устройство для учета надоев молока

Формула изобретения

Устройство для учета надоев молока содержит приемную камеру, связанную патрубками с молокопроводом и коллектором, и датчик учета надоенного молока, выполненный в виде трансформатора, закрепленный на мерной камере и взаимодействующий с регистрирующим устройством, отличающееся тем, что корпус датчика учета надоенного молока выполнен Т-образным, крышка которого имеет отверстие, закрытое влагонепроницаемой мембраной, с внутренней стороны на крышку опирается приемная платформа Т-образной формы, внутри которой выполнена П-образная проточка, высотой, равной высоте обмотки трансформатора, и наружный диаметр которой равен меньшему внутреннему диаметру корпуса датчика учета надоенного молока, при этом по центральной оси приемной платформы в ее проточке установлен составной сердечник, нижняя кромка которого совпадает с нижней кромкой вторичной обмотки трансформатора и состоящий из верхней ферритовой и нижней диэлектрической частей, по длине последняя равна длине вторичной обмотки трансформатора и опирается на калибровочную пружину, противоположный конец которой жестко закреплен на регулировочном винте, при этом сердечник и калибровочная пружина расположены во внутреннем отверстии каркаса, на наружной верхней части которого намотаны катушки трансформатора, при этом над нижней частью каркаса первичной обмотки трансформатора установлен упор, соприкасающийся с ним и закрепленный на внутренней поверхности корпуса датчика учета надоенного молока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к животноводству, в частности к устройствам для учета молока в молокопроводных системах доильных установок на молочных фермах.

Известен счетчик молока вакуумированной молочной линии (пат. РФ №2048075, кл. 6 А01J 5/01). Счетчик содержит сообщенные между собой через клапан камеры - приемную с поплавком и мерную, трубку переменного вакуума, соединенную с мерной камерой, шланг, соединяющий мерную камеру с молокопроводом, и счетный механизм. Поплавок соединен через шток со вторым клапаном, установленным между камерой и патрубком, к которому присоединен генератор импульсов (пульсатор), связанный со счетным механизмом и с пневмореле, соединенным с трубкой переменного вакуума. При повышении уровня молока в приемной камере поплавок всплывает и, перемещая шток и открывая второй клапан, соединяет его с пульсатором. Последний подает импульсы на счетный механизм и пневмореле, которое соединяет камеру с атмосферой или с вакуумной линией. При подаче атмосферы клапан поднимается и отделяет мерную камеру от приемной, а молоко вытесняется воздухом по шлангу в молокопровод. При подаче вакуума в мерную камеру клапан открывается, и молоко заполняет камеру.

Недостатки данного счетчика:

1. Используется объемный способ дозирования без учета изменения плотности молока из-за насыщения его воздухом, что ведет к увеличению погрешности измерений.

2. Наличие подвижных элементов (поплавок, клапан), работающих в молоке, что ведет к налипанию на их поверхность молочного жира, в результате изменяется масса элементов и, соответственно, количество дозируемого молока.

3. Нет возможности следить за скоростью молокоотдачи животного.

4. Использование генератора импульсов (пульсатора) в качестве привода счетного механизма усложняет конструкцию счетчика.

5. Отсутствие электрического выходного сигнала, удобного для последующей его обработки на персональном компьютере и сохранения полученных результатов.

6. Остается неучтенной последняя доза молока.

7. Отсутствие возможности произвести отбор проб молока на анализ.

Известен счетчик молока (пат. РФ №2233081, кл. 7 А01J 5/01). Счетчик содержит приемную камеру с отверстием и патрубками для подачи молока и подачи вакуума, трубку с калиброванным отверстием и датчиком верхнего уровня, мерную камеру с переливным патрубком, питающий канал с разделительным клапаном, электромагнитный клапан, сообщающий питающий канал с атмосферой, датчик нижнего уровня, усилитель, реле времени, переключатель режима работы, задатчик масштабного коэффициента со счетным устройством и блоком индикации. При поступлении молока в приемную и мерную камеры датчик нижнего уровня срабатывает, и уровень молока поднимается до датчика верхнего уровня, что обеспечивает срабатывание разделительного клапана для подачи молока в молокопровод.

