DK170828B1 - Fremgangsmåde til måling af en skummende væske og et apparat til udøvelse af fremgangsmåden - Google Patents

Description

DK 170828 B1

FREMGANGSMÅDE TIL MÅLING AF EN SKUMMENDE VÆSKE OG ET APPARAT TIL UDØVELSE AF FREMGANGSMÅDEN

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til gennemførelse af 5 målinger på skummende væsker, med hvilken der på den i en beholder beroende væske i hvert af flere forskellige højdeniveauer måles en af væskens parametre afhængig måleværdi (IB). Opfindelsen angår også et apparat med en beholder og mindst et måleorgan til gennemførelse af målinger på 10 skummende væsker, især på mælk/luft-blandinger, med hvilket eller hvilke måleorgan(er) man i flere højdeniveauer i beholderen hvert sted kan måle en af en væskeparameter for den i beholderen beroende væske afhængig måleværdi (IB). Opfindelsen finder især anvendelighed ved måling af massen 15 eller strømmen af skummende væsker og især af mælk.

Ved måling af mælkemængden på landbruget eller i mejeriet er mælkens masse af interesse. Derfor er i og for sig en vejning af mælken den rigtige metode til nøjagtig bestem-20 melse af massen. En nøjagtig vejning af mælken til grov hverdagsanvendelse i landbrugsstalde er teknisk meget vanskelig, især når der kun skal anvendes små, og om muligt, mobile mælkemængdemåleorganer.

25 Ved sådanne vejeapparater bliver kraftindflydelsen fra de tilsluttede til- og afgangsslanger, den kinetiske energi i den pulserende afmalkede mælk, rystning som følge af uagtsom håndtering, en ikke vandret målebasis, rengøringsproblemer i interne målekamre med nødvendige trykudligninger 30 og så videre betydelige problemer, der også medfører målefejl. Det er derfor ikke overraskende, at vejende mælkemængdemålesystemer ikke har kunnet opnå anvendelse i hver-dagspraksis i landbrug uden for forskningsinstitutter.

DK 170828 B1 2

Praktisk taget alle i dag kendte mælkemængdemåleapparater til praktisk anvendelse har forsøgt at bestemme massen af den udmalkede mælk ved hjælp af en volumenmåling. Her kendes apparater, der for eksempel omfatter mælkemængdemåle-5 beholdere, som er fast installeret ved malkestanden, eller apparater, i hvilke en del af mælkestrømmen hele tiden deles fra og måles. Der kendes også allerede såkaldte gennemstrømningsmålere, der enten arbejder intermitterende portionsvis eller udfører en kontinuerlig mængdemåling.

10

Et eksempel på den første måleart er beskrevet i det tyske offentliggørelsesskrift nr. 30 05 489, i hvilket apparat den udmalkede mælk bliver ledet ind i en stor standbeholder. I standbeholderen findes en målesonde, der med ens 15 indbyrdes højdeafstande over hverandre har flere måleelektroder, som samvirker med en fælles, fast modelektrode. Med denne målemetode udnyttes den egenskab i mælk, at den har en forholdsvis stor ledningsevne i forhold til isolatoren luft ved gennem periodiske påtrykninger af et elek-20 trisk felt på de forskellige elektroder at fastslå, hvilke elektroder der på grund af mælkens pejlestand allerede er lukkede. Man spørger således hver elektrodekreds om et enten eller-udsagn på den måde, at de under mælkeniveauet liggende elektrodekredse afgiver informationen ja-lukket, 25 medens de over mælkeniveauet liggende elektrodekredse angiver informationen nej-ikkelukket.

Fra det amerikanske patentskrift nr. 3 530 711 kendes også fra et helt andet område, nemlig mineralolieboringen, en 30 fremgangsmåde til bestemmelse af andelene af tre forskellige fluidi, nemlig vand, råolie og gas. I et målerør, i hvilket den udtagne prøve kan sætte sig, hvorved der på grund af forskellene i vægtfylde udskiller sig tre lag og dermed dannes to grænselag, findes der i højden i forhold 3 DK 170828 B1 til hverandre forsatte elektroder med en fælles modelektrode. Elektroderne aftastes periodevis med en vekselspænding, og deres kapacitet måles. På grund af den forskellige dielektricitetskonstant i vand, råolie og gas kan man 5 derfor ved grænselagene bestemme dettes niveau som følge af et spring i størrelsen af den målte kapacitet, og dermed kan man bestemme den til enhver tid eftersøgte volumenstørrelse .

10 Fra det amerikanske patent nr. 3 370 466 kendes også en fremgangsmåde til mængdebestemmelse af to over hinanden i lag liggende, galvaniske væsker (flydende metaller) med forskellig ledningsevne. I en målebeholder er der anbragt flere med indbyrdes ens vertikalafstande monterede elek-15 trodepar. Mellem efter hinanden følgende elektrodepar, hvorimellem der konstateres et spring i den elektriske ledningsevne, ligger den væskegrænse, der skal bestemmes.

Fra det amerikanske patentskrift nr. 4 450 722 kendes også 20 allerede et målesystem til måling af væskehøjden i en cylinder, i hvilket der på indbyrdes modsatte sider af den gennemskinnelige målecylinder, der med indbyrdes ens højdeafstande over hverandre, er placeret rød/grønne lyskilder og rød/grønne lyssensorer. På målestrækninger, der 25 ligger under vandspejlet, absorberes den røde del af lyset således, at kun de grønlysfølsomme sensorer reagerer og frembringer et grønt signal. For målestrækninger, der ligger over vandspejlet, frembringes der såvel et rødt som et grønt signal. Optræden henholdsvis forsvinden af det røde 30 signal viser således, at vandspejlet skal ligge mellem disse højdeniveauer.

Fra de tyske offentliggørelsesskrifter nr 16 07 007 og 16 32 938 kendes endvidere apparater til måling af mælk. I

DK 170828 B1 4 disse sprøjtes den til enhver tid udmalkede mælk i en stråle lodret op mod en konkav afprelningsskærm således, at der opstår en over 360° rækkende mælkevæskeskærm. Den over et bestemt vinkelområde på skærmen afflydende mælk 5 opfanges og tilføres til en målecylinder. Mælkestandens højde i målecylinderen aflæses med øjet og repræsenterer praktisk den andel af den totale mælkemængde, som svarer til forholdet mellem det vinkelafsnit, hvorfra mælken blev opfanget, og 360°.

10

Fra det britiske patentskrift nr. 1 316 573 og det tyske fremlæggelsesskrift nr 28 10 376 samt fra europapatent nr. 0 057 267 kendes tillige mælkemængdemåleapparater, der måler intermitterende og portionsvis. Ifølge denne teknik 15 bliver den udmalkede mælk ført ind i og holdt i en målebeholder, indtil en på mælken flydende svømmer eller en i en forud bestemt højde liggende føler som følge af, at mælkeoverfladen når denne føler, afgiver et signal. Derpå afbrydes tilførslen af yderligere mælk, medens målebeholde-20 rens afstrømningsventil samtidigt bliver åbnet. Mælken kan så strømme ud gennem denne ventil, til der ikke er mere mælk i beholderen eller en anden føler i et lavere niveau afgiver et andet signal, hvorpå mælkeafstrømningsventilen igen lukkes og tilførselsventilen for udmalket mælk samti-25 digt åbnes og frigiver det i mellemtiden opstemmede mælk i målebeholderen. Da voluminet mellem den i det øvre niveau og den i det nedre niveau liggende føler er kendt, kan totalmængden af mælk bestemmes ved opsummering af de enkelte portioner under den antagelse, at mælken har en konstant 30 vægtfylde.

Fra det tyske offentliggørelsesskrift nr. 32 10 465 kendes yderligere en mælkestrømsmåler, ved hvilken den udmalkede mælk bliver ført ind i en opstemningsbeholder, som i sin 5 DK 170828 B1 nedre ende har en afstrømning med et kendt tværsnit. I dette apparat skal mælkens opstemningshøjde bestemmes ved hjælp af elektroder, der er anbragt på opstemningsbeholde-rens indervæg for at anvendes til sammen med udstrømnin-5 gens tværsnit at bestemme den til enhver tid flydende mælkestrømning.

Et lignende apparat i en mælkestrømmåler kendes endeligt fra det amerikanske patentskrift nr. 4 452 176, i hvilket 10 apparat den udmalkede mælk ligeledes føres ind i en op-stemningsbeholder, hvorfra den flyder ud gennem en lodret målespalte. Også her skal mælkestrømmens opstemningshøjde måles ved en kapacitetsmåling til bestemmelse af mælkestrømmen. Et problem, der er fælles for disse to appara-15 ter, er, at på grund af mælkens opblanding med luft kan den nøjagtige opstemningshøjde ikke måles entydigt, og på den anden side kan mængden af den gennem afstrømningstværsnittet udstrømmende mælkemængde heller ikke bestemmes, fordi den udstrømmende mælks vægtfylde ændrer sig.

20 Mælkemålingens problem, som man hidtil ikke har taget tilstrækkeligt hensyn til, er forbundet med, at mælk er et meget skummende fluidum således, at målingen ved en volumenmålemetode bliver fejlbehæftet på grund af skummet el-25 ler luftandelen. Man kan således ikke entydigt bestemme massen ved hjælp af voluminet, som man for eksempel meget almindeligt kan det med vand.

Først og fremmest er der i mælken bundet mælkegasser, især 30 kulsyre og nitrogen, som kan svinge mellem tre og ni procent. Den langt større gasandel stammer dog fra luftindblanding, især ved maskinel malkning. I malkemaskinen dannes der ved lufttilførsel til mælkeledningen til transport af mælken en mælke/luft-blanding, som alt efter malkebe- DK 170828 B1 6 tingeiserne kan indeholde mellem 30 og 1 volumenprocent mælk. For at udskille mælken fra luften er det nødvendigt med en afluftningsstrækning eller en afluftningsbeholder med lille turbulens og tilstrækkelig overflade. Medens 5 store luftblærer med omkring 3 mm diameter forholdsvis hurtigt stiger til vejrs med en sluthastighed på 300 mm/s, er det nødvendigt med mere tid for små blærer med en diameter på 0,3 mm. Måleproblemet ved volumenmåling beror altså primært på de små blærer, som udgør omkring 10-15% 10 af mælkevoluminet.

Disse små blærer kan ikke fjernes tilfredsstillende med mekaniske skilleorganer som indløbscyklon, opfyldning af målekammeret fra bunden og så videre, især ikke i små, til 15 mobil anvendelse på bondegårde egnede mælkemængdemåleapparater med tilsvarende korte mælkehviletider.

Luftindholdet og blærestørrelsen er imidlertid ikke altid ens, men derimod afhængig af flere faktorer, der forårsa-20 ger en forskellig skumdannelse. Sådanne faktorer er blandt andet mælkegennemstrømsmængden, mælkeslangeføringen, mal-kemaskinarten, pattegummitypen, mælkeslangediameteren, kofoderet, der ændrer mælkens sammensætning, yverets sundhedstilstand, forskelle mellem de enkelte køer og forskel-25 le for den enkelte ko i afhængighed af dens laktationsstadium.

Som følge af disse forhold er det i praksis umuligt at vælge en omtrentlig højde for en mælkebeholder, hvormed 30 man kan antage, at voluminet under denne højde består af ren mælk, medens det over denne højde liggende skum ikke længere indeholder nogen væsentlig mælkeandel. Det vil sige, at forsøg på at få hold på skumdelen ved en generel kalibrering eller justering af overfladeniveaumålingen er 7 DK 170828 B1 dømt til at fejle, især ved mindre beholdere, såsom de der først og fremmest er nødvendige ved mobile mængdemålere. Ved sådanne beholderstørrelser er luftindholdet i det til-flydende fluidum ikke sjældent 30 volumenprocent eller me-5 re. Og selv i mælkemængdemåleapparater til store mængder, såkaldte rekordere, kan skumkronen alt efter skumhøjden og skumkonsistensen indeholde mellem 0 og 0,5 kg, hvilket ved en typisk mælkeydelse på for eksempel 10 kg per udmalkning udgør cirka 5%. Rekordere aflæses sædvanligvis ved grænse-10 laget mellem mælk og skum, det vil sige, at man ikke medregner den i skummet indeholdte mælkemængde, fordi man ikke kender skummets konsistens.

