и 3C показаны элементы подготовительной системы, соответствующей изобретению. Подготовительная система на своем верхнем по течению конце имеет источник очищающих веществ 89, который может содержать химические дезинфицирующие вещества, воду, воздух, теплообменники, пульсаторы или другие компоненты, которые могут очищать соски животных. В показанном на чертежах варианте изобретения имеется первый источник 93, второй источник 95 и третий источник 97. Предпочтительно это источники дезинфицирующего средства, воды и воздуха ("очищающие средства"), но можно использовать и другие вещества, подпадающие под определение "очищающие средства".
Источники очищающих средств 93, 95, 97 представляют собой баки, или же эти средства поступают из трубопроводной системы, от компрессора воздуха, насоса или устройства, способного подавать эти очищающие вещества, предпочтительно под давлением, в наполняемый элемент, как описано ниже.
Источник дезинфицирующего средства 93 сообщается с трубопроводом 103 и клапаном 113, источник воды 95 сообщается с трубопроводом 105 и клапаном 115, а источник воздуха 97 сообщается с трубопроводом 107 и клапаном 117.
Три трубопровода 103, 105, 107 сообщаются с главной линией очищающих средств 109. Хотя трубопроводы 103, 105, 107, 109 показаны как отдельные трубопроводы, их можно заменить клапанным блоком, или же они могут составлять часть клапанного блока, как например, описано ниже. Линия очищающих средств 109 включает клапан источника 121 и воздушник 123, который может открываться и закрываться клапаном воздушника или стока 125.
Ниже по течению от вкладыша 49 находится сообщающаяся с ним либо непосредственно, либо через молокопроводную трубку 51 система стока отходов 126, которая включает трубопровод 127, первый клапан линии отходов 129, воздушник линии отходов 131 и второй клапан линии отходов 133. Воздушник 131 может быть воздушником или стоком и предпочтительно сообщается с атмосферным давлением. Предпочтительно воздушник 131 включает клапан воздушника 137, который не позволяет отходам вытекать из воздушника 131, однако клапан 137 может быть необходим не во всех случаях.
Еще ниже по течению находится запирающий узел молочной системы 146, который включает верхний клапан молока 145, воздушник 149 и нижний клапан молока 151. Как и выше, воздушник 151 может быть любым воздушником или стоком, сообщающимся с атмосферным давлением. Воздушник 149 запирающего узла молочной системы 146 предпочтительно включает клапан воздушника молочной линии 154, но это не является абсолютно необходимым.
В положении доения источник очищающих средств 89 отключается от вкладыша 49 закрытием клапанов источника 113, 115, 117 и закрытием нижнего клапана источника 121. Воздушник очищающих средств 123 открыт для атмосферного давления, так как клапан 125 воздушника очищающих средств также открыт. Эта комбинация закрытия клапанов и открытия воздушника обеспечивает функцию "блокировка-спуск-блокировка", которая не позволяет применяемому при доении вакууму втягивать очищающие жидкости в молочную систему.
Далее, в положении доения клапаны 129, 133 закрыты, а клапан воздушника 131 открыт. Это обеспечивает аналогичную функцию "блокировка-спуск-блокировка", которая не позволяет никаким веществам из системы стока отходов 126 попадать или втягиваться в молочную систему.
Кроме того, в положении доения в запирающем узле 146 первый и второй клапаны молочной линии 151, 153 открыты, а воздушник молочной линии и его клапан 149, 153 закрыты, так что вакуум доильной системы не нарушается атмосферным давлением.
В положении подготовки сосков (фиг.4В) клапаны 113, 115, 117 системы подачи очищающих средств открыты, и расположенный ниже клапан 121 этой системы также открыт. Воздушник 123 системы подачи очищающих средств закрыт, что предотвращает вытекание очищающих жидкостей из воздушника 123.
Аналогичным образом, в системе отходов 126 первый и второй клапаны отходов 129, 133 открыты, а воздушник линии отходов 135 закрыт.
Для создания устройства "блокировка-спуск-блокировка" в доильной системе первый и второй клапаны, 151, 153 запирающего узла молочной линии 145 закрыты, а воздушник молочной линии 149 и клапан воздушника 153 открыты в атмосферу, не позволяя вакууму доильной системы или давлению системы очистки втягивать жидкости в молоко через запирающий узел молочной линии 146. В приведенной ниже таблице А сведены положения клапанов и воздушников в процессах доения и подготовки.
Таблица А
93
95
97
125
121
147
149, 153
151
129
137, 131
133
Дезинф. в-во для сосков
Питьевая вода
Чистый воздух
Возд./ сток
Блок.
Блок.
Возд./ сток
Блок.
Блок.
Возд./ сток
Блок.
Шаг1
Дезинфекция;
О
З
З
З
О
З
О
З
О
З
О
Шаг 2
Подготовка коровы
Полоскание
З
О
З
З
О
З
О
З
О
З
О
Шаг3
Продувание
З
З
О
З
О
З
О
З
О
З
О
Шаг 4
Доение
З
З
З
О
З
О
З
О
З
О
З
CIP
З
З
З
О
З
О
З
О
З
О
З
CIP
З
З
З
О
З
З
О
З
О
З
О
Поумолч.
НЗ
НЗ
НЗ
НО
НЗ
НЗ
НО
НЗ
НО
НО
НЗ
O = открыт З = закрыт
CIP = безразборная очистка
На фиг.5 представлен вид в поперечном сечении системы подготовки соска, которая происходит в доильном стакане 48 с частично вставленным в него вкладышем 49. Вкладыш 49 имеет верхний колпак 61, который располагается на верху доильного стакана 48 обычным образом. Колпак 61 вкладыша имеет отверстие 161, через которое протекают очищающие жидкости, направляясь к соску животного 163.
Предпочтительно клапан подготовки соска 68 управляет потоком дезинфицирующих растворов, воздуха и воды. Как правило, первым подается дезинфицирующий раствор, за ним воздух, который проталкивает дезинфицирующий раствор сквозь систему подачи, а затем вода, которая прополаскивает систему подачи и сосок животного.
