CN104186353A - 带有流控制器的奶管圆顶 - Google Patents

Abstract

一种挤奶器单元内衬圆顶(22，300)，其具有内表面(302)和接合至内表面(302)的导流器(314，320)，用于将来自入口(366)的奶头消毒液重新定向以实现在奶头上更为均匀地覆盖消毒液。该内衬圆顶(22，300)还可以包括多于一个用于对奶头消毒液流重新定向的导流器(314，320)。

Description

带有流控制器的奶管圆顶

本申请是申请日为2009年6月25日、申请号为200980133233.6、名称为“带有流控制器的奶管圆顶”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及奶品场挤奶器单元内衬(liner)，具体而言，涉及带有内部导流器(flow diverter)的挤奶器单元挤奶杯内衬，所述内部导流器用于在将挤奶器单元从被挤奶的动物脱开之前输送奶头消毒液(teat dip)。

背景技术

挤奶机附接到产奶动物，从而抽取和收集奶液。挤奶机与产奶动物相配合的部分包括外部壳体(又称为挤奶杯)和内部内衬。产奶动物的奶头被插入到挤奶杯和内衬中的顶部开口内以进行挤奶。利用连接至这些部件的真空软管，产生从产奶动物的奶头抽取奶液的脉动。

内衬具有一定的形状和尺寸以最大化动物的舒适性，并对引起脉动的真空具有响应性且高效。内衬有不同的设计，但是所有内衬或内衬组件都至少具有上部圆顶和从圆顶向下延伸的筒。内衬部件可以形成为单个单元，或者圆顶和筒可以是分开的零件。圆顶限定一开口，产奶动物的奶头插入该开口以挤奶。圆顶还包括外边围(skirt)，该外边围向下适配在挤奶杯顶部上，以将两个部件固定在一起。

除了对动物挤奶之外，真空还在挤奶过程中将挤奶杯和内衬固定到动物的奶头上。当完成挤奶时，减小真空以便将挤奶杯和内衬与动物脱开。

为了保持动物健康和减小有害的乳腺炎的发生，奶头用被称为奶头消毒液的抗菌清洁剂和密封剂处理。根据它们的主要目的，这些奶头消毒液可以在挤奶之前或挤奶之后被施用。奶头消毒液通常由奶品场操作员通过抬高装满奶头消毒液的手持杯以与奶头以及可能下部乳房接触，或者通过用手持棒对奶头进行喷洒，来进行施用。

在奶品场中，为了减少人工和提高动物的产出，希望使通常由奶品场操作员执行的某些程序自动化。施用挤奶后奶头消毒液就是考虑要自动化的这样一种操作。

结合到挤奶机中的奶头消毒液施用器在刚要将挤奶机与母牛脱开之前将消毒液施用到母牛的奶头以及可能下部乳房上。通过安装在对应的挤奶杯上或形成在内衬的圆顶部分中的喷嘴或小喷口，利用泵喷射或利用空气压力推动奶头消毒液。(参见例如US2006-0112886-A1。)给定尺寸和时间限制，瞄准奶头的单个喷嘴将奶头消毒液施用到奶头的一侧，而相反一侧被覆盖的可能性则较小，除非喷射较大剂量的奶头消毒液。

人们已经提出采用多个喷嘴，以试图提供比利用单个喷嘴可能实现的更为均匀的消毒液施用。多个喷嘴由多个导管从奶头消毒液源或从形成在内衬圆顶中的腔室中供给。给定挤奶杯壳体中的内衬的受到限制的品质，导管和腔室必须相对较小，并且能够经受得起堵塞。多个喷嘴还致使制造成本增加。

所有这样的自动化的奶头消毒液施用器中的另一个考虑是安全。奶头消毒液不能与奶液混合。暴露于挤奶器单元内衬的内侧的、用于自动地施加奶头消毒液的任何系统同时将奶液暴露于潜在的污染。结果，在对下一动物挤奶之前，必须用水或清洁用溶液对内衬进行倒冲(backflush)。如果自动完成的话，这样的倒冲也是非常高效且稳定的。

