DE202014102419U1

DE202014102419U1 - Milchwagen zur Fütterung von Nutztieren

Info

Publication number: DE202014102419U1
Application number: DE202014102419.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Holm Hans-Joachim De; Laue Hans-Joachim Prof Dr De
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2024-05-24

Abstract

Milchwagen zur Fütterung von Nutztieren mit
• einem Behälter (16) zur Aufnahme eines Futtermittels,
• einer Abgabeeinrichtung (34) zum Abgeben von Futtermittel aus dem Behälter (16),
• einer Pumpe (28), die mit dem Behälter (16) und der Abgabeeinrichtung (34) verbunden ist, und
• einem Rührwerk, das eine in dem Behälter (16) angeordnete Rühreinrichtung (50) und einen elektrischen Antrieb aufweist, gekennzeichnet durch
• eine elektronischen Steuerung (46), die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Antrieb des Rührwerks anzusteuern,
• eine Information über einen Füllstand des Behälters (16) auszuwerten und
• beim Ansteuern des elektrischen Antriebs (54) des Rührwerks automatisch bei einem ersten Füllstand eine erste Rührintensität und bei einem zweiten Füllstand (58), der niedriger ist als der erste Füllstand, eine zweite Rührintensität vorzugeben, die niedriger ist als die erste Rührintensität.

Description

Die Erfindung betrifft einen Milchwagen zur Fütterung von Nutztieren mit einem Behälter zur Aufnahme eines Futtermittels, einer Abgabeeinrichtung zum Abgeben von Futtermittel aus dem Behälter, einer Pumpe, die mit dem Behälter und der Abgabeeinrichtung verbunden ist, einem Rührwerk, das eine in dem Behälter angeordnete Rühreinrichtung und einen elektrischen Antrieb aufweist, und einer elektronischen Steuerung.
Ein solcher Milchwagen ist beispielsweise in der Druckschrift DE 20 2005 012 843 U1 beschrieben. Bei dem Futtermittel handelt es sich insbesondere um Milch, die aus Milchpulver und Wasser angerührt wird. Dies geschieht in dem Behälter des Milchwagens, in den Milchpulver und Wasser eingegeben und mit dem Rührwerk miteinander vermischt werden. Die genannte Druckschrift schlägt zum Anmischen der Milch außerdem vor, die Milch mithilfe der Pumpe kontinuierlich umzuwälzen, wobei die Milch über die Abgabeeinrichtung in den Behälter zurückgeführt wird.
Aus der Druckschrift EP 1 897 438 A2 ist ein Milchwagen mit einer integrierten Heizeinrichtung zum Pasteurisieren und Temperieren der Milch bekannt geworden. Damit die Milch zu einer Fütterungszeit die gewünscht Temperatur aufweist, kann ein Benutzer die Menge der zu temperierenden Milch manuell eingeben. Alternativ kann der Milchwagen hierzu einen Füllstandsmesser aufweisen.
Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, bei einem Milchwagen der eingangs genannten Art den Anmischvorgang des Futtermittels zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Milchwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Der Milchwagen dient zur Fütterung von Nutztieren und hat