Очищающие жидкости, так же, как грязь и мусор, смытые с животного, стекают через доильное устройство 46 и молокопроводную трубку 51 до того, как начнется доение животного. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения нужно вывести в отходы первые струи молока, чтобы полностью удалить из доильного устройства 46 очищающие жидкости и грязь, и только затем собирать уже совершенно чистое молоко.
Как правило, предпочтительно, чтобы молоко от животного текло в течение заданного периода времени после того, как датчик проводимости обнаружит появление первого молока из соответствующего соска, когда отмечается пороговый уровень молока/жидкости. Затем это первое молоко направляется клапанным узлом плохого молока 60 в сток или другой приемник "плохого молока". В альтернативном варианте или в добавление к этому может использоваться датчик качества молока, например, 63, 67 и 69 (фиг.3А), который контролирует молоко, поступающее от животного или из отдельных сосков животного, и передает данные о качестве молока на управляющее устройство 40, чтобы определить, что следует сделать: открыть клапанный блок плохого молока 60 и направить молоко в сток или открыть клапанный блок хорошего молока 62 и направить молоко в приемник хорошего молока 56.
Очистка молокопроводов отдельных доильных стойл
После завершения операции доения процесс повторяется со следующим животным, если только молокопроводы не нуждаются в плановой чистке или не загрязнены очищающими жидкостями или загрязненным молоком (например, молоком от коровы с маститом). В таком случае производится чистка молокопроводов отдельных доильных стойл, которую иногда называют "мойкой бокса". Термин "мойка бокса" означает мойку только элементов отдельного доильного устройства 46 или ряда доильных аппаратов, в отличие от мойки всей системы сбора молока 33.
Стадия мойки бокса начинается, когда управляющее устройство 40 получает данные, например, от датчиков 63, 67, 69 и 71 (фиг.3А), что необходима мойка бокса, вследствие истечения интервалов времени, запрограммированных в управляющем устройстве, вследствие вмешательства оператора или того, что последнее подоенное животное помечено как нездоровое или проходящее лечение медикаментами.
Для начала стадии мойки бокса под действием управляющего устройства 40 срабатывает клапанный узел мойки бокса 66, и моющие жидкости накачиваются из сопл 82 в пост хранения 80, в доильные стаканы 48, затем через доильное устройство 46 в приемник подготовительной жидкости 54. Очищающие жидкости циркулируют через приемник хорошего молока 56 и затем выводятся через сток молока для телят. Предпочтительно доильное устройство 46 помещается манипулятором робота 38 на пост хранения 80 (фиг.4С).
Как видно на фиг.4С, пост хранения 80 установлен на корпусе робота 32 рядом с доильным стойлом 34. Пост хранения 80 включает сопла 82, которые вставляются в доильные стаканы 48, когда производится мойка. Пост хранения 80 имеет также гибкий фланец 84, который совмещается с верхним краем доильного стакана 48, образуя герметичное соединение. Вакуум молокопровода прикрепляет доильные стаканы 48 к фланцам 84.
Функции управляющего устройства
Управляющее устройство 40 управляет работой описанных выше, а также описанных ниже элементов в соответствии, например, с введенным в него программированием, таймерами и данными, получаемыми от различных датчиков. В управляющем устройстве 40 предпочтительно программируются по крайней мере начальные элементы операций подготовки сосков, доения и промывки с заданием последовательности и времени этих действий. Управляющее устройство 40 может представлять собой центральный процессор (ЦП), печатную плату или другое пригодное для этой цели устройство.
Последовательности процессов подготовки и доения можно задавать и выдерживать для всех животных, которых нужно доить, или же можно запрограммировать нестандартное выполнение операций для конкретных коров. Индивидуализированное программирование может основываться на цикле лактации каждого животного, характеристиках доения, здоровье животного или других характеристиках. Система идентификации животных может отправлять данные на управляющее устройство 40. Управляющее устройство 40 может также использовать "нечеткую логику" для регулирования операций подготовки сосков, доения и промывки на основе любой характеристики молочного хозяйства или животного, тем самым непрерывно приспосабливаясь к имеющимся условиям.
Далее, управляющее устройство 40 имеет операторский интерфейс, такой как экран 52, отображающий необходимую информацию, например, исторические данные, данные о молочном животном, данные текущего процесса и т.д. Могут использоваться также устройства звуковой сигнализации и/или громкоговорители. Оператор может программировать, включать или отключать управляющее устройство 40. Предпочтительно управляющее устройство 40 включается автоматически, когда животное входит в доильное стойло 34. Экран 52 может отображать также характеристики операции доения, предупреждения или любую другую информацию, относящуюся к роботизированной доильной машине 30, животному, которое доится, четвертям вымени, которые доятся, здоровью животного и контрольным воротам стойла животного. Отображение может происходить в любом пригодном формате и может быть уникальным, соответствующим потребностям именно данного молочного хозяйства.
Управляющее устройство 40 предпочтительно принимает данные от датчиков, определяющих идентификацию коровы, положение ворот, положение животного, работоспособность системы, здоровье животного, положения клапанов, время доения, количества молока, время и последовательность подготовки сосков, количество химического вещества, подаваемого для промывки, а также любые другие желаемые характеристики. Управляющее устройство 40 сравнивает эти данные с заданными критериями и затем может продолжать процесс без изменений, регулировать его, прекращать один процесс и начинать другой или, например, определять, по какому маршруту должно идти молоко от данного животного.
Пути протекания жидкости
В настоящем изобретении перед началом доения молочного животного автоматически производится подготовка его сосков. Как указывалось выше, доильное устройство 46 используется и для процесса подготовки, и для доения. Ниже описываются пути протекания очищающих жидкостей, загрязненного молока, молока для телят и молока для потребления людьми.