Fra det tyske offentliggørelsesskrift nr. 27 20 006 kendes 15 et apparat til overvågning eller måling af skumoverfladen i et svømmeoparbejdningsanlæg. I dette apparat findes flere elektrodestave, der i lodret placering er anbragt parral lelt med hverandre og med deres nedre ender rager frem med forskellig længde mod væskeoverfladen. Så snart skum-20 met ved skumopstigning kommer i berøring med en elektrode, sluttes der på grund af skummets ledningsevne et elektrisk kredsløb. På basis af antallet af sluttede kredsløb hos de enkelte elektroder bestemmes den højde, hvortil skummet i alt er steget. Højdeangivelsen sker altså også her som 25 følgeslutning af enten/eller-angivelser fra de enkelte e-lektrodekontaktkredsløb.

I ovenstående er der hele tiden refereret til mælk som skummende væske. De samme problemer, som findes i forbin-30 delse med mælk, kendes også i forbindelse med alle andre skummende væsker såsom især øl eller frugtsaft eller andre tekniske, skummende væsker som for eksempel galvaniseringsvæsker .

DK 170828 B1 8

Denne opfindelse har som formål at bestemme skumprofilen i en skummende væske, det vil sige bestemme vægtfylden for væske/luft-blandingen i afhængighed af højden.

5 Dette opnås ifølge opfindelsen ved hjælp af en målemetode af den i indledningen angivne art, når den er ejendommelig ved, at man til måling af vægtfylden af den skummende væske i forskellige højdeniveauer i en i hovedsagen udluftet væske over en eksisterende, til formålet indrettet måle-10 strækning måler en til formålet valgt måleværdi (I0), som i afhængighed af, om en i luft målt, tilsvarende måleværdi (IL) er større eller mindre end den på målestrækningen opnåede formålsmåleværdi (I0), for hvert højdeniveau udregner et forholdstal (cB) svarende til forholdet mellem for-15 målsmåleværdien (I0) og måleværdien på dette højdeniveau (Ie) henholdsvis, at man udregner den reciprokke værdi, at man i givet fald svarende til en forudgående justering udregner et korrigeret forholdstal (c',,), der for helt udluftet væske er 1 og for luft i hovedsagen er 0, og at man 20 multiplicerer hvert forholdstal (cB, c'B) med værdien for den af luftede væskes vægtfylde (£>).

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen frembringer forudsætningen for at bestemme en skummende væskes masse på grundlag 25 af en volumenmåling, idet man er i stand til i hvert højdeniveau af væske/luft-blandingen at bestemme indholdet af den pågældende væske. Man kan ved passende valg af parameter for måleapparatet opnå, at de målte forholdstal cB er lig de ønskede faktorer, som ved multiplikation med an-30 giver vægtfylden på det pågældende højdeniveau. I givet fald må man gennemføre en justering efter en yderligere, nedenfor angivet fremgangsmåde for således at opnå korrigerede forholdstal c'B via en korrektion.

9 DK 170828 B1 På fordelagtig måde kan massen af en i en beholder beroende væske bestemmes ved, at forholdstallet (c'B) på hvert højdeniveau (m) bestemmes, at henholdsvis det mellem et højdeniveau og det nærmest lavere højdeniveau, henholdsvis 5 bunden af beholderen liggende volumen bestemmes, at henholdsvis produktet (c’B x f x vB) for det under et givet højdeniveau liggende volumen, som dannes af det for dette højdeniveau bestemte forholdstal (c’B) og mælkens vægtfylde og at man til bestemmelse af den totale væskemængde 10 (G) udregner summen af alle de således dannede produkter over alle højdeniveauerne (n).

n G = Σ c’B x VB x£ 15 m=l

Ifølge opfindelsen frembringes der således en fremgangsmåde, ved hvilken det totale målevolumen underdeles i lag, og ved hvilken man for hvert lag ved måling af forholds-20 tallet bestemmer mælk/luft-blandingens vægtfylde, som netop gengiver det på stedet forekommende mælk/luft blandingsforhold. Dermed kan for første gang den i skummet indeholdte mælkemængde også bestemmes ved hjælp af en volumenmåling, og man kan tage hensyn hertil ved bestemmelsen 25 af totalmælkemængden.

Går man ud fra ovenstående ligning for totalmassen G, er det uden videre tydeligt, at dannelsen og forarbejdningen af de enkelte måleværdier under bestemte forudsætninger 30 også kan ske på anden måde måske for at afsætte nødvendig tid til hver totalmåling. Går man eventuelt ud fra den forudsætning, at voluminet VB på hvert højdeniveau er konstant = V0, og at hvert justeret forholdstal c'B er givet ved 10 I'.

DK 170828 B1 I'o 5 hvori I'n betyder den justerede måleværdi for højdeniveauet m og I'0 den justerede formålsværdi, så kan ovenstående ligning forenkles til V0x^ n n x V0 x £> 1 n 10 G = - x x I'B = - x — x ^ x 1 ’a I'0 m=l I'0 n m=l hvor 15 V0 xf I'o er konstant, kan målingen reduceres til summation af de 20 justerede måleværdier I'm og en multiplikation med faktoren v0 x£> 25 I'„

Er man på den anden side opmærksom på, at n x V0 er total-voluminet over alle højdeniveauer, og at 30 I ' i + 1*2 +..... I'„ n x I'0 kan anses for at være et over n udregnet gennemsnitligt, DK 170828 Bl 11 justeret forholdstal c’, kan massen G også bestemmes ved G = V x Ϋ x c'-

Det er indlysende, at i dette tilfælde skal forholdet 5 I'.

(m 1, . · ., n) I’o 10 ikke først udregnes, men man skal først beregne summen n m= 1 15

For at kunne forenkle målingen som beskrevet ovenfor ved valg af samme volumen V0 på hvert højdeniveau anvender man foretrukket en cylindrisk beholder med en frit valgt 20 grundflade, og højdeniveauerne placeres med ens indbyrdes højdeafstande. Selvfølgelig kan man imidlertid også opnå ens volumina V0 med uregelmæssige beholdertværsnit, hvis elektroderne anbringes med tilsvarende forskellige indbyrdes højdeafstande, som da skal være afpasset til tvær-25 snitsformen.

Referencemålingen skal udføres i den samme mælk, hvori den virkelige måling skal foregå for at forhindre, at der opstår forskelle som følge af anden mælkekonsistens og så 30 videre. Denne referencemåling kan udføres uden for den e-gentlige mælkebeholder, og det skal kun sikres, at mælken i videst muligt omfang er afluftet, det vil sige, at den så vidt muligt ikke mere indeholder luftblærer. Da en re-ferencemålestrækning uden for mælkemålebeholderen igen DK 170828 B1 12 vanskeliggør den samlede måling, udføres referencemålingen foretrukket ved bunden af mælkebeholderen selv. På grundlag af erfaring går man så ud fra, at ved den måling, som der her er tale om, er mælken allerede opsamlet til en vis 5 højde, før målingen udføres. Under disse betingelser er mælken, som findes i nærheden af bunden, under forudsætning af en passende dimensionering af beholderen allerede næsten afluftet.

10 Det er konstateret, at målingerne principielt kan gennemføres med forskellige metoder under udnyttelse af forskellige parametre i mælken. Særligt egnet til denne brug er sådanne målinger, hvormed måleværdien, der opnåes for den afluftede mælk, adskiller sig fra måleværdien for luft med 15 mindst en størrelsesorden. Ud fra disse værdier beregnes så forholdstallet således, at forholdet for måleværdien for luft i forhold til referencemåleværdien, henholdsvis reciprokværdien, resulterer i et forholdstal, der er væsentligt mindre end 1, medens det for forholdet mellem må-20 leværdien for afluftet mælk og referencemåleværdien automatisk giver 1.

Målinger af denne art kan udføres ved måling af egenskaber i mælk, som ændrer sig meget med mælk/luft-forholdet såsom 25 den elektriske ledningsevne, varmeledningsevnen eller absorptionen af infrarød stråling. Som målestørrelse kan man ved udnyttelse af ændringen i mælkens elektriske ledningsevne anvende modstanden over en målestrækning, ved udnyttelse af IR-absorption, den passerende lysmængde eller ved 30 udnyttelse af mælkens varmeledningsevne spændingsfaldet på en temperaturføler.

Ifølge en foretrukket udførelsesform for opfindelsen kan man kompensere for ændringer eller forureninger af de en- 13 DK 170828 B1 kelte elektroder eller målestrækningsafvigelser ved, at der under anvendelse af en ens justeringsvæske, såsom vand, i alle højdeniveauer udføres ens målinger. Af de således opnåede målinger inklusive målingen over reference-5 strækningen udregnes middelværdien, og afvigelserne for de enkelte målestrækninger fra denne middelværdi indregnes så med en dertil svarende korrektionsfaktor i den aktuelle måling.

10 I og for sig er det muligt at vælge måleapparatets parameter passende således, at det målte forholdstal cB ikke behøver korrektion. I almindelighed er det dog nødvendigt at opbygge en prototype af måleapparatet til at justere en gang før de egentlige målinger. Herved bliver de aktuelt 15 målte forholdstal cB korrigeret svarende til mælk/luft-blandingens vægtfylde. Dette kan, som det har vist sig, ske på enkel måde således, at de målte forholdstal cm hver for sig opløftes til en potens, som er større end nul for at danne korrigerede forholdstal c'e. Når eksponenten i et 20 sådant tilfælde er bestemt en gang ved en justering, forbliver den uændret for alle senere målinger.

Ifølge opfindelsen frembringes der også en fremgangsmåde til måling af en skummende væskes strømning, især til må-25 ling af en med luft opblandet mælks strømning, ifølge hvilken fremgangsmåde der i flere forskellige højdeniveauer hvert sted måles en måleværdi, der er afhængig af den samme parameter i en i en beholder beroende væske, og som er ejendommelig ved, at beholderen tilføres væske, at der 30 kontinuerligt afledes væske over en i hovedsagen lodret målespalte, at der over en referencemålestrækning, som indeholder en i hovedsagen afluftet væske, måles en referencemåleværdi (I,,), at der i afhængighed af om den over en tilsvarende målestrækning i luft målte måleværdi (IL) er DK 170828 B1 14 større eller mindre end referencemåleværdien, for hvert højdeniveau (m) udregnes et forholdstal (cn) svarende til forholdet mellem referencemåleværdien (I0) og måleværdien i det pågældende højdeniveau (Im), henholdsvis udregnes 5 reciprokværdien af dette forhold, og at den per tidsenhed over målespalten udstrømmende væskemængde bestemmes ved hjælp af ligningen . / η n \ f n n\ 10 "W = ( K * Σ yS7. · Ec' t Vl-a/KE /c'aZc\ \ y m=l i=m /1 m=l i=m / hvori 15 meff - = totale gennem spalten flydende massestrøm, sek K = d x s x p/2gd, 20 d (cm) = elektrodeafstand = højdeniveauafstand, g (cm/sek2) = 981 cm/sek2f s (cm) = spaltebredde, 25 (g/cm3) = væskens vægtfylde, n = antal af elektroder, 30 c’a = udregnet forholdstal mellem 1 og 0 for niveau m, og a = apparatafhængig konstant, som påvirkes af spaltebredde, spaltekanter etc., og som kan findes ved justering .

15 DK 170828 B1

Fremgangsmåden kan anvendes lige godt, om man kan bestemme totalmassen ved en efterfølgende summation eller integration af alle delstrømme i den strømmende væske.

