DE69230765T2

DE69230765T2 - Melkmaschine mit veränderlicher druckquelle

Info

Publication number: DE69230765T2
Application number: DE69230765T
Authority: DE
Inventors: J. Pulvermacher; D. Thompson
Original assignee: Dec International Inc
Current assignee: Bou Matic Technologies Corp
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2012-12-02
Also published as: US5218924A; DE69230765D1; CA2130484C; EP0631468A4; EP0631468B2; WO1993018644A1; DE69230765T3; AU3150793A; EP0631468B1; EP0631468A1; ES2145751T3; AU665161B2; CA2130484A1; NZ245449A; DK0631468T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Melken von Säugern einschließlich Kühen.
Melksysteme entziehen den Milchdrüsen von Säugern die Milch durch das Anlegen eines negativen Drucks (eines Drucks unterhalb des Atmosphärendrucks), d. h. eines Vakuums, an die Zitze. Es ist eine Anzahl von Zitzenbechern vorgesehen, von denen jeder einen Einsatz oder einen Ballon um die jeweilige Zitze aufweist und einen Milchflußkanal im Einsatz unter der Zitze festlegt sowie eine Pulsationskammer außerhalb des Einsatzes zwischen dem Einsatz und dem Zitzenbecher. Der Milchflußkanal im Einsatz führt die Milch zu einem Milchsammelstück, das auch die Milch von den Milchflußkanälen der Einsätze der anderen Zitzenbecher aufnimmt.
Das einfache Anlegen eines konstanten Vakuums an die Zitze ist nicht wünschenswert, da sich dann das Gewebe der Zitze mit Blut und Lymphflüssigkeit füllt. Wenn diese Fluide auf die Räume begrenzt bleiben, die sie normalerweise in der Zitze einnehmen, wird der Zustand Stauung genannt. Wenn die Fluide ihre normalen Räume verlassen, wird dies Ödem genannt. Diese Zustände können dem zu melkenden Säuger Schmerzen oder ein Unbehagen verursachen, und das Gewebe kann anschwellen, wodurch sich die Öffnung, durch die die Milch abgezogen wird, verengen kann, was den Milchfluß verlangsamt. Die Verlangsamung des Milchflusses aufgrund der Auswirkungen einer Stauung kann begleitet werden von einer verringerten entnehmbaren Milchmenge, da das Unbehagen den Milchabgabereflex stören kann, durch den der Säuger die Milch an der Zitze präsentiert.
Es wurde versucht, durch eine Form des Zitzenbechers und des Einsatzes so, daß die Zitze so gut wie möglich gestützt wird, und durch periodisches Verringern des Vakuums an der Zitze die unerwünschten Auswirkungen des Vakuums auf die Zitze zu verringern. Der Einsatz kann periodisch um und unter der Zitze kollabieren, wodurch die Zitze massiert wird. Die Massage drückt das Ende der Zitze zusammen, wodurch Fluide aktiv aus der Zitzenspitze gedrückt werden. Die Massagewirkung des Einsatzes hat auch eine Stimulation der Zitze zur Folge, durch die sich der Milchabgabereflex erhöht. In manchen Fällen wird der Milchabgabereflex nur durch die Wirkung des pulsierenden Einsatzes ausgelöst. Der Pulsationszyklus umfaßt einen Ein-Abschnitt und einen Aus-Abschnitt. Während des Ein-Abschnitts wird die Milch aus der Zitze durch den Einsatz zum Sammelstück abgezogen. Während des Aus-Abschnitts stoppt der geschlossene Einsatz den Milchfluß aus der Zitze.
Beim Stand der Technik ist ein Zweiwegeventil oder Pulsator abwechselnd in einem ersten Zustand, in dem mit der Pulsationskammer eine Quelle negativen Drucks, d. h. eines Vakuums, verbunden wird, und in einem zweiten Zustand, in dem der Pulsationskammer atmosphärischer oder höherer Druck zugeführt wird. Das Zweiwegeventil ergibt einen Pulsationszyklus mit einem Ein-Abschnitt während des ersten Zustands des Ventils und einem Aus-Abschnitt während des zweiten Zustands des Ventils. Das Ventil oder der Pulsator schaltet einfach die Verbindung zu der Pulsationskammer zwischen den beiden alternativen Quellen für ein Vakuum oder Atmosphärendruck um.
Es ist beim Stand der Technik bekannt, bei einem Teil des Melkens die Quelle für atmosphärischen Druck durch eine Quelle für einen über dem atmosphärischen Druck liegenden Druck zu ersetzen (Positivdruckpulsation). Es ist auch bekannt, anstelle der Vakuumquelle eine Quelle für einen Vakuumpegel zu verwenden, der nicht der Melk-Vakuumpegel ist. Es ist darüberhinaus bekannt, die Wiederholrate oder das Verhältnis zwischen den Atmosphärendruck- und Vakuumphasen der Pulsation zu verändern. Diese Änderungen können während des Melkens variiert werden, entweder nach einem festen Programm oder unter der Kontrolle des Milchflusses vom Säuger. Die Rate des Übergangs von Atmosphärendruck zum Vakuum kann durch Auswahl der Größe der Öffnungen im Pulsator verändert werden. Der Pulsator bleibt dabei jedoch immer ein Zweiwegeventil.
Nach der DE-A-36 09 275 werden während des Melkens die Milchflußänderungen gemessen und das Ergebnis von einem Computer interpretiert, um Werte zu erhalten, die die Auswahl der Melkparameter erleichtern.
Gemäß einem Aspekt umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Melken eines Säugetiers, wobei
ein Zitzenbecher mit einem um eine Zitze des Säugetiers herum anzuordnenden Einsatz vorgesehen wird;
in dem Einsatz ein Milchflußkanal und zwischen dem Einsatz und dem Zitzenbecher eine Pulsationskammer definiert werden;
auf den Milchflußkanal ein Unterdruck unter dem atmosphärischen Druck ausgeübt wird;
die Pulsationskammer während eines Ein-Teils eines Pulsationszyklusses mit einem Unterdruck beaufschlagt wird; und
die Pulsationskammer während eines Aus-Teils des Pulsationszyklusses mit einem höheren Druck beaufschlagt wird;
das gekennzeichnet ist durch die Verwendung einer variablen Druckquelle zur gesteuerten Änderung der Druckänderungsrate in der Pulsationskammer ohne Verwendung eines Zweiwegeventil-Pulsators.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Melkapparat zum Melken eines Säugetiers geschaffen mit
einem Zitzenbecher mit einem um eine Zitze des Säugetiers herum anzuordnenden Einsatz;
einem Milchflußkanal in dem Einsatz und eine Pulsationskammer zwischen dem Einsatz und dem Zitzenbecher;
einer Unterdruckquelle zum Anlegen eines Unterdrucks unter dem atmosphärischen Druck an den Milchflußkanal; und mit
einer variablen Druckquelle zum Anlegen eines Unterdrucks an die Pulsationskammer während eines Ein-Teils eines Pulsationszyklusses, um den Einsatz unter der Zitze zu öffnen, und eines höheren Drucks während eines Aus-Teils des Pulsationszyklusses, um den Einsatz unter der Zitze zu schließen;
