Доильный аппарат

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Григорьев Дмитрий Алексеевич Пестис Витольд Казимирович Богданович Петр Францевич Сосин Игорь Петрович Потреба Владимир Владимирович Пресняк Артем Романович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(57) 1. Доильный аппарат, содержащий доильные стаканы, соединенные молочными патрубками с выходом молочной камеры коллектора, а вакуумными патрубками связанные с выходом распределителя коллектора, пульсатор, входом связанный с вакуум-проводом, а выходом соединенный со входом распределителя коллектора, доильное ведро с крышкой,включающей первый и второй молочные патрубки, первый и второй вакуумные патрубки,клапанно-поплавковое устройство с поплавковым клапаном, нижним патрубком и молочной трубкой, причем первый молочный патрубок крышки доильного ведра соединен с молокопроводом, а второй молочный патрубок крышки доильного ведра связан со входом молочной камеры коллектора, отличающийся тем, что снабжен регулятором, содержащим камеру переменного вакуума с клапаном, расположенным между верхним и нижним 18080 1 2014.04.30 клапанными седлами с возможностью перемещения в пространстве между ними, камеру высокого вакуума, входом связанную с вакуум-проводом, а выходом через верхнее клапанное седло соединенную с камерой переменного вакуума, которая выходом связана через вентиль и первый вакуумный патрубок крышки с доильным ведром, камеру низкого вакуума, входом связанную со вторым вакуумным патрубком крышки доильного ведра, а выходом через нижнее клапанное седло соединенную с камерой переменного вакуума,управляющую камеру, входом связанную с выходом пульсатора, при этом управляющая камера и камера низкого вакуума разделены гибкой мембраной, механически соединенной с клапаном. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что клапанно-поплавковое устройство выполнено в виде замкнутой камеры, соединенной со вторым вакуумным и первым молочным патрубками крышки доильного ведра, а нижний патрубок связан со входом молочной трубки, выход которой расположен в нижней части доильного ведра, при этом поплавковый клапан в нижнем положении перекрывает нижний патрубок, а в верхнем положении второй вакуумный патрубок крышки доильного ведра. Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к доильным аппаратам. Известен 1, который обеспечивает извлечение молока из вымени под действием вакуума и подачу его в доильное ведро или молокопровод. Недостатком данного аппарата является отсутствие возможности изменения уровня вакуума в процессе доения. Постоянное воздействие высокого вакуума на сосок приводит к интенсивному притоку крови и межклеточной жидкости к сфинктеру соска. В результате сужается канал для протока молока, повреждаются кровеносные сосуды и капилляры, что в совокупности затрудняет извлечение молока, снижает продуктивность животных и создает условия для развития болезней вымени. Известен 2, обеспечивающий снижение уровня вакуума в подсосковой камере в такте сжатия за счет дозированной подачи воздуха в молочную камеру коллектора, что позволяет снизить негативное воздействие вакуума на сосок и вымя. Недостатком данного аппарата является то, что в случае снижения вакуума в молокопроводе доильной установки в подсосковых камерах стаканов уровень вакуума опускается ниже допустимых пределов, что приводит к нарушению режимов доения, снижает продуктивность животных и создает условия для развития болезней вымени. Известны 3 и 4, 5, содержащие регуляторы вакуума различной конструкции и обеспечивающие изменения уровня вакуума в процессе доения в зависимости от скорости молокоотдачи. В результате снижается негативное действие вакуума в начале и в конце процесса доения. Недостатком данных аппаратов является то, что для регулирования вакуума используется дополнительная подача воздуха в вакуумную систему, что в случае существенного падения вакуума в молокопроводе доильной установки не позволяет обеспечить заданный режим доения, при этом устройства и регуляторы, работающие по принципу впуска воздуха, становятся бесполезными. Общим недостатком всех перечисленных аппаратов является отсутствие возможности избегать последствий падения вакуума в молокопроводе, которое чаще всего имеет место при эксплуатации линейных доильных установок с длинным молокопроводом по следующим причинам недостаточная производительность вакуумного насоса интенсивный подсос воздуха в местах соединения труб через уплотнение кранов, а также в результате одновременного включения (отключения) нескольких доильных аппаратов недостаточный диаметр и неправильная установка, искривление по вертикали труб молокопровода,неработающая подъемная часть петли, в результате чего в процессе доения образуются молочные пробки, препятствующие движению воздуха по трубе. 