-
Verfahren zum maschinellen Melken Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum maschinellen Melken mit einer einen Strich aufnehmenden Hülle, deren den Strich
umgebender Innenraum während seiner Verbindung mit einem milchableitenden System
unter Unterdruck steht und die auf dem Strich aufgrund einer zwischen den Drucken
auf beiden Seiten der Hüllenwandung herrschenden Druckdifferenz haftet.
-
Bei der Entwicklung von Melkmaschinen wird versucht, das maschinelle
Melken den biologischen Erfordernissen, die der lebende Organismus stellt, weitgehend
anzupassen. In diesem Zusammenhang sind verschiedene Vorschläge gemacht worden,
die der Hauptmelkphase folgende Abmelkphase mit verringertem Unterdruck zur Schonung
des Striches zu betreiben. Außerdem sind Melkverfahren in der Erprobung, bei denen
der Unterdruck gleichmäßig und schonend zur Einwirkung auf den Strich gebracht wird,
so daß die zusätzliche Belastung durch das bisher übliche Pulsieren des Unterdruckes
wegfällt.
-
Die gesundheitsfördernde Auswirkung derartiger Maßnahmen auf den Strich
ist unverkennbar. Insbesondere hat sich gezeigt, daß durch die Anwendung gleichmäßigen
Unterdrucks die Rate der Mastitis-Erkrankungen stark reduziert werden kann. Sowohl
bei diesen modernen Melkverfahren als auch bei den bisher üblichen Pulsierungs-Verfahren
ließ sich aber nicht ausschließen, daß, insbesondere bei ausgefallenen Ausbildungen
des Striches die als Hüllen ausgebildete Zitzenbecher während des Melkens ab fielen.
Derartige Zwischenfälle ereigneten sich vorzugsweise während der Abmelkphase. Abgesehen
von den damit verbundenen hygienischen Nachteilen mußte auch damit gerechnet werden,
daß die Hüllen zum Zwecke des Ausmelkens nicht wieder aufgesetzt wurden. Die in
der Zisterne verbleibende Milch führte in manchen Fällen zu Eutererkrankungen und
damit zu einer Verschlechterung der Milchproduktion.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Verfahren der
einleitend genannten Art so zu verbessern, daß die Hülle während der gesamten Melkphase
fest auf der Zitze sitzt.
-
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die im Raum zwischen der Hülle
und der Außenwandung des Striches wirkende Anhaftkraft im Bereich des für die Haftung
der Hülle benötigten Wertes konstant gehalten wird.
-
Diese Kraft ergibt sich aufgrund einer Vielzahl von Einflußgrößen,
von denen die größte der in der Hülle herrschende Unterdruck, der durch die Hülle
gesaugte Luftstrom und die Elastizität der Hüllenwandungen ist. Diese Einflußgrößen
müssen in der Weise aufeinander abgestimmt werden, daß einerseits die Haftung zwischen
der Hüllenwandung und der Außenwand des Striches nicht beeinträchtigt wird und andererseits
eine den Strich einengende Umhüllung durch den Zitzenbecher vermieden wird. Diese
Verhältnisse können sowohl bei prallgefülltem Strich zu Anfang der Melkphase als
auch
nach Erschlaffung des Striches beim Abmelken aufrechterhalten
werden. Der Strich wird unabhängig vom jeweiligen Grad des Ausmelkens ähnlich wie
beim manuellen Melken immer von gleichbleibenden Kräften beaufschlagt.
-
Die Druckregelung ist im Spalt darüber hinaus mit relativ billigen
Mitteln zu verwirklichen. Die Elastizität der Hülle muß so gewählt sein, daß die
Wandungen der Hülle unter dem Einfluß der Druckdifferenz der beidseits der Wandungen
herrschenden Drücke soweit nachgeben, daß auf die Außenwandung des Striches der
gewünschte Druck ausgeübt wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist daher
die Hülle eine elastische Wandung auf, die unter dem Einfluß des in der Hülle herrschenden
Unterdruckes, eines zwischen der Innenwandung de r Hülle und der Außenwandung des
Striches sich aufbauenden Luftstromes und der Elastizitätskonstanten der Wandung
den Strich mit einem konstanten Unterdruck beaufschlagt. Diese Bauart besteht aus
einer relativ einfachen Hülle h in der allerdings der Unterdruck nach verschiedenen
Einflußgrößen sehr genau geregelt werden muß. Zur Vereinfachung des Regelsystems
kann daher die Hülle.