der dadurch gekennzeichnet ist, daß die variable Druckquelle zur gesteuerten Änderung der Änderungsrate des an der Pulsationskammer liegenden Drucks ohne Verwendung eines Zweiwegeventil-Pulsators ausgelegt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Pulsator durch eine Quelle variablen Drucks ersetzt, und der Pulsationskammer wird kontrolliert ein variabler Druck zugeführt. Der Druck wird gemäß einer Kurve für den kontrolliert variablen Druck mit einer ausgewählten Kurvenform verändert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Pulsationszyklus durch Verkürzen der Übergangszeit zwischen ersten und zweiten Druckpegeln, die die Ein- und Aus-Abschnitte des Pulsationszyklusses darstellen, verkürzt. Die Form und Steigung der Kurvenform für den Übergangsdruck zwischen den erwähnten ersten und zweiten Pegeln wird nach einem ausgewählten Muster gesteuert. Bei einer Ausführungsform wird während des Übergangs der Druck in aufeinanderfolgenden Raten geändert, was die Verzögerung in der Bewegung des Einsatzes verringert und was eine Änderung des inneren Einsatzvolumens mit einer maximalen erwünschten Rate erzeugt. Dies wird durch Variieren der Rate der Druckänderung erreicht. Während des Übergangs wird der Druck auf einem der erwähnten Druckpegel gehalten, bis der Einsatz zur Bewegung bereit ist, und dann wird der Druck abrupt auf einen Zwischenpegel gebracht, damit die Bewegung des Einsatzes beginnt, woraufhin der Druck mit einer geringeren Rate verändert wird, um die Bewegung des Einsatzes abzuschließen, und dann wird der Druck wieder abrupt auf den anderen der erwähnten Druckpegel gebracht, alles während des Übergangs zwischen den Ein- und Aus-Abschnitten des Pulsationszyklusses. Während des Übergangs wird zuerst Druck an die Pulsationskammer mit einer ersten Änderungsrate angelegt und dann mit einer zweiten Änderungsrate, die kleiner ist als die erste Änderungsrate, und schließlich mit einer dritten Änderungsrate, die größer ist als die zweite Änderungsrate, so daß während des Übergangs die Pulsationskammer aufeinanderfolgend mit veränderten Druckraten beaufschlagt wird, einschließlich der von der ersten Rate zur zweiten Rate und von der zweiten Rate zur dritten Rate, alles während des Übergangs zwischen den Ein- und Aus-Abschnitten des Pulsationszyklusses.
Bei einer Ausführungsform wird die erwähnte Übergangszeit von 0,2 Sekunden auf 0,05 Sekunden verringert und der Pulsationszyklus von 0,9 Sekunden auf 0,6 Sekunden, während die gleiche Milchmenge entzogen wird, d. h. daß in einer um ein Drittel kürzeren Zeit die gleiche Milchmenge entzogen wird, oder daß anders gesagt in der gleichen Zeit fünfzig Prozent mehr Milch entzogen wird.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Melkintervall mit einer Anzahl von Pulsationszyklen vorgesehen, und die Übergangszeit für die Druckänderung von einem oberen Druckpegel zu einem unteren Druckpegel während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls wird verlängert, um während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls eine Übergangszeit mit abnehmenden Druck zu schaffen, die länger ist als die Übergangszeit mit abnehmenden Druck während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, um während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls eine Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes zu erhalten, die langsamer ist als die Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, damit sich der Einsatz am Ende des Melkintervalls langsamer öffnet als in der Mitte des Melkintervalls, um dadurch den Verlust an Haftung zwischen einer nicht mehr vollen Zitze und dem Inneren des Einsatzes am Ende des Melkintervalls zu be grenzen. Nach einem weiteren Aspekt wird die Übergangszeit für die Druckänderung vom oberen Druckpegel zum unteren Druckpegel während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls verkürzt, um während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls eine Übergangszeit mit abnehmendem Druck vorzusehen, die kürzer ist als die Übergangszeit mit abnehmendem Druck während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, um so während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls eine höhere Rate der Öffnungsbewegung des Einsatzes zu erreichen als während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, damit sich der Einsatz zu Beginn des Melkintervalls rascher öffnet als während der Mitte des Melkintervalls, so daß die Zitze zu Beginn des Melkintervalls tiefer in den Einsatz eintaucht. Die Übergangszeit für die Druckänderung vom oberen Druckpegel zum unteren Druckpegel wird geändert, um während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls eine erste Übergangszeit mit abnehmendem Druck vom oberen Druckpegel zum unteren Druckpegel, während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls eine zweite Übergangszeit mit abnehmendem Druck vom oberen Druckpegel zum unteren Druckpegel und während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls eine dritte Übergangszeit mit abnehmendem Druck vom oberen Druckpegel zum unteren Druckpegel vorzusehen, wobei die erste Übergangszeit kürzer ist als die zweite und die dritte Übergangszeit länger ist als die zweite. Der während der Ein-Abschnitte der Pulsationszyklen an der Pulsationskammer anliegende Druck wird während des Melkintervalls verändert, um während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls den Einsatz mit einer ersten Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes zu öffnen, während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls mit einer zweiten Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes zu öffnen und am Ende des Melkintervalls mit einer dritte Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes zu öffnen, wobei die erste Rate schneller ist als die zweite Rate und die dritte Rate langsamer ist als die zweite Rate.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Melkintervall mit einer Anzahl von Pulsationszyklen vorgesehen, und der während der Ein-Abschnitte der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls von der variablen Druckquelle an die Pulsationskammer angelegte Druck wird variiert, damit sich der Einsatz am Ende des Melkintervalls weniger öffnet als in der Mitte des Melkintervalls, um Verluste in der Haftung zwischen einer nicht mehr vollen Zitze und dem Inneren des Einsatzes am Ende des Melkintervalls zu begrenzen. Nach einem weiteren Aspekt wird der Druck während der Ein-Abschnitte der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls variiert, damit sich der Einsatzes zu Beginn des Melkintervalls mehr öffnet als in der Mitte des Melkintervalls, so daß die Zitze zu Beginn des Melkintervalls tiefer in den Einsatz eintaucht und schneller gemolken wird. Der Druck wird so variiert, daß sich der Einsatz zu Beginn des Melkintervalls auf einen ersten Durchmesser öffnet, in der Mitte des Melkintervalls auf einen zweiten Durchmesser öffnet und am Ende des Melkintervalls auf einen dritten Durchmesser öffnet, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite und dieser größer ist als der dritte Durchmesser.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird der an der Pulsationskammer während des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses anliegende Druck gesteuert variiert, um die Zitze während des Aus-Abschnitts durch abwechselndes Zunehmen und Abnehmen des der Pulsationskammer während des Aus- Abschnitts zugeführten Drucks mit einer höheren Frequenz als der Wiederholfrequenz des Pulsationszyklusses in Vibration zu versetzen und zu massieren.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der an der Pulsationskammer während des Ein-Abschnitts des Pulsationszyklusses anliegende Druck gesteuert variiert, um den Druck mit einer höheren Frequenz als der Wiederholfrequenz des Pulsationszyklusses abwechselnd zu erhöhen und zu verringern, um die Zitze zu stoßen und in Vibration zu versetzen und dadurch den Milchabgabereflex des Säugers weiter zu stimulieren.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Länge des Ein-Abschnitts des Pulsationszyklusses während des Melkintervalls verändert, um die ungleichmäßige Rate des Milchflusses, die sich zwangsläufig aus der anatomischen Struktur der Zitze ergibt, und die abnehmende Zufuhr von den Milchabgabedrüsen bei fortschreitendem Melkvorgang zu berücksichtigen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Stand der Technik

