CN117881279A - 挤奶*** - Google Patents
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Abstract
一种挤奶***(100)，包括：奶管线(110)；真空布置(161)；挤奶单元(130)；脉动器(150)，该脉动器被配置为以两种不同水平调节流体压力的脉动比率和脉动速率；接收器(160)，该接收器连接到奶管线(110)并且还连接到真空布置(161)。奶量计(170)；以及处理设备(190)，该处理设备可通信地连接到奶量计(170)和脉动器(150)，其中该处理设备(190)被配置为在挤奶过程期间重复地获得奶流量测量值，并将获得的奶流量测量值与奶流量下限(MFL)进行比较；并且当该奶流量测量值低于所述下限(MFL)时，施加低脉动速率和第一脉动比率，其中D阶段比B阶段长；或者以其他方式施加高脉动速率和第二脉动比率，其中B阶段比D阶段长。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1所述的挤奶***。
背景技术
在奶牛场，当动物站在旋转平台上时，有时会从动物身上提取奶。允许动物在入口处进入旋转平台，在此清洗***并将挤奶杯附接到***上。当旋转平台旋转一圈时，进行挤奶。然后分离挤奶杯，并且允许动物离开平台。
挤奶杯通常由奶农在已经清洗完***后手动附接，这是他/她必须在几秒钟内完成的过程。已知肺泡奶的奶释放将发生在第一次刺激***(当动物是奶牛时)之后的约40秒至90秒(动物之间存在很大的个体差异，此外还取决于各种其他参数，诸如预刺激水平、一年中的时间、饲喂计划等)。这意味着动物将与平台一起旋转，并在肺泡奶从***释放之前暴露在***下的挤奶真空中约40秒至90秒，这可能由于暴露在过度的挤奶真空中而导致***上的组织损伤。
替代地，在第一次***刺激/清洁之后，在附接挤奶杯之前，奶农将不得不等待约40秒至90秒，或者在此期间手动地预刺激***，然而这两种方式都相当不方便。
一个出现的问题是，旋转平台完成一次旋转所花费的时间可能不足以完成从动物体内提取奶，这是由于***的预刺激不令人满意，导致肺泡奶释放所花费的时间较长。减慢平台的旋转速度可以在一定程度上解决这个问题；然而，该农场的奶总产量将因此减少。
发明内容
本发明的一个目的是发展一种概念，从时间和效率方面、特别是与旋转平台相结合来改善奶提取，同时确保和/或增强满意的***完整性。
该目的通过根据权利要求1所述的挤奶***来实现。本发明的挤奶***旨在取决于动物的奶流量，以至少两种不同水平调节流体压力的脉动比率和脉动速率。
挤奶***包括各种部件，诸如奶管线和真空布置，该真空布置继而包括真空泵。该挤奶***还包括挤奶单元，该挤奶单元具有多个(在动物是奶牛的情况下为四个)挤奶杯，每个挤奶杯被配置为在挤奶过程中的奶提取期间适配在动物的相应***上，其中该挤奶单元经由奶导管连接到奶管线。每个挤奶杯包括相应的衬垫和壳体，从而在衬垫与壳体之间形成脉动空间。
挤奶***还包括电控脉动器。脉动器被配置为以两种不同水平调节流体压力的脉动比率和脉动速率，这两种不同水平被交替地提供给挤奶单元的每个挤奶杯的相应脉动空间。因此，脉动器使得相应衬垫在B阶段和D阶段之间交替，在该B阶段，衬垫被打开，并且在挤奶过程期间可以从***提取奶，并且在该D阶段，衬垫塌缩并且压靠在***上。
另外，挤奶***包括接收器，***真空在该接收器中普遍存在，该接收器连接到奶管线并且还连接到真空布置。
挤奶***还包括奶量计，该奶量计布置在挤奶单元与奶管线之间的奶导管中，其中该奶量计被配置为测量在挤奶过程期间经由挤奶单元从动物排出的每时间单位的奶流量。
此外，挤奶***包括处理设备。处理设备可通信地连接到奶量计和电控脉动器。处理设备被配置为在挤奶过程期间重复地从奶量计获得奶流量测量值，并将获得的奶流量测量值与奶流量下限进行比较。在一些实施方案中，奶流量下限可以在约250克/分钟至500克/分钟的区间内，优选地为约400克/分钟。
处理设备被配置为当奶流量测量值低于奶流量下限时，向***的脉动器生成命令以施加低脉动速率并施加第一脉动比率，其中D阶段(即，当挤奶杯衬垫塌缩并压靠在***上时)比B阶段(其中挤奶杯衬垫打开，并且奶可以从***中提取)长。处理设备还被配置为当奶流量测量值超过奶流量下限时，向脉动器生成命令以施加高脉动速率并施加第二脉动比率，其中B阶段比D阶段长，并且其中第二脉动速率大于第一脉动速率。
在一些实施方案中，低脉动速率可以在每分钟40次至59次脉动的区间内，优选地为约每分钟50次脉动，并且B阶段/D阶段之间的第一脉动比率可以在约25/75至45/55的区间内，优选地为约30/70。
在一些实施方案中，高脉动速率可以在每分钟55次至90次脉动的区间内，优选地为约每分钟60次脉动，并且B阶段/D阶段之间的第二脉动比率可以在约55/45至64/36的区间内，优选地为约60/40。
在挤奶杯附接到***上之后，在肺泡奶释放之前，立即以缓慢的脉动速率施加D阶段比B阶段更长的脉动比率，通过衬垫的有节奏的运动来按摩***，衬垫通过脉动真空以缓慢的脉动速率打开和关闭。
