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Verfahren und Vorrichtung zum maschinellen Ausmelken
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von Tieren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum maschinellen Ausmelken
von Tieren, insbesondere von Rindern, das bei allen Arten des Saugmelkens anwendbar
ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Beim Saugmelken ist
das schnelle und vollständige Ausmelken in hohem Maße davon abhängig, daß während
des Melkvorganges ein gunstiger Uffnungsgrad des Oberganges von der Euter- zur Zitzenzisterne
erreicht wird. Das gilt insbesondere für das Melkende, wenn nicht mehr genügend
Milch in der Zitzenzisterne nachfließt. Es kommt hier in der Regel zu einem physikalisch
bedingten vorzeitigen Verschluß dieses Oberganges. Die nach diesem Vorgang noch
im Euter verbleibende Milch wird als Nachmilch bezeichnet und kann nur durch spezielle
Maßnahmen gewonnen werden. Zur Reduzierung der Nachgemelke sind Verfahren und Vorrichtungen
bekannt, die von Beginn des Melkvorganges an wirken und einen Verschluß des Oberganges
zwischen Euter- und Zitzenzisterne verzögern, und solche, die gegen Melkende einsetzen
und einer hier eintretenden Reduzierung oder Unterbrechung des Milchstromes bis
zur Entleerung der Euter entgegenwirken sollen.
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So ist in der DE AS 1 125 222 eine Lösung beschrieben, bei der durch
die Eigenmasse schwerer Melkzeuge eine stetig gleichbleibende relativ hohe Zugkraft
zur Wirkung
gebracht wird, die das Uffnungsverhalten des Zisternenuberganges
günstig beeinflussen soll. Diese Losung hat den Nachteil, daß Melkzeuge mit großer
Masse leichter von den Zitzen abfallen, da während des Melkvorganges Schwankungen
des Melkunterdruckes, die die Haftung der Melkbecher an den Zitzen beeinträchtigen,
mit einem vertretbaren Aufwand praktisch nicht zu vermeiden sind. Diese Negativwirkung
wird durch ein gleichzeitiges Erschlaffen des Euters mit dem Fortschreiten des Melkvorganges
noch verstärkt. Die größere Abfallhäufigkeit führt zu einer Erhöhung des Handarbeitsaufwandes.
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Weiterhin ist bekannt, daß gemäß der BG Patentschrift 1 383 038 beim
Melken der Kuh unter deren Bauch ein Milchsammelbehälter mittels Gurten aufgehängt
ist. Beim Melken füllt sich der Milchsammelbehälter, und ein Teil der Milch wird
als Zugkraft auf die Melkbecher wirksam. Diese Zugkraft steigt im Laufe des Melkvorganges
proportional zur Masse der Gemelke an. Es ist auch hier der Nachteil zu verzeichnen,
daLs.sich mit zunehmender Masse die Neigung zum Abfallen der Melkzeuge erhöht. Andererseits
kann bei relativ geringem Milchertrag einer Kuh die zur Wirkung kommende Zugkraft
so gering bleiben, daß ein vorzeitiger Verschluß des Oberganges zwischen Euter-
und Zitzenzisterne eintritt.
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Schließlich ist bekannt, daß Melkanlagen mit einer Milchflußüberwachung
und einer automatischen Abschaltvorrichtung versehen sind, welche das Eintreten
eines vorgegebenen Milchflußminimums signalisieren und einen Nachmelkvorgang einleiten.
Während dieses Nachmelkvorganges wird ein Zug konstanter Größe entweder ständig
oder periodisch auf das Melkzeug ausgeübt, um durch Offenhaltung des Oberganges
zwischen Euter- und Zitzenzisterne einen weitestgehenden Milchentzug zu erreichen.
So sind in den Patentschriften DD 142 286 und DD 146 784 Vorrichtungen beschrieben,
bei denen mittels eines pneumatischen Arbeitszylinders eine Kraft erzeugt und über
Seilzug oder Hebelmechanismen als Zugkraft konstanter Größe standig oder
periodisch
während des Nachmelkvordanges am Melkzeug zur Wirkung gebracht wird. Eine ähnliche
Lösung ist in der Patentschrift DD 86 103 dargestellt, bei der die Funktion des
pneumatischen ArDeitszylinders von einem Membranantrieb ausgeübt wird. Diese Lösungen
haben den Nachteil, daß einmal ein Verschluß des Zisternenüberganges bereits eingetreten
sein kann, wodurch die Melkdauer negativ beeinflußt wird, und zum anderen, daß aucn
hier durch Schwankungen im Melkunterdruck bei dem durch die Entleerung bedingten
Erschiaffen des Euters die Haftung der Melkbecher nicht mehr gewbhielstet ist.
