NL1002063C2 - Inrichting en werkwijze voor het meten van de hoogte van een vloeistof- oppervlak, alsmede de toepassing ervan in een melkinrichting. - Google Patents

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET METEN VAN DE HOOGTE VAN EEN VLOEISTOFOPPERVLAK, ALSMEDE DE TOEPASSING ERVAN IN EEN MELKINRICHTING.

De uitvinding betreft een inrichting voor het meten 5 van de hoogte van een vloeistofoppervlak met een sensor waarmee het vloeistofoppervlak detecteerbaar is.

Dergelijke inrichtingen zijn bekend, bijvoorbeeld als niveaumeting in een melkglas, waarin de hoeveelheid van een koe afgenomen melk wordt gemeten. Bij de bekende inrichting 10 is in het melkvat een elektrode als sensor aangebracht, waarbij deze elektrode een veranderende meetwaarde geeft bij veranderingen in de hoogte van het niveau. De nauwkeurigheid van de bekende inrichting laat meestal te wensen over omdat het meetbereik de sensor groot moet zijn en 15 meestal de gehele verandering in de hoogte bedraagt.

De uitvinding beoogt hierin verbetering te brengen en daartoe is de sensor met een positioneringssysteem verplaatsbaar in een het vloeistofoppervlak snijdende richting.

20 Doordat de sensor met de verplaatsing van het vloei stofoppervlak mee kan verplaatsen, kan het bereik van de sensor klein zijn, waardoor de nauwkeurigheid groot kan zijn bij lage kosten. Het verplaatsen van de sensor met een positioneringssysteem kan met grote nauwkeurigheid plaats 25 vinden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij de vloeistof in een opvangvat kan worden opgevangen is de sensor geen contact maakt met de vloeistof. Hierdoor is zal de sensor niet snel vervuilen, zoals bijvoorbeeld 30 bij de eerder genoemde inrichting zou kunnen gebeuren.

1 0 02 0 63.' 2

Volgens een verdere voorkeursuitvoering is de sensor geplaatst op een slede die beweegbaar is langs een wand waardoor het vloeistofoppervlak door de sensor detecteerbaar is. Door de sensor met een slede langs de wand te ver-5 plaatsen is een nauwkeurige en automatische meting van het vloeistofoppervlak mogelijk.

Een verdere toepassing van de uitvinding betreft een melkinrichting, omvattende een opvangvat voor het opvangen van van een zoogdier afgenomen melk en voorzien van een 10 hiervoor omschreven meetinrichting, een met een afsluiter afsluitbare toevoerleiding naar het opvangvat, een va-cuümaansluiting aan het opvangvat en een afvoer.

Dergelijke melkinrichtingen zijn bekend en worden veelvuldig toegepast in de dagelijkse praktijk.

15 Een nadeel van de bekende inrichtingen is dat de melk tijdens het transport door de leidingen wordt verpompt met mechanische pompen. Door dit verpompen worden de complexe moleculen in de melk beschadigd, waardoor de kwaliteit van de melk afneemt en er eerder bederf op zal treden.

20 De melkinrichting volgens de uitvinding beoogt dit na deel te voorkomen en daartoe kan het opvangvat worden verbonden met een drukbron. Door het opvangvat te verbinden met een drukbron nadat de toevoerleiding met de afsluiter is afgesloten, kan de in het opvangvat aanwezige melk uit 25 het vat geperst worden, waardoor de melk getransporteerd wordt zonder dat de complexe melkmoleculen beschadigen.

Een verdere toepassing van de uitvinding betreft tevens een melkinrichting voor het in een opvangvat opvangen van van een zoogdier afgenomen melk. Daarbij zijn een melk-30 leiding naar het opvangvat en/of het opvangvat voorzien zijn van een gekoeld oppervlak voor het koelen van de opge- 1 0 C 2 0 63.' 3 vangen melk. Hierdoor wordt een verbetering van de kwaliteit van de melk bereikt, en wordt voorkomen dat de op de wand van het opvangvat achterblijvende melk snel indroogt en daardoor tot schoonmaak problemen aanleiding zou geven.

