ДОИЛЬНЫЙ РОБОТ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области животноводства, а именно молочного скотоводства. Доильные роботы обеспечивают доение и контроль параметров молока по каждой четверти вымени индивидуально в отличие от традиционных доильных установок, где доение всех четвертей как правило происходит одновременно.
Уровень техники
Современные доильные роботы предназначены для доения максимум 70 коров в час. Согласно проведенным исследованиям среднее количество доений на один бокс составляет 164 доения в сутки при общем времени доения 20.5 часа. Производительность одного доильного бокса обратно пропорциональна молочной продуктивности животных - чем ниже продуктивность, тем больше доений в сутки.
Простой доильного робота связан с необходимыми регламентными процедурами на ферме: выгрузка молока с последующей промывкой молокоохладителя, промывка робота - во время выполнения этих процедур ворота доильного робота закрыты и животные не могут попасть на дойку. Так, например, во время промывки молокоохладителя (45-60 минут в зависимости от производителя), упускается возможность 6-8 доений. Аналогично во время выгрузки молока. В результате некоторые животные (особенно занимающие подчиненное положение в стаде) остаются не подоенными, что приводит к заболеваниям и дальнейшей выбраковке. Для фермера это означает убытки от недополученного молока, убытки от выбраковки животного, дополнительная ручная работа по мониторингу и устранению подобных ситуаций.
Описанную ситуацию решает система буферного хранения молока, встраиваемая в доильный робот. Во время проведения регламентных процедур, описанных выше (за исключением промывки самого робота), животные могут продолжать доение. Молоко при этом будет накапливаться в буферном резервуаре. Применение подобной системы позволит увеличить производительность одного доильного бокса минимум на 10%.
Кроме того, рост бактерий в молоке происходит экспоненциально. Даже при хранении в молокоохладителе при температуре 6-8 градусов Цельсия, рост бактерий не может быть полностью прекращен. Для сохранения качественных характеристик молока оно должно быть охлаждено до 4 градусов Цельсия в течение 2-3 часов после извлечения из вымени.
Для исключения смешивания теплого и холодного молока в молокоохладителе требуется предварительное охлаждение. Также предварительное охлаждение сразу же после извлечения молока из вымени очень важно для минимизации липолитической активности микроорганизмов. Более частое, чем в традиционных доильных установках доение вкупе с неравномерными интервалами между доениями - существенно увеличивает липолитическую активность, поэтому предварительное охлаждение до перемещения в молокохладитель при роботизированном доении является критически важным.
Одной из сложностей при охлаждении молока при роботизированном доении является то, что в молокоохладитель непрерывно поступает небольшое количество молока. Также возникают интервалы (например, в ночное время), когда поток молока практически отсутствует, либо настолько мал, что технически определить изменение температуры внутри молокоохладителя не предоставляется возможным. Такие ситуации могут возникнуть, например, когда молокоохладитель расположен на удалении от доильных роботов и продолжительность напорной молочной линии слишком высокая. В таких случаях за время пока молоко поступит от вымени в танк охладитель бактериальная обсеменность молока может достигнуть критического уровня и может привести к выбраковке всего объема молока в молокоохладителе.
Резюмируя вышесказанное, в целях сохранения качественных характеристик молока очень важно, чтобы оно было охлаждено как можно быстрее после извлечения из четверти вымени, особенно при роботизированном доении, а для повышения производительности доильного бокса и, как следствие, сокращению срока окупаемости капитального оборудования, необходимо обеспечивать каждый доильный бокс системой буферного хранения молока.
Ближайшим аналогом к описываемой полезной модели является доильный робот, известный из патента WO 01/43535. Известный изданного патента доильный робот, содержит узел предварительного охлаждения молока в протоке и молочный резервуар, в котором собирается молоко, перед транспортировкой его по транспортировочной трубе, ведущей от доильного робота в молокоохладитель,
Недостатком ближайшего аналога является большая энергоемкость предварительного охлаждения и отсутствие теплоизоляции у накопительного резервуара, что приводит к нагреву, находящегося в нем молока, что в свою очередь увеличивает рост бактерий и ухудшает качественные показатели молока, а также увеличивает энергозатраты на дальнейшее охлаждение молока в молокоохладителе. Кроме того, молоко всегда проходит через накопительный резервуар.
Сущность полезной модели
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является создание средства, позволяющего обеспечивать рациональное непрерывное доение коров с обеспечением сохранности молока и при этом потребляющего минимальное количество энергии.
В ходе решения данной задачи достигается совокупность технических результатов: уменьшение количества потребляемой энергии; уменьшение интенсивности размножения бактерий в молоке и сохранность качественных показателей молока, повышение автономности доильного робота, что в свою очередь обеспечивает непрерывность процесса доения коров.
Данная совокупность технических результатов достигается тем, что доильный робот содержит корпус (кабину), доильный бокс, систему обнаружения соска для определения его положения, доильные стаканы, которые могут соединяться с соответствующими сосками вымени коровы, руке-манипулятор робота для размещения доильных стаканов, блок управления доильным роботом, молокоотводные шланги, для транспортировки молока за счет вакуума, индивидуальные молокомеры для каждой четверти вымени, позволяющие учитывать количественные и качественные характеристики молока, пульсатор, цилиндры автосъема, клапаны, центробежный насос, систему промывки оборудования доильного робота, предварительный охладитель молока и емкость для накопления молока (буферный резервуар).
