Пульсирующие доильные аппараты с оптимальными параметрами

12.11.2014

Работа всех современных доильных аппаратов хотя и происходит автоматически, но ни один из них не может приспосабливаться к многочисленным разновидностям анатомического строения вымени различных коров и изменениям параметров вымени в различные фазы доения. Попытки устранить этот недостаток пока не дали заметных результатов.
Аппарат «Спутник», автоматически увеличивающий оттягивание вымени за счет веса молока к концу доения, и аппарат «Волга» с положительной обратной связью позволяют решить лишь некоторые задачи, далеко не самые главные.
Наиболее трудной и важной можно считать задачу по устранению наползания и спадания доильных стаканов, так как оба эти явления нарушают процесс доения, требуют излишних затрат труда и нередко сопровождаются снижением продуктивности животных.
Чтобы устранить наползание и спадание доильных стаканов с сосков, необходимо увязать некоторые параметры аппарата с положением стаканов на сосках во время их работы таким образом, чтобы наползание стало невозможным.
Удалось сконструировать такое устройство, в котором переходные процессы между тактами стали зависимыми от положения стаканов на сосках, для чего пришлось изменить и конструкцию доильных стаканов.
Во всяком доильном аппарате есть пульсатор, который создает пульсирующий вакуум, питающий межстенное пространство двухкамерных доильных стаканов. Этот же пульсирующий вакуум управляет работой пульсореле в коллекторе трехтактного доильного аппарата и аппарата с однокамерными стаканами.
Число пульсаций пневматического или любого другого пульсатора не зависит от изменения фазы доения и индивидуальных особенностей сосков и вымени. В новом аппарате пульсатор исключен, а пульсирующий вакуум получают от специального устройства, состоящего из двух пульсореле, расположенных в коллекторе.
В первом варианте (рис. 115, а) в коллекторе размещены два пульсореле от трехтактного доильного аппарата. Коллектор имеет следующие камеры: 1 — камеры постоянного вакуума, 2 — молочные камеры пульсирующего вакуума, 3 — камеры атмосферного давления. 4 — управляющие камеры. Камера 1 через патрубок 5 соединена с источником вакуума. Камеры 2 трубками 6 соединены с подсосковыми камерами доильных стаканов 7, имеющих гофрированные присоски 8 (см. рис. 115). Камеры 3 соединены с атмосферой через отверстия 9. Камеры 4 трубками 10 соединены с межстенными камерами двухкамерных стаканов (см. рис. 115, б). Управляющая камера 4 каждого пульсореле соединена не с пульсатором, как обычно, а с источником постоянного вакуума через небольшое отверстие 11 (диаметром около 1 мм). Отверстие 11 может быть выполнено в стержне клапанов пульсореле или в патрубке управляющей камеры, как показано на рис. 116 и 117. Через другое отверстие 12 большого диаметра (см. рис. 115) управляющая камера сообщается с атмосферой. Если закрыть это отверстие, то в камере 4 образуется вакуум и нижний клапан пульсореле откроется, а верхний закроется — наступит такт сосания в одной паре доильных стаканов. Если открыть отверстие, в камере 4 установится давление, близкое к атмосферному, так как отсос воздуха через малое отверстие невелик, и в той же паре доильных стаканов наступит такт отдыха.
Для работы аппарата требуется поочередное автоматическое открывание и закрывание двух отверстий 12 со сдвигом по фазе на 180°. Механизм, осуществляющий это переключение, состоит из заслонки 13, которая укреплена между камерами 4 шарнирно и при качании коллектора отклоняется то в одну, то в другую сторону, открывая одно отверстие 12 и одновременно закрывая другое.