因此，刺激了动物的早期肺泡奶释放，同时保持了***完整性。
当动物的奶流量正超过奶流量下限时，高脉动速率和较长的B阶段比率可以安全地施加于***。当挤奶***包括此类旋转平台时，在旋转平台的旋转期间，可以由此确定动物的***完全排空。可能地，旋转速度可以增加，从而允许增加动物的通过量，使得农场奶产量增加。
在挤奶***的实施方案中，处理控制器可以被配置为当奶流量测量值超过奶流量下限时，在对脉动器的脉动比率和/或脉动速率进行任何改变之前施加等待时段。从而确保了在向脉动器生成命令以施加高脉动速率并施加第二脉动比率之前，在等待时段期间获得的基本上所有奶流量测量值超过奶流量下限。
通过施加等待时段，例如约10秒至20秒，奶流量中的突然峰值或者一些单一/孤立的奶流量测量值不会触发脉动速率和脉动比率增加，除非执行超过奶流量下限的奶流量持续增加。由此附加地增强了***完整性。
而且，在一些实施方案中，挤奶***可以包括可控阀，该可控阀布置在奶导管中，并且经由奶导管连接到挤奶单元并连接到奶管线。可控阀包括可调节通道，其中奶管线的流体压力经由可调节通道提供给奶导管，其中对可调节通道的调节导致对可控阀上游的奶导管中的流体压力的调节。
在当前上下文中的表述“上游”是指在挤奶过程中的奶提取期间从挤奶杯经由奶导管到奶管线和接收器的奶流动方向。
实现了对施加于奶导管的真空压力的方便但可靠并稳健的调节，并且由此也实现了对施加于挤奶杯中的***上的真空压力的方便、同时可靠并稳健的调节。
挤奶***可以包括被布置成测量可控阀上游的奶导管中的压力水平的真空压力传感器。
因此，可以通过真空压力传感器测量奶导管中可控阀上游的真空压力，并且可以进行控制，例如，控制是否已经实现奶导管的期望真空压力。
挤奶***的处理设备可以可通信地连接到可控阀。处理设备还可以被配置为将获得的奶流量测量值与奶流量上限进行比较。奶流量上限可以在约1000克/分钟至3000克/分钟的区间内，优选地为约1500克/分钟。而且，处理设备可以被配置为当获得的奶流量测量值低于奶流量上限时，生成控制信号并将该控制信号提供给可控阀，以调节可调节通道，以便将低真空水平的流体压力提供给奶导管。处理设备还可以被配置为替代地当获得的奶流量测量值超过奶流量上限时，调节可调节通道，以便将高真空水平的流体压力提供给奶导管。
当奶流量高(即，超过阈值极限)时，通过施加高真空水平，每时间单位提取更多的奶，导致室占用时间更短。然而，***完整性得到了保证，因为高真空仅在奶流超过奶流量上限时提供给可控阀的上游。
挤奶***中包括的真空布置可以包括高真空水平普遍存在的高真空管线和低真空水平普遍存在的低真空管线。真空布置可以连接到可控阀。此外，处理设备可以被配置为生成控制信号并将该控制信号提供给调节器，以从低真空管线向可控阀的干侧供应低真空水平的流体压力。当获得的奶流量测量值低于奶流量上限时，控制信号由此作用在柔性膜上，该柔性膜继而调节可控阀的可调节通道，使得将可控阀上游的低真空水平的流体压力提供给奶导管。
处理设备还可以被配置为交替地生成控制信号并将该控制信号提供给调节器，以从高真空管线向可控阀的干侧供应高真空水平的流体压力。当获得的奶流量测量值超过奶流量上限时，控制信号由此作用在柔性膜上，该柔性膜继而调节可控阀的可调节通道，使得将可控阀上游的高真空水平的流体压力提供给奶导管。
高真空水平可以在45kPa至55kPa的区间内，优选地为约49kPa；并且在一些实施方案中，低真空水平可以在34kPa至44kPa的区间内，优选地为约40kPa。
通过调节由接收器提供的奶导管的真空压力，通过从单独的相应真空管线提供高/低真空水平的流体压力，实现了用于调节奶导管真空压力的稳健且可靠的解决方案。
在挤奶***的一些实施方案中，处理设备可以被配置为当奶流量测量值超过奶流量上限时，向脉动器生成命令以施加第三脉动比率而不是第二脉动比率，其中第三脉动比率的B阶段比第二脉动比率的B阶段长。
B阶段/D阶段之间的第三脉动比率可以在约65/35至70/30的区间内，优选地为约65/35。
当动物的奶流量高，超过奶流量上限时，通过再次延长B阶段，挤奶时间减少，因为每时间单位提取了更多的奶，使得挤奶室占用时间更短。
在一些实施方案中，挤奶***的处理设备可以可通信地连接到真空压力传感器。处理设备可以被配置为在预先确定的时间段期间从真空压力传感器获得压力水平测量值的序列。而且，处理设备可以被配置为将预先确定的时间段期间的每个压力水平测量值与压力阈值极限进行比较；处理设备可以另外被配置为当预先确定的时间段期间的所有压力水平测量值超过压力阈值极限时，生成命令以在与挤奶单元相关的输出设备上输出警报。
由此确保高压水平的施加不会长于预先确定的时间段。因此，可以检测真空调节是否有问题，并确保在整个挤奶过程期间，在可控阀的上游不供应高真空水平。报警的原因可能是阀或真空调节块或类似装置工作不正常，并且因此真空调节失败。
当提供的高压水平超过预先确定的时间时生成警报是一种安全措施，从而保护动物***免受过度和有害的真空。
