EP4618747A1 - Anordnung umfassend eine melkvorrichtung und eine messvorrichtung zum messen eines massenstroms ermolkener milch - Google Patents

Anordnung umfassend eine melkvorrichtung und eine messvorrichtung zum messen eines massenstroms ermolkener milch

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Publication number
EP4618747A1
EP4618747A1 EP23805476.1A EP23805476A EP4618747A1 EP 4618747 A1 EP4618747 A1 EP 4618747A1 EP 23805476 A EP23805476 A EP 23805476A EP 4618747 A1 EP4618747 A1 EP 4618747A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
section
electrode
milk
transition region
measuring
Prior art date
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Pending
Application number
EP23805476.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Otto Krone
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Farm Technologies GmbH
Original Assignee
GEA Farm Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GEA Farm Technologies GmbH filed Critical GEA Farm Technologies GmbH
Publication of EP4618747A1 publication Critical patent/EP4618747A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01J—MANUFACTURE OF DAIRY PRODUCTS
    • A01J5/00—Milking machines or devices
    • A01J5/007—Monitoring milking processes; Control or regulation of milking machines
    • A01J5/01—Milkmeters; Milk flow sensing devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/64—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by measuring electrical currents passing through the fluid flow; measuring electrical potential generated by the fluid flow, e.g. by electrochemical, contact or friction effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/24—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of resistance of resistors due to contact with conductor fluid

Definitions

  • Arrangement comprising a milking device and a measuring device for measuring a mass flow of milked milk
  • the invention relates to an arrangement comprising a milking device and a measuring device for measuring a mass flow of milked milk.
  • the result of a milk measurement during a milking process represents a value that is a relevant parameter in a dairy farm.
  • knowledge of the current milk flow is relevant for controlling the milking process, for example to determine the transition from a stimulation phase to a main milking phase, or to determine the time of removal, usually the end of the milking process, or to adjust other parameters during the milking process.
  • the result of the milk quantity measurement is also important for assessing the performance of the individual animals to be milked.
  • the animals to be milked can be, for example, cows, sheep, goats, buffalo, llamas, camels, dromedaries.
  • the list of individual animal species is not exhaustive. Where reference is made below to the milking of cows, this reference is only an example.
  • a fundamental problem with measuring milk quantity during a milking process is that the milking process itself transports milk through a milk hose in plugs. This makes it difficult to determine the current milk flow.
  • milk is a foaming liquid. This is why it is also referred to as a multi-phase liquid, namely a liquid phase and a foam phase.
  • WO 2006/037589 A1 discloses a measuring device for measuring a mass flow of milk.
  • This measuring device is based on the basic idea that the foam portion is mixed with the liquid portion of the milk.
  • the housing of the measuring device is designed so that the inlet leads essentially tangentially into the interior of the housing.
  • An axis of a section of the housing is inclined by at least 30° to the vertical in front of the sensor for determining the mass flow.
  • a section of the housing in front of the sensor is designed to be at least essentially rotationally symmetrical on the inside.
  • the design of the housing ensures that the existing foam is mixed into the liquid phase of the milk. This creates a liquid, milk, that essentially has no standing foam on the liquid level.
  • the present invention aims to further improve the measurement accuracy.
  • the arrangement according to the invention comprises a milking device and a measuring device for measuring a mass flow of milked milk.
  • the measuring device has a housing with an inlet that is connected to the milking device, an outlet and a channel connecting the inlet and the outlet.
  • the channel has a first section, a transition region and a second section in the direction of the outlet.
  • the first section, the transition region and the second section have a common base that is designed to slope monotonically towards the outlet. This means that the inlet is at a higher level than the outlet in relation to a vertical.
  • the channel can also have a section that runs essentially horizontally.
  • the measuring device of the arrangement according to the invention comprises a first and a second electrode arranged at a distance from one another. At least one of the electrodes is within the second section and viewed in the direction of flow after and at a distance from the transition region. This means that the at least one electrode is arranged within the second section after the transition region. It is arranged at a distance from the transition region.
  • the second section has a region that is made of an electrically non-conductive material. The region is formed in front of the at least one electrode as viewed in the flow direction of the milk. This design prevents foam accumulating in the transition region from coming into contact with the at least one electrode that is arranged in the second section. This improves the measurement accuracy.
  • the measuring device has a voltage source which is connected to the first electrode at two distances from each other.
  • the measuring device comprises a detection device which is electrically connected to the first and the second electrode.
  • the detection device is suitable and intended to measure a voltage potential between the first electrode and the second electrode.
  • the housing is structured accordingly.
  • the arrangement according to the invention achieves a higher accuracy in the measurement of a mass flow of milked milk.
