DK160343B - Maelkestroemmaaler - Google Patents

Description

l DK 160343 B

Opfindelsen vedrører en mælkestrømmåler, som angivet i indledningen til krav 1.

5

Ved automatisering af maskinmalkning og specielt i forbindelse med den præcise styring af de øjeblikkelige malkeparametre som mælkevakuum, pulsatorvakuum, pulsatorfrekvens og sugefaselæng-de under malkeprocessen eller til afslutning af hele malk-10 ningsprocessen og en påfølgende automatisk aftagning af malkemidlerne er det overordentlig vigtigt til enhver tid at måle den nøjagtige mælkestrøm, og at styringer i afhængighed af mælkestrømmen i givet fald kan foretages. Lige så vigtigt er det, hele tiden at kende den nøjagtige, individuelle total-15 mængde, som afgives af de til enhver tid i løbet af en malketid udmalkede dyr (køer, geder eller får).

Strømningsmålere, som arbejder efter de mest forskellige fysiske principper, kendes allerede. I forbindelse med mælke-20 strømsmåling forekommer der dog på grund af arbejdsstedet og de specielle forhold, som er fastlagt i forbindelse med mas-kinudmalkning, særlige vilkår, som udelukker den umiddelbare anvendelse af kendte strømningsmålere. Et mælkestrømapparat skal særligt honorere følgende krav; 25 1. Apparatet må ikke forhindre eller besværliggøre det daglige rutinearbejde i forbindelse med malkning. Det vil sige det skal være så lille som muligt, let og enkelt at håndtere, og være særligt let at rengøre, specielt med henblik på anvendel- 30 se af sådanne apparater i en indbindingsstald.

2. Mælkestrømmåleapparatet skal være universelt anvendeligt, det vil sige det skal være funktionsdygtigt, særligt i forbindelse med såvel højt- som lavt indbyggede mælkeledninger, og 35 det skal kunne arbejde under de mest forskellige vakuum- og pulsationsvilkår.

2 DK 160343 B

3. Måleusikkerheden, specielt af målingen af den daglige totalmælkemængde, skal være under 5%.

4. Et sådant mælkestrømsmåleapparat skal være udformet såle-5 des, at det i forbindelse med den daglige skylning af malkeapparaturet kan gøres rent i forbindelse med skylningen uden adskillelse.

5. Ved et mælkestrømsmåleapparat skal de anvendelsesinfluerede 10 fejl holdes så små som muligt, det vil sige et sådant apparat skal i videst muligt omfang være stillingsuafhængigt, være enkelt i opbygningen og så enkelt som muligt at betjene.

Målingen af mælkestrømmen må i praksis nødvendigvis foregå på 15 et sted mellem koyveret og mælkesamleledningen, hvori mælk fra forskellige køer flyder i en samlet strøm. Målingen af mælkestrømmen er derfor forholdsvis vanskelig, fordi den mælk, som skal måles, på målestedet flyder i en i flere henseender forskellig og diskontinuerlig tofasestrømning. Yderligere ændrer 20 den relative luftandel i mælken sig i afhængighed af mælkestrømmens størrelse, fordi man af hensyn til en bedre bortledning af mælkestemplet (i mælkeslangen) indfører en omtrent konstant mængde atmosfærisk luft i mælkeslangen. Den til enhver tid således indslupne atmosfæreluftmængde er yderligere 25 varierende afhængig af de anvendte malketøj. Den relative luftandel ændrer sig dog også i afhængighed af en eventuel tilsvining eller en beskadigelse af luftindtagsåbningen, idet andelen af uønsket lækageluft i mange tilfælde kan være mange gange størrelsen af den ønskede luftindtagsmængde. Men selv 30 med en fast, relativ luftandel er blandingsintensiteten mellem mælke- og luftfasen yderst varierende. Denne blandingsintensitet går fra en mælkeprop, som praktisk taget ikke indeholder nogen luftandel, over en blanding i form af groft til fint skum og til de mindste luftblærer. En yderligere vanskelighed 35 ved mælkestrømmåling er det, at mælkestrømmen på målestedet pulserer mere eller mindre stærkt og uregelmæssigt, hvilket har forbindelse med den maskinelle mælkesproces1 egenskaber.

3 DK 160343 B

Yderligere vanskeligheder ved en mælkestrømmåling er forbundet med, at strømningshastigheden af mælken på målestedet er et produkt af flere variable indflydelsesstørrelser, som for eksempel det momentane vakuum i strømmængden, den ydre og indre 5 gnidning i mælken eller den stedlige transporthøjde. Endelig må strømmålingen praktisk foretages i malkevakuum, uden at dette bliver påvirket.

Fra DE-OS 28 10 376 og 28 39 101 kendes allerede mælkemængde-10 måleapparater, ved hvilke der ikke kan udføres en kontinuerlig mælkemængdemåling, men kun en portionsvis mælkemængdemåling.

Ved "Institut fiir Landtechnik der Technischen Universitåt Munchen - Weihenstephan" (offentliggjort i eget forlag 1980; 15 "Ringelektrodengeber zur Milchmengenmessung") er der allerede udviklet et ringelektrode-mælkestrømmåleapparat, ved hvilket mælken ledes gennem et lodretstående rør, som ved sin øverste ende er udvidet bugagtigt til et mælkesamlerrum, i hvilket den malkede mælk indledes tangentielt. Ved hjælp af den særlige 20 udformning af mælkesamlerummet, i hvilket mælken indledes intermitterende i form af mælkestempler henholdsvis mælkeimpulser, opnås, at mælken føjer sig sammen til en sammenhængende mælkestrøm, idet den roterer på mælkesamlerummets indervæg, og at med tiltagende nedsynkning langs mælkesamlerummets indervæg 25 ved samtidig rotation tiltager rotationshastigheden omvendt proportionalt med indervæggens radius ved den pågældende højde i mælkesamlerummet. Herved opnås samtidig en fremragende adskillelse mellem mælk og luft, hvorved luften afsuges udenom målestrækningen via bypasset. I den nederste, cylindriske del 30 af målerøret er der i afstand fra hinanden indbygget to ringelektroder, mellem hvilke den elektriske modstand, der indstiller sig i den mælkestreng, der netop befinder sig mellem de to ringelektroder, måles.