• einen Behälter zur Aufnahme eines Futtermittels,
• eine Abgabeeinrichtung zum Abgeben von Futtermittel aus dem Behälter,
• eine Pumpe, die mit dem Behälter und der Abgabeeinrichtung verbunden ist,
• ein Rührwerk, das eine in dem Behälter angeordnete Rühreinrichtung und einen elektrischen Antrieb aufweist,
• eine elektronische Steuerung, die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Antrieb des Rührwerks anzusteuern,
• eine Information über einen Füllstand des Behälters auszuwerten und
• beim Ansteuern des elektrischen Antriebs des Rührwerks automatisch bei einem ersten Füllstand eine erste Rührintensität und bei einem zweiten Füllstand, der niedriger ist als der erste Füllstand, eine zweite Rührintensität vorzugeben, die niedriger ist als die erste Rührintensität.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sowohl bei Verwendung eines Rührwerks als auch bei einem Zurückführen des Futtermittels über die Abgabeeinrichtung in den Behälter unter Umständen Luft in das Futtermittel gelangt, sodass es zu einer Schaumbildung kommt. Hierdurch wird sowohl eine gleichmäßige Durchmischung des Futtermittels als auch eine exakte Dosierung der mit der Abgabeeinrichtung abgegebenen Futtermittelmengen beeinträchtigt. Der Erfinder hat weiter beobachtet, dass das unerwünschte Unterrühren von Luft durch die Rühreinrichtung verstärkt bei niedrigem Füllstand im Behälter auftritt.
Daher wird bei der Erfindung eine Füllstandsinformation im Behälter herangezogen. Eine elektronische Steuerung, die den elektrischen Antrieb des Rührwerks steuert, wertet diese Information aus und gibt gezielt eine Rührintensität für den Rührvorgang vor. Bei relativ niedrigem Füllstand wird die Rührintensität verringert, sodass ein Unterrühren von Luft vermieden wird. Bei relativ hohem Füllstand kann mit höherer Rührintensität angemischt werden, sodass auch große Futtermittelmengen in kurzer Zeit vollständig durchmischt werden. Es können also große und kleinere Mengen Futtermittel ohne unerwünschte Schaumbildung effektiv zubereitet werden. Ebenso ist es möglich, anfänglich große Mengen Futtermittel in kurzer Zeit anzumischen und mit dem Rührwerk auch bei absinkendem Füllstand in einem durchmischten Zustand zu halten, ohne Luft unterzurühren. Die Rührintensität kann so gewählt werden, dass sie sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Füllstand nicht zu einem Unterrühren von Luft in einem unerwünschten Ausmaß führt. Insbesondere in Verbindung mit einer automatischen Dosiersteuerung kann dies wichtig sein, um bei jedem Füllstand perfekt zubereitetes Futtermittel exakt entsprechend den vorgegebenen Dosiermengen abgeben zu können.
Der Milchwagen kann insbesondere zum Betrieb der Pumpe eine Batterie aufweisen, die einen netzunabhängigen Betrieb ermöglicht. Das Rührwerk kann ebenfalls aus dieser Batterie gespeist werden, alternativ und/oder zusätzlich auch aus einem Stromnetz. Der Milchwagen kann zusätzlich einen elektrischen Fahrantrieb aufweisen, der ebenfalls aus der Batterie gespeist werden kann.
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Steuerung dazu ausgebildet, die Rührintensität in einer Vielzahl von Stufen oder stufenlos an einen aktuellen Füllstand anzupassen, sodass ein Unterrühren von Luft vermieden wird. Durch diese Anpassung der Rührintensität stufenlos oder in einer Vielzahl von beispielsweise fünf oder mehr relativ kleinen Stufen an den aktuellen Füllstand wird bei jedem Füllstand eine schnelle und gründliche Durchmischung erreicht, ohne dass Luft untergerührt wird. Die Zuordnung der Rührintensitäten zu dem aktuellen Füllstand kann zum Beispiel in Form einer mathematischen Funktion in der elektronischen Steuerung hinterlegt sein oder in Form einer Tabelle. Die Funktion bzw. die Werte der Tabelle können beispielsweise experimentell ermittelt worden sein.
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Steuerung dazu ausgebildet, zum Vorgeben einer bestimmten Rührintensität eine Dauer eines Rührvorgangs und/oder einen zeitlichen Abstand zwischen zwei Rührvorgängen und/oder eine Leistung des elektrischen Antriebs anzupassen. Eine Analyse des Anmischvorgangs mithilfe des Rührwerks hat ergeben, dass es insbesondere dann zum Unterrühren von Luft kommt, wenn sich nach längerem Betrieb des Rührwerks zu einer Rotation des Futtermittels mit Ausbildung eines Trichters oder Strudels an der Flüssigkeitsoberfläche kommt, dessen tiefster Punkt bis zur Rühreinrichtung herabreicht. Die Ausbildung eines solchen Trichters oder Strudels bei einem bestimmten Füllstand wird begünstigt durch besonders langes, kontinuierliches Rühren, durch kurze Abstände zwischen zwei Rührvorgängen bei einem Intervallbetrieb des Rührwerks und/oder durch hohe elektrische Leistungen und infolgedessen Drehzahlen der Rühreinrichtung. Durch geeignete Beeinflussung jedes der genannten Parameter oder einer Kombination daraus kann somit das Unterrühren von Luft wirksam verhindert werden.