5 Tevens betreft de uitvinding een werkwijze voor het met een sensor waarmee een vloeistofoppervlak detecteerbaar is meten van de hoogte van het vloeistofoppervlak. Dergelijke sensoren zijn bekend en hebben het nadeel dat de sen-sormeting over de gehele hoogte waarop gemeten moet worden, 10 voldoende nauwkeurigheid moet hebben, waardoor deze sensoren vaak kostbaar zijn.

De uitvinding beoogt hierin verbetering te brengen en daartoe wordt de sensor door een positioneringssysteem in een het vloeistofoppervlak snijdende richting bewogen en 15 wordt de positie van de sensor op het moment dat deze het vloeistofoppervlak detecteert vastgelegd.

Het is hierdoor mogelijk het werkingsgebied van de sensor klein te houden, waardoor een grote nauwkeurigheid bij lage kosten mogelijk is, terwijl de kosten van een 20 nauwkeurige positioneringssysteem relatief laag zijn.

Een verdere verbetering van de werkwijze wordt bereikt doordat de sensor door het positioneringssysteem afwisselend van onder naar boven en van boven naar onder wordt bewogen. Hierdoor kunnen in korte tijd een groot aantal me-25 tingen gedaan worden, waardoor de nauwkeurigheid op eenvoudige wijze wordt vergroot.

Een toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding is het melken van een dier waarbij de melk wordt opgevangen in een opvangvat waarbij de melkstroom wordt gemeten door 30 overeenkomstig de uitvinding het meten van de veranderingen in de hoogte van het vloeistofoppervlak in het opvangvat en it‘ C 2 0 6 3.

4 waarbij nadat de melkstroom kleiner is dan een instelbare waarde de opgevangen melk wordt getransporteerd naar een verzamelvat. Daarbij wordt bij voorkeur de melk uit het op-vangvat naar het verzamelvat getransporteerd door het aan-5 brengen van atmosferische- of overdruk op het melkoppervlak in het opvangvat.

Door de melk te verpompen onder invloed van drukverschil, is de beschadiging van de melkmoleculen zo klein mogelijk en blijft de kwaliteit van de melk beter.

10 Een verdere verbetering in de kwaliteit van de melk wordt bereikt door de melk te koelen voordat deze uit het opvangvat wordt getransporteerd.

De uitvinding wordt hierna toegelicht in de hiernavolgende beschrijving van enkele uitvoeringsvoorbeelden aan de 15 hand van een tekening, waarin:

Figuur 1 een schematisch aanzicht van een melkinrichting met een gekoeld melkvat met een peilglas toont.

Figuur 2 een schematisch aanzicht van een melkinrichting met een hardglazen melkglas toont.

20 Figuur 3 een schematisch detail toont van een hoogte meting van het vloeistofoppervlak in een peilglas zoals getoond in figuur 1.

Figuur 4 een schematisch detail toont van een hoogtemeting van het vloeistofoppervlak in een melkglas zoals ge-25 toond in figuur 2.

In de tekening zijn overeenkomstige onderdelen zoveel mogelijk voorzien van overeenkomstige verwijzingscijfers.

In het uitvoeringsvoorbeeld volgens figuur 1 zijn op bekende wijze uitgevoerde melkbekers 1 met melkleidingen 2 30 aangesloten op een melkvat 4. In de melkleiding 2 is een I \j ü C 0 w 5 afsluiter 3 geplaatst. Deze afsluiter 3 is bij voorkeur als knijpklep uitgevoerd, waarbij een slang met een knijpmecha-nisme wordt dichtgeknepen. Hierdoor komt de melk uitsluitend in aanraking met de gladde binnenwand van de slang.