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Eine wesentliche Ursache für die dargelegten Nachteile der bekannten
Verfahren und Vorrichtungen ist darin zu suchen, daß die zusätzlich durch oder auf
das Melkzeug zur Wirkung gebrachte Zugkraft nicht dem Ablauf des Melkvorganges entsprechend
angepaßt ist und somit das Offnungsverhalten des Oberganges von der Euter- zur Zitzenzisterne
nicht ausreichend beeinflußt wird.
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Ziel der Erfindung ist es, mit einem relativ geringen apparativen
Aufwand ein schnelles und weitestgehend vollständiges Ausmelken zu erreichen, wobei
gleichzeitig der Handarbeitsaufwand erheblich eingeschränkt und die Arbeitsbedingungen
wesentlich verbessert werden sollen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
dessen Durchführung zu schaffen, durch deren Anwendung ein günstiger Uffnungsgrad
des Oberganges zwischen Euter- und Zitzenzisterne in Abhängigkeit vom Milchstrom
während des Milchentzuges erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Ansetzen
der Melkbecher in Abhängigkeit von einem gemessenen Milchstrom angenähert umgekehrt
proportional zu diesem auf das Melkzeug eine Zugkraft zur Wirkung gebracht wird,
deren Große zwischen Null und einem Wert liegt. der einschließlich der Schwerkraft
des Melkzeuges
etwa 80 N nicht überschreitet. Der obere Wert ist
in starkem Maße abhängig von den Ausführungs- und Funktionsparametern des Melkzeuges.
Diese zusätzliche Zugkraft wird am Melkende in an sich bekannter Weise mit dem Melkzeug
abgeschaltet. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die milchstromabhängige Zugkraft
in an sich bekannter Weise periodisch zur Wirkung zu bringen. Hierdurch wird einer
durch die zusätzliche Zugkraft in einem gewissen Umfang moglichen Beeinträchtigung
der Haftfähigkeit des Melkzeuges entgegengewirkt.
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Es wurde gefunden, daß bei der Anwendung dieses Verfahrens auch ein
Stimulationseffekt erzielt wird, Bei den derzeit üblichen Saugmelkverfahren hat
es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die zusätzliche Zugkraft pneumatisch
zu erzeugen, da hierbei im Vergleich zu anderen Lösungsmöglichkeiten mit dem geringsten
apparativen Autwand auch die Nachrüstung vorhandener Melkanlagen möglich ist.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist zur Erzeugung
der zusatzlichen Zugkraft einen entsprechend abgestützten Arbeitszylinder auf, in
dem ein mit einer Kolbenstange versehener Kolben angeordnet ist. Dabei sind die
über und unter dem Kolben liegenden Räume mittels einer kalibrierten Oberströmleitung
miteinander verbunden und jeweils mit einer Leitung für ein Arbeitsmedium versehen,
von denen zumindest eine absperrbar ist. Diese Absperrung dient der In- bzw. Außerbetriebnahme
der Vorrichtung. Des weiteren ist zumindest in einer dieser Zuleitungen eine Vorrichtung
angeordnet, die den Durchfluß des Arbeitsmediums in an sich bekannter Weise entsprechend
der von einem Milchstromgeber übermittelten Signale variiert.
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Das freie Ende der Kolbenstange druckt entweder gegen das Euter, wobei
der Arbeitszylinder gegen das Melkzeug abgestützt ist, oder es ist üDer eine an
sich bekannte Vorrichtung zur Kraftübertragung dergestalt mit dem Melkzeug verbunden,
daß auf dieses eine nach unten gerichtete Zug-
kraft wirkt.
