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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Absaugelement zum Melken
von Tieren. Die Erfindung wird im folgenden in Bezug auf ein Absaugelement
zum Melken von Kühen
beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende
Erfindung auch beim Melken von Schafen, Ziegen, Büffeln, Kamelen,
Dromedaren, Yaks, Elchen, Pferden, Eseln und sonstigen Milch abgebenden
Tieren verwendet werden kann.
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Die
Erfindung kann beim konventionellen Melken, beim maschinellen Melken
und auch beim halbautomatischen Melken eingesetzt werden. Der Einsatz
ist auch bei Systemen möglich,
bei denen ein halbautomatisches oder vollautomatisches oder roboterunterstütztes Vorbereiten
und/oder Reinigen der Zitzen des zu melkenden Tieres und/oder ein halbautomatisches
oder vollautomatisches oder roboterunterstütztes Ansetzen der Zitzenbecher
an die Zitzen der Tiere erfolgt.
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Aus
dem Stand der Technik sind Absaugelemente bekannt. So beschreibt
die
DE 699 15 266
T2 einen Zitzengummi für
eine Melkmaschine. Dieser Zitzengummi weist ein Einlassende mit
einer Öffnung auf,
in die die Zitze eines Tieres eingeführt werden kann. Daneben ist
ein Abschnitt vorgesehen, der die Zitze in Eingriff nimmt und unterhalb
dieses Abschnitts ein kollabierbarer Abschnitt.
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Diese
aus dem Stand der Technik bekannten Zitzengummis legen sich im Wesentlichen
gleichmäßig über der
Zitzenhöhe
an die Zitze an bzw. heben sich gleichmäßig über der Zitzenhöhe von dieser
Zitze ab.
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Beim
manuellen Melken jedoch wird die Milch üblicherweise durch eine Abstreifbewegung von
oben nach unten abgemolken. Diese Art des Abmelkens ist effizienter
als das maschinelle Melken, da durch die Abstreifbewegung die Milch
nach unten, in Richtung des Zitzenendes, gedrängt wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Absaugelement
zur Verfügung
zu stellen, welches die manuelle Melkbewegung genauer nachbildet.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch
ein Absaugelement nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Absaugelement
zum Melken von Tieren weist eine langgestreckte Gestalt und eine
Einführöffnung zur
Aufnahme der Zitze eines zu melkenden Tieres auf. Weiterhin ist
im oberen Bereich ein Kopfabschnitt und im unteren Bereich ein Auslassabschnitt
zum Ausführen
der Milch angeordnet. Zwischen dem Kopfabschnitt und dem Auslassabschnitt
ist ein Aktivabschnitt vorgesehen, der wenigstens zeitweise wenigstens
abschnittsweise an wenigstens einem Bereich der Zitze des zu melkenden
Tieres anliegt. Erfindungsgemäß nimmt
die Steifigkeit des Aktivabschnitts von oben nach unten zu.
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Die
Erfindung hat viele Vorteile. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung
wird erreicht, dass sich die Wandung des Aktivabschnitts von oben
nach unten, d.h. vom Kopfabschnitt in Richtung des Auslassabschnittes,
an die Zitze anlegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei einer
Druckerhöhung
das Absaugelement sich oben schneller an die Zitze anlegt als unten.
Damit wird die Abstreifbewegung des manuellen Melkvorganges nachgebildet
und der Melkvorgang natürlicher
und besser gestaltet.
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In
bevorzugten Weiterbildungen wird die Steifigkeit des Aktivabschnitts
stetig und besonders bevorzugt im Wesentlichen kontinuierlich variiert,
so dass die Steifigkeit von oben nach unten z.B. stufenlos zunimmt.
Dadurch wird eine gleichförmige
Bewegung des Aktivabschnitts bewirkt.
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Bevorzugt
ist auch, dass die Steifigkeit des Aktivabschnitts stufenförmig variiert.
