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Die vorliegende Erfindung betrifft automatische
Melkvorrichtungen.
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Die Grundbestandteile einer Melkanlage, zumindest was diese
Erfindung anbelangt, sind (1.) ein vier Zitzenbecher
aufweisendes Melkzeug mit (2.) einem Klauenteil, (3.) eine Saugpumpe und
(4.) ein Pulsator.
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Jeder Zitzenbecher weist einen starren äußeren Mantel auf, der
ein geschmeidiges Futter enthält, das auf eine der Zitzen der
Kuh paßt. In dem von dein Futter umgebenen inneren Raum wird
kontinuierlich ein Druck von etwa 50 kPa unter dem
atmosphärischen Druck hergestellt. Dieser Unterdruck bewirkt nicht nur,
daß in diesen inneren Raum Milch fließt, sondern auch, daß das
Zitzenfutter an der Zitze dicht anliegt.
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Durch die Wirkung des Pulsators schwankt dagegen der Druck in
dem ringförmigen Raum zwischen dem Futter und dein starren
Mantel periodisch zwischen 50 kPa unter dem atmosphärischen Druck
und dem atmosphärischen Druck. Bei dem ersten dieser Werte ist
der Druck auf beiden Seiten des Futters gleich, und es wird
Milch von der Zitze in den inneren Raum gesaugt. Diese Milch
fließt durch einen kurzen Milchschlauch zu einem der vier röhrenförmigen
Einlaßnippel hinab, die aus dem Inneren einer als
Klauenteil bezeichneten, speziellen Sammeleinheit nach oben
ragen. Von dort wird die Milch durch einen Auslaßnippel und
über einen langen Milchschlauch zu einem geeigneten Sammelgefäß
oder einer geeigneten Hauptleitung geleitet. Die anderen drei
Nippel des Klauenteils sind mit gleichartigen Zitzenbechern,
und damit mit den anderen drei Zitzen des Euters der Kuh,
verbunden.
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Die neuseeländische Patentschrift NZ-A-152498 (Seaborne)
beschreibt ein Melk-Klauenteil, in dessen Hohlraum jeweils am
oberen Ende von Bohrungen, die im Körper des Klauenteils
senkrecht verlaufen und mit den Milch-Einlaßnippeln in Verbindung
stehen, vier kleine scheibenähnliche Rückschlagventile
angebracht
werden können. Einer der Zwecke dieser Anordnung ist die
Vermeidung einer gegenseitigen Infizierung der Zitzen, da sie
verhindert, daß kontaminierte Milch in die Zitzenbecher
zurückfließt, wenn der Unterdruck in den Zitzenbechern größer ist als
der in dem Körper des Klauenteils.
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In der Patentschrift GB-B-2057845 (National Research
Development Corporation), auf die weiter unten noch einmal Bezug
genommen wird, ist ein verbessertes Einweg-Klauenteil
beschrieben, bei dem vier durch Schwerkraft selbstschließende Ventile
oder ähnliches zum selben Zweck verwendet werden.
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Die britische Patentschrift GB-A-2099677 (Zero) beschreibt ein
Klauenteil mit einem schwenkbaren Schwimmerventil, das sich mit
dem Pegel der sich in der Klauenteilkammer befindenden Milch
heben kann, damit ein unterer Milchabfluß geöffnet wird. Wenn
die dazugehörigen Zitzenbecher nach Beendigung des Melkens von
den Zitzen gelöst werden sollen, wird ein Ventil angehoben, um
den Unterdruck in der Klauenteilkammer zu beseitigen und deren
Hauptunterdruckeinlaß zu schließen.
