RU2773053C1

RU2773053C1 - Device for automated control of the milking process by quarters of a cow's udder

Info

Publication number: RU2773053C1
Application number: RU2021114974A
Authority: RU
Inventors: Ильдар Ильясович Кашапов; Руслан Рушанович Лукманов; Дамир Тагирович Халиуллин; Булат Гусманович Зиганшин; Андрей Владимирович Дмитриев; Инсаф Рафитович Нафиков; Валентина Андреевна Суханова
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-05-30

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture, in particular to devices for mechanization and automation of the milking process of cows. The device for automated control of the milking process by the quarters of the cow’s udder contains a collector with sensors for the flow and electrical conductivity of milk installed in chambers with a calibrated hole, an electronic switchboard, milking cups, a pneumatic cylinder connected through an electromagnetic valve to a vacuum wire and connected by a flexible mechanical connection to the collector, a milk flow meter sensor with a vacuum switch, a milk pipeline, an electromagnetic pulsator connected to the milking control unit, a vacuum wire and a double vacuum hose in pairs to the milking cups. On each branch pipe of the variable vacuum distribution chamber in the milking cups there is a controlled valve mechanism consisting of an electromagnetic coil and a core in the form of a neodymium magnet with a cylindrical valve fixed at the lower end having a communication channel with atmospheric pressure and a groove on the side surface. In this case, the stroke of the core in the upper part of the valve mechanism is limited by a fixed stop made of ferromagnetic material with a hole.

EFFECT: reliability of operation and the quality of washing of the milking machine increases.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для механизации и автоматизации процесса доения коров.The invention relates to agriculture, in particular to devices for mechanization and automation of the process of milking cows.

Известен манипулятор для доения коров, содержащий в качестве основных узлов автомат управления, исполнительный механизм, дугообразную подвеску и улавливатель доильных стаканов, исполнительный механизм выполнен в виде вертикально смонтированного на коллекторе доильного аппарата между стаканами пневмоцилиндра со штоком, верхний конец которого оборудован оголовком в виде эллипсоида с горизонтальной большой осью, а доильный аппарат центрирован в разрезных кольцах саморегулируемых телескопических связей улавливателя доильных стаканов, закрепленного на исполнительном механизме и соединенного с подвеской гибкой связью, регулируемой по высоте [1].A manipulator for milking cows is known, containing as the main components a control machine, an actuator, an arc-shaped suspension and a catcher for milking cups, the actuator is made in the form of a milking machine vertically mounted on the manifold between the cups of a pneumatic cylinder with a rod, the upper end of which is equipped with a cap in the form of an ellipsoid with horizontal major axis, and the milking machine is centered in the split rings of self-adjusting telescopic links of the teat cup catcher, fixed on the actuator and connected to the suspension with a flexible link, adjustable in height [1].

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, большая материалоемкость, отсутствие датчика-счетчика потока молока, невозможность автоматического управления доением коров, недостаточная надежность работы манипулятора.The disadvantages of the known device are the complexity of the design, the high consumption of materials, the lack of sensor-counter milk flow, the inability to automatically control the milking of cows, the lack of reliability of the manipulator.

Известен манипулятор доильной установки, содержащий держатель доильных стаканов, снабженных сильфонными механизмами додаивания и ловушкой, установленными на штоке, управляемом первым пневмоцилиндром, который в свою очередь соединен с поворотным рычагом, управляемым вторым пневмоцилиндром вывода манипулятора; блок управления, состоящий из четырех датчиков, каждый из которых своими входами соединены через коллекторы с доильными стаканами, а выходами с молочным шлангом через управляемый пневмозажим с общим молокопроводом [2].Known manipulator of the milking machine, containing the holder of milking cups, equipped with bellows milking mechanisms and a trap mounted on a rod controlled by the first pneumatic cylinder, which in turn is connected to a rotary lever controlled by the second pneumatic cylinder output of the manipulator; a control unit consisting of four sensors, each of which is connected with its inputs through manifolds to teat cups, and outputs with a milk hose through a controlled pneumatic clamp with a common milk line [2].

