DE2810087C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Steuer- und Sammel­ stück für maschinelle Melkvorrichtungen mit einem Milchsam­ melgehäuse, das einerseits mit Anschlußstutzen zur Verbin­ dung mit den Innenräumen von Melkbechern und andererseits mit einem Anschluß für eine mit einer Vakuumquelle verbunde­ ne Milchabzugsleitung versehen ist, einem unter Zwischen­ schaltung einer Membran und unter Ausbildung eines ständig mit Atmosphäre verbundenen unteren Membranraumes und eines abwechselnd an Vakuum und Atmosphäre anlegbaren oberen Mem­ branraumes auf das Milchsammelgehäuse aufgesetzten Steuerge­ häuses mit Anschlußstutzen zur Verbindung mit den Melkbecher­ zwischenräumen sowie einem Druckluftanschluß, einem mit der Membran verbundenen, sich in das Milchsammelgehäuse erstrec­ kenden Stufenkolben, der mit seinem den größeren Durchmesser aufweisenden Teil in einer den unteren Membranraum begrenzen­ den Wand geführt ist, einer in Abhängigkeit von der Bewegung des Stufenkolbens gesteuerten Undichtheit zwischen Milchsam­ melraum und Atmosphäre, sowie einer an der dem Stufenkolben abgewandten Seite der Membran angebrachten, eine Stellfeder aufweisenden Steuereinheit, die in Abhängigkeit von der Membranbewegung die den Melkbecherzwischenräumen zu­ geordneten Anschlüsse entweder mit dem oberen Membranraum oder dem Druckluftanschluß verbindet.

Ein derartiges kombiniertes Steuer- und Sammelstück ist aus der DE-OS 19 44 517 bekannt. Mit diesem bekannten Steuer- und Sammelstück ist es zwar möglich, während der Entlastungs­ phasen eine schädliche Einwirkung des Vakuums auf die Zitzen zu vermeiden, aber hinsichtlich des Abtransports der Milch und der Anpassung an unterschiedliche Vakuumhöhen in den je­ weiligen Melkanlagen läßt dieses kombinierte Steuer- und Sam­ melstück noch zu wünschen übrig.

Aus der US-PS 35 28 389 ist ein Sammelstück für maschinelle Melkvorrichtungen bekannt, das auf der der Milchabflußlei­ tung gegenüberliegenden Seite durch eine elastische Membran verschlossen ist. Mit dieser Membran verbunden ist ein sich zur Milchabflußleitung erstreckender Abschlußkolben, welcher mittels einer sich am Milchsammelgehäuse abstützenden Feder entgegen der Schließrichtung vorgespannt ist. Die mit dem Kolben verbundene Membran ist auf der einen Seite mit dem im Milchsammelgehäuse herrschenden Druck und auf der anderen Seite mit Atmosphärendruck beaufschlagt. Durch das Zusammen­ spiel dieser Membran mit der Vorspannfeder wird erreicht, daß der kegelförmig in die Milchabflußleitung eingreifende Kolben die Durchflußfäche am Auslaß des Milchsammelgehäuses automatisch verringert, wenn sich das Vakuum an dem Auslaß erhöht. Auf diese Weise ist es möglich, das maximale Vakuum im Milchsammelgehäuse und den damit verbundenen Zitzenbe­ chern vorzugeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuer- und Sammelstück der eingangs angegebenen Art in der Weise weiterzubilden und zu verbessern, daß unter Beibehaltung des einfachen Gesamt­ aufbaus einerseits eine problemfreie Anpassung an unter­ schiedliche Vakuumhöhen in den jeweiligen Melkanlagen mög­ lich ist und andererseits auch im Entlastungstakt ein ein­ wandfreier Milchabfluß gewährleistet und störende Lufteinmi­ schungen in die abgeführte Milch verhindert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß der Stufenkolben in Öffnungsrichtung von einer Stellfeder un­ terstützt wird, deren Vorspannkraft so gewählt ist, daß ein Absinken des Vakuums im System, hervorgerufen durch die ge­ steuerte Undichtheit, eine Kräfteverschiebung zugunsten der Vorspannkraft an der Stellfeder bewirkt.