Fig. 1 zeigt schematisch ein bekanntes Melksystem.
Fig. 2 zeigt einen Zitzenbecher und einen Einsatz während des Ein-Abschnitts eines bekannten Pulsationszyklusses.
Fig. 3 entspricht der Fig. 2, sie zeigt den Aus-Abschnitt des Pulsationszyklusses.
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Drucks in der Pulsationskammer während des bekannten Pulsationszyklusses.
Fig. 5 zeigt die Bewegung des Einsatzes während des Pulsationszyklusses der Fig. 4.

Vorliegende Erfindung

Fig. 6 zeigt ein erfindungsgemäßes Melksystem.
Fig. 7 zeigt graphisch den Druck in der Pulsationskammer beim erfindungsgemäßen Pulsationszyklus.
Fig. 8 zeigt die Bewegung des Einsatzes während des Pulsationszyklusses der Fig. 7.
Fig. 9 zeigt ein Melkintervall mit einer Anzahl von Pulsationszyklen.
Fig. 10 zeigt ein Melkintervall mit einer Anzahl von Pulsationszyklen bei einer anderen Ausführungsform.
Fig. 11 zeigt die unterschiedlichen Durchmesser des Einsatzes während des Melkintervalls der Fig. 10.
Fig. 12 entspricht der Fig. 7, sie zeigt eine andere Ausführungsform.

GENAUE BESCHREIBUNG

Stand der Technik

Die Fig. 1 zeigt ein Melksystem 10 mit einer Anzahl von Zitzenbechern 12, 14, die mit Zitzen 16, 18 in Verbindung stehen, die vom Euter 20 eines Säugers 22 wie einer Kuh herabhängen. Jeder Zitzenbecher weist einen Einsatz oder einen Ballon 24, 26 um die jeweilige Zitze auf und legt einen Milchflußkanal 28, 30 innerhalb des Einsatzes unter der Zitze und eine Pulsationskammer 32, 34 außerhalb des Einsatzes zwischen dem Einsatz und dem Zitzenbecher fest. Der Zitzenbecher und der Einsatz sind im US-Patent 4 530 307 gezeigt und beschrieben, das hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Ein Milchsammelstück 36, zum Beispiel wie im US-Patent 4 537 152 gezeigt, das hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird, weist eine Anzahl von Einlässen auf, die die Milch durch Leitungen 38, 40 aufnehmen, die jeweils mit den Zitzenbechern verbunden sind, um die Milch von den jeweiligen Milchflußkanälen 28, 30 entgegenzunehmen. Das Sammelstück weist eine Abgabeleitung 42 auf, die mit einem Milchsammelbehälter 44 mit einem Vakuumverbindungsschlauch 46 verbunden ist, wobei der Vakuumverbindungsschlauch die Verbindung mit einer Quelle 48 für negativen Druck herstellt. Es gibt bekanntlich eine große Anzahl von Anordnungen für diese Quelle negativen Drucks. Die Quelle 48 für negativen Druck legt einen im wesentlichen konstanten, relativ zum Atmosphärendruck negativen Druck (ein Vakuum) durch das Sammelstück 36 an die Milchflußkanäle 28, 30 an.
Das System weist einen Pulsationszyklus mit einem Ein-Abschnitt und einem Aus-Abschnitt auf. Die Milch fließt während des Ein-Abschnitts von der Zitze zum Sammelstück 36. Mit jedem der Zitzenbecher ist über einen Verbindungsschlauch 52 ein Zweiwegeventil oder Pulsator 50 verbunden, der erste und zweite Zustände besitzt, über die abwechselnd und zyklisch über den Verbindungsschlauch 54 während des Ein- Abschnitts des Pulsationszyklusses der Zitzenbecher mit der Quelle 48 für negativen Druck und während des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses der Zitzenbecher über den Verbindungsschlauch 56 mit der Atmosphäre verbunden wird. Es gibt bekanntlich eine große Anzahl von Anordnungen für die Verbindung mit dem Pulsator. Es ist auch bereits bekannt, den Zitzenbecher während des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses mit einer Quelle für relativ zum Atmosphärendruck positiven Druck zu verbinden, z. B. durch das Verbinden des Verbindungsschlauchs 56 mit einer Quelle für positiven Druck. Während des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses läßt der positive Druck oder der Atmosphärendruck, der über den Verbindungsschlauch 56, das Ventil 50 und den Verbindungsschlauch 52 an die Pulsationskammer 32 des Zitzenbechers 12 angelegt wird, den Einsatz 24 unter der Zitze 16 kollabieren und sich schließen, Fig. 3, um den Milchfluß zu blockieren und um die Zitze von dem negativen Druck zu befreien, der von der Quelle 48 über den Verbindungsschlauch 46, den Behälter 44, den Verbindungsschlauch 42, das Sammelstück 36 und den Verbindungsschlauch 38 an den Milchflußkanal 28 am unteren Ende des Einsatzes 24 angelegt wird. Während des Ein-Abschnitts des Pulsationszyklusses wird der negative Druck von der Quelle 48 über den Verbindungsschlauch 54, das Ventil 50 und den Verbindungsschlauch 52 an die Pulsationskammer 32 des Zitzenbechers 12 angelegt, so daß sich der Einsatz 24 zu seiner normal offenen Position öffnet, Fig. 2, und die Milch aus der Zitze 16 gezogen wird.
In der Fig. 4 ist der Druck in der Pulsationskammer 32 mit der ausgezogenen Linie 58 gezeigt. In der Fig. 5 ist mit der ausgezogenen Linie 60 die Bewegung des Einsatzes 24 dargestellt. Eine Periode des Pulsationszyklusses ist etwa 0,9 Sekunden lang.
Während des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses ist der Druck in der Pulsationskammer 32 der Atmosphärendruck, d. h. relativ zur Atmosphäre Null, wie es bei 62, Fig. 4, und wieder bei 64 gezeigt ist, und der Einsatz 24 befindet sich in der geschlossenen Stellung der Fig. 3, die in der Fig. 5 bei 66 und wieder bei 68 gezeigt ist. Zur Einleitung des Überganges vom Aus-Abschnitt zum Ein-Abschnitt des Pulsationszyklusses wird das Pulsatorventil 50 in den anderen Zustand umgeschaltet. Durch das Umschalten des Ventils 50 in den anderen Zustand wird die Quelle 48 negativen Drucks über den Verbindungsschlauch 54, das Ventil 50 und den Verbindungsschlauch 52 mit der Pulsationskammer 32 verbunden, so daß der Druck in der Pulsationskammer 32, wie es bei 70 in der Fig. 4 gezeigt ist, auf den niedrigeren Pegel 72 fällt, der einen zur Atmosphäre negativen Druck darstellt, wie es bei -15 Zoll Hg, Quecksilber, dargestellt ist, was der Druck ist, der von der Quelle 48 zugeführt wird. Während des Überganges bewegt sich der Einsatz, wie bei 74 in der Fig. 5 gezeigt ist, in den offenen Zustand der Fig. 2, der in der Fig. 5 bei 76 dargestellt ist. Die Dauer des Druckübergangs 70, Fig. 4, variiert von einem System zum andern stark, in diesem Beispiel beträgt sie 0,2 Sekunden.
Während des Ein-Abschnitts des Pulsationszyklusses befindet sich der Druck in der Pulsationskammer 32 auf dem Pegel 72, und der Einsatz 24 ist in der vollständig offenen Stellung, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist und wie es bei 76 in der Fig. 5 dargestellt ist. Die Dauer es Ein-Abschnitts des Pulsationszyklusses variiert von einem System zu andern stark, sie beträgt bei diesem Beispiel 0,4 Sekunden. Am Ende des Ein-Abschnitts wird das Pulsatorventil 50 in seine andere Position zurückgeschaltet, um den Atmosphären-Verbindungsschlauch 56 über das Ventil 50 und den Verbindungsschlauch 52 mit der Pulsationskammer 32 zu verbinden, so daß der Druck in der Pulsationskammer 32 auf den Pegel 64 ansteigt, wie es bei 78 in der Fig. 4 gezeigt ist, und der Zyklus wird wiederholt. Während des Übergangs 78 bewegt sich der Einsatz, wie es bei 80 in der Fig. 5 gezeigt ist, bei 68 in seine geschlossene Stellung. Die Dauer des Druckänderungsüberganges 78 variiert von einem System zum andern stark, in diesem Beispiel beträgt sie 0,2 Sekunden. Die Dauer des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses bei 64 variiert von einem System zum andern stark, sie beträgt in diesem Beispiel 0,1 Sekunden. Ein Melkintervall dauert etwa vier bis fünf Minuten, es besteht aus einer Anzahl von Pulsationszyklen, zum Beispiel bei dem gegebenen Beispiel aus etwa 250 bis 350 Zyklen.