К недостаткам известного устройства относятся конструктивная сложность, невозможность индивидуального отключения выдоенной доли вымени от вакуума с целью исключения холостого доения, отсутствие регулирования режимов работы доильного аппарата (частота пульсации, соотношение тактов) в зависимости от скорости молокоотдачи, отсутствие контроля температуры и электропроводности молока для диагностики состояния вымени животного с последующей цифровой обработкой и передачей данных в компьютерную сеть.The disadvantages of the known device include structural complexity, the impossibility of individual disconnection of the milked udder share from vacuum in order to exclude idle milking, the lack of regulation of the operating modes of the milking machine (pulsation frequency, the ratio of cycles) depending on the rate of milk ejection, the lack of temperature control and the electrical conductivity of milk for diagnosing the condition. animal udder with subsequent digital processing and data transmission to a computer network.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототип) является устройство, содержащее коллектор с датчиками потока и электропроводности молока, установленных в специальных камерах с калиброванным отверстием, электронный коммутатор, доильные стаканы, пневмоцилиндр, подключенный через электромагнитный клапан к вакуумпроводу и соединенный гибкой механической связью с коллектором, датчик-счетчик потока молока с отключателем вакуума, молокопровод, электромагнитный пульсатор, подключенный к блоку управления доением, вакуумпроводу и попарно двойным вакуумным шлангом к доильным стаканам [3].The closest in technical essence to the proposed invention (prototype) is a device containing a collector with sensors for the flow and electrical conductivity of milk installed in special chambers with a calibrated hole, an electronic switch, teat cups, a pneumatic cylinder connected through a solenoid valve to a vacuum line and connected by a flexible mechanical connection with a collector, a milk flow counter with a vacuum switch, a milk line, an electromagnetic pulsator connected to the milking control unit, a vacuum line and a double vacuum hose in pairs to the teat cups [3].

Недостатком прототипа является расположение клапана в патрубке молочной камеры коллектора, который создает дополнительное гидравлическое сопротивление, что снижает пропускную способность, способствует налипанию молочного жира и образованию молочного камня, так же сложность промывки коллектора и клапанного механизма.The disadvantage of the prototype is the location of the valve in the nozzle of the milk chamber of the collector, which creates additional hydraulic resistance, which reduces throughput, contributes to the sticking of milk fat and the formation of milk stone, as well as the complexity of flushing the collector and valve mechanism.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.The objective of the invention is to eliminate these disadvantages.

Технический результат - повышение эксплуатационной надежности работы и качества промывки доильного аппарата при своевременном определении окончания доения и независимом отключении каждого доильного стакана.The technical result is an increase in the operational reliability of the operation and the quality of washing the milking machine with the timely determination of the end of milking and the independent shutdown of each teat cup.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы, содержащем коллектор с датчиками потока и электропроводности молока, установленных в специальных камерах с калиброванным отверстием, электронный коммутатор, доильные стаканы, пневмоцилиндр, подключенный через электромагнитный клапан к вакуумпроводу и соединенный гибкой механической связью с коллектором, датчик-счетчик потока молока с отключателем вакуума, молокопровод, электромагнитный пульсатор, подключенный к блоку управления доением, вакуумпроводу и попарно двойным вакуумным шлангом к доильным стаканам, согласно изобретению, на каждом патрубке распределительной камеры переменного вакуума в доильные стаканы расположен управляемый клапанный механизм, состоящий из электромагнитной катушки и сердечника в виде неодимового магнита с закрепленным на нижнем конце цилиндрическим клапаном, имеющим канал сообщения с атмосферным давлением и паз на боковой поверхности, при этом ход сердечника в верхней части клапанного механизма ограничивается неподвижным упором из ферромагнитного материала с отверстием.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed device for automated control of the process of milking in the quarters of the cow's udder, containing a collector with milk flow and electrical conductivity sensors installed in special chambers with a calibrated hole, an electronic switch, milking cups, a pneumatic cylinder connected through an electromagnetic valve to a vacuum line and connected by a flexible mechanical connection to a manifold, a milk flow counter with a vacuum switch, a milk line, an electromagnetic pulsator connected to the milking control unit, a vacuum line and in pairs a double vacuum hose to the teat cups, according to the invention, on each branch pipe of the variable vacuum distribution chamber in milking cups there is a controlled valve mechanism, consisting of an electromagnetic coil and a core in the form of a neodymium magnet with a cylindrical valve fixed at the lower end, having a communication channel with atmospheric pressure and a groove on the side surface, while the stroke of the core in the upper part of the valve mechanism is limited by a fixed stop made of ferromagnetic material with a hole.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема устройства для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы, на фиг. 2 - доильные стаканы с коллектором, снабженным управляемыми клапанными механизмами, на фиг. 3 клапанный механизм, на фиг. 4 разрез А-А фиг. 3.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general diagram of a device for automated control of the milking process by quarters of a cow's udder, in Fig. 2 - teat cups with a collector equipped with controlled valve mechanisms, in FIG. 3 valve mechanism, in Fig. 4 section A-A of FIG. 3.