Diese Ausgestaltung des Steuer- und Sammelstückes gestattet es auch, im Trockenlauf eine definierte, exakte Entlastung einzustellen, so daß in einfacher und sicherer Weise den un­ terschiedlichen Vakuumhöhen der jeweiligen Melkanlagen Rech­ nung getragen werden kann. Da während des Saugtaktes ein Lufteintritt in den Sammelraum verhindert wird, kann auch ein unerwünschtes Einmischen von Luft in die Milch vermieden werden. Von besonderem Vorteil ist jedoch, daß durch die Er­ findung der Abtransport der Milch, insbesondere über Steigun­ gen im anschließenden Leitungssystem, wesentlich verbessert wird.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines kombinierten Steuer- und Sam­ melstücks nach der Erfindung.

Das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Steuer- und Sammelstück besteht aus einem Milchsammelgehäuse 9 mit mehreren Anschlüssen 8 zur Verbindung mit den Innenraum von Zwei­ raum-Melkbechern und einer ständig an Vakuum liegenden Absaug- oder Verbindungsleitung 13. Auf das abnehmbar ausgebildete Milch­ sammelgehäuse 9 ist eine pneumatisch betätigte Steuervorrichtung aufgesetzt, wobei zur Betätigung dieser Steuervorrichtung ein handelsüblicher Pulsator verwendet werden kann.

Diese Steuervorrichtung weist zwischen zwei schalenförmig ausgebildeten Gehäuseteilen 3, 4 eine an ihrem Außenumfang ein­ geklemmte Membran 10 auf, durch die der durch die beiden Gehäuse­ teile 3, 4 festgelegte Raum in einen unteren Raum 17 und in ei­ nen oberen Raum 19 unterteilt wird. In der Mitte der beispiels­ weise aus Gummi, einem mit Gewebe verstärkten Gummi oder Kunst­ stoff bestehenden Membran 10 ist ein sich nach unten durch den Raum 17 erstreckender und in den Milchsammelraum 11 eingreifen­ der Kolben 12 befestigt. Dieser vorzugsweise aus Kunststoff be­ stehende Kolben 12 ist in einer den Milchsammelraum gegenüber dem unterhalb der Membran 10 gelegenen Raum 17 abschließenden Trenn­ wand 28 mit Spiel 27 geführt. An dem Kolben 12 ist ferner eine Steuernut 14 vorgesehen, mittels der in der Schließstellung des Kolbens 12 der Milchsammelraum 11 mit Atmosphäre verbunden werden kann, da der unterhalb der Membran 10 gelegene Raum 17 eine zur Atmosphäre führende Öffnung 16 aufweist.

In den oberhalb der Membran 10 gelegenen Raum 19 ist über einen Anschlußstutzen 18 im Betrieb abwechselnd Atmosphärendruck und Vakuum einsteuerbar.

Auf das Gehäuseteil 4 ist eine Zwischenlage einer Dichtung 6 ein kappenförmiges Kopfteil 2 aufgesetzt, das zur Aufnahme einer in einer Führung 26 verschiebbar angeordneten und durch die Mem­ bran 10 betätigbaren Steuerhülse 15 dient und einerseits Anschlüsse 21 für die Verbindungsleitungen zu den Außenräumen von Zweiraum- Melkbechern und andererseits einen Anschluß 31 aufweist, der zur Verbindung mit einer Druckquelle bestimmt ist.

Zur Lagefixierung der Steuerhülsenführung 26 ist eine Halterung 35 vorgesehen, welche auf dem Gehäuseteil 4 aufsitzt, zwischen der Steuerhülsenführung 26 und dem Kopfteil 2 einen Ringraum 36 fest­ legt und außerdem am membranseitigen Ende der Steuerhülse die Auf­ gabe der Führungshülse übernimmt.

Im oberen Teil des Kopfteils 2 ist eine Ausnehmung zur Aufnahme ei­ ner Feder 20 vorgesehen. Diese Ausnehmung ist axial ausgerichtet mit einer entsprechenden Ausnehmung 33 im oberen Teil der Steuer­ hülse 15, in die diese Feder 20 eingreift. Mittels einer Stell­ schraube 25 kann die Feder 20 in gewünschter Weise gegen die Steuerhülse 15 und damit gegen die Membran 10 vorgespannt werden.