Отличительной особенностью заявляемой полезной модели является выполнение предварительного охладителя трубчатым, спиральным, коаксиальным, а емкости для накопления молока термоизолированной. Кроме того, емкость для накопления молока размещена и соединена молокоотводными шлангами, предназначенными для транспортировки молока во внешний накопитель (основной молокоохладитель), таким образом, что молоко из доильных стаканов может транспортироваться в основной молокоохладитель как через емкость для накопления молока доильного робота (накапливаясь в нем), так и напрямую, минуя ее. Переключение потока молока осуществляется посредством трехходовых клапанов.
Краткое описание чертежей и фотографии
Сущность полезной модели поясняется чертежами и фотографией:
На фиг. 1 показана принципиальная схема доильного робота;
На фиг. 2 показано сечение трубы предварительного охладителя;
На фиг. 3 показан общий вид предварительно охладителя с разрезом.
Осуществление полезной модели
Доильный робот нового поколения повышенной производительности содержит корпус (кабину), доильный бокс для фиксации животного во время доения (1), выполненный из нержавеющей стали; руку-манипулятор (2) для подключения доильных стаканов; молокоотводные шланги (3) для транспортировки молока за счет вакуума, индивидуальные молокомеры (4) для каждой четверти вымени для учета количественных и качественных характеристик молока. Для упрощения восприятия некоторые элементы доильного робота, такие как, например, пульсатор (устройство, обеспечивающее преобразование постоянного вакуума в переменный, а так же отвечающее за такие параметры доильного аппарата как: расход воздуха, частота пульсаций и соотношение тактов), цилиндры автосъема (узел устройства, отсоединяющий доильный аппарат от вымени коровы), вакуумные отсечные клапаны, система промывки оборудования доильного робота и т.п., были исключены, при этом предполагается, что они будут присутствовать в полезной модели. После прохождения молокомеров, потоки молока от четвертей объединяются и поступают на предварительное охлаждение.
Предварительный охладитель молока (5) содержит корпус (14), имеющий входное отверстие (15) для ледяной воды и отверстие для выпуска воды (17). Внутри корпуса размещена спиральная коаксиальная труба (16). На фиг. 2 показано сечение спиральной коаксиальной трубы (16). По внутренней части тубы (12) проходит молоко от вымени, имеющее температуру 35 градусов Цельсия. В противотоке по внешней трубе (11) проходит ледяная вода, имеющая температуру 1 градус Цельсия. Длина трубы рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить необходимый теплообмен. В результате прохождения по коаксиальной трубе предварительного охладителя молоко охлаждается до 4 градусов Цельсия, что существенно снижает рост бактерий. Коаксиальная труба выполнена бесшовной, за счет чего обеспечиваются дополнительные условия для сохранения качества молока. Ледяная вода производится промышленным ледогенератором, который установлен в машинном отделении. Описанная конструкция охладителя позволяет использовать ледяную воду по принципу термоса, снижая энергозатраты на ферме.
Подогретая после прохождения по коаксиальной трубе до температуры 20-25 градусов Цельсия вода возвращается в ледогенератор для повторного охлаждения.
Во время промывки доильного робота, в целях сохранения неизменной требуемой температуры моющего раствора, поток ледяной воды перекрывается за счет трехходового клапана (8), который управляется блоком управления доильным роботом (10). По окончании промывки клапан возвращается в открытое положение.
В отсутствие регламентных процедур на ферме, например, выгрузки молока или промывки молокоохладителя, молоко поступает через трехходовой кран (9) на центробежный насос (7) для дальнейшей транспортировки во внешний накопитель (молокоохладитель). В противном случае задействуется емкость для накопления молока (буферный резервуар) (6), выполненная теромоизолированной. Термоизоляция может быть осуществлена, например, вспененным полиуретаном.
Предложенная конструкция емкости для накопления молока (буферного резервуара) обеспечивает повышение температуры содержащегося в ней молока не более чем на 1 градус Цельсия в течение 24 часов. По завершению регламентных процедур во внешнем накопителе (основном молокоохладителе), трехходовой кран (13) под управлением блока управления (10) доильного робота переключается в открытое состояние, и молоко из емкости для накопления молока (буферного резервуара) (6) перемещается посредством центробежного насоса (7) в основной молокоохладитель. Объем буферного резервуара определяется исходя из количества доений, на которые планируется увеличить производительность (15-20 доений), и составляет ориентировочно 200-300 литров.
Система промывки оборудования доильного робота, управляется блоком управления (10) доильного робота, который обеспечивает управление компонентами доильного робота. Для упрощения восприятия, система промывки не указана на фиг. 1.
Трехходовые клапаны (8), (9) и (13) приводятся в действие сжатым воздухом, производимым компрессором, установленным в машинном отделении. Клапаны имеют обратную связь, таким образом, исключаются ошибки в работе в случае заклинивания или отказе одного из клапанов.