5

Formlen udledes af den såkaldte Bernouilliske ligning, i-det man, forudsat der er tale om en lodret spalte, i hvert højdeniveau som følge af det hydrostatiske tryk kan beregne en udflydningshastighed for væske/luft-blandingen, og 10 at der yderligere tages hensyn til en korrektionsfaktor for udstrømningsforholdene i en spalte i afhængighed af hastigheden, idet det hydrostatiske tryk i et bestemt højdeniveau kan beregnes ud fra det målte skumprofil, og at vægtfylden på dette højdeniveau ligeledes er bestemt ved 15 måling. Selvfølgelig er udstrømningen gennem en lodret spalte blot et særtilfælde, hvortil den opfinderiske tanke ikke er begrænset. Lige så godt kan man eksempelvis også ved enkel beregning beregne udstrømningen af en skummende væske, som flyder bort gennem en i beholderens bund place-20 ret åbning, idet man ved målinger af de respektive væskeandele i de forskellige højdeniveauer kan bestemme denne væskes hydrostatiske tryk ved udstrømningsåbningen.

Ifølge opfindelsen frembringes der også et apparat til må-25 ling af vægtfylden i en skummende væske, især af en mælk/ luft-blanding, hvilket apparat omfatter en beholder samt i det mindste et måleorgan, med hvilket eller hvilke man i flere forskellige højdeniveauer i beholderen hvert sted kan måle en måleværdi, der er afhængig af en og samme pa-30 rameter i den i beholderen beroende væske, og som er ejendommelig ved at omfatte en referencemålestrækning med en i hovedsagen afluftet væske, og at der findes et organ, som i afhængighed af om en i luft målt tilsvarende måleværdi (IL) er større eller mindre end den over referencemåle- DK 170828 B1 16 strækningen målte referenceværdi (I0), for hvert højdeni-veau udregner et forholdstal (cB) svarende til forholdet mellem referencemåleværdien og måleværdien på dette højdeniveau, henholdsvis svarende til den reciprokke værdi her-5 af, at der i givet fald i apparatet svarende til en forudgående justering beregnes et korrigeret forholdstal (c'B), som for afluftet væske er lig 1 og for luft er i hovedsagen lig nul, og at der findes et multiplikationselement, hvormed hvert forholdstal (cB, c'B) multipliceres med vær-10 dien for den afluftede væskes vægtfylde/F).

Et sådant apparat kan hensigtsmæssigt være indbygget i et apparat til måling af væskemængde og være ejendommeligt ved at omfatte et regneorgan (MP), der multiplicerer det 15 for hvert højdeniveau (m) bestemte forholdstal (c'B) med størrelsen af det mellem dette højdeniveau og det derunder liggende højdeniveau indeholdte volumen (VB) i beholderen og den afluftede væskes vægtfylde (£) således, at produktet c'B x VB x Ϋ beregnes, og at der findes et additions-20 organ til opsummering af de for alle højdeniveauer beregnede produkter til angivelse af totalvæskemængden (G) som n G = Σ c' x V. x?.

B m 25 m=l

Det har vist sig, at et apparat, der er særligt egnet især til måling af mælk, er ejendommeligt ved, at der i beholderen på hvert højdeniveau er anbragt en elektrode, og at 30 der findes en over for alle elektroder placeret, fælles modelektrode. Ved udnyttelse af mælkens ændring i ledningsevne i afhængighed af mælk/luft-blandingen måles fortrinsvis den elektriske modstand over hver målestrækning, det vil sige mellem en elektrode og modelektroden.

17 DK 170828 B1

For at forhindre polarisation anvendes der til målingen fortrinsvis en vekselspænding. Yderligere indkobles der hensigtsmæssigt, til udkobling af enhver jævnstrømsandel, 5 en udkoblingskondensator mellem spændingskilden og den fælles modelektrode. Til forbedring af indkoblingsforholdene og til forhindring af sideværts driftsfænomener skal frekvensen foretrukket holdes mellem 200 Hz og 80 kHz, og mest foretrukket er en frekvens på 2 kHz.

10 I betragtning af de i mælk fortrinsvis optrædende luftblærestørrelser anvendes her elektroder, som i hovedsagen er cirkulære, og som har en diameter på mellem omkring 0,5 og 1,2 mm. Ved finoptimering er der for de større diametre i 15 dette område konstateret en stærkere afhængighed af mindre luftblærer, og for mindre elektroder i dette område en stærkere afhængighed af store luftblærer. For at opnå den mest muligt ensartede afhængighed foretrækkes det at anvende en elektrodediameter på 0,8 mm.

20

Den indbyrdes afstand mellem elektroderne lå foretrukket i området fra 1 til 8 mm. Særligt gunstige resultater blev der opnået ved en indbyrdes højdeafstand på 1,5 mm.

25 Jo mindre afstanden mellem elektroderne og modelektroden var, jo større var ændringen i forholdstallet i afhængighed af den pågældende måleværdi. Foretrukket blev derfor elektrodeafstande på mellem 2 og 150 mm, og mest foretrukket blev anvendt mellem 3 og 8 mm.

30

Ved de udførelsesformer, i hvilke forholdstallene for måleværdierne for den elektriske ledningsevne i mælk blev udregnet, blev det fundet, at den som følge af en justering nødvendige korrektion af de målte forholdstal kunne DK 170828 B1 18 opnås ved en opløftning af de målte forholdstal til en potens, som var større end nul.

I et andet, foretrukket anvendt mængdemåleapparat findes 5 der en IR-lyskilde og et spejlarrangement, ved hjælp af hvilket IR-lysstrålen i rækkefølge kan stråles igennem forskellige højdeniveauer gennem den i beholderen beroende mælk, og en for alle højdeniveauer fælles eller for hvert højdeniveau egen elektrooptisk omsætter, der frembringer 10 et til den opfangede lysstyrke svarende, elektrisk målesignal .

Et andet mængdemåleapparat, der udnytter ændringen af varme ledningsevnen i en mælk/luft-blanding, er ejendommeligt 15 ved PTC-temperaturfølere, som er placeret i de forskellige højdeniveauer i mælkebeholderen, ved konstantstrømkiIder, som tilfører hver af PTC-temperaturfølerne en konstant varmeydelse, og ved modstandsmålekredse, der som måleværdi bestemmer den til en PTC-temperaturfølers temperatur 20 svarende modstandsværdi.

Nedenfor beskrives opfindelsen nærmere ved hjælp af de i tegningen illustrerede udførelsesformer. Udførelsesformerne går af hensyn til overskueligheden ud fra anvendelse 25 til målinger af mælk. Det skal dog understreges, at opfindelsen også kan anvendes til enhver anden skummende væske. I tegningen er:

Fig. 1 en skematisk vist første udførelsesform for op-30 findelsen til måling af den elektriske modstand i en mælk/luft-blanding og den tilhørende kobling, fig. 2 et diagram til illustrering af forholdstallene, 19 DK 170828 B1 fig. 3 forløbet af forholdstallet c i optrukken linie, således som det blev målt med over for hinanden liggende elektroder i en bestemt måleopstilling 5 på et bestemt tidspunkt i en bestemt mælkemæng de, samt forløbet af den efter justering af måleopstillingen korrigerede forholdstal c' med stiplet linie, 10 fig. 4 et skematisk vist apparat til portionsvis måling af mælkemængden under anvendelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 5 en skematisk vist anden udførelsesform for en 15 portionsvis mælkemængdemåling under anvendelse af opfindelsen, fig. 6 et skematisk vist apparat til kontinuerlig strømmængdemåling under anvendelse af opfindel-20 sen, fig. 7 en grafisk illustration af det målte forholdstal c' for de enkelte måleelektroder på et tidspunkt i en målecyklus, 25 fig. 8 en grafisk illustration svarende til fig. 7 målt under selve målecyklusen på et senere tidspunkt, fig. 9 en skematisk illustration af en anden udførel-30 sesform for opfindelsen, i hvilken målingen af forholdstallet sker optisk, samt den tilhørende kobling, fig. 10 skematisk længdesnit gennem et lignende måleor- DK 170828 B1 20 gan som det i fig. 9 anvendte, idet der dog kun anvendes en lyskilde, fig. 11 en skematisk projektion på det i fig. 10 viste 5 organ, og fig. 12 en skematisk vist yderligere udførelsesform for opfindelsen med en tilhørende kobling, idet forholdstallet måles ved udnyttelse af den forskel-10 lige varmeledningsevne i mælk/luft-blandinger.

I fig. 1 er der skematisk illustreret en beholder 1, hvortil mælk tilføres kontinuerligt eller diskontinuerligt via et ovenliggende tilløb 2. På indersiden af beholderen 1 er 15 der med lige store indbyrdes højdeafstande over hverandre anbragt flere enkelte og fra hverandre elektrisk isolerede elektroder Ej-E,,. Disse elektroder kunne også være ført gennem beholderens væg. Elektroderne skal ikke nødvendigvis være anbragt lodret over hverandre, men kan også 20 for eksempel være anbragt i en skruelinie eller eventuelt over hverandre med hver anden forskudt i sideretningen. I beholderen findes en over for alle elektroderne og med samme afstand til hver af disse placeret, fælles modelektrode E0. Modelektroden E0 forsynes fra en oscilla-25 tor 4 over en konstantspændingskreds 5 og en udkoblingskondensator 6 med el-spænding. Spændingen er foretrukket en sinusvekselspænding, men der kunne også eventuelt være anvendt en trekantformet vekselspænding. Elektroderne Ex-En er hver for sig forbundet med masse via modstande 13. 30 Forbindelsespunkterne mellem den enkelte elektrode E1-En og de hermed i række liggende modstande 13 er hver for sig analogforbundet med en multiplekser 7. Multiplekserens 7 udgang 8 er via en aktiv ensretter 9 forbundet med en analog/digital-omsætter 10. Denne leder måleværdierne til 21 DK 170828 B1 en mikroprocessor 11, der til den anden side er koblet sammen med oscillatoren 4. Til mikroprocessorens 11 udgang er der tilsluttet et viserapparat 12 eller en skriver.

5 Størrelsen af beholderen 1 afhænger selvfølgelig af den totale mælkemængde, som skal måles. Beholderens diameter henholdsvis dens tværsnitsareal skal vælges under hensyn hertil. Eftersom forholdene med hensyn til mælkens vægtfylde ifølge opfindelsen hele tiden bedømmes trinvist i 10 over hverandre liggende lag, afhænger hvert lags volumen naturligvis af såvel beholderens tværsnitsareal som af den indbyrdes højdeafstand mellem de enkelte elektroder E1-En. Af forenklingshensyn blev der valgt en cylindrisk beholder og en konstant højdeniveauforskel. Den indbyrdes 15 højdeafstand mellem elektroderne var 1,5 mm. Elektroderne havde et cirkulært tværsnit med en diameter på 0,8 mm. Som det er oplyst tidligere, har de luftblærer, der dannes i mælken, forskellige diametre. Den del af mælken, som indeholder store luftblærer, afluftes eller afgasses forholds-20 vis hurtigt, og desuden er den andel af mælken, som indeholdes i et skum med store blærer, forholdsvis lille. Den andel af mælken, som indeholder små blærer, afluftes derimod væsentligt langsommere, og den andel af mælken, som findes i denne mælk/skum-blanding, det vil sige i dette 25 skum, er væsentligt større. Det er konstateret, at ved anvendelse af elektroder med en større diameter end 0,8 mm blev måleresultaterne mere afhængige af meget små luftblærer, medens de middelstore eller større blærer praktisk taget ikke viste nogen konstaterbar indflydelse i form af 30 en mærkbar ændring af måleresultatet. Derimod viste elektroder med tiltagende mindre diameter end 0,8 mm en forstærket påvirkning af blærer med forholdsvis større diametre, medens små og middelstore luftblærer kun viste ringe ændring af måleresultatet. Af disse årsager blev det fore- 22 DK 170828 B1 trukket at vælge en middelværdi for elektrodediameteren på 0,8 mm, idet der her blev opnået en afhængighed af såvel små som store blærer.