In der Steuerhülsenführung 26 ist eine von der Steuerhülse 15 im Verlauf ihrer Bewegung überfahrende Querbohrung 22 vorgesehen, welche in den Ringraum 36 mündet. Dieser Ringraum 36 steht über Verbindungsleitungen 21 mit den Melkbecheraußenräumen in Verbin­ dung. Die Steuerhülsenführung 26 legt ferner mit der Halterung 35 einen ringförmigen Raum 7 fest, der über eine mit einem rück­ schlagventil 24 versehene Öffnung 23 mit dem Ringraum 36 in Ver­ bindung steht und in der dem Saugtakt entsprechenden Stellung der Steuerhülse 15 über eine in der Steuerhülse vorgesehene Steuer­ öffnung 13 und eine axiale Steuerhülsenbohrung 5 mit dem über der Membran 10 gelegenen Raum 19 verbunden ist. Am membranseitigen Ende der Steuerhülse sind Queröffnungen 29 vorgesehen, um sicherzustel­ len, daß die Steuerhülsenbohrung 5 auch bei anliegender Membran nicht verschlossen ist.

Im Rahmen der Erfindung ist im Zusammenhang mit dem beschriebenen Steuerstück die Ausgestaltung der unterhalb der Membran 10 gelege­ nen Teile von besonderer Bedeutung. Der Kolben 12, der mit seinem freien Ende in einer Endstellung die Verbindungsleitung 13 verschließen kann, ist als Stufenkolben ausgebildet, so daß neben der freien Stirnfläche des Zentralteils auch die Ringfläche 34 als Arbeitsfläche wirksam ist. Dieser in der Trennwand 28 mit Spiel geführte Kolben 12 ist entgegen seiner Schließrichtung mittels einer Feder 30 vor­ gespannt, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einerseits an der Trennwand 28 und andererseits an einem membranseitigen Ringansatz des Kolbens 12 abgestützt ist. Zusätzlich zu der be­ reits erwähnten Steuernut 14 besitzt der Kolben noch eine in ei­ nem vorgebbaren Abstand von der Ringfläche 34 endende Nut 37, mittels der bei einer vorgegebenen Auslenkung des Kolbens in Rich­ tung der Verbindungsleitung 13 ein vergrößerter Zuströmquerschnitt für die Atmosphäre zum Milchsammelraum 11 geschaffen werden kann. Die Funktionsweise dieses unter Federvorspannung stehenden, speziell ausgebildeten Steuerkolbens 12 wird noch im einzelnen erläutert. Vorerst soll jedoch kurz die Funktionsweise des Steuerstücks all­ gemein beschrieben werden, um das Verständnis des Gesamtsystems zu erleichtern.

Es wurde bereits erwähnt, daß an den Anschlußstutzen 18 mittels einer nicht dargestellten Einrichtung, z. B. mittels eines Pulsa­ tors, abwechselnd Atmosphärendruck und Vakuum angelegt wird, und daß die Anschlußleitung 31 ständig mit einer Druckquelle verbun­ den ist, welche die für den Entlastungstakt benötigte Druckluft liefert.

Herrscht im Raum 19 Vakuum, so wird die Membran 10 aufgrund des im Raum 17 herrschenden Atmosphärendrucks nach oben durchgebogen, so daß der Kolben 12 die Verbindungsleitung 13 freigibt und die Steuerhülse 15 axial nach oben verschoben wird, so daß eine Ver­ bindung des Außenraums der Zweiraum-Melkbecher mit dem an Vakuum bzw. Unterdruck liegenden Raum 19 über die Verbindungsleitungen 21, die Öffnungen 23, das Rückschlagventil 24, die Steuerhülsenöff­ nung 30 und die Steuerhülsenbohrung 5 sowie die Öffnungen 29 her­ gestellt wird. Die Öffnung 22 in der Steuerhülsenführung 26 ist dabei durch die Steuerhülse 15 verschlossen, so daß eine Druckluft­ zuführung zum Melkbecheraußenraum nicht möglich ist.