Как показано на фиг.6, доильные стаканы 48 находятся на "верхнем по течению" конце доильного устройства 46. Ниже доильных стаканов 48 расположены молокопроводные трубки 51 и коллектор 51А. Молокопроводная трубка - 51 находится в гидравлическом сообщении как с клапанным узлом плохого молока 60, так и с клапанным узлом хорошего молока 62, так что с "хорошим" и "плохим" молоком можно обращаться соответственно.
Кроме того, для осуществления процесса подготовки сосков доильное устройство 46 сообщается с клапаном подготовки сосков 68. Клапан подготовки сосков 68, открываясь, подает на сосок химические моющие вещества, растворы и воздух ("средства подготовки сосков") через соответствующий трубопровод подготовки сосков, через который средства подготовки сосков текут к выпускному отверстию, расположенному на доильном стакане, или через вкладыш доильного стакана. Средства подготовки сосков обычно поступают возле верха каждого соска, так что они стекают вниз вместе с грязью и мусором во вкладыш 49 и молокопроводную трубку - 51, откуда они удаляются или собираются, как описано ниже.
Затем начинается операция доения, но по гигиеническим соображениям нельзя предполагать, что все вещества, использовавшиеся при подготовке сосков, удалены из доильного устройства 46. Чтобы обеспечить гигиеничные условия протекания молока, часть молока из первой порции цикла доения используется для "прополаскивания" доильного устройства 46 и проходит через клапанный узел плохого молока 60. Количество молока, используемого для этой операции "молочного прополаскивания", можно определять различными способами, в том числе эмпирически. Доение в течение заданного периода времени от его начала можно заменить или сделать более точным с помощью тестирования качества молока с использованием датчиков качества молока 63, 67. Датчики качества молока 63, 67 собирают данные, показывающие, соответствует ли молоко заданному стандарту качества. Данные передаются на управляющее устройство 40, которое направляет молоко в соответствующий приемник, открывая или закрывая клапанный блок плохого молока 60 и клапанный блок хорошего молока 62.
Когда управляющее устройство 40 установило, что данные о времени доения и/или качества соответствуют заданным стандартам, управляющее устройство 40 открывает или закрывает соответствующие клапанные узлы, направляя молоко в приемник хорошего молока 56. Такое направление молока осуществляется управляющим устройством 40, которое открывает или закрывает соответствующие клапанные узлы, как подробнее описано ниже. Молоко для телят направляется через молокопровод молока для телят и/или хранится в соответствующем приемнике. Это решение принимает управляющее устройство 40 или оператор.
Из приемника хорошего молока 56 молоко течет по трубопроводу 90 (фиг.6) в общую систему сбора молока 33. Молоко может оставаться в приемнике хорошего молока 56, пока не будет установлено, что оно соответствует стандартам качества, например, что произведена чистка всех элементов после доильного аппарата 42. Это особенно выгодно в роботизированных системах, так как доение может продолжаться, несмотря на несовместимые с ним процессы, происходящие в других местах молочного хозяйства.
Клапаны
Настоящее изобретение включает ряд элементов в каждом доильном аппарате, которые обеспечивают соответствие санитарным условиям. Основные из них включают три подсистемы: клапан подготовки сосков 68, клапанный узел плохого молока 60, клапанный узел хорошего молока 62, и клапанный узел промывки бокса 66. Предпочтительно каждый клапанный узел располагается в трубопроводе, прямо или косвенно соединенном с доильным устройством 46, и отвечает Санитарным Стандартам 3-А.
Клапанные узлы, соответствующие изобретению, могут иметь различную конструкцию, но клапанные узлы, через которые протекает молоко, предпочтительно содержат три расположенных последовательно клапана, и каждый клапан может принимать открытое или закрытое положение (ниже они иногда называются положениям доения или промывки). Положение каждого клапана клапанного узла в любой данный момент и управляется управляющим устройством 40. Датчики положения 116 подтверждают, что клапан находится в нужном положении, так что неправильное срабатывание и/или нормальный износ клапана не приводят к тому, что молоко или очищающие жидкости направляются не туда. Клапанные системы, направляющие молоко, могут использоваться для всего молока от животного, для молока из отдельных четвертей вымени или пар четвертей. Роботизированная доильная машина, показанная на фиг.2А и 2В, имеет клапанные системы для отдельных четвертей вымени. Таким образом, для одного животного имеются четыре узла, по три клапана в каждом, то есть всего двенадцать клапанов. Клапанные системы подготовки сосков и промывки не обязательно требуют наличия узла из трех клапанов, они подробнее описываются ниже. Клапан подготовки сосков.
Как показано на фиг.7-9В, клапан подготовки сосков 68 включает систему "блокировка-спуск-блокировка", обеспечивающую защиту от отказа клапана. Клапан подготовки сосков 68 установлен на кронштейне 99 и предпочтительно заключен в корпус 100. Как показано на фиг.9А и 9В, корпус 100 имеет канал 102, золотник 104, способный двигаться вдоль оси канала 102, вход для жидкости 108, вход для воздуха 110, воздушник 112, выход 114, и бесконтактный выключатель 116. На фиг.9А показан клапан подготовки сосков 68 в закрытом положении, а на фиг.9В - клапан подготовки сосков 68 в открытом положении.
В открытом положении во время операции очистки (фиг.9В) подготовительная жидкость, такая как вода и/или очищающий раствор накачивается через вход для жидкости 108 и выходит из выхода 114. При желании можно затем подавать прочищающий воздух через вход для воздуха 108 на выход 114; воздух проталкивает очищающие жидкости по пути их протекания.
Корпус 100 предпочтительно включает ствол 120, сформированный как одна деталь или множество деталей, расположенных между двумя концами 122 и скрепленных соответствующими соединительными элементами, такими как болты с шестигранной головкой 124 и гайки 119. Соответствующие уплотнения 130, такие как уплотняющие кольца, расположены между стволом 120 и каждым концом 122. Корпус 100 предпочтительно имеет такую конструкцию и форму, как показано на чертеже, но возможны и другие конструкции и формы. Тем не менее, показанный вариант корпуса имеет такую конструкцию, чтобы соответствовать роботизированной доильной машине 30.