Устройство для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы содержит коллектор 1 с датчиками 2 потока и электропроводности молока, установленных в специальных камерах 3 с калиброванным отверстием 4, электронный коммутатор 5, доильные стаканы 6, пневмоцилиндр 7, подключенный через электромагнитный клапан 8 к вакуумпроводу 9 и соединенный гибкой механической связью 10 с коллектором 1, датчик-счетчик 11 потока молока с отключателем 12 вакуума, молокопровод 13, электромагнитный пульсатор 14, подключенный к блоку 15 управления доением, вакуумпроводу 9 и попарно двойным вакуумным шлангом 16 к доильным стаканам 6. На каждом патрубке 17 распределительной камеры 18 переменного вакуума в доильные стаканы 6 расположен управляемый клапанный механизм 19, состоящий из электромагнитной катушки 20 и сердечника 21 в виде неодимового магнита с закрепленным на нижнем конце цилиндрическим клапаном 22, имеющим канал 23 для сообщения с атмосферным давлением межстенной камеры доильного стакана при его закрытом состоянии и паз 24 на боковой поверхности для ограничения вращения при перемещении. При этом ход сердечника 21 в верхней части клапанного механизма 19 ограничивается неподвижным упором 25 из ферромагнитного материала с отверстием 26.The device for automated control of the milking process by quarters of the cow's udder contains a collector 1 with sensors 2 for the flow and electrical conductivity of milk installed in special chambers 3 with a calibrated hole 4, an electronic switch 5, teat cups 6, a pneumatic cylinder 7 connected through an electromagnetic valve 8 to a vacuum line 9 and connected by a flexible mechanical connection 10 to the collector 1, the sensor-counter 11 of the milk flow with a vacuum switch 12, the milk line 13, the electromagnetic pulsator 14 connected to the milking control unit 15, the vacuum line 9 and in pairs the double vacuum hose 16 to the teat cups 6. On each pipe 17 of the distribution chamber 18 of variable vacuum in the milking cups 6 is a controlled valve mechanism 19, consisting of an electromagnetic coil 20 and a core 21 in the form of a neodymium magnet with a cylindrical valve 22 fixed at the lower end, having a channel 23 for communication with atmospheric pressure of the interwall chamber up to ash cup when it is closed and a groove 24 on the side surface to limit rotation during movement. In this case, the stroke of the core 21 in the upper part of the valve mechanism 19 is limited by a fixed stop 25 made of ferromagnetic material with a hole 26.

Устройство для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени работает следующим образом.The device for automated control of the milking process by quarters of the udder works as follows.

При нажатии кнопки «Пуск» блока управления 15 в пневмоцилиндр 7, через электромагнитный клапан 8 поступает атмосферное давление и гибкая механическая связь 10 вытягивается, следуя за коллектором 1. На электромагнитные катушки 20, подключенные через электронный коммутатор 5 к блоку управления 15, подается электрический ток, и сердечники 21 в виде неодимовых магнитов закрепленные к цилиндрическим клапанам 22 одновременно поднимаются вверх, соединяя распределительные камеры 18 переменного вакуума с доильными стаканами 6. При этом сердечники в верхней части притягиваются к неподвижным упорам 25 из ферромагнитного материала и удерживаются в верхнем положении. Затем из молокопровода 13 вакуум поступает в датчик-счетчик потока молока 11, далее через открытый отключатель вакуума 12, управляемый электромагнитным клапаном 8, поступает в коллектор 1 и к доильным стаканам 6. Одновременно начинает работать электромагнитный пульсатор 14, подключенный к блоку управления доением 15, вакуумпроводу 9 и попарно двойным вакуумным шлангом 16 через распределительную камеру 18 и клапанный механизм 19 к доильным стаканам 6, подавая в них переменный вакуум.When the “Start” button of the control unit 15 is pressed, atmospheric pressure is supplied to the pneumatic cylinder 7 through the solenoid valve 8 and the flexible mechanical connection 10 is pulled out, following the collector 1. An electric current is supplied to the electromagnetic coils 20 connected through the electronic switch 5 to the control unit 15 , and the cores 21 in the form of neodymium magnets fixed to the cylindrical valves 22 simultaneously rise up, connecting the distribution chambers 18 of variable vacuum with the teat cups 6. At the same time, the cores in the upper part are attracted to the fixed stops 25 of ferromagnetic material and are held in the upper position. Then, from the milk line 13, the vacuum enters the sensor-counter of the milk flow 11, then through the open vacuum switch 12, controlled by the solenoid valve 8, it enters the collector 1 and to the teat cups 6. At the same time, the electromagnetic pulsator 14 starts working, connected to the milking control unit 15, vacuum line 9 and in pairs with a double vacuum hose 16 through the distribution chamber 18 and the valve mechanism 19 to the teat cups 6, applying an alternating vacuum to them.