2 18080 1 2014.04.30 Падение уровня вакуума в молокопроводе приводит к возникновению неравенства вакуума в молокопроводе и вакуум-проводе доильной установки, при этом в вакуум-проводе действует высокий вакуум, соответствующий уровню, поддерживаемому регулятором, а в молокопроводе величина вакуумметрического давления уменьшается. На практике для того, чтобы обеспечить нормативный вакуум в молокопроводе, приходится увеличивать уровень вакуума на регуляторе и, соответственно, в вакуум-проводе выше нормативного,что, в свою очередь, приводит к уменьшению производительности насоса и еще большим потерям вакуума на линии. В результате уровень вакуума в молокопроводе существенно уменьшается по мере удаления от вакуумного агрегата. Поскольку подсосковая и межстенная камеры доильного стакана вакуумируются соответственно из молокопровода и из вакуум-провода, подача асимметричного вакуума в доильный стакан влечет за собой целый ряд негативных последствий. При существенном превышении уровня вакуума в межстенной камере стаканов над уровнем вакуума в подсосковой камере сосковая резина совершает колебания с большой амплитудой в процессе перехода от такта сжатия к такту сосания. В результате чего в начале такта сосания возникает кратковременный скачок вакуумметрического давления, который негативно воздействует на сосок и может стать причиной подсоса молока из коллектора (мокрое доение),при этом резина теряет контакт с соском и может наползать на него, пережимая у основания. При переходе от такта сосания к такту сжатия резина хлопает по соску, вызывая болевые ощущения. Длительная эксплуатация сосковой резины в таких условиях приводит к ее поперечной деформации (баллонизации), образованию трещин, в которых скапливается грязь, являющаяся источником контаминации молока и сфинктера соска. При этом ресурс нормальной эксплуатации сосковой резины существенно снижается в результате изменения ее формы с последующим нарушением герметичности. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому аппарату является выбранный в качестве прототипа ранее заявляемый 6, содержащий доильные стаканы, соединенные вакуумными патрубками с коллектором, пульсатор, доильное ведро с крышкой, соединенное с помощью молочного шланга с коллектором и с помощью вакуумного шланга с пульсатором, причем доильное ведро с крышкой содержит соединяемую посредством молочного шланга с молокопроводом доильной установки молочную трубу,снабженную жиклером для впуска воздуха и клапанно-поплавковым устройством, установленным в нижней части молочной трубки и содержащим конусное седло с отверстиями и поплавок. Доильный аппарат обеспечивает доение под действием вакуума,накопление молока в доильном ведре и периодическое удаление молока в молокопровод через клапанно-поплавковое устройство. При этом доение происходит при уровне вакуума, соответствующем его уровню в вакуум-проводе. Камеры доильного стакана вакуумируются из одного источника, что позволяет избежать описанных ранее негативных последствий асимметричного вакуума. Недостатками данного аппарата являются отсутствие возможности изменения уровня вакуума в процессе доения, а также возможные сбои в работе клапанно-поплавкового механизма в случае возникновения существенной разницы уровня вакуума в вакуум- и молокопроводе и, как результат, переполнение ведра молоком и попадание последнего в вакуумпровод. Задача изобретения направлена на повышение эффективности и надежности работы аппарата, а также обеспечение физиологичности процесса машинного доения за счет изменения уровня вакуума в процессе доения. Данная цель достигается за счет того, что доильный аппарат, содержащий доильные стаканы, соединенные молочными патрубками с выходом молочной камеры коллектора, а вакуумными патрубками связанные с выходом распределителя коллектора, пульсатор,входом связанный с вакуум-проводом, а выходом соединенный со входом распределителя коллектора, доильное ведро с крышкой, включающей первый и второй молочные патрубки, первый и второй вакуумные патрубки, клапанно-поплавковое устройство с поплавко 3 18080 1 2014.04.30 вым клапаном, нижним патрубком и молочной трубкой, причем первый молочный патрубок крышки доильного ведра соединен с молокопроводом, а второй молочный патрубок крышки доильного ведра связан со входом молочной камеры коллектора, снабжен регулятором, содержащим камеру переменного вакуума с клапаном, расположенным между верхним и нижним клапанными седлами с возможностью перемещения в пространстве между ними, камеру высокого вакуума, входом связанную с вакуум-проводом, а выходом через верхнее клапанное седло соединенную с камерой переменного вакуума, которая выходом связана через вентиль и первый вакуумный патрубок крышки с доильным ведром,камеру низкого вакуума, входом связанную со вторым вакуумным патрубком крышки доильного ведра, а выходом через нижнее клапанное седло соединенную с камерой переменного вакуума, управляющую камеру, входом связанную с выходом пульсатора, при этом управляющая камера и камера низкого вакуума разделены гибкой мембраной, механически соединенной с клапаном, а также за счет того, что клапанно-поплавковое устройство выполнено в виде замкнутой камеры, соединенной со вторым вакуумным и первым молочным