Пульсирующие доильные аппараты с оптимальными параметрами

Когда в правой паре стаканов такт сосания, они поднимаются вверх, так как от действия вакуума их гофрированные присоски укорачиваются. За стаканами поднимается и правая половина коллектора (см. позицию а на рис. 115). Это заставляет заслонку переместиться и переключить отверстия, что вызывает переключение клапанов 15 в коллекторе. В правой паре стаканов наступает такт отдыха, и они опускаются вниз, а в левой — такт сосания, и они поднимаются вверх. В новом положении заслонка отклонится в противоположную сторону и произойдет новое переключение клапанов, и т. д. Перекидывание заслонки из одного положения в другое происходит только в моменты полного вакуума в одной паре доильных стаканов и полного атмосферного давления в другой. Это и обеспечивает хорошее отсасывание молока и отдых соска без нанолзания и спадания доильных стаканов.
Для надежности работы переключающего устройства к верхней части заслонки прикреплен груз 14. Отверстия 12 могут закрываться заслонкой, упругой задвижкой и золотником, как показано на рис. 117 и 118.
Пульсирующие доильные аппараты с оптимальными параметрами

Новый принцип доения применим для работы как с однокамерными (см, рис. 115, а), так и с двухкамерными стаканами (см. рис. 115, б). В последнем случае необходима расширенная в верхней части сосковая резина, чтобы пульсирующий вакуум достигал гофрированных присосков.
Конструкция устройства сравнительно проста. Соотношение тактов задается отношением параметров отверстий управляющей камеры 4. Чем меньше разность расходов воздуха через большое и малое отверстия за время цикла, тем выше соотношение тактов. Для каждого вымени и в каждую фазу доения аппарат автоматически самонастраивается на строго определенную оптимальную частоту пульсаций.
При синхронном доении сосков пульсация происходит от закрывания и открывания большого отверстия в управляющей камере 4 в зависимости от положения стаканов и коллектора с трубкой 12 по отношению к вымени по вертикали (см. рис. 116).
Коллектор имеет следующие камеры: 1 — камера постоянного вакуума, 2 — молочная камера пульсирующего вакуума, 3 — камера атмосферного давления, 4 — управляющая камера. Камера 1 трубкой 5 соединена с источником вакуума, камера 2 трубками 6 соединена с однокамерными доильными стаканами 7, имеющими гофрированные присоски 8. Камера 3 соединена с атмосферой через отверстия 9. Камера 4 через малое отверстие 10 сообщается с источником вакуума, а через большее отверстие 11 и трубку 12 — с атмосферой. Аппарат действует следующим образом. При нижнем положении доильных стаканов и коллектора управляющая камера 4 через отверстия 11 сообщена с атмосферой и в ней вакуум понижается до атмосферного давления, так как отсос воздуха через отверстие 10 мал. Нижний клапан коллектора открывается, а верхний закрывается — наступает такт сосания. При такте сосания гофрированные присоски сожмутся, стаканы и коллектор поднимутся в верхнее положение, вход воздуха в трубку 12 будет закрыт выменем животного, в камере 4 образуется вакуум и произойдет переключение клапанов коллектора в положение, соответствующее такту отдыха. При такте отдыха гофрированные присоски разожмутся, стаканы и коллектор с трубкой 12 опустятся вниз, вход в трубку откроется и цикл повторится.
Описанное пульсирующее устройство, работающее от качания коллектора, можно применять на целом ряде исполнительных механизмов с двухкамерными доильными стаканами без гофрированных присосков, если соединить их межстенные камеры с управляющими камерами устройства гофрированными трубками. На рис. 117 изображен такой исполнительный механизм.
Описанные выше пульсирующие аппараты имеют следующие общие черты.
Пульсирующие доильные аппараты с оптимальными параметрами