Оператор одевает доильные стаканы 6 на соски вымени коровы и начинается процесс доения. Молоко от доильных стаканов 6 поступает в специальную камеру 3 с калиброванным отверстием 4, в которой расположены электродные датчики 2 потока и электропроводности молока. Контакты датчиков замыкаются, начинается контроль поступления молока от каждой четверти вымени, одновременно определяется электропроводность молока, характеризующая состояние здоровья четверти вымени коровы. Калиброванное отверстие 4 имеет пропускную способность 50 мл/мин. При большей скорости молокоотдачи контакты датчиков 2 потока и электропроводности молока всегда замкнуты, поскольку молоко переполняет специальную камеру 3 и сливается в коллектор 1.The operator puts milking cups 6 on the teats of the cow's udder and the milking process begins. Milk from teat cups 6 enters a special chamber 3 with a calibrated hole 4, in which electrode sensors 2 are located for the flow and electrical conductivity of milk. The contacts of the sensors are closed, the control of milk flow from each quarter of the udder begins, at the same time the electrical conductivity of milk is determined, which characterizes the health status of the cow's udder quarter. Calibrated hole 4 has a flow rate of 50 ml/min. At a higher milk flow rate, the contacts of the sensors 2 for the flow and electrical conductivity of milk are always closed, since the milk overflows the special chamber 3 and drains into the collector 1.

В конце доения, когда поток молока с каждой четверти вымени становится меньше 50 мл/мин, уровень молока в специальной камере 3 снижается и все молоко стекает через калиброванное отверстие 4, датчики 2 потока и электропроводности молока размыкаются и блок управления 15 подает команду на электромагнитную катушку 20, которая втягивает сердечник 21 с цилиндрическим клапаном 22, последний перекрывает патрубок 17 распределительной камеры 18 переменного вакуума. Причем цилиндрический клапан 22 имеет паз 24 на боковой поверхности для устранения вращения при перемещении. Через канал 23 сообщения с атмосферным давлением цилиндрического клапана 22 поступает воздух в межстенную камеру доильного стакана 6 и процесс доения в доильном стакане 6 завершается в такте сжатия. Аналогично происходит в других доильных стаканах.At the end of milking, when the milk flow from each quarter of the udder becomes less than 50 ml / min, the milk level in the special chamber 3 decreases and all the milk flows through the calibrated hole 4, the sensors 2 for the flow and electrical conductivity of the milk open and the control unit 15 sends a command to the electromagnetic coil 20, which retracts the core 21 with a cylindrical valve 22, the latter covers the branch pipe 17 of the distribution chamber 18 of the variable vacuum. Moreover, the cylindrical valve 22 has a groove 24 on the side surface to eliminate rotation during movement. Through the channel 23 of communication with atmospheric pressure of the cylindrical valve 22, air enters the interwall chamber of the teat cup 6 and the milking process in the teat cup 6 is completed in the compression stroke. The same happens in other teat cups.

После окончания доения последней четверти блок 15 управления через электромагнитный клапан 8 подает команду на отключатель вакуума 12, одновременно от этого же клапана подается вакуумметрическое давление в пневмоцилиндр 7, который втягивает гибкую механическую связь 10 и коллектор 1 с доильными стаканами 6 отсоединяется от вымени коровы. Процесс доения завершен.After the milking of the last quarter, the control unit 15 sends a command to the vacuum switch 12 through the solenoid valve 8, at the same time vacuum pressure is supplied from the same valve to the pneumatic cylinder 7, which retracts the flexible mechanical connection 10 and the collector 1 with the teat cups 6 is disconnected from the cow's udder. The milking process is completed.

