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Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Melken Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Melken und Nachmelken.
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Die meisten Aus führungen bekannter Melkvorr ichtungen arbeiten während
des gesamten Melkvorganges mit konstantem Druck, unter dem jedoch ein vollständiges
Ausmelken der Kühe nicht möglich ist. Dieser Nachteil ist auf ein Erschlaffen der
Zitzen beim Ausmelken und auf die Differenz zwischen dem atmosphärischen und dem
Melkdruck zurückzuführen, die die Zitzen in den Zitzenbecher hineinzieht. Dadurch
kommt es zur Dehnung der Milchzisterne der Zitze und zur Verringerung ihrer Weite.
Diese Veränderungen sind zwischen der Drüsenmilchzisterne und der Zitzen-Milchzisterne
am markantesten, wo Unterbrechungen des Drüsenkana\*systems eintreten können,
was
zur Unterbindung des Milchzuflusses in die Zitzen-Milchzisterne führt. Je niedriger
das Melkdruckniveau ist, um so markanter ist diese ungünstige Wirkung. Nach dem
maschinellen Melken ist daher noch ein langwieriges und mühevolles Nachmelken von
Hand erforderlich.
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Zur Überwindung dieser Nachteile und insbesondere zur Vermeidung einer
Verringerung der Milchproduktion durch unvollkommenes maschinelles Ausmelken wird
bisher das maschinelle Nachmelken als unbedingt notwendig angesehen.
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Dabei erneuert der Melker durch Ziehen des Verteilers der Melkgarnitur
gewaltsam das Durchgangs vermögen des Drüsenkanalsystems und unterstützt durch Abstreifgiiffe
der anderen Hand den Milchzufluß in die Zitzen-Milchzisterne. Diese von Hand durchgeführte
Operation setzt die Arbeitsleistung des Melkers herab und kann außerdem die Milchdrüse
der Kühe verletzen.
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Um di Arbeitsleistung der Melker zu steigern und die Anstrengung bei
der Arbeit zu beseitigen, wurden verschiedene mechanische odw pneumatische Vorrichtungen
entwickelt, welche im wesentlichen die manuelle Durchführung des machinellen Nachmelkens
nachahmen.
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Bekannte mechanische Vorrichtungen eisen in ihrer Höhe einstellbare
Schwenkarme auf, welche mittels einer Kurbel und einer Zahnstange gesteuert werden
u nd/oder enthalten verschiedene Hebelmechanismen, deren Enden mit dem Verteiler
der Melkgarnitur verbunden und ggf. mit einem Korb versehen sind. Diese Ausführungen
belasten und entlasten
rhytmisch die am Euter der Kuh angebrachte
Melkgarnitur.
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Einige können nach Beendigung des Melkvorgangs die Melkgarnitur in
den Manipulationsraum des Melkers befördern.
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Der wesentliche Nachteil aller bekannten Ausführungen besteht in dem
ungenügenden Ausmelken der überwiegenden Mehrheit vder Kühe, was \'ei-ne E¢rabs-eRzung
der Milchproduktion zur Folge hat.
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Weitere Nachteile ergebensich aus ihrer komplizierten Konstruktion,
die aufwendig und störanfällig sind und die Möglichkeit von Deformierungen einschließen.
Die bekannten mechanischen Vorrichtungen passen sich nur schlecht an die verschiedenen
Abmessungen oder Anordnungen der Melkstände an und beschränken die Bewegung der
Kühe. Darüber hinaus können einige dieser Ausführungen durch unzweckmäßige Krafteinwirkung
auf den Euter dessen Verletzung verursachen.
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Eine andere bekannte Ausführung benutzt ein Melkverfahren, bei dem
während des Leerlaufes der Melkmaschine, d.h. wenn die Milch aus dem Euter nicht
oder nur in geringer Menge ausfließt, und zwar bei Beginn und am Ende des Melkvorganges,
auf die Zitzen mit schonenderem höheren Druck als während des vollen Milchflusses
einwirkt. Dieser höhere Druck zu Beginn des Melkvorganges soll ferner das Einschießen
der Milch unterstützen. Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Druckveränderung
nicht in zwingendem Zusammenhang mit der Qualität des Einschießens der Milch steht
und daher nicht unbedingt notwendig ist.
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Die Drucksteigerung am Ende des Melkvorganges hat den Zweck, die Zitzenbecher
am Euter zu halten, und zwar
bei allen Kühen eine gleiche Zeitdauer
oder bis der Melker die Melkgarnitur abnimmt. Die Druckänderung, die außerdem noch
von einer Herabsetzung der Pulsfrequenz und einer Veränderung des Pulsierungsverhältnisses
begleitet ist, sollte für die Kühe unschädlich sein. Es wurde jedoch festgestellt,
daß diese Ausführung zu einem übermäßigen Auftreten von Symptomen führt, die auf
Verletzungen des Euters hinweisen.