  • the arrangement according to the invention has a measuring device with a housing, the housing having a first section, a transition area and a second section, which have a common bottom that is designed to fall monotonously towards the outlet. This ensures that the milked milk flows through the housing without pressure. Pressure-free in the sense of the invention means that the flow process takes place due to the prevailing gravity.
  • the inventive design of the arrangement achieves a high level of measurement accuracy even with a low milk flow.
  • This also makes it possible, for example, to carry out a quarter-udder milking measurement for a cow.
  • This makes it possible to determine the amount of milk milked from each quarter-udder of a cow.
  • This also has the advantage that, in a milking process in which a milking device is provided that is suitable for operating each quarter-udder individually, individual quarter-udders are no longer milked if the amount of milk decreases.
  • an advantageous embodiment of the invention proposes that the flow cross-section of the first section be steadily reduced towards the second section. This is intended to prevent flow interruption in the transition area. Foam that is formed and does not flow out of the housing can, if it completely fills the free volume above the liquid phase in the housing, exert a certain pressure on the liquid phase and thus accelerate the flow of the liquid phase. This leads to a change in the flow velocity, which can be avoided by the advantageous design of the housing.
  • the housing as such is preferably made entirely from an electrically non-conductive material.
  • the housing can be made from a non-conductive plastic.
  • the second section i.e. the section in which the electrodes are located, is detachably connected to the other component(s) of the housing.
  • the electrode is preferably an integral component of the second section.
  • the electrode has an L-shaped or egg-shaped cross-section. If the electrode has an L-shaped section, one leg of the electrode is provided with openings so that to produce the second section, the electrode can be introduced into a mold which is then filled with a plastic. The plastic penetrates the openings on the leg of the L-shaped electrode so that the electrode is held securely in place.
  • the same procedure can also be used to produce the second section.
  • the two legs of the U-shaped electrode can have corresponding openings. It goes without saying that one end section of an electrode protrudes from the housing. This end section of the electrode forms a connection option.
  • the distance between the electrodes increases in a height direction as seen from the ground, which corresponds to a V-shaped opening between the electrodes through which the milk flows.
  • Fig. 1 a housing with a measuring device for measuring the mass flow in perspective view
  • Fig. 2 a sectional view along the line A-A of Fig. 1,
  • Fig. 3 enlarged view in section along the line B-B of Fig. 1,
  • Fig. 4 a first embodiment of an electrode
  • Fig. 5 a second embodiment of an electrode
  • Fig. 6 an electrical equivalent diagram of the measuring device.
  • the arrangement according to the invention comprises a milking device and a measuring device for measuring a mass flow of milked milk.
  • the milking device is preferably a milking cluster.
  • a milking cluster comprises the Animal specific number of milking cups, which are directly or indirectly connected to a milk line for draining the milk that has been milked.
  • the milking device as such is known in numerous embodiments.
  • the measuring device for measuring a mass flow of milked milk has a housing 1, which is shown in perspective and schematically in Fig. 1.
  • the housing has an inlet 2.
  • the inlet 2 is connected to a milking device (not shown) via a milk hose (not shown).
  • the inlet is connected to a milking device (not shown) via a milk hose (not shown).
  • the housing part 3 is essentially circular in cross-section.
  • the housing part 3 has a bypass nozzle 4.
  • the bypass nozzle 4 is connected to a nozzle 5 via a line (not shown).
  • the nozzle 5 is located in the area of an outlet 6.
  • a pressure equilibrium is established between the inlet 2 and the outlet 6. This keeps the measuring device pressure-free, so that the flow rate of the milk is essentially independent of pressure differences.
  • the milk that flows through the housing 1 flows due to gravity.
  • the housing part 3 is designed such that it is arranged at an angle to a horizontal line.
  • a housing part 7 is connected to the housing part 3. This housing part 7 can also be inclined to the horizontal.
  • a partition wall can also be provided within the housing 1, which is formed between the housing part 3 and the housing part 7 and extends from an upper area towards a lower area.
  • the partition wall is intended to reduce the flow speed of the milk. Furthermore, an improved mixing of the foam that can lie on the liquid is to be achieved.
  • the housing 1 has a channel that fluidically connects the inlet 2 with the outlet 6.
  • the channel is designed in such a way that the flow direction of the milk from the inlet 2 to the outlet 6 is monotonically decreasing. This means that that the inlet 2 is at a higher level than the outlet 6 in relation to a vertical.
  • the channel can also have a section that runs essentially horizontally.
  • Fig. 2 shows a sectional view along the line A-A according to Fig. 1. From the illustration according to Fig. 2, a first electrode 11 and a second electrode 12 can be seen. In the embodiment shown, the first electrode 11 and the second electrode 12 lie in a common imaginary plane. From the illustration according to Fig. 2, it can be seen that the free flow cross-section 13 between the first electrode 11 and the second electrode 12 increases upwards from the base 10, so that one can speak of a V-shaped free flow cross-section between the two electrodes 11 and 12.