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Steuerung dazu ausgebildet, die Pumpe zum Abgeben von Futtermittel über die Abgabeeinrichtung anzusteuern, eine Fördermenge der Pumpe zu erfassen und die Information über den Füllstand ausgehend von einem vorgegebenen Startwert nach Maßgabe der erfassten Fördermenge zu aktualisieren. In dieser Ausgestaltung kann der Startwert beispielsweise beim Befüllen des Behälters manuell eingegeben werden. Ab diesem Zeitpunkt liegt in der elektronischen Steuerung dann stets eine Information über den aktuellen Füllstand vor. Diese wird bei der Vorgabe der Rührintensität berücksichtigt. Die Fördermenge der Pumpe kann beispielsweise durch Erfassen einer Anzahl von Drehungen des elektrischen Antriebs der Pumpe oder einer Dauer des Pumpenbetriebs erfasst werden. Verfügt der Milchwagen über eine kalibrierte Dosiersteuerung, kann auch einfach die Anzahl der Dosiervorgänge und die jeweilige Dosiermenge ausgewertet werden.
In einer Ausgestaltung weist der Milchwagen einen Füllstandssensor auf, der mit der elektronischen Steuerung verbunden ist und die Information über den Füllstand zur Verfügung stellt. Der Füllstandssensor kann laufend eine aktuelle Information über den Füllstand liefern. Alternativ kann er insbesondere zur Erfassung des genannten Startwerts herangezogen werden.
In einer Ausgestaltung ist der Füllstandssensor ein Staudrucksensor. Der Staudrucksensor misst den füllstandabhängigen statischen Druck vorzugsweise im Bereich des Behälterbodens. Auf diese Weise kann der Füllstand im Behälter sehr genau erfasst werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass Staudrucksensoren relativ unempfindlich gegen Verschmutzungen sind und dadurch auch im häufigen Kontakt mit dem Futtermittel sehr zuverlässig betrieben werden können.
In einer Ausgestaltung ist der Füllstandssensor in einer Saugleitung, die die Pumpe mit dem Behälter verbindet, angeordnet. Auf diese Weise kann der Füllstandssensor in einer besonders niedrigen Position, insbesondere unterhalb des Behälterbodens, angeordnet werden. Er liefert dadurch bis hin zu einer Restentleerung des Behälters aussagekräftige Füllstandsinformationen. Außerdem kann die ordnungsgemäße Befüllung der Saugleitung verifiziert und die Pumpe bei leerer Saugleitung rechtzeitig abgeschaltet werden.
In einer Ausgestaltung schließt eine Membran des Füllstandssensors bündig mit einer Wandung des Behälters oder der Saugleitung ab. Dies vereinfacht die Reinigung des Milchwagens im Bereich des Füllstandsensors.
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Steuerung dazu ausgebildet, den zeitlichen Verlauf eines von dem elektrischen Antrieb aufgenommenen Stroms auszuwerten und bei einem plötzlichen Abfall des Stroms den Rührvorgang abzubrechen. Diese Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass die Rühreinrichtung beim Unterrühren von Luft – insbesondere infolge der Ausbildung eines Trichters oder Strudels, wie vorstehend beschrieben – zu einer plötzlichen Verringerung der Leistungsaufnahme des elektrischen Antriebs führt. Hierauf kann die elektronische Steuerung mit einem sofortigen Stopp des Rührvorgangs reagieren, um das Unterrühren von Luft und die einhergehende Schaumbildung zu unterbinden.
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Steuerung dazu ausgebildet, aus einer Dauer eines Rührvorgangs bis zu dem plötzlichen Abfall des Stroms die Füllstandsinformation abzuleiten. Bei dieser Ausgestaltung kann das Rührwerk zunächst solange betrieben werden, bis ein Unterrühren von Luft anhand des plötzlichen Abfalls des Stroms festgestellt wird. Diese Zeitdauer ist ein Maß für den Füllstand des Behälters. Im einfachsten Fall kann für unterschiedliche Füllstände experimentell ermittelt werden, nach welcher Zeit es bei Dauerbetrieb des Rührwerks erstmals zu einem Unterrühren von Luft kommt. Auf Grundlage dieser experimentellen Daten ist dann der Rückschluss von der Dauer des Rührvorgangs auf den zugehörigen Füllstand einfach möglich. Diese Vorgehensweise zur Ableitung der Füllstandsinformation eignet sich insbesondere zur Ermittlung des vorstehend genannten Startwerts. Auf einen gesonderten Füllstandssensor kann in diesem Fall verzichtet werden.
In einer Ausgestaltung ist die elektronische Steuerung dazu ausgebildet, nacheinander die folgenden Schritte auszuführen:

• Erfassen einer ersten Information über einen Füllstand,
• Ansteuern der Pumpe in einer vorgegebenen Weise,
• Erfassen einer zweiten Information über einen Füllstand,
• Kalibrieren einer Fördermenge der Pumpe auf Grundlage der erfassten Informationen über die Füllstände.

Die Steuerung führt also ein Verfahren zum Kalibrieren der Fördermenge aus. Dies ist insbesondere bei Verwendung eines präzisen Füllstandssensors ohne weiteres möglich und bildet eine zuverlässige Grundlage für ein exaktes Dosieren des Futtermittels. Das Ansteuern der Pumpe erfolgt in einer definierten Weise, beispielsweise für eine bestimmte Zeitdauer oder für eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen eines Pumpenantriebs.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Milchwagen in einer perspektivischen, geschnittenen Ansicht bei einem ersten Füllstand,
2 den Milchwagen aus 1 bei einem zweiten Füllstand und rotierendem Futtermittel.
Der Milchwagen aus 1 weist ein Fahrgestell mit zwei Vorderrädern 10 und zwei Hinterrädern 12 auf, von denen wegen der Schnittführung der Darstellung jeweils nur eines zu sehen ist. Den Vorderrädern 10 ist ein elektrischer Fahrantriebsmotor 14 zugeordnet. Die Hinterräder 12 sind lenkbar.
Oberhalb des Fahrgestells befindet sich ein Behälter 16 aus Edelstahl. Er weist eine kreiszylindrische Wandung 18 und einen Behälterboden 20 auf. Nach oben wird er von einem Deckel 22 verschlossen.
Ein am tiefsten Punkt des Behälterbodens 20 angeordneter Auslauf 24 mündet in eine Saugleitung 26, an die eine Pumpe 28 angeschlossen ist. Ein druckseitiger Ausgang 30 der Pumpe 28 ist über einen nur stückweise dargestellten Schlauch 31 mit einer Abgabeeinrichtung 34, die einen Handgriff 36 und eine Bedieneinheit 38 aufweist, verbunden.
Die Pumpe 28 ist an ein T-Stück 40 der Saugleitung 26 angeschlossen. Das T-Stück 40 führt außerdem zu einem sich nach unten öffnenden Auslass 42, der zum Entleeren des Behälters 16 durch Öffnen eines Absperrhahns 44 verwendet werden kann.
Oberhalb der Hinterräder 12 weist der Milchwagen einen sich an den Behälter 16 anschließenden Kasten auf, in dem die Pumpe 28 sowie eine elektronische Steuerung 46 angeordnet sind. Außerdem befinden sich an diesem Ende des Milchwagens zwei Handgriffe 48 zum Schieben des Milchwagens, von denen nur einer dargestellt ist.
Ein Rührwerk weist eine Rühreinrichtung 50 in Form einer um eine annähernd vertikale Achse rotierenden Scheibe mit halbkreisförmigen, radial darauf angeordneten Rührelementen 52 auf. Die Rühreinrichtung 50 befindet sich etwa in der Mitte des im Wesentlichen kreisförmigen Bodens 20 des Behälters 16. Unterhalb der Rühreinrichtung 50 befindet sich ein elektrischer Antrieb 54 des Rührwerks, der von der elektronischen Steuerung 46 angesteuert wird. Die elektronische Steuerung 46 ist außerdem für die Steuerung der Pumpe 28 sowie für die Steuerung des Fahrantriebsmotors 14 zuständig. Durch entsprechendes Ansteuern der Pumpe 28 kann die elektronische Steuerung 46 insbesondere über die Abgabeeinrichtung 34 eine gewünschte Futtermittelmenge in eine Tränke oder einen Nuckeleimer dosieren.
Beim Ansteuern des Rührwerks gibt die elektronische Steuerung 46 außerdem eine Rührintensität vor. Hierzu steuert die elektronische Steuerung 46 im Ausführungsbeispiel den elektrischen Antrieb 54 bei einem ersten, beispielhaft in der 1 gezeigten, relativ hohen Füllstand 56 im Behälter alle 60 Sekunden für eine Dauer von 5 Sekunden mit voller elektrischer Leistung an. Die so definierte Rührintensität sorgt für eine gründliche Durchmischung des Futtermittels ohne Luft unterzurühren.
In der 2 ist derselbe Milchwagen bei bereits etwa zur Hälfte abgegebenem Futtermittel und dementsprechend niedrigerem, zweiten Füllstand 58 gezeigt. Außerdem ist die Oberfläche des Futtermittels wegen der Rotationsbewegung des gesamten Futtermittels im Behälter 16 trichterförmig ausgebildet und in der Mitte des Behälters 16 tief nach unten, bis nahe an die Rühreinrichtung 50 heran, eingezogen dargestellt. In dieser Situation besteht die Gefahr, dass bei einem weiteren Betrieb des Rührwerks Luft unter das Futtermittel untergerührt wird. Darum steuert die elektronische Steuerung 46 das Rührwerk so an, dass spätestens in der dargestellten Situation der Rührvorgang abgebrochen wird. Beispielsweise kann bei dem zweiten Füllstand 58 der elektrische Antrieb 54 mit folgender Rührintensität angesteuert werden: Betrieb mit voller elektrischer Leistung für eine Dauer von einer Sekunde alle zehn Sekunden.
Die für die geschilderte Steuerung des Rührwerks erforderliche Information über den Füllstand des Futtermittels im Behälter 16 wird im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Staudrucksensor 60, der im Bereich des T-Stücks 40 an die Saugleitung 26 angeflanscht ist, ermittelt. Der Staudrucksensor 60 ist ein Füllstandssensor, der mit der elektronischen Steuerung 46 verbunden ist. Er weist eine nicht dargestellte Membran auf, die bündig mit einer Innenseite der Saugleitung 26 abschließt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005012843 U1 [0002]
EP 1897438 A2 [0003]