5 Het in roestvast staal uitgevoerde melkvat 4 is voorzien van een koelmantel 7, waarin met behulp van een toevoer 8 en een afvoer 9 koelmiddel circuleert. In de koelmantel 7 zijn stromingsschotten aanwezig, waardoor de koeling zo gelijkmatig mogelijk plaats vindt. Aan de onderzijde is het 10 melkvat 4 voorzien van een uitloop 10 die aansluit op een melkleiding 29. In de melkleiding 29 is een automatisch be-dienbare flenskoppeling 24 aangebracht, die tijdens het melken deel uit maakt van de melkleiding 29 en bijvoorbeeld tijdens het reinigen van het melkvat 4 met niet getoonde 15 hulpmiddelen losgemaakt kan worden, waarna in het melkvat 4 aanwezige vloeistof in een opvangbak 25 kan stromen.

De melkleiding 29 is via een filter 22 verbonden met een op bekende wijze uitgevoerde opslagtank 23. Een peil-glas 11 is via de uitloop 10 verbonden met de onderzijde 20 van het melkvat 4 en via een aansluiting 30 met de bovenzijde ervan. Een aansluiting 12 kan via een afsluiter 14 verbonden worden met een vacutlmbron V en via een afsluiter 13 met een drukbron P.

De melkbekers 1 kunnen aangesloten worden aan de 25 sproeiers 19 die via een afsluiter 20 verbonden zijn met een op bekende wijze uitgevoerde bron 21 van reinigings-vloeistof. Een in het melkvat 4 geplaatste sproeikop 16 wordt via een afsluiter 15 eveneens verbonden met de bron 21 van reinigingsvloeistof. In het peilglas 11 is een klei-30 ne sproeier 18 geplaatst, die via een afsluiter 17 is aangesloten aan de bron 21.

> y : 2 0 63.

6

De in het melkvat 4 opgevangen melk 6 heeft een melkoppervlak 5, dat ook in het peilglas 11 aanwezig is en daar met een op een slede 26 gemonteerd sensor 31, die deel uit maakt van een sensorsysteem, gedetecteerd kan worden.

5 De slede 26 kan langs een rechtgeleiding 28 langs het peilglas 11 bewegen met behulp van een aandrijving 27, die deel uit maakt van een positioneringssysteem. De sensor 31 en de aandrijving 27 zijn verbonden met een besturing 32, waarin ook de besturing van het sensorsysteem en het positione-10 ringssysteem zijn ondergebracht.

De aandrijving 27 kan de slede 26 met grote nauwkeurigheid positioneren. Daarbij is de uitvoering denkbaar dat de aandrijving met een stappenmotor plaats vindt. Het is dan met eenvoudige middelen mogelijk om de slede over een 15 lengte van 600 mm te positioneren met een nauwkeurigheid die beter is dan ±0,1 mm. De sensor kan worden uitgevoerd met een vergelijkbare nauwkeurigheid, waardoor een nauwkeurige melkhoeveelheidsmeting mogelijk is. In de praktijk blijkt een hoogtemeting met een nauwkeurigheid van ± 0,5 mm 20 meestal voldoende, omdat dit bij een diameter van het melkvat 4 van ongeveer 300 mm een nauwkeurigheid geeft van de melkhoeveelheidsmeting van ± 35 cm3.

De werking van de melkinrichting is als volgt: De met de melkbekers 1 uit een uier van een koe opgevangen melk 25 stroomt mede onder invloed van de in het melkvat 4 heersende onderdruk naar het melkvat 4. Dit vacuüm is ontstaan doordat de afsluiter 14 geopend is en de verbinding met de opslagtank 23 gesloten is. De opgevangen melk 6 wordt gekoeld door de om het melkvat 4 aanwezige koelmantel 7.

30 Doordat de melk gekoeld wordt tot bij voorkeur ongeveer 12° C zal na het legen van het melkvat 4 de achterblijvende laag minder indrogen op de wand van het melkvat.