Недостатки данного счетчика:

1. Используется объемный способ дозирования без учета изменения плотности молока из-за насыщения его воздухом.

2. Наличие калибровочного отверстия. Из-за адгезии молока происходит изменение его диаметра, что ведет к увеличению погрешности измерений.

3. Нет возможности следить за скоростью молокоотдачи животного.

4. Остается неучтенной последняя доза молока.

5. Сложность регистрирующего устройства.

6. Наличие электродов в молочно-воздушной среде приводит к их окислению.

7. Не позволяет производить отбор проб молока для анализа.

Известно устройство измерения количества молока в потоке (пат. РФ №2208312, кл. 7 А01J 5/01, 7/00, G01F 3/00). Устройство измерения количества молока в потоке содержит измерительную камеру с входным патрубком, в нижней части которой расположены входной патрубок с электромагнитным клапаном-отсекателем, который связан с молочным насосом, датчики верхнего и нижнего уровней, размещенные в измерительной камере, микропроцессорный блок управления с блоком цифровой индикации.

Недостатки данного устройства:

1. Используется объемный способ дозирования без учета изменения плотности молока из-за насыщения его воздухом, что ведет к увеличению погрешности измерений.

2. Наличие подвижных элементов (поплавок, клапан), работающих в молоке, что ведет к налипанию на их поверхность молочного жира, в результате изменяется масса элементов и, соответственно, количество дозируемого молока.

3. Отсутствие возможности произвести отбор проб молока на анализ.

Известен счетчик молока (пат. РФ №2081562, кл. 7 А01J 5/01). В верхней части приемной камеры устройства расположен поплавок, соединенный полым с нижнего конца штоком, имеющим боковое отверстие в верхней части, с патрубком подачи вакуума, в мерной камере выполнен питающий канал в виде цилиндрического патрубка, вход которого посредством электромагнитного клапана соединяется с атмосферой, а выход с расположенным на нем клапаном в виде перевернутого стакана с уплотнительным элементом размещен в верхней части мерной камеры. Блок управления содержит усилитель, вход которого соединен с чувствительным элементом датчика уровня, а выход через формирователь импульса соединен с электромагнитным клапаном и через задатчик масштабного коэффициента - со счетным устройством и связанным с последним блоком индикации.

Недостатки данного счетчика:

1. Используется объемный способ дозирования без учета изменения плотности молока из-за насыщения его воздухом, что ведет к увеличению погрешности измерений.

2. Отсутствие возможности произвести отбор проб молока на анализ.

3. Сложность регистрирующего устройства.

Известен счетчик количества надоенного молока (а.с. СССР №1250225, кл. 4 А01J 7/00), содержащий приемную камеру, связанную патрубками с молокопроводом и коллектором, а отверстиями - с блокирующей камерой, ограниченной сверху кольцевым магнитом, а снизу - катушкой электромагнита, мерную камеру с сливным патрубком и первым пневмоканалом, камеру стабилизации давления, связанную при помощи трубки с мерной камерой, при этом блокирующая камера соединена с помощью сливной трубки с мерной камерой, снабженной датчиком массы молока, выполненным в виде эластичной перегородки, отделяющей мерную камеру от камеры стабилизации давления и соединенной с источником магнитной энергии, сблокированным с герметичным управляемым контактом, установленным на дне камеры стабилизации давления, электропневмоклапан, механизм привода сумматора, выполненный в виде пневмокамеры с эластичными стенками, с которой связан шток управления сумматором, сумматор, при этом вход электропневмоклапана связан с атмосферой, а выход посредством второго пневмоканала подсоединен к пневмокамере, на конце сливной трубки, расположенном в блокировочной камере, установлен подвижный сердечник с осевым каналом и двойным клапаном, а на противоположном конце - переливной клапан, сблокированный со сливным патрубком, последовательно соединенные с источником питания нормально замкнутая кнопка, герметично управляемый контакт, катушка промежуточного реле, пара нормально замкнутых контактов которого последовательно соединена с катушкой электропневмоклапана, а пара нормально разомкнутых контактов последовательно соединена с катушкой электромагнита, счетчик снабжен переключателем режимов работы, измерителем остаточного молока, тумблером, направляющим цилиндром, внутри которого размещен источник магнитной энергии, установленный вертикально на дне камеры стабилизации давления, а тумблер включен последовательно между катушкой электромагнита и источником питания, при этом пневмокамера выполнена в виде полого пневмоцилиндра, с торцов закрытого опорной и подвижной площадками, последняя из которых с внешней стороны пневмоцилиндра подпружинена и соединена со штоком управления сумматором, а переключатель режимов работы выполнен в виде ползуна, расположенного в пустотелом корпусе с торцевыми каналами и снабженного поперечным каналом, причем один конец ползуна пропущен через проем опорной площадки вовнутрь пневмоцилиндра и жестко соединен с подвижной площадкой, а пустотелый корпус снабжен отверстием и третьим пневмоканалом и жестко соединен одним концом с опорной площадкой, а противоположным - с корпусом мерной камеры, с которой связан торцовым каналом с возможностью перекрытия его ползуном, при этом первый пневмоканал связан с пустотелым корпусом, а поперечный канал расположен в ползуне с возможностью одновременного совмещения с отверстием и первым пневмоканалом, причем третий пневмоканал соединен с выходом электропневмоклапана и расположен с возможностью перекрытия его ползуном между отверстием в пустотелом корпусе и корпусом мерной камеры, а измеритель остаточного молока выполнен в виде капиллярной тонкостенной трубки, совмещенной со шкалой, и размещенным внутри нее постоянным магнитом, при этом капиллярная трубка установлена параллельно корпусу направляющего цилиндра.

