RU2546868C1

RU2546868C1 - Milking machine

Info

Publication number: RU2546868C1
Application number: RU2013157675/13A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Козлов
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: milking machine comprises milking units, vacuum and milk lines, a milk gauge, a milk receiver and a vacuum source. The milk line in the milking area is divided over the entire length to the cascade-loop system in the form of independent inclined parts. Each of the parts has a geometric angle of inclination, corresponding to the laminar flow of milk and maximum flow rate of the pipeline. The independent inclined parts are connected by loops. The loop has a bending radius providing the minimum degree of overlap by the milk flow of the cross-sectional area of the pipe. The milking machine can be practically used in dairy farms and complexes.

EFFECT: milking machine by eliminating the vacuum reduction in the milking area of the milking pipeline to 2 kPa enables to stabilise the operation mode of the milking machine, and as a consequence, to increase the cow productivity per year, to reduce the incidence of cows with subclinical mastitis of mammary gland of animals.

1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к установкам для доения коров.The invention relates to agriculture, in particular to installations for milking cows.

Известно устройство для доения (а.с. СССР №1340678, МПК A01J 7/00), содержащее доильные аппараты, вакуумную и молочную трубную магистрали, молокомеры, молокоприемник и источник вакуума, в котором молочную магистраль делят на два участка. На первом участке молочной магистрали осуществляется технологический процесс машинного доения, а на втором участке - транспортировка молока в молочное отделение, что снижает перепад давлений на первом участке молочной магистрали и исключает монтаж подъемных арок для проезда мобильных транспортных средств.A device for milking (USSR AS No. 1340678, IPC A01J 7/00) is known, comprising milking machines, a vacuum and milk pipe lines, milk meters, a milk receiver and a vacuum source in which the milk pipe is divided into two sections. In the first section of the milk line, the machine milking process is carried out, and in the second section, milk is transported to the milk department, which reduces the pressure drop in the first section of the milk line and eliminates the installation of lifting arches for the passage of mobile vehicles.

Недостатками устройства являются невозможность увеличения гидравлического уклона, нестабильность движения газожидкостного потока молока в молочной магистрали на участке доения коров и подъем жидкости в начале второго участка магистрали только при перекрытии всего живого сечения трубы, что вызывает подъем жидкости при большей величине разрежения. Все это не приводит к уменьшению перепада давлений в молочной магистрали и способствует переходу ламинарного движения потока молока в турбулентное, что приводит к образованию в молочной магистрали пробкового движения молока по всей длине, разрушению белковой оболочки жировых шариков и сбиванию жира.The disadvantages of the device are the impossibility of increasing the hydraulic slope, the instability of the gas-liquid flow of milk in the dairy line at the milking section of the cows and the rise of liquid at the beginning of the second section of the line only when the entire living section of the pipe is blocked, which causes the liquid to rise at a larger vacuum. All this does not lead to a decrease in the pressure drop in the milk line and promotes the transition of the laminar motion of the milk flow to turbulent, which leads to the formation in the milk line of cork milk movement along the entire length, destruction of the protein coat of fat globules and fat loss.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности признаков является принятое за прототип устройство для доения (а.с. СССР №1438665, МПК A01J 5/00), содержащее доильные аппараты, вакуумную и молочную трубную магистрали, молокомеры, молокоприемник и источник вакуума, при этом по всей длине в верхней молочной магистрали, на участке, где производят доение коров, установлены воронкообразные вертикальные расширители, соединенные с молокомерами, из которых молоко направляется в нижний молокопровод. При машинном доении поток молока от доильного аппарата не разбегается по всей длине молочной магистрали, а сразу через расширители стекает в молокомеры и освобождает полностью молочную магистраль на прямом участке от наличия молока, что в отличие от аналога снижает и стабилизирует перепад разрежения в разветвленной трубной магистрали доильной установки.Closest to the claimed device according to the technical nature of the features is the milking device adopted for the prototype (as USSR AS No. 1438665, IPC A01J 5/00), containing milking machines, vacuum and milk pipe lines, milk meters, a milk receiver and a vacuum source, when this along the entire length in the upper dairy highway, in the area where the cows are milked, funnel-shaped vertical expanders are installed, connected to milk meters, from which milk is sent to the lower milk line. During machine milking, the milk flow from the milking machine does not disperse along the entire length of the milk line, but immediately flows through the expanders into milk meters and completely free the milk line in the direct section from the presence of milk, which, unlike its counterpart, reduces and stabilizes the differential pressure in the branched pipe line of the milking line installation.