因此，需要一种通过自动化的消毒液设备将奶头消毒液输送到奶头上部的改进的模式。

发明内容

本发明克服了与通过形成在挤奶器内衬圆顶中的较小或多个喷口和喷嘴输送奶头消毒液相关的问题。本发明实现了向奶头的上部和/或母牛乳房的下部的更为均匀的奶头消毒液输送，同时减少奶头消毒液的施用量以及喷嘴和喷口的数量，而在其它情况下则对喷嘴和喷口的数量可能有一定的要求以达到基本上均匀的奶头消毒液覆盖。此外，在挤奶结束时，内衬口部在挤奶器单元从母牛上落下时沿奶头向下涂抹奶头消毒液。

本发明是一种挤奶器单元内衬圆顶，其包括简化了奶头消毒液分配并使内衬清洁更加容易和更加彻底的内部导流器。此外，因为内衬相对较便宜且周期性更换，所以内衬的导流器几何构造可以更新，而无需过度的费用。

本发明利用无需组件且制造相对便宜的内衬圆顶设计简化了奶头消毒液的分配。此外，使用各种粘度的消毒液时堵塞情况能够得以减少。

根据本发明的挤奶器单元内衬包括具有一开口的圆顶，挤奶过程中，母牛的奶头伸过所述开口。当插入奶头时，圆顶腔室实质上被分为环形空间。根据本发明的内衬圆顶将诸如斜坡、通道、叶片(vane)、凸脊或其它形状的导流器接合至其内表面，以将来自入口的奶头消毒液和或清洁液的流定向至奶头的所有部分，包括与奶头消毒液入口相反的侧面。与标准的圆顶腔室相比，根据本发明的导流器改善了通过圆顶的消毒液的流特性。

本发明可以在内衬中包括狭缝形式的改进的入口或喷嘴，并实质上起到单向阀的作用，以防止奶液、清洁液或碎屑流入或被压迫入奶头消毒液输送孔中。狭缝可以被模制到圆顶中或在制造圆顶的模制处理之后切割形成。入口还可以是带有供应导管的简单的孔，供应导管有时被阻断以防止真空泄漏或流体回流。这样，该孔或端口可以在每次进行消毒处理时被清洗。

根据本发明的导流器还可以被用来简化连接至内衬和/或外部壳体的奶头消毒液输送导管。例如，一些输送导管需要肘弯部来将流重新定向为朝向奶头的径向流。本发明可以包括用于将向上的流重新定向为径向向内的流，而无需肘弯部。

在以下详细的描述中，其它特征和实施例将变得显见。

附图说明

图1是根据本发明的挤奶器内衬的侧视图；

图2是根据本发明的挤奶器内衬圆顶腔室的透视图；

图3是根据本发明的挤奶器单元内衬的局部透视横截面图；

图4是根据本发明的挤奶器单元的内衬的局部透视横截面图；

图5是根据本发明的挤奶器单元内衬圆顶腔室的透视图；

图6是根据本发明的内衬的透视横截面图；

图7是根据本发明的内衬圆顶的可替代实施例的内部的侧向横截面图；

图8是根据本发明的内衬圆顶的可替代实施例的内部的透视图；

图9是根据本发明的内衬圆顶的可替代实施例的内部的透视图；以及

图10是根据本发明的内衬圆顶的内部顶部的横截面图。

具体实施方式

图1中，描绘了根据本发明的挤奶器单元内衬20。内衬20包括圆顶22、边围24、筒26和输送通道28。边围24从圆顶22向下延伸并与筒26间隔开以限定凹部27。

内衬20具有一定的尺寸和形状以便适配到传统的外部壳体或“挤奶杯”(未示出)中，从而挤奶杯的顶部适配在边围24和筒26之间的凹部27中。这种关系将内衬20固定至挤奶杯，并形成用于真空的密封。内衬筒26可以具有任意横截面形状，包括圆形和方形。或者，内衬可以包括分开的圆顶和筒，该圆顶和筒直接或利用挤奶杯或其它合适的装置彼此连接。本发明针对具有这样的内表面的圆顶22：无论筒的类型、尺寸或形状如何，导流器都可以接合至该内表面。内衬20可以由橡胶、硅或其它合适的材料制成。