Измеритель остаточного молока выполнен в виде цифрового индикатора и набора герметичных управляемых контактов, которые равномерно распределены по вертикали, жестко прикреплены к поверхности направляющего цилиндра и включены последовательно со знаковыми электродами цифрового индикатора.

Недостатки данного счетчика:

1. Большое количество различных электрических контактов и пневмореле, что в целом усложняет конструкцию счетчика и снижает его эксплуатационную надежность.

2. Также эксплуатационную надежность счетчика снижает и тот факт, что названные выше элементы должны работать синхронно.

3. Использование мембраны в качестве элемента, воспринимающего нагрузку от поступающего молока, снижает достоверность учета, так как со временем мембрана теряет свою эластичность, меняя при этом свои характеристики.

4. Также использование мембраны в качестве элемента, воспринимающего нагрузку от поступающего молока, делает невозможным регулировать дозы молока, отмериваемых предложенным измерителем, и производить его тарировку.

5. Невозможно использовать счетчик в качестве потокомера.

6. Отсутствие возможности произвести отбор проб молока на анализ.

7. Сложность регистрирующего устройства.

Наиболее близким аналогом к заявленному устройству относится счетчик молока (а.с. СССР №1344291, кл. 4 А01J 7/00), содержащий мерную камеру, установленную внутри сливной камеры, и датчик, взаимодействующий с регистрирующим устройством, мерная камера посредством эластичного держателя закреплена на стенках сливной камеры, при этом датчик закреплен на мерной камере.

Датчик выполнен в виде трансформатора, сердечник которого закреплен на мерной камере.

Недостатки данного счетчика:

1. Использование эластичного держателя в качестве элемента, воспринимающего нагрузку от поступающего молока, снижает достоверность учета, так как со временем держатель, работающий в молоковоздушной среде, теряет свою эластичность, в результате изменяются его характеристики.

2. На повышение погрешности учета оказывает влияние то, что под действием молока, поступающего в мерную камеру, оно вызывает дополнительные колебания в контуре трансформатора от перемещения сердечника, которые сложно учесть, а в конструкции не предусмотрено успокоителя колебаний эластичного держателя.

3. Адгезия молока на стенках мерной камеры также повышает погрешность учета.

4. Корпус датчика трансформаторного типа находится в сливной камере, что вызывает риск затопления его молоком и, как следствие, вывод его из строя.

5. Ввиду того что мерная камера закреплена на стенках сливной камеры посредством эластичного держателя, при некотором угле наклона возможно заклинивание сердечника в корпусе трансформатора из-за нарушения соосности, что ведет к потере работоспособности счетчика и, как следствие, к невозможности дальнейшего учета молока.