Список использованной литературыList of used literature

1. Патент 2186486 Российская Федерация, МПК A01J 5/00. Манипулятор доения (описание изобретения) / Кормановский Л.П. (RU), Пурецкий В.М. (RU), Соловьев Р.В. (RU), Макаров Э.Р. (RU), Соловьев В.Р. (RU), опубл. 10.03.2002 - аналог.1. Patent 2186486 Russian Federation, IPC A01J 5/00. Milking manipulator (description of the invention) / Kormanovsky L.P. (RU), Puretsky V.M. (RU), Solovyov R.V. (RU), Makarov E.R. (RU), Soloviev V.R. (RU), publ. 03/10/2002 - analogue.

2. А.с. СССР №1750511 А1, М.Кл. A01J 5/14. Манипулятор доильной установки / Ужик В.Ф., Брозенцев В.И., опубл. 30.07.1992, Бюл. №28 - аналог.2. A.s. USSR No. 1750511 A1, M.Cl. A01J 5/14. Milking machine manipulator / Uzhik V.F., Brozentsev V.I., publ. 07/30/1992, Bull. No. 28 - analogue.

3. Патент 2738473 Российская Федерация, МПК A01J 5/00. Устройство для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы (описание изобретения) / Цой Ю.А. (RU), Кирсанов В.В. (RU), Зеленцов А.И. (RU), Ряузов А.А. (RU), Фокин А.И. (RU), Кашапов И.И. (RU), Баишева Р.А. (RU), Романов Д.В. (RU); заявитель и патентообладатель ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. - №2005112559/11; заявл. 03.07.20; - Опубл. 14.12.20. Бюл. №35 - 10 с. - прототип.3. Patent 2738473 Russian Federation, IPC A01J 5/00. Device for automated control of the process of milking by quarters of the udder of a cow (description of the invention) / Tsoy Yu.A. (RU), Kirsanov V.V. (RU), Zelentsov A.I. (RU), Ryauzov A.A. (RU), Fokin A.I. (RU), Kashapov I.I. (RU), Baisheva R.A. (RU), Romanov D.V. (RU); applicant and patent holder FGBNU FNATS VIM. - No. 2005112559/11; dec. 07/03/20; - Published. 12/14/20. Bull. No. 35 - 10 s. - prototype.

Claims

Устройство для автоматизированного управления процессом доения по четвертям вымени коровы, содержащее коллектор с датчиками потока и электропроводности молока, установленных в камерах с калиброванным отверстием, электронный коммутатор, доильные стаканы, пневмоцилиндр, подключенный через электромагнитный клапан к вакуумпроводу и соединенный гибкой механической связью с коллектором, датчик-счетчик потока молока с отключателем вакуума, молокопровод, электромагнитный пульсатор, подключенный к блоку управления доением, вакуумпроводу и попарно двойным вакуумным шлангом - к доильным стаканам, отличающееся тем, что на каждом патрубке распределительной камеры переменного вакуума в доильные стаканы расположен управляемый клапанный механизм, состоящий из электромагнитной катушки и сердечника в виде неодимового магнита с закрепленным на нижнем конце цилиндрическим клапаном, имеющим канал сообщения с атмосферным давлением и паз на боковой поверхности, при этом ход сердечника в верхней части клапанного механизма ограничивается неподвижным упором из ферромагнитного материала с отверстием.A device for automated control of the milking process for quarters of a cow's udder, containing a manifold with sensors for the flow and electrical conductivity of milk installed in chambers with a calibrated hole, an electronic switch, milking cups, a pneumatic cylinder connected through a solenoid valve to a vacuum line and connected by a flexible mechanical connection to the manifold, a sensor - a milk flow meter with a vacuum switch, a milk line, an electromagnetic pulsator connected to the milking control unit, a vacuum line and a double vacuum hose in pairs - to the teat cups, characterized in that a controlled valve mechanism is located on each branch pipe of the variable vacuum distribution chamber into the milking cups, consisting from an electromagnetic coil and a core in the form of a neodymium magnet with a cylindrical valve fixed at the lower end, having a channel for communication with atmospheric pressure and a groove on the side surface, while the core travel in the upper part of the valve th mechanism is limited by a fixed stop made of ferromagnetic material with a hole.