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In
vorteilhaften Ausführungsformen
nimmt die Wandstärke
der Wandung in dem Aktivabschnitt in Längsrichtung von oben nach unten
zu, d.h. vom Kopfabschnitt in Richtung des Auslassabschnittes. Durch
eine solche Variation der Wandstärke
wird über
einfache Mittel eine Variation der Steifigkeit erreicht, so dass
sich das Absaugelement bzw. der Aktivabschnitt in Abhängigkeit
von der Wandstärke
unterschiedlich schnell von der Zitze abhebt bzw. an die Zitze anlegt.
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Auf
diese weise wird erreicht, dass bei einer Druckerhöhung im
Pulsraum sich das Absaugelement oben schneller an die Zitze anlegt
als unten, so dass die Abstreifbewegung des manuellen Melkvorganges
besser nachgebildet wird. Die Wandstärke der Wandung kann kontinuierlich
oder stufenmäßig variiert
werden. Durch eine kontinuierliche Änderung der Wandstärke wird
erzielt, dass auch eine entsprechend gleichmäßige Handbewegung simuliert
wird. Daneben hat die kontinuierliche Än derung der Wandstärke den
Vorteil, dass das Absaugelement weniger anfällig für Belastungen ist.
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Unter
einem Aktivabschnitt wird derjenige Abschnitt des Absaugelements
verstanden, der unmittelbar auf die Zitze des Tiers einwirkt.
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In
anderen bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung nimmt die Härte der
Wandung in dem Aktivabschnitt in Längsrichtung von oben nach unten
wenigstens über
einen Abschnitt zu. Auch damit wird eine variable Steifigkeit erreicht.
Das kann erreicht werden, indem z.B. das Material der Wandung in
dem Aktivabschnitt in Längsrichtung
von oben nach unten variiert wird, z.B. indem bei der Herstellung
verschiedene Beimischungen zugegeben werden.
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Vorteilhafterweise
besteht das Absaugelement wenigstens teilweise aus einem Material,
welches einer Gruppe von Materialien entnommen ist, die Gummi, Silikon
und Polymere und dergleichen mehr umfasst.
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Vorzugsweise
weist die Wandung des Aktivabschnitts über dem Umfang konstante Eigenschaften
auf, um eine über
dem Umfang gleichmäßige Belastung
auf die Zitze aufzubringen.
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Bevorzugt
ist die Wandstärke
der Wandung in Umfangsrichtung des Absaugelementes im Wesentlichen
konstant. Dies bedeutet, dass der an der Zitze anliegende Bereich
des Absaugelementes sich in allen Bereichen in Umfangsrichtung im
Wesentlichen gleich schnell an die Zitze anlegt. Auf diese Weise
wird das manuelle Melken simuliert. Genauer gesagt wird auf diese
Wei se die Abstreifbewegung einer Hand simuliert, die die zu melkende
Zitze im Wesentlichen vollständig
umgibt.
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Es
ist aber auch möglich,
dass der Aktivabschnitt über
dem Umfang wenigstens eine variable Eigenschaft aufweist. Z.B. kann
die Wandung des Aktivabschnitts über
dem Umfang wenigstens ein periodisches Profil aufweisen. Durch auf
dem Umfang in Längsrichtung
angeordnete und z.B. symmetrisch verteilte Längsrippen kann die Steifigkeit
der Wandung beeinflusst und eingestellt werden. Z.B. kann die Höhe der Rippen
in Längsrichtung
variiert werden, um die Steifigkeit über der Längsrichtung einzustellen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist der kollabierbare Abschnitt einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
auf. Auch die Zitze des zu melkenden Tieres weisen üblicherweise einen
im Wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt auf und auf diese Weise wird erreicht, dass sich der
Aktivabschnitt gleichmäßig von
allen Seiten an die Zitze des Tieres anlegt.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Innenquerschnitt des Absaugelementes, besonders bevorzugt
des Aktivabschnittes in Längsrichtung
des Absaugelementes im Wesentlichen konstant und der Außenquerschnitt
des Absaugelementes, genauer gesagt des Aktivabschnittes, nimmt
in Längsrichtung
des Absaugelementes von oben nach unten zu. Durch diese Ausführungsform
kann einerseits die Abstreifbewegung der Hand simuliert werden,
und andererseits bleibt gewährleistet,
dass der Innenquerschnitt des Absaugelementes nicht in Abhängigkeit
von der Längsrichtung
variiert, was zu Einen gungen der in diesem Abschnitt aufgenommenen Zitze
führen
könnte.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann die Wandstärke
des Kopfabschnittes größer als
die Wandstärke
des Aktivabschnittes sein. Auf diese Weise kann die Stabilisierung
des Absaugelementes, insbesondere im Kopfabschnitt desselben, erhöht werden.
