RU236630U1 - Регулируемый электромагнитный пульсатор для попарного доения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, а именно к механизации и электрификации процессов животноводства, в частности к техническим средствам, преобразующим постоянный вакуум в переменный, и может быть применена в качестве пульсатора доильной установки. Технический результат, который достигается с помощью данной полезной модели, заключается в создании попарных пульсаций вакуума в межстенной камере доильного стакана, соответствующих физиологическим особенностям процесса молокоотдачи. Это обеспечивается за счет контролируемой деформации сосковой резины, что позволяет осуществлять быстрое, комфортное и безопасное доение. Технический результат достигается за счет модернизированной конструкции пульсатора доильного аппарата попарного действия с регулируемым числом пульсаций, который включает корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума, атмосферный канал с фильтром и клапанный механизм, соединенный с электромагнитным соленоидом. Вместо сложного червячного механизма использована упрощенная конструкция на основе электромагнитного соленоида, содержащего электромагнитную катушку (1), вспомогательную диафрагму (2), шток (3), уплотнение (4) и диафрагму (5). В камере переменного вакуума на конце штока арматуры (3) закреплен конусный клапан (16). Скользящий клапан в форме диска (18), размещенный на скользящей посадке, при нижнем положении якоря электромагнита перекрывает камеру постоянного вакуума, а при верхнем положении открывает ее посредством упора. Атмосферный канал выполнен в верхней крышке (8) и снабжен уплотнительным кольцом круглого сечения (19). Снаружи корпус содержит электронный блок управления (3), который регулирует частоту подачи сигнала на электромагнит соленоида. Это позволяет обеспечить плавное, надежное и точное переключение клапанов, повышая производительность устройства и улучшая его эксплуатационные характеристики. Введение электромагнитного соленоида вместо червячного механизма значительно упростило конструкцию, повысило надежность работы аппарата, улучшило показатели долговечности и снизило трудоемкость технического обслуживания, что делает устройство более эффективным и экономически выгодным для использования.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к механизации и электрификации процессов животноводства, в частности к техническим средствам, преобразующим постоянный вакуум в переменный. Полезная модель может быть применена в качестве пульсатора доильной установки, обеспечивающего регулируемые попарные пульсации, соответствующие физиологическим особенностям молокоотдачи у коров.

Уровень техники

Известен электромагнитный пульсатор к доильному аппарату, содержащий корпус с воздухозаборным отверстием и установленным в нем электромагнитом. В корпусе выполнены камеры атмосферного давления и переменного вакуума, соединенные через коммутируемые клапаном отверстия. Коммутирующий клапан связан с якорем электромагнита посредством штока и шарнира, а воздухозаборное отверстие снабжено каналами для формирования воздушного потока. Каркас катушки электромагнита выполнен из диэлектрика с малым коэффициентом трения и имеет коаксиально цилиндрическое отверстие для установки якоря электромагнита (см. а.с. SU №1782486). Недостатки данного аналога включают неразборную конструкцию, затрудняющую промывку пульсатора, отсутствие фильтра, что приводит к загрязнению конструкции и снижению ее надежности. Кроме того, обратный ход клапана не управляем и происходит при отключении катушки электромагнита под действием вакуума, что ведет к резкому смыканию сосковой резины и травмированию кончика соска, вызывающему воспаление и маститы у коров. Это не только снижает продуктивность, но и способствует заболеванию вымени животного, создавая пульсации, не соответствующие физиологическим особенностям процесса молокоотдачи.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому эффекту и принимаемый за прототип является пульсатор доильного аппарата попарного действия с регулируемым числом пульсаций, содержащий корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума, атмосферный канал с фильтром, клапанный механизм, в камере переменного вакуума которого на конце вала линейного электродвигателя жестко закреплен конусный клапан, а на скользящей посадке расположен нижний клапан в форме диска, перекрывающий камеру постоянного вакуума при нижнем положении якоря электромагнита и открывающий ее посредством упора при верхнем положении якоря, а также электронный блок управления, регулирующий частоту оборотов мотор-редуктора для перемещения клапанов через кулисный механизм (патент RU 218672 U1, кл. A01J 5/14, опубл. 05.06.2023). Недостатками прототипа являются сложность конструкции из-за использования кривошипно-кулисного механизма, требующего высокой точности изготовления и обслуживания, износ трущихся узлов (кулисы, валы, упоры), снижающий надежность и ресурс устройства, ограниченная гибкость регулировок из-за механической связи между мотор-редуктором и клапанами, а также инерционность системы, затрудняющая оперативную адаптацию режимов доения. Указанные недостатки устранены в разработанном регулируемом электромагнитном пульсаторе для попарного доения, где кривошипно-кулисный механизм заменен на электромагнитный соленоидный узел.