5 Funktionsmåden for det i fig. 1 illustrerede måleapparat er følgende:

Med oscillatoren 4 påtrykkes modelektroden E0 en vekselspænding. Foretrukket blev der anvendt en frekvens på 2 10 kHz. Ved væsentligt større frekvenser på omkring 20-80 kHz forekom ganske vist et bedre, nemlig kortere, indsvingningsforhold, men de opnåede målesignaler blev mindre. Ved væsentligt lavere frekvenser på 200 Hz blev de opsamlede signaler derimod større, men der var tale om et 15 langt indsvingningsforhold, og endda i et givet tilfælde blev der iagttaget en over længere tid varende drift. Det blev derfor foretrukket anvendt i kontinuerlig drift.

En nedre grænse for målefrekvensen blev også sat derved, 20 at det samlede antal n elektroder så vidt muligt skulle aftastes inden for en samlet tid på omkring 0,5 sekunder. Endeligt blev der i det hele taget anvendt en vekselspænding for at udelukke eventuelle polarisationsfænomener. Af denne årsag blev der også efter konstantspændingsforstær-25 keren 5 indkoblet en afkoblingskondensator 6, som undertrykker en hvilken som helst jævnspændingsandel.

Målestrækningen udgør kun en Ohmsk modstand. Alle elektroder drives med ens fase. En faseforskydning, som opstår på 30 grund af udkoblingskondensatoren, indvirker på grund af indkoblingen af udkoblingskondensatoren mellem oscillatoren og den fælles modelektrode ens på alle elektroderne.

På grund af mælkens meget større ledningsevne end luftens 23 DK 170828 B1 ledningsevne får man ved de elektroder, mellem hvilke der ligger mælk, et væsentligt større måleværdisignal end ved sådanne elektroder, mellem hvilke der praktisk taget kun er luft. Måleværdisignalet forekommer for hver elektrode 5 E ved den dertil hørende modstand 13 i form af et tilsva-

S

rende spændingsfald. Disse ved de enkelte elektroder Ej-En optrædende måleværdisignaler bliver så enkeltvis aftastet af multiplekseren 7 tidsmæssigt efter hverandre og via en forstærkende ensretter videregivet til analog/ digital-10 omsætteren 10, som således viderefører tilsvarende digitale udgangssignaler til mikroprocessoren 11. Multi-plekserens aftastning af alle elektroderne sker foretrukket inden for en samlet tid, som er mindre og i givet fald meget mindre end tidsforskellen mellem to efter hinanden 15 følgende mælkestødankomster. Bliver koens patter udmalkede i vekseltakt, så er denne tidsforskel omkring 0,5 sekund. En hensigtsmæssig totalaftastningstid er i dette tilfælde omkring 0,1 sekund.

20 Mikroprocessoren har først til opgave at udregne forholdstallet cB. Derfor lagrer den først måleværdien på en refe-rencemålestrækning. Som referencemålestrækning anvendes på foretrukken måde, som det allerede er anført tidligere, måleværdien fra det nederste højdeniveau, det vil sige, at 25 højdeniveauet umiddelbart over målebeholderens 1 bund bliver målt. Man går i denne forbindelse ud fra, at den mælk, som befinder sig umiddelbart over beholderens bund, praktisk taget allerede er helt afluftet. I dette tilfælde bliver altså måleværdien, som måles med den nederste elek-30 trode, det vil sige elektroden E1# anvendt som referenceværdi. Måles modstanden Rb som måleværdi for en given målestrækning m mellem en elektrode og modelektroden, så er måleværdien R1 for elektroden referencemåleværdien R0. Da modstanden i ren luft er større end under ens målebe- 24 DK 170828 B1 tingelser i afluftet mælk, bliver hermed forholdstallet cn for hver elektrode E forholdstallet m

Ro 5 - = ca udregnet. Såfremt betingelserne for alle måle- κ.

strækninger og referencemålestrækningen er ens, ligger forholdstallets c størrelse mellem 1, hvilket praktisk 10 taget svarer til afluftet mælk, og 0, som praktisk taget svarer til en målestrækning med luft.

I fig. 2 illustreres eksempelvis forholdstallets 15 R0 c = -

R

afhængighed af måleværdiens R størrelse. Man skal her e-20 rindre sig, at c, som er det på et bestemt højdeniveau målte forholdstal, bliver multipliceret med vægtfyldenp for den afluftede mælk for at bestemme vægtfylden for skummet i dette højdeniveau. Forløbet af denne hyperbelkurve afhænger nu, således som det er konstateret, også af 25 afstanden mellem elektroderne og modelektroden. Ved store elektrodeafstande eller målestrækninger, hvor de udnyttelige målesignaler dog er forholdsvis små, svarer kurvens forløb omtrent til kurven a, medens man ved mindre elektrodeafstande får et kurveforløb omtrent svarende til kur-30 ven b, det vil sige, at forløbet af hyperblen er stejlere. Som det ses, giver de to forskellige kurver forskellige vurderinger af mælkeandelen i skummet eller ligedan en forskellig vurdering af luftindholdet i skummet. Forud for anvendelsen af hvert måleapparat er det i almindelighed 25 DK 170828 B1 sædvanligt at justere dette. På samme måde må også her hvert måleapparat derfor også forud for dets anvendelse have gennemført en bestemt justering, for eksempel ved sammenligning af den udregnede mælkemængde G med den for 5 eksempel ved vejning konstaterede mælkemængde, for at korrigere det til enhver tid målte forholdstal c svarende til justeringen.

I almindelighed kan en justering for eksempel foregå på 10 følgende måde: et eksemplar af den målebeholder med samme facon, som skal justeres med de deri værende målefølere, vejes først tomt, derefter fyldes den med skummende mælk, og af måleværdierne IB og I0 bliver forholdstal let cB for hvert højdeniveau m beregnet. Derefter vejes igen for at 15 bestemme den indfyldte skummende mælks masse G. Dette foretages med så forskelligt skummende mælk som muligt, for eksempel fra forskellige køer under så forskellige malkebetingelser som muligt i alt mellem 50 og 100 gange.

20 Af det således indsamlede datamateriale transformeres de først beregnede forholdstal cB ved hjælp af en i sig selv kendt matematisk søgeteknik således til korrigerede forholdstal c'B, at følgende ligning opfyldes for alle gennemførte justeringsmålinger (vejninger): 25 n G = f x Σ V x c' m=l hvor: 30 c'B = a + bxcB + dx czB og 0 < c' <1.

B

Koefficienterne a, b, d og z i disse almindelige regres- 26 DK 170828 B1 sionsligninger kan trinvis tilnærmes ved hjælp af trinvis regressionsanalyse mod de søgte, sande koefficientstørrelser. Bedømmelseskriterium for den opnåede grad af tilnærmelse er ved denne matematiske fremgangsmåde minimeringen 5 af summen af de kvadrerede afvigelser mellem de respektive udvejede og beregnede mælkemasser.

Såfremt de på grundlag af målingerne udregnede forholdstal cB allerede ligger mellem 0 og 1, er det for det meste 10 tilstrækkeligt at ansætte a=b=0ogd=log derudover blot ændre z. Den værdi z i dette tilfælde ligger som følge af regressionsanalysen mellem omkring 0,33 og 3.

Ifølge det samme princip kan justeringen af de flowmålere, 15 som beskrives nedenfor, også udføres. Især kan det hjælpe også at bestemme den massestrøm, som skal måles, ved vejning (og differentiering) over en efterkoblet vejebehol-der. Herunder bliver vejebeholderen vejet på efter hverandre følgende tidspunkter. Naturligvis skal der tages 20 hensyn til den tidsforsinkelse, som findes mellem hver måling ved elektroden i målebeholderen og mælk/luft-blandin-gens indstrømning i vejebeholderen.

Ved det i forbindelse med fig. 1 beskrevne måleapparat 25 blev det fundet, at hver gang der kunne foretages en korrektion af det målte forholdstal c med en og samme eksponent, ligger denne mellem 1 og 2, for på denne måde at bringe summationen af bestemt mælkemasse i overensstemmelse med den ved vejning konstaterede mælkemasse. På denne 30 måde blev de korrigerede, justerede forholdstal c' frembragt. Således blev for eksempel ved kurven a i fig. 2, som blev målt med en elektrodeafstand på 30 mm, alle cB-værdier opløftet til en potens på omkring 1,6. Ved kurven b derimod, som blev målt med en elektrodeafstand på 3 mm, 27 DK 170828 B1 skulle alle målte cB-værdier opløftes til en potens på omkring 1,1. (Det vil sige, man beregner hver gang (cB)* = c'B, hvori z er den ved justering bestemte eksponent).

5 Mikroprocessoren beregner altså under hensyntagen til den i givet fald ved justering nødvendige matematiske korrektion for hver aftastning af en elektrode Ee et tilhørende forholdstal c’,. Dette forholdstal multipliceres med mælkens normale vægtfylde P således, at man kan sige, at pro-10 duktet c'B x P er en i forhold til luftindholdet modificeret vægtfylde for hvert højdeniveau m. Da voluminet VB mellem hvert af to på hinanden følgende højdeniveauer eller elektroder Eb og EB+1 i denne udførelsesform er ens, altså lig V, så får man ved multiplikation af værdierne 15 c'B x P x V den mælkemasse, som findes i det pågældende højdeniveau. Ved summation af disse mælkemasser for hvert højdeniveau m over alle højdeniveauerne 1-n får man således den samlede masse'af mælk i beholderen 1. Denne Tegneproces udføres automatisk af mikroprocessoren MP. Den sam-20 lede mælkemasse vises på viserinstrumentet 12.

I fig. 3 vises en skematisk illustration af forholdstallet c's målte værdi i afhængighed af højdeniveauet, det vil sige i afhængighed af de over hverandre placerede e-25 lektroder. På ordinataksen betegner de enkelte markeringer de over hverandre placerede elektroder eller højdeniveauerne. På abszisseaksen er værdien af forholdstallet c angivet. Ved den her beskrevne udførelsesform svinger denne værdi mellem 1 og nul. Kurven c' viser forholdstallene, 30 der hver for sig er udregnet ved at opløfte det respektive målte forholdstal c til en potens med en bestemt eksponent. For kurven c* betyder 1 mælk uden luftindhold. Illustrationen viser, at praktisk taget alle elektroder til højdeniveauet A angiver måleværdien c' = 1, hvilket bety- 28 DK 170828 B1 der, at til dette højdeniveau er mælken praktisk taget luftfri. I området mellem højdeniveauerne A og B begynder værdien c' at afvige fra 1, hvilket betyder, at i disse lag findes der allerede mælk med indhold af luft. Over 5 højdeniveau B tiltager luftindholdet stærkt, og over niveau C er andelen af mælk praktisk taget ikke mere målelig, det vil sige betydningsløs.

Fremgangsmåden til måling ifølge opfindelsen muliggør ikke 10 blot måling af mælkemassen i en samlebeholder, men også måling af den til enhver tid optrædende mælkestrøm og bestemmelse af totalmælkemassen for den igennem et tidsrum målte mælkestrøm.

15 Ved måling med den i indledningen omtalte, portionsvis fungerende mælkestrømmåler, i hvilken der til måling af mælkeoverfladen henholdsvis ved mælkens indstrømning i et mælkekammer ved hjælp af en første måleelektrode og ved udstrømningen af mælken fra mælkekammeret ved hjælp af en 20 anden måleelektrode, har man haft følgende problem: Jo mindre det volumen er, som afgrænses af den første elektrodes og den anden elektrodes niveauer, desto mere nøjagtig er principielt totalmålingen, fordi en ved målecyklussen resterende mælkerest, som ikke er tilstrækkelig til at 25 nå op og aktivere elektroden i det høje niveau, ikke medregnes. Er for eksempel voluminet mellem de to elektroder en størrelse på 200 cm3, så betyder dette altså en fejlmulighed på 200 cm3. Vælger man imidlertid et mindre volumen til portionsvis afstrømning, må styreorganerne oftere om-30 kobles. (For eksempel ved en mælkestrømning på 6000 cm3/ min. og et portionsvolumen på 200 cm3 skal styreorganerne allerede omkobles for hver 2 sekunder.) Dette betyder i-midlertid, at opholdstiden og dermed afluftningstiden for mælken i målekammeret med stadig mindre portionsvolumen 29 DK 170828 B1 bliver stadig kortere, og dermed bliver målingen som følge af det forstyrrende luftindhold stadig mere upræcis. Denne ulempe kan fuldstændigt overvindes med fremgangsmåden i-følge opfindelsen.