35 Strømningshastigheden i målerøret skulle ved denne form for måling være konstant. Da strømningshastigheden imidlertid er afhængig af den pågældende mælkestrøm, er en total mælkestrøm-

4 . DK 160343 B

måling yderst problematisk. Desuden er det næppe muligt at måle nøjagtigt i det underste gennemstrømningsområde (under 1 1/min.), når apparatet er konstrueret til en maksimal gennemstrømning på cirka 6 1/min. 6 l/min. er ved moderne højtydende 5 køer et mindstekrav.

Til grund for den foreliggende opfindelse ligger derfor den opgave at beskrive en mælkestrømmåler til kontinuerlig måling af den af en malkemaskine afmalkede mælkestrøm, som muliggør 10 en nøjagtigst mulig og kontinuerlig måling af mælkestrømmen. Denne opgave bliver, idet der gås ud fra en mælkestrømmåler af den i indledningen nævnte art, ifølge opfindelsen løst med de i krav 1 angivne kendetegn.

15 Ved forbindelse af den første del af mælkekammeret med den anden del gennem en indsnøring forbedres mælkens beroligelse afgørende. En neddæmpning af mælkens rotation ved overgang fra den første del af mælkesamlerummet til den anden del af mælkesaml erummet må på ingen måde ske ved hjælp af hindringer, der 20 står på tværs af mælkens strømningsretning. For ved den ved disse hindringer opstående hvirvling ville der ske en ny skumdannelse. Endvidere ville en sådan forholdsregel føre til en yderligere, ret betragtelig mekanisk belastning af mælken med risiko for smørdannelse, flere frie fedtsyrer og eventuelle 2 5 rensningsprob1emer.

Den praktisk taget fuldstændigt afluftede mælk træder så i en kontinuerlig, sammenhængende strøm ind i den nederste del af mælkesamlerummet, hvorved der også praktisk taget undgås en 30 nævneværdig niveausvingning for mælkestanden i mælkesamlerum-met. For så vidt der endnu skulle forefindes noget som helst mælkeskum, holdes dette borte fra målekammeret derved, at mæl-kesamlerummet i højde med sin bund er forbundet med mælkemå-lerkammeret. Ved den særlige indretning opnås altså, at en 35 mælk/luft-adskillelse har fundet sted, før mælken endeligt strømmer væk gennem måleslidsen, så at kun den faktiske mælkemængde måles. Endvidere er mælkens kinetiske energi praktisk

5 DK 160343 B

taget allerede opbrugt, når mælken kommer ind i rummet inden for skillevæggen, så at målingen kan gennemføres i en praktisk taget fuldstændigt beroliget zone uden overfladebølger og mælkeskum eller luftblærer. Mælkestrømsbestemmelsen bliver derfor 5 mulig alene på grundlag af måling af opstemningshøjden. Men det er endvidere væsentligt, at det vakuum, som skal stå til rådighed ved patten, praktisk taget ikke påvirkes med denne indretning.

10 Derved, at mælken føres ud gennem en måleslids, ved hvilken den egentlige strømmåling udføres, fremkommer den fordel, at ved udformning af slidsen kan den nøjagtige måling af mælkestrømmen foregå i et meget stort område af mælkestrømme (i praksis 0-6 1/min og mere) ved hjælp af en slids af få centi-15 meters højde.

Udformes skillevæggen som en dykkerklokke, der omgiver røret, så fremkommer der et forholdsvis stort volumen under dykkerklokken, i hvilket der forefindes praktisk taget fuldstændigt 20 beroliget mælk. Beroligelsen bliver yderligere forbedret, hvis rummet under dykkerklokken kun er tilgængeligt gennem en overgangsåbning, som ligger på den bort fra måleslidsen vendende side.

25 Målingen af opstemningshøjden kan eventuelt foregå ved måling af en varmetrådsmodstand, som er monteret i ringe afstand fra og parallelt med måleslidsen. På grund af den væsentligt bedre varmeafledning og den forholdsmæssigt høje elektriske ledningsevne i mælken i forhold til de tilsvarende egenskaber i 30 luften ændres måletrådens modstand inden for meget præcist målelige rammer i afhængighed af opstemningshøjden. Til forbedring af målingen kan en kontinuerlig måling af mælkens og luftens temperatur medtages.

35 På foretrukken måde måles opstemningshøjden dog ved hjælp af i det mindste to i målekammeret anordnede elektroder ved en kapacitetsmåling. En af strømningsmåleapparatets hældning i for-

6 DK 160343 B

hold til lodret særligt uafhængig måling af strømmængden opnås så, når en af elektroderne er anordnet på bunden af målekammeret således, at den praktisk taget altid er dækket af mælk i alle i praksis forekommende hældningsstillinger for måleappa-5 ratet. Samtidig er den anden elektrode udformet som en foran og i ringe afstand fra måleslidsen og parallelt med denne monteret elektrodestav.

Elektroderne selv overtrækkes hensigtsmæssigt med et hydrofobt 10 og fedtstofafvisende plastmateriale, fortrinsvis en polytetra-fluorætylen eller paraffin. På denne måde forhindres en be-fugtning af elektroden ud over den egentlige opstemningshøjde.