  • the channel comprises a first section and a second section 9.
  • the second section 9, which follows a first section in the direction of flow of the milk, has a free flow cross-section that is smaller than the flow cross-section of the first section.
  • a transition in which a reduction in the flow cross-section occurs from the first section to the second section is referred to as a transition region 8.
  • Fig. 3 shows an enlarged sectional view along the section line B-B in Fig. 1.
  • the transition region 8 can be seen from this view.
  • the flow cross-section decreases from the first section to the second section 9.
  • a reduction in the flow cross-section from the first section to the second section 9 in the transition region 8 preferably takes place gradually, as can be seen from Fig. 3. It is also possible for the cross-section change in the transition region 8 to occur suddenly.
  • the reference symbol S indicates the direction of flow of the milk, whereby the first section preceding the transition region 8 is not shown in Fig. 3.
  • the second section 9 then opens into the outlet 6.
  • the transition region 8 is preferably designed such that the flow of milk, i.e. the liquid phase of the milk and the foam, preferably does not break off therein, so that the milk flows through the transition region 8 and into the second section 9.
  • This preferred embodiment serves to avoid a possible backflow of the foam that may be present on the liquid phase of the milk.
  • the length of the second section 9 in the flow direction S is identified with the reference symbol D.
  • the electrodes, the first electrode 11 and the second electrode 12, are arranged within the second section 9. In relation to a theoretical boundary between the transition region 8 and the second section 9, the electrodes 11, 12 are arranged behind and at a distance from this boundary. The distance is designated here with the reference symbol E.
  • the electrodes 11, 12 are arranged within the second section 9 and, viewed in the flow direction S, after and at a distance from the transition region 8.
  • a region 20 of the second section 9 which is in contact with the milk is made of an electrically non-conductive material.
  • the region 20 is formed between the transition region 8 and the electrodes 11, 12.
  • the region has an extension E. This region forms an electrical insulation. This measure ensures in particular that the influence of foam in front of the second section 9 on the measurement result is at least reduced.
  • the housing 1 is preferably made of an electrically non-conductive material, in particular plastic.
  • the electrodes 11, 12 are preferably an integral part of the second section 9.
  • Fig. 4 shows an L-shaped electrode 11.
  • the electrode 11 can be a first or a second electrode in the measuring device.
  • One leg 11 of the L-shaped electrode 11 has openings 15.
  • Connections 16 for connection to an electrical conductor are provided at the opposite ends of the leg 14.
  • the housing and in particular the second section and possibly the second section and the transition region together form a structural unit which is made from a plastic which is non-conductive. Plastic can pass through the openings 15 during the manufacture of the second section, so that a secure connection is achieved between the second section and the electrode 11.
  • Fig. 5 shows a further variant of an electrode.
  • the basic principle corresponds to the design according to Fig. 4, whereby in the embodiment according to Fig. 5 the electrode is essentially U-shaped.
  • the legs 14.1, 14.2 are designed with corresponding openings 15 and the connections 16.
  • the electrode it is not absolutely necessary for the electrode to have a terminal 16 at its respective end, viewed in the longitudinal direction. However, this has the advantage that the electrical circuit connected to the electrodes can be placed at different locations.
  • Fig. 6 shows a schematic electrical equivalent diagram of the measuring device according to the invention.
  • a voltage source 17 is connected to the first electrode 11.
  • the first electrode 11 has electrical connection points 16.1, 16.2 which are spaced apart from one another.
  • a voltage measuring device 18 is connected to the second electrode 12 and to the first electrode 11.
  • the connections 16.2, 19 of the second electrode 12 are selected so that they are preferably at the same level.
  • the voltage between the electrodes, the first electrode 1 and the second electrode 12 is measured by means of the voltage measuring device 18.
  • the measured potential depends on the fill level of the milk between the two electrodes 11, 12.
  • the electrodes 11, 12 extend to the bottom 10 so that the potential of the liquid phase of the milk is always measured there.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung umfassend eine Melkvorrichtung und eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstromes ermolkener Milch. Die Messvorrichtung weist ein Gehäuse (1) mit einem Einlass (2), der mit der Melkvorrichtung verbunden ist, einem Auslass (6), und einem den Einlass (2) und den Auslass (6) verbindenden Kanal auf. Der Kanal weist in Richtung auf den Auslass (6) einen ersten Abschnitt, einen Übergangsbereich (8) und einen zweiten Abschnitt (9) auf. Der erste Abschnitt, der Übergangsbereich (8) und der zweite Abschnitt (9) weisen einen gemeinsamen Boden (10) auf, der zum Auslass (6) monoton fallend ausgebildet ist. Im Übergangsbereich (8) wird der Strömungsquerschnitt des ersten Abschnitts zum zweiten Abschnitt (9) hin reduziert. Eine Messeinrichtung umfasst eine erste (11) und eine zweite (12), die zueinander beabstandet angeordnet sind. Wenigstens eine der Elektroden (11, 12) ist innerhalb des zweiten Abschnitts (9) und in Strömungsrichtung (S) betrachtet nach dem und beanstandet zum Übergangsbereich (8) angeordnet. Eine Spannungsquelle (17) ist mit zwei voneinander entfernten Bereichen der ersten Elektrode (11) verbunden. Eine Erfassungseinrichtung (18) ist mit der ersten (11) und der zweiten (12) Elektrode elektrisch verbunden.