-
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine von einer
Hülse umschlossene elastische Wandung aufweisen, so daß zwischen der elastischen
Wandung und der Hülse ein vom Inneren der Hülle luftdicht abgeschlossener Raum mit
regelbarem Luftdruck vorgesehen ist, der die elastische Wandung in Richtung auf
den Strich im Sinne eines konstanten Anhaftdruckes regelbar beaufschlagt.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.
-
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische
Darstellung zweier Hüllen mit einen Druckfühler im Innenraum der fifille, Fig. 2
eine schematische Darstellung zweier 'hüllen mit milchflußgeregeltem Unterdruck
in der Hülle, Fig. 3 eine schematische Darstellung zweier Hüllen mit einem vom abgesaugten
Luftstrom geregeltem Innendruck ki der lIUlle, Fig. 4 eine schematische Darstellung
zweier Hallen, mit vom Unterdruck im Absaugsystem geregeltem Druck in der Hülle
und Fig. 5 eine schematische Darstellung zweier Hüllen, die von einer bzw. mehreren
einen Druckraum einschließenden Hülse umgeben sind.
-
Eine Melkanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht im wesentlichen aus einem Unterdruckerzeuger 1, einer Vakuumleitung 2, einem
Milchsammelbehälter 3, einer Milchleitung 4, einem Sammelstück 5, einem Milchschlauch
6 und einer den Strich 13 . n Wiesem ein Innenraum 8 ausgebildet.
-
Dieser weist einen Schaft 9 und einen Kopf 10 mit einem Buftzulaß
11 und einer Lippe 12 auf. In den Innenraum 8 ragt von oben ein Strich 13 vom Weiter
14 einer Kuh hinein. Der Strich 1» erstreckt sich innerhalb des Innenraumes 8 der
Hülle 7, der mit seinem Schaft 9 den Strich 13 umgibt und aufgrund des in ihm wirkenden
Unterdrucks auf dem Strich 13 haftet.
-
Das Sammelstück 5 ist über die Milchleitung 4, die auch gleichzeitig
als Milchtransportleitung für mehrere Melkeinheiten dienen kann, mit dem Milchsammelbehälter
3 verbunden. Aus dieser kann die Milch über einen nicht dargestellten Abfluß entnommen
werden.
-
Mit dem Unterdruckerzeuger 1 wird ein zum Melken ausreichender Unterdruck
erzeugt. Nach Anrüsten der Kuh wird über die Vakuumleitung 2 die Melkeinheit an
den Unterdruckerzeu er 1 angeschlossen, so daß der Unterdruck sich bis in die Hülle
- 7 fortpflanzen kann. Nach Ansetzen der iijlle 7 auf die Striche 13 können auch
diese vom Unterdruck beaufschlagt werden, so daß der Milchfluß aus dem Strich 13
beginnen kann. Durch die Luftzulässe 11 tritt Luft in den Innenraum 8 ein und bildet
dort einen Luftstrom zwischen dem Strich 17 und der Innenwandung des Innenraumes
8 aus. Diese stützt den Strich 8 und schützt ihn vor Ausdehnungen und damit vor
der Ausbildung von Blutstauungen. Die Größe des Luftstromes ist mindestens so bemessen,
daß der Strich 13 frei von den Innenwandungen des Zitzenbechers 7 im Luftstrom schweben
kann.
-
Je weiter mit zunehmender Entleerunsg des Striches 13 dieser in seinem
Umfang schrumnft, umso größer kann sich zwischen der Außenwand des Striches 13 und
der Innenwand der Hülle 7 ein Spalt 16 ausbilden, in dem der Druck im gleichen Maße
sinkt.
-
Um trotzdem das Abgleiten der Hülle 7 7 vom strich 13 zu verhindern,
kommt es darauf an, einen konstanten Anhaftdruck aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zwecke
wird auf cer Hilllenwandung ein Druckfühler 17 angeordnet, der über eine Leitung
19 mit einem Regler 18 verbunden ist. Die den regler 18 verlassenden Impulse dienen
zur Steuerung eines den Unterdruckerzeuger 1 antreibenden Motors 20 bzw. eines nicht
dargestellten Unterdruckreduzierventils.
-
Die Meßwerte des Druckfühlers 17 werden im Regler 18 mit einer vorgegebenen
Regelgröße verglichen. Sobald diese im Sinne eines im Innenraum 8 der Hülle 7 herrschenden
zu geringen Druckes von der Regelgröße abweichen, springt der Elektromotor 20 an.