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Es ist zu erkennen, daß beim Betrieb des Melkzeugs die Milch
stoßweise aus den Zitzen fließt. Daher ergibt sich folgender
Pulsationszyklus. Zuerst ist das Futter völlig
zusammengedrückt. Dann wird der Druck in der Pulsationskammer gesenkt,
wodurch sich das an der Zitze anliegende Futter dehnt und der
Zitzensinus vergrößert. Gleichzeitig beginnt sich das Futter
unter der Zitze zu öffnen, und wenn diese Öffnung ausreichend
groß ist, fließt Milch durch den Milchgang. Das folgende
stetige Ausdehnen des Milchgangs und Öffnen des Futters hält solange
an, bis das Futter ganz geöffnet ist. Die Milch fließt aus der
Zitze, wenn das Futter ungefähr halb offen ist, solange bis das
Futter ungefähr halb geschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt hat
sich der Zitzensinus bereits etwas verkleinert, und der Bereich
des zusammengedrückten Milchgangs erscheint aufgrund des an die
ganze Zitze gepreßten Futters verlängert. Beim Schließen des
Futters hört die Milch auf zu fließen, bevor das Futter
unterhalb der Zitze völlig zusammengedrückt wird, was deutlich
zeigt, daß das Aufhören des Milchflusses nicht durch den
Wegfall
des Unterdrucks am Ende der Zitze, sondern durch die Kraft
des sich schließenden Futters selbst bewirkt wird. Anschließend
wiederholt sich der Zyklus, wobei bei halb geöffnetem Futter
die Milch wieder zu fließen beginnt.
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Bei einer derartigen Vorrichtung muß natürlich ein Mittel zur
teilweisen Verringerung des Unterdrucks in dem völlig
zusammengedrückten Futter vorgesehen sein, damit es wieder in den
teilweise und später ganz geöffneten Zustand gelangen kann.
Ansonsten würde das Futter, nachdem es einmal zusammengedrückt
wurde, während der folgenden Pulsationszyklen geschlossen bleiben.
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Wenn das Klauenteil dergestalt konstruiert ist, daß die Milch
in beiden Richtungen durch dieses hindurchfließen kann, dann
läßt sich, wenn gewünscht, der Unterdruck innerhalb des Futters
dadurch beseitigen, daß veranlaßt wird, daß ein Teil der Milch
über die kurzen Milchschläuche in den von dem Futter umgebenen
inneren Raum zurückfließt. Hierfür wird jedoch normalerweise
Luft in den von dem Futter umgebenen inneren Raum gelassen, und
aus diesem Grund, unter anderen Gründen, ist durchweg an einer
Stelle des Melkzeugs ein geeigneter Lufteinlaß vorgesehen.
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Bei einem sogenannten "Einweg-Klauenteil", d. h. eines bei dem
die Milch von dem Euter der Kuh nach unten fließt, aber nicht
in entgegengesetzter Richtung, hat es sich durchgesetzt, den
Lufteinlaß an dem kurzen Milchschlauch anzubringen, um ein
Wiederausdehnen des Futters, wie oben beschrieben, zu
ermöglichen.
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Sowohl die vorliegende als auch die vorausgehende Anmeldung EP
85303616.8, veröffentlicht als EP-A-163483, beschreiben
Erfindungen, die sich über alle anerkannten Auffassungen
hinwegsetzen, insoweit als sie automatische Melkvorrichtungen betreffen,
bei denen die Milch an einem oder mehreren Rückschlagventilen
vorbeifließt, ohne daß in Fließrichtung oberhalb des Ventils
bzw. der Ventile dem Milchfluß Luft zugeführt wird.
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Das britische Patent GB-A-2057845 (National Research
Development Corporation) sieht zwei Arten von Einweg-Klauenteilen vor:
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eines mit einer Lufteinlaßöffnung im Klauenteil (in
Fließrichtung oberhalb der Ventile im Klauenteil) und eines ohne eine
solche Öffnung, wobei der Lufteinlaß in einem anderen Teil der
Melkvorrichtung, von der das Klauenteil ein Bestandteil ist,
vorgesehen ist. Die zweite Art wäre außerordentlich geeignet
für die in der europäischen Anmeldung 85303616.8 beschriebene
automatische Melkvorrichtung. Ein möglicher Nachteil eines
solcherart konstruierten Klauenteils ist jedoch, daß nach dem
Melken etwas Milch in den kurzen Milchschläuchen und der
Klauenteilkammer zurückbleibt. Dies kann dazu führen, daß Milch
verschüttet wird, wenn nach dem Melken das Melkzeug von der Kuh
abgenommen wird.