I modsat fald kan man få en forbefugtet, forstørret elektrodeflade og dermed måle en i virkeligheden ikke eksisterende op-15 stemningshøjde. Dette er specielt også med henblik på en i givet fald inden for skillevæggen endnu forekommende bølgeaktivitet i mælken af betydning, .da der ved en hurtig ændring af opstemningshøjden hermed umiddelbart kun befugtes en til den virkelige opstemningshøjde svarende elektrodeflade.

20

Fra US-PS 4 122 718 kendes også allerede en indretning til måling af væskestanden i en væskebeholder. To i et plastmateriale indstøbte elektroder neddyppes i beholderen, hvis væskehøjde skal måles. Ved hjælp af en på elektroderne påtrykt veksel-25 spænding måles kapaciteten mellem de to elektroder, og denne kapacitet ændrer sig i afhængighed af beholderens fyldhøjde.

Fra US-PS 4 173 892 kendes også allerede en lignende indretning til måling af totalmængden, som en ko afgiver under en 30 malkning. Ved dette apparat ledes mælken til en samlebeholder, på hvis inder- eller yderside der findes to overfor hinanden liggende elektroder. I afhængighed af beholderens fyldhøjde ændrer den mellem de to elektroder ved hjælp af en vekselspænding målte kapacitet sig. Det kendte apparat muliggør dog kun 35 måling af totalmængden fra en udmalkning. Nøjagtigheden af målingen selv påvirkes dog i væsentlig grad af den på mælkeoverfladen værende mælkeskummængde.

7 DK 160343 B

Fra DE-OS 16 07 007 kendes også allerede et mælkestrømmåleap-patat, ved hvilket den med hjælp af vakuum afmalkede mælk gennem en lodret stigledning indføres i et mælkesamle- og måle-5 hus, som omgiver denne stigledning. Mellem husets indervæg og stigrøret for den ankommende mælk findes en omtrent cylindrisk skillevæg, som omgiver stigrøret, og som ved sin nederste ende har en åbning til afstrømning af mælk til en mælkeafgangsledning, hvis afgang findes mellem skillevæggen og mælkestigrøret 10 og dannes af en slids, som er udformet i et i en radial afstand fra stigrøret anbragt rør. Mellem skillevæggen og husin-dervæggen i det gennemsigtige hus findes en yderligere i det væsentlige cylindrisk, med svømmelegemer forsynet væg, som på sin neder s te ende er forsynet med gennemgange og kun står på 15 husets bund. Mælkestrømmen vises ved mælkens stighøjde i rummet mellem husindervæggen og ydersiden af det cylindriske svømmelegeme. Målingen af mælkestrømmen er kun mulig ved aflæsning og er forholdsvis unøjagtig. En skråstilling af måleapparatet forfalsker den aflæste måleværdi.

20

Fra DE-AS 12 43 455 kendes også et mælkestrømmåleapparat, ved hvilket den afmalkede mælk bortledes ensformigt fordelt over et ringrum. Inden i ringrummet findes en med en særskilt afgangsledning forbundet slids, over hvilken en del af mælken, 25 der skal bortledes, afgrenes og ledes til et særskilt målerør til registrering af opstemningshøjden.

Fra det franske patentskrift 20 12 750 kendes også allerede en mælkestrømmåler, ved hvilken den afmalkede mælk indføres i et 30 ved den nederste ende lukket ringrum mellem et gennemsigtigt cylinderhus og et mælkeafgangsrør. I mælkeafgangsrøret er der fordelt over dets længde anbragt åbninger, hvis tværsnit tiltager nedefra og opefter. Mælkestrømmen måles også i dette mælkestrømsmåleapparat ved mælkens opstemningshøjde i ringrum-35 met, hvortil en i ringrummet nedadragende, elektrisk sonde tjener. Målingerne med en sådan indretning er imidlertid forholdsvis unøjagtige allerede på grund af den altid forekommen-

s DK 160343 B

de mælkestrøm, som umiddelbart påvirker målingen.

Fra DE-PS 2 73 693 kendes også allerede en måleindretning til væsker, ved hvilken den ankommende væske rettes som en lodret 5 stråle mod en derunder anbragt kegleflade, over hvilken væsken ledes nedad og til siden ind i et derunder anbragt væskesamle-rum. Væskesamlerummet står gennem en åbning, der befinder sig i bundhøjde, i forbindelse med et koncentrisk indeni væskesamlerummet anbragt væskemålerum. Fra væskemålerummet kan væsken 10 ledes bort gennem en i det væsentlige lodret forløbende slids i et ret lodret væskeafgangsrør. En sådan måleindretning er ikke egnet til måling af mælkestrømmængden i mælkeafgangsledningen. Derved skal der tages hensyn til, at mælken altid afledes impulsvis, hvorved der til bedre transport af mælken 15 indledes luft i mælkeafgangsledningen. Denne luft fører til en betydelig skumdannelse i mælken. Medens mængden af luft ved hver mælkeimpuls henholdsvis mælkeprop er ens, er mængden af udmalket mælk af forskellig størrelse alt efter afmalkningsfasen, så at der ved slutningen af malkefasen anvendes ufor-20 holdsmæssig meget luft til borttransport af lidt mælk, hvad der yderligere forøger skumdannelsen i mælken. Ved den kendte indretning bliver der nu i modsætning til en mælke/luft-ad-skillelse, der skulle foretages, optaget endnu mere luft i mælken, når mælken rammer keglefladen henholdsvis falder ned 25 på mælken i mælkesamlerummet. Da endvidere impulserne fra de tilførte mælkestempler overføres til mælkemængden i mælkesam-lerummet, kan der i praksis ikke måles en mælkeniveauhøjde.

Nedenfor belyses opfindelsen nærmere i forbindelse med de i 30 tegningen illustrerede foretrukne udformningseksempler. Tegningen viser i fig. 1 et længdesnit gennem en mælkestrømmåler udformet i o-verensstemmelse med opfindelsen, fig. 2 et vandret snit langs II-II i fig. 1.

