NL1002600C2

NL1002600C2 - Hoeveelheidsmeter en inrichting voor het melken van dieren, voorzien van een dergelijke meter.

Info

Publication number: NL1002600C2
Application number: NL1002600A
Authority: NL
Inventors: Karel Van Den Berg
Original assignee: Maasland Nv
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-17
Also published as: EP0795268B1; EP1155610B1; EP1155610A3; DE69737041D1; EP1155610A2; DE69713188T2; DE69713188D1; EP0795268A1; DE69737041T2

Description

HOEVEELHEIDSMETER EN INRICHTING VOOR HET MELKEN VAN DIEREN, VOORZIEN VAN EEN DERGELIJKE METER

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een hoeveelheidsmeter voor het vaststellen van de door een 5 leiding stromende hoeveelheid vloeistof. Overeenkomstig de uitvinding kan een eenvoudige en betrouwbare hoeveelheidsmeter worden verkregen, wanneer deze is voorzien van twee, op een bepaalde meetafstand van elkaar in de leiding aangebrachte elektrisch geleidende elementen die in verbin-10 ding staan met een elektronische schakeling, waarbij de doorsnede van de leiding althans over de meetafstand zodanig is bemeten, dat tijdens het doorstromen van de vloeistof het volume van de leiding over de meetaf stand gedurende een zekere tijd volledig is gevuld, en waarbij voorts in de 15 elektronische schakeling uit het hierin gemeten elektrisch geleidingsvermogen (G(t)) van de vloeistof, alsmede uit dimensioneringsparameters van de hoeveelheidsmeter en de stroomsnelheid (v) van de vloeistof, de doorgestroomde hoeveelheid (V) vloeistof wordt bepaald. In het bijzonder kan 20 de elektronische schakeling een microprocessor omvatten, waarin uit het elektrisch geleidingsvermogen (G(t)) althans in benadering de grootte van het tijdsinterval (At) wordt bepaald gedurende hetwelk een te meten hoeveelheid vloeistof door de leiding is gestroomd en waarin de doorgestroomde 25 hoeveelheid (V) vloeistof althans bij benadering wordt bepaald door de relatie V = a*v*At, waarbij a de grootte van het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de leiding tussen de elektrisch geleidende elementen voorstelt en de waarde van de stroomsnelheid v wordt vastgesteld door ijking. Meer in 30 detail kan in de microprocessor het absolute geleidingsvermogen (Gabs), vastgesteld in de tijd dat de ruimte in de leiding tussen de meetpunten volledig met vloeistof is gevuld, worden bepaald, alsmede een hiervan afhankelijke drempelwaarde (0*0^3), waarna de grootte van 35 het, door de het elektrisch geleidingsvermogen bepalende functie (G(t)) beschreven oppervlak, voor zover de functiewaarden boven de drempelwaarde («‘G^g) uitsteken, wordt berekend, waarbij het verschil (GabB - a*Gabe) tussen 1002600 2 het absolute geleidingsvermogen (Gabs) en de drempelwaarde (a*Gaba) is genormeerd op een constante waarde, bijvoorbeeld "1", welk oppervlak de waarde van het tijdsinterval (At) bepaalt. Om een zo constant mogelijke stroomsnelheid (v) van 5 de vloeistof door de hoeveelheidsmeter te verkrijgen, is deze aangesloten op een bufferreservoir en is een omloopleiding aanwezig die enerzijds is aangesloten op dit bufferreservoir aan of nabij de bovenzijde daarvan en die anderzijds uitmondt in de afvoerleiding van de hoeveelheidsmeter. In de 10 microprocessor kan de stroomsnelheid van de vloeistof worden bepaald door een door ijking verkregen constante waarde te corrigeren met een factor die afhankelijk is van de, in het bufferreservoir aanwezige door te stromen hoeveelheid vloeistof en de hoek waaronder de hoeveelheidsmeter op het buffer-15 reservoir is aangesloten, welke factor voor een aantal in het bufferreservoir aanwezige hoeveelheidswaarden en voor een bepaalde boekwaarde door ijking is verkregen.

