EA012861B1 - Способ определения количества молока во время доения, варианты и устройство для определения количества молока в процессе доения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области создания измерительных устройств для учета молока на доильных установках животноводческих ферм. Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в упрощении устройства и повышении его надежности при работе в реальных условиях молочно-товарных ферм. Поставленная задача решается тем, что в способе измеряют время работы насоса и определяют количество откачанного молока по времени работы и производительности насоса. Поставленная задача решается тем, что в устройстве датчики верхнего и нижнего уровня установлены на отводной трубе и выполнены в виде датчиков электропроводности, дополнительно введен измеритель электропроводности и ключ, при этом счетчик соединен с блоком управления через ключ, а ключ управляется измерителем электропроводности. Имеются и другие отличия от прототипа. Преимущество способа и устройства заключается в простоте и надежности системы. Кроме того, она проста в обслуживании, в отличие от аналогов и прототипа, где такая отводная труба с датчиками размещена внутри воздухоотделительной емкости.

Description

Изобретение относится к области создания измерительных устройств для учета молока на доильных установках животноводческих ферм при доении в молокопровод.

Известны системы для автоматизированного учета молока в вакуумных молокопроводах с дистанционным выходом сигнала, содержащие корпус со сборной и отводящей камерами, дозирующий ротор, поплавковое устройство с электроприводом и редуктором, приемную камеру, приводной двигатель, счетный механизм (см., например [1]).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции из-за наличия электропривода с редуктором и связанные с этим большие капитальные и эксплуатационные затраты. Другим недостатком системы является возможность попадания в молоко внешних загрязнителей, существующих на молочных фермах.

Известен также измеритель молока для непосредственного определения общего количества молока от коровы в процессе доения [2], содержащий разделительную камеру для отделения воздуха из смеси молока с воздухом, и измерительную емкость, подключенную к вакуумной системе доения, систему отвода молока из емкости и измерительную камеру, выполненную в виде отводной трубки с расположенными в ней двумя датчиками, расположенными на разных уровнях, один над другим.

Такая конструкция обусловлена расположением входного отверстия измерительной трубки у самого днища разделительной камеры. Недостатком этого измерительного устройства является расположение измерительной емкости внутри сосуда для вакуумной отборки молока.

Известен также способ измерения количества молока в потоке [3], по которому молоко разделяют на отдельные потоки, направляют их в раздельные каналы и с помощью излучателей и светочувствительных датчиков определяют количество и параметры молока в зависимости от светопроницаемости молока. Известное устройство содержит молокопровод, который разделяется на несколько параллельных рукавов, расположенных вертикально. В каждом из рукавов расположено по паре излучателей и светочувствительных датчиков, расположенных на разных уровнях один над другим.

Недостатком известного способа и устройства является его громоздкость и сложность управления, обусловленная большим количеством датчиков. Другим недостатком является невозможность раздельной калибровки каждого отдельного канала.

В качестве прототипа для способа и устройства принята система автоматизированного учета молока в молокопроводах с использованием вакуума [4]. Известная система реализует способ определения количества молока во время доения, который включает заполнение воздухоотделительной емкости с использованием уклонов молокосборных трубопроводов, с использование датчиков уровня, выполненного в виде поплавка, откачивание молока из этой емкости насосом, и измерение объемного расхода, откачанного насосом молока. Система автоматизированного учета молока в вакуумных молокопроводах состоит из воздухоотделительной емкости, подводящего патрубка, экрана, верхней приемной камеры с крышкой, нижней приемной камеры с крышкой, воздушного клапана, разделяющей перегородки с осевым отверстием, жиклерного отверстия, поплавка, соединительного трубопровода и отводной трубы, соединяющей верхнюю часть верхней приемной камеры и нижнюю часть нижней приемной камеры с верхней частью релизера, соединенного, в свою очередь, с вакуумным насосом и универсальным молочным насосом, счетного устройства. Новым в изобретении является то, что на крышке нижней приемной камеры вертикально размещено цилиндрическое направляющее устройство, выполненное из немагнитного материала, внутри которого по его оси проложен сквозной воздушный канал с воздушным клапаном в нижней его части, а вокруг воздушного канала, внутри направляющего устройства, размещены чувствительные элементы электрических датчиков положения, электрически связанные со счетным устройством через звено задержки, причем на цилиндрическую наружную поверхность направляющего устройства помещен, с возможностью перемещения вдоль ее оси, поплавок, выполненный из немагнитного материала, внутри которого у цилиндрической поверхности, размещены якоря электрических датчиков положения.

