ДВУХРЕЖИМНЫЙ ДОИЛЬНЫЙ АППАРАТ
DOUBLE-MODE MILKING UNIT

Изобретение относится к средствам машинного доения коров, в частности к доильным аппаратам.
Известен двухрежимный доильный аппарат [С1 2257707 RU 7A01J 5/00, 5/04. Двухрежимный доильный аппарат / Винников И.К. / 2005. №22] с поплавковым пневмодатчиком, у которого камера привода мембранно-клапанного блока пневматически связана непосредственно со штуцером выдачи вакуумного сигнала датчика на механический додой и отключение манипулятора, а воздушная камера переключателя пневмодатчика соединена каналом со штуцером переменного вакуума пульсатора.
Недостатком этого доильного аппарата являются слабые пульсирующие вакуумные сигналы, поступающие от пульсатора через датчик в камеру привода мембранно-клапанного блока коллектора, что снижает качество и эффективность работы аппарата в трехтактном режиме. Другим не менее важным недостатком аналога является нарушение частоты работы пульсатора из-за прососов воздуха через обратный клапан из-за того, что управляющий сигнал с датчика подается не через дроссель, а непосредственно в управляющую камеру пульсатора.
Известен двухрежимный доильный аппарат [С1 2363150 RU А01J 5/00, 5/04. Двухрежимный доильный аппарат / Винников И.К., Бенова Е.В., Дмитренко С.А., Пахомов Ю.В., Падалко Г.А. / 2009. №22] со струйно-сильфонным управляющим устройством и сдвоенным обратным клапаном, представляющим собой вакуумный логический элемент «ИЛИ», установленный перед дросселем управляющей камеры пульсатора (прототип), который устраняет основные присущие аналогу недостатки.
Недостатком этого доильного аппарата является сдвиг по фазе переменного вакуума, действующего в межстенной и в подсосковой камерах доильных стаканов, из-за значительной длины коммуникационных каналов, соединяющих через датчик управляющую камеру коллектора с системой переменного вакуума доильного аппарата, и невозможность использования в системе управления надежного поплавкового серийного пневмодатчика.
Для устранения указанных недостатков предлагается на входе управляющей камеры коллектора установить второй вакуумный логический элемент «ИЛИ», один из входов которого соединяется с каналом переменного вакуума доильного аппарата, а другой, через один из штуцеров и канал плунжера, - с камерой постоянного вакуума или атмосферы переключателя команд вакуумного управляющего устройства, в зависимости от положения плунжера.
Предлагаемое техническое решение существенно повышает надежность и эффективность работы двухрежимного доильного аппарата как со струйно-сильфонным управляющим устройством, так и с серийным поплавковым пневмодатчиком, выдающим по двум каналам на элементы «ИЛИ» вакуумные сигналы.
Указанный эффект достигается тем, что второй вакуумный логический элемент «ИЛИ» установлен на входе в управляющую камеру коллектора и пульсирующие вакуумные сигналы в управляющей камере и в камере-распределителе переменного вакуума коллектора не будут иметь существенных отклонений ни по величине, ни по фазе. Это снизит требования к качеству сигналов датчика и позволит использовать в системе управления и поплавковый серийный пневмодатчик манипулятора МД-Ф-1.
На фиг.1 представлен двухрежимный доильный аппарат со струйно-сильфонным управляющим устройством (принципиальная схема).
На фиг.2 представлена схема двухрежимного доильного аппарата с поплавковым пневмодатчиком.
0
Двухрежимный доильный аппарат содержит шланги, коллектор 1, включающий камеру-распределитель переменного вакуума 2, камеру атмосферного давления 3, управляющую камеру 4, обеспечивающую привод мембранно-клапанного блока 5 через вакуумный логический элемент «ИЛИ» 6 и молочную камеру 7, связанную молочными трубками с доильными стаканами 8, каждый из которых содержит подсосковую камеру 9, сосковую резину 10, образующую с доильным стаканом межстенную камеру 11. Пульсатор 12 доильного аппарата содержит камеру постоянного вакуума 13, управляющую камеру 14, связанную через дроссель 15 и элемент «ИЛИ» 16, включающий блок заслонок 17, с камерой переменного вакуума 18 пульсатора, которая каналом переменного вакуума 19 через распределитель переменного вакуума коллектора связана с межстенными камерами доильных стаканов. Управляющее устройство 20 включает переключатель сигналов с корпусом 21 и плунжером 22, имеющим два канала, штуцер 23 - для управления работой коллектора, и штуцер 24 для выдачи сигнала на отключение аппарата и вывод его подвесной части из-под вымени коровы, перемещаемым подпружиненным сильфоном 25. Внутренняя полость сильфона пневматически связана через обратный клапан 26 с атмосферой Р и струйным датчиком 27, установленным на молочной трубке 28.