预先确定的时间段可以对应于动物可以生成超过奶流量上限的奶流量的估计最大时间段。
通过将预先确定的时间段设置为可能预期动物具有非常高的奶流量(超过奶流量上限)的最大时间段，确保了在向挤奶导管提供高真空水平的潜在***故障之后尽可能短地生成警报，但避免了生成不必要的警报。
在一些实施方案中，挤奶***还可以包括旋转平台，该旋转平台可以包括多个挤奶单元，每个挤奶单元附接到奶管线。
旋转平台正在有效地从一大群动物身上提取奶。所提供的解决方案在包括旋转平台的挤奶***中尤其有利。
然而，本发明可以实施于任何挤奶室配置，诸如传统的固定挤奶室或支柱挤奶室，也可以实施于机器人挤奶***。
因此，提供了具有时效性且对***友好的奶提取方法。
其他优点和附加新颖特征将通过后续详细描述变得显而易见。
附图说明
本发明的实施方案现在将参考附图进行进一步详细描述，在附图中：
图1示出了根据一个实施方案的挤奶***。
图2概念性地示出了分别处于B阶段和D阶段的挤奶杯和衬垫，以及挤奶***的其他部件。
图3是描绘根据实施方案的包括旋转平台的挤奶***的原理的概念图。
图4是示出在挤奶过程中的奶提取期间的奶流量和真空压力水平的示例的图。
具体实施方式
本文描述的本发明的实施方案被定义为挤奶***，其可以在下面描述的实施方案中投入实践。然而，这些实施方案可以用许多不同的形式来例证和实现，并且不限于本文所阐述的示例；相反，提供实施方案的这些说明性示例是为了使本公开内容彻底和完整。
通过结合附图考虑的以下详细描述，仍其他目的和特征可以变得显而易见。然而，应当理解，附图仅仅是为了说明而设计，而不是作为对本文公开的实施方案的限制进行定义，对于这些实施方案，可参考所附的权利要求。进一步地，除非另有说明，否则附图不一定按比例绘制，这些附图只是为了在概念上说明本文描述的结构和程序。
图1示出了挤奶***100，该挤奶***被配置为在挤奶过程期间从动物身上提取奶。该动物可以被包括在农场的一群用于乳品业的动物中。挤奶***100可以有利地(尽管不是必须地)在包括一个或若干旋转平台的农业环境中实现。
“动物”可为任意类型的驯养雌性哺乳动物，例如母牛、山羊、绵羊、骆驼、马、奶牛、驴、牦牛等(动物的非穷举列表)。动物可具有四个***，例如母牛，或两个***，例如山羊和/或绵羊。其它动物可具有其它数量的***。
挤奶***100包括多个挤奶单元130，每个挤奶单元包括多个挤奶杯131a、131b、131c、131d。挤奶杯131a、131b、131c、131d的数量通常与挤奶***100中待挤奶动物的***数量相同。每个挤奶杯131a、131b、131c、131d被配置为在挤奶过程的奶提取期间适配到动物的相应***上，并与之附接。
每个挤奶杯131a、131b、131c、131d包括相应衬垫和壳体，从而在衬垫与壳体之间形成脉动空间。
挤奶单元130连接到奶管线110，从而将从相应***提取的奶经由奶导管140和奶管线110引导到接收器160。接收器160继而连接到包括一个或若干真空泵162的真空布置161。若干真空泵162已经生成和/或连续地生成供应到接收器160和奶管线110的***真空压力Ps。
***真空压力Ps可以例如在大约45kPa至55kPa之间(任意的非限制性示例)，例如大约49kPa。在挤奶过程的大部分时间期间，***真空压力Ps可以在接收器160中随时间基本上维持恒定。
表述“真空压力”和/或“挤奶真空”和/或“***真空压力”分别是指与环境大气压相比的负压/较低压力。因此，10kPa的真空压力水平是指比环境大气压低10kPa的真空压力水平。
接收器160可以收集在挤奶过程期间提取的奶，奶可以经由泵布置164、管道和可能的可选过滤器165转移到所连接的冷却罐163，在该冷却罐中奶可以被收集并保持在冷藏温度，直到当运奶车到达农场时被清空。
挤奶***100还包括电控脉动器150。电控脉动器150被配置为以两种不同水平调节流体压力的脉动比率和脉动速率，这两种不同水平被交替地提供给挤奶单元130的每个挤奶杯131a、131b、131c、131d的相应脉动空间，从而使得相应衬垫在B阶段和D阶段之间交替，在该B阶段，衬垫被打开，并且在挤奶过程期间可以从***提取奶，并且在该D阶段，衬垫塌缩并且压靠在动物***上。
另外，挤奶***100包括奶量计170。奶量计170可以被实现为流量指示器，即，不太精确但是粗略指示的用于估计奶流量的仪器。奶量计170可以布置在挤奶单元130与奶管线110之间的奶导管140中，或者在另一个适当的位置。奶量计170被配置为测量在挤奶过程期间经由挤奶单元130从动物排出的每时间单位的奶流量。可以以预先确定的时间间隔重复地/连续地进行测量，以监测动物的奶流量。替代地，奶量计170可以在接收到来自挤奶***100的处理设备190的命令时进行奶流量测量。
处理设备190例如经由基于无线电或光学技术的无线连接或者通过电缆或光纤实现的有线连接可通信地连接到奶量计170和电控脉动器150。
处理设备190被配置为在挤奶过程期间重复地从奶量计170获得奶流量测量值。可以将获得的奶流量测量值与预先确定的奶流量下限重复地进行比较。奶流量下限可以设置为在约250克/分钟至500克/分钟的区间内的值，例如约400克/分钟(***挤奶)。