Недостатком прототипа является сложность устройства, реализующего способ, а, следовательно, низкая надежность способа. Другим недостатком известного устройства является невозможность его использования в качестве дополнительного ресивера для аккумуляции вакуума, используемого для создания пульсирующего движения молочных стаканов. Еще одним недостатком является размещение всех датчиков положения и другого оборудования внутри воздухоотделительной емкости.

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в упрощении устройства и повышении его надежности при работе в реальных условиях молочно-товарных ферм, обеспечение возможности полного использования возможностей вакуумного пульсатора для повышения качества доения, упрощения очистки устройства.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения количества молока во время доения, включающем заполнение воздухоотделительной емкости с использованием уклонов молокосборных трубопроводов, откачивание молока из этой емкости насосом, и измерение объемного расхода откачанного насосом молока, согласно изобретению, включают и выключают насос с помощью датчиков верхнего и нижнего уровня молока, измеряют время работы насоса и определяют количество откачанного молока по времени работы и производительности насоса.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения количества молока во

- 1 012861 время доения, включающем заполнение воздухоотделительной емкости с использованием уклонов молокосборных трубовопроводов, откачивание молока из этой емкости насосом, и измерение объемного расхода откачанного насосом молока, согласно изобретению, насос включают с помощью датчика верхнего уровня молока на заданный промежуток времени, считают количество циклов таких включений и по количеству циклов включения определяют количество откачанного молока.

Поставленная задача решается также и тем, что учитывают время работы насоса только при заданном уровне электропроводности молока в емкости.

Поставленная задача решается также и тем, что перед определением количества молока по времени работы насоса, предварительно калибруют счетчик с использованием датчика расхода жидкости.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для измерения расхода молока, включающем воздухоотделительную емкость с отводной трубой, встроенную в молокопровод, патрубок, соединяющий емкость с системой вакуумирования, насос для откачивания молока из указанной емкости, датчики уровня, счетчик, блок управления и индикатор, согласно изобретению датчики верхнего и нижнего уровня установлены на отводной трубе и выполнены в виде датчиков электропроводности, дополнительно введен измеритель электропроводности и ключ, при этом счетчик соединен с блоком управления через ключ, ключ управляется измерителем электропроводности, в верхней части емкости дополнительно установлен патрубок для присоединения к трубопроводу создания вакуума для генерации пульсаций.

Поставленная задача решается также и тем, что емкость выполнена герметичной, а отводная труба выполнена вертикальной и присоединена к трубопроводу, соединяющему указанную емкость с насосом и к крышке указанной емкости.

Поставленная задача решается также и тем, что к сливному трубопроводу параллельно подключен калибровочный расходомер с возможностью его отключения при нормальном режиме работы.

Поставленная задача решается также и тем, что датчики установлены на отводной трубе с возможностью регулировки положения.

Такое выполнение устройства позволяет значительно упростить устройство и повысить надежность и точность измерения расхода молока в реальных условиях за счет того, что измеритель выполнен герметичным и измерения проводят без использования расходомеров. Расходомеры в реальных условиях очень быстро засоряются и выходят из строя. Кроме того, устройство по изобретению достаточно легко очищается и стерилизуется, поскольку внутри воздухоотделительной емкости отсутствуют перегородки и другие детали, способствующие накоплению бактерий и загрязнений.

Изобретение поясняется чертежом.

На фиг. изображена схема установки для реализации заявляемого способа.

Устройство состоит из воздухоотделительной емкости 1 соединенной с молокопроводом 2 и присоединенной к трубе вакууммирования 3. Воздухоотделительная емкость 1 посредством сливного трубопровода 4 соединена с насосом 5. Насос 5 откачивает молоко из воздухоотделительной емкости 1 и через трубопровод 6 направляет его в молокосборный танк (не показан). Для калибровки измерительной системы параллельно трубопроводу 6 установлен калибровочный расходомер 7. Поток молока на период калибровки направляется на него с помощью переключателей 8. После калибровки переключатели 8 отключают расходомер 7 и направляют поток молока мимо него.