5 I fig. 4 er der vist en udførelsesform, i hvilken mælken måles portionsvis. Apparatet 20 omfatter et hus 21, der begrænser et øvre indstrømningskammer 22, som med en skillevæg 23 med en deri udformet overløbsåbning 24 er afgræn-10 set fra det underliggende målekammer 25. Tangentialt i indstrømningskammeret 22 udmunder et tilførselsrør 26 for den under malkevakuum stående, udmalkede mælk. Via en af-løbsåbning i bunden af målekammeret 25 flyder mælken ud af målekammeret 25 til en mælketransportledning 28.

15 På husets 21 overside er der anbragt et styrehus 29. Indstrømningskammeret 22 grænser op til styrehusets 29 indre med en membran 30. Til membranen 30 er der fastgjort et stempel 31, som nedadtil gennem indstrømningskammeret ra-20 ger ind i målekammeret. Stemplets nedre ende er udformet som ventilløfter 32, der kan samvirke med et af afløbsåbningen 27 udformet ventilsæde 33 til lukning af udløbsåbningen 27. På stemplet 31 er der under skillevæggen 23 udformet en anden ventilløfter 34, der samvirker med et i 25 overløbsåbningen 24 udformet ventilsæde 35. Ventilløfteren er udformet således på stemplet 31, at ventilløfter 34 i en første, løftet stilling ligger an mod ventilsædet 35 og lukker overløbsåbningen 24, medens ventilløfteren 32 samtidigt løftes fra ventilsædet 33 således, at udløbsåbnin-30 gen 27 er åben, medens udløbsåbningen 27 i en anden, nedre stilling for stemplet 31 er lukket af ventilløfteren 32, og samtidigt er overløbsåbningen 24 frilagt af ventilløfteren 34. Stemplet 31 har yderligere en langs sin længdeakse forløbende gennemgangskanal 36 med en under ventil- 30 DK 170828 B1 løfteren 32 udmundende, første åbning 37, en i målekamme-rets 25 øvre del liggende, anden åbning 38 og en i til-strømningskammerets øvre del udmundende, tredie åbning 39.

5 Styrehuset 29 er med en ledning 40 forbundet med en magnetventil, der dels har en adgangsåbning 42 for atmosfærisk luft og dels via en ledning 43 er forbundet med tilstrømningskammeret 22. Magnetventilen 41 kan styres således, at ledningen 40 i en første stilling er forbundet så-10 ledes med adgangsåbningen 42 for atmosfærisk luft, medens ledningen 43 samtidigt er lukket, og i en anden stilling er adgangsåbningen 42 lukket, og der er etableret forbindelse mellem ledningerne 40 og 43.

15 I den ene af målekammerets 25 vægge er måleelektroderne E1-En anbragt. I afstand fra disse elektroder ligger der inde i målekammeret 25 en modelektrode E0. Elektroderne og modelektroden er forbundet med ens målekobling, som det er vist i fig. 1, og som af hensyn til en bedre overskuelig-20 hed her kun er illustreret skematisk som et målekoblingsorgan 44. Målekoblingsorganet kan frit være direkte forbundet via en ledning 45 med magnetventilen 41, eller der kan i stedet findes en tidsstyrekreds 46, som via ledninger 47 og 48 holder magnetventilen 41 aktiveret eller de-25 aktiveret og samtidigt styrer målekoblingsorganet 44 således, at den i målekammeret 25 beroende mælkemængde samtidigt bliver bestemt.

Apparatet kan, alt efter om det omfatter tidskredsen 46, 30 eller om målekoblingsorganet 44 er forbundet direkte med magnetventilen 41, fungere på to forskellige måder: den første af disse er følgende: I begyndelsen er der over mælketransportledningen 28, gen- 31 DK 170828 B1 nemgangsrøret 36 og dettes åbninger 37, 38 og 39 etableret malkevakuum i såvel målekammeret som i tilstrømningskammeret 22 og i mælketilførselsrøret 26. Magnetventilen 41 befinder sig i en stilling, i hvilken ledningen 40 er for-5 bundet med atmosfæren, medens ledningen 43 er blokeret. Fordi der i styrehuset 29 hersker atmosfærisk tryk, medens der i tilstrømningskammeret 22 hersker malkevakuum, bevæger stemplet 31 sig mod kraften fra en trækfjeder 49, som er indbygget i styrehuset, og en på membranen 30 udøvet 10 nedad rettet trækkraft, til sin nederste stilling. I denne stilling har ventilløfteren 32 anlæg mod ventilsædet 33 og lukker udløbsåbningen 27, medens på den anden side overløbsåbningen 24 er åbnet. Den mælk, som fra tilførselsrøret 26 er strømmet ind i tilstrømningskammeret 22, flyder 15 således umiddelbart via overløbsåbningen 24 ind i målekammeret og opsamles i dette. Med tidsstyrekredsen 46 omkobles der med forud valgte tidsafstande, der er valgt således, at målekammeret ikke fyldes til åbningens 38 højde selv ved maksimal mælkestrømning til målekammeret. Ved det 20 første omkoblingssignal bestemmes den i målekammeret 25 beroende mælkemængde automatisk af målekoblingsorganet 44, og værdien gemmes. Omkoblingsimpulsen bevirker samtidigt, at magnetventilen 41 omkobles således, at forbindelsen af ledning 40 til atmosfæren afbrydes, og samtidigt etableres 25 der en forbindelse med ledning 43. Derved frembringes der en trykudligning mellem tilstrømningskammeret 22 og styrehuset 29, hvorved membranen 30 og det hertil fastgjorte stempel 31 af trækfjederens 49 kraft løftes opad. Stemplet 31 indtager derved en øverste stilling, i hvilken ventil-30 løfteren 34 har anlæg mod ventilsædet 35, og overløbsåbningen 24 er lukket. Dermed opsamles den fra tilførselsledningen 26 ankommende mælk i tilstrømningskammeret 22. Samtidigt åbnes afløbsåbningen 27 ved løftning af stemplet således, at mælken kan strømme ud af målekammeret 25 til 32 DK 170828 B1 mælketransportledningen 28. På grund af gennemgangskanalen 36 er der sikkerhed for, at der også under mælkens afstrømning hersker samme tryk i mælketransportledningen 28, målekammeret 25 og tilstrømningskammeret 22 således, at 5 mælken strømmer bort alene drevet af sin egenvægt. Efter en forud bestemt tidsperiode kobles der igen ved hjælp af tidsstyrekredsen 46 om til udgangsstillingen. Herunder gives der samtidigt et signal til målekoblingsorganet 44, som automatisk bestemmer den på dette tidspunkt i målekam-10 meret 25 tilbageværende restmængde af mælk. Denne værdi gemmes ligeledes i målekoblingsorganet 44, og forskellen mellem den første og den anden gemte værdi giver den sande i en portion bortflydende mælkemængde. Ved styreimpulsen fra tidsstyrekredsen 46 bestemmes som sagt magnetventilens 15 første tilstand og dermed også stemplets 31 stilling således, at den i tilstrømningskammeret 22 opsamlede mælk kan flyde ned i målekammeret 25 og opsamles i dette. Denne afstrømningsrytme gentages så, til malkningen er afsluttet. Målekoblingsorganet 44 opsummerer ved afslutningen 20 den i hver portion afstrømmende mælkemængde og udregner dermed den samlede udmalkede mælkemængde.

Er ifølge den anden arbejdsmåde magnetventilen 41 forbundet direkte med målekoblingsorganet 44 i stedet for med 25 tidsstyrekredsen 46, så er funktionsprincippet lignende, idet der dog ikke i dette tilfælde udløses en omkobling med bestemte tidsmellemrum, og endvidere indstilles målekoblingsorganet 44 således, at det med korte tidsintervaller bestemmer den i målekammeret værende mælkemængde. Når 30 der er nået en bestemt mælkemængde, afgives der fra målekoblingsorganet 44 et omkoblingssignal til magnetventilen 41. Dermed kan den i målekammeret 25 beroende mælkemængde flyde bort. Også igennem dette tidsrum bestemmes mælkemængden i målekammeret 25 rytmisk med målekoblingsorganet 33 DK 170828 B1 44. Når en bestemt mindstemængde er nået, afgives der på ny et omkoblingssignal fra målekoblingsorganet 44 til magnetventilen 41. Dermed lukkes afstrømningsåbningen 27 i-gen, medens overløbsåbningen 24 åbnes. Også i dette til-5 fælde bestemmes den per portion bortflydende mælkemængde ved den af målekoblingsorganet 44 konstaterede forskel. Den samlede mælkemængde opsummeres ved afslutningen af malkningen for at give totalmælkemængden.

10 Med dette portionsvis målende måleapparat ifølge opfindelsen opnår man således i forhold til de hidtil kendte apparater den fordel, at portionsvoluminet ikke altid skal være det samme. Bestemmelsen af omkoblingstidspunkt sker ikke som konsekvens af et ved luft/mælke-blåndinger ikke de-15 finerbart mælkeniveau, men i afhængighed af enten tid eller den virkeligt i målekammeret beroende mælkemængde. Også den restmængde af hver måleportion, som ikke er strømmet ud, tages i betragtning. Slutteligt lades heller ikke den mælkemængde, som ved malkningens afslutning eventuelt 20 ikke rækker til at fylde en hel måleportion, og som derfor tidligere ikke gav anledning til noget styre- eller målesignal, ude af betragtning.

I fig. 5 er der vist en anden udførelsesform for et por-25 tionsvis målende mælkemængdemåleapparat 50. I huset 51 findes der et tilstrømningskammer 52 og et derunder placeret og med en overløbsåbning 54 hermed i forbindelse stående målekammer 55. I tilstrømningskammeret udmunder tilførselsrøret 53 for mælken. Overløbsåbningen 54 er lukket 30 nede fra med en klap 56, som er udformet som en toarmet ved 57 hængslet vægtarm, hvis anden vægtarm består af en kontravægt 58, der holder klappen 56 med anlæg og dermed i lukkestilling mod et tilsvarende ventilsæde 59 ved overløbsåbningen 54.

34 DK 170828 B1

Tilstrømningskammeret 52 er via en ledning 60 forbundet med en ventil 61, der for eksempel kan være en magnetventil, men som af hensyn til tydeliggørelse af dens funktion 5 er illustreret som en slibeventil med en stoptol. Ventilen selv er via en ledning 62 forbundet med målekammeret 55.

Med henvisningstallet 63 er antydet en mælkeledning, over hvilken mælken ved hjælp af et undertryk føres bort. Ind i 10 mælkeledningen 63 rager et rør 64, der med sin anden ende 65 rager ind i en fordybning 66 i bunden af målekammeret 55. I enden 65 af røret selv er der monteret en kontraventil 58 i form af en under påvirkning af sin egen vægt mod et ventilsæde 57 anliggende kugle 58.

15

Endelig er tilstrømningskammeret 52 forbundet med mælkeledningen 63 via en anden ledning 69.

I målekammeret findes der, som det allerede er blevet be-20 skrevet i forbindelse med de foran nævnte apparater, flere måleelektroder E1-En, der er placerede over for en fælles modelektrode E0. Elektroderne er forbundet med et målekoblingsorgan 74, som svarer til målekoblingen ifølge fig. 1. Målekoblingsorganet er via en elektrisk ledning 70 forbun-25 det med ventilen 61, såfremt denne er en elektromagnetisk ventil, eller via et ikke vist styringsorgan, såfremt det er en mekanisk ventil.