Находятся ли входы 108, 110, воздушник 112 и выход 114 в открытом положении (фиг.9В, операция очистки) или в закрытом положении (фиг.9А, операция доения), зависит от положения золотника 104 в канале 102, так как золотник 104 имеет площадки и выемки, расположенные с интервалами и занимающие нужные места при движении золотника 104. Как показано на фиг.9А, входы 108 и 110 закрываются площадками 132 и 134, соответственно. Каждая площадка 132, 134 отделена от другой площадки парой расположенных с интервалом уплотнений 136, между которыми расположено отверстие воздушника 138, так что образуется система "блокировка-спуск-блокировка". Уплотнения 136 предпочтительно имеют и-образное сечение, но возможны и другие типы уплотнений.
В положении доения паз 140 располагается возле воздушника 112, который имеет пару уплотнений 144, расположенных по обе стороны, так что образуется система "блокировка-спуск-блокировка". На фиг.9А выход 114 блокирован площадкой 132. Паз 140 имеет такой размер, что обеспечивается желаемая последовательность и согласованность во времени операций, когда золотник 104 движется туда и обратно. Могут использоваться и другие системы, отвечающие необходимым рабочим критериям.
Золотник 104 смещается в закрытое положение, или положение доения, показанное на фиг.9А, пружиной 150. Чтобы закрыть клапан подготовки сосков 68, в канал 102 подается сжатый воздух, под действием которого переключатель 116 перемещает золотник 104 против действия пружины 150 (влево на чертеже), что позволяет очищающей жидкости протекать через вход 108, отверстие воздушника 138 и центральный канал 162 в золотнике 104. В открытом положении клапана, или положении очистки (фиг.9В), паз 140 совмещен с выходом 114. Небольшие регулировки золотника 104 можно производить с помощью регулировочного винта 166, который устанавливает предел движения золотника под действием пружины 150. Односедельные клапаны.
На путях протекания молока используется клапанная система, соответствующая изобретению и предпочтительно включающая узел из трех "односедельных клапанов." Такие системы применяются, например, в клапанном узле плохого молока 60, в клапанном узле хорошего молока 62 и в клапанном узле промывки бокса 66, но могут использоваться и в других местах, как описано ниже.
Как показано на фиг.10-13В, односедельный клапан 198 предпочтительно имеет такой же размер и конструкцию, как и другие, чтобы снизить затраты на изготовление и техническое обслуживание. Как показано в разобранном виде на фиг.10, клапан 198 включает, слева направо: цилиндр 200, фитинг воздуха 206, фитинг воздушника 208, пружину 212, первое е-образное кольцо 216, нижнюю направляющую 244, первое и-образное уплотнение 228, второе е-образное кольцо 236, второе уплотнение 238, верхнюю направляющую 260, третье уплотнение 254, литое манжетное уплотнение 234, третье о-образное кольцевое уплотнение 262, плунжер 264 с головкой 265, зажим 266, четвертое уплотнение 268 и корпус 270. Корпус имеет три отверстия, расположенные Т-образно. Отверстия обозначены позициями 272, 280 и 284 на фиг.10, они могут служить входами, выходами или могут быть постоянно заблокированы в каком-либо конкретном клапанном узле, примеры которых описаны ниже.
При сборке односедельного клапана 198 плунжер 264 вставляется в различные внутренние части, и весь узел скрепляется таким образом, что первое и второе е-образные кольца 216 и 236 входят в выемки 271 и 273 в плунжере 264. Цилиндр 200 крепится к корпусу 270 зажим 266. Другие расположения и соединения внутренних и внешних деталей односедельного клапана 198 не выходят за рамки объема изобретения.
На фиг.12, 13А и 13В показан клапан 198 с цилиндром 200, прикрепленным к корпусу 270 зажимом 266. В принципе каждое отверстие 272, 280, и 284 может быть входом или выходом. Сквозной канал 286 может быть открыт только на одном конце или на обоих концах, в зависимости от его положения в клапанном узле. Клапаны 198 могут соединяться своими фланцами 287. Для открытия или закрытия клапана 198 плунжер 264 перемещается в продольном направлении, так что головка плунжера 265 упирается в седло 285 в корпусе 270 или же головка плунжера 265 отодвинута от седла клапана 285.
Плунжер 264 удерживается в соосном положении верхней направляющей 260 и нижней направляющей 244. Пружина 212 действует на нижнюю направляющую 244, смещая плунжер 264 в закрытое положение, показанное на фиг.12. Верхняя направляющая 260 сопрягается с выступом 287. Выступ 287 определяет ряд отверстий 288.
Когда клапан 198 открывается, плунжер 264 перемещается против действия пружины 212 за счет давления воздуха, подаваемого через фитинг воздуха 208 на нижнюю направляющую 244. В результате головка плунжера 265 выходит из взаимодействия с седлом 284, и жидкость может протекать через отверстие 272. Когда клапан 198 закрывается, головка плунжера 265 упирается в седло клапана 284, так что жидкость не может вытекать из отверстия 272, но может течь мимо плунжера 264 в сквозном канале 286.
Клапаны 198 используются комплектами по три клапана и предпочтительно расположены так, что обеспечивают функцию "блокировка-спуск-блокировка" в каждом клапанном узле, как показано, например, на фиг.13А-С. В данном варианте осуществления изобретения выход 284 в клапане 198А постоянно блокирован стенкой 297, и отверстие 280 в клапане 198А постоянно блокировано стенкой 297. В узле из трех клапанов два "внешних" клапана 198А и 198С открыты (фиг.13А), а клапан 198В закрыт, что обеспечивает проход между клапанами 198А и 198С. На фиг.13В клапан 198В, расположенный в середине, открыт, так что обеспечивается "спуск" через выход 272 среднего клапана 198В, а клапаны 198А и 198С закрыты, обеспечивая "блокировки" с противоположных сторон "спуска", создаваемого клапаном 198В. Таким образом, три клапанных подузла 198А-С взаимодействуют, образуя устройство безопасности типа "блокировка-спуск-блокировка". В альтернативном варианте три клапана 198А-С могут располагаться в одном корпусе, но показанный вариант отличается сравнительной дешевизной.