Параллельно воздухоотделительной емкости 1 установлена отводная труба 9 с укрепленными на ней датчиками нижнего 10 и верхнего 11 уровней. Датчики с помощью проводов соединены с блоком управления (БУ) 12. Блок управления 12 включает насос 5 при достижении уровня молока верхнего датчика 11 и отключает при достижении уровня молока нижнего датчика 10. Одновременно сигнал нижнего датчика 10 поступает на измерительное устройство (ИУ) 13, которое измеряет уровень электропроводности молока. Этот показатель отлично коррелирует с показателем жирности молока и позволяет судить о его качестве или разбавленности водой. При достижении заданного показателя электропроводности измерительное устройство 13 посылает сигнал на ключ 14. Количество молока, перекачанного из воздухоотделительной емкости 1 в холодильный танк (не показан), отображается на блоке индикации (БИ) 15. Кроме того, на ключ 14 поступает сигнал от блока управления 12. При включении насоса 5 и заданном уровне электропроводности ключ 14 запускает счетчик (Сч) 16.

Для исключения попадания в вакуумную систему молока или пены, в воздухоотделительной емкости 1 установлен поплавок 17 и запорный клапан 18. В крышку воздухоотделительной емкости 1 встроен патрубок 19 для подключения к устройствам создания пульсирующего вакуума (не показаны). Система работает следующим образом.

Устройство для определения количества молока во время доения встроено в молокопровод и подсоединено к вакуумной системе, существующей в доильном комплексе. С помощью вакуумного трубопровода в воздухоотделительную емкость 1 попадает молоко, при этом из-за вакуума и непроизвольного подсасывания воздуха в системе, в емкость 1 попадает молоко в смеси с воздухом, который располагается в виде пены. Уровень молока в отводной трубе 9 будет таким же, как и в воздухоотделительной емкости 1 по закону сообщающихся сосудов. Однако, поскольку отводная труба 9 подключена к сливному трубопроводу 4, над уровнем молока в ней будет существенно меньше пены. При достижении уровня

- 2 012861 датчика 11 сигнал поступает на блок управления 12, который включает насос 5, который может иметь электрический или иной привод, и одновременно начинает постоянно посылать сигнал на счетчик 16. Однако этот сигнал проходит через ключ 14. И в случае, например, промывки системы водой, сигнал электропроводности от нижнего датчика будет отличаться от заданного уровня, поэтому сигнал от блока управления 12 на счетчик 16 проходить не будет. Количество молока, перекаченного из воздухоотделительной емкости 1, будет отражено на блоке индикации 15, который выполнен известным способом.

Перед началом работы системы с помощью вентилей 8 можно подключить калибровочный датчик расхода жидкости 7, выполненный известным образом. После калибровки необходимые коэффициенты вносят в счетчик 16 и отключают датчик расхода жидкости 7 с помощью вентилей (переключателей) 8. При этом датчик расхода может быть снят и очищен. Практика показала, что все объемные расходометры достаточно часто загрязняются взвешенными частицами, находящимися в молокопроводе. Если производительность молока не очень большая, то насос будет работать до достижения уровня молока нижнего датчика. После этого насос отключается, и система ожидает заполнения воздухоотделительной емкости 1 до верхнего датчика. Если устройство работает на низкопроизводительных молокопроводах, верхний датчик 11 может быть установлен на максимально высокое положение. В этом случае насос будет включаться с относительно большими интервалами времени, поэтому будет снижено влияние переходных процессов в системе. Если производительность молокопровода достаточно высокая и двигатель работает почти непрерывно, датчик верхнего уровня 11 может быть поставлен ниже с тем, чтобы был достаточный запас пространства для удаления воздуха из пены. Если насос 5 не успевает откачивать молоко из воздухоотделительной емкости 1, то поплавок 17 перекроет клапан 18, и молоко в указанную емкость поступать не будет до опорожнения ее насосом.

Следует сказать, что этот режим работы допустим для системы, однако он не является нормальным, поскольку при этом прекращается подача молока по молокопроводу 2. В этом случае необходимо согласовать мощность модели измерительной системы, чтобы избежать аварийных ситуаций.