处理设备190被配置为当比较结果是奶流量测量值低于奶流量下限时，向脉动器150生成命令以施加低脉动速率。低脉动速率可以设置为在约每分钟40次至59次脉动的区间内的值，例如约(优选地约)每分钟50次脉动。
而且，处理设备190被配置为向脉动器150生成命令以施加第一脉动比率，其中D阶段比B阶段长。B阶段/D阶段之间的第一脉动比率可以分别设置为约30/70，或者在约25/75至45/55的区间内。
处理设备190还被配置为当奶流量测量值超过奶流量下限时，向脉动器150生成命令以施加高脉动速率。高脉动速率可以设置为在约每分钟55次至90次脉动的区间内的值，例如约每分钟60次脉动。
而且，处理设备190被配置为向脉动器150生成命令以施加第二脉动比率，其中B阶段比D阶段长。在一些实施方案中，B阶段/D阶段之间的第二脉动比率可以分别设置为约60/40，或者在约55/45至64/36的区间内。
处理设备190可以另外被配置为当奶流量测量值超过奶流量下限时，在向脉动器150生成命令以施加高脉动速率并施加第二脉动比率之前，应用等待时段并确保在等待时段期间获得的所有奶流量测量值超过奶流量下限。
等待时段可以设置为在约5秒至40秒的区间内的预先确定的值，例如10秒至20秒。在一些实施方案中，等待时段可以设置为例如约15秒。
挤奶***100还可以包括阀设备120(即，可控阀)和调节器121，该调节器可以可通信地连接到处理设备190。在一些实施方案中，真空调节器121可以与可控阀120一起操作，如图1示意性地所示。
阀设备120可以与提供给奶导管140并由此也提供给挤奶杯131a、131b、131c、131d的入口真空压力水平PL、PH的调节相关联。可控阀120可以包括可调节通道122，或者也可以称为湿区段。可控阀120还可以包括干区段124，该干区段通过柔性膜123与可调节通道122分开。
通过以受控方式调节可调节通道122，相应地调节可控阀120上游的供应到奶导管140的真空压力水平。
如图1中示意性地示出的，可控阀120可以构成从奶导管140到奶管线110的奶传输的一部分，该奶管线继而将提取的奶运送到接收器160。
可控阀120上游的提供给奶导管140的真空压力水平因此可以经由可调节通道122来调节。提供给干区段124的控制真空水平可以通过作用于柔性膜123来调节可调节通道122的大小，该柔性膜继而调节该通道122，从而当低真空管线112的低真空水平PL的控制真空被提供给可控阀120的干区段124时，引起压力的可控下降。
提供给可控阀120的干区段124的控制真空水平或压力有时也可以称为实验性真空水平。
在一些实施方案中，可以在挤奶过程期间监测提供给可控阀120的实验性真空水平，即，可以在挤奶过程期间监测/重复地测量可控阀120的干区段124的真空水平。
应当注意，实验性真空水平基本上对应于挤奶单元130的奶导管140中的可控阀上游普遍存在的真空水平。当***真空在接收器中普遍存在时，这种情况就会普遍存在。因此，可以检测真空调节是否有问题，例如，如果在整个挤奶过程期间高真空水平普遍存在，则警报被激活。警报的原因可能是可控阀120或真空调节没有正常工作。
包括柔性膜123的可控阀120可以例如但不一定被称为截流阀。
在其他替代实施方案中，可控阀120和其中包括的可调节通道122可以通过由处理设备190提供的电控制信号来调节。
处理设备190还可以被配置为将获得的奶流量测量值与奶流量上限进行比较。可以预先确定奶流量上限，并且将其设置为在约1000克/分钟至3000克/分钟的区间内的值，优选地为约1500克/分钟(***挤奶)。
处理设备190还可以被配置为当获得的奶流量测量值低于奶流量上限MFH时生成控制信号并将该控制信号提供给可控阀120，以调节可调节通道122，以便将可控阀120上游的低真空水平PL的流体压力提供给奶导管140。处理设备190还可以被配置为替代地当获得的奶流量测量值超过奶流量上限MFH时，调节可调节通道122，以便将可控阀120上游的高真空水平PH的流体压力提供给奶导管140。
当动物是奶牛时，高真空水平PH可以在45kPa至55kPa的区间内，例如约49kPa。对于奶牛，低真空水平PL可以在34kPa至44kPa的区间内，例如约40kPa。
在一些实施方案中，处理设备190可以另外被配置为当奶流量测量值超过奶流量上限时，向脉动器150生成命令以施加第三脉动比率而不是第二脉动比率，其中第三脉动比率的B阶段比第二脉动比率的B阶段长。
B阶段/D阶段之间的第三脉动比率可以设置为约65/35、70/30。
前述真空布置161在一些实施方案中可以包括高真空水平PH普遍存在的高真空管线111和低真空水平PL普遍存在的低真空管线112。
可以可通信地连接到调节器121的处理设备190可以被配置为生成控制信号并将该控制信号提供给调节器121，以从低真空管线112向可控阀120的干侧124供应低真空水平PL的流体压力。因此，当获得的奶流量测量值低于奶流量上限时，控制信号的流体压力将作用在柔性膜123上，该柔性膜继而调节可控阀120的可调节通道122，使得将低真空水平PL的流体压力提供给奶导管140，即，可控阀120上游的低真空水平PL的奶导管140。