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Zur Verbesserung dieser Sachlage schafft die vorliegende
Erfindung eine automatische Melkvorrichtung mit
- einem Klauenteil gemäß GB-A-2057845, das vier unabhängig
voneinander arbeitende Rückschlag-Kugelventile aufweist, von
denen jeweils eines für jeden Einlaßnippel des Klauenteils
vorgesehen ist, wobei jede der ventilkugeln durch die auf sie
einwirkende Schwerkraft zu der Position hin gezogen wird, in
der das Ventil geschlossen ist,
- einem luftdichten Durchlaß, durch den die Milch von jeder
Zitze zu einem zugeordneten Rückschlag-Kugelventil gelangen
kann,
- einer Öffnung in jedem dieser Durchlässe, um diesem
atmosphärische Luft zuführen zu können,
- Verschlußmitteln, die geeignet sind, die Luftzufuhr zu jeder
dieser Durchlaß-Öffnungen während des Melkens zu sperren, sowie
- einem Einstellmittel, mit dem eine Betätigung der Verschluß
mittel bewirkt werden kann, um zu ermöglichen, daß in
Flußrichtung oberhalb des dazugehörigen Rückschlagventils Luft in den
Durchlaß eintreten kann.
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Wenn das Einstellmittel betätigt wird, ermöglicht die Änderung
des Druckgefälles an den Klauenteilventilen, daß durch den
während des Melkens in der Klauenteilkammer bestehenden
Unterdruck die Ventile aus ihren Sitzen gehoben werden und die
eingeschlossene Milch an den Ventilen vorbei zu den langen
Milchschläuchen fließt. Ein Entweichen durch die nun offenen
Ventilöffnungen
wird im wesentlichen verhindert durch das Einströmen
der Luft, das so lange anhält, bis der Unterdruck in der
Klauenteilkammer nicht mehr ausreicht, um die Ventile offen zu
halten, und diese durch ihr Gewicht in die Schließstellung
zurückkehren. Außer der Verringerung der Wahrscheinlichkeit,
daß, wie oben beschrieben, Milch verschüttet wird, bewirkt die
Betätigung des Einstellmittels ein leichters Abnehmen des
Melkzeugs, da es den Unterdruck im Futter der Zitzenbecher
verringert.
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Das Einstellmittel ist zweckmäßig so angeordnet, daß es manuell
betätigt werden kann, wie und wenn gewünscht, bzw. so, daß es,
indem es z. B. das Befestigungsteil für die Abnahmevorrichtung
bildet, bei einer automamatischen Abnahme des Melkzeugs
betätigt wird.
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Normalerweise ist es zwar erwünscht, daß das Einstellmittel
nach dem Lösen in seine Ruhestellung zurückkehrt, doch bei
einem zur Zeit bevorzugten Klauenteiltyp kann das
Einstellmittel in seiner Arbeitsstellung festgestellt werden, zum Zweck
der Reinigung mit herkömmlichen Reinigungsverfahren, wie z. B.
Umlaufreinigung oder Reinigung mit angesäuertem kochenden
Wasser.
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Wenn eine Möglichkeit zum Spülen erforderlich ist, damit das
Melkzeug zwischen dem Melken zweier Kühe gespült werden kann,
dann sind vorzugsweise in der Klauenteilkammer Führungsmittel
vorgesehen, um zu ermöglichen, daß die Ventile von ihren Sitzen
wegbewegt werden, wenn das Klauenteil mit der Unterseite nach
oben gedreht wird, und in ihre Schließstellung geführt werden,
wenn das Klauenteil wieder aufgerichtet wird. Im Fall von
Kugelventilen ermöglichen die Führungsmittel, daß sich die Kugeln
etwa einen Kugeldurchmesser weit bewegen, wenn das Klauenteil
mit der Unterseite nach oben gedreht wird.