Другим вариантом реализации способа является включение насоса на заданный период времени, например на 3 или 5 с при достижении молока в отводной трубке заданного уровня (датчик 11). Насос работает заданный промежуток времени и отключается. При этом, если датчик уровня находится ниже уровня молока, а время включения закончилось, то насос снова отработает заданное время цикла. Счетчик отсчитывает количество циклов, и по калибровочной величине количества молока, откачанного за один цикл, делается вывод о количестве молока, откачанного из воздухоотделительной емкости. Нижний датчик 10 в этом случае используют только для определения электропроводности молока и аварийного выключения насоса при отсутствии молока. Так же, как и в первом варианте, счетчик считает только количество циклов работы насоса при заданном уровне электропроводности.

Кроме того, не заполненная молоком или пеной верхняя часть воздухоотделительной емкости 1 играет роль вакуумного ресивера для подключения к ней нескольких вакуумных пульсаторов через патрубок 19. Такое подключение вакуумных пульсаторов позволяет существенно улучшить качество доения.

Преимущество способа и устройства заключается в простоте и надежности системы. Кроме того, она проста в обслуживании. В отличие от аналогов и прототипа, где отводная труба размещена внутри воздухоотделительной емкости, система легка в настройке и замене. Еще одним важным достоинством системы является то, что внутри воздухоотделительной емкости отсутствуют перегородки и дополнительные камеры, поэтому она достаточно проста в очистке и промывке. При этом в случае промывки счетчик молока не включается, поскольку электропроводность моющей жидкости или воды существенно иная, чем у молока. Точно также система контролирует разбавление молока водой. В случае изменения электропроводности, например, при разбавлении молока водой или снятым молоком, система не будет учитывать такое молоко и, при необходимости, можно установить сигнализатор разбавления молока. Еще одним важным преимуществом является герметичность системы измерения, которую трудно достичь в известных условиях, особенно при использовании поплавковых дозаторов.

Разработаны методика измерений, подготовлена конструкторская документация, изготовлены и испытаны образцы. Документация разработана на УП «Экстрасервис» Минск, Беларусь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 351507, М.кл. А0П 7/00, 1972 г.

2. Патент США №4391222, М.кл. А0П 7/00, 1983 г.

3. Европейская заявка № 536080, М.кл. 601Е 1/66, 1993 г.

4. Патент РФ № 2319374, М.кл. А0П 7/00, 20.03.2008 г. - прототип

Claims (8)

1. Способ определения количества молока во время доения, включающий заполнение воздухоотделительной емкости с использованием уклонов молокосборных трубопроводов, откачивание молока из этой емкости насосом и измерение объемного расхода откачанного насосом молока, отличающийся тем, что включают и выключают насос с помощью датчиков верхнего и нижнего уровня молока, измеряют время работы насоса и определяют количество откачанного молока по времени работы и производитель

- 3 012861 ности насоса.

2. Способ определения количества молока во время доения, включающий заполнение воздухоотделительной емкости с использованием уклонов молокосборных трубопроводов, откачивание молока из этой емкости насосом и измерение объемного расхода откачанного насосом молока, отличающийся тем, что насос включают с помощью датчика верхнего уровня молока на заданный промежуток времени, считают количество циклов таких включений и по количеству циклов включения определяют количество откачанного молока.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что учитывают время работы насоса только при заданном уровне электропроводности молока в емкости.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед определением количества молока по времени работы насоса предварительно калибруют измерительную систему с использованием датчика расхода жидкости.

5. Устройство для измерения расхода молока, включающее воздухоотделительную емкость с отводной трубой, встроенную в молокопровод с системой вакуумирования, патрубок, соединяющий емкость с системой вакуумирования, насос для откачивания молока из указанной емкости, датчики, расположенные в отводной трубе, счетчик, блок управления и индикатор, отличающееся тем, что датчики верхнего и нижнего уровня установлены на отводной трубе и выполнены в виде датчиков электропроводности, дополнительно введен измеритель электропроводности и ключ, при этом счетчик соединен с блоком управления через ключ, ключ управляется измерителем электропроводности, в верхней части емкости дополнительно установлен патрубок для присоединения к трубопроводу создания пульсирующего вакуума.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что емкость выполнена герметичной, а отводная труба выполнена вертикальной и присоединена к сливному трубопроводу, соединяющему указанную емкость с насосом и к крышке указанной емкости.

7. Устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что к сливному трубопроводу параллельно подключен калибровочный расходомер с возможностью его отключения при нормальном режиме работы.

8. Устройство по п.5, или 6, или 7, отличающееся тем, что датчики установлены на отводной трубе с возможностью регулировки положения.