35

9 DK 160343 B

fig. 3 et skematisk koblingsskema, som viser koblingen af e-lektrodernes kapaciteter.

fig. 4 et lodret snit igennem en anden udformning af en mæl-5 kestrømmåler ifølge opfindelsen, fig. 5 et vandret snit langs linien V-V i fig. 4, fig. 6 mælkeslidsens form set forfra.

10 Mælkestrømmåleren 1 har et i det væsentlige cylindrisk hus med en mælketilstrømsledning 3, som udmunder tangentialt i den ø-verste del af et mælkesamlekammer 4. Mælkesamlekammeret har i sin nederste del en indsnøring 5, som afgrænser en gennem-15 strømningsåbning 6, der forbinder mælkesamlekammeret 4 med den herunder anbragte nederste del. I huset 2 rager nedefra et rør 8 op, som er placeret koaksialt i forhold til huset 2, og som strækker sig gennem målekammeret og den væsentlige del af mælkesamlekammeret 4, og hvis øvre åbne ende 9 udmunder i kort 20 afstand under det øvre dæksel 10 i huset 2. Den nedre ende 11 af røret 8 er forbundet med et ikke nærmere vist mælkeafledningsrør.

I den i hovedsagen gennem målekammeret 7 forløbende del er rø-25 ret 8 over en rørdel 12 udformet med et større tværsnit end røret 3. I rørdelens 12 ydervæg er der parallelt med rørdelens længdeakse udsparet en måleslids, der strækker sig ned til målekammerets 7 bund 13. Som det bedst fremgår af fig. 2, er måleslidsen 14 udsparet i rørvæggen med en v-formet udskæring, 30 der vender den åbne side ud mod målekammeret 7. Herved dannes der to flader 15 og 16, som udgår fra slidsens 14 to sider, og hvorpå der kan være en metalbelægning henholdsvis være klæbet metalfolie 17, 18, der sammen udgør en måleelektrode, som i sin helhed betegnes 19. På den bort fra måleslidsen 14 venden-35 de side af rørdelen 12 er der yderligere anbragt en masseelektrode 20. Denne masseelektrode 20 strækker sig fortrinsvis ligeledes til målekammerets 7 bund 13. Masseelektrodens længde-

10 DK 160343 B

kanter 21 og 22 ligger i en sådan afstand fra måleelektrodens 19 længdekanter 23 og 24, at muligheden for etablering af en elektrisk strøm mellem disse kanter over rørdelens 12 overflade er udelukket. Måleelektroden 19 og masseelektroden 20 er o-5 vertrukne med et tyndt plastlag. Plastlaget skal have den e-genskab, at det er mælke- og fedtafvisende således, at en opsugning af mælk på dette pi asti ag på den ene side er udelukket, og at tilbageholdelse af fedt og mælkerester forhindres ved direkte afperling. Plastmaterialet og tykkelsen af plast-10 materialet vælges således, at de er lufttætte således, at en elektrolytisk spaltning af mælken og elektroderne (hulkorrosion, (Lochfrass)) forhindres. Det har vist sig, at plastmaterialet polytetrafluorætylen (teflon) eller paraffin er særligt hensigtsmæssige materialer.

15 Måleelektroden 19 og masseelektroden 20 er begge to forbundet med tilslutninger 25 og 26, der isolerede er ført gennem og ud af huset 2. I nogen afstand under gennemløbsåbningen 6 findes en fra røret 8 udgående og dette koaksialt omgivende skillevæg 20 27, der strækker sig nedad omtrent til målekammerets 7 bund 13, og som er formet som en dykkerklokke. Dykkerklokkens yderflade har på foretrukken måde form af en om rørets 8 længdeakse drejet parabel, det vil sige den er udformet som en parabo-loideflade. I det viste udformningseksempel har dykkerklokkens 25 nederste kant en konstant afstand fra bunden. På foretrukken måde vælges denne afstand dog uensartet således, at denne afstand umiddelbart foran måleslidsen er væsentligt mindre end den på den bort fra måleslidsen vendende side. Afstanden skal dog være så stor, at en automatisk rengøring kan opnås ved 30 gennemskylningsmetoden.

Den nederste rand af dykkerklokken kan også (hvad der dog ikke er vist) trækkes med til måleslidsens nederste ende, når målekammerets bund sænkes tilsvarende. Dette medfører en særligt 35 gunstig roliggørelse af mælkeoverfladen foran måleslidsen. På den anden side medfører dette, at der først må opsamles en 'lille mælkemængde på kammerbunden, før mælken begynder at fly-

u DK 160343B

de gennem måleslidsen.

Mælkesamlekammerets 4 indervæg er i sin nederste del udformet som en paraboloideflade 30, der skråner nedad og indad, og har 5 rotationsakse sammenfaldende med husets 2 længdeakse 29. Para-boloidefladen går for neden over i gennemløbsåbningen 6, som på sin side nedad går over i den rotationssymmetriske del 31 af målekammerets indervæg. Denne del 31 af målekammerets indervæg er fortrinsvis udformet som en paraboloideflade, men 10 denne udvider sig nedad og udad, og den har ligeledes sin rotationsakse sammenfaldende med husets 20 længdeakse 29. Den nederste del 30 af mælkesamlekammerets 4 inderflade danner tilsammen indsnøringen 5, på hvis snævreste sted mælkesamle-kammeret 4 er forbundet med målekammeret 7 via gennemløbsåb-15 ningen 6.