Wird in den Raum 19 Atmosphärendruck eingesteuert, so ist sowohl im Raum 19 als auch im Raum 17 Atmosphärendruck vorhanden, wodurch aufgrund des im Milchsammelraum 11 herrschenden Unterdrucks ent­ gegen der Kraft der Feder 30 und unterstützt durch die Feder 20 die Membran 10 nach unten in Richtung der Verbindungsleitung 13 bewegt wird. Im Verlauf der Auslenkung der Membran 10 nach unten, d. h. während des letzten Teils dieser Bewegung, überfährt die von dem Ende der Steuerhülse 15 gebildete Steuerkante die Querbohrung 22 in der Steuerhülsenführung 26, so daß ein von der Druckzuführ­ leitung 31 zu den Melkbecher-Außenräumen führender Strömungsweg freigegeben wird, der über die gegebenenfalls als Drossel ausge­ bildete Öffnung 22, den Ringraum 36 und die Verbindungsleitung 21 führt. Die beiden vorstehend geschilderten Vorgänge laufen bei abwechselndem Anlegen von Atmosphärendruck und Vakuum an den Raum 19 ständig nacheinander ab.

Im folgenden wird das Zusammenwirken des mit Spiel in der Trenn­ wand geführten Kolbens 12 mit der Vorspannfeder 30 erläutert.

Die Vorspannfeder 30 wirkt der Abwärtsbewegung der Membran 10 und damit des Kolbens 12 entgegen. Das über die Verbindungsleitung 13 geschaffene Vakuum erzeugt über die Stirnfläche des Kolbens 12 und über dessen Ringfläche 34 eine nach unten gerichtete Kraft, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Höhe des Vakuums gegenüber dem Atmosphärendruck. Erfolgt nun eine Beschickung des Raums 19 mit Atmosphäre oder Überdruck, so bildet sich eine nach unten ge­ richtete Schließkraft des Kolbens 12 aus, die sich zusammensetzt aus dem Differenzdruck, der auf die Druckangriffsflächen des Kol­ bens wirkt, sowie der Kraft der Druckfeder 20, die über die Steuer­ hülse 15 auf die Membran 10 drückt.

Mittels der der Feder 20 zugeordneten Stellschraube 25 kann der Druck dieser Feder 20 in einem begrenzten Bereich verändert werden.

Über das Spiel 27 zwischen Kolben 12 und Trennwand 28 erfolgt stets ein gewisser Eintritt von Atmosphäre in den Milchsammelraum 11. Diese erwünschte Undichtheit wird noch gezielt durch die zusätz­ liche Nut 37 erhöht, die nach einer gewissen Bewegung des Kolbens 12 nach unten wirksam wird, und zwar vor dem Wirksamwerden der ausgeprägteren Steuernut 14.

Fließt über die Verbindungsleitung 13 keine oder nur sehr wenig Flüssigkeit ab, wo wirken sich diese Undichtheiten praktisch nicht aus, da sie bezogen auf den großen Absaugquerschnitt vernachläs­ sigbar sind und keinen merkbaren Vakuumabfall bezüglich der ein­ gestellten Höhe der Hauptleistung erbringen.

Bei stärkerem Flüssigkeitsdurchfluß wird jedoch der Querschnitt der Leitung 13 so verändert, daß sich ein Absinken der Vakuumhöhe im Sammelraum 11 ergibt. Die üblicherweise verwendeten Verbin­ dungsleitungen besitzen einen Durchmesser von etwa 13 mm, und bei einem solchen Durchmesser tritt der beschriebene Effekt bereits ausgeprägt auf. Würde eine Verbindungsleitung mit größerem oder kleinerem Durch­ messer verwendet, so wären die Undichtigkeiten entsprechend zu wählen.

Durch die milchflußbedingte Verringerung des Vakuums wirkt auf die Angriffsflächen des Kolbens 12 eine geringere Kraft, was zur Folge hat, daß sich das Kräfteverhältnis zugunsten der Vorspannfeder 30 verschiebt, die dadurch in Abhängigkeit vom Durchfluß die Abwärts­ bewegung des Kolbens reguliert.