Im Kopfabschnitt kann ein freies Kopfvolumen zur Stabilisierung
des Vakuums vorgesehen sein.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist unterhalb des Aktivabschnittes ein kollabierbarer Abschnitt
vorgesehen. Der kollabierbare Abschnitt kann eine hohe oder erhöhte Steifigkeit
aufweisen. Er kann aber auch flexibler als benachbarte Abschnitte
ausgeführt
sein. Der kollabierbare Abschnitt öffnet und schließt sich
abwechselnd und führt so
zu den periodisch abwechselnden Saug- und Entlastungsphasen an der
Zitze.
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Die
vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Melken
von Tieren mit einem Melkbecher gerichtet, wobei der Melkbecher
wenigstens eine Öffnung
zur Aufnahme der Zitze aufweist. Der Melkbecher ist über wenigstens
eine Öffnung wenigstens
teilweise evakuierbar. Weiterhin ist ein Absaugelement der oben
beschriebenen Art vorgesehen. Innerhalb des Melkbechers sind sowohl
wenigstens Teile des Kopfabschnitts als auch der Aktivabschnitt
und der kollabierbare Abschnitt vorgesehen. Der Melkbecher wird
zum Betrieb mit einer Vakuumquelle zum Einleiten der Saugwirkung
verbunden.
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Weitere
Vorteile und Ausführungsformen
ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 eine
stark schematische Seitenansicht einer Melkvorrichtung mit einem
erfindungsgemäßen Absaugelement;
und
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2 eine
Veranschaulichung zur Darstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Absaugelementes.
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In 1 ist
ein Melkbecher 1 stark schematisch dargestellt. Darin bezieht
sich das Bezugszeichen 3 auf eine Zitze eines (nicht gezeigten)
zu melkenden Tieres, die über
eine Öffnung 2 in
den Melkbecher 1 eingeführt
ist. Der Melkbecher 1 weist eine Melkbecherhülse bzw.
ein Gehäuse 10 auf,
in dem ein Zitzengummi 5 angeordnet ist.
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Der
Zitzengummi 5 weist hier im Ausführungsbeispiel einen Kopfabschnitt 6,
einen Aktivabschnitt 4 und einen kollabierenden Abschnitt 12 auf und
erstreckt sich entlang der Längsrichtung
L von dem Kopfabschnitt 6 in Richtung des kollabierenden Abschnitts 12 bis
zum Auslassabschnitt 7.
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Über den
gesamten Aktivabschnitt nimmt die Stärke der Wandung 16 zu,
so dass die Steifigkeit des Zitzengummis sich von oben nach unten
in Richtung auf den Auslassabschnitt erhöht. Das führt dazu, dass sich beim Belüften des
Pulsraums 19 der Zitzengummi von oben nach unten an die
Zitze des Tieres legt und so einen Abstreifeffekt hervorruft. Anstelle
des hier gezeigten kontinuierlichen Zunahme ist auch eine stufenweise
Zunahme der Wanddicken möglich.
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Der
kollabierende Abschnitt 12 kann Teil des Aktivabschnittes 4 sei.
Weiterhin kann ein Übergangsabschnitt
zwischen Aktiv abschnitt 4 und kollabierendem Abschnitt 12 vorgesehen
sein. Hier im Ausführungsbeispiel
zeigt in 1 die gestrichelte Linie 21 die
Bereichsgrenze zwischen Kopfabschnitt 6 und Aktivabschnitt 4.
Die gestrichelte Linie 22 deutet die Bereichsgrenze zwischen
Aktivabschnitt 4 und kollabierendem Abschnitt 12 an
und die gestrichelte Linie 23 zeigt die Bereichsgrenze
zwischen kollabierendem Abschnitt 12 und Auslassabschnitt 7.