6. Во время опорожнения мерной камеры часть молока, поступающая в нее, сливается вместе с уже отмеренной дозой в сливную камеру и соответственно остается неучтенной, что увеличивает погрешность измерений у рассматриваемого устройства.

7. Нет возможности следить в реальном времени за скоростью молокоотдачи.

8. Остается неучтенной последняя доза молока.

9. Нет возможности произвести отбор проб молока на анализ.

10. В конструкции не предусмотрено элементов для регулировки и тарировки датчика.

Задача - повышение точности учета надаиваемого молока и надежности работы устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для учета надоев молока содержит приемную камеру, связанную патрубками с молокопроводом и коллектором, и датчик учета надоенного молока, выполненный в виде трансформатора, закрепленный на мерной камере и взаимодействующий с регистрирующим устройством. При этом корпус датчика учета надоенного молока выполнен Т-образным, крышка которого имеет отверстие, закрытое влагонепроницаемой мембраной, с внутренней стороны на крышку опирается приемная платформа Т-образной формы, внутри которой выполнена П-образная проточка, высотой, равной высоте обмотки трансформатора, и наружный диаметр которой равен меньшему внутреннему диаметру корпуса датчика учета надоенного молока, при этом по центральной оси приемной платформы в ее проточке установлен составной сердечник, нижняя кромка которого совпадает с нижней кромкой вторичной обмотки трансформатора и состоящий из верхней ферритовой и нижней диэлектрической частей, по длине последняя равна длине вторичной обмотки трансформатора и опирается на калибровочную пружину, противоположный конец которой жестко закреплен на регулировочном винте, при этом сердечник и калибровочная пружина расположены во внутреннем отверстии каркаса, на наружной верхней части которого намотаны катушки трансформатора, при этом над нижней частью каркаса первичной обмотки трансформатора установлен упор, соприкасающийся с ним и закрепленный на внутренней поверхности корпуса датчика учета надоенного молока.

Новые существенные признаки:

1. Корпус датчика учета надоенного молока выполнен Т-образным, крышка которого имеет отверстие, закрытое влагонепроницаемой мембраной.

2. С внутренней стороны на крышку опирается приемная платформа Т-образной формы, внутри которой выполнена П-образная проточка.

3. Высота П-образной проточки равна высоте обмотки трансформатора и наружный диаметр приемной платформы равен меньшему внутреннему диаметру корпуса датчика учета надоенного молока.

4. По центральной оси приемной платформы в ее проточке установлен составной сердечник, нижняя кромка которого совпадает с нижней кромкой вторичной обмотки трансформатора и состоящий из верхней ферритовой и нижней диэлектрической частей.

5. Нижняя диэлектрическая часть равна длине вторичной обмотки трансформатора и опирается на калибровочную пружину, противоположный конец которой жестко закреплен на регулировочном винте.

6. Сердечник и калибровочная пружина расположены во внутреннем отверстии каркаса, на наружной верхней части которого установлены катушки трансформатора.

7. Над нижней частью каркаса первичной обмотки трансформатора установлен упор, соприкасающийся с ним и закрепленный на внутренней поверхности корпуса датчика учета надоенного молока.