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Die Arbeitsweise verläuft wie folgt: Beim Ansetzen der Melkbecher
herrscht in beiden Räumen des Arbeitszylinders, die über ihre Zuleitungen mit Arbeitsmedien
unterschiedlicher Drücke versorgt werden, durch Absperrung zumindest einer dieser
Zuleitungen infolge des Ausgleichs über die kalibrierte Oberströmleitung gleicher
Druck. Nach dem Ansetzen der melkbecher wird mit Aufhebung dieser Absperrung der
in an sich bekannter weise im Milchweg angeordnete Miichstromgeber ir; Funktion
gebracht, der ein entsprechendes Signal an die Durchtlußsteuervorrichtung für das
Arbeitsmedium weitergibt. In Abhängigkeit von der Größe dieses Signals wird die
Zufuhr des Arbeitsmediums zu einem Raum des Arbeitszyinders und damit die Druckdifferenz
zwischen den beiden Räumen so variiert, daß die Zugkraft am Melkzeug bei fallendem
Milchstrom steigt und bei zunehmendem Milchstrom sinkt. Die Veränderung der auf
die Melkbecher wirkenden Zugkraft erfolgt angenähert umgekehrt proportional zum
Milchstrom. Dabei steigt die zusätzlich am Melkzeug zur Wirkung gebrachte Zugkraft
von Null bei hohem Milchstrom auf einen Maximalwert bei einem vorgegebenen minimalen
Milchstrom Die maximale Zugkraft am Euter beträgt einschließlich der Schwerkraft
des Melkzeuges bis zu etwa 80 N.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das durchflußgesteuerte Arbeitsmedium
dem Raum des Arbeitszylinders pulsierend zuzuführen. Dabei liegt der obere Wert
des absoluten Druckes im Bereich der Druck höhe des anderen Arbeitsmediums, während
der untere Wert in relativ weiten Grenzen wählbar ist. Hierdurch sinkt die zusätzliche
Zugkraft periodisch in starkem Maße ab, und es wird einer eventuellen Beeinträchtigung
der Haftfähigkeit des Melkzeuges entgegengewirkt.
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Es ist vorteilhaft, den Arbeitszylinder der Vorrichtung auf dem Milchsammelstück
des Melkzeuges anzuordnen. Dabei wird die Funktion des Milchstromgebers und der
Durchfluß-
steuervorrichtung für eines der beiden Arbeitsmedien
von einer Membran übernommen, die zwischen Milchsammelstück und Arbeitszylinder
eingespannt ist. Dieser Membran ist in einer vom eigentlichen Arbeitszylinder getrennten
Kammer das düsenartig ausgebildete Ende einer zu einem der beiden Räume des Aroeitszylinaers
führenden Rohrleitung in einem Abstand zugeordnet, der bei entsprechender Durchbiegung
der Membran ein Verschließen der Rohrleitung gewahrlcistet.
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Unter Praxisbedingungen kann sich durch ein schnelles Absinken des
Vakuums in den milchführenden Teilen des Melkzeuges, beispielsweise durch das Lösen
eines Melkbechers, die Gefahr des Abfallens des Melkzeuges ergeben. Um diesem entgegenzuwirken,
ist eine möglichst sofortige Aufhebung der zusatzlichen Zugkraft wünschenswert.
Zu diesem Zweck hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Vorrichtung mit einer
Abfallsicherung auszurüsten. Diese besteht aus einem Vakuumgrenzwertgeberf der mit
den miichführenden Teilen des Melkzeuges in Verbindung steht, und einer Schaltvorrichtung.
Diese Schaltvorrichtung ist so ausgebildet, daß sie auf ein entsprechendes Signal
des Vakuumgrenzwertgebers die Zufuhr des einen Arbeitsmediums zu einem Raum sperrt
und gleichzeitig den Zutritt des anderen Arbeitsmediums zu beiden Räumen des Arbeitszylinders
freigibt.
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Zur weiteren Beschleunigung dieses Vorganges ist es besonders zweckmäßig,
die Schaltvorrichtung so auszubilden, daß bei deren Auslösung die Räume des Arbeitszylinders
umgekehrt zur normalen Arbeitsweise mit den Zuleitungen der Arbeitsmedien verbunden
sind.
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Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausfuhrungsbeispielen näher
erläutert werden.
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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung
der Vorrichtung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung der auf
dem Milchsammelstück angeordneten Vorrichtung, Fig. 3: eine schematische Darstellung
der Abfallsicherung, die entsprechend Ausschnitt A der Fig. 2 angeordnet ist.
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Die Vorrichtung weist den Arbeitszylinder 1 auf, in dem der Kolben
2 mit der daran befestigten Kolbenstange 3 angeordnet ist. Das freie Ende der Kolbenstange
3 ist mittels einer nicht dargestellten raft0bertragungsvorrichtung, beispielsweise
einem Hebelmechanismus oder einem Seilzug, mit dem Melkzeug verbunden. Der Kolben
2, der mit dem kalibrierten Oberstromkanal 6 versehen ist, trennt den Arbeitszylinder
1 in den oberen Raum 4 und den unteren Raum 5. Zum Raum 4 führt die absperrbare
Zuleitung 7 für das Arbeitsmedium I, in der zwischen dem nicht marge stellten Absperrventil
und dem Arbeitszylinder 1 die Durchflußstßuervorrichtung 9 angeordnet ist. Zum Raum
5 führt die Zuleitung 8 für das Arbeitsmedium II.