Бесконтактный датчик 294 предпочтительно используется для того, чтобы показать управляющему устройству 40, что плунжеры 264 находятся в желаемом положении. (См. фиг.13А и 13В.)
В приведенной ниже таблице показано положение каждого клапана 198А-С в зависимости от положения клапанного узла в целом.
Положение клапанного узла
Клапан 198А
Клапан 198В
Клапан 198С
Закрытое
Закрыт для блокировки патрубка
Открыт для открытия воздушника
Закрыт для блокировки патрубка
Открытое
Открыт
Закрыт для блокировки воздушника
Открыт
Пример действия клапанных узлов показан на фиг 13А и 13В, где линии А и В обозначают направления течения жидкости. Конкретнее, в примерах действия клапанных узлов 198 показаны клапанный узел плохого молока 60 и клапанный узел хорошего молока 62.
Как показано на фиг.6, молоко из доильного устройства 46 течет по молокопроводной трубке 51 к разветвлению 53, от которого молоко может течь в двух направлениях, но, в зависимости от того, открыты или закрыты клапанный узел плохого молока 60 и клапанный узел хорошего молока 62, молоко течет только в одном направлении. Во время доения открыт только один из этих клапанных узлов, а второй закрыт.
Если управляющее устройство 40 определит, что протекающая жидкость представляет собой жидкость для очистки сосков или загрязненное "прополаскивающее" молоко, то клапанный узел хорошего молока 62 закроется, а клапанный узел плохого молока 60 откроется.
Клапанный узел плохого молока
В клапанном узле плохого молока 60, показанном на фиг.14А-14С, жидкость поступает на вход клапана 198А через отверстие 272 и выходит через сквозной канал 286, который соединен с каналом клапана 198В. Жидкость протекает через канал 286 клапана 198В в канал 286 клапана 198С и вытекает из отверстия 272. На чертеже клапаны 198А-С показаны непосредственно соединенными друг с другом, но они могут соединяться и с помощью трубопроводов.
Из отверстия 272 клапана 198С жидкость течет через канал 286 в приемник промывочных жидкостей 54. Отсюда промывочные жидкости и/или загрязненное молоко могут направляться в сток 296 или другое устройство для их удаления.
Если управляющее устройство 40 определит, что молоко, протекающее по молокопроводной трубке 51 хорошее (отвечает заданным стандартам качества), то клапанный узел плохого молока 60 закрывается, а клапанный узел хорошего молока 62 открывается.
В закрытом положении клапанного узла плохого молока 60 клапан 198А находится в закрытом положении (положении блокировки), клапан 198В находится в положении спуска (соединения с атмосферой), а клапан 198С - в закрытом положении (положении блокировки), так что создается система "блокировка-спуск-блокировка", описанная выше. Клапанный узел хорошего молока.
Клапанный узел хорошего молока 62, показанный на фиг.15А-15С, находится в открытом положении, при этом: клапан 198А открыт; клапан 198В герметически отсоединен от атмосферы, а клапан 198С открыт. При закрытом положении клапанного узла хорошего молока 62 клапан 198А закрыт, клапан 198В соединен с атмосферой, а клапан 198С закрыт, так что создается система "блокировка-спуск-блокировка".
Когда клапанный узел хорошего молока 62 находится в открытом положении, хорошее молоко течет в отверстие 272 клапана 198А, из клапана 198А проходит через канал 286, через канал 286 клапана 198В и через канал 286 и отверстие 272 клапана 198С. Отсюда хорошее молоко течет по молокопроводу хорошего молока 300 в приемник хорошего молока 56 через его вход 308.
Путь протекания хорошего молока
Хорошее молоко может оставаться в приемнике хорошего молока 56 некоторое время, необходимое для испытания качества молока, или приемник может служить "буферной" емкостью, если система сбора молока 33 отключена, как описывалось выше. При желании хорошее молоко может течь из выхода приемника хорошего молока 314 через трубопровод 316 и через проходной трубопровод 320 в клапанный узел промывки бокса 66, как более подробно объясняется ниже.
Из клапанного узла промывки бокса 66 хорошее молоко течет к развязке трубопроводов 330, откуда поступает в трубопровод системы сбора молока 332 или в трубопровод плохого молока 334 в зависимости от того, открыт клапанный узел хорошего молока 62 или клапанный узел плохого молока 60. Когда один из этих клапанных узлов открыт, другой клапанный узел закрыт.
Из трубопровода хорошего молока 300 молоко может поступать либо в систему сбора молока, либо в трубопровод молока для телят 340. Предпочтительно для разделения хорошего молока и молока для телят используются системы "блокировка-спуск-блокировка", аналогичные описанным выше и показанным на фиг.16.
На фиг.16 показан клапанный узел, установленный на пути протекания молока для телят. Стартовый датчик воспринимает наличие или отсутствие вакуума и подает управляющему устройству сигнал начать соответствующее действие. Система сбора молока молочного хозяйства.
Схематический вид системы сбора молока 33 представлен на фиг.17; здесь показаны дополнительные общие элементы системы сбора молока 33, которая находится после приемника хорошего молока 56 и в которую молоко поступает по трубопроводу 399. Как видно на фиг.17-18, система сбора молока 33 включает молочный насос 400, предварительный охладитель молока 402, клапанный узел охлаждающего бака 410, моечную головку для безразборной чистки 412 (или другое устройство, отклоняющее поток воды), линию безразборной очистки 414 с клапанным узлом 413, возвращающуюся к роботизированной доильной машине 30, охлаждающий бак 430, второй клапанный узел 415 и соответствующие трубопроводы и стоки.
Клапанный блок охлаждающего бака 410 (фиг.19А-19С) предпочтительно включает пять клапанов 420, 422, 424, 426 и 428. В приведенной ниже таблице представлены положения клапанного блока в положении доения, положении безразборной очистки и положения промывки охлаждающего бака, которое позволяет приемнику хорошего молока 56 действовать в качестве буферного бака, пока охлаждающий бак 430 моется, так что операции доения могут продолжаться во время промывки охлаждающего бака 430.