Description

Anordnung umfassend eine Melkvorrichtung und eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung umfassend eine Melkvorrichtung und eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch.
Das Ergebnis einer Milchmessung während eines Melkvorgangs stellt eine Größe dar, welche eine in einem Milchviehbetrieb relevante Kenngröße darstellt. Zum einen ist die Kenntnis eines aktuellen Milchflusses zur Steuerung des Melkprozesses von Relevanz, um bspw. den Übergang von einer Stimulationsphase in eine Hauptmelkphase, oder um den Abnahmezeitpunkt, meist das Ende des Melkvorgangs festzulegen, oder um sonstige Parameter während des Melkvorgangs anzupassen.
Das Ergebnis der Milchmengenmessung ist auch von Bedeutung für die Beurteilung des Leistungsvermögens der einzelnen zu melkenden Tiere. Bei den zu melkenden Tieren kann es sich bspw. um Kühe, Schafe, Ziegen, Büffel, Lamas, Kamele, Dromedare handeln. Die Aufzählung der einzelnen Tierarten ist nicht abschließend. Soweit nachfolgend Bezug auf das Melken von Kühen genommen wird, ist dieser Bezug ist beispielhaft.
Ein grundsätzliches Problem bei einer Milchmengenmessung während eines Melkvorgangs ist, dass durch den Melkvorgang als solchen Milch pfropfenweise durch einen Milchschlauch transportiert wird. Eine Bestimmung des aktuellen Milchflusses ist hierdurch schwierig.
Des Weiteren besteht das Problem, dass Milch eine schäumende Flüssigkeit ist. Hierdurch bedingt wird auch von einer mehrphasigen Flüssigkeit gesprochen, nämlich von einer flüssigen Phase und von einer Schaumphase.
Diese grundsätzlichen Probleme sind bereits erkannt worden. Es gibt zahlreiche unterschiedliche Methoden, Vorrichtungen und Messeinrichtungen, die zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch vorgeschlagen worden sind.
Durch die WO 2006/037589 A1 ist eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch bekannt. Dieser Messvorrichtung liegt der grundsätzliche Gedanken zugrunde, dass der Schaumanteil mit dem Flüssiganteil der Milch vermischt wird. Um dies zu erreichen, wird das Gehäuse der Messvorrichtung so ausgebildet, dass der Einlauf im Wesentlichen tangential in den Innenraum des Gehäuses hineinführt. Eine Achse eines Abschnitts des Gehäuses ist vor dem Sensor zum Bestimmen des Massenstroms zur Vertikalen um wenigstens 30° geneigt. Ein Abschnitt des Gehäuses vordem Sensor ist im Inneren wenigstens im Wesentlichen rotationssymmetrisch gestaltet. Durch die Ausgestaltung des Gehäuses wird das Einmischen des vorhandenen Schaums in die flüssige Phase der Milch erreicht. Hierdurch entsteht eine Flüssigkeit, Milch, die im Wesentlichen keinen stehenden Schaum hat, der sich auf dem Flüssigkeitsspiegel befindet.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Zielsetzung zugrunde, die Messgenauigkeit noch weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung umfassend eine Melkvorrichtung und eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Anordnung sind Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Melkvorrichtung und eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch. Die Messvorrichtung weist ein Gehäuse mit einem Einlass, der mit der Melkvorrichtung verbunden ist, einen Auslass und einen den Einlass und den Auslass verbindenden Kanal auf. Der Kanal weist in Richtung auf den Auslass einen ersten Abschnitt, einen Übergangsbereich und einen zweiten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt, der Übergangsbereich und der zweite Abschnitt weisen einen gemeinsamen Boden auf, der zum Auslass monoton fallend ausgebildet ist. Dies beinhaltet, dass der Einlass bezogen auf eine Vertikale auf einem höheren Niveau liegt als der Auslass. Hierbei kann der Kanal auch einen Abschnitt aufweisen, der im Wesentlichen horizontal verläuft.
Im Übergangsbereich ist der Strömungsquerschnitt des ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt hin reduziert.