H) <12 0 6 5 e’ 7

De sensor 31, die uit meerdere detectoren kan bestaan, neemt op hierna bij figuur 3 en 4 te beschrijven wijze het stijgen van de hoogte van het melkoppervlak 5 waar. Nadat de besturing 32 heeft vastgesteld dat de melkstroom vermin-5 derd is tot onder een ingestelde waarde, doordat de hoogte van het melkoppervlak niet meer verandert, wordt de melk-beurt beëindigd. De afsluiter 3 wordt gesloten en de melkbekers 1 worden van het uier van de koe afgenomen.

Vervolgens wordt de afgenomen melk uit het melkvat 4 10 getransporteerd door ook de afsluiter 14 te sluiten, de verbinding met de opslagtank 23 te openen en de afsluiter 13 te openen. Hierdoor komt in het melkvat 4 overdruk te staan, bijvoorbeeld een overdruk van ongeveer 1 bar, en de melk wordt uit het melkvat 4 door de melkleiding 29 en het 15 filter 22 naar de opslagtank 23 geperst. Door de melk met overdruk uit het melkvat 4 te persen, wordt deze niet met mechanisch middelen bewogen en houdt de melk beter zijn structuur en worden de moleculen niet beschadigd, hetgeen de kwaliteit en houdbaarheid van de melk verbeterd. Ook de 20 koeling van de melk direct na afname zorgt voor deze kwaliteitsverbetering .

Indien er enige tijd niet gemelkt wordt, bijvoorbeeld bij een handmelksysteem nadat alle koeien gemolken zijn, of bij een automatisch melksysteem in het geval dat er gedu-25 rende een instelbare tijd geen melkbekers zijn aangesloten aan een uier van een koe, dan wordt een reinigingscyclus gestart. Daarbij worden de sproeiers 19 in de melkbekers 1 geplaatst, de afsluiter 3 in de melkleiding wordt geopend en de leiding 23 wordt met een niet getoonde afsluiter ge-30 sloten. De afsluiters 15, 17 en 20 worden geopend en onder invloed van de onderdruk via de geopende afsluiter 14 stroomt reinigingsmiddel via de sproeiers 16, 18 en/of 19 1 0f ? 0 63; 8 naar het melkvat 4. Na een instelbare tijd wordt deze toevoer gestopt en wordt het reinigingsmiddel uit het melkvat geperst onder invloed van overdruk. Daarbij kan het reinigingsmiddel via de leiding 29 weggeperst worden, waardoor 5 deze ook gereinigd wordt. Voor een tussenreiniging kan ook volstaan worden met het loskoppelen van de flenskoppeling 24, waarbij de reinigingsvloeistof in de opvangbak 25 kan stromen.

Figuur 2 toont een vereenvoudigde uitvoering van de 10 inrichting volgens figuur 1, waarbij een hardglazen melk-glas 34, is toegepast. Dergelijke melkglazen zijn bekend en worden veelvuldig toegepast in de traditionele melkinrichtingen. Voordat de afgenomen melk in het melkglas 34 stroomt wordt deze gekoeld in een warmtewisselaar 33. Door 15 deze koeling wordt indrogen op de wand van het melkglas 34 voorkomen, en is het niet noodzakelijk om in het melkglas 34 aparte sproeiers aan te brengen. Ook zal de melk in het melkglas minder schuimen. De meting van de hoogte van het vloeistofoppervlak 5 vindt plaats met buiten het melkglas 20 34 op een slede 26 geplaatste sensoren 31, die het vloei stofoppervlak 5 van de melk kunnen detecteren door van de zijkant in het melkglas te kijken. Eventueel kan aan de slede een arm bevestigd zijn, waardoor de hoogte van het vloeistofoppervlak gedetecteerd wordt door doorschijnen van 25 het melkglas 34.