Наиболее существенными недостатками данного устройства для доения являются двойное увеличение длины молочной магистрали на участке доения коров за счет наличия нижнего молокопровода, увеличение объема молочной магистрали в результате установки многочисленных молокомеров и значительное усложнение системы разветвления тупиковой трубной молочной магистрали доильной установки. Все это в совокупности не позволяет устранить перепад разрежения в молочной магистрали и удалить остатки молока и промывочной жидкости из молокомеров, при этом так же увеличивается трудоемкость по управлению молокомерами в процессе машинного доения и при их промывке.The most significant drawbacks of this milking device are a double increase in the length of the milk line in the cow milking area due to the presence of a lower milk line, an increase in the volume of the milk line as a result of the installation of numerous milk meters, and a significant complication of the branching system of the dead end pipe milk line of the milking unit. All this in aggregate does not allow eliminating the differential pressure in the milk line and removing residual milk and washing liquid from milk meters, while the complexity of managing milk meters during machine milking and when washing them also increases.

Задачей изобретения является устранение перепада разрежения в молочной магистрали на участке доения коров доильной установки за счет конструктивно-технологического упрощения движения газожидкостного потока молока по отношению к прототипу, обеспечивающего ламинарный характер его движения, что стабилизирует режим работы доильных аппаратов, вследствие чего повышается продуктивность животных, устраняются потери жировой фракции молока и снижается заболеваемость вымени коров маститом.The objective of the invention is to eliminate the differential pressure in the milk line at the milking site of the cows of the milking unit due to the structural and technological simplification of the gas-liquid flow of milk in relation to the prototype, which ensures the laminar nature of its movement, which stabilizes the operating mode of milking machines, thereby increasing animal productivity, are eliminated loss of fatty fraction of milk and the incidence of mastitis of the udder of cows is reduced.

Эта задача достигается тем, что в предлагаемой доильной установке, включающей доильные аппараты, соединяемые одновременно в процессе доения с вакуумной и молочной трубными магистралями, концы последних соединены с молокомерами и молокоприемником, к которому подключен источник вакуума, в отличие от прототипа молочная трубная магистраль на участке, где производится доение, разделена по всей длине на каскадно-петлевую систему, представляющую собой соединенные петлями независимые наклонные участки молокопровода с геометрическим углом наклона каждого из них, соответствующим ламинарному движению потока молока и максимальному расходу трубопровода, и с радиусом изгиба петли, обеспечивающим минимальную степень перекрытия жидкостью поперечного сечения трубы.This task is achieved by the fact that in the proposed milking unit, including milking machines that are connected simultaneously during milking with a vacuum and milk pipe lines, the ends of the latter are connected to milk meters and a milk receiver to which a vacuum source is connected, unlike the prototype milk pipe line , where milking is performed, is divided along the entire length into a cascade-loop system, which is a loop of independent inclined sections of the milk pipe with a geometric angle n clones of each, respective laminar motion milk flow and maximum flow conduit and a hinge bending radius, providing a minimum degree of overlap of the transverse section of the tube with liquid.

Необходимость деления молочной магистрали, где происходит доение, на каскадно-петлевую систему в виде раздельных наклонных участков, соединенных между собой петлями с определенным радиусом изгиба петли, объясняется тем, что фактическая величина уклона молочной магистрали существующих доильных установок не обеспечивает удаление молока из трубы молокопровода с ламинарным безнапорным характером движения газожидкостного потока согласно числа Рейнольдса. Поток молока растекается вдоль трубной молочной магистрали в разные стороны от молочного крана, к которому подсоединяется доильный аппарат в процессе доения, и таким образом заполняется весь стойловый участок молокопровода. При этом первоначальное ламинарное движение потока молока преобразуется в турбулентное, в результате чего возникает пробкообразование в трубе. При турбулентном движении потока молока согласно гидродинамической теории маслообразования Кука-Асейкина возникают вихри и создают эффект сепарации молока, что вызывает разрушение белковых оболочек жировых шариков и их дальнейшее сбивание. Эвакуация молока из молочной магистрали происходит за счет гидравлического уклона в сторону молокоприемника. Величина гидравлического уклона определяется в основном длиной трубопровода. При длинном трубопроводе движение потока можно принять равномерным и, учитывая равенство гидродинамического давления и скоростей в начале и конце сечения трубы при безнапорном режиме течения потока молока, величину гидравлического уклона определяют равной геометрическому углу уклона молокопровода.The necessity of dividing the milk line where milking takes place into a cascade-loop system in the form of separate inclined sections interconnected by loops with a certain bending radius of the loop is explained by the fact that the actual slope of the milk line of existing milking installations does not ensure the removal of milk from the milk pipe with laminar pressureless nature of the movement of gas-liquid flow according to the Reynolds number. The milk stream flows along the milk pipe in different directions from the milk crane, to which the milking machine is connected during milking, and thus the entire stall area of the milk pipeline is filled. In this case, the initial laminar motion of the milk flow is converted to turbulent, as a result of which corking occurs in the pipe. During turbulent movement of the milk flow, according to the hydrodynamic theory of Cook-Aseikin butter formation, vortices arise and create the effect of milk separation, which causes the destruction of the protein shells of the fat globules and their further knocking down. Evacuation of milk from the milk line occurs due to the hydraulic slope towards the milk receiver. The magnitude of the hydraulic slope is determined mainly by the length of the pipeline. With a long pipeline, the flow movement can be assumed to be uniform and, given the equality of hydrodynamic pressure and velocities at the beginning and end of the pipe section with a non-pressure mode of flow of milk flow, the hydraulic slope is determined equal to the geometric angle of the milk pipe.