输送通道28可以与其它内衬部件一体形成，或在形成内衬20之后附接。输送通道28也可以是单独的部件，只要其被附接至内衬20以用作被引向圆顶300的奶头消毒液或清洁液的导管。

图2示出根据本发明的内衬圆顶300的一个实施例，其中该圆顶300从其它内衬部件上被取下并被倒置以示出内表面302。该圆顶300包括奶头开口304、和用于与挤奶杯(未示出)的顶部配合的环形凹部306。

内衬圆顶300还包括奶头消毒液分配结构，该结构具有入口366(见图3)、在该实施例中被示为流二分叉导向叶片(flow bifurcating vane)312的第一导流器和被示为一对凸脊314的第二导流器。入口366优选是与输送通道28具有相同直径的开口，但是它可以是任何尺寸或形状的，以获得令人满意的流特性或只是便于制造。入口366还可以包括狭缝形式的喷嘴，例如是在制造过程中模制到圆顶300中的，或是在模制之后在圆顶300中切割形成的。狭缝形状起到单向阀的作用，以阻止奶液、奶头消毒液367(图3)、清洁液和碎屑流沿错误的方向流过入口366。

入口366还可以是圆顶300中的一个简单的开口，输送管可以与入口结合施用，以便输送管限定流特性或限定一阀，而入口366只是提供一开口，通过该开口，奶头消毒液进入到圆顶300中。无论其形状或尺寸如何，入口366优选通过与内衬圆顶22一体形成而接合至圆顶22，但是入口366可以以任何其它合适的方式接合至圆顶22。

入口366经由输送通道28连接至奶头消毒液源和/或倒冲源(未示出)。通过这种方式，奶头消毒液367(图3)在来自泵的压力、空气压力或其它合适的装置的作用下通过入口366被提供。优选，奶头消毒液供应装置包括机械馈送系统，如活塞，但是也可以使用气动输送。优选采用机械馈送系统是因为它最小化奶头消毒液溶液在供应管线中的起泡，而起泡在使用加压空气时是会出现的。尽管如此，起泡的奶头消毒液也可以用于本发明。机械馈送还使得能够使用施用预定量的消毒液的奶头消毒液剂量装置。优选使用单个入口366，但是也可以使用多个入口。

当进入本实施例的圆顶300时，奶头消毒液沿近似平行于内衬的纵轴线的方向大致向上流动。然后奶头消毒液沿入口所朝向的、但是大致且优选朝向圆顶300的方向所限定的流动路径流动。在其它实施例中，流动路径可以朝向大致沿径向向内的方向或沿切向方向，但是通过本发明的导流器，可以使用任何入口朝向，只要入口将流体基本上导向导流器中的至少一个。

如果任由直接流向奶头，则大部分消毒液会被施用到奶头最靠近入口366的一侧，而如果剂量足够大，则一些消毒液可能到达奶头的其它侧。实践中，消毒液不太可能到达奶头的所有侧面，而奶头消毒液的施用更不可能是象优选的那样均匀了。

为了对向内且沿径向的流重新定向，流二分叉导向叶片312被设置成邻近入口366并处于入口366限定的流动路径中。流二分叉导向叶片312具有一定的形状以将来自入口366的向上的流分流并重新定向至围绕圆顶内表面302的周边的基本上环形的流动路径或图案(pattern)中。如所示，流二分叉导向叶片312将流沿各个方向基本上均匀地分开，以限定出一对流动路径，但是如果使用其它入口或其它条件允许，流可以以其它比例来分流，或者简单地重新定向至一期望的流动路径。