На фоне представленных аналогов, разработанный пульсатор превосходит по ряду параметров. Он устраняет перечисленные недостатки за счет использования электромагнитного соленоидного узла, который упрощает конструкцию, уменьшая количество деталей на 12-20%, и значительно повышает надежность благодаря уменьшению трущихся узлов. А также упрощает процесс цифровизации процесса настройки.

Электронный блок управления позволяет точно регулировать амплитуду и скорость перемещения клапанов, а также частоту пульсаций с учетом характера молокоотдачи у коровы. Адаптивность устройства, программируемая через мобильное приложение (которое находится в разработке), позволяет при наличии режима работы учитывать индивидуальные особенности коров, что обеспечивает более комфортные условия доения и повышает продуктивность животных. Таким образом, разработанный пульсатор существенно улучшает технические, эксплуатационные и эргономические параметры в сравнении с известными аналогами.

Раскрытие полезной модели

Предлагаемая полезная модель направлена на создание пульсатора доильного аппарата попарного принципа действия с регулируемой частотой пульсаций, адаптированного к физиологическим особенностям процесса молокоотдачи у крупного рогатого скота. Конструкция устройства учитывает индивидуальные особенности лактации, что минимизирует негативное влияние эксплуатационных факторов на здоровье животных. Реализация модели обеспечивает эффективное и физиологически щадящее выполнение процесса доения за счет стабилизации вакуумного режима: пульсатор исключает колебания вакуумного давления в подсосковых камерах доильных стаканов независимо от типа доильного оборудования. Техническое решение демонстрирует универсальную совместимость с различными типами доильных установок, что позволяет интегрировать его в существующие технологические процессы без модификации инфраструктуры.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью полезной модели, сводится к созданию попарных пульсаций вакуума в межстенной камере доильного стакана, соответствующих физиологическим особенностям процесса молокоотдачи за счет контролируемой деформации сосковой резины, а также к упрощению конструкции и повышению надежности за счет замены механического привода на электромагнитный соленоидный механизм.

Технический результат достигается с помощью пульсатора доильного аппарата попарного действия с регулируемым числом пульсаций, содержащего корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума, атмосферный канал с фильтром, клапанный механизм, соединенный с соленоидом с электромагнитом. В камере переменного вакуума (фиг. 1) на штоке 15 электромагнитного соленоида 2 жестко закреплен конусный клапан 16, взаимодействующий с диафрагмой 17, изготовленной из эластомера. Шток 15 соединен с якорем соленоида 2, а его перемещение регулируется электронным блоком управления 3, закрепленным на съемной боковой крышке 4, прорезиненной по краю для уплотнения конструкции. Нижняя диафрагма 17 обеспечивает возврат штока 15 в исходное положение при отключении электромагнита, синхронизируя работу верхнего и нижнего клапанов. Атмосферный канал 7 выполнен в нижней крышке 8 и снабжен сменным фильтром 10, что предотвращает загрязнение системы. Аналогично работает и верхняя камера.

Применение электромагнитного соленоида вместо кривошипно-кулисного механизма позволяет упростить конструкцию, повысить точность управления амплитудой хода клапанов, исключить износ подвижных частей и обеспечить плавное переключение между тактами сосания и сжатия. Это соответствует физиологическим особенностям молокоотдачи, снижает механическую нагрузку на ткани соска и предотвращает обратный ток молока.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен общий вид разработанного пульсатора

На Фиг. 2 - детальная схема электромагнитного соленоида, детали которого были опущены в «Осуществление полезной модели» для оптимизации пояснения, состоящего из: электромагнитной катушки 1, вспомогательной диафрагмы 2, штока соленоида 3, переходящего в шток пульсатора, уплотнения штока 4 и диафрагмы 5.