Die Messeinrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst eine erste und eine zweite zueinander beabstandet angeordnete Elektroden auf. Wenigstens eine der Elektroden ist innerhalb des zweiten Abschnitts und in Strömungsrichtung betrachtet nach dem und beabstandet zum Übergangsbereich angeordnet. Dies beinhaltet, dass die wenigstens eine Elektrode innerhalb des zweiten Abschnitts nach dem Übergangsbereich angeordnet ist. Sie ist beabstandet zum Übergangsbereich angeordnet. Der zweite Abschnitt weist einen Bereich auf, der aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gebildet ist. Der Bereich ist in Strömungsrichtung der Milch betrachtet vor der wenigstens einen Elektrode ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung wird vermieden, dass ein sich im Übergangsbereich stauende Schaum in Kontakt mit der wenigstens einen Elektrode, der im zweiten Abschnitt angeordnet ist, kommt. Hierdurch wird eine Verbesserung der Messgenauigkeit erreicht.
Die Messeinrichtung weist eine Spannungsquelle auf, die mit zwei voneinander entfernten Bereichen mit der ersten Elektrode verbunden ist.
Des Weiteren umfasst die Messeinrichtung eine Erfassungseinrichtung, die mit der ersten und der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist. Die Erfassungseinrichtung ist dazu geeignet und bestimmt, ein Spannungspotential zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu messen.
Fließt Milch mit einer Schaumphase in das Gehäuse ein, so erfolgt ein Vermischen des Schaumanteils mit dem Flüssiganteil der Milch. Das Gehäuse ist entsprechend strukturiert.
Um eine höhere Messgenauigkeit, und damit auch um eine höhere Sicherheit und Unabhängigkeit von einem Vermischen des Schaumanteils mit dem Flüssiganteil der Milch zu erzielen, sind das Gehäuse und die Messeinrichtung so ausgebildet, dass zumindest eine der Elektroden innerhalb des zweiten Abschnitts und in Strömungsrichtung betrachtet nach dem und beabstandet zum Übergangsbereich angeordnet. Hierdurch wird der Einfluss von einem „stehenden" Schaum auf der fließenden Milch im Bereich der Messeinrichtung reduziert. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die fließende Milchmenge gering ist. Ein geringer Milchfluss kann insbesondere zum Beginn und/oder zum Ende eines Melkvorgangs auftreten.
Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung wird eine höhere Genauigkeit der Messung eines Massenstroms ermolkener Milch erreicht. Die erfindungsgemäße Anordnung weist eine Messvorrichtung mit einem Gehäuse auf, wobei das Gehäuse einen ersten Abschnitt, einen Übergangsbereich und einen zweiten Abschnitt aufweist, die über einen gemeinsamen Boden verfügen, der zum Auslass monoton fallend ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die ermolkene Milch druckfrei durch das Gehäuse fließt. Druckfrei im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der Fließvorgang aufgrund der herrschenden Gravitation erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anordnung wird eine hohe Messgenauigkeit auch bei einem geringen Milchfluss erreicht. Hierdurch wird auch die Möglichkeit bereitgestellt z. B. bei einer Kuh, eine euterviertel Gemelkmessung durchzuführen. So kann für jedes Euterviertel einer Kuh die aus jedem Euterviertel ermolkene Milchmenge bestimmt werden. Dies hat auch den Vorteil, dass bei einem Melkvorgang, bei dem eine Melkeinrichtung bereitgestellt ist, die geeignet ist euterviertel individuell betrieben zu werden, einzelne Euterviertel bei einer Verringerung der Milchmenge nicht weiter gemolken werden.
Zur Reduktion von Anstauungen von Schaum wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass der Strömungsquerschnitt des ersten Abschnitts zum zweiten Abschnitt hin stetig reduziert wird. Hierdurch soll ein Strömungsabbruch in dem Bereich des Übergangs vermieden werden. Entstehender Schaum, der aus dem Gehäuse nicht abfließt, kann, wenn er das freie Volumen oberhalb der flüssigen Phase im Gehäuse ganz ausfüllt, einen gewissen Druck auf die flüssige Phase ausüben und so die Strömung der flüssigen Phase beschleunigen. Dies führt zu einer Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit, was durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Gehäuses vermieden werden kann.