Корпус 21 переключателя сигналов имеет камеру 29 постоянного вакуума Р и камеру 30 атмосферного давления. Ручное управление работой доильного аппарата осуществляется ручкой 31, жестко связанной со штоком 32, соединенным соосно с плунжером 22. Для фиксации штока в определенном положении на нем закреплен штифт 33, который фиксируется и перемещается в фигурном пазу 34. Вывод подвесной части доильного аппарата (коллектора 1 и доильных стаканов 8) производится гофровым съемником 35.
Кроме того, для работы аппарата с поплавковым датчиком на фиг.2 обозначено: скоба опорная 36, поплавок 37, трубка молочная 38, шунт 39, игла 40 и калиброванное отверстие 41.
0
Дополнительно на чертежах обозначено: Р - атмосферное давление, Р - вакуум.
Доильный аппарат со струйно-сильфонным управляющим устройством (фиг.1) работает следующим образом. После подготовки вымени коровы к доению оператор нажимает на ручку 31 штока 32 и поворачивает ее по часовой стрелке, вводя штифт 33 в наклонный вырез фигурного паза 34, как показано на фиг.1, при этом подпружиненный сильфон 25 сжимается. Избыточное давление из сильфона в атмосферу стравливается через клапан 26. В штуцере 24 устанавливается атмосферное давление, которое поступает в гофровый съемник 35. Под действием силы тяжести съемник растягивается и опускает подвесную часть доильного аппарата к вымени коровы. Кроме того, воздух из штуцера 24 поступает и к элементу «ИЛИ» 16 и закрывает клапан со стороны датчика, открывая управляющую камеру 14 для входа переменного вакуума с выхода пульсатора. Пульсатор 12 включается в работу и на выходе генерируется переменный вакуум, который по каналу 19 через камеру-распределитель переменного вакуума 2 коллектора 1 подается по шлангам в межстенные камеры 11 доильных стаканов 8. Кроме того, в этом положении плунжера 22 переключателя, из камеры 30 атмосферный воздух по каналу плунжера и штуцеру 23 подается в нижний штуцер элемента «ИЛИ» 6 и поднимает блок заслонок 17. При этом нижний клапан закрывается, а верхний открывается и в камере 4 начинает действовать переменный вакуум, генерируемый пульсатором 12. Под действием переменного вакуума мембранно-клапанный блок 5 приходит в колебательное движение и аппарат работает в трехтактном режиме.
При подаче вакуума в молочную систему аппарата струйный датчик работает следующим образом. Воздух из атмосферы в струйном датчике засасывается вакуумом через калиброванное отверстие (на чертежах не показано), выполненное на противоположной стороне датчика соосно с ловушкой таким образом, что вся струя воздуха входит в открытую ловушку. Под действием вакуума молочной системы она получает такое ускорение, что за счет динамического напора давление воздуха в ловушке поднимается почти до атмосферного, благодаря чему состояние сильфона не изменяется и после подачи вакуума в аппарат.
После надевания доильных стаканов на соски вымени коровы аппарат будет работать в трехтактном режиме до тех пор, пока интенсивность молоковыведения не достигнет заданного значения, например, 10-12 г/с. При этой интенсивности поток молока отрывает от магнита ферромагнитный рассекатель воздушной струи, который, поворачиваясь на оси, заслоняет ловушку. Струя воздуха, ударяясь о рассекатель, рассасывается вакуумом, не попадая в ловушку. Одновременно под действием вакуума воздух из сильфона отсасывается через ловушку, которая в данном случае является дросселем инерционного звена, включающего сильфон 25, с определенной величиной постоянной времени Т. Сильфон, под действием нарастающего вакуума, будет сжиматься, втягивая соединенные с ним плунжер 22 и шток 32. Закрепленный на штоке штифт 33, перемещаясь по наклонной линии фигурного паза 34 вниз, поворачивает шток против часовой стрелки и выходит из зацепления.