Осуществление полезной модели

Пульсатор доильного аппарата попарного действия с регулируемым числом пульсаций (фиг. 1) состоит из корпуса 1. В корпусе 1 находится Соленоид 2 (фиг. 2), который управляется электронным блоком управления 3, закрепленным на съемной боковой панели корпуса 1, закрытая крышкой 4, прорезиненная по краю для уплотнения конструкции. Данное управление будет осуществляться за счет специализированного для программного обеспечения на электронный конструктор и удобной платформы «Arduino» с дальнейшей разработкой специализированного программного обеспечения в формате приложения.

Верхняя часть корпуса 1 содержит патрубок постоянного вакуума 5 и патрубки переменного вакуума 6, соединяющиеся с межстенными камерами доильных стаканов. Атмосферные каналы 7 выполнены в верхней крышке 8 и нижней крышке 9 со сменными фильтрами 10. Отверстия 11 разделяют камеру постоянного вакуума 12 с верхней камерой переменного вакуума 13 и нижней камерой переменного вакуума 14, объем которой на 20% меньше, но за счет настройки через подключаемый блок управления 3.

Передние четверти вымени коров по объему несколько меньше, чем задние, и молока получают из них в среднем на 20% меньше, поэтому верхняя камера переменного вакуума 13 по объему на 20% больше нижней камеры переменного вакуума 14. Это необходимо для приведения машинного доения в соответствие с физиологическими особенностями процесса молокоотдачи у коров, а также для уменьшения негативного влияния доильного аппарата на здоровье животных из-за снижения механической нагрузки на ткани соска и исключения обратного тока молока в камере соска.

На штоке 15 соленоида 2 жестко закреплен конусный клапан 16, который взаимодействует с упругой диафрагмой 17 внизу рабочего хода, герметизирующей камеру переменного вакуума 13. А сверху хода конусный клапан амортизируется 16 и уплотняется скользящим клапаном 18 круглого сечения, а деформация уплотнительного кольца регулируется перемещением штока 15. В нижней части корпуса 1 камера 14 работает аналогичным образом.

Работа пульсатора осуществляется следующим образом. Электронный блок управления 3, управляемый через мобильное приложение, подает импульсы на соленоид 2. При активации соленоида 2 шток 15 перемещает конусный клапан 16 вверх, открывая доступ вакуума из камеры 12 через отверстие 11 в верхнюю камеру 13. Одновременно верхняя диафрагма 17 деформируется, перекрывая атмосферный канал 7. Вакуум поступает в межстенные камеры доильных стаканов передних четвертей, обеспечивая такт сосания. При отключении соленоида 2 вспомогательная (нижняя) диафрагма 19 возвращает шток 15 вниз, закрывая конусный клапан 16. Атмосферный воздух через фильтр 10 заполняет камеру 13, плавно сжимая сосковую резину - начинается такт сжатия.

В верхнем крайнем положении конусного клапана 16 внутри верхней камеры переменного вакуума 13 атмосферный канал 7 блокируется, а отверстие 11 в верхней зоне корпуса 1 раскрывается благодаря подъему скользящего клапана 19 посредством нижнего упора. Вакуумный поток через патрубок 5 поступает в камеру постоянного вакуума 12, далее через отверстие 11 - в верхнюю камеру переменного вакуума 13 и распределяется по патрубкам переменного вакуума 6 передних четвертей доильного аппарата, достигая межстенных камер доильных стаканов. Сосковая резина доильных стаканов сохраняет исходную форму, а молоко, подчиняясь перепаду давлений между внутренней частью вымени и областью под соском, свободно перемещается в подсосковую камеру, откуда по молочному шлангу направляется в молокоприемник. Данная фаза соответствует такту сосания передних четвертей.

