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.

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.

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.

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.