Vorliegende Erfindung

Die Fig. 6 bis 12 zeigen die vorliegende Erfindung; es werden dabei, wo es paßt, zum leichteren Verständnis die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 5 verwendet. Das Zweiwegeventil oder der Pulsator 50 der Fig. 1 ist in der Fig. 6 durch eine Quelle 82 variablen Drucks ersetzt, und der Pulsationskammer 32 wird gesteuert ein variabler Druck zugeführt. Die Quelle für den variablen Druck ist vorzugsweise ein Druckwandler, etwa das Bellofram Typ 1000 Wandlermodell 961-116-000 von der Bellofram Corporation, State Route 2, P.O. Box 305, Newell, West Virginia 26050. Der Wandler ist mit entsprechenden Verbindungsschläuchen 86 und 54 zwischen die Quellen 84 und 48 positiven bzw. negativen Drucks geschaltet und gibt am Verbindungsschlauch 52 einen Ausgangsdruck an die Pulsationskammer 32 des Zitzenbechers 12 ab. Der Anschluß des Wandlers für positiven Druck ist über einen Verbindungsschlauch 86 mit der Quelle 84 für einen positiven Druck verbunden. Die Belüftungsanschluß des Wandlers ist nicht mit der Atmosphäre verbunden, sondern über den Verbindungsschlauch 54 mit der Quelle 48 negativen Drucks als Bezugspunkt. Der Wandler steuert den Ausgangsdruck gemäß einer steuerbar variablen Druckkurve mit einer ausgewählten Kurvenform entsprechend der Vorgabe durch eine Steuerung oder einen Zeitgeber 88 für ein zeitabhängiges Muster, obwohl andere Alternativen dafür möglich sind, wie noch beschrieben wird.
Ein Pulsationszyklus umfaßt das Anlegen eines ersten Druckpegels 90, Fig. 7 von der Quelle variablen Drucks an die Pulsationskammer 32, um den Einsatz 24 für einen Ein-Abschnitt des Pulsationszyklusses unter der Zitze 16 zu öffnen, Fig. 2, und das Anlegen eines zweiten Druckpegels 92, der höher ist als der Pegel 90, von der Quelle variablen Drucks an die Pulsationskammer 32, damit der Einsatz 24 unter der Zitze 16 für einen Aus-Abschnitt des Pulsationszyklusses kollabiert und sich schließt, Fig. 3. Der der Pulsationskammer 32 zugeführte Druck wird während des Übergangs 94 vom Aus-Abschnitt 96 zum Ein-Abschnitt 90 des Pulsationszyklusses und während des Übergangs 98 vom Ein-Abschnitt 90 zum Aus-Abschnitt 92 des Pulsationszyklusses gesteuert variiert. Während dieser Übergänge wird die Rate der Druckänderung des von der Quelle variablen Drucks der Pulsationskammer 32 zugeführten Drucks variiert.
Wie beim Übergang 94 in der Fig. 7 gezeigt, wird der Druck zu Beginn des Übergangs bei 100 abrupt verändert und dann bei 102 mit einer geringeren Änderungsrate variiert, und am Ende des Übergangs bei 104 wieder abrupt verändert, so daß es eine erste abrupte Druckänderung 100 gibt, der eine langsamere Druckänderungsrate 102 folgt, der wiederum eine zweite abrupte Druckänderung 104 folgt, alles während des Übergangs 94. Ähnlich gibt es beim Übergang 98 eine erste abrupte Druckänderung 106, der eine langsamere Druckänderungsrate 108 folgt, der wiederum eine zweite abrupte Druckänderung 110 folgt, alles während des Übergangs 98. Während des Aus-Abschnitts 96 des Pulsationszyklusses ist der Einsatz 24 in der geschlossenen Stellung der Fig. 3, wie es in der Fig. 8 bei 112 gezeigt ist. Während des Übergangs 94 der Fig. 7 bewegt sich der Einsatz, wie es in der Fig. 8 bei 114 gezeigt ist, während des Ein-Abschnitts 90 des Pulsationszyklusses in die offene Stellung 116. Während des Übergangs 98 bewegt sich der Einsatz, wie es bei 118 gezeigt ist, in seine geschlossene Stellung zurück, wie es bei 120 dargestellt ist. Die Druckpegel 90 und 92 werden abwechselnd und wiederholt an die Pulsationskammer 32 angelegt, um eine Anzahl von wiederholten Pulsationszyklen zu erhalten, Fig. 9 und 10, wobei jeder Zyklus während des Anliegens des Druckpegels 90 einen Ein-Abschnitt und während des Anliegens des Druckpegels 92 einen Aus-Abschnitt aufweist. Es ist anzumerken, daß die sofortigen Druckänderungen 100, 104, 106 und 110 in der Fig. 7 idealisiert sind und daß in der Realität während dieser Änderungen eine kurze Zeitspanne verstreicht.
Der Pulsationszyklus wird durch Verkürzen der Übergangszeit zwischen den Druckpegeln 90 und 92 verkürzt. In der Fig. 7 ist die Übergangszeit für jeden der Übergänge 94 und 98 gleich 0,05 Sekunden, verglichen mit 0,2 Sekunden in der Fig. 4. Die verkürzte Übergangszeit ergibt wiederum eine verkürzte Pulsationszykluszeit von 0,6 Sekunden in der Fig. 7, verglichen mit 0,9 Sekunden in der Fig. 4. Die Länge des Ein- Abschnitts des Pulsationszyklusses ist in jeder der Fig. 7 und 4 gleich 0,4 Sekunden. Die Länge des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses ist in jeder der Fig. 7 und 4 gleich 0,1 Sekunden.
Die Übergangszeit zwischen den Druckpegeln 90 und 92 wird durch Verändern der Änderungsrate des der Pulsationskammer 32 während des Übergangs zwischen Ein- und Aus-Abschnitten des Pulsationszyklusses zugeführten Drucks verkürzt. Während des Übergangs sind wenigstens zwei verschiedene Druckänderungsraten vorgesehen, und der Druck wird der Pulsationskammer während des Übergangs mit jeweils einer der Raten zugeführt. Vorzugsweise ändert sich der Druck für die veränderten Druckraten während des Übergangs schrittweise von einer ersten Rate wie bei 100 zu einer zweiten Rate wie bei 102 und von der zweiten Rate 102 zu einer dritten Rate wie bei 104, alles während des Übergangs 94. Vorzugsweise sind die erste und die dritte Rate im wesentlichen verzögerungsfrei, und die zweite Rate 102 ist im wesentlichen linear.
Während des Überganges 94 vom Aus-Abschnitt des Pulsationszyklusses bei 96 zum Ein-Abschnitt des Pulsationszyklusses bei 90 wird der an die Pulsationskammer 32 angelegte Druck bei 100 abrupt abgesenkt, dann bei 102 mit einer Rate abgesenkt, die eine im wesentlichen konstante Rate der Volumenänderung innerhalb des Einsatzes 24 ergibt, wenn sich dieser bei 114 öffnet, woraufhin der Druck bei 104 weiter abrupt auf den Pegel 90 abgesenkt wird. Während des Übergangs 98 von Ein-Abschnitt des Pulsationszyklusses bei 90 zum Aus- Abschnitt des Pulsationszyklusses bei 92 wird der Druck bei 106 abrupt erhöht, dann bei 108 mit einer Rate weiter erhöht, die eine im wesentlichen konstante Rate der Volumenänderung innerhalb des Einsatzes 24 ergibt, wenn sich dieser bei 118 schließt, woraufhin der Druck bei 110 wieder abrupt auf den oberen Pegel 92 angehoben wird.
Die erwähnte Abfolge während des Übergangs 94 erzeugt eine lineare Änderung im inneren Volumen des Einsatzes mit der maximalen erwünschten Rate und verringert Verzögerungen in der Bewegung des Einsatzes durch Aufrechterhalten des Druckes auf dem oberen Pegel 96, Fig. 7, bis es erwünscht ist, daß sich der Einsatz 24 bewegt, dann abruptes Ändern des Druckes auf einen Zwischenpegel bei 122, bei dem die Bewegung des Einsatzes beginnt, wie es bei 114, Fig. 8, gezeigt ist, daraufhin Ändern des Drucks mit einer langsameren Rate bei 102 auf einen Zwischenpegel bei 124, um die Bewegung des Einsatzes abzuschließen, und schließlich abruptes Ändern des Druckes bei 104 auf den unteren Pegel 90. Gleichermaßen erzeugt während des Überganges 98 die Abfolge eine lineare Änderung im inneren Volumen des Einsatzes mit der maximalen erwünschten Rate und verringert Verzögerungen in der Bewegung des Einsatzes durch Aufrechterhalten des Druckes auf dem unteren Pegel 90, bis es erwünscht ist, daß sich der Einsatz 24 bewegt, anschließendes abruptes Ändern des Druckes auf einen Zwischenpegel bei 126, an dem die Bewegung des Einsatzes beginnt, woraufhin der Druck bei 108 mit einer langsameren Rate auf einen Zwischendruck bei 128 verändert wird, um die Bewegung des Einsatzes bei 118 abzuschließen, und schließlich abruptes Ändern des Druckes bei 110 auf den hohen Pegel 92. Die Abfolge und die Druckänderungsraten werden vorzugsweise so gewählt, daß die Übergangszeit zwischen den Ein- und Aus- Abschnitten des Pulsationszyklusses nur, oder im wesentlichen zumindest hauptsächlich, durch die erwünschte Rate der Bewegung des Einsatzes zwischen dem offenen und geschlossenen Zustand begrenzt ist, typisch etwa 0,05 Sekunden, um andererseits die maximale erwünschte Rate der Bewegung des Einsatzes zu erzeugen. Die Übergangspunkte 122, 124, 126, 128, Fig. 7, entsprechen denjenigen Druckpegeln, an denen die Bewegung des Einsatzes tatsächlich beginnt oder endet. Die bessere Wirksamkeit der Kurvenform der Fig. 7 gegenüber der der Fig. 4 ergibt sich aus der Verringerung der Zeit, die beim Stand der Technik dadurch verlorengeht, daß darauf gewartet wird, bis sich der Druck vom Pegel 96 auf 122, von 124 auf 90, von 90 auf 126 und von 128 auf 92 geändert hat, was beim Stand der Technik einige Zeit beansprucht.