патрубками крышки доильного ведра, а нижний патрубок связан со входом молочной трубки, выход которой расположен в нижней части доильного ведра, при этом поплавковый клапан в нижнем положении перекрывает нижний патрубок, а в верхнем положении - второй вакуумный патрубок крышки доильного ведра. Сравнительный анализ показывает, что заявляемый аппарат по технической сущности отличается от прототипа наличием нового блока (регулятора с вентилем), измененной конструкцией крышки доильного ведра и клапанно-поплавкового устройства, а также измененными связями элементов схемы. Принципиальная схема доильного аппарата приведена на фигуре. Доильный аппарат содержит доильные стаканы 1, соединенные молочными патрубками с выходом молочной камеры 2 коллектора 3, а вакуумными патрубками связанные с выходом распределителя 5 коллектора, пульсатор 6, входом связанный с вакуум-проводом 7, а выходом соединенный со входом распределителя коллектора, доильное ведро 8 с крышкой 9, включающей первый и второй молочные патрубки, первый и второй вакуумные патрубки, клапанно-поплавковое устройство 10 с поплавковым клапаном 11, нижним патрубком и молочной трубкой 12, причем первый молочный патрубок крышки доильного ведра соединен с молокопроводом 13, а второй молочный патрубок крышки доильного ведра связан со входом молочной камеры коллектора, регулятор 14, содержащий камеру 16 переменного вакуума с клапаном 17, расположенным между верхним и нижним клапанными седлами с возможностью перемещения в пространстве между ними, камеру 15 высокого вакуума, входом связанную с вакуум-проводом, а выходом через верхнее клапанное седло соединенную с камерой переменного вакуума, которая выходом связана через вентиль 18 и первый вакуумный патрубок крышки с доильным ведром, камеру 19 низкого вакуума, входом связанную со вторым вакуумным патрубком крышки доильного ведра, а выходом через нижнее клапанное седло соединенную с камерой переменного вакуума, управляющую камеру 20, входом связанную с выходом пульсатора, при этом управляющая камера и камера низкого вакуума разделены гибкой мембраной 21, механически соединенной с клапаном, клапанно-поплавковое устройство выполнено в виде замкнутой камеры, соединенной со вторым вакуумным и первым молочным патрубками крышки доильного ведра, а нижний патрубок связан со входом молочной трубки, выход которой расположен в нижней части доильного ведра, при этом поплавковый клапан в нижнем положении перекрывает нижний патрубок, а в верхнем положении - второй вакуумный патрубок крышки доильного ведра. Доильный аппарат работает следующим образом. При подключении доильного аппарата к вакуум-проводу 7 и молокопроводу 13 низкий вакуум из молокопровода (далее низкий вакуум) подается через первый молочный патрубок крышки 9 доильного ведра 8 в клапанно-поплавковое устройство 10, откуда распространяется через поплавковый клапан 4 18080 1 2014.04.30 11 и молочную трубку 12 в доильное ведро. Из клапанно-поплавкового устройства низкий вакуум одновременно подается через второй вакуумный патрубок крышки в камеру низкого вакуума 19 регулятора 14. Высокий вакуум из вакуум-провода (далее высокий вакуум) подается в камеру 15 высокого вакуума регулятора, а также к входу пульсатора 6, где преобразуется в пульсирующий вакуум, изменяющийся с заданной частотой от значения высокого вакуума до атмосферного давления. С выхода пульсатора пульсирующий вакуум подается в управляющую камеру 20 регулятора, а также через распределитель 5 коллектора 3 в межстенные камеры доильных стаканов 1, где обеспечивает чередование тактов (сосания и сжатия). При этом в такте сосания в межстенных камерах стакана формируется высокий вакуум, а в такте сжатия в межстенные камеры подается атмосферное давление. Пульсирующий вакуум в камере 20 регулятора воздействует на гибкую мембрану 21. При этом в момент, когда в камере 20 формируется высокий вакуум, на мембрану действует сила, направленная вниз и пропорциональная разности вакуумметрических давлений в камере 20 и камере 19, куда подается низкий вакуум. В данный момент на клапан 17 действует сила, направленная вверх и пропорциональная разности вакуумметрических давлений в камере 15, куда подается высокий вакуум, и камере 19, куда через нижнее седло клапана и камеру переменного вакуума 16 распространяется низкий вакуум. Поскольку разность давлений, воздействующих на клапан и мембрану, одинакова, а площадь мембраны значительно больше площади верхнего седла клапана, клапан и мембрана перемещаются вниз. При этом клапан открывает верхнее седло, через которое из камеры 15 в камеру 16 подается высокий вакуум, и закрывает нижнее седло, разъединяя камеру 19 и камеру 16. В момент, когда в камеру 20 подается атмосферный воздух, на мембрану действует сила, направленная вверх и пропорциональная разности атмосферного давления в камере 20 и вакуумметрического давления в камере 19, куда подается низкий вакуум. В данный момент на клапан действует сила, направленная вниз и пропорциональная разности вакуумметрических