Den ovenfor beskrevne mælkestrømmålers funktionsmåde er følgende: Mælkestrømmåleren kan indskydes på et ønsket sted enten mellem en patkop og samlestykket, såfremt man ønsker at måle 20 mælkestrømmen fra en enkelt patte, eller mellem samlestykket og en mælkesamleledning eller en mælkesamlebeholder i mælkeafledningsrøret. Tilsvarende tilføres mælketilstrømningsledningen 3 mælk i pulsatortaktens intermitterende rytme. Fordi mælketilstrømningsledningen 3 udmunder tangentialt i mælkesamle-25 kammeret 4, idet mælketilstrømningsledningen danner en vinkel mellem 0 og 25° og fortrinsvis mellem 10 og 20° med det vandrette plan, roterer mælken langs mælkesamlekammerets 4 indervæg. Herved foregår der på grund af påvirkningen af centrifugal- og centripetalkræfter allerede en udstrakt udskilning 30 mellem mælken og den medførte luft. På grund af fladen 30 forøges mælkens opholdstid i mælkesamlekammeret 4, således at der særligt også ved ringe mælkestrøm allerede kan foregå en praktisk taget fuldstændig udskillelse af luft fra mælken i dette kammer. Yderligere opnås det ved en forlængelse af opholdsti-35 den, at i det mindste to og fortrinsvis flere på hinanden følgende udmalkningsimpulser kan løbe sammen i mælkesamlekammeret, hvorved mælkestrømmen i det væsentlige udjævnes. På grund

12 DK 160343 B

af indsnøringen 5 tiltager mælkens rotation nedad til gennemgangen ved gennemløbsåbningen 6. På grund af den sig herfra nedad konstant udvidende indervæg 31 i målekammeret 37 fjernes mælkens rotation i så stor udstrækning, at mælken praktisk ta-5 get har tabt hele sin kinetiske energi, når den når bunden 13 i målekammeret. Mælken trænger således ind mellem dykkerklokkens 27 nederste rand 32 og kammerets bund og ind under dykkerklokken og stiger svarende til den til enhver tid rådende strømmængde op under dykkerklokken til en bestemt opstemnings-10 højde. Mælken flyder derefter ud gennem en måleslids 14, som i det foreliggende eksempel har samme bredde over hele sin længde, og trænger ind i rørets 8 udvidede rørdel. Herfra suges mælken nedefter af malkevakuumet bort gennem rørets 8 nederste ende 11. Til trykudligning og til transport af den udskilte 15 luftmængde mellem mælkesamlekammeret 4 og mælkeafledningsrøret, og for at holde mælkevakuumet i videst muligt omfang konstant virksomt i mælketilførselsledningen 3 er den øvre ende 9 på røret 8 åben.

20 Bestemmelse af mælkestrømningen sker ved måling af opstem-ningshøjden af mælken ved måleslidsen 14. Denne måling sker kapacitivt ved hjælp ad de to elektroder 19 og 20.

I fig. 3 er der skematisk vist koblingen af måleelektrode 19 25 med tilslutning 26 og masseelektroden 20 med dennes elektriske tilslutning 25. Begge elektroder henholdsvis 19 og 20 har hver fået pålagt et tyndt plastlag 37 henholdsvis 38. Den fra elektroderne 19 henholdsvis 20 bortvendende side af plastbelægningslagene 37 henholdsvis 38 befugtes af målemediet, i dette 30 tilfælde mælken, til en højde svarende til opstemningshøjden, altså på en flade med højden 34 henholdsvis en flade 35 med samme højde. Disse to flader 34 og 35 forbindes elektrisk gennem det medium (mælk) 36, som skal måles, og som har en meget høj ledningsevne på fra 45 til 75 ps/m, således at fladerne 34 35 og 35 i praksis kan anses for at være elektrisk kortsluttede gennem mediet 36. Koblingen reagerer altså således som to efter hinanden koblede kondensatorer, hvor man for hver kon-

13 DK 160343 B

densator har plastbelægningen 37 henholdsvis 38 på elektroderne 20 henholdsvis 19 til at udgøre dielektricitetsmediet. Tykkelsen af plastbelægningerne 37 og 38 udgør således i praksis også tykkelsen på kondensatoren, hvorfor størrelsen af plast-5 belægningens tykkelse meget kraftigt påvirker målefejlen. Plastbelægningerne skal derfor begge udformes med en særdeles ensartet tykkelse. Ændringen i kapaciteten Λ C for denne totalkobling er direkte proportional med ændringen i summen af de befugtede overflader 34 og 35. (Mælkeskum og en over væske-10 standshøjden effektivt rækkende befugtning af elektroderne fungerer som en forøgelse af opstemningshøjden). Ændringen af disse overflader er på deres side igen direkte proportional med ændringen Δ h i opstemningshøjden. Følgelig lader en ændring af opstemningshøjden sig umiddelbart måle ved hjælp af 15 kapacitetsændringen i den omtalte kobling.

Til måling af kapacitetsændringen kan man anvende enhver ønsket og kendt koblingsmåde. En foretrukken kobling er for eksempel beskrevet i DE-AS 11 21 824, hvori der findes en sådan 20 kobling, som lægger en vekselspænding over en spændingsdeler, der består af en målemodstand og af den kapacitet, der skal måles, hvorefter spændingsfeltet over målemodstanden bliver ensrettet og målt.

25 En kobling kan eksempelvis bestå deri, at en oscillator med en triangeludgang anvendes til fødning med den nødvendige vekselspænding. Over målemodstanden falder så en over målestrækningen, det vil sige de af elektroderne 19 og 20 dannede kondensatorer, virkende firkantsspænding. I en efterkoblet bredbånds 30 operationsforstærker forstærkes målespændingen med en faktor 100, ensrettes med en aktiv ensretter med stor linearitet og udjævnes over et stort RC-led. Over en impedansomsætter videregives signalet derefter til et filter, der yderligere er udformet som valuedetektor, for at kompensere for bølger og blæ-35 rer ved måleelektroden. Value-detektoren spænder over den tid, som går indtil overskydende væske, som befugter elektroden, er perlet bort fra elektroden. De elektriske spidssignaler, som

14 DK 160343B

forekommer på grund af en hurtigt skiftende opstemningshøj de-ændring forårsaget af resterende overfladebølgeaktivitet reduceres i værdi af value-detektoren, så udsvingene bliver underproportionale og fortrinsvis kun omkring en tredjedel af deres 5 størrelse. Som udgang for mælkestrømssignalet efterkobles derefter en operationsforstærker til efterjustering med en forstærkningsfaktor på 1-1,5.