Перечисленные новые существенные признаки необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Технический результат достигается за счет того, что корпус датчика учета надоенного молока выполнен Т-образным как для создания подмембранной полости, так и для повышения технологичности сборки и ликвидации перекоса при перемещении Т-образной приемной платформы. В крышке выполнено отверстие, закрытое влагонепроницаемой мембраной, позволяющее не допустить проникновение молока во внутрь корпуса датчика учета надоенного молока при восприятии нагрузки от накапливаемого молока Т-образной приемной платформой. С внутренней стороны на крышку опирается Т-образная приемная платформа, на которую воздействует масса надоенного молока. Приемная платформа опирается на крышку для предотвращения в начальный период (молока нет) выдавливания ее калибровочной пружиной во внутрь приемно-накопительной емкости. Высота выполнения П-образной проточки в приемной платформе, равной высоте обмотки трансформатора, позволяет приемной платформе под воздействием молока опускаться на максимальную глубину, равную высоте обмотки. Выполнение наружного диаметра приемной платформы, равному меньшему внутреннему диаметру корпуса датчика учета надоенного молока, позволит исключить перекосы при движении приемной платформы под воздействием массы надоенного молока внутри корпуса датчика учета надоенного молока. По центральной оси приемной платформы в ее проточке установлен составной сердечник, состоящий из ферритовой и диэлектрической частей, нижняя кромка которого совпадает с нижней кромкой вторичной обмотки трансформатора, причем длина диэлектрической части равна длине вторичной обмотки. При перемещении составного сердечника вниз под действием нагрузки от молока ферритовая составляющая частично перекрывает вторичную обмотку, наводя в ней ЭДС, которая фиксируется блоком регистрирующих устройств. Между диэлектрической частью ферритового сердечника и регулировочным болтом установлена калибровочная пружина, которая служит основным элементом, воспринимающим нагрузку от массы поступающего молока и выполняющая ту же функцию, что и в пружинных весах. Составной сердечник, калибровочная пружина, жестко закрепленная на регулировочном винте, находятся внутри каркаса, что исключает перекосы во время работы, соответственно повышая надежность и точность устройства. Установка упора над нижней частью каркаса первичной обмотки трансформатора в соприкосновении с ним и закрепленного на внутренней поверхности корпуса датчика учета надоенного молока служит для закрепления каркаса внутри корпуса датчика учета надоенного молока, предотвращая его перемещения вдоль центральной оси.

Все вышеперечисленные признаки повышают точность при учете надоенного молока за счет калибровочной пружины и перемещения ферритовой части составного сердечника внутри вторичной обмотки трансформатора и надежности работы устройства за счет устранения перекосов.

На фиг.1 схематично изображено устройство для учета надоев молока; фиг.2 схематично изображен датчик учета надоенного молока.

Устройство для учета надоев молока содержит (см. фиг.1) приемную камеру 1 цилиндрической формы, в верхней части которой имеются два патрубка 2 и 3. Через патрубок 2 молоковоздушная смесь от коллектора (не показан) поступает в приемно-накопительную емкость 1. К патрубку 3, служащему для подачи в приемно-накопительную емкость 1 вакуума или атмосферного воздуха, через переходник 4 присоединяется тройник 5, внутри которого расположен двухходовой электромагнитный клапан 6. На переходнике 4 расположены два штуцера 7 и 8: к штуцеру 7 через патрубок 9 подключают пульсатор 10, а к штуцеру 8 посредством гибкого шланга 11 подключают подмембранную полость корпуса 12 датчика учета надоенного молока 13, с уплотнительным кольцом 14, расположенных в днище приемной камеры 1.

Датчик учета надоенного молока 13 (см. фиг.2) содержит Т-образный диэлектрический корпус 12. Сверху корпус 12 закрыт крышкой 15, которая имеет отверстие, закрытое влагонепроницаемой мембраной 16. Крышка 15 крепится к корпусу 12 датчика учета надоенного молока 13 при помощи винтов 17. С внутренней стороны на крышку 15 опирается приемная платформа 18 Т-образной формы, внутри которой выполнена П-образная проточка высотой, равной высоте обмотки трансформатора. Наружный диаметр приемной платформы 18 равен меньшему внутреннему диаметру корпуса 12 датчика учета надоенного молока 13. По центральной оси приемной платформы 18 в ее проточке установлен составной сердечник, нижняя кромка которого совпадает с нижней кромкой вторичной обмотки 19 трансформатора.

Сердечник состоит из верхней ферритовой 20 и нижней диэлектрической 21 частей. По длине диэлектрическая часть 21 равна длине вторичной обмотки 19 трансформатора и опирается на калибровочную пружину 22, противоположный конец которой жестко закреплен на регулировочном винте 23. При этом составной сердечник и калибровочная пружина 22 расположены во внутреннем отверстии каркаса 24.