Dette apparat fungerer på følgende måde: 30

Til at begynde med står tilstrømningskammeret 52 og målekammeret 55 via ledningen 69, henholdsvis 64 under det i mælkeledningen 63 herskende malkevakuum. Den gennem tilførselsrøret 53 i tilstrømningskammeret tilførte mælk åb- 35 DK 170828 B1 ner på grund af sin vægt lukkeklappen 56 og når således ind i målekammeret 55. Målekoblingsorganet 74 aftaster med meget korte tidsintervaller den til enhver tid i målekammeret 55 beroende mælkemængde. Nåes der en forud bestemt 5 værdi for denne målte mælkemængde, afgives der via ledningen 70 en omkoblingsimpuls til ventilen 61. Ventilen 61, der i sin oprindelige stilling har etableret en forbindelse mellem ledningerne 60 og 62, omstilles af denne koblingsimpuls således, at ledningen 60 lukkes, og ledningen 10 62 bliver forbundet med en åbning 71 til atmosfæren. Me dens tilstrømningskammeret 52 altså fortsat står under malkevakuum, indtræder der i målekammeret 55 en trykforøgelse til atmosfærisk tryk. Dermed trykkes ventilklappen 56 mod sit ventilsæde 59, og dermed lukkes overløbsåbnin-15 gen 54. Den mælk, som fra dette tidspunkt strømmer ind i tilstrømningskammeret 52, bliver altså opsamlet i dette.

Mælken i målekammeret 55 er samtidigt underkastet et differenstryk, nemlig på den ene side det atmosfæriske tryk i 20 ledningen 62, og på den anden side malkevakuummet, som endnu råder i ledning 64. Dette medfører, at mælken, som findes i målekammeret 55 som følge af denne trykforskel under åbning af kontraventilen 57, 58, strømmer bort gennem røret 64. I dette tidsrum bestemmes mælkemængden i må-25 lekammeret 55 med korte tidsintervaller af målekoblingsorganet 74. Så snart udtømningen af al mælk fra målekammeret er konstateret, eller så snart den målte mælkemængde er nået under en forud valgt grænse, afgives der endnu en styreimpuls fra målekoblingsorganet 74 til ventilen 61, 30 som stiller denne tilbage til udgangsstillingen. Herved etableres der over de atter forbundne ledninger 60 og 62 en trykudligning mellem tilstrømningskammeret 52 og målekammeret 55. På denne måde kan der igen strømme mælk fra tilstrømningskammeret 52 over ventilklappen 56, og ar- 36 DK 170828 B1 bejdstrinnene kan gentages på den ovenfor beskrevne måde.

Kontraventilen 57, 58 findes i røret 64 for at forhindre eventuelt heri værende mælk i at flyde tilbage i målekam-5 meret 55.

I fig. 6 er der vist en udførelsesform, hvormed mælken praktisk kan måles kontinuerligt og ved opsummering af den således målte mælkestrømkurve over tiden, kan man til slut 10 bestemme totalmælkemængden for en udmalkning. Apparatet er kun illustreret skematisk for ikke at aflede opmærksomheden fra den egentlige opfindelse. I et fælles hus 80 findes et tilstrømningskammer 81, hvori mælken føres tangentielt ind gennem et tilførselsrør 82 således, at mælken 15 allerede i vidt omfang kommer i ro. Tilstrømningskammeret 81 er adskilt fra målekammeret 84 ved hjælp af en skillevæg 83. Skillevæggen 83 har mellem sin underside og husets 80 bund 85 og eventuelt ved sidevæggene en gennemstrømningsspalte 86 for mælk. Den hæmmede overstrømning af mælk 20 gennem spalten eller gennem en si ind i målekammeret 84 tjener til yderligere at bringe mælken i ro. Mellem skillevæggens 83 øvre side og huset 80 findes endnu en åbning 87, via hvilken der konstant kan ske en trykudligning mellem kamrene.

25 I målekammeret 84 findes et for neden lukket og for oven åbent rør 88, som med sin lukkede, nedre ende rager neden ud under målekammerets bund 85. Røret 88 har i sin sidevæg en længdespalte 89, som rækker ned til målekammerets bund 30 85. Koaksialt med røret 88 forløber der inde i og med af stand til dettes indervæg et andet rør 90, som er åbent i sin nedre ende 91. Røret 90 er med sin anden ende forbundet med en ikke illustreret mælkeledning, hvori der råder det sædvanlige malkevakuum. I nærheden af spalten 86 er 37 DK 170828 B1 der i forskellige højdeniveauer anbragt elektroder E1-En. Over for og i nogen afstand fra disse elektroder findes en modelektrode E0. Modelektroden E0 anbringes foretrukket på ydersiden af røret 88, skønt den i fig. 6 er vist fritstå-5 ende. Elektroderne Ej-En er forbundne til et målekoblingsorgan 94, som svarer til den kobling, som er illustreret i fig. 1.

Længdespalten 89 har på foretrukken måde en konstant bred-10 de s i hele sin lodrette udstrækning. Apparatet fungerer på følgende måde som mælkestrømmåler:

Den udmalkede mælk kommer via tilførselsrøret 82 ind i tilstrømningskammeret 81 og flyder nedad i dette, over 15 gennemstrømningsspalten 86 når mælken ind i målekammeret 84 og stiger i dette, som følge af trykudligningen gennem åbningen 87, op til samme højde som i tilstrømningskammeret 81. Samtidigt flyder mælken bort gennem længdespalten 89 ind i rørets 88 indre og føres ud af dette via den ned-20 re ende 91 af røret 90 til mælkeledningen.

I stedet for at mælken føres bort i retning opad gennem røret 90, kan ifølge en anden udførelsesform røret 88 være åbent i sin nedre ende og stå i forbindelse med et nedad-25 førende mælkeafledningsrør 92.

Med korte indbyrdes tidsintervaller aflæses nu hver gang forholdstallene cB for hvert højdeniveau m, det vil sige den pågældende elektrode på dette højdeniveau. Ud fra dis-30 se, hver gang på et bestemt tidspunkt for alle højdeniveauer fra 1-n målte forholdstal cæ, kan man således beregne den effektive ændring i mælkemasse per tidsenhed ved hjælp af følgende matematiske formel: 38 DK 170828 B1 meff = /k * Σ Jc\ ' llc1, /l-a/E /c'.Ec'V” J \ m=l i=mJ I m=l i=m / 5 hvori meff (g/sek) = den samlede gennem længdespalten udstrømmende mælkemængde 10 K = d x s x<p/2gd d (ce) = elektrodeafstand = højdeniveauafstand g (cm/sek2) = 981 cm/sek2 15 S (cm) = spaltebredde ^ (g/cm3) = væskens vægtfylde 20 n = totalantallet af elektroder c',, = målt og i givet fald ved justering korrigeret forholdstal mellem 1 og 0 på højdeniveauet m, og 25 a = konstant for måleapparatet, som er afhængig af spaltebredde, spaltekanter etc., og som lader sig bestemme ved justering.

Det vil sige, at idet mikroprocessoren MP ifølge fig. 1 30 programmeres således, at den for hver måling af forholdstallene cm ifølge den angivne formel udregner mælkemængden per tidsenhed og gemmer resultaterne, kan den til et givet tidspunkt forekommende mælkestrøm bestemmes. Optegner man denne med tidsmæssige afstande målte værdi for mælkestrøm- 39 DK 170828 B1 men i afhængighed af tiden, så får man den kendte mælke-strømkurve ved malkning. Ved opsummering af produktet af alle målte mælkestrømværdier multipliceret med størrelsen af tidsintervallet mellem to på hinanden følgende målin-5 ger, får man den totalt udmalkede mælkemængde.

Til denne fremgangsmådes justering blev der, lige som ved den fremgangsmåde, som blev illustreret i forbindelse med udførelsesformen ifølge fig. 1, til sammenligning den ak-10 tuelt under hele malkecyklusen udmalkede mælk vejet, og en tilpasning blev nået ved en tilsvarende vægtning af forholdstallene. Det viste sig, at de opnåede målinger kan bringes i god overensstemmelse med den ved sammenligningsmålingen kontrollerede mælkemængde derved, at de hver gang 15 målte forholdstal cB hver gang skal opløftes til en potens med samme eksponent mellem 1 og 2. Denne justering skal kun foretages en gang. Parameteren forbliver da konstant for alle målinger, også med andre køer, foderstofforhold og så videre.

20

Ifølge endnu et udførelseseksempel var tværsnittet i de kamre, i hvilket mælken opstemmes til en bestemt højde, 35 cm2. Kamrenes højde var 12 cm. De enkelte elektroder havde en indbyrdes højdeafstand på omkring 1,5 mm. Der blev an-25 vendt et samlet antal elektroder n = 64 over hverandre. Afstanden mellem elektroderne og modelektroden var 3 mm, længdespaltens bredde s var 3 mm.

En forenklet mælkestrømmåling kan også udføres derved, at 30 der i mælkebeholderens bund findes en kalibreret åbning, og at man kontinuerligt bestemmer mælkens hydrostatiske tryk over denne åbning ved måling af mælkemassen over dennes højdeniveau.

40 DK 170828 B1

Som det er illustreret i forbindelse med udførelsesformen ifølge fig. 1, udføres der en referencemåling i nærheden af mælkekammerets bund. Normalt dækkes bunden og den første måleelektrode praktisk taget med mælk umiddelbart ved 5 mælkestrømmens begyndelse ved en nomal mælkestrøm, således som denne opstår ved begyndelsen af en malkecyklus. Dennes lille luftindhold er forholdsvis hurtigt udluftet. Det vil sige, der måles i praksis efter meget kort tid en referenceværdi, som svarer til den tilstand, hvor der foreligger 10 afluftet mælk. Imidlertid kan der forekomme tilfælde med lufttilstrømning som følge af for eksempel en dårligt siddende pattekop, eller at der ved begyndelsen af en malke-cyklus er mere luft i mælken end det, der ville svare til en måling i af luftet mælk. Blot for at forebygge disse 15 tilfælde foretrækkes det at programmere mikroprocessoren således, at der først gemmes en fast, på grundlag af forud foreliggende målinger, bestemt referencemåleværdi, som anvendes til de første målinger til udregning af forholdstallene c',,. Samtidigt hermed måles den over referencemå-20 lestrækningen indstillede referencemåleværdi, og denne sammenlignes med den faste referencemåleværdi. Så snart den virkeligt målte referenceværdi udgør mindst 85% af den faste, forudbestemte referencemåleværdi, kobles der over til anvendelse af den i virkeligheden målte referencemåle-25 værdi. Til trods herfor sammenlignes den i virkeligheden målte referencemåleværdi fortsat med den i begyndelsen fast forudbestemte referencemåleværdi. Optræder der da under målingen som følge af en eller anden luftindblanding en væsentlig ændring på mere end 15% i denne værdi, så 30 kobles der igen automatisk over til brug af den faste referencemåleværdi. På denne måde kan man opnå, at selv i tilfælde, hvor der arbejdes med yderst ugunstige luft/mæl-keforhold, således om dette eksempelvis er tilfældet ved ekstremt store mælkestrømme, i hvilke hvirvelindblandingen 41 DK 170828 B1 af luft i mælk er meget intensiv, og hvor mælken på grund af den korte opholdstid i målekammeret praktisk taget ikke kan afluftes, eller som de kan optræde ved afslutningen af en malkecyklus, hvor samme luftmængde blandes ind i en 5 stadigt mindre mælkemængde, kan der gennemføres en pålidelig måling.

I fig. 7 og 8 vises grafiske illustrationer, der illustrerer praktiske øjebliksoptagelser af skumprofilen ved 10 mælkestrømmåling på forskellige tidspunkter under en og samme malkecyklus for en ko. I de grafiske illustrationer er der hvert sted som abscisse afsat de målte forholdstal c', medens der som ordinat i ens afstande er afsat de i højden i forhold til hverandre forsat anbragte måleelek-15 troder. I illustrationen er der angivet 64 elektroder. Som allerede omtalt ovenfor udføres multiplekserens hele af-tastning af elektroderne inden for et tidsrum af størrelsesordnen 0,1 sekund. Som det kan ses på fig. 7, har e-lektroderne indtil højden omkring måleelektrode 10 omtrent 20 en måleværdi for forholdstallet c' på 1. Det vil sige, indtil denne højde foreligger der omtrent ren, det vil sige afluftet, mælk. Måleelektroderne, som ligger over disse, det vil sige elektroderne nummer 10-40, udviser derimod klart forholdstal, som afviger fra 1.