Ønsker man nu ikke blot at måle mælke strømmen, men også den 10 totale mængde, så digitaliseres mælkestrømssignalet og adderes derefter således, at totalmælkemængden umiddelbart kan angives.

Fig. 4-6 viser en strømmåler, som ligner den i fig. 1 viste, 15 hvorfor kun de afvigende kendetegn i det væsentlige skal beskrives nærmere. Strømmåleren 40 har ligeledes et cylindrisk hus 41, som i sine ender er lukket af med dæksler 42, som holdes sammen af tre parallelt med husets længdeakse forløbende stænger, hvoraf alene stangen 44 med en møtrik 45 er antydet. 20 I mælkesamlekammeret 46 udmunder mælketilførselsledningen 47 tangentialt. Den øverste den af mælkesamlekammeret 46 er gennem indsnøringen 48 forbundet med målekammeret 49. Indsnørin-gen 48 dannes ligeledes af den nedre del af mælkesamlekamme-rets indervæg 50, som skråner nedad og indad, og den øvre del 25 af målekammerets indervæg 51, som skråner nedad og udad. Et rør 53, som med sin øvre ende via en åbning står i forbindelse med mælkesamlekammeret 46, strækker sig gennem hele mælkesamlekammeret og målekammeret og et vist stykke ud over målekammerets nederste bund 45. Rørets 53 tværsnit forøges fra det 30 sted, hvor dykkerklokken 56 er fastgjort, og tværsnitforøgelsen strækker sig til rørets nedre ende. Koaksialt med og i rørets 53 indre forløber et mælkeafledningsrør 57. Den nedre ende 58 af dette mælkeafledningsrør 57 strækker sig til ned under den i rørets 53 sidevæg og i dets længderetning udsparede 35 måleslids 60. For at give frit løb for den gennem måleslidsen 60 i røret 53 indstrømmende mælkemængde, som kan strømme ind gennem hele måleslidsens 60 højde, er mælkeafledningsrøret 57

15 DK 160343 B

på stedet 61 i højde med måleslidsen forsat så meget bort fra denne, at mælken uhindret kan strømme ind i røret 53.

For at muliggøre en så strømningsteknisk gunstig indstrømning 5 fra rørets 53 nederste ende til mælkafledningsrøret 57 og for samtidig at muliggøre en ulastelig rengøring af mælkestrømmå-leren ved hjælp af en simpel gennemskylning med rensevæske, er dækslets 43 indervæg 62 udformet som en rotationsflade med mælkeafledningsrørets 57 midterlængdeakse 63 som rotationsak-10 se. Rotationsfladens tværsnitform er i øvrigt en nedadvendende halvcirkel på hver side af rotationsaksen og med denne som fælles lodret tangent. Den nedre ende af det lukkede rør 53 skal være udformet så lille, at de tilbageblivende væskerester efter anvendelsen kan udtømmes ved hjælp af en kortvarig luft-15 gennemblæsning ved hjælp af det, påtrykte mælkevakuum.

Slidsens form fremgår bedre af fig. 6. For at nå en gunstig og enkel relation mellem strømmængde og opstemningshøjde er slidsens hovedform udformet omtrent som en parallelt med rørets 53 20 længdeakse forløbende længdeslids. Måleslidsen har dog en fra den nederste ende mod den øverste ende lidt indsnævrende form, idet denne indsnævring er for eksempel således udformet, at den totalt omkring 65 mm lange slids i sin nederste ende har en bredde på omkring 4,5 mm og ved sin øverste ende en bredde 25 på omkring 4,2 mm. Herudover har det vist sig hensigtsmæssigt, at slidsen i sin allernederste ende fra en højde på omkring 5 mm breder sig ud således, at den i sin grundlinie har en bredde på omkring 6 mm.

30 Som det ses i fig. 4 og 5 er masseelektroden 66 udformet som en i målekammerets bue 45 indlagt omtrent C-formet elektrode. Dette har den fordel, at masseelektroden under strømmålerens brug praktisk taget altid er dækket af mælk således, at det i fig. 3 viste koblingsskema skal tilføjes den ændring, at fla-35 den 35 praktisk taget altid er konstant og ikke afhænger af opstemningshøjden. Hermed fremkommer i det i fig. 3 viste koblingsbillede den ændring, at der ikke fremkommer nogen kapaci-

16 DK 160343 B

tetsændring mellem fladerne 19 og 35 således, at denne del i praksis kan anses for konstant i seriekoblingen.

Måleelektroden 67 er i dette udformningseksempel udformet som 5 en parallelt med slidsen 60 forløbende og i en ringe afstand fra denne monteret elektrodestav. Elektrodestaven i sin helhed er monteret under dykkerklokken 56 og rager frit ind i målekammeret fra dettes bund. Masseelektroden 66 og måleelektroden 67 er begge forbundet med tilslutninger 68 og 69 uden for hu-10 set.