Ein Melkintervall 130, Fig. 9, besteht aus einer Anzahl von Pulsationszyklen 132. Wie erwähnt, dauert jeder Pulsationszyklus etwa 0,6 Sekunden. Ein Melkintervall 130 dauert typisch etwa vier bis fünf Minuten, es kann aber auch länger oder kürzer sein, abhängig davon, wann die Milchflußrate unter einen gegebenen Pegel fällt, und davon, wieviel Milch abzuführen ist.
Das Melkintervall 130, Fig. 9, kann einfach aus einer Wiederholung von Zyklen wie 132 bestehen, die einzelnen Zyklen können beim Fortschreiten des Melkens jedoch auch variiert werden. Bei einem solchen Beispiel, das auch in der Fig. 9 gezeigt ist, wird von der bereits bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, daß ein schnelles Öffnen des Einsatzes die Reibung zwischen Einsatz und Zitze abnehmen läßt. Zu Beginn des Melken ist dies wünschenswert, da es das Eintauchen der Zitze in den Einsatz fördert. In der Nähe des Endpunktes des Melkens verringert sich jedoch der Druck der Milch innerhalb der Zitze, wodurch sich auch die Reibung zwischen Zitze und Einsatz verringert, so daß in diesem Zustand ein langsameres Öffnen des Einsatzes von Nutzen ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Anwendung dieses Wissens durch schnelles Öffnen des Einsatzes zu Beginn des Melkens und ein langsames Öffnen am Ende des Melkens. Das Melkintervall 130 weist dazu ein erstes oder anfängliches Subintervall 134 auf, das zum Beispiel etwa die ersten fünfzehn Sekunden umfaßt, ein zweites oder Haupt-Subintervall 136, das zum Beispiel etwa drei bis vier Minuten lang dauert, und ein drittes oder abschließendes Subintervall 138, das zum Beispiel etwa eine Minute lang dauert. In den Zyklen innerhalb des anfänglichen Subintervalls 134 ist die Übergangszeit für die Druckabnahme bei 140 gezeigt. Der Druck sinkt bei 142 vom oberen Druckpegel 144 auf den unteren Druckpegel 146. In den Zyklen innerhalb des Haupt-Subintervalls 136 ist die Übergangszeit für die Druckabnahme bei 148 gezeigt. Der Druck nimmt bei 150 vom oberen Druckpegel 144 auf den unteren Druckpegel 146 ab. Die Übergangszeit 148 ist die gleiche wie die Übergangszeit für den Übergang 94 der Fig. 7. In den Zyklen innerhalb des abschließenden Subintervalls 138 ist die Übergangszeit für die Druckabnahme bei 152 gezeigt. Der Druck nimmt bei 154 vom oberen Druckpegel 144 auf den unteren Druckpegel 146 ab. Die Übergangszeit 140 ist kleiner als die Übergangszeit 148. Die Übergangszeit 152 ist größer als die Übergangszeit 148.
Die Druckänderungs-Übergangszeit 152, Fig. 9, vom oberen Druckpegel zum unteren Druckpegel während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls ist verlängert, um während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls eine Druckabnahme-Übergangszeit 152 zu erzeugen, die länger ist als die Druckabnahme-Übergangszeit 148 während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, damit die Rate der Öffnungsbewegung des Einsatzes während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls langsamer ist als die Rate der Öffnungsbewegung des Einsatzes während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, damit sich der Einsatz am Ende des Melkintervalls langsamer öffnet als in der Mitte des Melkintervalls, um den Verlust an Haftung zwischen einer nicht mehr vollen Zitze und dem Inneren des Einsatzes am Ende des Melkintervalls zu begrenzen. Die Druckänderungs-Übergangszeit 140 vom oberen Druckpegel auf den unteren Druckpegel während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls ist verkürzt, um während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls eine Druckabnahme-Übergangszeit 140 zu erzeugen, die kürzer ist als die Druckabnahme-Übergangszeit 148 während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, damit die Rate der Öffnungsbewegung des Einsatzes während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls höher ist als die Rate der Öffnungsbewegung des Einsatzes während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, damit sich der Einsatz zu Beginn des Melkintervalls schneller öffnet als in der Mittel des Melkintervalls, um ein tieferes Eintauchen der Zitze in den Einsatz und ein schnelleres Melken zu ergeben. Der der Pulsationskammer zugeführte Druck wird während der Druckabnahmeabschnitte der Pulsationszyklen so variiert, daß sich der Einsatz während der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls mit einer ersten Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes öffnet, die der Druckänderungsrate 142 entspricht, daß sich der Einsatz während der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls mit einer zweiten Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes öffnet, die der Druckänderungsrate 150 entspricht, und daß sich der Einsatz während der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls mit einer dritten Rate für die Öffnungsbewegung des Einsatzes öffnet, die der Druckänderungsrate 154 entspricht. Die Rate 142 ist schneller als die Rate 150. Die Rate 154 ist langsamer als die Rate 150.
Bei einer anderen Ausführungsform, Fig. 10, besteht das Melkintervall 156 aus einer Anzahl von Pulsationszyklen 158. Wie erwähnt dauert jeder Pulsationszyklus etwa 0,6 Sekunden. Jedes Melkintervall 156 ist typisch etwa vier bis fünf Minuten lang, es kann kürzer oder länger sein, abhängig davon, wann die Milchflußrate unter einen gegebenen Pegel fällt. Während der Ein-Abschnitte 160 der Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls 156 wird der zu der Pulsationskammer 32 geführte Druck variiert, damit der Druckpegel 162 höher liegt als der Druckpegel 164 während der Ein-Abschnitte der Pulsationszyklen 166 in der Mitte des Melkintervalls 156, so daß sich der Einsatz 24 am Ende des Melkintervalls 156 weniger öffnet als in der Mitte des Melkintervalls 156, um den Verlust an Haftung zwischen einer nicht mehr vollen Zitze und dem Inneren des Einsatzes 24 am Ende des Melkintervalls 156 zu begrenzen. Während der Ein-Abschnitte 168 der Pulsationszyklen zu Beginn des Melkintervalls 156 wird der Druck, der der Pulsationskammer 32 zugeführt wird, auf einen Druckpegel 170 geändert, der niedriger liegt als der Druckpegel 164 während des Ein-Abschnitts 166 der Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls 156, damit sich der Einsatz 24 zu Beginn des Melkintervalls 156 mehr öffnet als in der Mitte des Melkintervalls 156, so daß die Zitze tiefer in den Einsatz 24 eintaucht und schneller gemolken wird. Zu Beginn des Melkintervalls 156 öffnet sich der Einsatz 24 beim Druckpegel 170 auf den Durchmesser 172, Fig. 11. In der Mitte des Melkintervalls 156 öffnet sich der Einsatz 24 beim Druckpegel 164 auf den Durchmesser 174. Am Ende des Melkintervalls 156 öffnet sich der Einsatz 24 beim Druckpegel 162 auf den Durchmesser 176. Der Durchmesser 172 ist größer als der Durchmesser 174. Der Durchmesser 174 ist größer als der Durchmesser 176.