Auf diese Weise wird der Unterdruck im Innenraum 8 durch den Unterdruckerzeuger
1 so vergrößert, daß die Wandungen der Helle 7 in Richtung auf den Strich 13 zusammengezogen
werden. Dadurch vergrößert sich der von den Hüllenwandungen
auf
den Strich 13 ausgeübte Druck. Sobald der Druckfühler 17 anzeigt, daß die Regelgröße
erreicht ist, wird über den Regler 18 der Motor 20 abgeschaltet. Mit Hilfe dieser
Unterdruckregelung werden alle Einflußgrößen, die den Druck im Innenraum 8 der Helle
7 bestimmen, eliminiert. Unabhängig davon, wie groß z.B. die Elastizitätskonstante
der Zitzenbecherwandungen ist, wird von dem Druckfühler 17 der sich aus einer Vielzahl
von Komponenten, z.B. aus dem2Innenraum 8 herrschenden Unterdruck, der Größe der
Luftzulässe 11 und dem Druckwiderstand des Striches 13 ergebende Druck von dem Druckfühler
17 erfaßt.
-
Der auf die Außenwandung des Striches 13 ausgeübte Druck ist abhängig
von der Druckdifferenz zwischen den Drucken beidseits der Rüllenwandung. Eine Regelung
des auf die Außenwandung des Striches 13 ausgeübten Druckes kann auch mit Hilfe
dieser Druckdifferenz erfolgen. Diese Druckdifferenz hängt ab von dem jeweiligen
Eintritt atmosphärischer Luft in den Innenraum 8, verringert sich also mit zunehmender
Ausmelkung des Strich es.
-
Je weiter das Ausmelken fortgeschritten ist und damit der Milchfluß
nachläßt, umso größer muß der Unterdruck in der Hülle 7 sein, um die günstigste
Druckdifferenz zur Einhaltung des konstanten Druckes an der Außenwand des Striches
13 einhalten zu können. Eine Regelung der Druckdifferenz ist daher auch dadurch
möglich, daß im milchableitenden System 21 ein Mengenmesser 22 zur Messung des Milchflusses
eingebaut wird. Ausgehend von der Tatsache, daß mit nachlassendem Milchfluß der
Strich 13 immer mehr erschlafft, stellt auch der Milchfluß eine Einflußgröße dar,
die mit hinreichender Genauigkeit eine Regelung des von der Wandung der Hülle 7
auf den erschlaffenden Strich ausgeübten Druckes erlaubt. Diese Druckregelung hat
zugleich den Vorteil, daß die von dem Mengenmesser 22 abgegebenen Impulse gleichzeitig
zur Steuerung einer nicht dargestellten Abmelkautomatik verwandt werden können,
die zur Schonung des Striches 13 gegen das sogenannte Blindmelken bei entleerter
Zisterne im milchableitenden System vorgesehen sein kann. Mit dieser
Abmelkautomatik
kann darüber hinaus auch im Rahmen des für das Anhaften der Helle 7 benötigten Druckes
der in diesem vom Unterdruck erzeugte Luftstrom so geregelt werden, daß ein optimaler
Melkeffekt erzielt wird. Dazu gehört auch, daß der Luftstrom und der Unterdruck
dem jeweiligen Milchentzug aus der Zisterne angepaßt werden kann.
-
Die Regelung des Anhaftdruckes kann auch mit Hilfe von Steuerimpulsen
vorgenommen werden, die von einem in den Strich eingepflanzten Druckrezeptor abgegeben
werden. Dieser mißt den in dem Strich herrschenden intermamären Druck. abhängig
von diesen Meßwerten wird der auf die Hilenwandung einwirkende Unterdruck gesteuert.
Dieser zieht die Wandungen der Hülle 7 7 so weit zusammen, daß ein möglichst gleichmäßiger
Druck auf die Strichwandung ausgeübt wird. Diese Art der Regelung führt dazu, daß
der intermamäre Druck in den von der Kuh als angenehm empfundenen Grenzen gehalten
werden kann.
-
Die Steuerung des von der Hüllenwandung auf den Strich 17.
-
ausgeübten Druckes kann auch in der Weise vorgenommen werden, daß
der durch die Hülle 7 gesaugte Luftstrom als Regelgröße in den den Motor 20 steuernden
Regler 18 eingegeben wird.
-
Dieser Luftstrom kann beispielsweise mit Hilfe eines Staudruckmessers
23 in den Buftzulässen 11 gemessen werden, durch die der Luftstrom in den Innenraum
8 der Hülle : 7 eintritt.