Såvel masseelektroden 66 som måleelektroden 67 er begge overtrukket med et tyndt lag af en vand- og fedtafvisende plast. Fordi den totale kapacitetsændring i afhængighed af opstem-15 ningshøjden kun indgår i den udstrækning, hvori måleelektrodens 67 flade befugtes mere eller mindre af mælken, er i dette tilfælde alene lagtykkelsen for plastbelægningen på måleelektroden 67 kritisk, og udsving i lagtykkelsen indgår i dette tilfælde med forstærket effekt i målefejlen. Derimod er lag-20 tykkelsen af plastbelægningen på masseelektroden 66 i dette tilfælde ikke kritisk, og lagtykkelsen på masseelektroden kan også være forskellig fra lagtykkelsen af plastbelægningen på måleelektroden 67. Ringe lagtykkelsesændringer kan også accepteres for så vidt angår måleelektroden, når blot den betingel-25 se er opfyldt, at den over stangomkredsen integrerede lagtykkelse i enhver aksial højde på måleelektroden varierer så lidt som muligt.

Yderligere har det vist sig hensigtsmæssigt at dimensionere 30 masseelektrodens flade således, at denne er større end måleelektrodens flade og fortrinsvis er i det mindste 2-2,5 gange større end denne flade.

Måleelektroden 67 skal så vidt muligt være monteret i nærheden 35 af slidsen 60, idet afstanden dog skal være så stor, at gennemstrømningen gennem slidsen 60 ikke påvirkes. En sådan montage af måleelektroden har vist sig særligt hensigtsmæssig

17 DK 160343 B

specielt af hensyn til, at mælkestrømmåleren og de målte mæl-kestrømmængder er uafhængige af en skråstilling af mælkestrømmåleren inden for de grænser, som kan forventes i praktisk anvendelse.

5

Af måletekniske grunde vælges afstandene mellem enderne 71 og 72 på masseelektroden 66 og måleelktroden 67 fortrinsvis således (se fig. 5), at afstanden i det mindste er 15 mm. Denne angivelse refererer sig til en mælkestrømmåler, hvis hus 41 10 har et tværmål på 80 mm. For at muliggøre en uhindret mælkestrømning fra målekammeret 49 over dykkerklokkens 56 nedre rand ind under dykkerklokken og ind i måleslidsen 60, og for at den til enhver tid tilsvarende opstemningshøjde for den i målekammeret 49 forhåndenværende mælk umiddelbart til enhver 15 tid skal etableres, vælges fladen 73, som er udspændt mellem dykkerklokkens 56 nedre rand og målekammerets bund 45 således, at denne flade omtrent er to gange så stor, som slidsens 60 totalareal.

20 Et særkende ved den foreliggende mælkestrømmåler består i, at der yderligere under udmalkningen er mulighed for at udtage prøver af mælkestrømmen. Dette er særligt interessant, fordi mælkesammensætningen ændrer sig under udmalkningen. Specielt tiltager sædvanligvis fedtindholdet i mælken mod udmalkningens 25 afslutning. Til udtagning af prøver findes en prøvebeholder 80, som via en første ledning 81 er forbundet med en rørbøjning 82, hvis frie, åbne ende 83 rager ind i mælkestrømmen i mælkeafstrømningsrøret 57 i form af et rør til måling af mælkestrømmens dynamiske tryk. Prøvebeholderen 80 er yderligere 30 via en anden ledning 84 forbundet med en tilslutningsstuds 85 i mælkeafledningsrøret 57. Tilslutningsstudsen 85 er via en åbning 86 i forbindelse med mælkeafledningsrørets 57 indre. Udtagningen af mælk bør hensigtsmæssigt ske i en lodret opadgående strømning. I dette tilfælde er der nemlig over mælkes-35 afstrømningsrørets tværsnit en mere ensartet fordeling af mæl-ke-luft-blandingen, således at man ved prøveudtagningen får en prøve af mere repræsentativ sammensætning. Åbningen 86 ligger 18 _ DK 160343β på foretrukken måde i strømningsretningen efter og placeres radialt overfor det sted, hvor rørbøjningen 82 er indført i mælkeafledningsrøret 57. Rørbøjningens 82 åbne ende 83 monteres på foretrukken måde ekscentrisk i forhold til mælkeafled-5 ningsrøret 57.

På grund af det dynamiske tryk og det ved åbningen 86 rådende mælkevakuum lader prøven sig let overføre til beholderen 80.

Da prøveudtagningen kun sker med større tidsintervaller, kan 10 den af røret 57 udragende ende af rørbøjningen 82 i den øvrige tid forbindes med tilslutningsstudsen 85 med en slange, således at man kan foretage en hurtig omstilling fra prøveudtagning til normaldrift.

15 Funktionsmåden for den i fig. 4-6 viste mælkestrømmåler er praktisk taget den samme som den i det foran beskrevne udformningseksempel tidligere gennemgået. I den her viste anordning afledes mælken kun i modsætning til den først viste anordning opad gennem mælkeafstrømningsrøret 57 og ikke nedad. Målingen 20 af kapacitetsændringen i afhængighed af opstemningshøjden og i givet fald målingen af totalmængden sker på samme måde som i det ovenfor beskrevne udformningseksempel.

Opfindelsen har frembragt en fuldstændigt ny mælkestrømmåler, 25 som på grund af sin ringe vægt og sin ringe størrelse ikke virker forstyrrende i det daglige rutinearbejde med malkningen. Apparatet er på grund af sin opbygning universelt anvendeligt, det vil sige det kan benyttes såvel i forbindelse med højt- som lavtindbyggede mælkeledninger, og det er funktions-30 dygtigt under de mest forskellige vakuum- og pulsationsvilkår.

Der kan med det let opnås målenøjagtigheder, hvor de indgående målefejl kan holdes indenfor 2-3%. Målenøjagtigheden påvirkes praktisk taget ikke under de i praksis forekommende stillingsafvigelser for apparatet i forhold til lodret stilling. Rengø-35 ring af apparatet er intet problem. Yderligere kan apparatet rengøres med de til rengøring af den øvrige malkeudrustning sædvanligt anvendte gennemspulningsmidler.