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Die beiden Arbeitsmedien, die jeweils mit einem konstanten Druck an
den Zuleitungen 7 und 8 anliegen, weisen unterschiedliche Druckhöhe auf. Die Zufuhr
der Arbeitsmedien zu den Räumen 4;5 des Arbeitszylinders 1 erfolgt so, daß unter
BerücIcsichti9ung der Wirkungsweise der KraftQbertragungsvorrichtung auf das Melkzeug
eine nach unten gerichtete Zugkraft ausgeübt wird.
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Bei der besonders vorteilhaften Anordnung der Vorrichtung auf dem
Milchsammelstück des Melkzeuges ist unter dem Arbeitszylinder 1 und von diesem getrennt
die Kammer 10 vorgesehen. zwischen dieser Kammer 10 und dem vom Milchsammelstück
11 umschlossenen Raum 12 ist die Membran 13 eingespannt, der gegenüber die Düse
14 angeordnet ist. Diese Düse bildet den Abschluß der Rohrleitung 15, die zum oberen
Raum 4 des Arbeitszylinders 1 führt. Die Kammer 10 ist mit der Zuleitung 7 für das
Arbeitsmedium I und der un-
tere Raum 5 des Arbeitszylinders 1
mit der Zuleitung 8 für das Arbeitsmedium II versehen. In der Zuleitung 7 ist ein
nicht dargestelltes Absperrventil angeordnet. Das freie Ende der Kolbenstange 3
ist mit dem Steg 16 ausgerüstet, der in Arbeitsstellung an Euterboden anliegt.
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Die beiden Arbeitsmedien, die jeweils mit einem konstanten Druck an
den Zuleitungen 7 und 8 anliegen, weisen unterschiediiche Druckhöhen aut, wobei
der absolute Druck des Arbeitsmediums II stets höher ist als der des Arbeitsmediums
I. Im Ausführungsbeispiel sind die ArDeitsmedien Luft, wobei das ArDeitsmedium I
Unterdruck in angenahert gleicher Hohe wie der Nominalwert des Melkvakuums und das
Arbeitsmedium II atmosphärischen Druck autweisen.
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Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform der Vorrichtung gestaltet
sich wie folgt: Vor dem Ansetzen der Melkbecher ist das nicht dargestellte ADsperrvent1l
in der Zuleitung 7 geschlossen, und in den beiden Räumen 4 und 5 des Arbeitszylinders
1 herrscht gleicher Druck, der durch Druckausgleich über den kalibrierten Oberströmkanal
6 zwischen diesen zustandekommt.
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Nach dem Ansetzen der Melkbecher wird dieses Absperrventil geöffnet
und in Abhängigkeit vom jeweiligen Milchstrom und dem hierdurch beeinflußten Vakuum
im Raum 12 des Milchsammelstückes 11 die Membran 13 beeinflußt. Im Ausführungsbeispiel
wird angenommen, daß beim Infunktionsetzen der Vorrichtung noch ein relativ niedriger
Milchstrom zu verzeichnen ist. In diesem Fall weist das Melkvakuum im Raum 12 des
Milchsammelstückes 11 angenähert seinen Nominalwert auf, so daß sich die Membran
13 in einer Art Neutralstellung befindet. Das Arbeitsmedium I erhält somit aus der
Zuleitung 7 uber die Kammer 10, die Düse 14 und die Rohrleitung 15 Zugang zum oberen
Raum 4. Durch die so entstehende Druckdifferenz zwischen dem oberen Raum 4 und dem
unteren Raum 5 wird der Kolben 2 mit der Kolbenstange 3 und dem Steg 16 in Richtung
Euter-
boden bewegt. Infolge der Abstützung des Steges 16 am Euter
wirkt auf das Milchsammelstück 11 eine Druckkraft ein, die sich in eine nach unten
gerichtete zusätzliche Zugkraft an den Melkbechern umsetzt. Dadurch wird das Uffnungsverhalten
des Oberganges von Euter- zu Zitzenzisterne günstiger gestaltet und ein höherer
Milchstrom bewirkt.
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Mit steigendem Milchstrom ergibt sich ein Abfall des Melkvakuums im
Raum 12 des Milchsammelstückes 11. Dadurch nähert sich die Membran 13 dem Druckgefälle
folgend der Düse 14 und verringert so den Durchfluß des ArDeitsmediums durch diese.