然而，在相反的情况下，处理设备190可以被配置为当获得的奶流量测量值超过奶流量上限时，生成控制信号并将该控制信号提供给调节器121，以从高真空管线111向可控阀120的干侧124供应高真空水平PH的流体压力，从而能够将高真空水平PH的流体压力供应到可控阀120上游的奶导管140。
另外，挤奶***100可以包括可通信地连接到处理设备190的真空压力传感器180。真空压力传感器180可以与挤奶单元130的奶导管140相关联，并且被布置成测量可控阀120上游的奶导管140中的压力水平。然而，在一些另选的实施方案中，真空压力传感器180可以例如布置在可控阀120的干侧124上，或者在挤奶单元130处/中。
由真空压力传感器180测量的真空压力是动物***下的挤奶杯131a、131b、131c、131d中普遍存在的真空压力水平的量度或至少是其指示。
在挤奶过程期间，可以通过真空压力传感器180重复地测量奶导管140中的真空压力，并将其提供给处理设备190。
处理设备190可以被配置为在预先确定的时间段期间从真空压力传感器180获得压力水平测量值的序列。
预先确定的时间段可以设置为近似时间值时段，该时间值时段对应于动物可以生成超过奶流量上限的奶流量的估计最大时间时段，例如约1分钟至5分钟。
另外，处理设备190可以被配置为将预先确定的时间段期间的每个压力水平测量值与预先确定的压力阈值极限进行比较。预先确定的压力阈值极限可以与高真空水平PH/***真空水平PS相同。
处理设备190还可以被配置为当在预先确定的时间段期间执行的所有压力水平测量值超过压力阈值极限时，生成命令以在与挤奶单元130相关的输出设备上输出警报。
在一些实施方案中，挤奶***100还可以包括可通信地连接到处理设备190的数据库195。可选数据库195可以被配置为存储数据，例如与各种真空压力水平相关的数据，例如奶流量下限、奶流量上限、高真空水平PH、低真空水平PL、预先确定的压力阈值极限、预先确定的时间段、动物可以生成超过奶流量上限的奶流量的估计最大时间段、B阶段/D阶段之间的第一/第二/第三脉动比率、等待时段的长度和/或高/低脉动速率。
当对动物的第一个***进行预处理，开始刺激动物的催产素释放时，可以认为挤奶过程开始。预处理可以包括例如通过用水冲洗***、用刷子/布处理***或以其他方式轻抚/刺激***来清洁***。
替代地，当第一挤奶杯131a、131b、131c、131d附接到第一个***时，可以认为挤奶过程开始。
图2示意性地示出了动物200的动物***210a、210b和挤奶单元130，该挤奶单元包括多个挤奶杯131a、131b、131c、131d，例如当动物200是奶牛时，包括四个挤奶杯131a、131b、131c、131d。
挤奶杯131a、131b、131c、131d中的每一个包括壳体230a、230b、柔性衬垫220a、220b、短脉冲管240和短奶管250。每个挤奶杯131a、131b、131c、131d的相应衬垫220a、220b和壳体230a、230b在衬垫220a、220b与壳体230a、230b之间形成脉动空间225。
挤奶单元130还可以包括连接到脉动器150的爪260、奶导管140和长脉冲管。
衬垫220a、220b由橡胶、硅、热塑性弹性体(TPE)或其他类似的柔性材料制成，并且包括具有吸嘴的头部，其中在挤奶过程开始时，允许***210a、210b进入挤奶杯131a、131b、131c、131d。衬垫220a、220b是挤奶单元130中与***210a、210b直接接触的唯一部分。衬垫220a、220b被设计成适配***210a、210b，以使衬垫滑动和簇脱落最小化。
挤奶杯壳体230a、230b可以由刚性/非弹性材料制成，诸如不锈钢或另一种金属；或者可能由塑料聚合物制成。
如果对***210a、210b施加持续的吮吸，血液和淋巴液将聚积在***210a、210b中。因此，挤奶***100包括电控脉动器150，用于实现衬垫220a、220b的打开和关闭，使得吮吸被有节奏的运动中断。因此，***210a、210b受到按摩，并且防止了***末端的堵塞。
如图2所示，在左挤奶杯131a中，衬垫220a是打开的，即处于B阶段，而在右挤奶杯131b中，衬垫220b已经塌缩在***210b下方，即处于D阶段。这仅仅是对一般原则的说明。
脉动周期可以分为四个不同的阶段A、B、C和D。在阶段A(即，打开阶段)期间，衬垫220a、220b开始打开，从而允许/使得奶从***210a、210b流出。在阶段B(即，挤奶阶段)期间，奶能够持续流动。在之后的阶段C，挤奶杯衬垫220a、220b开始关闭，并且防止奶从***210a、210b流出。在最后的阶段D(即，按摩阶段或静止阶段)，衬垫220a、220b被关闭，并且在D阶段中塌缩的衬垫220a、220b在***上施加力。
