PL221801B1

PL221801B1 - Control and stabilization automatic steering system of suction vacuum pressure in the cow milking apparatus

Info

Publication number: PL221801B1
Application number: PL403617A
Authority: PL
Inventors: Henryk Juszka; Stanisław Lis; Marcin Tomasik
Original assignee: Univ Rolniczy Im Hugona Kołłątaja W Krakowie
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2016-05-31
Also published as: PL403617A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ sterowania i stabilizacji podciśnienia ssącego w komorze podstrzykowej kubków udojowych stosowanych w maszynowym doju krów.The subject of the invention is a system for controlling and stabilizing the suction vacuum in the under-teat chamber of teat cups used in machine cow milking.

W przypadku klasycznych rozwiązań konstrukcyjnych aparatów udojowych do komory mlecznej kolektora spływa mleko z kubków udojowych w procesie maszynowego doju krów. Kolektor połączony jest krótkimi przewodami mlecznymi z czterema kubkami udojowymi, po jednym dla każdej ćwiartki wymienia krowy. Krótkie przewody mleczne spełniają dwie funkcje a mianowicie, oprócz odprowadzania mleka do kolektora, dostarczają również podciśnienie do kubków udojowych krowy. Podczas działania tak skonstruowanego aparatu, w jego kolektorze występują wahania podciśnienia, wynikające z natury zachodzących w tym czasie zjawisk fizycznych w zespole elementów tworzących jego ko nstrukcję. Wahania podciśnienia wywołane są zamykającymi się podczas taktów ssania i masażu gumami strzykowymi (w kubkach udojowych) i malejącą w wyniku tego zjawiska objętością komór podstrzykowych, połączonych za pośrednictwem krótkich przewodów mlecznych z kolektorem.In the case of classic design solutions of milking apparatuses, milk flows from the milking cups into the milk chamber of the collector in the process of machine milking cows. The collector is connected by short milk pipes to four teat cups, one for each quarter exchanges the cows. The short milk pipes perform two functions, namely, in addition to draining the milk to the collector, they also provide a negative pressure to the cow's teat cups. During the operation of such a constructed apparatus, vacuum fluctuations occur in its collector, resulting from the nature of the physical phenomena occurring at that time in the set of elements that make up its structure. Vacuum fluctuations are caused by teat rubbers (in teat cups) closing during the sucking and massage cycles and the resulting decrease in the volume of the under-teat chambers, connected with the collector via short milk pipes.

W stosowanych powszechnie rozwiązaniach konstrukcyjnych aparatów udojowych mleko spływa z ćwiartek wymienia do jednego kolektora, skąd na skutek wahań podciśnienia ssącego istnieje możliwość cofania się mleka pod strzyki wymienia, co często prowadzi, do przenoszenia zarazków pomiędzy strzykami, a w efekcie pogarsza zdrowotność wymienia. Innym ważnym zagadnieniem, którego nie udało się producentom urządzeń udojowych skutecznie rozwiązać jest precyzyjny pomiar chwilowego objętościowego wypływu mleka ze strzyka wymienia krowy.In commonly used design solutions of milking apparatuses, the milk flows from the quarters of the udder to one collector, from where, due to fluctuations in the suction vacuum, there is a possibility of milk flowing back under the teats of the udder, which often leads to the transfer of germs between teats and, as a result, worsens the health of the udder. Another important issue that the manufacturers of milking equipment failed to solve effectively is the precise measurement of the instantaneous volumetric flow of milk from the teat of a cow's udder.

Chociaż na rynku urządzeń pomiarowych jest wiele przepływomierzy, to jednak specyfika pomiaru wypływu mleka nie pozwala na stosowanie większości z nich. Te oferowane przez producentów urządzeń udojowych posiadają małą dokładność pomiarową lub nie wytwarzają sygnału analogowego.Although there are many flow meters on the market for measuring devices, the specificity of milk flow measurement does not allow the use of most of them. Those offered by the manufacturers of milking equipment have a low measuring accuracy or do not produce an analog signal.