Bei einer wiederum anderen Ausführungsform wird der der Pulsationskammer 32 zugeführte Druck während des Aus-Abschnitts 178, Fig. 12, des Pulsationszyklusses variiert, mit einem Anheben des Drucks wie bei 180, 182, der während des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses an die Pulsationskammer angelegt wird, um die Massagekraft des Einsatzes 24 auf die Zitze 16 zu erhöhen. Die Zitze wird während des Aus-Abschnitts 178 des Pulsationszyklusses durch abwechselndes Erhöhen und Verringern des der Pulsationskammer 32 während des Aus-Abschnitts 178 zugeführten Drucks mit einer höheren Frequenz als der Wiederholfrequenz des Pulsationszyklusses in Vibration versetzt und massiert. Der der Pulsationskammer 32 zugeführte Druck wird auch während des Ein-Abschnitts 184, Fig. 12, des Pulsationszyklusses durch abwechselndes Erhöhen und Verringern des Drucks mit einer höheren Frequenz als der Wiederholfrequenz des Pulsationszyklusses variiert, um die Zitze 16 zu stoßen und in Vibration zu versetzen und damit den Milchabgabereflex des Säugers weiter zu stimulieren.
Es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung die Möglichkeit des Zusammensetzens jeder Anzahl von Kurvenformen für einzelne Pulsationszyklen sowie die Möglichkeit jeder Art von Modifikation dieser Kurvenformen beim Fortschreiten des Melkprozesses umfaßt. Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Arten von Pulsationszyklen und die beschriebene Abfolge der Zyklen beschränkt. Es wird angenommen, daß diejenigen, die diese Erfindung anwenden, weitere Zyklen und Folgen von Zyklen entwickeln, deren Ausführung mit dieser Erfindung möglich wird.
Es ist weiter anzumerken, daß der Wandler 82 der Fig. 6 eigentlich eine nicht ideale Vorrichtung ist, weshalb dessen Ausgang nicht exakt dem elektrischen Eingangssignal folgt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine teilweise Korrektur dieser nichtidealen Eigenschaft durch Einführen eines Rückkoppelsignales von Wandlerausgang zur Modifikation des Eingangssignals, oder einfacher durch Übersteuern des Wandlers zum Erhöhen der Änderungsrate des Ausgangsdruckes, die erhalten werden kann.
Es ist weiter anzumerken, daß der dünne Einsatz, der in unserer parallelen US-Anmeldung mit der laufenden Nummer 07/714 491, eingereicht am 13. Juni 1991, ideal zum Steuern des Pulsationssystems dieser Erfindung ist. Der dünne Einsatz überträgt den Pulsationskammerdruck mit geringer Verzerrung durch die Steifigkeit der Wand des Einsatzes auf die Zitze. Das elektrische Signal an den Wandler kann daher eine direkte Darstellung des erwünschten Druckverlaufes sein, der auf die Zitze einwirken soll.
Die Steuerung 88 ist vorzugsweise ein Compaq-Computer mit dem "Asystant +"-Programm der MacMillan Software Company, der über einen AD694-Stromtransmitter von Analog Devices, One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, Maine 02062-9106 mit dem Bellofram-Wandler Typ 1000 verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich zu der zeitlich Steuerung der Kurvenform des Druckwandlers kann der Druck gemäß der Milchflußrate variiert werden, die von einem Sensor 186 überwacht wird, der wie in "Monitoring The Flow Of Milk Within Machine Milked Teat By Observing Doppler Shift Of Back-Scattered Ultrasound", P. Thompson und L. Campbell, Transactions of the ASAE, American Society of Agricultural Engineers, Bd. 17 Nr. 3, Seiten 496, 497, 498, 499 und 504, 1974 beschrieben ist, vorgesehen werden kann. Zum Beispiel reagiert die Steuerung 88 neben ihrer Funktion als Zeitgeber auf eine vom Sensor 186 angezeigte verringerte Milchflußrate und verkürzt die Dauer des Ein-Abschnitts des Pulsationszyklusses durch Beenden des Ein-Abschnitts und Einleiten des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses. Zum Beispiel kann die Dauer des Ein-Abschnitts 188, Fig. 10, eines Pulsationszyklusses, der später im Melkintervall auftritt, kürzer sein als die Dauer des Ein-Abschnitts 166 eines Pulsationszyklusses, der früher im Melkintervall auftritt. Dadurch verkürzt sich die Melkzeit und die Dauer des Melkintervalls durch Beseitigen der nichtwirksamen Segmente in den Ein-Abschnitten der Pulsationszyklen weiter, und der Einsatz wird nur so lange offen gehalten, als ausreichend Milch fließt, um dies zu rechtfertigen. Wenn die Milchflußra te unter einen gegebenen Pegel sinkt, wird der Einsatz geschlossen und ein neuer Pulsationszyklus eingeleitet.
Aufgrund der anatomischen Struktur der Zitze fließt die Milch während der Zeit, in der der Einsatz offen ist, nicht mit einer gleichmäßigen Rate. Zu Beginn, wenn sich der Einsatz zuerst öffnet, fließt die Milch zwar mit einer relativ konstanten Rate, diese Rate nimmt dann jedoch ab. Der Grund für die Abnahme ist das Anschwellen des Gewebes um den Zitzenkanal in Reaktion auf das Anlegen des Melkvakuums, d. h. des negativen Drucks im Milchflußkanal 28. Das Kollabieren des Einsatzes um die Zitze während des Aus-Abschnitts des Pulsationszyklusses entfernt physiologisch Fluide vom Zitzenende und verringert die Schwellung, so daß, wenn der Ein-Abschnitt des nächsten Pulsationszyklusses beginnt, wieder eine höhere Milchflußrate möglich ist. Mit dem herkömmlichen Zweiwegeventil oder Pulsator 50 beginnt der Übergang zwischen den Aus- und Ein-Abschnitten des Pulsationszyklusses mit einer hohen Rate der Druckänderung, die Rate der Druckänderung nimmt dann jedoch ab, wenn sich der Druck dem nächsten Pegel annähert. Dies liegt daran, daß die Rate des Luftstroms durch die Öffnungen des herkömmlichen Pulsators vom Druckunterschied am offenen Anschluß abhängt. Der zeitliche Skalierfaktor dieser Übergänge wird durch die Auswahl einer geeigneten Anschlußgröße eingestellt, wobei es das Ziel ist, einen schnellen Übergang ohne Überschreiten der von der Fähigkeit des Milchschlauch 38 zur Aufnahme des Luftstromes zum oder vom Einsatz bei dessen Öffnen und Schließen gegebenen Grenze zu erreichen. Das Ergebnis dieser Einschränkungen ist, daß der Übergang des Pulsationsdrucks vom Pegel 62, Fig. 4, zum Pegel 72 0,2 Sekunden erfordert, auch wenn sich der Einsatz tatsächlich schneller von seiner geschlossenen Stellung 66, Fig. 5, in seine offene Stellung 76 bewegt. Im Gegensatz dazu wird durch das Vorsehen einer Quelle variablen Drucks und das gesteuerte Zuführen des variablen Drucks zu der Pulsationskammer auch während der erwähnten Übergänge die Form der Übergangsdruckkurve ganz anders. In der Öffnungsphase des Einsatzes fällt der Druck, bis der Einsatz gerade bereit ist, sich zu öffnen. Dieses Stadium des fallenden Drucks kann sehr abrupt sein, da es nicht von einer Bewegung des Einsatzes begleitet ist. Daraufhin fällt der Druck weiter längs einer Kurve wie 102, Fig. 7, was eine konstante Rate der Volumenänderung innerhalb des Einsatzes ergibt, wenn sich dieser von der geschlossenen in die offene Stellung verschiebt. Schließlich kann sich der Druck wieder abrupt zum Melkvakuum verschieben, d. h. zum negativen Druckpegel 90, Fig. 7. Diese Zustände werden umgekehrt, wenn sich der Einsatz in Reaktion auf den Übergang von Ein- zum Aus-Abschnitt des Pulsationszyklusses wieder schließt. Ein Pulsator mit einer festen Öffnung wie der Pulsator 50 erlaubt keine Modifikation oder anderweitige Formung der Steigung des Übergangs. Mit einem Zweiwegeventil können Ein-Aus-Zykluszeiten und obere und untere Grenzen der Pulsation variiert werden, aber keine Übergangssteigungen verändert oder geformt oder anderweitig gesteuert werden, ohne die Fixmaße der Öffnung zu verändern.
Das von der Steuerung 88 und/oder der vom Sensor 186 erfaßten Flußrate vorgegebene Zeitmuster kann die Wiederholrate der Kurvenform der Druckkurve verändern, um während des Melkintervalls eine Anzahl von Pulsationszyklen variabler Dauer zu erzeugen, oder es kann die Druckpegel verändern. Als eine weitere Alternative zu einem Druckwandler kann die variable Druckquelle mit verschiedenen Kombinationen von Zweistellungsventilen versehen sein, die so verbunden sind, daß sich eine erwünschte Wellenform ergibt, insbesondere eine Steigung, die die erwünschten Änderungsraten während der erwähnten Übergänge ergibt. Als eine weitere Alternative kann die Quelle variablen Drucks mit einer Druckquelle und einem Ventil mit einer variablen Mündung versehen sein.
Es ist anzumerken, daß innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche verschiede Äquivalente, Alternativen und Modifikationen möglich sind.

