ДВУХКАМЕРНЫЙ ДОИЛЬНЫЙ СТАКАН

Изобретение относится к машинному доению, в частности, к доильным стаканам.

При работе серийных заводских отсасывающих двухтактных аппаратов, например ДА-2м, «Майга», АДУ-1 и других с двухкамерными стаканами под сосок подводится постоянный вакуум, например в пределах 0,49-0,54 кгс/см², а в межстенных камерах стаканов этот вакуум образуется в такт сосания, или атмосферное давление в такт сжатия. Установлена оптимальная частота пульсации давления т.е. смены в межстенной камере атмосферного давления на вакуумметрическое, что обеспечивается пульсатором, в пределах 60±1 пульсов в минуту, при оптимальном соотношении тактов сосания 60% и сжатия 40% по времени. Продолжительность процесса истечения или наполнения воздухом межстенных камер доильных стаканов влияет на режим работы сосковой резины, определяет процесс потока молока в подсосковую камеру в такт сосания и прекращения его в такт сжатия резины, сопровождающийся одновременно защитой соска от воздействия рабочего вакуума, в разы превышающего физиологический норматив безвредности.

Поэтому действенная роль по защите соска и молочной железы в целом при доении зависит от процессов именно в такте сжатия, длящегося всего в рабочем режиме до 0,4 секунды.

Известен двухкамерный доильный стакан, состоящий из корпуса со сменными верхней и нижней головками, сосковой резины с монтажным кольцом, патрубками постоянного и переменного вакуума, смотрового конуса. (АС СССР №178230, A01J 5/08, 1963).

Недостатками данного стакана являются: сложность конструкции, нестабильность ее из-за перемещения монтажного кольца по сосковой трубке, слабость патрубка переменного вакуума на нижней головке, трудоемкость сборки, недостаточная герметичность в месте соприкосновения присоска сосковой трубки и верхней головки, что дестабилизирует процесс доения.

Аналогом может быть доильный стакан, состоящий из корпуса с патрубком переменного вакуума, сосковой трубки с присоском в форме усеченного конуса, содержащий молочный патрубок для подачи постоянного вакуума. АС СССР 1797737, A01J 5/08, 1990).

Недостатком данного стакана является отсутствие визуального контроля процесса доения, что предполагает применение автоматов доения, специальных деталей у коллекторов, для контроля молокоотдачи и нестабильности натяжения сосковой трубки, меняющейся во время эксплуатации, что требует регистрации ее продолжительности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является доильный стакан, включающий корпус с кольцевым уплотнением в верхней части и углубление в форме усеченного конуса в нижней части, патрубка постоянного и переменного вакуума, цилиндрическую сосковую трубку с присоском, смотровой конус (Патент РФ №2258356, A01J 5/08, 2002 г.)

Недостатками данного стакана являются не полные смыкаемость стенок сосковой трубки и герметизация соска в такт сжатия, повышенный вакуумный режим в подсосковой камере, что нарушает безопасность и защиту соска при доении и вызывает повышенный процент животных с раздражением вымени и маститом.

Недостатком перечисленных конструкций стаканов является отсутствие управления формой и режимами работы их камер: подсосковой и межстенной.

Задача изобретения состоит в получении заданного технического результата, заключающегося в выполнении повышенной герметизации от вакуума в такт сжатия соска животного, контактирующего с подсосковой камерой доильного стакана, за счет прижатия сосковой резины к дополнительной детали в виде пластины, повышения скорости, площади и полноты смыкаемости резины на пластине и после нее в подсосковом пространстве, повышение качества доения в результате снижения разрушительного воздействия энергии вакуумной среды на сосок и молочную железу, исключить их разрушение, повысить молочную продуктивность и качество молока.

Заданный технический результат достигается тем, что в двухкамерном доильном стакане включающем корпус, патрубок постоянного и переменного вакуума, сосковую трубку с присоском, межстенную и подсосковую камеры, согласно изобретению, в нижней части подсосковой камеры расположена пластина, с плоскими параллельными боковыми поверхностями, герметизирующая ее в такт сжатия и расширяющая сосковую трубку с каждой стороны и изменяющую объем подсосковой и межстенной камер. Технический результат также достигается тем, что пластина выполнена из материала не вступающего во взаимодействие с ингредиентами молока, прямоугольной формы со всеми конусообразными краями и шероховатыми боковыми, длинной 30±2 мм, шириной 18±2 мм, толщиной 4±1 мм. Приведенные параметры размера пластины могут меняться в соответствии с формой сосковой резины и стакана.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными доильными стаканами позволяет сделать вывод, о его соответствии критерию «НОВИЗНА», так как в результате проведенного патентно-информационного поиска, предлагаемая совокупность существенных признаков изобретения не обнаружена.

Сопоставление заявленного технического решения с известными позволили выявить признаки, не являющиеся очевидными для специалиста средней квалификации в связи с достигаемым всей совокупностью существенных признаков техническим результатом. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ».

Заявляемое техническое решение соответствует критерию «ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ», так как может быть использовано при доении коров в условиях существующих предприятий по производству молока.

