Доильный аппарат с периодическим вакуумом под сосками

12.11.2014

Схема такого доильного аппарата показана на рис. 65, а. На сосок 1 коровы надевается обыкновенный двухкамерный доильный стакан любой конструкции, имеющий сосковую резину 2 и гильзу 4. Межстенное пространство 3 и подсосковое пространство 5 соединяют трубками 6 и 14 с коллектором особой конструкции. Он состоит из двух камер: верхней, молочной камеры 8 и нижней, воздушной камеры 12. Камеры разделены резиновой мембраной 13. Молоко отводится по патрубку 11 в доильное ведро, а камера 12 соединена с пульсатором (любой конструкции).

Доильный аппарат с периодическим вакуумом под сосками

Аппарат действует следующим образом. При такте сосания в камерах 8 и 12 — вакуум, причем в камере 12 он несколько выше, чем в камере 8, так как в последней вытекающее молоко немного снижает его. Мембрана 13 опущена, и молоко из камеры 8 свободно поступает в патрубок 11 и далее в доильное ведро.
При наступлении такта сжатия вакуум в камере 12 уменьшается, и как только он становится меньше, чем вакуум в камере 8, мембрана поднимается и упирается в край камеры 8. Это герметически отделяет камеру 8 ют пространства 10. Затем вакуум в камере 12 падает до нуля (т. е. давление возрастает до атмосферного), и соединенное с камерой 8 под сосковое пространство уменьшается от сжатия сосковой резины, в результате чего вакуум в этом пространстве значительно уменьшается. Резина сжимается не полностью, как это имеет место при доении обычным двухтактным способом, а до равновесия сил, действующих на нее. Атмосферное давление снаружи сосково» резины уравновешивается изнутри давлением воздуха и упругостью сосковой резины, принявшей полусжатое положение. Чем тоньше сосковая резина, тем меньше вакуум под сосками при ее сжатии, и наоборот. После сжатия сосковой резины опять наступает такт сосания и т. д.
Чтобы давление под соском при сжатии сосковой резины было близким к атмосферному, требуется соответствующее уменьшение объема подсоскового пространства. При одной и той же длине доильного стакана это зависит от длины соска. Подсчеты показывают, что при конечной длине соска 7 см вакуум в 30 см рт. ст., действующий при такте сосания, при такте сжатия понижается до 9 см рт. ст., а при длине соска 11 см — до 13 см рт. ст. Если увеличивать длину доильного стакана на 30%, то величина вакуума при такте сжатия уменьшится соответственно до 7 и 8 а рт. ст. Снижение вакуума можно оценить положительно, так как оно обеспечивает соскам нужный отдых и не позволяет доильным стаканам упасть.
В момент сжатия присасывающая сила уменьшается примерно до веса доильного стакана, но сила трения соска о резину надежно удерживает доильный стакан от спадания без подвязывания его веревочкой.
Конструкция коллектора (рис. 65,б) для этого принципа работы аппарата получается не сложнее конструкции обычного коллектора для двухтактного доильного аппарата. На схеме молочная камера расположена над воздушной, но можно изменить их расположение и на обратное. Рабочие параметры аппарата (уровень вакуума, число пульсаций и соотношение тактов) взяты такие же, как и в аппарате ДА-3М.
В аппаратах с периодическим вакуумом под сосками можно использовать более легкие доильные стаканы и коллектор. Так, при замене металлических доильных стаканов полиэтиленовыми (при вакууме в трубопроводе 40 см рт. ст.) общий вес доильных стаканов с коллектором уменьшился с 1,7 до 1,1 кг. а скорость доения при этом увеличилась, и ручной додой уменьшился. Это дает возможность при использовании нового принципа работы перейти на изготовление доильных стаканов и коллектора из пластмассы и применять их без дополнительного груза.
Дальнейшее исследование доильного аппарата с периодическим вакуумом под сосками в целях уточнения его параметров было проведено канд. техн. наук С. Г. Аббасовым. В задачу этого исследования входило определение изменения основного параметра — вакуума под сосками коровы при тактах сосания и сжатия в зависимости от изменения числа пульсаций, количества протекающей жидкости, длины сосков и других наиболее важных конструктивных параметров доильного аппарата (натяжения сосковой резины в доильном стакане, толщины и эластичности мембраны в коллекторе и пр.).
Доильный аппарат с периодическим вакуумом под сосками