Voor het bepalen van het absolute geleidingsvermogen (Gabs) is het nodig dat de doorsnede van 20 de leiding althans over de meetafstand zodanig is bemeten, dat tijdens het door stromen van de vloeistof het volume van de leiding althans over de meetafstand gedurende een zekere tijd volledig is gevuld. In verband daarmee en zeker wanneer kleine hoeveelheden vloeistof achtereenvolgens stootsgewijze 25 door de leiding lopen, is het gunstig wanneer de leiding is voorzien van een vernauwing en de elektrisch geleidende elementen in deze vernauwing zijn aangebracht. In een concrete uitvoeringsvorm wordt elk van de elektrisch geleidende elementen gevormd door een pijpstuk, welke beide 30 pijpstukken op een bepaalde onderlinge afstand (1) van elkaar worden gehouden door een verder pijpstuk van een elektrisch niet geleidend materiaal en met een inwendige diameter die gelijk is aan die van de aangrenzende delen van de beide elektrisch geleidende pijpstukken. Wanneer daarbij de vloei-35 stofstroom stootsgewijze door de leiding stroomt, kan in de microprocessor van elk van deze vloeistoffen de hoeveelheid (V) worden bepaald en hieruit door sommatie de totale hoeveelheid (Vtot).

1002600 3

Overeenkomstig een verder aspect van de uitvinding kan de hoeveelheidsmeter, zoals deze hiervoor is omschreven, worden toegepast in een inrichting voor het melken van dieren, zoals koeien. Daarbij zal niet alleen het elektrisch 5 geleidingsvermogen van de melk van de onderscheiden dieren verschillen, ook zal deze bij eenzelfde dier bij opeenvolgende melkbeurten anders kunnen zijn, bijvoorbeeld omdat zich een latente mastitis heeft voorgedaan. Zelfs kan dit elektrisch geleidingsvermogen tijdens het melken van een dier 10 een weinig van waarde veranderen, hetgeen zich bijvoorbeeld voordoet bij voormelk die in het algemeen een elektrisch geleidingsvermogen heeft dat afwijkt van de daarna te verkrijgen melkstroom. Bovendien wordt bij het melken de melkstroom stootsgewijze verkregen en wel afhankelijk van de 15 pulsatiefrequentie waarmede het melken plaatsvindt. Door het gebruik van de hiervoor omschreven hoeveelheidsmeter kan met al deze bijzondere omstandigheden rekening worden gehouden.

Overeenkomstig de uitvinding zal de inrichting voor het melken van dieren zijn voorzien van melkbekers, die 20 aansluitbaar zijn op de spenen van de te melken dieren en een melktank voor de opvang van de via de melkbekers verkregen melk, waarbij in een leiding tussen één of meer melkbekers en de melktank een bufferreservoir met daarop aangesloten een hoeveelheidsmeter van het hiervoor omschreven type is op-25 genomen, waarbij verder een omloopleiding is aangebracht die enerzijds is aangesloten op dit bufferreservoir aan of nabij de bovenzijde daarvan en die anderzijds uitmondt in de afvoerleiding van de hoeveelheidsmeter. Door tussen elke melkbeker en de melktank een dergelijk bufferreservoir met 30 daarop aangesloten de hoeveelheidsmeter aan te brengen, kan de uit de afzonderlijke uierkwartieren van het dier verkregen hoeveelheid melk worden bepaald.

De toepassing van een hoeveelheidsmeter van het hiervoor omschreven type in een inrichting voor het melken 35 van dieren is in het bijzonder van belang wanneer deze inrichting is voorzien van een melkrobot voor het automatisch reinigen van de spenen, het automatisch aansluiten van de melkbekers aan deze spenen, het automatisch melken van het 1002600 4 dier en het automatisch van de spenen afnemen van de melkbekers.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren, waarvan: 5 Figuur 1 op schematische wijze een inrichting voor het melken van dieren toont, welke is voorzien van een hoeveelheidsmeter overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 2 een uitvoeringsvorm van de hoeveelheidsmeter overeenkomstig de uitvinding toont; 10 Figuur 3 een detail van deze hoeveelheidsmeter laat zien, terwijl in

Figuur 4 een diagram is afgebeeld aan de hand waarvan de werking van de hoeveelheidsmeter wordt toegelicht.

In figuur 1 is een melkinstallatie 1 voor een 15 inrichting voor het automatisch melken van een dier afgebeeld, waarbij eenvoudigheidshalve is volstaan met deze melkinstallatie weer te geven voor slechts één melkbeker 2. Voorts is een buffervat in de vorm van een melkglas 3 aanwezig. De met behulp van de melkbekers 2 per uierkwartier 20 gewonnen melk wordt over een afzonderlijke melkleiding 4 toegevoerd aan het melkglas 3. Vanaf het melkglas 3 wordt de melk met behulp van een pomp 5 over een melkafvoerleiding 6 toegevoerd aan een melktank 7. De melkinstallatie omvat voorts, voor zover van belang voor de onderhavige uitvinding, 25 een pulsatorsysteem 8 voor de vier melkbekers 2. De vacuüm-leiding 9 voor het pulsatorsysteem 8 is aangesloten op een vacuümpomp met balanstank.