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Über eine Öffnung 17 und
einen Stutzen 15 wird beim Melken der Pulsraum 19,
d.h. der Raum zwischen Zitzengummi 5 und Melkbecherhülse 10 über einen
Pulsator (nicht gezeigt) periodisch mit Vakuum und atmosphärischer
Luft beaufschlagt.
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Das
Vakuum wird von einer (nicht gezeigten) Vakuumquelle zur Verfügung gestellt. Über diese
Vakuumquelle wird dem Pulsraum 19 in der Melkbecherhülse 10 periodisch
Luft entzogen und wieder zugeführt,
während
im Zitzenraum 20 des Melkbechers ein Vakuum vorliegt. Auf
diese Weise wird eine kollabierende Bewegung des Zitzengummis eingeleitet. Die
aus dem Euter austretende Milch wird nach unten hin über einen
Auslassabschnitt 7 abgeführt. An den Auslassabschnitt 7 kann
sich ein kurzer oder langer Milchschlauch 8 anschließen. Das
Bezugszeichen L kennzeichnet die Längsrichtung des Absaugelementes.
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Die
Wandstärke
der Wandung 16 des Zitzengummis nimmt in dem Aktivabschnitt 4,
der sich beim Belüften
des Pulsraums 19 an der Zitze 3 anlegt, von oben
nach unten zu in Längsrichtung
L zu. In dem kollabierbaren Abschnitt 12, der beim Belüften ebenfalls
kollabiert, bleibt die Wandstärke
konstant.
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In
anderen Ausgestaltungen kann sich an den Aktivabschnitt 4 gegebenenfalls
ein Zwischenabschnitt anschließen,
in dem die Wandstärke
z.B. wieder abnimmt, nämlich
wenn der kollabierbare Abschnitt 12 wieder eine dünnere Wanddicke
aufweisen soll. Dann dient der Zwischenabschnitt zum Angleichen
der unterschiedlichen Wanddicken.
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Der
Aktivabschnitt 4 weist mit der von oben nach unten zunehmenden
Wanddicke einen im Wesentlichen konstanten Innenquerschnitt Qi auf. Die Erhöhung der Wanddicke wird hier
dadurch erreicht, dass sich der Außenquerschnitt Qa der
Wandung in dem Aktivabschnitt 4 von oben nach unten ändert, d.h.
vergrößert. Der
Innenquerschnitt Qi der Wandung bleibt hingegen
im Wesentlichen konstant. Bei der hier gezeigten Ausführungsform
weist der Aktivabschnitt einen im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt
auf. Es sind jedoch auch hierfür
abweichende Querschnitte wie elliptische Querschnitte denkbar.
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Der
kollabierbare Abschnitt 12 kann, wie oben erwähnt, eine
dünnere
Wanddicke als diejenige des Aktivabschnitts 4 aufweisen.
Auf diese weise wird erreicht, dass eben dieser Bereich beim Anlegen von
z.B. atmosphärischer
Luft an den Pulsraum 19 bevorzugt kollabiert. Dabei kann
die Wanddicke auch dünner
sein als die Wanddicke des Aktivabschnitts 4 in dessen
oberem Bereich 9. Bei dieser Ausführungsform nimmt die Wanddicke
des Aktivabschnitts 4 in Längsrichtung über dem
gesamtem Umfang im Wesentlichen gleichförmig zu. Es wäre jedoch
auch möglich,
dass die Wanddicke in Umfangsrichtung unterschiedlich zunimmt und
beispielsweise in einer senkrecht zu der hier gezeigten Abbildung
stehenden Ansicht die Wanddicke im Wesentlichen gleich bleibt.
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Zwischen
dem Auslassabschnitt 7 und der Melkbecherhülse können Dichtmittel 14 vorgesehen sein,
die eine Abdichtung zwischen der Melkbecherhülse und Auslassabschnitt bewirken.
Auch könnte ein
weiteres Dichtmittel 13 im oberen Bereich des Gehäuses 10 zur
Abdichtung desselben gegenüber dem
Endbereich 9 des Aktivabschnittes 4 angeordnet
sein. Die Dichtmittel 13, 14 können integrale Bestandteile
des Zitzengummis sein.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Wirkungsweise
des erfindungsgemäßen Absaugelementes.