На рис. 66 приведены пределы изменения вакуума при такте сосания (верхний предел) и такте сжатия (нижний предел) в зависимости от числа пульсаций. При холостом ходе (когда количество протекающей жидкости равно нулю) во время такта сосания снижение вакуума при увеличении числа пульсаций незначительно (порядка 4—5 см рт. ст). При такте сжатия наоборот: понижение вакуума зависит от числа пульсаций. Так, например, при 10 пульсациях в минуту вакуум при такте сжатия падает до нуля, а при 60 пульсациях в минуту — только до 18 см рт. ст. При дальнейшем повышении числа пульсаций до 100 в минуту падение вакуума при такте сжатия достигает 20 см рт. ст.
Из графика видно, что наиболее существенное изменение в величине вакуума при такте сжатия происходит при изменении числа пульсаций от 10 до 70 в минуту.
При протекании через аппарат жидкости (имитирующей молоко) общий характер изменения вакуума под сосками при тактах сосания и сжатия в зависимости от изменения числа пульсаций сохраняется, но кривые этих изменений идут на графике ниже, и это понижение пропорционально количеству протекаемой жидкости. При увеличении числа пульсаций расстояния между кривыми при каждом такте заметно увеличиваются. При такте сосания, когда расход жидкости равен 2 л/мин, а изменение числа пульсаций — от 10 до 60 в минуту, падение вакуума составляет 9 см рт. ст., что в 2 раза превышает падение вакуума при холостом ходе. При такте сжатия с увеличением расхода жидкости до 2 л/мин и изменением числа пульсаций с 10 до 60 в минуту вакуум падает в пределах от нуля до 9 см рт. ст., т. е. в 2 раза меньше, чем при холостом ходе. Все это объясняется тем, что при протекании жидкости сечения всех трубок и каналов для прохождения воздуха уменьшаются, а в соответствии с этим потери давления при пульсациях воздуха увеличиваются.
Обращает на себя внимание тот факт, что при одном и том же числе пульсаций (например, при 60 в минуту) величина изменения вакуума при переходе от такта сосания к такту сжатия и обратно остается примерно одинаковой как при холостом; ходе, так и при протекании жидкости, хотя общий рабочий уровень вакуума уменьшается пропорционально величине расхода жидкости.
Следует отметить, что при доении новым аппаратом при номинальном вакууме 40 см рт. ст. и изменении числа пульсаций от 0 до 100 в минуту падение вакуума при такте сжатия колеблется в пределах 0—20 см рт. ст. В последнее время есть основание считать такой вакуум менее вредным для вымени коров, чем вакуум выше 20 см рт. ст. Конечно, критической границы, одинаковой для всех коров, не установлено, но для каждой коровы такая граница, видимо, существует, и основанием для такого утверждения являются работы физиологов, проведенные в последнее время, о которых более подробно будет сказано ниже. Важный вывод, который можно сделать относительно принципа действия данного аппарата, сводится к тому, что периодическое понижение вакуума при такте сжатия с переходом через критическую границу делает этот аппарат менее вредным но сравнению с двухтактным, работающим при тех же параметрах.
На рис. 67 представлена графическая зависимость изменения величины вакуума при тактах сосания и сжатия от количества протекающей в минуту жидкости для двухтактного аппарата и аппарата с периодическим вакуумом под сосками. Эти данные получены при вакууме 40 см рт. ст. и 60 пульсациях в минуту. График наглядно подтверждает преимущество нового аппарата. Здесь же более ясно видно (и то, что кривые изменения величины вакуума при такте сосания и такте сжатия в зависимости от количества протекающей жидкости расположены эквидистантно, и, следовательно, разница в величине вакуума при такте сосания и такте сжатия сохраняется при различной скорости доения коров.
Доильный аппарат с периодическим вакуумом под сосками