Das Gehäuse als solches ist vorzugsweise insgesamt aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt. Insbesondere kann das Gehäuse aus einem nicht leitenden Kunststoff hergestellt sein. Es wird vorgeschlagen, dass der zweite Abschnitt, das heißt der Abschnitt, in dem sich die Elektroden befinden, lösbar mit dem oder den weiteren Bestandteilen des Gehäuses verbunden ist. Die Elektrode ist vorzugsweise ein integraler Bestandteil des zweiten Abschnitts. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die Elektrode einen L-förmigen oder eiförmigen Querschnitt aufweist. Weist die Elektrode einen L-förmigen Abschnitt auf, so ist ein Schenkel der Elektrode mit Öffnungen versehen, so dass zur Herstellung des zweiten Abschnitts die Elektrode in einem Form eingebracht werden kann, die anschließend mit einem Kunststoff ausgefüllt wird. Der Kunststoff durchdringt die Öffnungen an dem Schenkel der L-förmigen Elektrode, so dass ein sicherer Halt der Elektrode erreicht wird. Entsprechend kann auch bei der Herstellung des zweiten Abschnitts vorgegangen werden. Hier kann bei einer Elektrode, die im Ouerschnitt eiförmig ausgebildet ist, die beiden Schenkel der U-förmigen Elektrode entsprechende Öffnungen aufweisen. Es versteht sich, dass ein Endabschnitt einer Elektrode aus dem Gehäuse herausragt. Dieser Endabschnitt der Elektrode bildet eine Anschlussmöglichkeit.
Um die Genauigkeit der Milchmengenmessung noch weiter zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen den Elektroden vom Boden aus gesehen in einer Höhenrichtung zunimmt, was einer V-förmigen Öffnung zwischen den Elektroden entspricht, durch welche die Milch fließt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, ohne dass eine Beschränkung auf dieses konkrete Ausführungsbeispiel erfolgt. Es zeigen:
Fig. 1 : ein Gehäuse mit einer Messeinrichtung zur Messung des Massenstroms in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2: eine Schnittansicht entlang der Linie A-A nach Fig. 1,
Fig. 3: vergrößert eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie B-B nach Fig. 1,
Fig. 4: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Elektrode,
Fig. 5: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Elektrode und
Fig. 6: ein elektrisches Ersatzschaubild der Messvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Melkvorrichtung und eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch. Bei der Melkvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um Melkzeuge. Ein Melkzeug umfasst die für ein Tier bestimmte Anzahl von Melkbechern, welche mittelbar oder unmittelbar mit einer Milchleitung zum Abführen der Milch, welche ermolken ist, verbunden ist. Die Melkvorrichtung als solche ist in zahlreichen Ausführungsformen bekannt.
Die Messvorrichtung zum Messen eines Massenstroms ermolkener Milch weist ein Gehäuse 1 auf, welches in der Fig. 1 perspektivisch und schematisch dargestellt ist. Das Gehäuse weist einen Einlass 2 auf. Der Einlass 2 ist mit einer nicht dargestellten Melkvorrichtung übereinen nicht dargestellten Milchschlauch verbunden. Der Einlass
2 ist so angeordnet, dass der Milchstrom im Wesentlichen tangential in ein Gehäuseteil
3 einströmt.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuseteil 3 im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Das Gehäuseteil 3 weist einen Bypassstutzen 4 auf. Der Bypassstutzen 4 ist über eine nicht dargestellte Leitung mit einem Stutzen 5 verbunden. Der Stutzen 5 befindet sich im Bereich eines Auslasses 6. In der nicht dargestellten Bypassleitung wird ein Druckgleichgewicht zwischen dem Einlass 2 und dem Auslass 6 hergestellt. Dadurch wird die Messvorrichtung druckfrei gehalten, so dass die Strömungsgeschwindigkeit der Milch im Wesentlichen unabhängig von Druckunterschieden ist. Die Milch, welche das Gehäuse 1 durchfließt, strömt aufgrund von Gravitation. Das Gehäuseteil 3 ist so ausgebildet, dass dieses gegenüber einer horizontalen Linie geneigt angeordnet ist. An das Gehäuseteil 3 schließt sich ein Gehäuseteil 7 an. Auch dieses Gehäuseteil 7 kann gegenüber der Horizontalen geneigt sein.
Innerhalb des Gehäuses 1 kann auch eine Trennwand vorgesehen sein, welche zwischen dem Gehäuseteil 3 und dem Gehäuseteil 7 ausgebildet ist, die sich von einem oberen Bereich in Richtung eines unteren Bereichs erstreckt. Durch die Trennwand soll ein Abbau der Strömungsgeschwindigkeit der Milch erreicht werden. Des Weiteren soll ein verbessertes Einmischen des Schaums, der auf der Flüssigkeit liegen kann, erreicht werden.
Das Gehäuse 1 weist einen Kanal auf, der den Einlass 2 mit dem Auslass 6 strömungstechnisch verbindet. Der Kanal ist so ausgebildet, dass in Strömungsrichtung der Milch vom Einlass 2 zum Auslass 6 betrachtet dieser monoton fallend ist. Dies be- inhaltet, dass der Einlass 2 bezogen auf eine Vertikale auf einem höheren Niveau liegt als der Auslass 6. Hierbei kann der Kanal auch einen Abschnitt aufweisen, der im Wesentlichen horizontal verläuft..