Claims

1. Verfahren zum Melken eines Säugetiers, wobei

ein Zitzenbecher (12, 14) mit einem um eine Zitze des Säugetiers herum anzuordnenden Einsatz (24, 26) vorgesehen wird;

in dem Einsatz ein Milchflußkanal und zwischen dem Einsatz und dem Zitzenbecher eine Pulsationskammer (32, 34) definiert werden;

auf den Milchflußkanal ein Unterdruck unter dem atmosphärischen Druck ausgeübt wird;

die Pulsationskammer während eines Ein-Teils eines Pulsationszyklusses mit einem Unterdruck beaufschlagt wird; und

die Pulsationskammer während eines Aus-Teils des Pulsationszyklusses mit einem höheren Druck beaufschlagt wird;

gekennzeichnet durch die Verwendung einer variablen Druckquelle zur gesteuerten Änderung der Druckänderungsrate in der Pulsationskammer ohne Verwendung eines Zweiwegeventil- Pulsators.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Druckänderungsrate in der Pulsationskammer während des Übergangs von mindestens einem der Ein- und Aus-Teile zum jeweils anderen Teil des Pulsationszyklusses geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der an der Pulsationskammer (32, 34) liegende Druck längs einer steuerbar veränderbaren Druckkurve mit wählbarem Verlauf geändert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine gemeinsame Unterdruckquelle (48) sowohl den an dem Milchflußkanal (28, 30) als auch den an der Pulsationskammer (32, 34) liegenden Unterdruck bereitstellt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der an der Pulsationskammer liegende Druck während des Ein-Teils des Pulsationszyklus steuerbar geändert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druck am Beginn des Übergangs abrupt und anschließend mit geringerer Änderungsrate geändert wird, alles während des Übergangs.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Druck am Ende des Übergangs im Anschluß an die Änderung mit geringerer Rate abrupt geändert wird, so daß während des Übergangs eine erste abrupte Druckänderung, sodann eine Druckänderung mit geringerer Rate, und anschließend eine zweite abrupte Druckänderung stattfindet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der an der Pulsationskammer liegende Druck mit einer Rate abrupt geändert wird, die ausreichend hoch ist, so daß die Übergangszeit zwischen den Ein- und Aus-Teilen des Pulsationszyklusses nur durch die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit des Einsatzes zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand begrenzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der an der Pulsationskammer liegende Druck mit einer Rate geändert wird, die die gewünschte maximale Bewegungsrate des Einsatzes erzeugt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der an der Pulsationskammer (32, 34) liegende Druck während des Aus-Teils des Pulsationszyklusses abwechselnd wiederholt erhöht und verringert wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der an der Pulsationskammer liegende Druck während des Ein-Teils des Pulsationszyklusses abwechselnd wiederholt erhöht und verringert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Pulsationszyklus bereitgestellt wird, in dem während des Ein-Teils des Pulsationszyklusses ein erster Druckpegel an die Pulsationskammer (32, 34) angelegt wird, um den Einsatz (24, 26) unterhalb der Zitze zu öffnen, und während des Aus-Teils des Pulsationszyklusses an die Pulsationskammer ein über dem ersten Druckpegel gelegener zweiter Druckpegel angelegt wird, um den Einsatz unterhalb der Zitze zu kollabieren und zu schließen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, mit mehreren ein Melkintervall bildenden Pulsationszyklen, wobei die Übergangszeit der Druckänderung vom zweiten zum ersten Druckpegel während Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls verlängert wird, um während Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls eine Druckverringerungs-Übergangszeit vorzusehen, die länger ist als die Druckverringerungs-Übergangszeit während Pulsationszyklen in der Mitte der Melkintervalls, um so während Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls eine geringere Geschwindigkeit in der Öffnungsbewegung des Einsatzes vorzusehen als während Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, um den Einsatz am Ende des Melkintervalls langsamer zu öffnen als in der Mitte des Melkintervalls und dadurch den Verlust an Haftung zwischen einer nicht mehr vollen Zitze und dem Inneren des Einsatzes am Ende des Melkintervalls zu begrenzen.