давлений в камере 19, куда подается низкий вакуум, и камере 16, куда из камеры 15 через верхнее седло распространяется высокий вакуум. Поскольку разность давлений, воздействующих на клапан и мембрану, одинакова, а площадь мембраны значительно больше площади верхнего седла клапана, клапан и мембрана перемещаются вверх. При этом клапан открывает нижнее седло, через которое из камеры 19 в камеру 16 подается низкий вакуум, и закрывает верхнее седло, разъединяя камеру 15 и камеру 16. В результате на выходе камеры переменного вакуума регулятора формируется попеременный вакуум, изменяющийся в пределах от уровня низкого вакуума до уровня высокого вакуума с частотой, соответствующей частоте работы пульсатора. При этом момент подачи высокого вакуума соответствует времени такта сосания, а момент подачи низкого вакуума - такту сжатия. При открытии вентиля 18 переменный вакуум из камеры 16 распространяется через первый вакуумный патрубок крышки в доильное ведро. При этом поплавковый клапан 11 препятствует подсосу воздуха и молока через молочную трубку из молокопровода в момент, когда в ведро подается высокий вакуум. Включение аппарата осуществляется открытием клапана 4 в молочной камере 2 пульсатора. При этом переменный вакуум из ведра распространяется через камеру 2 коллектора в подсосковую камеру доильных стаканов. После того как доильные стаканы надеваются на соски вымени, начинается процесс доения, который осуществляется в два такта(сосания и сжатия). При этом в такте сосания из регулятора через доильное ведро и коллектор в подсосковые камеры доильных стаканов подается высокий вакуум, а в такте сжатия - низкий вакуум. Молоко, извлекаемое из сосков, под действием вакуума подается через коллектор в доильное ведро. По окончании процесса доения отключение аппарата производится путем закрытия клапана 4 и снятия стаканов с сосков вымени. 5 18080 1 2014.04.30 Опорожнение ведра осуществляется последовательным перекрытием вентиля 18 и открытием клапана 4. В результате воздействия вакуума из молокопровода и воздуха, подаваемого через коллектор из стаканов, молоко извлекается из ведра через молочную трубку, клапанно-поплавковое устройство и первый молочный патрубок крышки в молокопровод. При этом поплавковый клапан всплывает и перекрывает второй вакуумный патрубок крышки, исключая подсос молока в регулятор. Промывка аппарата осуществляется при закрытом вентиле и штатном фиксированном положении клапана 4. Использование заявляемого аппарата обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с аналогами и прототипом. Обеспечивается стабильность и равенство вакуума в камерах доильного стакана в такте сосания. При этом уровень вакуума соответствует нормативному уровню, установленному на регуляторе, и не зависит от места подключения аппарата. Вакуумный насос работает с максимальной производительностью. При этом удается избежать негативных последствий падения вакуума в молокопроводе, характерных для приведенных аналогов. Обеспечивается полное и быстрое выдаивание. Амплитуда колебаний резины находится в пределах нормы. Резина в такте сосания не отрывается от соска и не хлопает по нему при переходе из такта сосания в такт сжатия. Переход от такта сжатия в такт сосания также осуществляется плавно и не сопровождается скачками давления, способными травмировать сосок и вызвать подсос молока из коллектора. Уменьшается вероятность наползания резины на мокрый сосок, который не пережимается у основания. Равенство вакуума в камерах доильного стакана уменьшает вероятность поперечной деформации резины и тем самым значительно увеличивает срок ее службы. В такте сжатия предлагаемый аппарат работает как низковакуумный. То есть имеет место имитация такта отдыха, в ходе которого кровь и межклеточная жидкость выдавливаются из зоны сфинктора. При этом исключаются отечные явления, освобождается канал для протока молока, что способствует более полному и безболезненному его выделению, а также значительно снижается риск возникновения заболеваний вымени (мастит и др.) Таким образом, сравнительный анализ с аналогами и прототипом позволяет говорить не только об измененной технической сущности аппарата, но и о наличии существенных технологических преимуществ, направленных на высокую физиологичность процесса доения и обеспечивающих повышение продуктивности, сохранение здоровья животных,улучшение качества получаемого молока, а также надежность и долговечность работы оборудования. Источники информации 1. Аппарат доильный УИД 07 А 000. Паспорт. Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь. ОАО Гомельагрокомплект. 2. Цыганок Г.П., Шаршунов В.А. Практикум по машинному доению коров и обработке молока. - Минск Ураджай, 1997. - 471 с. 3. Аппарат доильный Сож АДС 24.00.000. Паспорт. Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь. ОАО Гомельагрокомплект. 4. Патент РФ на изобретение 2318377, 2008. 5. Патент РФ на изобретение 2247492, 2005. 6. Патентна изобретение 10399, 2008. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6