Клапан
Положение доения
Положение очистки
Промывка охлаждающего бака
420
Открыт
Открыт
Закрыт
422
Открыт
Закрыт
Открыт
424
Закрыт
Открыт
Открыт
426
Закрыт
Закрыт
Открыт
428
Закрыт
Открыт
Закрыт
Предпочтительно каждый клапан 420-428 представляет собой клапанный узел типа "блокировка-спуск-блокировка", аналогичный описанным выше, и включает пару отстоящих друг от друга клапанов 198А и 198С со спускным клапаном 198В между ними. Клапанные системы типа "блокировка-спуск-блокировка" предпочтительны, так как они не позволяют используемым при промывке жидкостям и плохому молоку проходить сквозь уплотнения клапанов в другие трубопроводы, как описано выше. Узел подачи средств безразборной очистки.
Как показано на фиг.17 и 18, узел подачи средств безразборной очистки 500, соответствующий изобретению, предпочтительно включает: баки с химическими веществами 549, дозатор химических веществ 551, обратные клапаны 553, датчик 555, монтажную пластину 558, на которой установлены клапан горячей воды 560, устройство подачи холодной воды 562, трехходовой клапан 568, устройство продувки воздуха 570 для прочистки узла подачи 500 и выталкивания воды на отклоняющий поток элемент 576 в баке охлаждения 430 для удаления молочной пленки с внутренних поверхностей бака.
На фиг.18, 19А, 19В и 19С показаны пути протекания жидкостей через узел подачи средств безразборной очистки 500. Вода желаемой температуры и под желаемым давлением течет по пути 501. Химические вещества для промывки движутся по пути 502, а воздух - по пути 503. Как видно из фиг.18, пути потоков 501, 502, и 503 начинаются с различных входов 510, 511, 512, и 514, соответственно, и все они выходят через выход 516. Вода, химические вещества и воздух подаются в узел подачи 500 в соответствующей последовательности, при необходимых объемах, давлениях, температурах и с необходимой длительностью. Эти факторы различны для различных систем в зависимости от размера, длин трубопроводов, окружающей температуры, выбора очищающих химических веществ и других обстоятельств.
Клапанный блок 500 устройства подачи средств безразборной очистки устроен аналогично описанным выше, и каждый клапан 198А, В, С выполняет в основном ту же функцию. В этом конкретном клапанном блоке 500 узла подачи средств безразборной очистки клапаны 198А и 198С закрыты во время операции доения и при хранении молока в баке охлаждения 430. Клапан 198В открыт, чтобы обеспечить соединение с атмосферой по системе "блокировка-спуск-блокировка".
Во время очистки клапаны 198А и 198С открыты, а клапан 198В закрыт. Вследствие прохождения через канал 286 жидкость протекает через клапан 198В, когда он закрыт. Используется также датчик протекания химического вещества 564., Датчик потока молока.
Датчики, используемые в настоящем изобретении, включают датчики проводимости, которые детектируют и/или измеряют количество и/или расход молока, а также качество молока, в то время как молоко течет от доильной машины или через нее. Предпочтительный датчик проводимости 600 показан на фиг.20 и включает корпус 602, канал 604, резервуар 606, в котором находится контактный датчик проводимости 608, и паз 616, который имеет такой размер, что молоко может вытекать из резервуара, но достаточно мал, чтобы поток имел медленную скорость, при которой возможно измерение проводимости. Предпочтительно паз 616 достаточно велик для того, чтобы песок или грязь выносились из резервуара 606 вместе с молоком. Это предотвращает засорение и неправильное функционирование датчика проводимости 600, и в то же время поток молока замедляется в достаточной степени, чтобы можно было получить данные о проводимости.
Шланги, используемые в изобретении, предпочтительно сделаны из вулканизированной резины с фитингами из нержавеющей стали; такие шланги выпускает, например, компания STI Components, Inc. из Моррисвилля, Северная Каролина. Другие соединения шлангов и коллекторы предпочтительно сварные, и их обработка соответствует Санитарным стандартам 3-А.
Другой клапанный блок 610, пригодный для использования при подаче очищающих средств, показан на фиг.21А-21D. На фиг.21А-21D показан клапанный блок 610, в котором имеется ряд клапанов для подачи различных очищающих средств (воздух, вода, дезинфицирующие вещества) через общий выход 637 в линию очистки 128. Клапанный блок 610 имеет корпус 613 с осевой камерой 619, в которой находится золотник 621, перемещающийся между положением доения (фиг.21C) и положением очистки (фиг.21D). Осевая камера 619 имеет верхнюю расширенную часть 623 и нижнюю расширенную часть 625.
Корпус 613 предпочтительно ориентирован вертикально, как это показано на чертеже, чтобы обеспечить вытекание жидкостей через сток 634 (фиг.21В), но возможны и другие ориентации. Предпочтительно корпус 613 клапанного блока 610 выполнен из материала Radel R5000 фирмы Piedmont Plastics, Inc. из Шарлотты, Северная Каролина (его можно приобрести у дистрибьюторов в любом регионе США), или из другого прозрачного пластика или стекла, имеющего отличную химическую стойкость и прозрачность для контроля во время работы и технического обслуживания. Корпус 613 клапанного блока 610 предпочтительно отлит как единое целое, как это показано на чертеже. Однако для клапанного блока 610 и связанных с ним элементом можно использовать и другие материалы, и он может состоять из одной или нескольких деталей. Фланцы 609 или другие соединительные элементы могут быть присоединены к корпусу 613 или отлиты как одно целое с ним; они обеспечивают удобный монтаж блока с помощью зажимов, винтов или других крепежных элементов.