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Es ist zu erwarten, daß die vorliegende Erfindung Vorteile
gegenüber Melkvorrichtungen aufweist, bei denen keine Einweg-
Klauenteile verwendet werden, da bei ihr kein Milchrückfluß mit
all seinen unerwünschten Folgen in Hinsicht auf die Effizienz
des Melkens und die Übertragung von Krankheiten möglich ist. Es
gibt jedoch Hinweise darauf, daß die Kombination eines oder
mehrerer Einweg-Klauenteile ohne Lufteinlaß darüberhinaus im
Betrieb bedeutende Vorteile gegenüber bisherigen mit einem
Lufteinlaß versehenen Vorrichtungen mit Einweg-Klauenteilen
hat. Diese Vorteile sind, kurz gesagt,
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1. eine geringere Melkzeit, was eine entsprechend kleinere
Melkanlage zuläßt,
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2. eine geringere Beeinträchtigung der Milch (geringere
Freisetzung von Fettsäuren aufgrund eines weniger heftigen Bewegens
der Milch), und
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3. geringeres Schäumen, was es erleichtert, die Milchmenge zu
messen.
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Außerdem gibt es überzeugende Hinweise dafür, daß
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4. das neuartige Melkzeug dazu führt, daß der Milchertrag
steigt - zumindest bei Tieren, die nicht an eine herkömmliche
Vorrichtung gewöhnt sind.
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Die in Punkt 1 erwähnte kürzere Melkzeit ergibt sich
hauptsächlich aus der größeren Spitzenfließgeschwindigkeit und der
Verkürzung der gegen Ende des Melkens auftretenden Phase, in der
die Milch langsam fließt. Bei herkömmlichen Vorrichtungen mit
Lufteinlaß ergibt sich gegen Ende des Melkens eine Verringerung
der Haftung, und der Zitzenbecher rutscht hoch, was die
Wirksamkeit des Futters verringert und zu einer längeren
"Tröpfelphase" führt. Durch die von der vorliegenden Erfindung bewirkten
besseren Haftung wird die Gefahr des Hochrutschens verringert
und die Tröpfelphase deutlich verkürzt. Gegenüber herkömmlichen
Melkzeugen läßt sich die normalerweise benötigte Melkzeit von
fünf oder sechs Minuten um eine Minute verkürzen. Diese
Verkürzung der Melkzeit um etwa 20% sollte eine entsprechende
Reduzierung der in der Melkanlage benötigten
Ausrüstungsgegenstände gestatten.
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Die Beeinträchtigung, auf die in Punkt 2 Bezug genommen wird,
in der Fachsprache als Lipolyse bekannt, entsteht durch zu
heftiges Bewegen der Milch, durch das die Fettkügelchen in der
Milch zerlegt und die einen bitteren Geschmack hervorrufenden
Fettsäuren freigesetzt werden. Wegen der Dynamik der
Milchförderung
tritt die Lipolyse besonders bei Melkanlagensystemen in
Erscheinung, bei denen die Milch direkt über Leitungen, die
über den Kühen verlaufen, zu einem Großtank geleitet wird, aus
dem sie in einen Tankwagen gefüllt wird. Die Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung sieht ein viel schonenderes System vor,
bei dem ein übermäßiges Bewegen der Milch meistenteils völlig
vermieden wird.
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Bei Punkt 3 ist daran gedacht, daß sich die Schaummenge weiter
verringern läßt, wenn die Milch in den unteren Teil der
Meßbehälter geleitet wird.
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Was schließlich Punkt 4 betrifft, so zeigen gegenwärtige
Untersuchungen, daß sich der Milchertrag, oder genauer gesagt, die
Milchbildung, um 5% oder mehr steigern läßt, besonders bei
nachgezüchteten Tieren.
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Es können sich mit der Zeit andere als die oben aufgeführten
Vorteilen zeigen. Zum Beispiel sollte mit der durch die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gebotenen Möglichkeit,
einen im wesentlichen luftfreien Milchfluß zu bewirken, ein
genaueres dynamisches Messen des Milchflusses möglich sein, da
Fehler, die sich aus dem normalerweise im Fluß vorhandenen
Luftanteil ergeben, vermieden werden.