W zgłoszeniu patentowym P. 399 045 opisany został kolektor autonomicznego aparatu udojowego złażony z czterech identycznych cylindrycznych kolumn, z których każda posiada dwie komory usytuowane symetrycznie W sklepieniu komór znajdują się otwory, od których poprowadzone są króćce z przewodami doprowadzającymi podciśnienie ssące, a pomiędzy nimi znajdują się symetrycznie rozmieszczone czujniki podciśnienia. Po bokach otworów usytuowane są czujniki pomiaru poziomu mleka w komorach, a obok czujników w pobliżu ścian bocznych komór znajdują się otwory doprowadzające powietrze atmosferyczne z filtrami cząstek stałych. W dolnej partii komór znajdują ujście przewody doprowadzające mleko. Przewód doprowadzający mleko do jednej komory i przewód doprowadzący podciśnienie do drugiej komory posiadają korzystnie jeden wspólny zawór zaciskowy i odwrotnie. Przewody doprowadzające podciśnienie do komór łączą się nad komorami z układem regulacji podciśnienia. Natomiast przewody doprowadzające mleko do komór połączone w trójniki.Patent application P. 399 045 describes a collector of an autonomous milking machine consisting of four identical cylindrical columns, each of which has two symmetrically located chambers. There are openings in the vault of the chambers, from which stub pipes with suction suction lines are led, and between them there are symmetrically placed vacuum sensors. On the sides of the openings, there are sensors for measuring the milk level in the chambers, and next to the sensors, near the side walls of the chambers, there are openings for supplying atmospheric air with particulate filters. In the lower part of the chambers, there are openings for milk supply lines. The line for supplying milk to one chamber and the line for supplying vacuum to the other chamber preferably have one common pinch valve, and vice versa. The lines supplying the vacuum to the chambers connect above the chambers with the vacuum regulation system. On the other hand, the lines supplying milk to the chambers are connected in tees.

W podstawach komór znajdują się symetrycznie rozmieszczone odpływy, po jednym do każdej komory, przechodzące w przewody odprowadzające mleko z obu komór kolumny do instalacji mlecznej. Na przewodach zainstalowane są zawory zaciskowe, zamykające komory.In the bases of the chambers there are symmetrically arranged outlets, one for each chamber, leading to the milk discharge pipes from both chambers of the column to the milk installation. Pinch valves are installed on the lines to close the chambers.

W tego rodzaju aparacie udojowym każda z kolumn wymaga odrębnego układu sterowania i stabilizacji podciśnienia.In this type of milking cluster, each of the columns requires a separate control and vacuum stabilization system.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że do kolumny aparatu udojowego podłączony jest za pomocą przewodu rurowego akumulacyjny zbiornik podciśnieniowy, który to zbiornik jest z kolei podłączony za pomocą przewodu do standardowego agregatu próżniowego. Jednocześnie znajdujące się w kolumnie aparatu udojowego czujniki podciśnienia i chwilowego natężenia wypływu mleka ze strzyka wymienia krowy są sprzężone obwodem elektronicznym z mikroprocesorową jednostką sterującą, która z kolei jest sprzężona z proporcjonalnym zaworem elektromagnetycznym i czujnikiem podciśnienia, które są zainstalowane do akumulacyjnego zbiornika podciśnieniowego.The essence of the solution according to the invention consists in the fact that a vacuum accumulator tank is connected to the column of the milking cluster by means of a pipe, which tank is in turn connected by a pipe to a standard vacuum unit. At the same time, the sensors of the vacuum and the instantaneous flow of milk from the teat of the cow's udder located in the column of the milking machine are connected by an electronic circuit with a microprocessor control unit, which in turn is coupled with a proportional solenoid valve and a vacuum sensor, which are installed in the accumulative vacuum tank.

Korzystnie proporcjonalny zawór elektromagnetyczny jest wyposażony w filtr cząstek stałych.Preferably, the proportional solenoid valve is equipped with a particle filter.