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A nach Fig. 1. Aus der Darstellung nach Fig. 2 ist eine erste Elektrode 11 und eine zweite Elektrode 12 ersichtlich. Die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12 liegen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in einer gemeinsamen gedachten Ebene. Aus der Darstellung nach Fig. 2 ist ersichtlich, dass der freie Strömungsquerschnitt 13 zwischen der ersten Elektrode 11 und der zweiten Elektrode 12 vom Boden 10 aus gesehen nach oben hin zunimmt, so dass von einem V-förmigen freien Strömungsquerschnitt zwischen den beiden Elektroden 11 und 12 gesprochen werden kann.
Der Kanal umfasst einen ersten Abschnitt sowie einen zweiten Abschnitt 9. Der zweite Abschnitt 9, der in Strömungsrichtung der Milch betrachtet auf einen ersten Abschnitt folgt, weist einen freien Strömungsquerschnitt auf, der kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des ersten Abschnitts. Ein Übergang, in dem eine Reduktion des Strömungsquerschnitts vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt erfolgt, wird als Übergangsbereich 8 bezeichnet.
In der Fig. 3 ist vergrößert eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B nach Fig. 1 gezeigt.. Aus dieser Darstellung ist der Übergangsbereich 8 ersichtlich. In dem Übergangsbereich 8 verringert sich der Strömungsquerschnitt vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt 9 hin. Eine Reduktion des Strömungsquerschnitts vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt 9 im Übergangsbereich 8 erfolgt vorzugsweise allmählich, wie dies aus der Fig. 3 ersichtlich ist. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Querschnittsveränderung im Übergangsbereich 8 plötzlich erfolgt. Mit dem Bezugszeichen S ist die Strömungsrichtung der Milch gekennzeichnet, wobei der dem Übergangsbereich 8 vorangehende erste Abschnitt in der Fig. 3 nicht dargestellt ist.
Der zweite Abschnitt 9 mündet dann in den Auslass 6. Der Übergangsbereich 8 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass in diesem die Strömung der Milch, das heißt der flüssigen Phase der Milch sowie des Schaums, vorzugsweise nicht abbricht, so dass die Milch den Übergangsbereich 8 durchströmt und in den zweiten Abschnitt 9 fließt. Diese bevorzugte Ausgestaltung dient dazu, einen möglichen Rückstau des Schaums, der sich möglicherweise auf der flüssigen Phase der Milch befindet, zu vermeiden.
Mit dem Bezugszeichen D ist die Länge des zweiten Abschnitts 9 in Strömungsrichtung S gekennzeichnet. Innerhalb des zweiten Abschnitts 9 sind die Elektroden, die erste Elektrode 11 und die zweite Elektrode 12, angeordnet. Bezogen auf eine theoretische Grenze zwischen dem Übergangsbereich 8 und dem zweiten Abschnitt 9 sind die Elektroden 11, 12 hinter und im Abstand zu dieser Grenze angeordnet. Der Abstand ist hier mit dem Bezugszeichen E bezeichnet. Die Elektroden 11, 12 sind innerhalb des zweiten Abschnitts 9 und in Strömungsrichtung S betrachtet nach dem und beabstandet zum Übergangsbereich 8 angeordnet. Ein Bereich 20 des zweiten Abschnitts 9, der mit der Milch in Kontakt steht, ist aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff gebildet. Der Bereich 20 ist zwischen dem Übergangsbereich 8 und den Elektroden 11, 12 ausgebildet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Bereich eine Erstreckung E auf. Dieser Bereich bildet eine elektrische Isolierung. Durch diese Maßnahme wird insbesondere erreicht , dass der Einfluss eines vor dem zweiten Abschnitt 9 stehenden Schaums das Messergebnis zumindest verringert wird. Das Gehäuse 1 ist vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff gebildet.
Die Elektroden 11, 12 sind vorzugsweise integraler Bestandteil des zweiten Abschnitts 9.
In der Fig. 4 ist eine L-förmig ausgebildete Elektrode 11 dargestellt. Die Elektrode 11 kann eine erste oder eine zweite Elektrode in der Messvorrichtung sein. Der eine Schenkel 11 der L-förmigen Elektrode 11 weist Öffnungen 15 auf. An den gegenüberliegenden Enden des Schenkels 14 sind Anschlüsse 16 zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter vorgesehen. Das Gehäuse und insbesondere der zweite Abschnitt und ggf. der zweite Abschnitt und der Übergangsbereich bilden zusammen eine Baueinheit, die aus einem Kunststoff, welcher nichtleitend ist, hergestellt ist. Durch die Öffnungen 15 kann Kunststoff bei der Herstellung des zweiten Abschnitts hindurchtreten, so dass eine sichere Verbindung zwischen dem zweiten Abschnitt und der Elektrode 11 erreicht wird. In der Fig. 5 ist eine weitere Variante einer Elektrode dargestellt. Das Grundprinzip entspricht der Ausgestaltung nach Fig. 4, wobei in der Ausführungsform nach Fig. 5 die Elektrode im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Die Schenkel 14.1, 14.2 sind mit entsprechenden Öffnungen 15 und den Anschlüssen 16 ausgebildet.