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Der Begriff "Kühe" sollte in dieser Schrift nicht zu eng
interpretiert sondern so aufgefaßt werden, daß er auch Färsen und
nachgezüchtete Tiere einschließt.
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Im folgenden wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
genommen, die ausschließlich als Beispiel dienen. Es zeigen
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Fig. 1 eine vereinfachte und etwas schematische Ansicht eines
Teils einer typischen erfindungsgemäßen Melkanlage, und
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Fig. 2 und Fig. 3 eine Draufsicht und einen
auseinandergezogenen Teilschnitt einer speziellen Klauenteilkonstruktion
zur Verwendung in der Anlage von Fig. 1, wobei aus
Gründen der Übersichtlichkeit drei der vier Verschlußmittel
weggelassen wurden.
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Fig. 1 der Zeichnungen zeigt der Einfachheit halber nur zwei
Melkeinheiten 8; eine durchschnittlich große Melkanlage enthält
jedoch meist ungefähr zehn solcher Einheiten.
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Jede Einheit 8 umfaßt im wesentlichen vier Zitzenbecher 10, ein
Einweg-Klauenteil 46, wie im folgenden beschrieben, vier kurze
Milchschläuche 12, die die Zitzenbecher mit dem Klauenteil
verbinden, und einen langen Milchschlauch 16, durch den die
Milch von dem Klauenteil zu einem Meßbehälter 18 (oder einer
anderen Vorrichtung zum Messen von Milch) geleitet wird.
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Die Unterseiten der Meßbehälter sind mit einer
Milchsammelleitung 20 verbunden. Bei einer alternativen Ausführung (nicht
gezeigt) gibt es keine Behälter 18 (bzw. deren Äquivalent), und
die langen Milchschläuche 16 führen direkt zu der
Milchsammelleitung 20.
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Die Bezugszahl 22 bezeichnet die Unterdruckleitung, und die
Bezugszahl 24 die Luftleitung für den Pulsator 26.
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Wie gezeigt, führt die Milchsammelleitung 20 zu einem
Sammelgefäß 28, und bei laufender Anlage fördert eine Milchpumpe 30 die
Milch in das Gefäß 28 und über eine Leitung 32 zu einem
Großtank (nicht gezeigt).
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Die Anlage wird wie üblich durch einen Bakterienfilter 34,
einen Unterdruckregler 36, einen Geruchsverschluß 38 und eine
Unterdruckpumpe 40 vervollständigt.
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Es wurde oben zwar eine spezielle Konstruktion eines Einweg-
Klauenteils beschrieben, andere Bauweisen des erfindungsgemäßen
Einweg-Klauenteils können sich jedoch ebenfalls als
zufriedenstellend erweisen. Es ist jedoch zu beachten, daß - welche Art
Einweg-Klauenteil auch gewählt wird - bei dem in Gebrauch
befindlichen Klauenteil kein Lufteinlaß geöffnet sein darf, da
ansonsten die vorrangige Forderung nach einem pneumatisch
isolierten Durchlaß für die durch die Vorrichtung fließende Milch
nicht erfüllt sein könnte.
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Im folgenden wird auf Fig. 2 und Fig. 3 Bezug genommen. Diese
zeigen ein Kugelventil-Einweg-Klauenteil 46 (schematisch
dargestellt in Fig. 1), bei dem ein Einstellmittel 48 vorgesehen
ist, um zu den in den einleitenden Abschnitten dieser Anmeldung
besprochenen Zwecken, wie und wenn gewünscht, unterhalb der
Kugelventile 50 Luft zuführen zu können.
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Das Einstellmittel 48 umfaßt im wesentlichen vier nach oben
konisch zulaufende Verschlußmittel 52 aus Gummi, die von den
verschiedenen Armen eines kreuzförmigen Federstahlteils 56 nach
oben gedrückt werden, um die unteren Enden kleiner Durchlaß-
Öffnungen 58 im Körper 60 des Klauenteils zu verschließen. Die
Durchlaß-Öffnungen 58 sind an ihren oberen Enden zu den
Ventilsitzen 62 hin offen.