In de melkleiding 4 is de hoeveelheidsmeter 10 overeenkomstig de uitvinding opgenomen. Deze omvat hier een 30 doorstroomelement 11, opgebouwd uit een tweetal elektrisch geleidende elementen 12 en 13, elk gevormd door een pijpstuk, welke beide pijpstukken op een bepaalde onderlinge afstand 1 van elkaar worden gehouden door een verder pijpstuk 14 van een elektrisch niet geleidend materiaal en met een inwendige 35 diameter die gelijk is aan die van de aangrenzende delen van de beide elektrisch geleidende pijpstukken 12 en 13. Deze diameter heeft een doorsnede-oppervlak a, zodat het volume in het doorstroomelement 11 tussen de beide elektrisch 1002600 5 geleidende elementen 12 en 13 de waarde a*l bezit. Dit volume dient zodanig te zijn bemeten dat, wanneer hier een vloeistof door stroomt, dit gedurende een zekere tijd volledig is gevuld. De elektrisch geleidende elementen 12 en 13 zijn 5 aangesloten op een elektronische schakeling 15, waarin het elektrisch geleidingsvermogen G(t) van de door het doorstroomelement 11 gaande vloeistof wordt bepaald. Voor de hoeveelheidsmeting is het van belang dat ten minste gedurende enige tijd het elektrisch geleidingsvermogen van een 10 gedefinieerd volume wordt bepaald. Deze waarde voor het elektrisch geleidingsvermogen wordt aangegeven als G^g. Wanneer de hoeveelheid vloeistof die door het doorstroomelement 11 stroomt te gering is of hier stootsgewijze doorheen gaat, zal het wellicht noodzakelijk 15 zijn het volume a*l relatief klein te houden. Zoals aangegeven in figuur 3 is in de daarin afgebeelde uitvoeringsvorm in het doorstroomelement 11 een vernauwing aangebracht die het volume a*l klein houdt.

In de melkleiding 4 is behalve het 20 doorstroomelement 11 een bufferreservoir 16 opgenomen. Dit bufferreservoir is aanwezig om een zo stationair mogelijke vloeistof stroom door het doorstroomelement 11 te laten gaan, hetgeen van belang is wanneer de vloeistof onregelmatig of stootsgewijze wordt toegevoerd. Om deze reden is het buffer-25 reservoir 16 in de onderhavige uitvoeringsvorm trechtervormig uitgevoerd en wordt de vloeistof aan de bovenzijde daarvan toegevoerd en wel zodanig dat de vloeistof langs de trechter-wand omlaag wordt geleid. Zo nodig kan onderin het bufferreservoir 16 nog een extra geleidingselement worden aan-30 gebracht, om een stationair verloop van de vloeistofstroom positief te beïnvloeden. Voorts is hiertoe een omloopleiding 17 aanwezig die enerzijds is aangesloten op dit bufferreservoir 16 aan of nabij de bovenzijde daarvan en die anderzijds uitmondt in de afvoerleiding van de hoeveelheidsmeter 10, dat 35 wil zeggen in dat deel van de melkleiding 4 dat is aangesloten op de uitgang van het doorstroomelement 11. Hierdoor wordt het drukverschil over de hoeveelheidsmeter in hoofdzaak beperkt tot de druk, die door de hoeveelheid vloeistof in het 10 0 ? 60 0 6 bufferreservoir 16 wordt uitgeoefend. De hoeveelheidsmeter is verder onder een zekere hoek, in de onderhavige uitvoeringsvorm tussen de 20* en 50’, op het bufferreservoir 16 aangesloten. De stroomsnelheid v van de vloeistof door het 5 doorstroomelement 11 wordt bepaald door een door ijking verkregen constante waarde te corrigeren met een factor die afhankelijk is van de, in het bufferreservoir 16 aanwezige door te stromen hoeveelheid vloeistof en de hoek waaronder de hoeveelheidsmeter, in het bijzonder het doorstroomelement 11 10 op het bufferreservoir 16 is aangesloten. Deze correctiefactor kan voor verschillende in het bufferreservoir aanwezige vloeistofhoeveelheden en voor een bepaalde hoekwaarde door ijking worden verkregen. Door de genoemde constante waarde met de correctiefactor in het geheugen van een microprocessor 15 18 of andersoortige computer op te slaan, is, afhankelijk van een verondersteld of, uiteraard beter, een gemeten vloeistofniveau in het bufferreservoir 16 de, voor de bepaling van de door te stromen hoeveelheid vloeistof, benodigde doorstroomsnelheid v van de vloeistof bekend. Uiteraard werkt 20 de hoeveelheidsmeter eveneens wanneer deze snelheid op andere wijze kan worden bepaald.