入口366优选限定两个有斜面且呈弓形的表面320，奶头消毒液在表面320上流动，从而被重新定向。在该实施例中，升高的中央部分322被用来限制流，使得奶头消毒液不直接朝向奶头流动。在可替代实施例中，可以允许一部分流直接施用到奶头上而基本上不重新定向。在这样的实施例中，中央部分322可以包括开口、槽口或斜坡，奶头消毒液通过该开口、槽口或在斜坡之上流动。甚至可以允许一部分消毒液在二分叉导向叶片312上直接朝向奶头流动。此外，弓形表面320可以具有一定的形状以使得奶头消毒液流不被定向为围绕周边，而是通过小于圆顶腔室302周边的半径或流动图案。

流凸脊314优选具有弓形形状，并具有接合于圆顶300的内表面302且布置在流动路径中的接触表面。流凸脊314具有一定的形状和尺寸以将周围的奶头消毒液流朝向母牛的奶头向内重新定向。在一个优选实施例中，流凸脊314具有重新定向所有从流二分叉导向叶片312流来的奶头消毒液的高度尺寸。在可替代实施例中，流凸脊314的高度可以减小，以允许一部分流绕过流凸脊314并流向与流二分叉导向叶片312相反的内表面302的一部分或流向其它导流器(如下所述)。此外，流凸脊314被描绘为是对称的，但是如果需要的话，它们可以是不同尺寸、形状、位置或朝向的，以提供不对称的流。

大多数类型的会流过圆顶300的奶头消毒液具有固有的表面张力，该表面张力通过保持邻近圆顶300表面和邻近母牛的奶头而帮助建立期望的流特性，从而消毒液会覆盖没有处在导流器限定的直接流动路径中的奶头区域。

本发明的导流器通过与圆顶一体模制形成而接合至圆顶的内表面，或者它们可以利用胶水或任何其它合适的手段被接合至圆顶的内表面。

图3是本发明的一可替代实施例，示出了具有圆顶352、筒354和奶头开口356的内衬350的上侧部分的横截面。如上所述，奶头输送通道360与圆顶352一体形成。软管、管道、或导管(未示出)可以接合至输送通道360，作为奶头消毒液的源与输送导管360之间的管道。

输送通道360在其上端具有入口366，该入口366可以是与输送通道360相同直径的，或者是模制到内衬350中或在模制内衬350之后切割形成的喷嘴或狭缝的形式的。狭缝入口366偏向关闭位置，并在没有加压奶头消毒液通过输送通道360向上流动时关闭，当然其具有足够的挠性以允许在通过输送通道360进行馈送时奶头消毒液能够通过。这样，入口366以更为复杂地形成的“鸭嘴”阀的方式起到单向阀的作用。其它入口形状和类型可以在本发明的所有实施例中使用，包括输送通道360的相同或更大直径的开口。

入口366向第一导流器进行馈送，所述第一导流器在本实施例中是邻近入口366的一对分叉通道368，它们将奶头消毒液的流为围绕奶头开口356重新定向。通道368形成为如图所示的优选形状，但是在本发明的范围内可以采用其它形状和定向。实际上，通道368的具体数量、它们的形状、定向和深度可以根据例如奶头消毒液粘度、流速和流量(flow volume)而改变。

打开的通道368还有助于周期地或在对另一头母牛挤奶之前对挤奶器内衬350进行倒冲和清洗。但是，本发明可以使用关闭的导流器。另外，其它的导流器可以与通道368结合使用，以提供基本上均匀的奶头消毒液分配。

图4是内衬370的另一个实施例，该内衬370具有圆顶372、筒374、奶头开口376、输送通道380、入口386和通道388形式的导流器。本实施例与图3所示实施例之间的主要区别在于通道388的形状、深度和朝向，它们在本实施例中提供了不同的奶头消毒液流动图案。通道388由第一通道389馈送，以形成基本上y形的通道组合。此外，本发明的这一实施例以及其它所有实施例中，入口386提供进入圆顶372的开口，并且不必影响奶头消毒液的流特性或方向。

图5和图6示出了根据本发明的内衬圆顶500的另一实施例，该内衬圆顶500具有内表面502、由输送通道505馈送的径向向内定向的入口504、奶头开口506、在本实施例中作为凸脊510的多个导流器、和作为邻近入口504的流二分叉器512。每个凸脊510与入口504间隔开，并彼此间隔开，以形成形状上基本上为螺旋形且起始于入口504而终止于奶头开口506周围的流动路径。奶头消毒液向上流动并流过输送通道505中的一个拐弯部或肘弯部至径向定向的入口504，流向流二分叉器512，并逆着凸脊510，从而基本上均匀地涂敷奶头。