Diese Vorspannfeder 30 ist vorzugsweis so dimensioniert, daß die von ihr erzeugte Hubkraft größer ist als die vom Vakuum an der freien, der Verbindungsleitung 13 zugeordneten Stirnfläche des Kolbens 12 erzeugte Zugkraft, so daß ein Abheben des Kolbens vom Schließsitz nach Beendigung des Melkvorgangs sichergestellt ist. Damit werden spezielle Löse- oder Hebeleinrichtungen überflüssig.

Von Bedeutung ist stets, daß sich aufgrund des Zusammenwirkens von einander entgegengerichteten Kräften eine milchflußabhän­ gige Steuerung des Abschlusses ergibt, die dadurch erreicht wird, daß zumindest eine der wirksam werdenden Kräfte von der Milchflußstärke abhängig ist, wobei die Relationen stets so gewählt werden können, daß sich insgesamt ein optimales Verhalten ergibt, das insbesondere während des Entlastungs­ taktes eine weitesgehende Annäherung an die Verhältnisse beim natürlichen Kalbsaugen erbringt und dabei einen sicheren Halt der Melkbecher an den Zitzen gewährleistet.

Claims (10)

1. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück für maschinelle Melk­ vorrichtungen mit einem Milchsammelgehäuse, das einer­ seits mit Anschlußstutzen zur Verbindung mit den Innenräu­ men von Melkbechern und andererseits mit einem Anschluß für eine mit einer Vakuumquelle verbundene Milchabzugslei­ tung versehen ist, einem unter Zwischenschaltung einer Membran und unter Ausbildung eines ständig mit Atmosphäre verbundenen unteren Membranraumes und eines abwechselnd an Vakuum und Atmosphäre anlegbaren oberen Membranraumes auf das Milchsammelgehäuse aufgesetzten Steuergehäuses mit Anschlußstutzen zur Verbindung mit den Melkbecherzwi­ schenräumen sowie einem Druckluftanschluß, einem mit der Membran verbundenen, sich in das Milchsammelgehäuse er­ streckenden Stufenkolben, der mit seinem den größeren Durchmesser aufweisenden Teil in einer den unteren Mem­ branraum begrenzenden Wand geführt ist, einer in Abhängig­ keit von der Bewegung des Stufenkolbens gesteuerten Un­ dichtheit zwischen Milchsammelraum und Atmosphäre, sowie einer an der dem Stufenkolben abgewandten Seite der Membran angebrachten, eine Stellfeder aufweisenden Steuereinheit, die in Abhängigkeit von der Membranbewe­ gung die den Melkbecherzwischenräumen zugeordneten An­ schlüsse entweder mit dem oberen Membranraum oder dem Druckluftanschluß verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (12) in Öffnungsrichtung von einer Stellfeder (30) unterstützt wird, deren Vorspannkraft so gewählt ist, daß ein Absinken des Vakuums im System her­ vorgerufen durch die gesteuerte Undichtheit (27, 37), eine Kräfteverschiebung zugunsten der Vorspannkraft an der Stellfeder (30) bewirkt.

2. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (12) koaxial zu der vom Milchsammel­ raum (11) bodenseitig abgeführten Verbindungsleitung (13) bewegbar ist.

3. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Stufenkolbens (12) zumindest auf einem Teil des in der den unteren Membranraum begrenzen­ den Wand (28) geführten Bereichs wenigstens eine Nut (37) vorgesehen ist.

4. Konbiniertes Steuer- und Sammelstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung zur Einstellung der wirksamen Kraft der Vorspannfeder (30) vorgesehen ist.

5. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Einstellung der wirksamen Kraft der Vorspannfeder (30) auf der der Vorspannfeder abgewandten Seite der Membran (10) angeordnet ist.

6. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellanordnung aus einer mittels einer Stell­ schraube (25) vorspannbaren Feder (20) besteht.

7. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (12) an einem an der Membran (10) be­ festigten Halteelement (32) mit Spiel aufgehängt ist.

8. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stufenkolben (12) und Halteelement (32) eine spielbehaftete T-Nutverbindung vorgesehen ist.

9. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (12) fest an der Membran angebracht und allein durch die Membran geführt und durch die Stell­ feder (30) vorgespannt und zentriert ist.

10. Kombiniertes Steuer- und Sammelstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (12) einstückig mit der Membran (10) ausgebildet ist.