14. Verfahren nach Anspruch 12, mit mehreren ein Melkintervall bildenden Pulsationszyklen, wobei die Übergangszeit der Druckänderung vom zweiten zum ersten Druckpegel während Pulsationszyklen am Beginn des Melkintervalls verkürzt wird, um während Pulsationszyklen am Beginn des Melkintervalls eine Druckverringerungs-Übergangszeit vorzusehen, die kürzer ist als die Druckverringerungs-Übergangszeit während Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls, um so während Pulsationszyklen am Beginn des Melkintervalls eine höhere Rate der Öffnungsbewegung des Einsatzes zu erreichen als während Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls und somit den Einsatz am Beginn des Melkintervalls rascher zu öffnen als während der Mitte des Melkintervalls, so daß die Zitze am Beginn des Melkintervalls tiefer in den Einsatz eintaucht.

15. Verfahren nach Anspruch 12, mit mehreren ein Melkintervall bildenden Pulsationszyklen, wobei die Übergangszeit der Druckänderung vom zweiten zum ersten Pegel geändert wird, um während Pulsationszyklen am Beginn des Melkintervalls eine erste Druckverringerungs-Übergangszeit vom zweiten zum ersten Pegel, während Pulsationszyklen in der Mitte des Melkintervalls eine zweite Druckverringerungs-Übergangszeit vom zweiten zum ersten Pegel und während Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls eine dritte Druckverringerungs-Übergangszeit vom zweiten zum ersten Pegel vorzusehen, wobei die erste Übergangszeit kürzer ist als die zweite und die dritte Übergangszeit länger als die zweite.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit mehreren ein Melkintervall bildenden Pulsationszyklen, wobei der während Ein-Teilen von Pulsationszyklen am Ende des Melkintervalls an der Pulsationskammer liegende Druck am Ende des Melkintervalls kleiner ist als während der Mitte des Melkintervalls, um Verluste in der Haftung zwischen einer nicht mehr vollen Zitze und dem Inneren des Einsatzes am Ende des Melkintervalls zu begrenzen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit mehreren ein Melkintervall bildenden Pulsationszyklen, wobei der während Ein-Teilen von Pulsationszyklen am Beginn des Melkintervalls an der Pulsationskammer liegende Druck zum Öffnen des Einsatzes am Beginn des Melkintervalls höher ist als während der Mitte des Melkintervalls, so daß die Zitze am Beginn des Melkintervalls tiefer in den Einsatz eintaucht.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit mehreren ein Melkintervall bildenden Pulsationszyklen, wobei der während Ein-Teilen von Pulsationszyklen während des Melkintervalls an der Pulsationskammer liegende Druck den Einsatz am Beginn des Melkintervalls auf einen ersten Durchmesser, während der Mitte des Melkintervalls auf einen zweiten Durchmesser und am Ende des Melkintervalls auf einen dritten Durchmesser öffnet, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite und dieser größer ist als der dritte Durchmesser.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei bei Abnahme der Milchflußrate der Ein-Teil des Pulsationszyklusses beendet und der Aus-Teil des Pulsationszyklusses eingeleitet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Wiederholrate steuerbar geändert wird, um mehrere Pulsationszyklen variabler Dauer vorzusehen.

21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Kurvenverlauf von Zyklus zu Zyklus geändert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der an der Pulsationskammer liegende Druck nach einem vorgegebenen Parameter geändert wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der vorgegebene Parameter die Zeit ist.

24. Verfahren nach Anspruch 22, wobei der vorgegebene Parameter die Milchflußrate ist.

25. Melkapparat zum Melken eines Säugetiers, mit

einem Zitzenbecher (12, 14) mit einem um eine Zitze des Säugetiers herum anzuordnenden Einsatz (24, 26);

einem Milchflußkanal in dem Einsatz und einer Pulsationskammer (32, 34) zwischen dem Einsatz und dem Zitzenbecher;

einer Unterdruckquelle (48) zum Anlegen eines Unterdrucks unter dem atmosphärischen Druck an den Milchflußkanal; und mit

einer variablen Druckquelle (82) zum Anlegen eines Unterdrucks an die Pulsationskammer während eines Ein-Teils eines Pulsationszyklusses, um den Einsatz unter der Zitze zu öffnen, und eines höheren Drucks während eines Aus-Teils des Pulsationszyklusses, um den Einsatz unter der Zitze zu schließen;

dadurch gekennzeichnet, daß die variable Druckquelle zur gesteuerten Änderung der Änderungsrate des an der Pulsationskammer liegenden Drucks ohne Verwendung eines Zweiwegeventil-Pulsators ausgelegt ist.

26. Apparat nach Anspruch 25, wobei die variable Druckquelle zur gesteuerten Änderung der Änderungsrate des an der Pulsationskammer liegenden Drucks während des Übergangs von mindestens einem der Ein- und Aus-Teile zum jeweils anderen Teil des Pulsationszyklusses ausgelegt ist.

27. Apparat nach Anspruch 25 oder 26, wobei die variable Druckquelle zur Änderung des an der Pulsationskammer liegen den Drucks längs einer steuerbar veränderbaren Druckkurve mit wählbarem Verlauf ausgelegt ist.

28. Apparat nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die variable Druckquelle zur Erzeugung einer abrupten Druckänderung am Beginn des Übergangs und anschließend einer Druckänderung mit geringerer Änderungsrate ausgelegt ist.

29. Apparat nach Anspruch 28, wobei die variable Druckquelle zur Erzeugung einer abrupten Druckänderung am Ende des Übergangs im Anschluß an die Änderung mit geringerer Rate ausgelegt ist, so daß sie während des Übergangs eine erste abrupte Druckänderung, sodann eine Druckänderung mit geringerer Rate, und anschließend eine zweite abrupte Druckänderung erzeugt.

30. Apparat nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die variable Druckquelle zur abrupten Änderung des an der Pulsationskammer liegenden Drucks mit einer Rate ausgelegt ist, die ausreichend hoch ist, so daß die Übergangszeit zwischen den Ein- und Aus-Teilen des Pulsationszyklusses in erster Linie durch die gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit des Einsatzes zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand begrenzt wird.

31. Apparat nach Anspruch 27, wobei die variable Druckquelle zur Änderung des an der Pulsationskammer liegenden Drucks mit steuerbar veränderbarer Wiederholrate steuerbar ausgelegt ist, um mehrere Pulsationszyklen variabler Dauer zu erzeugen.

32. Apparat nach Anspruch 31, wobei die variable Druckquelle zur Änderung des Kurvenverlaufs von Zyklus zu Zyklus ausgelegt ist.

33. Apparat nach einem der Ansprüche 25, 26, 27 und 28 bis 30, wobei die variable Druckquelle zur Änderung des an der Pulsationskammer liegenden Drucks nach einem vorgegebenen Parameter ausgelegt ist.

34. Apparat nach Anspruch 33, wobei der vorgegebene Parameter die Zeit ist.

35. Apparat nach Anspruch 33, wobei der vorgegebene Parameter die Milchflußrate ist.

36. Apparat nach einem der Ansprüche 25 bis 35, wobei die variable Druckquelle einen Druckwandler aufweist.