凸脊510可以是其它形状和高度，以确保在例如给定的奶头消毒液粘度情况下实现均匀的奶头消毒液覆盖。另外，凸脊510被分段，或比完整的螺旋短，从而内衬圆顶和开口更加柔韧，更加与奶头相符合。

流二分叉器512包括中央分隔件514和与中央分隔件514间隔开的两个凸脊516。圆顶500的内侧表面502是凹形的，并且导流器510和流二分叉器512可以根据它们在圆顶表面502中的各自的径向位置以不同角度延伸。

图7示出内衬551和壳体561组件，其中内衬包括筒528以及圆顶550的一个可替代实施例，该圆顶550具有内表面552、输送通道555、向上定向的入口554、以及一个流二分叉器564和若干凸脊560形式的多个导流器。本实施例中，流动路径是从输送通道555向上，通过入口554，并进入圆顶550。一旦处于圆顶550中，流由流二分叉器564逆着凸脊560导向。流继续通过圆顶550并围绕奶头开口，以实现对处于内衬中的动物奶头的更为均匀的覆盖。

该实施例一定程度上更加易于制造，因为输送通道555和入口554二者都朝上定向。在输送导管555中并不必须有肘弯部或拐弯部，因为流被沿平行于内衬筒的纵向流动路径向上定向，并到达导流器564，导流器564具有一定形状以将流朝向凸脊510径向向内重新定向。或者，如上所述，入口554可以径向向内或切向地被定向。此外，任何尺寸和朝向的入口都可以使用，只要其提供用于奶头消毒液的开口。

当输送通道555设置在壳体内时，希望输送通道555位于与筒528间隔开的位置上。这样，内衬551不接触壳体内侧，或内部输送通道。那样做会导致内衬过早失效。内衬筒528在图7中示出，当从顶部观察横截面时，筒528是三角形的。诸如圆形或方形之类的其它形状也可以采用。三角形或方形的筒应该在壳体内定位成使得筒不接触输送通道。这也可以利用圆形内衬通过使内衬直径具有适合的尺寸从而不接触输送通道或通过略微地改变筒的几何形状(或者采用小的肋片或者使壁厚有略微的变化，迫使内衬在限定的平面内塌陷)而实现。

在图8所示的可替代圆顶600中也可以看到这样的布置。该圆顶600具有内表面602、奶头开口606、凸脊612形式的多个导流器、和邻近入口(入口未示出)的流二分叉器614形式的导流器。流二分叉器614包括斜坡620和一对凸脊616。斜坡620将来自入口(该图中不可见)并向内朝向凸脊612的向上的流重新定向。凸脊616与斜坡620协作以限制流并将其定向为朝向凸脊612内侧。

在该实施例中，进入圆顶600的流起始于大致向上且平行于内衬纵轴(“纵向”)定向的入口。输送通道可以与内衬的筒一体形成或可以为连接至内衬的单独的装置。

图9示出另一可替代圆顶700，该圆顶700具有：内表面702；奶头开口706；凸脊712形式的多个导流器；以及邻近入口(未示出)的具有斜坡的流控制器714形式的另一导流器，其中入口相对于内衬筒被沿纵向定向，且朝向圆顶700的内表面702，如上所述。该实施例采用了比就图5至9所示实施例描述的凸脊更少但是更长的凸脊712。该实施例还采用了入口流控制器714，该入口流控制器714具有一对向外展开的凸脊716、斜坡718和流二分叉器720，将进入的奶头消毒液朝向奶头开口706定向，而使一流分量略微沿径向向外而朝向导流器712。