Корпус 613 клапанного блока имеет несколько сквозных входов 614, через которые протекают очищающие средства. Сквозные входы 614 используются для того, чтобы можно было установить последовательно несколько клапанных блоков и подавать в них очищающие средства из общего источника. Можно использовать и другие расположения, но при последовательном расположении клапанных блоков требуется меньше шлангов для очищающих средств, меньше потребность в насосах и других подающих элементах.
Протекание через сквозные входы 614 может происходить в любом направлении, что позволяет приспособиться к различным компоновкам доильного зала.
Большинство сквозных входов 614 сообщается с соответствующим входом блока 614а, который управляется его соответственным клапаном, позволяющим определенному очищающему средству войти в камеру 619 через трубопроводы 614b. Единственным исключением является сквозной вход 614 для второго клапана воздуха 612, который сообщается с нижней расширенной частью 625 осевой камеры 619 в положении под золотником 621 через каналы 635а и 635b, так что сжатый воздух может сместить золотник 621 в положение очистки (фиг.21D), когда это нужно.
Клапанный блок 610 может включать любое количество клапанов, соответствующее количеству используемых очищающих средств. На фиг.22А показаны пять клапанов, а именно: первый клапан воздуха 611, подающий воздух для выталкивания жидкостей из вкладыша доильного стакана 49 и некоторого просушивания соска; второй клапан воздуха 612, который перемещает предохранительный золотник 621 клапанного блока на место и может обеспечивать давление воздуха для проталкивания очищающих жидкостей, таких как дезинфицирующие растворы и вода, во вкладыш 49 и на сосок; третий клапан воздуха 620, который подает воздух для распыления очищающих жидкостей и полоскания всей поверхности и интенсивной очистки соска животного; клапан воды 622, который подает воду для полоскания вкладыша 49 и соска; и клапан дезинфицирующего раствора 624, который обеспечивает подачу одного или более дезинфицирующих растворов для дезинфекции сосков.
Все клапаны предпочтительно являются электромагнитными клапанами, включая третий клапан воздуха 620, который предпочтительно представляет собой золотниковый управляющий клапан, который подает воздух для обратной продувки. Клапан дезинфицирующего раствора 624 предпочтительно сделан из нержавеющей стали или другого материала, стойкого к коррозии от дезинфицирующих жидкостей. Для простоты понимания на чертежах каждый клапан подключен к клапанному блоку 610 седлом, и каждое седло обозначено на фиг.21В и 21 С цифрами, соответствующими данному клапану, с индексом "а", так что клапан 620, например, установлен на седле 620а.
Первый клапан воздуха 611 является резервным и служит только для приведения в действие предохранительного клапана 610, чтобы способствовать полному, независимому и безопасному срабатыванию предохранительного клапана 610. Независимое срабатывание некоторых клапанов может быть желательным, чтобы избежать колебаний давления, которые могут возникнуть потому, что давление подачи воздуха разделяется с другими элементами системы. По этой причине воздух из клапана воздуха 611 выходит из предохранительного клапанного блока 610 через отдельный выход 615. Первый клапан воздуха 611 может быть отделен от предохранительного клапанного блока 610 и может быть установлен в другом месте системы, так как он не использует общего выхода 637. Тем не менее, предохранительный клапанный блок 610 предоставляет удобное место для его установки и делает возможной оптимальную организацию всех шлангов, подключаемых к сквозным входам 614. Второй клапан воздуха 612 подает воздух в доильный стакан 48 и вкладыш 49.
Золотник 621 (Figs. 21C и 21D) включает верхнюю головку клапана 626 и нижнюю головку клапана 628. Верхняя головка клапана 626 и нижняя головка клапана 628 имеют кольцевую канавку, в которой располагаются уплотнения 626а и 628а, соответственно. Уплотнения 626а и 628а предпочтительно представляют собой и-образные уплотнения, ориентированные так, как показано на чертеже, и выполняющие герметизирующую функцию каждое в одном направлении. U-образные уплотнения удовлетворительно обеспечивают герметизирующую функцию и снижают трение между уплотнениями и центральным корпусом 613, так что золотник 621 сравнительно легко движется при сравнительно низком давлении воздуха. Уплотнения 626а и 628а расположены друг против друга и герметизируют осевую камеру 619 на ее соответственных торцах. Такая ориентация уплотнений позволяет жидкости проходить в осевую камеру 619. Золотник 621 может быть сделан из любого пригодного материала, такого как нержавеющая сталь, стойкий пластик и т.п. Уплотнения 626а и 628а могут быть сделаны из материала Viton (FKM) или любого каучука, силикона или другого пригодного материала, или же уплотнения могут быть сформированы как одно целое с золотником 621.
Пружина клапанного блока 630 смещает золотник 621 в положение доения (фиг.21C). Пружина клапанного блока 630 взаимодействует с седлом 631 на верхней головке клапана 626 и находится внутри колпачка 633. Совмещающий стержень 639, идущий от верхней головки клапана 626 золотника 621, входит в гнездо 641 (фиг.21C), сформированное в колпачке 633, обеспечивая правильное положение золотника 621, когда он перемещается между положением доения (фиг.21C) и положением промывки (фиг.21D).
В положении доения (фиг.21С), золотник 621 перемещается пружиной клапанного блока 630 таким образом, что уплотнение 626а верхней головки клапана прижимается к стенкам осевой камеры 619, закрывая общий выход 637 из камеры 619 торцевым уплотнением 627. Нижняя головка клапана 628 отжимается вниз, в нижнюю расширенную часть 625, и не касается стенок осевой камеры 619, но нижняя головка клапана 628 имеет выемку 629, которая окружает и закрывает выход воздуха 617, в то же время позволяя остаткам жидкостей стекать через сток 634. В положении доения имеется пространство между золотником 621 и стенками осевой камеры 619, проходящее по большей части длины осевой камеры 619. Сток (или воздушник) 634 сообщается с осевой камерой 619, чтобы "спускать" перепад давлений между клапанами и молокопроводом, тем самым минимизируя миграцию дезинфицирующих растворов и промывочных жидкостей в молокопроводы. Сток 634 предпочтительно расположен возле дна осевой камеры 619, обеспечивая отекание любых жидкостей, находящихся в осевой камере 619, когда золотник 621 находится в положении доения.