In figuur 4 is het verloop van het elektrisch geleidingsvermogen G(t) in de tijd t aangegeven en wel in de situatie dat de, via een melkbeker uit een uierkwartier van 25 een koe gewonnen melk stootsgewijze wordt toegevoerd aan de hoeveelheidsmeter 10. De frequentie waarmede de melk hieraan wordt toegevoerd, wordt bepaald door het pulsatorsysteem 8. Het maximale geleidingsvermogen, vastgesteld in de tijdsintervallen dat het volume a*l volledig is gevuld is 30 hierin aangegeven met Gabs. De waarde van Gaba varieert enigszins bij het voortschrijden van een melkbeurt; deze waarde is bovendien verschillend voor elke koe. Omdat na het voorbij stromen van de melk door het volume a*l altijd een dunne filmlaag van melk achterblijft, wordt vrijwel permanent 35 een geleidingsvermogen met het karakter van achtergrondruis gemeten. Wanneer zich werkelijk een relevante hoeveelheid melk in het volume a*l bevindt, dan wordt een geleidingsvermogen boven een zekere drempelwaarde a*Gabg 1002600 7 gemeten; bij de onderhavige toepassing blijkt oc in de grootte-orde van 0,3 è 0,4 te liggen. Het verdient de voorkeur een van Gabs afhankelijke drempelwaarde te kiezen, in plaats van een constante drempelwaarde. Het verschil 5 G^g - a*Gabs kan dan worden genormeerd op een constante waarde, bijvoorbeeld "1". De hoeveelheidsmeting mag immers niet afhankelijk zijn van verschillen in elektrisch geleidingsvermogen van de melk bij verschillende dieren. Door met relatief hoge frequentie het geleidingsvermogen te meten 10 voor zover dit boven de drempelwaarde komt, kan in de computer het door de functie G(t) beschreven oppervlak, voor zover de functiewaarden boven de drempelwaarde uitstéken, worden berekend, hetgeen door de toegepaste normering van de waarde Gabs - c^G^g betekent dat een gemiddelde waarde At kan 15 worden bepaald, dat wil zeggen de tijd dat een melkstoot door het doorstroomelement 11 gaat. Voor een dergelijke melkstoot geldt dat deze een hoeveelheid melk V = a*v*At representeert. Wanneer voor elk van deze vloeistofstoten de hoeveelheid V is bepaald, kan hieruit door sommatie de totale hoeveelheid Vtot 20 worden berekend.

De hier beschreven hoeveelheidsmeter 10 kan in het bijzonder worden toegepast bij een inrichting voor het automatisch melken van dieren, zoals koeien, welke is voorzien van een onder besturing van de computer 18 staande 25 melkrobot 19 voor het automatisch aan- en af koppelen van de melkbekers aan, respectievelijk van de spenen van een dier. Juist in een dergelijke inrichting is het, door het ontbreken van permanente menselijke controle, van belang over een betrouwbare hoeveelheidsmeter te kunnen beschikken. De uit de 30 afzonderlijke kwartieren verkregen hoeveelheid melk kan steeds worden bijgehouden, waarmede tevens een geregelde bewaking van de gezondheidstoestand van de uier wordt gerealiseerd.

De uitvinding is geenszins beperkt tot de hier 35 beschreven uitvoeringsvorm, doch omvat tevens allerlei alternatieven hiervoor, in het bijzonder die, welke zijn aangegeven in de beschrijvingsinleiding, uiteraard voor zover deze onder de hiernavolgende conclusies vallen.

1002600

Claims

1. Hoeveelheidsmeter voor het vaststellen van de door een leiding stromende hoeveelheid vloeistof, met het kenmerk, dat deze is voorzien van twee, op een bepaalde meetafstand 5 van elkaar in de leiding aangebrachte elektrisch geleidende elementen die in verbinding staan met een elektronische schakeling, waarbij de doorsnede van de leiding althans over de meetafstand zodanig is bemeten, dat tijdens het doorstromen van de vloeistof het volume van de leiding over 10 de meetafstand gedurende een zekere tijd volledig is gevuld, en waarbij voorts in de elektronische schakeling uit het hierin gemeten elektrisch geleidingsvermogen (G(t)) van de vloeistof, alsmede uit dimensioneringsparameters van de hoeveelheidsmeter, en de stroomsnelheid (v) van de vloeistof, 15 de doorgestroomde hoeveelheid (V) vloeistof wordt bepaald.