通过当奶流量低(即，低于奶流量下限)时施加其中D阶段比B阶段长的脉动比率，衬垫220a、220b轻柔地按摩和刺激***210a、210b，这将影响***健康，同时消除或至少降低在挤奶过程开始时奶流量低时***210a、210b暴露于过度真空压力的风险。
当奶已经开始从***210a、210b流出时，即，当奶流量超过奶流量下限时，脉动比率发生变化，使得B阶段/D阶段之间的第二脉动比率施加于***210a、210b，其中B阶段比D阶段长。
由于在挤奶过程开始时D阶段较长，所以提供了对***的彻底刺激，这确保了催产素的良好释放，并且促进了对动物200的高效的奶提取，从而缩短了完成动物200的挤奶过程所花费的时间。
图3示出了实现本发明解决方案的场景，该场景包括旋转平台310。
动物200经由将动物200引导到旋转平台310上的入口路径320被引导到旋转平台310。平台旋转可以将动物200移动到操作者的位置。然后，操作者可以执行对***210a、210b的清洁并将挤奶单元130附接到动物***。挤奶之后，动物200经由出口路径330离开旋转平台310，该出口路径引导动物200离开旋转平台310。动物200可以经由相应的入口路径320/出口路径330不断地进入和离开旋转平台310。就动物通过量而言，动物的这种连续流动是带来高效率的主要因素。旋转平台310通常以恒定速度旋转。
旋转平台的劳动效率高，并且提供每小时高奶牛通过量。
在不同的实施方式中，旋转平台310的大小可以不同，但是例如可以具有约30个至150个隔间，从而允许在旋转平台310上同时对相同数量的动物200进行挤奶。旋转平台310的旋转速度可以适应于动物200完成挤奶过程所花费的估计时间。这个估计时间对于不同的个体动物200可以是不同的。完成挤奶的估计时间也可以根据动物品种、一年中的时间、动物哺乳、喂养方式等而不同。
然而，与先前已知的方法相比，由于本发明的时间高效的奶提取，使得能够增加旋转平台310的旋转速度并且由此也增加每时间单位的奶牛通过量。
在一些实施方案中，可以检测挤奶***100的部件中导致动物***210a、210b暴露于过度真空压力的故障。
真空压力传感器180被布置成测量可控阀120上游的奶导管140中的压力水平。可以可通信地连接到真空压力传感器180的处理设备190可以被配置为在预先确定的时间段期间从真空压力传感器180获得压力水平测量值的序列。而且，处理设备190可以被配置为将预先确定的时间段期间的每个压力水平测量值与压力阈值极限进行比较；并且当预先确定的时间段期间的所有压力水平测量值超过压力阈值极限时，生成命令以在与挤奶单元130相关的输出设备340上输出警报。
操作员或奶农由此被告知故障，并且可以检查挤奶***100的功能。
图4在图示的上部示出了动物200的奶流量，并且在图示的下部示出了施加于***210a、210b的真空压力。
对于不同的***210a、210b和不同的动物200，根据奶曲线的奶流量可以具有非常不同的形状/大小，所示的奶曲线仅仅是来自动物200***水平的奶流量(即，来自所有四个***的组合奶流量)的任意示例。
挤奶过程可以从起点开始。当挤奶杯131a、131b、131c、131d已经附接到***210a、210b时，可以立即从动物200中提取水箱奶。
当奶流量低于奶流量下限MFL时，处理设备190控制脉动器150施加低脉动速率和第一脉动比率，其中D阶段比B阶段长。这可以被称为刺激阶段。
当奶流量增加时，奶流量可能达到并超过奶流量下限MFL。然后，处理设备190可以控制脉动器150施加高脉动速率和第二脉动比率，其中B阶段比D阶段长。这可以被称为开始阶段。
在时间点t2，奶流量超过奶流量上限MFH，高真空水平PH的真空压力可以被施加于奶导管140，从而当奶流量高时进一步改进了奶提取的时间效率。这可以被称为主要阶段。这里提取的确实是肺泡奶。
一段时间之后，在时间点t3处，奶流量开始降低到奶流量上限MFH以下。然后，真空压力可以降低到低真空水平PL。这可以被称为降低阶段。
最后，当奶流量低并且接近或低于奶流量下限MFL时，当将挤奶单元130的挤奶杯131a、131b、131c、131d从***210a、210b移开并且允许动物200离开挤奶室/旋转平台310时，所施加的真空压力可以在取走阶段期间进一步降低。
期望在尽可能短的时间内有效地提取动物200的奶(以允许挤奶***100每时间单位服务更多的动物)，而不是通过在***下方施加过高的真空水平而伤害或损伤***210a、210b。
由于所公开的概念，已经开发出一种省力、促进有效挤奶、同时保持***完整性的高效***刺激方法。因此，可以比根据先前已知的方法更有效地进行奶提取。
如附图中所示的实施方案的描述中使用的术语并不旨在限制所描述的挤奶***100；处理设备190和/或计算机程序。在不脱离如所附权利要求所定义的本发明实施方案的情况下，可以进行各种改变、替换和/或更改。