Клапанный блок 610 может переводиться в положение дезинфекции для подготовки животных управляющим устройством стойла или другими управляющими устройствами. В положении дезинфекции (фиг.21D) золотник 621 смещается (на чертеже вверх) против действия пружины клапанного блока 630 сжатым воздухом, поступающим на вход 635, перемещая нижнюю головку клапана 628 в плотное соприкосновение со стенками осевой камеры 619, при этом воздушник 634 герметически закрывается, а выход воздуха 617 открывается. В положении дезинфекции верхняя головка клапана 628 ничего не закрывает, так как она располагается в верхней расширенной части 623, но открывает общий выход 637 осевой камеры 619.
Входы для клапана воздуха 620, клапана воды 622, и клапана дезинфицирующей жидкости 624 сообщаются с осевой камерой 619 через входы 614а, так что все эти вещества могут протекать через осевую камеру 619 и вытекать из общего выхода 637, когда их соответственные клапаны открыты и золотник 621 находится в положении дезинфекции. Жидкости, как правило, не текут вместе, различные клапаны срабатывают в определенной последовательности, подавая очищающие средства в определенное время, зависящее от предохранительного клапана 610, как описано ниже. Все соединения шлангов с клапанным блоком 610 могут быть выполнены с помощью любых соединителей, в том числе фитинга Джона Геста, показанного на выходе 617.
В настоящем изобретении могут использоваться различные варианты технологических процессов. Некоторые примеры приведены в таблице В.
Таблица В
Вариант процесса
Цикл 1
Цикл 2
Цикл 3
1
Дезинфицирующее средство (2 литра)
нет
Воздух
2
Вода (2 литра)
Дезинфицирующее средство (1 литр)
Воздух
3
Вода + поверхностно-активное вещество (2 литра)
Дезинфицирующее средство (0,5 литра)
Воздух
Различные дезинфицирующие вещества выпускает фирма GEA Farm Technologies, Inc., находящаяся по адресу 1880 Country Farm Drive, Naperville, IL 60563; они включают:
[0181] BiSept - 0,35% (2,9% молочной кислоты, 0,7% хлорита натрия)
[0182] Oxycide - 1% перекись водорода
[0183] Dermasept - 1% каприново-каприловая кислота
[0184] Theraderm - 0,25% доступного йода
[0185] Theratec - 0,5% йода
Предпочтительное минимальное время контакта для любого дезинфицирующего вещества - пятнадцать секунд, но возможны и другие периоды контакта в зависимости от конкретного животного, окружающих условий и типа используемого дезинфицирующего вещества.
Как правило, после подачи дезинфицирующего вещества и/или воды во вкладыш доильного стакана подается профильтрованный, не содержащий масла воздух через тот же вход с помощью клапана 118. Воздух подается, пока сосок не высохнет и остатки жидкости не будут удалены из молокопроводной трубки.
Когда доение закончено и доильные стаканы сняты, узел доильных стаканов возвращается на станцию очистки, где все стаканы промывают, причем вода от промывки идет в линию отходов.
Все жидкости, поступающие в линию отходов, выводятся из доильного бокса и направляются в канализацию. Эта линия промывается во время процесса безразборной очистки так же, как и молокопровод хорошего молока, которые моется два-три раза в день. После продолжительных периодов простоя производятся дополнительные промывки.
Настоящее изобретение делает невозможным попадание дезинфицирующих жидкостей и грязи в систему молокопроводов, несмотря на перепады давления в молокопроводах и подготовительной системе. Как указывалось выше, чтобы предотвратить просачивание через клапаны и уплотнения, изобретение включает тип расположения клапанов, который описывается как «блокировка-спуск-блокировка». Стандартные клапаны и уплотнения могут отказать или допускать просачивание вследствие перепада давлений на противоположных сторонах уплотнений, используемых в линиях молока, дезинфицирующего средства и промывки. Функция «блокировка-спуск-блокировка» предотвращает миграцию дезинфицирующих средств и воды через клапаны и уплотнения в молокопроводы за счет системы из двух клапанов с воздушником, сообщающимся с атмосферой, между ними. В изобретении используется множество систем типа «блокировка-спуск-блокировка», которые обеспечивают резервирование и безопасность как выше, так и ниже по течению доильного стакана 48 и вкладыша 49.
В настоящем изобретении предпочтительно применяется клапанный блок 610, который соединяет линии воздуха, воды и дезинфицирующего средства и направляет их к общему выходу клапанного блока, что способствует эффективности. Клапанный блок 610 имеет также воздушник для спуска давления, расположенный между парой уплотнений и дополнительно защищающий молокопроводы от загрязнения.
В положении доения (фиг.21С) золотник 621 перемещается пружиной клапанного блока 630 таким образом, что уплотнение 626а верхней головки клапана прижимается к стенкам осевой камеры 619, закрывая общий выход 637 из камеры 619 торцевым уплотнением 627. Нижняя головка клапана 628 отжимается вниз, в нижнюю расширенную часть 625, и не касается стенок осевой камеры 619, но нижняя головка клапана 628 имеет выемку 629, которая окружает и закрывает выход воздуха 617, в то же время позволяя остаткам жидкостей стекать через сток 634. В положении доения имеется пространство между золотником 621 и стенками осевой камеры 619, проходящее по большей части длины осевой камеры 619. Сток (или воздушник) 634 сообщается с осевой камерой 619, чтобы "спускать" перепад давлений между клапанами и молокопроводом, тем самым минимизируя миграцию дезинфицирующих растворов и промывочных жидкостей в молокопроводы. Сток 634 предпочтительно расположен возле дна осевой камеры 619, обеспечивая отекание любых жидкостей, находящихся в осевой камере 619, когда золотник 621 находится в положении доения.
Приведенное выше описание изобретения предназначено для ясности понимания и не вносит ненужных ограничений в представленную ниже формулу изобретения.