Claims

Milchwagen zur Fütterung von Nutztieren mit • einem Behälter (16) zur Aufnahme eines Futtermittels, • einer Abgabeeinrichtung (34) zum Abgeben von Futtermittel aus dem Behälter (16), • einer Pumpe (28), die mit dem Behälter (16) und der Abgabeeinrichtung (34) verbunden ist, und • einem Rührwerk, das eine in dem Behälter (16) angeordnete Rühreinrichtung (50) und einen elektrischen Antrieb aufweist, gekennzeichnet durch • eine elektronischen Steuerung (46), die dazu ausgebildet ist, den elektrischen Antrieb des Rührwerks anzusteuern, • eine Information über einen Füllstand des Behälters (16) auszuwerten und • beim Ansteuern des elektrischen Antriebs (54) des Rührwerks automatisch bei einem ersten Füllstand eine erste Rührintensität und bei einem zweiten Füllstand (58), der niedriger ist als der erste Füllstand, eine zweite Rührintensität vorzugeben, die niedriger ist als die erste Rührintensität.
Milchwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (46) dazu ausgebildet ist, die Rührintensität in einer Vielzahl von Stufen oder stufenlos an einen aktuellen Füllstand (56) anzupassen, so dass ein Unterrühren von Luft vermieden wird.
Milchwagen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (46) dazu ausgebildet ist, zum Vorgeben einer bestimmten Rührintensität eine Dauer eines Rührvorgangs und/oder einen zeitlichen Abstand zwischen zwei Rührvorgängen und/oder eine Leistung des elektrischen Antriebs (54) anzupassen.
Milchwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (46) dazu ausgebildet ist, die Pumpe (28) zum Abgeben von Futtermittel über die Abgabeeinrichtung (34) anzusteuern, eine Fördermenge der Pumpe (28) zu erfassen und die Information über den Füllstand ausgehend von einem vorgegebenen Startwert nach Maßgabe der erfassten Fördermenge zu aktualisieren.
Milchwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Milchwagen einen Füllstandssensor aufweist, der mit der elektronischen Steuerung (46) verbunden ist und die Information über den Füllstand (56) zur Verfügung stellt.
Milchwagen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor ein Staudrucksensor (60) ist.
Milchwagen nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstandssensor in einer Saugleitung (26), die die Pumpe (28) mit dem Behälter (16) verbindet, angeordnet ist.
Milchwagen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Membran des Füllstandssensors bündig mit Wandung (18) des Behälters (16) oder der Leitung abschließt.
Milchwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (46) dazu ausgebildet ist, den zeitlichen Verlauf eines von dem elektrischen Antrieb (54) aufgenommenen Stroms auszuwerten und bei einem plötzlichen Abfall des Stroms den Rührvorgang abzubrechen.
Milchwagen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (46) dazu ausgebildet ist, aus einer Dauer eines Rührvorgangs bis zu dem plötzlichen Abfall des Stroms die Füllstandsinformation abzuleiten.
Milchwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (46) dazu ausgebildet ist, nacheinander die folgenden Schritte auszuführen: • Erfassen einer ersten Information über einen Füllstand (56), • Ansteuern der Pumpe (28) in einer vorgegebenen Weise, • Erfassen einer zweiten Information über einen Füllstand (58), • Kalibrieren einer Fördermenge der Pumpe (28) auf Grundlage der erfassten Informationen über die Füllstände.