Zaletą przedstawionego rozwiązania jest możliwość autonomicznego traktowania każdej z ćwiartek wymienia krowy i wyeliminowanie wad dotychczas stosowanych urządzeń. Zastosowanie układu według wynalazku umożliwia kontrolowanie podciśnienia pod każdym strzykiem indywidualnie, jego stabilizację i kształtowanie w zależności od natężenia wypływu mleka. Wykorzystanie w algorytmie sterowania korelacji pomiędzy wypływem mleka a wartością podciśnienia daje możliwość uwzględnienia cech osobniczych krów w zakresie oddawania mleka. Dzięki zbliżeniu parametrów deju do cech osobniczych krów przedstawiony wynalazek pozwoli ograniczyć ich zapadalność na choroby wymion i w ten sposób jego zastosowanie przyniesie wymiernie korzyści finansowe hodowcom.The advantage of the presented solution is the possibility of autonomous treatment of each quarter of a cow's udder and elimination of the disadvantages of devices used so far. The use of the system according to the invention makes it possible to control the negative pressure under each teat individually, its stabilization and shaping depending on the intensity of milk flow. The use of the correlation between the milk flow and the value of negative pressure in the control algorithm makes it possible to take into account the individual characteristics of cows in terms of milk delivery. Due to the approximation of deju parameters to the individual characteristics of cows, the presented invention will reduce their incidence of udder diseases, and thus its application will bring measurable financial benefits to breeders.

Przykład wykonania przedstawiony został na rysunku.An exemplary embodiment is shown in the drawing.

PL 221 801 B1PL 221 801 B1

Do kolumny 2 aparatu udojowego dojarki z rozdzielnym transportem mleka i powietrza podłączony jest za pomocą przewodu 6 rurowego akumulacyjny zbiornik 1 podciśnieniowy, który to zbiornik i jest z kolei podłączony za pomocą przewodu 5 rurowego do standardowego agregatu próżniowego 7, który wytwarza podciśnienie dla całej instalacji udojowej. Znajdujące się w kolumnie aparatu udojowego 2 czujniki 10 podciśnienia i 8 chwilowego natężenia wypływu mleka ze strzyka są sprzężone obwodem elektronicznym z mikroprocesorową jednostką 3 sterującą, która z kolei jest sprzężona z proporcjonalnym zaworem 4 elektromagnetycznym i czujnikiem 9 podciśnienia, które są zainstalowane do akumulacyjnego zbiornika 1 podciśnieniowego. Proporcjonalny zawór 4 elektromagnetyczny jest wyposażony w filtr 11 cząstek stałych.A vacuum accumulator 1 is connected to column 2 of the milking machine with separate transport of milk and air by means of a pipe 6, which tank is in turn connected by means of a pipe 5 to a standard vacuum unit 7, which creates a negative pressure for the entire milking installation . The 2 sensors 10 for vacuum and 8 for the instantaneous intensity of the milk flow from the teat located in the column of the milking machine are connected by an electronic circuit with a microprocessor control unit 3, which in turn is coupled with a proportional solenoid valve 4 and a vacuum sensor 9, which are installed in the accumulation tank 1 vacuum pump. The proportional solenoid valve 4 is equipped with a particulate filter 11.

Na podstawie sygnału S1 wejściowego chwilowego natężenia wypływu mleka ze strzyka wymienia krowy następuje ustalenie wartości podciśnienia ssącego w komorze podstrzykowej kubka udojowego przez mikroprocesorową jednostkę 3 sterującą. Na podstawie wyznaczonej wartości podciśnienia mikroprocesorowa jednostka 3 sterująca określa wartość sygnału S2 wyjściowego sterującego stopniem otwarcia proporcjonalnego zaworu 4 elektromagnetycznego. Zawór 4 doprowadza otwarcia proporcjonalnego zaworu 4 elektromagnetycznego. Zawór 4 doprowadza odpowiednią ilość powietrza atmosferycznego do zbiornika 1 akumulacyjnego, oczyszczonego uprzednio w filtrze 11 cząstek stałych, przez co następuje żądana zmiana wartości podciśnienia. Mikroprocesorowa jednostka 3 sterująca na podstawie sygnału S4 pochodzącego z czujnika 9 podciśnienia w akumulacyjnym zbiorniku podciśnieniowym lub alternatywnie na podstawie sygnału S3 pochodzącego z czujnika 10 podciśnienia znajdującego się w kolumnie 2 autonomicznego aparatu udojowego weryfikuje i stabilizuje wartość podciśnienia ssącego dostarczanego do komory podstrzykowej kubka udojowego. Czujnik 9 przesyła sygnał S4 o podciśnieniu panującym w akumulacyjnym zbiorniku podciśnieniowym do modułu 1 sterującego.On the basis of the input signal S1 of the instantaneous flow rate of milk from the teat of a cow's udder, the value of the suction vacuum in the under-teat chamber of the teat cup is determined by a microprocessor control unit. On the basis of the determined vacuum value, the microprocessor control unit 3 determines the value of the output signal S2 which controls the degree of opening of the proportional solenoid valve 4. The valve 4 feeds the opening of the proportional solenoid valve 4. The valve 4 supplies an appropriate amount of atmospheric air to the accumulation tank 1, previously cleaned in the particle filter 11, thereby changing the vacuum value as required. The microprocessor control unit 3, on the basis of the signal S4 from the vacuum sensor 9 in the vacuum accumulator tank, or alternatively on the basis of the signal S3 from the vacuum sensor 10 in the column 2 of the autonomous milking machine, verifies and stabilizes the value of the suction vacuum supplied to the under-teat chamber of the teat cup. The sensor 9 transmits a signal S4 about the negative pressure prevailing in the vacuum accumulator tank to the control module 1.