При соответствующей интенсивности молоковыведения (свыше 10-12 г/с) плунжер 22 опустится и выход канала штуцера 23 войдет в зону камеры 29 постоянного вакуума. В управляющую камеру 4 привода коллектора 1 будет подан постоянный вакуум, под действием которого мембранно-клапанный блок 5 поднимется и будет удерживаться в верхнем положении. В подсосковой камере 9 доильных стаканов 8 все это время будет действовать постоянный вакуум и аппарат будет работать в двухтактном режиме с непрерывным отсосом молока.
При снижении интенсивности молочного потока ферромагнитный рассекатель будет опускаться, поворачиваясь на оси по часовой стрелке, и при достижении нижнего предела (6,5 г/с) приоткроет заслоняемую ловушку воздуха. Воздушная струя, попадая в ловушку, начнет поднимать давление в сильфоне 25. На завершающей стадии доения поток молока обычно пульсирует и рассекатель будет колебаться, то заслоняя, то приоткрывая ловушку. Колебания давления воздуха на входе сглаживаются емкостью сильфона и проводимостью ловушки.
Если интенсивность молоковыведения снизится ниже нижнего предела, ловушка откроется и давление в сильфоне 25 будет устойчиво повышаться, и он, под действием пружины, начнет разжиматься. Плунжер 22 поднимется и канал штуцера 23 войдет в зону камеры 30 атмосферного давления. Со штуцера 23 на элемент «ИЛИ» 6 будет подано атмосферное давление, под действием которого его блок клапанов поднимется и аппарат, как в начале доения, снова будет работать в трехтактном режиме. В такте отдыха поступающий в подсосковые камеры 9 воздух будет выталкивать соски вымени из доильных стаканов 8. Молочные протоки, соединяющие цистерны сосков и вымени, откроются, и будет происходить машинный додой. Если при этом интенсивность молоковыведения превысит заданное значение (10-12 г/с), аппарат может перейти на двухтактный режим работы, и описанный выше процесс работы аппарата в двухтактном режиме повторится. Если этого не произойдет, то по завершению додоя при снижении интенсивности молоковыведения до 3-3,5 г/с подпружиненный сильфон 25 поднимет плунжер 22 со штоком 32 в самое верхнее положение и канал штуцера 24 войдет в зону камеры 29 постоянного вакуума. Постоянный вакуум со штуцера 24 по каналу поступит к верхней заслонке блока 17 вакуумного логического элемента «ИЛИ» 16 и откроет ее. Сблокированная с ней вторая заслонка этого элемента закроется и отключит обратную связь выхода пульсатора с его управляющей камерой 14. В управляющую камеру через дроссель 15 будет поступать только постоянный вакуум со штуцера 24 управляющего устройства 20. При достижении в управляющей камере величины вакуума срабатывания пульсатор отключится и на его выходе установится атмосферное давление, которое по каналу 19 через распределитель 2 коллектора поступит в межстенные камеры доильных стаканов 8, сожмет сосковую резину и предотвратит преждевременное случайное спадание стаканов с сосков. Кроме того, атмосферное давление через любой открытый клапан блока элемента «ИЛИ» 6 поступит и в управляющую камеру 4 привода мембранно-клапанного блока коллектора 1. Под действием постоянного атмосферного давления мембранно-клапанный блок 5 опустится, доступ постоянного вакуума в молочную камеру 7 коллектора закроется и доильные стаканы 8 отключатся от вакуума.
Со штуцера 24 управляющего устройства 20 постоянный вакуум подается не только в управляющую камеру пульсатора, но и в гофровый съемник 35, который, сжимаясь, снимает отключенные доильные стаканы с сосков, выводит подвесную часть доильного аппарата из-под вымени коровы и поднимает ее вверх.
При доении очередной коровы описанный процесс повторится.