25

Ved den i fig. 8 illustrerede måling viser kun de nederste elektroder en måleværdi med forholdstal c' omkring 1. De herover liggende elektroder 5-60 har hver en mindre værdi end 1.

30

De i fig. 7 og 8 illustrerede kurver viser nu meget tydeligt, at man ved måling ikke ganske enkelt kan se bort fra den i skummet indeholdte mælkemængde, således som tilfældet for det meste har været i forbindelse med den kend- 42 DK 170828 B1 te teknik- Indtegner man ved begge kurver på de steder, hvor man når værdien c' =0,9, et snit svarende til den viste linie D, henholdsvis D', det vil sige på steder, hvor man kunne antage, at den i skummet indeholdte væske-5 andel omtrent kunne svare til den væskemængde, som allerede var erstattet med luft i den del af mælkemængden, som ligger under snitlinien D, henholdsvis D’, så tydeliggøres de betydelige forskelle for mælkeandelen i skummet.

10 Ved begge kurver bidrager den under snitlinien D, henholdsvis D' liggende mælkeandel af mælkestrømmen gennem længdespalten 1,53 kg/min. I skumandelen, som ligger over snitlinien D, henholdsvis D', indeholdes der yderst forskellig mængde mælkemasse. Derfor bidrager mælkemassen i 15 fig- 7 kun med 0,37 kg/min til mælkestrømmen, medens den i den tilsvarende skumprofil i fig. 8 indeholdte mælkemængde bidrager med 0,97 kg/min til mælkestrømmen.

Med fig. 9 beskrives en anden udførelsesform for opfin-20 delsen, i hvilken der som måleværdi ikke måles mælkens modstand over målestrækningen, men hvor lysgennemskinneligheden på bestemte højdeniveauer bestemmes.

Den udmalkede mælk ledes ind i et især for infrarød strå-25 ling gennemskinneligt målekammer og enten opsamles her eller stemmes op svarende til måleopstillingen ifølge fig.

8. Langs den ene side af dette målekammer findes flere lyskilder (lysdioder) Lj-L,,. I højdeniveauer svarende hertil findes der på den over for lysdioderne liggende side 30 af målekammeret 100 fotodioder D1-Dn. Lysdioderne aktiveres over en driverkobling 107 enten alle samtidigt eller ved hjælp af en multiplekser 102' efter hverandre. Fotodioderne D1-Dn er hver koblet til jord 101 over elektriske modstande W1-Wn. Det over modstandene i forhold til jord 43 DK 170828 B1 optrædende spændingsfald kan aftastes over en multiplekser 102. Multiplekseren 102 synkroniseres hensigtsmæssigt med multiplekseren 102*. Multiplekserens 102 udgang forbindes via en forstærker 103 med en analog/digital-omsætter 104, 5 hvis digitale udgangssignal tilføres til en mikroprocessor 105. Det med mikroprocessoren opnåede måleresultat kan derefter vises på et viserorgan 106. Efter hverandre kan følgende målinger styres af mikroprocessoren 105, idet denne afgiver tilsvarende signaler over ledningen 108 til 10 multiplekseren 102', henholdsvis over ledningen 109 til driverkoblingen 107.

Måleapparatets funktionsmåde er følgende: 15 På et bestemt tidspunkt afgiver mikroprocessoren 105 et styresignal til driverkoblingen 107, som via en dertil svarende kobling påtrykker en spænding på alle lysdioderne Lj-I^. Samtidigt afgives der via ledningen 108 et tilsvarende startsignal til multiplekseren 102’. Ved hjælp af 20 denne omkobles lysdioderne med forud valgte tidsmel lemrum efter hverandre til deres lysemitterende tilstand. Det af lysdioderne afgivne lys, det drejer sig her foretrukket om lysdioder, som afgiver infrarød stråling, absorberes af mælken i målekammeret 100 i afhængighed af den 25 på målestrækningen mellem en lysdiode LB og den tilhørende fotodiode DB værende luft/mælkeblanding. I o-verensstemmelse hermed rammer, når der kun findes luft, en større lysmængde den respektive fotodiode, end når der a-lene findes mælk. Svarende til den til enhver tid forekom-30 mende lysindstrålingsintensitet på en fotodiode, afgives der af denne en strøm, som over den til fotodioden hørende modstand WB frembringer et tilsvarende spændingsfald i forhold til jord 101. Da multiplekseren 102 arbejder synkront med multiplekseren 102', måles spændingsfaldet over 44 DK 170828 B1 en modstand WB netop på det tidspunkt, hvor den tilhørende lysdiode LB er aktiveret. De respektive, målte spændingsfald tilføres forstærkeren 103 på analog/digital-omforme-ren 104 via multiplekseren 102 og ledes videre fra denne 5 til mikroprocessoren 105 som digitaliseret signal. Denne lagrer de målte spændingsfald eller spændingsværdier Uj-Un. Som forklaret ovenfor ved måleapparatet ifølge fig. 1 tages og lagres måleværdien for det højdeniveau, som ligger nærmest over målekammerets 100 bund, det vil sige må-10 lestrækningen mellem lysdiode Lj og fotodiode Dx, som referencemåleværdi Uj = V0. Derefter beregnes i mikroprocessoren hver gang for hver målestrækning på hvert højdeniveau 1 til n foretrukket forholdet c = U0/UB. Denne brøkværdi udgør det allerede ovenfor beskrevne forholdstal c. 15 Den yderligere viderebearbejdning af dette forholdstal og målingen af den totale mælkemængde eller mælkestrømmen sker på samme måde som forklaret i forbindelse med udførelsesformen ifølge fig. 1.

20 I fig. 10 og 11 er der illustreret en udførelsesform, hvormed arrangementet med lysdioderne (lyskilderne) Lj-L,, med i øvrigt ens koblingssystem kan erstattes med en lyskilde. Den i fig. 10 og 11 viste udførelsesform tjener a-lene til at frembringe lyssignaler på de enkelte, efter 25 hverandre følgende højdeniveauer, og som derefter, efter passage gennem målekammeret 100, kan opfanges af fotodioderne D.-D .

1 ti

Især på fig. 11 ses målekammeret 115, hvori et rør 116 ra-30 ger lodret op, og hvori der er udformet en lodret længdespalte 117. Via dette rør 116 flyder den via ikke viste andre tilførselsrør tilstrømmende mælk bort. Målekammeret 115 er udformet med en udad fremspringende ansats af et lysgennemskinneligt materiale lignende et væskestandsskue- 45 DK 170828 B1 glas. De over for hinanden liggende sidevægge 118 og 119 afgrænser målestrækningen gennem mælken. Langs sidevæggen 119 er med indbyrdes højdeafstande fotodioderne D1-Dn anbragt, således som det bedst ses i fig. 10. Over måle-5 kammeret er der anbragt en laser 110, hvis stråle rammer et drejeligt spejl 112. Spejlet 112 kan ved hjælp af en indstillingsmotor 113 indstilles i sin vinkelorientering. Under drejespejlet 112 og laseren 110 findes en reflekterende flade 114, som er en del af et parabolspejl. Denne 10 reflekterende flade 114 er således orienteret i forhold til laserstrålens 121 træffepunkt 122 på drejespejlet 112, at dette træffepunkt ligger i parabolspejlets 114 fokus. Svarende hertil bliver laserstrålen 121 hver gang reflekteret i afhængighed af spejlets 112 drejestilling i for-15 skellige retninger, for eksempel svarende til strålerne 123, 124 eller 125, som hver efter tilbagekastning fra parabolspejlet 114 afbøjes til indbyrdes parallelle stråler, der som følge af det beskrevne arrangement forløber indbyrdes parallelt og på de respektive højdeniveauer hir h_ 20 og hn. Det vil sige, at man ved styret drejning af spejlet 112 i rækkefølge kan frembringe en lysstråle på de respektive højdeniveauer. Det på den respektive målestrækning delvis ved absorption eller spredning dæmpede lys registreres så af den til det respektive højdeniveau hørende 25 fotodiode D1-Dn. Den videre forarbejdning af disse signaler sker ved hjælp af et måle- og koblingsaggregat som fig. 9. (I stedet for spejlarrangementet kunne lyset også indstråles på de forskellige højdeniveauer gennem en lysleder af glasfibre. ) 30 I fig. 12 er der illustreret en udførelsesform, hvormed man kan måle en til mælk/luftforholdet svarende værdi, der varierer svarende til den som følge af mælkens luftindhold ændrede varmeledningsevne.

46 DK 170828 B1 I et målekammer 130 er der anbragt PTC-temperaturfølere, som indbyrdes er forsat i højden i forhold til hverandre. Disse er forbundne med konstantstrømkilder 132, hvis var-5 meydelse kan reguleres over indstillingsorganer 138, 139. Den temperatur, som indstiller sig på hver PTC-temperaturføler, kan afføles via en multiplekser 133, og de herfra opnåede signaler kan via en forstærker 134 og en analog/ digital-omformer føres til en mikroprocessor 136. Mikro-10 processorens måleresultat kan vises på et viserinstrument 137. Indstillingsorganerne 138, 139 til regulering af var-meydelsen kan styres ved hjælp af mikroprocessoren 136.

Apparatet arbejder på den måde, at måske de over hverandre 15 beliggende temperaturfølere 2-n tilføres en af indstillingsorganerne 138, 139 styret, konstant varmeydelse, medens den første, på nederste højdeniveau, det vil sige i nærheden af målekammerets bund liggende PTC-temperaturføler, ikke får tilført varmestrøm. Efter midlertidig afbry-20 delse af den konstante varmetilførsel til en temperaturføler, måles dens temperatur ved måling af modstandsstørrelsen i en tilhørende modstand. Heraf kan den til temperaturføleren svarende temperatur udregnes. Denne temperatur sammenlignes med temperaturen i temperaturføleren 1. De 25 til den respektive temperatur svarende, målte modstandsstørrelser sættes hver gang i forhold til modstandsstørrelsen i den uopvarmede temperaturføler. Heraf kan på den allerede beskrevne måde de respektive forholdstal c for hver temperaturføler på hvert højdeniveau udregnes.