-
Mit zunehmender Erschlaffung des Striches 13 wächst der durch die
Hülle 7 gesaugte Luftstrom. In dem gleichen Maße verringert sich der von den Wandungen
der Hülle 7 auf den Strich 13 ausgeübte Druck. Mit hinreichender Genauigkeit kann
davon ausgegangen werden, daß von den Wandungen der Hülle 7 auf den Strich 13 ausgeübter
Druck sich im gleichen Verhältnis verändert wie der durch den Spalt 16 hindurchtretende
Luftstrom. Diese Regelung hat den großen Vorteil, daß der für das Melken mit einem
Einraummelkbecher wichtige, an den Außenwänden des Striches 13 entlang führende
Luftstrom, der einerseits
zur Stimulierung und andererseits zur
Abstützung des Strich es dient, dem jeweiligen Zustand des beim Melken erschlaffenden
Striches 13 angepaßt werden kann.
-
Als weitere Einflußgröße für den von den Wandungen der Hülle 7 auf
den Strich 13 ausgeübten Druck kann der im Innenraum 8 der Hülle 7 herrschende Unterdruck
als Regelgröße für die Steuerung des Motors 20 verwendet werden. Die Messung des
Unterdruckes findet mit Hilfe eines tinterdruckfühlers 24 statt, der im Bereich
des in den Innenraum 8 hineinragenden Striches 13 an der Innenwand der Hfllle 7
befestigt sein kann. Mit zunehmender Erschlaffung des Striches 13 wird der Buftwiderstand
in der Hülle 7 kleiner. Dadurch kann sich der im Schaft 9 der Hülle 7 wirkende Unterdruck
leicht bis in den Kopf 10 der Hülle 7 fortpflanzen. Die auf diese Weise stattfindende
Änderung des Unterdruckes im Kopf 10 der Hülle 7 wird über den Regler 18 zur teuerung
des Motors 20 verwendet.
-
Schließlich ist es auch noch möglich, den von den Wandungen der Hülle
7 auf den Strich 13 abgeübten Druck in den zulässigen Grenzen dadurch zu regeln,
daß die Leistungsaufnahme des Motors 20 als Regelgröße benutzt wird. Mit zunehmender
Erschaffung des Striches 13 sinkt der Strömungswiderstand im Innenraum 8 der Hülle
7, so daß sich in dem durch das Erschlaffen des Striches breiter werdendem Spalt
16 ein starker Luftstrom ausbildet. Dieser erfordert zur Aufrechterhaltung des zum
Melken notwendigen Unterdruckes eine höhere Beistungsaufnahme des Motors 20. Die
Änderung der Beistungsaufnahme kann in einem Impulsgeber zur Abgabe eines Steuerungsimpulses
ausgenutzt werden, der seinerseits über einen Regler zur Steuerung des Antriebsmotors
20 im Sinne einer Aufrechterhaltung des von der Hnllenwandung auf den Strich 13
ausgeübten Anhaftdruckes genutzt werden kann.
-
Bei diesen Rexelsystemen ist die Ausbildung der landungen der Helle
7 von wesentlicher Bedeutung. Diese Wandungen müssen aus einem elastischen Werkstoff
gefertigt sein, dessen Elastizitätskonstante möglichst gleichmäßig iiber die gesamte
Hilfe , verteilt ist. Sie sollte auch noch nach längerer Benutzungsdauer möglichst
gleichbleibende Werte zeigen. Die l;achgiebigkeit der Wandungen nuß so bemessen
sein, daß die Innenwand der Hülle 7 bei sich ändernden Unterdruckverhältnissen in
der HÜlle 7 sich gleichmäßig an die Außenwandungen des Striches 13 anschmieg t.
Dabei mulj dieser Effekt bereits bei kleinen Unterdruckänderungen eintreten, da
zum Zwecke des Melkens ein relativ konstanter Unterdruck auf den Strich 13 einwirken
mu.
-
Ähnliche Regel systeme können auch zur Verbesserung der Haftung von
Hellen 7 venzendet werden, die bei Melkmaschinen mit pulsierendem Unterdruck eingesetzt
werden. Fir die Regelung des Änhaftdruckes derartiger Hüllen eignet sich insbesondere
die direkte Messung des Anhaftdruckes in der Hülle Die von einem derartigen Druckgeber
abgegebenen Meßwerte eignen sich zur Regelung des anhaftenden Druckes sowohl während
des saugtaktes als auch während des Entlastungstaktes der Melkmaschine. Dadurch
wird verhindert, daß beim Saugtakt die Anpressung des Zitzengummis auf den strich
zu o3, beim Rntlastungstakt aber zu klein wird, so daß die Hülle von dem strich
abgleiten kinn. Die Regelung des Anhaftdruckes ist im Grundsatz auch mit den anderen
der soeben genannten Impulsgeber möglich. Bei der Milchfluß-, Unterdruck-, Luftstrom
und Leistungsmessung kann aber ein repräsentatives ergebnis für die Regelung nur
während des Saugtaktes erzielt werden.