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Das Teil 56 ist in der Mitte fest mit einer mittig angeordneten
Stange 64 verbunden, die durch einen röhrenförmigem Abschnitt
66, 67 verläuft, der aus zwei Teilen besteht, die mit dem Ober-
und dem Unterteil des Klauenteils 46 in einem Stück geformt
sind. Die Bohrung des Abschnitts 66, 67 ist gegen den
Innenraum des Klauenteils pneumatisch und hydraulisch isoliert,
wobei eine Scheibe 69 gewährleistet, daß die Stelle, an der die
beiden Abschnitte 66, 67 zusammenstoßen, dicht ist.
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Eine axiale Verschiebung der Stange 64 wird bewirkt durch
manuelle Betätigung eines am unteren Ende der Stange befestigten
Knopfs 71, durch ein frei drehbares Befestigungsteil 73 am
oberen Ende der Stange, wie es für eine automatische
Melkzeugabnahme verwendet wird, oder durch eine drehbare
Eingriffsvorrichtung 75, die ebenfalls oben an der Stange angebracht ist,
und deren Funktionsweise weiter unten beschrieben wird. Gleich
welches System im Einzelfall benutzt wird, bewirkt eine
Aufwärtsbewegung der Stange aus der in Fig. 3 gezeigten
Schließstellung der Ventile, daß die Arme des Teils 56 von
entsprechenden, sich nach unten verjüngenden Erhebungen 77 an der
Unterseite des Körpers des Klauenteils, wie gezeigt, nach unten
gebogen werden. Dies wiederum bewirkt, daß sich die
Verschlußmittel 52 nach unten bewegen und atmosphärische Luft durch die
Durchlaß-Öffnungen 58 zur Unterseite der Kugelventile 50
gelangt, wobei die weiter oben beschriebenen Wirkungen eintreten.
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Die oben erwähnte Eingriffsvorrichtung 75 umfaßt einen
gerändelten Ring 79 mit einer Aussparung 80 in der Mitte zur
Aufnahme eines Kreuzzapfens 81 an der Stange 64. Die nach oben
gewandte Fläche dieser Aussparung weist vier erhabene
Abschnitte 82 zur Arretierung des Stifts auf, die zwecks Aufnahme des
Stifts an ihrer Oberseite vertieft sind und durch vier
Rinnenabschnitte 83 zur Arretierung des Stifts getrennt sind.
Demgemäß greift der Stift durch Drehen des Rings 79 entweder in
einen der erhabenen Abschnitte 82 ein und öffnet die
Verschlußmittel 52, oder er greift in einen der Rinnenabschnitte ein,
wenn die Verschlußmittel geschlossen werden sollen. Wenn
gewünscht, lassen sich die erhabenen Abschnitte abwechselnd hoch
und tiefausbilden, um zwei Öffnungsstellungen der
Verschlußmittel 52 zu ermöglichen.
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Mit der Bezugszahl 84 werden Führungsmittel bezeichnet, die
dazu dienen, die Bewegung der Kugelventile 50 einzuschränken,
wenn das Klauenteil, wie bereits beschrieben, zum Spülen mit
der Unterseite nach oben gedreht wird, und mit den Bezugszahlen
87 und 88 in Fig. 1 eine Wasserzufuhr bzw. ein Ventil, die
ermöglichen, daß Wasser (mit oder ohne Desinfektionsmittel
und/oder Erwärmung) zu dem mit der Unterseite nach oben
gedrehten Klauenteil fließt. Fig. 2 zeigt am deutlichsten, daß die
Führungsmittel 84 in Dreiergruppen angeordnet sind und das in
radialer Richtung innerste dieser Gruppe mit einem Vorsprung 85
zum Zurückhalten der Kugel versehen ist.
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In Fig. 3 bezeichnen die verbleibenden Bezugzahlen 90 und 91
die üblichen langen Milchschläuche bzw. die kurzen
Milchschläuche, während die Bezugszahl 93 einen Pulsationsverteilungsblock
bezeichnet, der in der heute üblichen Weise oben am Klauenteil
angebracht ist.