Сущность изобретения поясняется примером конкретного выполнения и иллюстрируется графическими материалами, где на фиг. 1 показан предлагаемый двухкамерный доильный стакан, на фиг. 2 изображена в трех проекциях предлагаемая герметизирующая пластина.

Двухкамерный доильный стакан включает цилиндрический корпус 1, имеющий в верхней части на корпусе кольцевые утолщение 2, патрубок переменного вакуума 4, и углубление в форме усеченного конуса 3 в нижней части, в которую входит сосковая трубка 5 с присоском 6 и патрубок 8 постоянного вакуума со смотровым конусом 7 и круговым выступом 11 для герметизации межстенной камеры 10. В стакане образуется подсосковая камера 9 при помещении в сосковую трубку 5 соска животного 14. Сосковая трубка 5 фиксируется на выходе за пределами цилиндрического корпуса 1. Сосковая трубка 5 плотно охватывает круговой выступ 11 смотрового конуса 7 и герметично обжимается стенкой углубления в форме усеченного конуса - 3 и верхней частью смотрового конуса 7, герметизируя подсосковую камеру - 9. Присосок 6 и кольцевое утолщение 2, углубление в форме усеченного конуса 3 совместно с кольцевым выступом 11 герметизирует межстенную камеру 10.

Доильный стакан собирается и разбирается с помощью устройства для сборки и разборки двухкамерного доильного стакана (Патент РФ №2238641, A01J 7/00 от 12.08.2002) В диаметральной плоскости нижней части подсосковой камеры - 9 доильного стакана располагается прямоугольная или трапециевидная пластина 12 с плоскими параллельными боковыми поверхностями из нейтрального материала (оргстекло, пластмассы, титана, нержавеющей стали и т.д.) высотой 15-20 мм, толщиной до 5 мм со всеми конусообразными краями и шероховатыми боковыми поверхностями с канавками - 13, расширяющая сосковую трубку на 2-4 мм с каждой стороны (фиг. 2).

Пластина может вводиться в нижнюю часть стакана и выниматься: пинцетом, корнцангом (зажимом) или специальным устройством.

Двухкамерный доильный стакан работает следующим образом. Под воздействием постоянного вакуума, подводимого через патрубок 8 в такте сосания доильного аппарата из соска животного выделяется молоко. Затем, через патрубок 4 от пульсатора (не показан) поступает импульс воздушного давления, который в следствии разности давлений внутри и вне сосковой трубки 5 пережимает ее ниже соска животного, тем самым изолируя сосок 14 от травмирующего действия вакуума. Пластина 12 при этом служит внутренним ребром жесткости трубки 5, формирует плоскость ее сжатия и одновременно устраняет щели возле линий перегиба внутренних стенок трубки 5 за счет пластической деформации резиновой стенки сосковой трубки 5 вокруг торцов пластины 12. Поверхность трубки 5 при этом плотно прилегает к пластине 12, которая перекрывает за счет своей толщины щели, возникающие в трубке 5 при сжатии без пластины 12. При этом пластина 12 удерживается в заданном положении за счет сил трения между ее шероховатыми торцами и внутренней стенкой сосковой трубки 5. Этому способствуют канавки - 13. В результате достигается более полная изоляция соска 14 животного от действия вакуума в такте отдыха, что позволяет улучшить физическое состояние животного и повысить качество и продуктивность его доения.

Таким образом достигается заданный технический результат повышенная герметизации от вакуума в такт сжатия соска животного, контактирующего с подсосковой камерой доильного стакана.

Циклограмма работы двухтактных аппаратов в такт сжатия сосковой резины включает этапы: наполнения межстенной камеры аппарата воздухом, смену давления от атмосферного до вакуума и эти циклы повторяются.

Выделяется время t₁ от начала заполнения воздухом межстенной камеры до смыкания стенок сосковой резины под соском; t₂ - время нахождения сосковой резины в сжатом состоянии и защиту соска и его сфинктера от вакуума. Сюда входит часть времени t₃ с истечением воздуха с уменьшением давления в межстенной камере до расправления сосковой резины, продолжительность которого увеличивается, затем увеличивается объем межстенной камеры t₃ продолжается и после расправления резины, до достижения полного вакуума в межстенной камере.

В трехтактных доильных аппаратах (например, типа "Волга") с той же частотой происходят те же два сменяющих друг друга такта: такт сосания и такт сжатия. Причем всего лишь часть такта сжатия дополняется процессом снижения уровня вакуума под соском за счет работы коллектора. Поэтому здесь происходят те же основные принципиальные процессы действия сосковой резины 68 В-1, что и в 2-х тактных, но в несколько мягкой форме. Поэтому все сказанное выше о сосковой резине имеет такое же место при 3-х тактных аппаратах при применении предлагаемой нами пластины.

Время t₁ и t₃ зависит от жесткости сосковой резины.

В предлагаемом нами устройстве наличие пластины в подсосковой камере позволяет:

1. Уменьшить роль фактора жесткой резины, снизить время t₁ ускорить и обеспечить полноту сжатия сосковой резины в начале такта сжатия, потому что путь движения ее уменьшается на толщину пластины, от резины до пластины - путь короче, так как резина уже находится в полусжатом состоянии, уже произведено усилие по растяжению ее по бокам пластины.