Sygnał S4 z czujnika 9 znajdującego się w zbiorniku 1 akumulacyjnym jest wykorzystywany, gdy układ sterowania i stabilizacji podciśnienia współpracuje z aparatem udojowym nie posiadającym czujnika podciśnienia. Natomiast sygnał S3 jest wykorzystywany, gdy w aparacie udojowym dojarki jest zainstalowany czujnik podciśnienia dostarczający sygnał informujący o wartości podciśnienia.The signal S4 from the sensor 9 located in the accumulation tank 1 is used when the vacuum control and stabilization system cooperates with a milking cluster without a vacuum sensor. On the other hand, the signal S3 is used when a vacuum sensor is installed in the milking apparatus of the milking machine, which provides a signal informing about the vacuum value.

Wykaz oznaczeńList of designations

- akumulacyjny zbiornik podciśnieniowy;- accumulative vacuum tank;

- kolumna kolektora aparatu udojowego- collector column of the milking cluster

- mikroprocesorowa jednostka sterująca;- microprocessor control unit;

- proporcjonalny zawór elektromagnetyczny;- proportional solenoid valve;

- przewód podciśnieniowy;- vacuum hose;

- agregat próżniowy;- vacuum aggregate;

- czujnik pomiaru chwilowego natężenia wypływu mleka ze strzyka wymienia krowy;- sensor for measuring the instantaneous intensity of milk flow from the teat of a cow's udder;

- czujnik podciśnienia w zbiorniku akumulacyjnym;- vacuum sensor in the accumulation tank;

- czujnik podciśnienia w aparacie udojowym dojarki z rozdzielnym transportem mleka i powietrza (lub w kolumnie autonomicznego aparatu udojowego);- vacuum sensor in the milking apparatus of the milking machine with separate transport of milk and air (or in the column of an autonomous milking apparatus);

- filtr cząstek stałych;- particulate filter;

- sygnał chwilowego natężenia wypływu mleka ze strzyka wymienia krowy;- a signal of the instantaneous intensity of milk flow from the teat of a cow's udder;

- sygnał stopnia otwarcia proporcjonalnego zaworu elektromagnetycznego;- signal of the degree of opening of the proportional solenoid valve;

- sygnał podciśnienia w aparacie udojowym dojarki z rozdzielnym transportem mleka i powietrza (lub w kolumnie autonomicznego aparatu udojowego);- vacuum signal in the milking apparatus of the milking machine with separate transport of milk and air (or in the column of the autonomous milking apparatus);

- sygnał podciśnienia w akumulacyjnym zbiorniku podciśnieniowym.- vacuum signal in the accumulative vacuum tank.

Claims

Patent claim

1. System for controlling and stabilizing the suction vacuum in the under-teat chamber of the teat cup of the milking machine with separate transport of milk and air, equipped with a control module, characterized in that an accumulation tank (6) is connected to the column (2) of the milking machine by means of a pipe conduit (6). 1) vacuum, which tank (1) is in turn connected via a pipe (5) to a standard vacuum unit (7), at the same time the sensors (10) for vacuum and (8) for the instantaneous intensity located in the column of the milking apparatus (2) outflow of milk from the teat are coupled by an electronic circuit with a microprocessor unit (3)

The control unit is in turn coupled to a proportional solenoid valve (4) and a vacuum sensor (9) which are installed to the vacuum accumulator tank (1).

2. The system according to claim The method of claim 1, characterized in that the proportional solenoid valve (4) is provided with a particle filter (11).