Naast de in de figuren 1 en 2 getoonde uitvoeringsvormen is het ook mogelijk dat het melkvat 4 volgens figuur 1 is uitgevoerd als een hardglazen melkglas, dat in een koel-mantel is geplaatst. Deze koelmantel dicht dan af met rub-30 ber ringen op de buitenwand van het melkglas. Tevens kunnen in de koelmantel op bekende wijze stromingsgeleidingsmidde- 1:· o 65: 9 len zijn aangebracht, waardoor de koeling van het melkvat wordt verbeterd.

Ook is het mogelijk dat de melk verpompt wordt op de gebruikelijke wijze, waarbij in de leiding 29 een terug-5 slagklep en een pomp geplaatst zijn.

In figuur 3 is een uitvoeringsvoorbeeld getoond van de sensoren 31 waarmee de hoogte van een vloeistofoppervlak 35 in een peilglas 11 gemeten kan worden. Een zender 36 zendt straling in de richting van een ontvanger 37 en wordt door 10 deze ontvanger gedetecteerd. Een zender 38 die op een afstand a van de zender 36 in de slede 26 geplaatst is, zendt straling in de richting van een ontvanger 39. Deze straling wordt gestopt door de in het peilglas 34 aanwezige vloeistof. De door de zenders 36 en 38 uitgezonden straling kan 15 zichtbaar licht zijn, echter andere straling of straling van een andere golflengte is ook denkbaar. Indien er meer dan één stel zender/ontvangers gebruikt wordt is het van belang dat de onderlinge afstand a nauwkeurig is vastgelegd.

20 Door de slede 26 waar de sensoren op geplaatst zijn in een richting A te bewegen zal de ontvanger 39 de straling van zender 38 gaan ontvangen. Door in de besturing de positie waarop dit gebeurt van de slede 26 vast te leggen wordt in de besturing 32 (zie fig. 1 en 2) de hoogte van het 25 vloeistofoppervlak 35 bekend. Nu kan de slede 26 in aan A tegengestelde richting bewogen worden en kan de positie van de slede 26 vastgelegd worden als de ontvangers 39 of 37 geen straling meer ontvangen. De slede 26 kan steeds heen en weer bewogen worden zodat een groot aantal metingen ont-30 staat waardoor de nauwkeurigheid van de meting toeneemt. In de praktijk blijkt met als zender/ontvangers uitgevoerde eenvoudige LED's met een diameter van 5 mm, die onderlinge ! f» :.· . 'i *: 10 versprongen met een afstand in de richting A gezien van 2,5 mm ten opzichte van elkaar geplaatst zijn, een meetnauwkeu-righeid van 0,6 mm haalbaar te zijn.

Aan de hand van de hoogte van het gemeten melkopper-5 vlak 35 en de veranderingen in deze hoogte kan de melkstroom bepaald worden. Doordat de sensoren 31 met de slede 26 het melkoppervlak 35 in het peilglas 34 volgen kan het gebied waarover ze detecteren klein zijn, waardoor dit makkelijk en nauwkeurig te reproduceren is. Eventueel kunnen 10 de sensoren 31 in de besturing zodanig gekoppeld zijn met de aandrijving van de slede 26, dat het melkoppervlak 35 steeds op een bepaalde plaats ten opzichte van de slede 26 gehouden wordt. De snelheid van de slede 26 is dan een maat voor de melkstroom.

15 In figuur 4 is een alternatieve uitvoeringsvorm ge toond, waarbij een sensor 41 op een slede 26 is geplaatst, waarbij de slede 26 in de richting A of daar aan tegengesteld kan worden bewogen. In een melkglas 40 staat een hoeveelheid melk 43 met een melkoppervlak 42. Boven het 20 melkoppervlak 42 is door de stroming in de melk 43 een hoe veelheid schuim 44 ontstaan. De sensor 41 zendt straling en detecteert teruggekaatste straling. Aan de hand van de teruggekaatste straling kan de sensor 41 vaststellen of er op de hoogte van de sensor 41 melk aanwezig is, of dat er 25 sprake is van schuim. De sensor 41 werkt bijvoorbeeld met infrarood straling, maar ook andere straling is denkbaar. Door de sensor 41 met de slede 26 langs het melkglas 40 te bewegen is het mogelijk de hoogte van het melkoppervlak 42 vast te stellen.