2. Увеличивается полнота сжатия резины за счет внедрения боковых поверхностей пластины в ее тело и благодаря ее ровных боковых поверхностей, к которым резина прижимается, более плотно герметизируя подсосковую камеру в такт сжатия по сравнению с прототипом.

3. Увеличивается полнота сжатия сосковой резины на расстоянии от пластины до соска коровы за счет изменения ее формы и физического давления по ее растяжению.

4. Время t₃ увеличивается за счет повышенного напряжения при боковом растяжении резины пластиной и увеличения объема межстенной камеры доильного стакана.

5. Увеличивается t₂, - время нахождения сосковой резины в сжатом состоянии в такт сжатия и защита соска и вымени от вакуумной среды (за счет снижения времени t₁ до сжатия сосковой резины и увеличения части t₃, до распрямления сосковой резины и повышения времени возникновения полного вакуума в подсосковой камере, в результате увеличения ее объема.

Таким образом, в рабочем такте сжатия время t₂ повышается, а с ним полнота и продолжительность времени защиты соска от вакуума.

Известно, что воздух состоит из смеси газов. При нормальном давлении (1011325 Па) и температуре 0°С его плотность повышена и стабильна, количество молекул в м³ воздуха тоже (число Авогадро). Рассчитывается: молярная масса воздуха по закону Менделеева-Клайперона, плотность воздуха при разном уровне вакуума и температуре (например 0°С) по закону Бойля-Мариотта, кинетическая энергия хаотического движения молекулы воздуха с учетом универсальной газовой постоянной Больцмана. Кинетическая энергия молекул воздуха в 1 м³ среды повышена и стабильнаравна (при нормальном давлении и температуре среды 0°С). При машинном доении, например, при 48 кПа - она соответственно понижается. Разница этих величин составляет энергию вакуума (Нв) при машинном доении. Мощность доильного аппарата (W) можно выразить как частное от деления энергии вакуума на время воздействия (t). Работа доильного аппарата (А) равна произведению мощности (W) на время работы (t).

Известно, что во внутренних органах коровы устанавливается нормальное давление газов. Вакуумная среда с пониженной внутренней энергией является физической силой, притягивающей ткани (вымени), препятствующей кровообращению, стремящейся восполнить недостаток внутренней энергии за счет энергии газов, испарения жидкостей, содержащихся в молоке и тканях молочной железы. Этот процесс приводит к разрушению внутренних покровов молочной железы. Поэтому, чем меньше по времени контакт тканей молочной железы в доильном стакане с вакуумированной воздушной средой тем лучше для здоровья животного. В частности это достигается при более продолжительном такте отдыха (t₂) и полной гермитизации подсосковой камеры в такт сжатия и уменьшения по времени такта сосания. Это достигается при работе (двухтактного) доильного аппарата с предлагаемой нами пластиной в стакане по сравнению с прототипом и аналогами. Пластина уменьшает объем подсосковой камеры примерно на 4,5±0,5 см. Соответственно увеличивает объем межстенной камеры доильного стакана.

Эксперимент показал, что проникновение энергии вакуумной среды в подсосковую камеру при использовании пластины существенно снижается. Это положительно сказывается на состоянии тканей соска, его сфинктера и молочной железы, которые значительно меньше травмируются высоким вакуумом по сравнению со стаканом аналога и прототипа.

В такте сжатия несколько уменьшается t₁ во времени на величину увеличения времени такта сжатия. Однако здесь главное еще в качестве такта сжатия. Происходит надежная герметичность от вакуума подсосковой камеры и защита соска в этот такт во время которого, кровь уходит из тканей соска в такт сжатия, обеспечивая нормальный обмен веществ в них.

Пластина не препятствует вытеканию и отсосу молока в такт сосания.

При подготовке к дойке вымя оператором обмывается, обтирается с одновременным раздражением нервных окончаний - в результате возникает рефлекс молокоотдачи, вброс гормона окситоцина с гипофиза в кровь, сжимаются миоэпителиальные клетки альвеол и молоко выделяется с них в протоки и далее в подсосковую камеру, происходит выведение молока из железы.

При использовании пластины животное не может не ощущать уменьшение травматического болевого воздействия вакуума на сосок, (вызывающего стресс-синдром), и реагирует снижением выброса гормона адреналина в кровь, тормозящего действие гормона окситоцина, обеспечивающего сжатие альвеол и выведения из них молока. В результате повышается сила рефлекса молокоотдачи и скорость доения, улучшаются состояние соска и молочной железы, уменьшается время доения, увеличивается молочная продуктивность животного и жирность молока.

Предложенная конструкция доильного стакана имеет существенные преимущества: в визуализации процесса доения и применима при автоматизации доения в доильных залах современных доильных машин.

Отдельные отличительные элементы предлагаемого доильного стакана в виде пластины применимы при других конструкциях доильного стакана и сосковой резины, например типа ДА. 00.041А с небольшой коррекцией размеров и сохранением положительного эффекта по управлению формой и функцией подсосковой и межстенной камер для улучшения результатов доения.