Claims (22)

1. Mælkestrømmåler til kontinuerlig måling af den af en mælkemaskine afmalkede, tofasede, pulserende mælkestrøm med et mæl- 5 kesamlekammer, i hvilket en mælkestrøm kan indføres tangentielt, hvorved diameteren på mælkesamlekammerets indervæg i et område under det tangentielle indløb aftager tiltagende nedad til et forsnævringssted, hvorved mælkesamlekammeret over et målekammer står i forbindelse med en mælkeafstrømningsledning, 10 og der findes et bypass, som kan forbinde mælkesamlekammeret med mælkeafstrømningsledningen under omgåelse af målekammeret, og hvorved der i målekammeret er anbragt elektriske måleindretninger, kendetegnet ved, at mælkesamlekammeret (4; 46) består af en første over forsnævringsstedet (5; 48) 15 anbragt del og en herunder anbragt via indsnævringsstedet (5; 48), som danner en indsnøring, hermed forbundet del, som udvider sig nedad, at den anden del af mælkesamlekammeret (4; 46) via en i den nederste ende af en skillevæg (27; 56) anbragt o-vergangsåbning (32; 73) står i forbindelse med den nederste 20 ende af målekammeret (7; 49), at målekammeret (7; 49) via en måleslids (14; 60), som over sin højde har i det væsentlige samme bredde, er forbundet med mælkeafstrømningsledningen (11; 57), og at de i målekammeret anbragte måleindretninger (19, 20; 66, 67) er udformet til elektrisk måling af den ved måle-25 slidsen forekommende opstemningshøjde.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mælkeafstrømningsledningen (11) er forbundet med et rør (8), der rager ind i målekammeret, og hvori måleslidsen (14) er udspa- 30 ret.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at røret (8) rager ind i mælkesamlekammeret (4) og i sin øvre ende har en luft-bypass-åbning (9). 35

4. Apparat ifølge et af kravene 1-3 , kendetegnet ved, at indretningen til måling af opstemningshøjden omfatter

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der 5 til kompensering af temperaturindflydelse findes der indretninger, der måler mælkens og luftens temperatur.

6. Apparat ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet ved, at indretningen til måling af opstemningshøjden omfatter 10 elektroder (19, 20; 66, 67), hvormed opstemningshøjden måles kapacitivt.

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at ap-paratet omfatter en første og fortrinsvis under målingerne 15 fuldstændigt med væske dækket elektrode (20, 66) og en anden elektrode (19, 67), som i det mindste strækker sig i måleslidsens højde.

8. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den 20 anden elektrode (19) er udformet som en strimmel (17, 18), der strækker sig langs en side og foretrukkent langs begge sider af måleslidsen (14).

9. Apparat ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den 25 anden elektrode (67) er udformet som en i afstand fra og parallelt med måleslidsen (60) monteret stav.

10. Apparat ifølge et af kravene 6-9, kendetegnet ved, at elektrodernes (19, 20; 66, 67) overflader er belagt 30 med et tyndt fugtighedsafvisende plastmateriale.

11. Apparat ifølge krav 10, kendetegnet ved, at plastmaterialet er en polytetrafluorætylen eller paraffin.

12. Apparat ifølge et af kravene 10 eller 11. kende tegnet ved, at lagtykkelsen af plastmaterialebelægningen (37, 38) på hver elektrode (19, 20; 66, 67)) for sig er ensar-

13. Apparat ifølge et af kravene 7-12, kendetegnet ved, at den første elektrode (66) findes på målekammerets bund 5 (45).

14. Apparat ifølge et af kravene 7-13, kendetegnet ved, at de i forbindelse med kapacitetsmålingen virksomme flader på den første (20, 66) og den anden (19, 67) elektrode er 10 dimensioneret således, at den første elektrodes flade er større end den anden elektrodes flade.

15. Apparat ifølge krav 14, kendetegnet ved, at forholdet mellem den første (20; 66) og den anden (19; 67) e- 15 lektrodes overflade i det mindste er 2:1 og fortrinsvis 2,5:1.

16. Apparat ifølge et af kravene 1-15, kendetegnet ved, at det fra måleindretningerne til måling af opstemnings-højden fremkomne signal tilføres til en value-detektor, som e- 20 valuerer de af de eventuelt forekommende overfladebølger på mælken fremkaldte kortvarige målespidser underproportionalt.

17. Apparat ifølge et af kravene 1-16, kendetegnet ved, at skillevæggen er udformet som en dykkerklokke (27, 56) 25 og at overgangsåbningen udgøres af den mellem dykkerklokkens (27, 56) underste rand og målekammerets (7, 49) bund (13; 45) udspændte flade.

18. Apparat ifølge et af kravene 1-17, kendetegnet 30 ved, at overgangsåbningens areal er omkring to gange så stort som måleslidsens (14, 60) areal.

19. Apparat ifølge et af kravene 1-18, kendetegnet ved, at indervæggen (30; 50) i den øverste del af mælkesamle- 35 kammeret (4, 46) er udformet som en paraboloideflade.

19 DK 160343 B

20. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at in-

22 DK 160343 B dervæggen (31; 51) i den nederste del af mælkesamlekammeret (4, 46) er udformet som en paraboloideflade.

20 DK 160343 B en varmetråd, som er monteret parallelt med og i nogen afstand fra måleslidsen (14, 60).

21. Apparat ifølge et af kravene 1-20, kendetegnet 5 ved, at skillevæggens (27, 56) yderflade er udformet som en paraboloideflade.

21 DK 160343 B tet tynd.

22. Apparat ifølge krav 21, kendetegnet ved, at rotationsaksen på skillevæggens (27, 56) yderflade er anbragt 10 koaksialt med længdeaksen (29, 63) for gennemgangsåbningen mellem den øverste og nederste del af mælkesamlerummet (4, 46).