С поплавковым датчиком (фиг.2) доильный аппарат работает следующим образом. После подготовки вымени коровы к доению оператор поднимает плунжер 22 поплавково-пневматического управляющего устройства 20 и устанавливает его на опорную скобу 36. При этом в штуцерах 23 и 24 устанавливается атмосферное давление. Воздух из штуцера 24 поступает к сдвоенному обратному клапану 16 и закрывает его со стороны датчика благодаря опусканию под собственным весом и давлению воздуха на верхнюю заслонку блока заслонок 17. Кроме того, воздух поступает и в гофровый съемник 35. Под действием нарастающего атмосферного давления и силы тяжести гофра съемника растягивается и опускает подвесную часть доильного аппарата к вымени коровы. В это время выход пульсатора, сообщаясь через открытую нижнюю заслонку блока 17 и дроссель 15 с управляющей камерой 14, начинает работать и переменный вакуум по каналу 19 через камеру-распределитель 2 поступает в межстенные камеры 11 доильных стаканов 8. В пусковом положении плунжера 22 в штуцере 23 поплавкового управляющего устройства 20 тоже устанавливается атмосферное давление, которое, действуя на нижнюю заслонку блока клапанов элемента 6, поднимает и закрывает ее. При этом верхняя заслонка открывается и в управляющей камере 4 коллектора 1 начинает действовать переменный вакуум, приводящий в колебательное движение мембранно-клапанный блок 5. Доильный аппарат будет работать в трехтактном режиме и после надевания доильных стаканов на соски до тех пор, пока интенсивность молоковыведения не достигнет заданного значения, например, 10-12 г/с. При этой интенсивности поплавковая камера датчика заполняется молоком и под действием выталкивающей силы поплавок 37 поднимет плунжер 22 и опорная скоба 36 упадет. С этого момента положение поплавка и плунжера будет зависеть только от интенсивности молоковыведения. При соответствующей интенсивности молоковыведения (свыше 10-12 г/с) плунжер 22 поднимется и вход в канал штуцера 23 войдет в зону камеры 29 постоянного вакуума. В управляющую камеру 4 привода коллектора будет подан постоянный вакуум, под действием которого мембранно-клапанный блок 5 поднимется и будет удерживаться в верхнем положении до тех пор, пока интенсивность молоковыведения не снизится до нижнего предела (например, до 6,5 г/с). В подсосковой камере 9 доильных стаканов 8 все это время будет действовать постоянный вакуум и аппарат будет работать в двухтактном режиме с непрерывным отсосом молока.
При снижении интенсивности молоковыведения до нижнего предела поплавок 37 и плунжер 22 опустятся и вход в канал штуцера 23 войдет в зону камеры 30 атмосферного давления. Со штуцера 23 на элемент «ИЛИ» 6 будет подано атмосферное давление, под действием которого его блок клапанов поднимется и аппарат, как в начале доения, снова будет работать в мягком трехтактном режиме. В такте отдыха поступающий в подсосковые камеры 9 воздух будет выталкивать соски вымени из стаканов 8. Молочные протоки, соединяющие цистерны сосков и вымени, откроются, и будет происходить машинный додой. Если при этом интенсивность молоковыведения превысит заданное значение (10-12 г/с), аппарат может перейти на двухтактный режим работы, и описанный выше процесс молоковыведения в двухтактном режиме повторится. Если этого не произойдет, то по завершению додоя при снижении интенсивности молоковыведения до 3-3,5 г/с поплавок 37 с плунжером 22 опустятся в самое нижнее положение и выходное отверстие канала плунжера и штуцера 24 войдет в зону камеры 29 постоянного вакуума, а выходное отверстие канала плунжера и штуцера 23 будет соединено с атмосферой через камеру 30. Постоянный вакуум со штуцера 24 по каналу поступит к верхней заслонке блока 17 вакуумного логического элемента «ИЛИ» 16 и откроет ее. Сблокированная с ней вторая заслонка этого элемента закроется и отключит обратную связь выхода пульсатора с его управляющей камерой 14. В управляющую камеру через дроссель 15 будет поступать только постоянный вакуум со штуцера 24 управляющего устройства 20. При достижении в управляющей камере величины вакуума срабатывания пульсатор 12 отключится и на его выходе установится атмосферное давление, которое по каналу 19 через камеру-распределитель 2 коллектора поступит в межстенные камеры доильных стаканов 8, сожмет сосковую резину и предотвратит преждевременное спадание с сосков подвесной части доильного аппарата. Кроме того, атмосферное давление со штуцера 23 или из камеры-распределителя 2 через открытый клапан блока второго элемента «ИЛИ» 6 поступит и в управляющую камеру 4 привода мембранно-клапанного блока коллектора 1. Под действием постоянного атмосферного давления мембранно-клапанный блок 5 опустится и отключит от вакуума молочную камеру 7 коллектора 1 и подсосковые камеры 9 доильных стаканов 8. В них через коллектор 1 установится атмосферное давление.
Со штуцера 24 управляющего устройства 20 постоянный вакуум подается не только в управляющую камеру 14 пульсатора, но и дальше, в гофровый съемник 35, который, сжимаясь под действием вакуума, снимет отключенные доильные стаканы с сосков, выведет подвесную часть доильного аппарата из-под вымени коровы и поднимет ее вверх.
При доении очередной коровы двухрежимным доильным аппаратом, с любым из двух описанных выше вакуумных управляющих устройств, процесс повторится.