与连续的凸脊相比，图5至8所示的实施例使用相对较短的凸脊具有如下优点，即对圆顶的形状和柔韧性的影响较小。较大的凸脊倾向于使圆顶变硬，而较短的凸脊允许圆顶以保持更加柔韧，这是所期望的。另外，清洗较小的凸脊更加容易，它们产生较小的清洁液不能到达的“遮蔽”区域。较小的流凸脊还更加容易排水，并残留更少的消毒液和清洁液，从而它们污染被挤奶的下一动物的奶液的可能性更小。

图10示出了根据本发明的圆顶800的另一实施例。该实施例包括：内表面802；奶头开口806；以及二分叉器810、一对通道811和凸脊812形式的多个导流器。入口813具有一定形状，以将向上定向(“纵向的”)的流朝向通道811并沿着圆顶800的外边缘和朝向凸脊812重新定向。凸脊812将流向内朝向奶头开口806重新定向。

在优选的实施例中，奶头消毒液围绕奶头尽可能均匀地分配。为此，大部分消毒液应该围绕奶头切向定向。然而，一些消毒液可以被允许越过流二分叉器流动或直接流到奶头，使得近似三分之一的流直接到达奶头。残留的奶头消毒液(近似总量三分之二)通过各个导流器被定向，以到达远离入口的奶头侧面。相对于奶头切向流动的奶头消毒液粘附到奶头表面上，并由于表面张力和流体动量而几乎均匀覆盖地流动。

当采用本发明时，期望挤奶器单元在比通常的时间略微长的时间内保持附接到奶头上，以确保在结束挤奶之后正确地施用奶头消毒液。该时间段相对短暂，但是理想的是被用来对挤奶的母牛施加真空的脉动器还被用来在施用奶头消毒液的同时保持挤奶器单元是附接着的。

为此，在通过圆顶和导流器如上所述地施用消毒液的同时，脉动器被致动以使内衬筒围绕奶头塌陷。使内衬筒塌陷也对奶头消毒液施用和覆盖有利，因为奶头消毒液倾向于在奶头周围汇集，然后随着内衬和挤奶器单元与母牛脱开而向下涂抹在奶头的长度上。因此，本发明改善了奶头消毒液在奶头的所有侧面以及奶头的长度上的覆盖情况。

此外，通过使奶头消毒液施用和挤奶器单元拆卸同步，挤奶器单元在其从母牛上落下时得到支撑，其掉在母牛被挤奶时所站的平台上的可能性较小。

以上仅为理解的清晰而详细描述了本发明，从以上描述中不应该解读出对所附权利要求的不适当的限制。

Claims (10)

1.一种挤奶器单元内衬圆顶，包括：

内表面，所述圆顶的奶头开口穿过该内表面；

接合至所述圆顶的内表面的至少一个导流器；和

由所述圆顶限定的入口，设置成将流体导向与至少一个所述导流器，

其中，所述至少一个导流器用于对来自所述入口的流体流重新定向。

2.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬圆顶，其中，所述导流器之一与优选地用于奶头消毒液的所述入口间隔开。

3.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬，其中，用于奶头消毒液的所述入口限定出朝向所述圆顶的内表面的奶头消毒液流动路径，并且所述导流器设置在所述流动路径中。

4.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬圆顶，其中，所述导流器包括具有弓形流接触表面的凸脊。

5.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬圆顶，其中，所述导流器包括邻近所述入口设置的流二分叉凸脊。

6.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬圆顶，其中，所述入口是槽口。

7.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬圆顶，其中，所述入口包括单向阀，优选为狭缝形状，以阻止流体或碎屑流沿错误的方向流过所述入口。

8.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬圆顶，其中，所述入口限定出流动路径，并且所述导流器设置在所述流动路径中，所述内衬圆顶还包括：接合至所述圆顶的内表面且设置在所述流动路径中的第二导流器。

9.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬，其中，所述导流器具有一定的形状以将奶头消毒液的流从基本上纵向的方向重新定向至基本上径向的方向。

10.如权利要求1所述的挤奶器单元内衬，其中，所述入口限定两个有斜面且呈弓形的表面以及升高的中央部分，所述流体在两个所述表面上流动，所述升高的中央部分用于限制流体体以使流体不直接向奶头流动。