Da ein Obergang des rbeitsmediums II durch den kalibrierten Überströmkanal 6 in
den oberen Raum 4 erfolgt, steigt der absolute Druck in diesem Raum 4, und die den
Kolben 2 beaufschlagende Druckdifferenz nimmt ab.
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Die über die Kolbenstange 3 und den Steg 16 auf den 'unterboden und
damit das Milchsammelstück 11 einwirkende Druckkraft sinkt, woraus sich angenähert
umgekehrt proportional zum Milchstrom eine Abnahme der zusätzlichen Zugkraft auf
die Melkbecher ergibt. Damit wird die Zugkraft an die Haftfähigkeit der Melkbecher
angepaßt.
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Bei einem entsprechend hohen Milchstrom und dem damit verbundenen
niedrigen Melkvakuum im Datum 12 des Milchsammelstückes 11 verschließt die Membran
13 die Düse 14 vollständig und unterbindet somit den Durchfluß des Arbeitamediums
I in den oberen Raum 4. Durch Obergang des Arbeitsmediums II aus dem unteren Raum
5 über den kalibrierten Oberströmkanal 6 in den oberen Raum 4 wird in den beiden
Räumen 4;5 der gleiche Druck hergestellt. Damit wird die den Kolben 2 beaufschlagende
Druck differenz Null und die auf die Melkbecher einwirkende zusatzliche Zugkraft
aufgehoben. Diese Aufhebung der zusätzlichen Zugkraft in Abhängigkeit von einem
hohen Milchstrom ist möglich und notwendig, da einmal in diesem Fall ein günstiges
Uffnungsverhalten des Oberganges zwischen Euter- und Zitzenzisterne angenommen werden
kann und zum anderen eine ausreichende Haftfähigkeit der Melkbecher gesichert wird.
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Bei Abnahme des Milchstromes steuert die Membran 13 weiter in beschriebener
Weise den Durchfluß des Arbeitsmediums I.
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Am Ende des Melkvorganges wird die Funktion der Vorrichtung mit dem
Melkzeug in an sich bekannter Weise durch Schließen des nicht dargestellten Absperrventils
abgeschaltet.
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Es ist vorteilhaft, das durchflußgesteuerte Arbeitsmedium I in an
sich bekannter Weise pulsierend zuzuführen. Dabei erreicht der Druck dieses Arbeitsmediums
einen oberen Wert, der annahernd dem atmosphärischen Druck und damit dem Druck des
Arbeitsmediums II entspricht. Hierdurch bleibt die Funktion der Vorrichtung prinzipiell
erhalten, d.h., es wird angenahert umgekehrt proportional zum Milchstrom eine zusätzliche
Zugkraft erzeugt, ihre Wirkung auf das Mellzeug wird jedoch kurzzeitig periodisch
annähernd aufgehoben.
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Um einer Gefahr des Abfallens des Melkzeuges, die durch ein rasches
Absinken des Melkvakuums, wie es unter Praxisbedingungen beispielsweise durch das
Lösen eines tdelkbechers verursacht werden kann, entgegenzuwirken, ist es vorteilhaft,
die Vorrichtung mit einer Abfallsicherung auszurüsten. Diese besteht aus einem in
den Zuleitungen 7;8 angeordneten Mehrwegeventil 17, das von dem Vakuumgrenzwertgeber
18, der über die Rohrleitung 19 mit dem Raum 12 des Flilchsammelstückes 11 verbunden
ist, gesteuert wird ei Erreichen eines bestimmten Vakuumminimums im Raum 12 des
Milchsammelstückes 11 wird das Mehrwegeventil 17 so geschaltet, daß die Zuleitung
7 gesperrt und gleichzeitig die Zuleitung 8 sowohl mit dem unteren Raum 5 des Arbeitszylinders
1 als auch mit der Kammer 10 verbunden ist. Hierdurch wird ein schneller Druckausgleich
zwischen den beiden Räumen 4;5 des Arbeitszylinders 1 und damit eine Aufhebung der
zusätzlichen Zugkraft bewirkt. Zur weiteren Beschleunigung dieses Vorganges ist
es zweckmäßig, das Mehrwegeventil 17 so auszubilden, das es nach Inkraftsetzung
durch den Vakuumgrenzwertgeber 18 die Zuleitung 7 mit dem unteren Raum 5 und gleichzeitig
die Zuleitung 8 mit der Kammer 10 verbindet. Bei eventueller Normalisierung des
Melkvakuums schaltet der Vakuungrenzwertgeber 18 das Mehrwegeventil wieder auf normale
Arbeitsstellung.