Действие аппаратов обусловлено периодическим сокращением гофрированных присосков или гофрированных трубок пульсирующего вакуума, которое при попарном доении вызывает качание Коллектора, а при синхронном — периодическое перемещение его в вертикальном направлении. Периодические колебания коллектора вызывают периодические колебания рычага, шарнирно соединенного с коллектором и имеющего на конце груз. Периодическое перемещение рычага по отношению к корпусу коллектора использовано для обратной связи, обеспечивающей автоматический колебательный режим работы аппарата, так как рычаг в одних: схемах сам служит заслонкой, периодически закрывающей отверстия для впуска воздуха в управляющую камеру коллектора, а в других перемещает золотник с той же целью. Только при синхронном доении обратная связь осуществляется без рычага с грузом, так как в этом случае ту же роль выполняет вертикальная трубка, прикрепленная к коллектору; ее открытый конец в верхнем положении коллектора периодически закрывается выменем коровы.
Во всех вариантах обратная связь между исполнительными органами и управляющими — пневматическая. Однако можно осуществить и механическую обратную связь в этих устройствах, если применить реле, у которого движущие части имеют выход наружу.
В новом устройстве можно использовать коллектор, описанный ранее. На основе принципа действия этого коллектора была составлена схема (рис. 119) для пульсирующего аппарата с однокамерными стаканами и гофрированными присосками для попарного доения сосков. Коллектор имеет корпус 1, в котором расположены два реле; клапанные стержни 2 и 3 этих реле размещены вертикально и параллельно друг другу. Каждый клапанный стержень имеет два клапана — верхний резиновый 4 и нижний 5. Нижний цилиндрический конец, стержня 6 имеет несколько больший диаметр, чем одинаковые по диаметру клапаны 4 и 5. В корпусе 1 имеются два одинаковых ступенчатых отверстия, в которые входят стержни 2 и 3. Вставив их, как показано на рис. 119, на каждый стержень надевают резиновое кольцо 4. После этого стержень уже не может выпасть, а резиновое кольцо служит верхним клапаном. Вакуум подводится через молочный шланг к камерам 7 (на рисунке не видно). Сверху к коллектору шарнирно прикреплен гибкий стержень 9 с грузом 10, имеющий пластины 11 и 12.
Пульсирующие доильные аппараты с оптимальными параметрами

Устройство действует следующим образом. При включении вакуума оба стержня (2 и 3) начнут подниматься вверх и клапаны 5 закроются, так как их диаметр меньше диаметра нижнего конца стержня 6. Верхние клапаны будут при этом открыты, и воздух через камеры 8 поступит в доильные стаканы (такт отдыха). Однако стержень 9 не может стоять вертикально, так как центр тяжести его находится выше опоры, и поэтому стержень обязательно отклонится или вправо, или влево. На рис. 119 стержень отклонился влево, и поэтому пластина 12 нажала на стержень 3 и опустила его вниз. Верхний клапан 4 при этом закрылся, а нижний 5 открылся. Под соском в левом стакане образовался вакуум и наступил такт сосания, а в правом стакане — такт отдыха. Однако, когда в стаканах, расположенных слева, образовался вакуум, их гофрированные присоски укоротились, стаканы поднялись вверх и левая часть коллектора стала находиться выше правой. От этого стержень 9 отклонится вправо и пластина 11 закроет верхний клапан, расположенный на стержне 2. После этого в правом стакане образуется вакуум, а в левом — атмосферное давление. Затем все повторяется.
Молоко поочередно поступает из сосков в камеры 8, а из них в камеры 7 и далее в молочный шланг. Между отверстием и стержнями в нижней части корпуса есть небольшой зазор, через который непрерывно просасывается воздух, способствующий лучшей эвакуации молока по молочному шлангу. Молоко через зазор наружу не вытекает, и зазор не засоряется.
Аппарат с таким устройством самонастраивается на резонансную частоту всей системы, в которую входит вымя, доильные стаканы, коллектор и другие детали. При этом амплитуда колебаний становится максимальной и, следовательно, стимуляция молокоотдачи у коров приобретает наибольшую эффективность.
Техническое преимущество такого варианта по сравнению с изображенным на рис. 115—118 состоит в том, что он более простой и, главное, не имеет управляющих камер, мембран и небольших отверстий. Это обеспечивает ему самую высокую надежность в работе и малые затраты труда в обслуживании.
На этом принципе были составлены и другие схемы аппаратов, в которых варьируются однокамерные и двухкамерные доильные стаканы, попарное и синхронное доение, гофрированные присоски и трубки.
Экспериментальное исследование образцов всех описанных вариантов еще не закончено, а поэтому опытные данные не приводятся. Однако новые идеи и конструкции, заложенные в эти схемы, перспективны и несомненно заинтересуют специалистов, занимающихся машинным доением коров.