Claims (22)

47 DK 170828 B1

1. Fremgangsmåde til udførelse af målinger på skummende væsker med hvilken der på den i en beholder beroende vae- 5 ske i hvert af flere forskellige højdeniveauer (m) måles en af væskens parametre afhængig måleværdi (IB), kendetegnet ved, at man til måling af vægtfylden af den skummende væske i forskellige højdeniveauer i en i hovedsagen udluftet væske over en eksisterende, til formålet 10 indrettet målestrækning måler en til formålet valgt måleværdi (I0), som i afhængighed af, om en i luft målt, tilsvarende måleværdi (IL) er større eller mindre end den på målestrækningen opnåede referencemåleværdi (I0), for hvert højdeniveau udregner et forholdstal (cB) svarende til for-15 holdet mellem formålsmåleværdien (I0) og måleværdien på dette højdeniveau (I.), henholdsvis at man udregner den reciprokke værdi, at man i givet fald svarende til en forudgående justering udregner et korrigeret forholdstal (c'e), der for helt udluftet væske er 1 og for luft i ho-20 vedsagen er 0, og at man multiplicerer hvert forholdstal (cB, c’B) med værdien for den afluftede væskes vægtfylde (p).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1 til måling af en skummende 25 væskes masse, især massen af med luft opblandet mælk, kendetegnet ved, at forholdstallet (c*B) på hvert højdeniveau (m) bestemmes, at henholdsvis det mellem et højdeniveau og det nærmest lavere højdeniveau, henholdsvis bunden af beholderen liggende volumen bestemmes, 30 at henholdsvis produktet (c'm xpx vB) for det under et givet højdeniveau liggende volumen (vB), som dannes af det for dette højdeniveau bestemte forholdstal (c'B) og mælkens vægtfylde (p>), og at man til bestemmelse af den totale væskemængde (G) udregner summen af alle de således dan- 48 DK 170828 B1 nede produkter over alle højdeniveauerne (n) n G = Σ c', x VB x p. 5 m=l

3. Fremgangsmåde til måling af mælkemængde ifølge krav 2, ved hvilken fremgangsmåde mælkemængden bestemmes portionsvis, idet mælken løbende føres ind i et målekammer, og 10 tilførslen af mælk afbrydes, når en forud valgt måleværdi er nået, og mælken derefter bringes til at strømme helt ud eller i en sådan udstrækning, at der er opnået en anden, forud valgt måleværdi, før målefunktionstrinnene gentages, kendetegnet ved, at mælkemassen fortløbende 15 bestemmes under mælkens indstrømning i målekammeret, og at tilstrømningen af mælken ved opnåelse af en forud valgt, første mælkemængde afbrydes, at mælkemassen i målekammeret fortløbende bestemmes under mælkens udstrømning, at udstrømningen af mælken ved opnåelse af en forud valgt, an-20 den mælkemængde afbrydes, at forskellen mellem den første og den anden mælkemængde udregnes til bestemmelse af mælkemængden per portion, at målearbejdstrinnene gentages til mælkestrømningens ophør i en malkecyklus, at mælkemasse svarende til antallet af portioner udregnes, og at den i 25 målekammeret ved malkecyklusens slutning opsamlede mælkemængde bestemmes og adderes til den allerede udregnede mælkemængde.

4. Fremgangsmåde til måling af mælkemængde ifølge krav 2, 30 kendetegnet ved, at den i en malkecyklus udmalkede mælk ledes ind i et målekammer, at tilførslen af mælk afbrydes med forud valgte tidsintervaller, og den i målekammeret på dette tidspunkt beroende mælkemængde bestemmes, at denne mælkemængde ledes bort fra målekammeret 49 DK 170828 B1 som en portion, før tilstrømningen til målekammeret igen bliver åbnet, og at de i de enkelte portioner målte mælkemængder opsummeres til afslutningen af mælkestrømningen.

5. Fremgangsmåde til måling af mælkemængde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den i en malkecyklus udmalkede mælk ledes ind i et målekammer, at mælken ved opnåelse af en forud valgt mælkemængde eller efter forud valgte tidsintervaller ledes ud af målekammeret som en 10 portion, og at de i de enkelte portioner målte mælkemængder opsummeres til afslutningen af mælkestrømningen.

6. Fremgangsmåde til måling af strømmen af en skummende væske, især til måling af en med luft opblandet mælk, i- 15 følge krav 2, kendetegnet ved, kammeret tilføres væske, at væske kontinuerligt flyder bort over en kalibreret åbning, og at den over den kalibrerede åbning bortflydende strøm beregnes på grundlag af det over den kalibrerede åbnings højdeniveau målte væskemasse og det 20 deraf givne, hydrostatiske tryk.

7. Fremgangsmåde til måling af strømmen af en skummende væske, især til måling af strømmen af en med luft opblandet mælk, ved hvilken man i flere forskellige højdeniveau- 25 er hvert sted måler en af samme parameter i den i et kammer beroende væske afhængig måleværdi (IB), kendetegnet ved, at kammeret tilføres væske, at væske kontinuerligt flyder bort gennem en i hovedsagen lodret målespalte, at der på en referencemålestrækning med i ho-30 vedsagen afluftet væske måles en referenceværdi (I0), at, i afhængighed af om den over en tilsvarende målestrækning i luft målte måleværdi (IL) er større eller mindre end referenceværdien, for hvert højdeniveau (m) beregner et forholdstal (cB) svarende til forholdet mellem referencevær- 50 DK 170828 B1 dien (I0) og måleværdien i det pågældende højdeniveau (ΙΒ) henholdsvis den reciprokke værdi af dette forhold, at der i givet fald efter en forudgående justering udregnes et korrigeret forholdstal (c'B), som for afluftet væske er 1 5 og for luft stort set er 0, og at den per tidsenhed gennem spalten bortstrømmende væskemængde bestemmes ved hjælp af ligningen f n n )/ n. \ 1° meff = i K * Σ /c'B ’ Σο\ ll-a/ΚΣ /c^7 \ m=l i=m/ 1 m=l i=m / hvori ' f 9 \ 15 m*ff - = totale gennem spalten flydende massestrøm, , sek x / K = d x s x p/2gd, 20 d (cm) = elektrodeafstand = højdeniveauafstand, g (cm/sek2) = 981 cm/sek2, s (cm) = spaltebredde, 25 Ϋ (g/cm3) = væskens vægtfylde, n = antal af elektroder, 30 c'B = udregnet forholdstal mellem 1 og 0 for niveau m, og a = apparatafhængig konstant, som påvirkes af spaltebredde, spaltekanter etc., og som kan findes ved justering. 51 DK 170828 B1

8. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at mælkestrømmen under en malkecyklus måles med konstante tidsmellemrum, og at 5 man til bestemmelse af den samlede udmalkede mælkemængde udregner summen af de respektive produkter af mælkestrøm-værdien og tiden mellem to på hinanden følgende målinger.

9. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-8, kende-10 tegnet ved, at der gennemføres målinger af de elektriske modstande eller de elektriske ledningsevner på hvert højdeniveau.

10. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-8, kende-15 tegnet ved, at der på hvert højdeniveau udføres måling af lysgennemskinneligheden eller absorptionen af IR-stråling.

11. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-8, kende-20 tegnet ved, at der på hvert højdeniveaau udføres måling af varmeledningen.

12. Fremgangsmåde ifølge et af kravene 1-11, kendetegnet ved, at man til justering af den ved sumraa- 25 tion udregnede totalmængde (G) væske, især mælk, opløfter alle målte forholdstal (cB) til en potens med en og samme eksponent større end 0 til dannelse af korrigerede forholdstal (c'B).

13. Apparat til udførelse af målinger på skummende væsker, især på mælk/luft-blandinger, med et kammer og mindst et måleorgan, med hvilket eller hvilke en af en parameter for den i kammeret beroende væske afhængig måleværdi (IB) kan måles i flere forskellige højdeniveauer i kammeret,

52 DK 170828 B1 kendetegnet ved til måling af den skummende væskes vægtfylde i de forskellige højdeniveauer at være indrettet med en referencemålestrækning med en i hovedsagen afluftet væske, og at apparatet omfatter et organ, som 5 i afhængighed af, om en i luft målt tilsvarende måleværdi (IL) er større eller mindre end den over referencemåle-strækningen målte referenceværdi (I0), for hvert højdeniveau udregner et forholdstal (οβ) svarende til forholdet mellem referencemåleværdien og måleværdien på dette højde-10 niveau, henholdsvis svarende til den reciprokke værdi heraf, at der i givet fald i apparatet svarende til en forudgående justering beregnes et korrigeret forholdstal (c'm), som for afluftet væske er lig 1 og for luft er i hovedsagen lig nul, og at der findes et multiplikationsorgan, 15 hvormed hvert forholdstal (cm, c'e) multipliceres med værdien for den af luftede væskes vægtfylde (j>).

14. Apparat til måling af en væskemængde ifølge krav 13, kendetegnet ved at omfatte et regneorgan (MP), 20 der multiplicerer den for hvert højdeniveau (m) bestemte vægtfylde c’m x p med størrelsen af det mellem dette højdeniveau og det derunder liggende højdeniveau indeholdte volumen (VB) i beholderen, således at produktet c', X V, x ^ beregnes, og at der findes et additionsorgan til opsumme-25 ring af de for alle højdeniveauer (n) beregnede produkter til angivelse af totalvæskemængden (G) som n

30 G = Σ c1, x V, x^?. m=l

15. Apparat ifølge krav 14, kendetegnet ved, at væskemængdemåleapparatet ved et målekammer har et portions- 53 DK 170828 B1 vist målende måleorgan.

16. Apparat ifølge krav 13, kendetegnet ved, at et måleapparat til bestemmelse af forholdstallet (cm, c'm) ^ i målekammeret har et måleorgan, hvormed, idet målekammeret tilføres væske, og væske kontinuerligt flyder bort via en i hovedsagen lodret spalte, måleværdier for forholdstallet (c'm) bestemmes på forskellige højdeniveauer i forhold til spalten, og at omfatte et regneorgan, som kan bestemme størrelsen af væskestrømmen ved hjælp af ligningen f n n V n n \ meff = I K ’ Σ Jc\ * Ec' t j/l-a/ΚΣ /c'JZ c’, 15. m=l i=m /1 m=l i=m / hvori - i 9\ meff / - |= totale gennem spalten flydende massestrøm, 20. sek J K = d x s xp/2gd, d (cm) = elektrodeafstand = højdeniveauafstand, 25 g (cm/sek2) = 981 cm/sek2, s (cm) = spaltebredde, 30 (g/cm3) = væskens vægtfylde, n = antal af elektroder, c'm = udregnet forholdstal mellem 1 og 0 for niveau m, og 54 DK 170828 B1 a = apparatafhængig konstant, som påvirkes af spaltebredde, spaltekanter etc., og som kan findes ved justering . 5

17. Apparat ifølge et af kravene 13-16, kendetegnet ved, at referencemålestrækningen er indrettet på eller umiddelbart over kammerets bund.

18. Apparat ifølge et af kravene 13-17, kendeteg net ved, at der i beholderen på hvert højdeniveau er anbragt en elektrode, og at der findes en fælles modelektrode eller en over for alle elektroder placeret, fælles modelektrode. 15

19. Apparat ifølge et af kravene 13-17, kendetegnet ved på hvert højdeniveau at have en lyskilde, foretrukket en LED, ved hjælp af hvilken en lysstråle, foretrukket en IR-stråle, kan stråles gennem den i kammeret 20 beroende væske, og at omfatte en for alle højdeniveauer fælles eller for hvert højdeniveau egen elektrooptisk omformer, som frembringer et til den opfangede lysstyrke svarende, elektrisk måleværdisignal.

20. Apparat ifølge et af kravene 13-17, kendeteg net ved at omfatte en IR-lyskilde, foretrukket en laserdiode, og en spejlanordning eller en lyslederteknik, ved hjælp af hvilken den infrarøde lysstråle i rækkefølge kan stråles gennem den i kammeret beroende væske på for- 30 skellige højdeniveauer, og at omfatte en for alle højdeniveauer fælles eller en for hvert højdeniveau separat, elektrooptisk omformer, som kan frembringe et elektrisk måleværdisignal svarende til den modtagne lysstyrke. 55 DK 170828 B1

21. Apparat ifølge et af kravene 13-17, kendetegnet ved på kammeret i de forskellige højdeniveauer anbragte PTC-temperaturfølere, ved konstantstrømkilder, som hver tilfører de respektive PTC-temperaturfølere en kon- 5 stant varmeydelse, og ved modstandsmålekredse, som bestemmer den til temperaturen i en PTC-temperaturføler svarende modstandsværdi som måleværdi.

22. Fremgangsmåde til måling af massen af en skummende væ-10 ske, især til måling af luftblandet mælks masse, ifølge krav 1, kendetegnet ved, at målekammeret er valgt udformet med et konstant volumen V0 mellem et højdeniveau og det nærmest lavere højdeniveau, henholdsvis kammerets bund, og at summen af de i givet fald tilsvarende 15 justerede, på de enkelte højdeniveauer (m) målte måleværdier (Ie) udregnes, og at denne værdi multipliceres med faktoren V0 x /I0, hvori p> er vægtfylden for den afluftede væske og I0 er den i givet fald justerede referencemåleværdi for referencemålestrækningen, for at bestemme 20 totalmassen efter formlen vo x 9 n G - - x Σ X I B I0 m=1