-
Bei den genannten Melknethoden hat der Unterdruck in der Hülle 7 zwei
Funktionen: Er dient einerseits zum Entzug und Transport der Milch und andererseits
zur Erzeugung des notwendigen Anhaftdruckes auf den Strich 13. Diese beiden Funktionen
erfordern die exakte Abstimmung des für die HersteLlung der Hülle 7
geeigneten
elastischen Materinls und der Dicke der aus diesem hergestellten Hüllen wandungen.
-
Um derartigen Problemen bei der Bemessung und Auswahl der Hellen 7
zu entgehen, können die beiden Funktionen beim Melken mit einem Einraumzitzenbecher
auch voneinander getrennt werden. Zu diesem Zwecke wird d'ie Hülle 7 mit einer Hiilse
25 umgeben, die aus festem oder nachgiebigem Material hergestellt sein kann. Zwischen
die Innenwandung de Welse 25 und die Außenwandung der Hftlle 7 wird in einen schmalen
ringförmigen Raum 26 Druckluft über eine Rohrleitung27 eingeleitet.
-
Zu diesem Zweck ist ein Drucklufterzeuger 28 vorgesehen, der iiber
eine Kupplung mit einem Antrieb 29 verbunden ist. Dieser wird von einem Regler 30
gesteuert. Mit Hilfe des im Raum 26 erzeugten Druckes werden die elastischen Wandungen
der Hülle 7 mehr oder minder stark in Richtung auf den Strich 13.
-
verformt, so daß auf diese Weise der notwendige AnpreCdruck zwischen
der Innenwandung der Hülle 7 und der Außenwand des striches 13 erzeugt wird. Statt
eines Raumes 26, der mit hilfe der Hülse 25 erzeugt wird, können auch mehrere kleine
Räume über die zu beaufschlagende Hilllesandung verteilt sein. Diese werden von
ringförmigen 1)ruck1ammcrn 35 gebildet, die die Hüllenwandung von außen r:geben.
Schließlich kann der Druck auf die Wandung der Hülle 7 auch mit Hilfe mechanischer
Drucknittel erzeugt werden.
-
Die Steuerung des antriebes 29 erfolgt in ähnlicher Weise wie es bereits
für den Fall der Regelung des Unterdruckes im Innenraum 8 für den Motor 20 beschrieben
wurde. So kann z.B. in der Hülle 7 ein Druckfühler 17 vorgesehen sein, der über
eine Leitung mit dem Regler 30 verbunden ist. Bei nachlaßendem Anpreßdruck zwischen
der Innenwand der Hülle 7 und dem Strich 13 gibt der Druckfühler 17 einen Steuerimpuls
ab, der im Regler 30 mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird. Bei einer
entsprechend starken Abweichung von diesem Sollwert
wird der Antrieb
29 eingeschaltet, so daß der Druck3ufterzeuger 28 den Druck im Raum 26 so stark
erhöht, daß der gewünschte Anhaftdruck erzeugt wird.
-
Eine ähnliche Steuerung des Antriebes 29 rnnn mit Eilfe eines den
Milchfluß messenden fengenmessers, eines Staudruckmessers 23 für den in die HÜlle
7 eintretenden Luftstrom und eines im Innenraum 8 der Hülle 7 angeordneten Unterdruckftihlers
vorgenommen werden. Darüber hinaus kann aber auch die Veränderung der Leistungsaufnahme
des Motors 20 zur Regelung des im Raum 26 bestehenden Luftdruckes in der bereits
beschriebenen Weise herangezogen werden.
-
Auch bei diesem Steuerungssystem kommt es darauf an, daß durch die
richtige Auswahl der Hülle 7 hinsichtlich des verwendeten Materials und der notwendigen
Wand stärken einerseits und der Auswahl der Zuströmverhältnisse für die Druckluft
andererseits die zur Steuerung des Druckes im Spalt 16 richtige Zeitkonstante zustande
kommt. Die Zuströmquerschnitte für die Druckluft müssen so bemessen sein, da bei
einem vorgegebenen Material für die HUlle 7 eine sanfte und ruhige Anlage der Hüllenwandung
an den Strich 13 erfolgt, ohne daß der von der wandung auf den Strich 13 ausgeübte
Anpreßdruck ein vorbestimmtes Maß überschreitet.