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Es wurde auch festgestellt, daß der Tonus des Zitzenschließmuskels
während des Melkvorganges markant nachläßt. Für einen maximalen Milchfluß durch
den Kanal ist daher eine größere änderung des Druckniveaus in der unterhalb der
Zitzen gelegenen Kammer notwendig als zu Beginn des Melkvorganges. Während des Melkvorganges
sinkt auch der intrazisternale Druck, wodurch das zur Überwindung des Tonus des
Zitzenschließmuskels notwendige und zur Milchabnahme durch den Zitzenbecher benötigte
Druckgefälle herabgesetzt wird. Die Verminderung des Tonus des Zitzenschließmuskels
hat jedoch für die Milchabnahme eine größere Bedeutung als die Verminderung des
intrazisternalen Druckes, so daß nach Erreichen des maximalen Milchflusses durch
den Kanal auch durch ein höheres Druckniveau ein adequater Nachmelkeffekt erreicht
werden kann.
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Diese Erkenntnis hat eine besondere Bedeutung im Zusammenhang mit
der Ursache des Bedarfs manhinellen Nachmelkens im maschinellen Melkprozeß. Falls
die durch Ausmelken schlaff gewordenen Zitzen durch den Melkdruck in den Zitzenbecher
hineingezogen werden und dadurch der Durchfluß im Drüsenkanalsystem unterbrochen
wird, kann dieser ungünstige Effekt durch Erhöhung des
Druckes nach
dem maximalen Milchdurchfluß durch den Zitzenkanal wesentlich vermindert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein automatisches mdinelles Melkverfahren
sowie eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile
erheblich vermindert sind und ein optimales schonendes Ausmelken der Kühe unter
Vermeidung von Verletzungen der Zitzen und Gefahren der Milchdrüsenerkrankungen
sichergestellt ist. Die Zitze soll am Ende des Melkvorganges entlastet werden, um
dadurch annähernd alle Milch aus dem Euter in die ZitzenzisterneQfließen zu lassen
und auf maschinellem Wege auszumelken.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Ansetzen
der Zitzenbecher die Zitzen während einer Zeitspanne von höchstens zwei Minuten
einem vom Mibhfluß unabhängigen Melkdruck und daraufhin einem in Abhängigkeit vom
Milchfluß gesteuerten gleichen Melkdruck ausgesetzt werden, wobei noch vor Aufhören
des Milchflusses oder wenn die Milch nur in geringer Menge fließt, die Zitzen einem
erhöhten Nachmelkdruck ausgesetzt und wenn daraufhin die Milch nicht mehr oder nur
in geringer Menge fließt, die Zitzen atmosphärischem Druck ausgesetzt werden.
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Zu Beginn des Melkvorganges wird auf die Zitzen aus den unterhalb
der Zitzen liegenden Kammern mit einem Melkdruck während einer bestimmten Zeitspanne
eingewirkt. Danach übernimmt ein Milchdurchflußindikator die Steuerung des Druckniveaus
in den unterhalb der Zitzen giagerten Kammern. Sobald der Milchdurchfluß
vermindert
wird, die Milch jedoch noch regelmäßig in jedem Pulsierungszyklus abfltßt, wird
von dem Milchdurchflußindikator ein Signal zur Einstellung des Nachmelkdruckes erzeugt,
der höher ist als der Melkdruck.
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Ein die Druckverhältnisse in der Zwischenwandkammer steuernder Pulsator
arbeitet dabei weiter mit niedrigerem Druck bei gleichbleibender Pulstequenz und
gleichem Pulsationsverhältnis. In dieser Weise wird maschinell bis zu einem Zeitpunkt
nachgemolken, bei dem der Indikator die Beendigung des Melkvorganges registriert
und ein Signal zum Auslösen weiterer, mit der Automatisirung des ganzen Prozesses
der Beendigung des Melkvorganges zusammenhängenden Operationen aussendet.
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Der Vorteil dieses Melkverfahrens besteht vor allem darin, daß die
Kuh annähernd vollkommen und fortlaufend ausgemolken wird, so daß langwieriges und
mühsames maschinelles oder Handnachmelken wegfällt. Die Melkleistung wird erhöht,
die Automatisierung des ganzen Prozesses ermöglicht und die Betriebsfähigkeit der
ganzen Melkanlage erhöht. Physiologisch zeigt sich dieses Melkverfahren als schonender,
so daß seltener Milchdrüsenerkrankungen auftreten.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Durchführung
des Verfahrens ausfahrlich beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Schema der Melkvorrichtung; Fig. 2 die Schaltung
der einzelnen im Vertikalschnitt dargestellten Steuerungselemente.