30 Naast de hiervoor beschreven uitvoeringsvorm is ook een hoogtemeting van een vloeistofoppervlak volgens de uitvinding denkbaar waarbij een sensor waarmee een afstand tot ί V ' ..... ' s , 11 een vloeistofoppervlak detecteerbaar is, zoals bijvoorbeeld een ultrasoonsensor, op een slede geplaatst is en door de slede op een constante afstand van het vloeistofoppervlak wordt gehouden. De positie van de slede is dan een maat 5 voor de hoogte van het vloeistofoppervlak.

' ' 0 S3.

Claims (9)

1. Inrichting voor het meten van de hoogte van een vloeistofoppervlak (5,35;42) met een sensor (31;36-39;41) waarmee het vloeistofoppervlak detecteerbaar is met het 5 kenmerk, dat de sensor met een positioneringssysteem (26,27) verplaatsbaar is in een het vloeistofoppervlak snijdende richting (A).

2. Inrichting volgens conclusie 1 waarbij de vloeistof in een opvangvat (4;34;40) kan worden opgevangen met 10 het kenmerk, dat de sensor geen contact maakt met de vloeistof (6;43) .

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de sensor geplaatst is op een slede (26) die beweegbaar is langs een wand (11,40) waardoor het vloeisto- 15 foppervlak door de sensor detecteerbaar is.

4. Melkinrichting omvattende een opvangvat (4;34;40) voor het opvangen van van een zoogdier afgenomen melk en voorzien van een inrichting volgens een der voorgaande conclusies, een met een afsluiter (3) afsluitbare toevoerlei- 20 ding (2) naar het opvangvat, een vacuümaansluiting (V) aan het opvangvat en een afvoer (10) met het kenmerk, dat het opvangvat kan worden verbonden met een drukbron (P).

5. Melkinrichting voor het in een opvangvat (4;34;40) opvangen van van een zoogdier afgenomen melk 25 voorzien van een inrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat een melkleiding (2) naar het opvangvat (34) en/of het opvangvat (4) voorzien zijn van een gekoeld oppervlak (7;33) voor het koelen van de opgevangen melk.

6. Werkwijze voor het met een sensor (31;36-39;41) waarmee een vloeistofoppervlak (5,35;42) detecteerbaar is • Λ * <· τ · meten van de hoogte van het vloeistofoppervlak met het kenmerk, dat de sensor door een positioneringssysteem (26,27) in een het vloeistofoppervlak snijdende richting (A) wordt bewogen en dat de positie van de sensor op het moment dat 5 deze het vloeistofoppervlak detecteert wordt vastgelegd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de sensor door het positioneringssysteem afwisselend van onder naar boven en van boven naar onder wordt bewogen.

8. Werkwijze voor het melken van een dier waarbij de 10 melk wordt opgevangen in een opvangvat (4;34;40), waarbij de melkstroom wordt gemeten door het overeenkomstig conclusie 6 of 7 meten van de veranderingen in de hoogte van het vloeistofoppervlak in het opvangvat en waarbij nadat de melkstroom kleiner is dan een instelbare waarde de opgevan-15 gen melk wordt getransporteerd naar een verzamelvat (23) met het kenmerk, dat de melk uit het opvangvat naar het verzamelvat wordt getransporteerd door het aanbrengen van atmosferische- of overdruk op het melkoppervlak in het opvangvat .

9. Werkwijze volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat de opgevangen melk voor het transport uit het opvangvat wordt gekoeld.