在图1至图4中描绘的和/或在说明书的相应各个部分中讨论的各种图示的实施方案可以有利地彼此组合，例如通过混合和编译所描述的一些或全部实施方案的特征，从而实现额外的优点。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。如本文所使用的，术语“或(or)”应被解释为数学上的或(OR)，即作为包含性析取；而不是作为数学上的排他性OR(XOR)，除非另有明确说明。附加地，单数形式的“一个”、“一种”和“该”应被解释为“至少一个”，因此也可能包括同种类的多个实体，除非另有明确说明。将进一步理解，术语“包括”、“包含”指定所陈述的特征、动作、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其他特征、动作、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。诸如例如处理器的单一单元可以实现权利要求中所叙述的若干项的功能。某些措施或特征在相互不同的从属权利要求中进行叙述、在不同的附图中展示或结合不同的实施方案讨论的这一事实并不表示不能有利地使用这些措施或特征的组合。
Claims (17)
1.一种挤奶***(100)，所述挤奶***包括：
奶管线(110)；
真空布置(161)，所述真空布置包括真空泵(162)；
挤奶单元(130)，所述挤奶单元包括多个挤奶杯(131a，131b，131c，131d)，每个挤奶杯被配置为在挤奶过程中的奶提取期间适配在动物(200)的相应***(210a，210b)上，其中所述挤奶单元(130)经由奶导管(140)连接到所述奶管线(110)，并且其中每个挤奶杯(131a，131b，131c，131d)包括相应衬垫(220a，220b)和外壳(230a，230b)，从而在所述衬垫(220a，220b)与所述壳体(230a，230b)之间形成脉动空间(225)；
电控脉动器(150)，所述电控脉动器被配置为以两种不同水平调节流体压力的脉动比率和脉动速率，所述两种不同水平被交替地提供给所述挤奶单元(130)的每个挤挤奶杯(131a，131b，131c，131d)的相应脉动空间(225)，从而使得所述相应衬垫(220a，220b)在以下两者之间交替：
B阶段，其中所述衬垫(220a，220b)被打开，并且在挤奶过程期间能够从所述***(210a，210b)提取奶，和
D阶段，其中所述衬垫(220a，220b)塌缩并且压靠在所述***(210a，210b)上；
接收器(160)，***真空(Ps)在所述接收器中普遍存在，所述接收器连接到所述奶管线(110)并且还连接到所述真空布置(161)；
奶量计(170)，所述奶量计布置在所述挤奶单元(130)与所述奶管线(110)之间的所述奶导管(140)中，其中所述奶量计(170)被配置为测量在所述挤奶过程期间经由所述挤奶单元(130)从所述动物(200)排出的每时间单位的奶流量；和
处理设备(190)，所述处理设备可通信地连接到所述奶量计(170)和所述电控脉动器(150)，其中所述处理设备(190)被配置为在所述挤奶过程期间重复地进行：
从所述奶量计(170)获得奶流量测量值；
将获得的奶流量测量值与奶流量下限(MFL)进行比较；以及当所述奶流量测量值低于所述奶流量下限(MFL)时：
向所述脉动器(150)生成命令以施加低脉动速率；以及
向所述脉动器(150)生成命令以施加第一脉动比率，其中所述D阶段比所述B阶段长；或者，当所述奶流量测量值超过所述奶流量下限(MFL)时：
向所述脉动器(150)生成命令以施加高脉动速率；以及
向所述脉动器(150)生成命令以施加第二脉动比率，其中所述B阶段比所述D阶段长。
2.根据权利要求1所述的挤奶***(100)，其中，所述处理设备(190)被配置为当所述奶流量测量值超过所述奶流量下限(MFL)时，在向所述脉动器(150)生成所述命令以施加所述高脉动速率并施加所述第二脉动比率之前，施加等待时段并确保在所述等待时段期间获得的所有奶流量测量值超过所述奶流量下限(MFL)。
3.根据权利要求2所述的挤奶***(100)，其中，所述等待时段为约10秒至20秒。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的挤奶***(100)，其中，所述低脉动速率在每分钟40次至59次脉动的区间内，优选地为约每分钟50次脉动，并且所述B阶段/所述D阶段之间的所述第一脉动比率为约25/75至45/55，优选地为约30/70。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的挤奶***(100)，其中，所述高脉动速率在每分钟55次至90次脉动的区间内，优选地为约每分钟60次脉动，并且所述B阶段/所述D阶段之间的所述第二脉动比率为约55/45至64/36，优选地为60/40。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的挤奶***(100)，所述挤奶***包括：
可控阀(120)，所述可控阀布置在所述奶导管(140)中，经由所述奶导管(140)连接到所述挤奶单元(130)，并且连接到所述奶管线(110)，其中所述可控阀(120)包括可调节通道(122)，其中所述奶管线(110)的流体压力经由所述可调节通道(122)提供给所述奶导管(140)；并且其中，对所述可调节通道(122)的调节导致对所述可控阀(120)上游的所述流体压力的调节。