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Von einer Leitung 1 für höheren Druck zweigen ein Leitung 4 mit einem
Ventil 7 und von einer Leitung 2 für niederen Druck eine Leitung 5 mit einem Ventil
8 ab. Die Ableitungen aus beiden Ventilen 7, 8 sind an eine Zuleitung 14 des Arbeitsdruckes
angeschlossen, die in ein Meßgefäß 15 mündet. Dieses Meßgerät ist ueber eine Verbindungsrohrleitung
20 mit einem Milchdurchflußindikator 11 und weiter mit einem Milchschlauch 17 zum
Verteiler 18 verbunden.
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Der Indikator 11 weist ein Durchflußrelais 1 und Relais 22 zur Beendigung
des Melkvorganges auf. An die Zuleitung 5 ist ein Pulsator 10 direkt angeschlossen,
der über einen Luftschlauch 16 mit dem Verteiler 18 der Zitzenbecher 19 verbunden
ist. Eine Milch-Forderleitung 5 ist mit dem Meßgefäß 15 durch eine Milchleitung
6 verbunden, in der ein Milchverschluß 9 sitzt. Eine elektronische Steuereinric
htung 3 ist elektrisch mit den einzelnen Steuergliedern verbunden, wobei die Ventile
7, 8 über die Leitungen 71 und 81 der Pulsator 10 durch eine Leitung 101, das Durchflußrelais
21 des Indikators 11 über eine Leitung 211 und das Relais 22 zur Beendigung des
Melkvorganges durch eine Leitung 221 an die Steuereinrichtung 13 angeschlossen sind.
In der Steuereinrichtung 15 ist eine RC-Verzögerungsschaltung normaler Bauart angeordnet,
gebildet z. B. durch einen Widerstand, einen Kondensator und eine Zehner-Diode,
deren Schaltung nicht dargestellt ist. Sie schaltet den Durchflußindikator 11 vom
Beginn des Melkvorganges für einen Zeitabschnitt von 1,5 - 2 Minuten ab.
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Die Zitzenbecher 19 sind auf die Zitzen der Kuh (nicht dargestellt)
aufgesteckt, und der Melkvorgang verläuft bei niederem Druck, d.h. etwa 50,6 kPa,
wobei die Wirkung des Pulsators durch den Druck aus der Zuleitung 2 für niederen
Druck über die Zuleitung 5 gesteuert wird. Durch das geöffnete Ventil 8 und die
Arbeitsdruckleitung 14 wirkt der Druck in der Rohrleitung 2 auch im Meßgefäß und
von dort über die Verbindungsleitung 20, den Indikator 11, den Milchschlauch 17
und den Verteiler 18 in der unterhalb der Zitzen angeordneten Kammer der Zitzenbecher
19, wodurch die ausgemolkene Milch in das Meßgefäß abgeführt wird. Ca. 1,5 - 2 min.
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nach Beginn des Melkvorganges wird der Fluß der abgemolkenen Milch
durch den Indikator 11 registriert.
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Nach Erreichen eines maximalen Milchflusses von mehr als 0,5 1/min.,
jedoch noch bevor der Milchfluß aufgehört hat oder die Milch nur in geringer Menge
fließt, werden die Zitzen einem erhöhten Nachmelkdruck ausgesetzt. Der Impuls wird
durch den Indikator 11 in Abhängigkeit von dem eingestellten Wert ausgegeben, welcher
durch das Durchflußrelais 21 registriert wird.
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Dieses sendet durch die Leitung 211 und die elektronische Steuereinrichtung
13 einen Impuls zum Schließen des Ventils 8 über die Leitung 81. Gleichzeitig wird
das Ventil 7 durch einen Impuls der Steuereinrichtung 15 über die Leitung 71 geöffnet.
Da das Ventil 7 die Zufuhr von Druck aus der Leitung höheren Druckes steuert, dringt
der höhere Druck von ca. 69,1 bis 63,8 kPa in die Arbeitsdruckleitung 14 ein und
gelangt aus dieser bis in die Kammer der Zitzenbecher 19. Die Tätigkeit der Zwischenwandkammern
der Zitzenbecher 19 wird weiter über den Pulsator 10 durch den niederen Druck
aus
der Niederdruckleitung 2 gesteuert. Dadurch wird solange maschinell nachgemolken,
bis der Milchfluß über den Indikator 11 bis auf den im Relais 22 eingestellten Wert
von ca. 0,1 1/min. abgesunken ist.
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Dieses sendet dann über die Leitung 221 zur Steuereinrichtung 15 einen
Impuls zur Beendigung des Melkvorganges aus, woraufhin das Ventil 7 über die Leitung
71 schließt und der Pulsator 10 über die Leitung 101 abschaltet. Nach Beendigung
des Melkvorganges kann eine beliebige zweckmäßige, nicht dargestellte Vorrichtung
zur Abnahme der Zitzenbecher 19 von dem Euter der Kuh aktiviert und die Milch aus
dem Meßgefäß 15 in die Milchrohrleitung 3 über den Milchverschluß 9 abgepumpt werden.