Es versteht sich, dass es nicht zwingend notwendig ist, dass die Elektrode an ihrem jeweiligen Ende in Längsrichtung betrachtet einen Anschluss 16 aufweist. Dies hat jedoch den Vorteil, dass die elektrische Schaltung, die mit den Elektroden verbunden ist, an unterschiedlichen Orten platziert werden kann.
In der Fig. 6 ist schematisch ein elektrisches Ersatzschaubild der erfindungsgemäßen Messvorrichtung dargestellt.
In dem in der Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Spannungsquelle 17 mit der ersten Elektrode 11 verbunden. Die erste Elektrode 11 weist elektrische Anschlussstellen 16.1, 16.2 auf, die beabstandet zueinander sind. Eine Spannungsmessvorrichtung 18 ist mit der zweiten Elektrode 12 sowie mit der ersten Elektrode 11 verbunden. Die Anschlüsse 16.2, 19 der zweiten Elektrode 12 sind so gewählt, dass diese vorzugsweise auf gleichem Niveau. Die zwischen den Elektroden, der ersten Elektrode 1 und der zweiten Elektrode 12, liegende Spannung wird mittels des Spannungsmessmittels 18 gemessen. Das gemessene Potential ist abhängig vom Füllstand der Milch zwischen den beiden Elektroden 11, 12. Die Elektrode 11, 12 erstecken sich bis zum Boden 10, so dass dort stets das Potential der flüssigen Phase der Milch gemessen wird.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Einlass
3 Gehäuseteil
4 Bypassstutzen
5 Stutzen
6 Auslass
7 Gehäuseteil
8 Übergangsbereich
9 zweiter Abschnitt
10 Boden
11 erste Elektrode
12 zweite Elektrode
13 Strömungsquerschnitt
14, 14.1, 14.2 Schenkel
15 Öffnung
16.1, 16.2 Anschluss
17 Spannungsquelle
18 Spannungsmessvorrichtung 19 Anschluss
20 Bereich

Claims

Patentansprüche Anordnung umfassend eine Melkvorrichtung und eine Messvorrichtung zum Messen eines Massenstromes ermolkener Milch, wobei die Messvorrichtung ein Gehäuse (1) mit einem Einlass (2), der mit der Melkvorrichtung verbunden ist, einem Auslass (6), und einem den Einlass (2) und den Auslass (6) verbindenden Kanal, wobei der Kanal in Richtung auf den Auslass (6) einen ersten Abschnitt, einen Übergangsbereich (8) und einen zweiten Abschnitt (9) aufweist, wobei der erste Abschnitt, der Übergangsbereich (8) und der zweite Abschnitt (9) einen gemeinsamen Boden (10) aufweisen, der zum Auslass (6) monoton fallend ausgebildet ist, wobei im Übergangsbereich (8) der Strömungsquerschnitt des ersten Abschnitts zum zweiten Abschnitt (9) hin reduziert wird, und einer Messeinrichtung, die eine erste (11) und eine zweite (12) zueinander beabstandet angeordnete Elektrode, wobei wenigstens eine der Elektroden (11, 12) innerhalb des zweiten Abschnitts (9) und in Strömungsrichtung (S) betrachtet nach dem und beanstandet zum Übergangsbereich (8) angeordnet ist, eine Spannungsquelle (17), die mit zwei voneinander entfernten Bereichen der ersten Elektrode (11) verbunden ist, und eine Erfassungseinrichtung (18), die mit der ersten (11) und der zweiten (12) Elektrode elektrisch verbunden ist, wobei die Erfassungseinrichtung (18) dazu geeignet und bestimmt ist ein Spannungspotential zwischen der ersten Elektrode (11) und der zweiten Elektrode (12) zu messen, aufweist,
11
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP wobei der zweite Abschnitt (9) einen Bereich (20) aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff aufweist, wobei der Bereich (20) in Strömungsrichtung der Milch betrachtet vor der Elektrode (12) ausgebildet ist. Anordnung nach Anspruch 1, wobei im Übergangsbereich (8) der Strömungs- Querschnitt des ersten Abschnitts zum zweiten Abschnitt (9) hin stetig reduziert wird. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektroden (11, 12) integraler Bestandteil des zweiten Abschnitts (9) sind. Anordnung nach Anspruch 3, wobei wenigstens eine Elektrode (11) einen L- förmigen Querschnitt aufweist. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, wobei wenigstens eine Elektrode (12) einen U förmigen Querschnitt aufweist. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Abstand zwischen den Elektroden (11, 12) vom Boden (10) in einer Höhenrichtung zunimmt.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP
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