7.根据权利要求6所述的挤奶***(100)，所述挤奶***包括：
真空压力传感器(180)，所述真空压力传感器被布置成测量所述可控阀(120)上游的所述奶导管(140)中的压力水平。
8.根据权利要求6或权利要求7中任一项所述的挤奶***(100)，其中，所述处理设备(190)可通信地连接到所述可控阀(120)，并且其中所述处理设备(190)被配置为：
将所述获得的奶流量测量值与奶流量上限(MFH)进行比较；
生成控制信号并将所述控制信号提供到所述可控阀(120)，以当所述获得的奶流量测量值低于所述奶流量上限(MFH)时，调节所述可调节通道(122)，以便将所述可控阀(120)上游的低真空水平(PL)的流体压力提供给所述奶导管(140)；或者替代地，
当所述获得的奶流量测量值超过所述奶流量上限(MFH)时，调节所述可调节通道(122)，以便将所述可控阀(120)上游的高真空水平(PH)的流体压力提供给所述奶导管(140)。
9.根据权利要求8所述的挤奶***(100)，其中，所述所述真空布置(161)包括：
高真空管线(111)，其中所述高真空水平(PH)普遍存在；和
低真空管线(112)，其中所述低真空水平(PL)普遍存在；
其中所述真空布置(161)连接到所述可控阀(120)；
并且其中所述处理设备(190)被配置为：
当所述获得的奶流量测量值低于所述奶流量上限(MFH)时，生成控制信号并将所述控制信号提供到调节器(121)，以从所述低真空管线(112)向所述可控阀(120)的干侧(124)供应所述低真空水平(PL)的流体压力，从而作用于柔性膜(123)，所述柔性膜继而调节所述可控阀(120)的所述可调节通道(122)，使得将所述可控阀(120)上游的所述低真空水平(PL)的流体压力提供给所述奶导管(140)；或者替代地，
当所述获得的奶流量测量值超过所述奶流量上限(MFH)时，生成控制信号并将所述控制信号提供到所述调节器(121)，以从所述高真空管线(111)向所述可控阀(120)的所述干侧(124)供应所述高真空水平(PH)的流体压力，从而作用于所述柔性膜(123)，所述柔性膜继而调节所述可控阀(120)的所述可调节通道(122)，使得将所述可控阀(120)上游的所述高真空水平(PH)的流体压力提供给所述奶导管(140)。
10.根据权利要求8或权利要求9中任一项所述的挤奶***(100)，其中，所述处理设备(190)被配置为当所述奶流量测量值超过所述奶流量上限(MFH)时：
向所述脉动器(150)生成命令以施加第三脉动比率而不是所述第二脉动比率，其中所述第三脉动比率的所述B阶段比所述第二脉动比率的所述B阶段长。
11.根据权利要求10所述的挤奶***(100)，其中，所述B阶段/所述D阶段之间的所述第三脉动比率为约65/35至70/30。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的挤奶***(100)，
其中，所述处理设备(190)可通信地连接到所述真空压力传感器(180)，并且其中所述处理设备(190)被配置为在预先确定的时间段期间从所述真空压力传感器(180)获得压力水平测量值的序列；并且
将所述预先确定的时间段期间的每个压力水平测量值与压力阈值极限进行比较；并且，当在所述预先确定的时间段期间所有压力水平测量值超过所述压力阈值极限时：
生成命令以在与所述挤奶单元(130)相关的输出设备(340)上输出警报。
13.根据权利要求12所述的挤奶***(100)，其中，所述预先确定的时间段对应于所述动物(200)能够生成超过所述奶流量上限(MFH)的奶流量的估计最大时间段。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的挤奶***(100)，所述挤奶***包括：
旋转平台(310)，所述旋转平台包括多个挤奶单元(130)，每个挤奶单元附接到所述奶管线(110)。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的挤奶***(100)，其中，所述高真空水平(PH)在45kPa至55kPa的区间内，优选地为约49kPa；并且所述低真空水平(PL)在34kPa至44kPa的区间内，优选地为约40kPa。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的挤奶***(100)，其中，所述奶流量下限(MFL)在约250克/分钟至500克/分钟的区间内，优选地为400克/分钟。
17.根据权利要求8至16中任一项所述的挤奶***(100)，其中，所述奶流量上限(MFH)在约1000克/分钟至3000克/分钟的区间内，优选地为1500克/分钟。
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