При перемещении конусного клапана 16 вниз нижняя диафрагма (амортизирующий упор) 19 на верхнем штоке вала 15 соленоида 2 (на фиг.2 - позиция 3) опускается, заставляя скользящий клапан 19 под воздействием вакуума плотно закрыть отверстие 11, минимизируя потери вакуума в системе. Одновременно атмосферный воздух через сменный фильтр 10 и канал 7 верхней крышки 8 постепенно заполняет камеру переменного вакуума 13 и через патрубки 6 (верхний и нижний) - межстенные камеры передних четвертей, выравнивая давление до атмосферного. Возникающий перепад давлений между межстенными и подсосковыми камерами инициирует плавное сжатие сосковой резины вокруг сфинктера соска. Это характеризует переходный процесс между тактами сосания и сжатия.

В крайнем нижнем положении конусного клапана 16 отверстие 11 остается не закрытым скользящий клапаном 19, а атмосферный канал 7 полностью открыт. Камера 13, патрубки 6 и межстенные камеры передних четвертей доильного аппарата заполнены атмосферным воздухом. Давление в межстенных камерах соответствует атмосферному, что вызывает полное сжатие сосковой резины, изолируя соски от вакуума в подсосковых камерах. Данная фаза соответствует такту сжатия. Аналогичный процесс происходит в нижней секции пульсатора.

Рабочий цикл формируется чередованием тактов сосания и сжатия. Частота циклов определяется количеством пульсаций, а их продолжительность регулируется соотношением длительности тактов. Электронный блок управления 3 обеспечивает выбор режимов доения и преддоильного массажа вымени. В режиме преддоильного массажа повышенная частота пульсаций вызывает частичную деформацию сосковой резины, стимулируя молокоотдачу.

Аналогичный процесс происходит в нижней камере 14, в результате обеспечивается попеременное воздействие на передние и задние четверти вымени. Регулировка частоты импульсов позволяет задавать число пульсаций, продолжительность тактов и режимы преддоильного массажа. Замена механического привода на соленоидный механизм устраняет ударные нагрузки, повышает точность и надежность системы, соответствуя физиологическим требованиям молокоотдачи.

По сравнению с прототипом заявленное решение имеет следующие преимущества:

- Упрощение конструкции и повышение надежности за счет замены кривошипно-кулисного механизма на электромагнитный соленоидный узел, что уменьшает количество трущихся деталей на 12-20% и исключает износ подвижных узлов;

- Повышение точности регулировки режимов доения благодаря электронному блоку управления, обеспечивающему плавное изменение амплитуды хода клапанов, частоты пульсаций и соотношения тактов сосания/сжатия в соответствии с физиологическими особенностями молокоотдачи;

- Снижение инерционности системы за счет прямого управления соленоидом, что позволяет оперативно адаптировать режимы доения и исключить ударные нагрузки на ткани соска;

- Улучшение эргономики обслуживания благодаря съемным фильтрам, разборной конструкции и интеграции с цифровыми платформами (включая мобильное приложение в дальнейшем), что упрощает настройку, промывку и диагностику устройства;

- Повышение универсальности за счет совместимости с различными типами доильных установок без необходимости модификации инфраструктуры.

Claims (1)

1. Регулируемый электромагнитный пульсатор для попарного доения, содержащий корпус с патрубками постоянного и переменного вакуума, атмосферный канал с фильтром, клапанный механизм, соединенный с электромагнитом, отличающийся тем, что дополнительно имеется электромагнитный соленоид, который включает электромагнитную катушку, вспомогательную диафрагму, шток арматуры, уплотнение и основную диафрагму, причем в камере переменного вакуума на конце штока арматуры закреплен конусный клапан, а на скользящей посадке установлен нижний клапан в форме диска, который при нижнем положении якоря электромагнита перекрывает камеру постоянного вакуума, а при верхнем положении якоря открывает ее посредством упора, атмосферный канал выполнен в верхней крышке и снабжен уплотнительным кольцом круглого сечения, при этом корпус устройства снаружи содержит электронный блок управления.