На наружной верхней части каркаса 24 намотаны катушки трансформатора (первичная 25 и вторичная 19, по длине равные между собой), при этом над нижней частью каркаса первичной обмотки 25 трансформатора установлен упор 26, выполненный в виде стопорного кольца, закрепленного на внутренней поверхности корпуса 12 датчика учета надоенного молока 13. Стопорное кольцо 26 удерживает каркас 24 от перемещения вверх. Для предотвращения перемещения каркаса 24 вниз служит пробка 27, удерживаемая в корпусе 12 при помощи винтов 28.

В корпусе 12 датчика учета надоенного молока 13 имеется штуцер 29 для подключения шланга 11, который подводит в подмембранную полость датчика учета надоенного молока 13 либо вакуум, либо атмосферное давление, в зависимости от цикла работы устройства для учета надоев молока.

Подвод вакуума в приемную камеру 1 осуществляется через вакуумный шланг 30, который одним концом подсоединен к тройнику 5, а другим к вакуум-проводу 31.

Для слива молока используется патрубок 32 с электромагнитным клапаном 33 и пробоотборником 34. К патрубку 32 подводится молочный шланг 35 для транспортировки молока в молокопровод 36. Датчик учета надоенного молока 13 соединяется с блоком регистрирующих устройств 37, хранящих и обрабатывающих получаемую информацию. В состав блока регистрирующих устройств 37 входят измерительный прибор, смонтированный в корпусе 38, который содержит блок питания, пульт управления с кнопками «Пуск» 39 и «Стоп» 40 и жидкокристаллический дисплей 41, а также персональный компьютер 42, служащий для хранения и обработки полученной информации.

Устройство для учета надоев молока работает следующим образом. После подготовительных операций оператор машинного доения включает на пульте управления кнопку «Пуск» 39. Двухходовой электромагнитный клапан 6 перекрывает доступ атмосферного воздуха внутрь приемной камеры 1 и сообщает ее посредством шланга постоянного вакуума 30 с вакуумпроводом 31. В приемной камере 1 создается разрежение и в нее начинает поступать молоковоздушная смесь от коллектора (не показан) доильного аппарата. В то же время разрежение создается и в подмембранной полости корпуса 12 датчика учета надоенного молока 13, что предотвращает выгиб влагонепроницаемой мембраны во внутрь приемно-накопительной емкости 1. Процесс накопления молока в емкости 1 обеспечивает выделение из него пузырьков воздуха, разрушение пены до начала транспортировки молока в молокопровод 36 через патрубок 32 и молочный шланг 35. К тому же воздух непрерывно отсасывается в вакуумпровод 35.

Так как диэлектрическая часть 21 перекрывает собой вторичную обмотку 19, то в начальный момент (молока нет) ферритовая часть 20 составного сердечника находится только в первичной обмотке 25 трансформатора, а при поступлении молока она опускается, сжимая при этом калибровочную пружину 22, и допускает во внутрь вторичной обмотки 19 ферритовую часть 20 составного сердечника. То есть нагрузка от массы поступающего молока в приемную камеру 1 через влагонепроницаемую мембрану 16 датчика учета надоенного молока 13 передается приемной платформе 18, которая воздействует на составной сердечник. Под действием нагрузки от надоенного молока составной сердечник начинает перемещаться внутри каркаса 24 вниз, сжимая при этом калибровочную пружину 22. В результате ферритовая часть 20 составного сердечника проникает во вторичную обмотку 19 трансформатора, наводя в ней ЭДС, которая фиксируется при помощи блока регистрирующих устройств 37.

Устройство оттарировано в соотношении величин наводимой ЭДС и кг надоенного молока. Величина ЭДС, в свою очередь, зависит от жесткости калибровочной пружины 22. Поэтому, чем сильнее сжата калибровочная пружина 22, тем глубже введена ферритовая часть 20 во вторичную обмотку 19 трансформатора, и тем больше величина ЭДС.

По окончании доения и нажатия на пульте управления кнопки «Стоп» 40 масса полученного молока фиксируется на дисплее 41 измерительного прибора и передается для хранения и дальнейшей обработки в персональный компьютер 42. Одновременно с этим срабатывают электромагнитные клапаны 6 и 33 и под действием разности давлений молоко через патрубок 32 и молочный шланг 35 перетекает в молокопровод 36.

Для отбора проб молока на лабораторный анализ служит пробоотборник 32.