2. Hoeveelheidsmeter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektronische schakeling een microprocessor omvat, waarin uit het elektrisch geleidingsvermogen (G(t)) althans in benadering de grootte van het tijdsinterval (At) 20 wordt bepaald gedurende hetwelk een te meten hoeveelheid vloeistof door de leiding is gestroomd en waarin de doorgestroorade hoeveelheid (V) vloeistof althans bij benadering wordt bepaald door de relatie V = a*v*At, waarbij a de grootte van het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de 25 leiding tussen de elektrisch geleidende elementen voorstelt en de waarde van de stroomsnelheid v wordt vastgesteld door ijking.

3. Hoeveelheidsmeter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in de microprocessor het absolute 30 geleidingsvermogen (Gabe)/ vastgesteld in de tijd dat de ruimte in de leiding tussen de meetpunten volledig met vloeistof is gevuld, wordt bepaald, alsmede een hiervan afhankelijke drempelwaarde {^G^g), waarna de grootte van het, door de het elektrisch geleidingsvermogen bepalende 35 functie (G(t)) beschreven oppervlak, voor zover de functiewaarden boven de drempelwaarde (a*Gabs) uitsteken, wordt berekend, waarbij het verschil (GabB - cr*Gabs) tussen 1002600 het absolute geleidingsvermogen (Gabs) en de drempelwaarde (a*Gabs) iB genormeerd op een constante waarde, bijvoorbeeld “1", welk oppervlak de waarde van het tijdsinterval (at) bepaalt.

4. Hoeveelheidsmeter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze is aangesloten op een bufferreservoir en dat een omloopleiding aanwezig is die enerzijds is aangesloten op dit bufferreservoir aan of nabij de bovenzijde daarvan en die anderzijds uitmondt in de 10 afvoerleiding van de hoeveelheidsmeter.

5. Hoeveelheidsmeter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het bufferreservoir een naar onderen toe trechtervormig verloop heeft.

6. Hoeveelheidsmeter volgens conclusie 4 of 5, met het 15 kenmerk, dat de hoeveelheidsmeter onder een hoek tussen de 20* en 50* op het bufferreservoir is aangesloten.

7. Hoeveelheidsmeter volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat in de microprocessor de stroomsnelheid van de vloeistof wordt bepaald door een door ijking verkregen 20 constante waarde te corrigeren met een factor die afhankelijk is van de, in het bufferreservoir aanwezige door te stromen hoeveelheid vloeistof en de hoek waaronder de hoeveelheidsmeter op het bufferreservoir is aangesloten, welke factor voor een aantal in het bufferreservoir aanwezige 25 hoeveelheidswaarden en voor een bepaalde hoekwaarde door ijking is verkregen.

8. Hoeveelheidsmeter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de leiding is voorzien van een vernauwing en de elektrisch geleidende elementen in deze 30 vernauwing zijn aangebracht.

9. Hoeveelheidsmeter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat elk van de elektrisch geleidende elementen wordt gevormd door een pijpstuk, welke beide pijpstukken op een bepaalde onderlinge afstand (1) van 35 elkaar worden gehouden door een verder pijpstuk van een elektrisch niet geleidend materiaal en met een inwendige diameter die gelijk is aan die van de aangrenzende delen van de beide elektrisch geleidende pijpstukken. 1002600

10. Hoeveelheidsmeter volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat, wanneer de vloeistofstroom stootsgewijze door de leiding stroomt, in de microprocessor van elk van deze vloeistof stoten de hoeveelheid (V) wordt 5 bepaald en hieruit door sommatie de totale hoeveelheid (Vtot) ·

11. Inrichting voor het melken van dieren, zoals koeien, voorzien van een hoeveelheidsmeter volgens een der voorgaande conclusies.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat deze is voorzien van melkbekers die aansluitbaar zijn op de spenen van te melken dieren en een melktank voor de opvang van de via de melkbekers verkregen melk, waarbij in een leiding tussen een of meer melkbekers en de melktank een 15 bufferreservoir met daarop aangesloten de hoeveelheidsmeter volgens een der conclusies 1 - 10 is opgenomen en waarbij verder een omloopleiding aanwezig is die enerzijds is aangesloten op dit bufferreservoir aan of nabij de bovenzijde daarvan en die anderzijds uitmondt in de afvoerleiding van de 20 hoeveelheidsmeter.

13. Inrichting volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat een melkrobot aanwezig is voor het automatisch reinigen van de spenen, het automatisch aansluiten van de melkbekers aan deze spenen, het automatisch melken van het 25 dier en het automatisch van de spenen afnemen van de melkbekers. 1002600