Интересно также проанализировать зависимость изменения: вакуума при тактах сосания и сжатия с увеличением длины сосков, представленную трафиком на рис. 68. Опыт проведен при вакууме 37 см рт. ст. и числе пульсаций 60 в минуту. Длина искусственного соска изменялась от 55 до 120 мм. Как видно из графика, при длине соска 55—80 мм уровень вакуума при такте сжатия не превышает 20 см рт. ст. и, следовательно, для 90% коров (см. табл. 4) такое понижение вакуума является приемлемым. Однако для 10% коров с длинными сосками требуются доильные стаканы увеличенной длины. Если же принять-во внимание, что при доении соски удлиняются от действия разности давлений на 30—40% (см. табл. 5), то напрашивается вывод о необходимости удлинения применяющихся теперь доильных стаканов с таким расчетом, чтобы рабочая длина сосковой резины была порядка 200 мм. Это подтверждает и ранее высказанное пожелание об удлинении стаканов для двухтактных доильных аппаратов.
Вопрос о натяжении сосковой резины при работе аппарата с периодическим вакуумом под соском был решен экспериментально. При вакууме 40 см рт. ст. и 80 пульсациях в минуту замерялось изменение количества протекающей через аппарат жидкости в зависимости от натяжения сосковой резины. График этой зависимости представлен на рис. 69. При натяжении сосковой резины с силой 6 кГ расход жидкости получался максимальным.
Изменение толщины мембраны коллектора в пределах 1—3 мм неоказывает заметною влияния на скорость доения и другие параметры аппарата, и поэтому эти данные не при водятся.
Доильный аппарат с периодическим вакуумом под сосками

В результате лабораторных исследований установлены следующие оптимальные параметры аппарата с периодическим вакуумом под сосками: вакуум 38—40 см рт. ст., число пульсаций 60—80 в минуту, натяжение сосковой резины 5—7 кГ, толщина сосковой резины 2—3 мм, длина рабочей части сосковой резины около 200 мм.
Аппарат с периодическим вакуумом под сосками проходил хозяйственные испытания с теми оптимальными параметрами, которые были установлены при лабораторных испытаниях. Исключение составляла только длина доильного стакана: испытания проводились со стаканами, взятыми с аппаратов ДА-3М, и пульсатором аппарата «Волга», так как в опытах участвовали коровы со средней длиной сосков. Испытания были проведены на двух молочных фермах колхоза им. В. И. Ленина Люберецкого района Московской области. В результате испытаний было установлено, что при вакууме 40 см рт. ст. увеличение числа пульсаций с 50 до 120 в .минуту не сопровождается увеличением скорости доения. При 60 пульсациях в минуту и увеличении вакуума с 30 до 40 см рт. ст. скорость доения повышается на 20%. Доение некоторых коров при вакууме 30 см рт. ст. сопровождается спаданием доильных стаканов и заметным Повышением ручного контрольного додоя. При вакууме 40 см рт. ст. и 60 пульсациях в минуту наибольшая скорость доения получается при растяжении сосковой резины силой в 6 кГ. Соотношение тактов в этом аппарате составляло 60 : 40.
После хозяйственных испытаний этот аппарат проходил» испытания на Подольской МИС, где он сравнивался с аппаратом «Волга». Их общие параметры были одинаковы: соотношение тактов 65,5:34,5 (у аппарата «Волга» сосание составляло 65,5%, сжатие — 10%, отдых — 25,5%), число пульсаций. 60 в минуту, рабочий вакуум 40 см рт. ст., вес доильных стаканов с коллектором и шлангами 2,2 кг. Все детали аппаратов,, кроме коллекторов, были одинаковы.
Испытания показали, что по скорости доения и чистоте выдаивания аппарат с периодическим вакуумом под сосками лишь незначительно превосходит аппарат к «Волга». МИС положительно оценила новый аппарат и указала на необходимость его дальнейшего усовершенствования. Последующие испытания аппарата с новыми усовершенствованиями описаны ниже.