Das linke Teilbild zeigt einen Abmelkvorgang zu einem vorgegebenen Zeitpunkt
t = t0. Der Aktivabschnitt 4 des
Absaugelementes weist eine (radial) äußere Oberfläche 4a und eine (radial)
innere Oberfläche 4b auf.
Man erkennt, dass sich die Wanddicke des Aktivabschnittes von oben
nach unten hin erhöht,
wobei jedoch die Innenwandung einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser
aufweist.
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Wenn,
wie im mittleren Teilbild gezeigt ist, das Absaugelement von außen mit
einem Druck P beaufschlagt wird, der im Wesentlichen entlang der eingezeichneten
Pfeile wirkt, so wird sich (zum Zeitpunk t = t0 + Δt1) zunächst
der obere Bereich 9 des Aktivabschnitts 4 an die
Zitze 3 anlegen, da die Wandstärke in diesem oberen Bereich 9 geringer
ist als die Wandstärke
im unteren Bereich 18 und damit der obere Bereich 9 den
Druckänderungen
schneller als der untere Bereich 18 des Aktivabschnitts
folgt. Im weiteren Verlauf wird sich aufgrund der im Wesentlichen
kontinuierlichen Wanddickenänderung, wie
im dritten Teilbild gezeigt, zu einem Zeitpunkt t = t0 + Δt1 + Δt2 der Aktivabschnitt 4 von oben
nach unten an die Zitze 3 anlegen.
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Auf
diese Weise wird die manuelle Abstreifbewegung eines Melkers simuliert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wäre es
auch möglich,
das Material des Zitzengummis in dem Aktivabschnitt 4 so
auszuführen, dass
es von oben nach unten weniger flexibel ist, beispielsweise, indem
die Härte
und/oder die Steifigkeit des Materials von oben nach unten zunimmt.
In diesem Falle würde
sich zunächst
ebenfalls der obere Bereich 9 an die Zitze 3 anlegen
und erst danach (z.B. auch im Laufe einer weiteren Druckbeaufschlagung)
auch der untere Bereich 18.
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Auf
diese Weise wird auch ein Abrieb des empfindlichen Gewebes an der
Zitze eingeschränkt, und
die Zitze wird insgesamt schonender behandelt. In einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
ist das Material des Absaugelementes transparent. Auf diese Weise
kann durch eine Bedienerperson die Menge oder die Qualität der aus
der Zitze fließenden Milch
geprüft
werden und so können
früh Probleme beim
Melken, beispielsweise das Vorliegen von Blut in der Milch, erkannt
werden.
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Bevorzugt
weisen Melkvorrichtungen mehrere derartige Absaugelemente, besonders
bevorzugt zwei Absaugelemente zum Melken von Tieren mit zwei Zitzen,
wie z.B. Schafen oder Ziegen, und vier Absaugelemente zum Melken
von Tieren mit vier Zitzen, wie z.B. Kühen.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.
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- 1
- Melkbecher
- 2
- Öffnung
- 3
- Zitze
eines zu melkenden Tieres
- 4
- Aktivabschnitt
- 4a
- äußere Oberfläche des
Aktivabschnitts 4
- 4b
- innere
Oberfläche
des Aktivabschnitts 4
- 5
- Zitzengummi
- 6
- Kopfabschnitt
- 7
- Auslassabschnitt
- 8
- Milchschlauch
- 9
- oberer
Bereich des Aktivabschnitts 4
- 10
- Melkbecherhülse
- 12
- kollabierbarer
Abschnitt
- 13,
14
- Abdichtmittel
- 15
- Stutzen
- 16
- Wandung
des Aktivabschnitts
- 17
- Öffnung
- 18
- unterer
Bereich des Aktivabschnitts
- 19
- Pulsraum
- 20
- Zitzenraum
- 21
- Bereichsgrenze
- 22
- Bereichsgrenze
- 23
- Bereichsgrenze
- Qi
- Durchmesser
- Qa
- Durchmesser