Геометрический угол уклона прямо пропорционален разности начальной и конечной высот молокопровода и обратно пропорционален его длине. Высота в начале молокопровода ограничена возможностью доярки дотянуться до молочного крана, а конечная высота - наличием технологических систем поения, привязи и кормления, поэтому разностью установочных высот невозможно изменить в широком диапазоне геометрический угол уклона. Его возможно изменять технологически и конструктивно в широком диапазоне за счет изменения длины молокопровода. При этом должно выполняться одновременно три условия. Первое и основное - движение жидкого потока молока должно осуществляться безнапорно и в ламинарном режиме, обеспечивающем сохранение белково-жировой структуры молока. Второе - расход трубопровода должен быть больше количества поступающего в него молока от доильных аппаратов. Кроме того, положительным известным фактором является пропорциональное увеличение расхода от увеличения геометрического угла уклона трубопровода. Третье - не должно происходить пробкообразование молока в трубопроводе, что моментально приведет к перепаду разрежения в нем, поэтому прямой участок молокопровода доильной установки, разделенный по всей длине на каскадно-петлевую систему, представляющую собой независимые наклонные участки молокопровода с геометрическим углом наклона каждого из них, соответствующим ламинарному движению потока молока и максимальному расходу трубопровода, исключает пробкообразование и, кроме того, газожидкостный поток молока, поступающий в молочную магистраль через кран из молочного шланга доильного аппарата, имеет преимущественно одностороннее движение в сторону молокоприемника. Независимые наклонные участки каскадно-петлевой системы молокопровода соединяются петлями, каждая из которых представляет собой изогнутую гибкую трубу, по сечению равную сечению трубы молокопровода, а радиус изгиба петли выполнен из условия, что поперечное сечение петли перекрывает малая часть потока молока и образуется минипробка, которая моментально отсасывается через каскадно-петлевую молочную магистраль в транспортную. Периодическое моментальное удаление единичной порции молока из молочной магистрали доильной установки, с одной стороны, не требует большого расхода разрежения, а с другой стороны, создает эффект пустоты молочной магистрали, что и обеспечивает в ней стабильное разрежение.The geometric slope angle is directly proportional to the difference between the initial and final heights of the milk pipeline and inversely proportional to its length. The height at the beginning of the milk pipeline is limited by the ability of the milkmaid to reach the milk crane, and the final height is limited by the presence of technological systems for drinking, leash and feeding, so it is impossible to change the geometric slope angle over a wide range of installation heights. It is possible to change it technologically and constructively in a wide range by changing the length of the milk line. In this case, three conditions must be satisfied simultaneously. The first and main - the movement of the liquid milk flow should be carried out non-pressure and in a laminar mode, ensuring the preservation of the protein-fat structure of milk. The second - the flow rate of the pipeline should be greater than the amount of milk entering it from the milking machines. In addition, a positive known factor is a proportional increase in flow rate from an increase in the geometric angle of inclination of the pipeline. Thirdly, milk corking in the pipeline should not occur, which will instantly lead to a differential pressure in it, therefore, the direct section of the milk line of the milking unit, divided along the entire length into a cascade-loop system, which is independent inclined sections of the milk line with a geometric angle of inclination of each of them, corresponding to the laminar movement of the milk flow and the maximum flow rate of the pipeline, eliminates cork formation and, in addition, the gas-liquid milk flow entering the dairy the line through the tap from the milk hose of the milking machine has predominantly one-way movement towards the milk collector. The independent inclined sections of the cascade-loop system of the milk pipe are connected by loops, each of which is a curved flexible pipe, with a cross section equal to the cross section of the milk pipe, and the loop bending radius is made from the condition that the cross section of the loop overlaps a small part of the milk flow and a mini-tube is formed, which instantly it is sucked out through the cascade-loop milk line to the transport one. Periodic instantaneous removal of a single portion of milk from the milk line of the milking unit, on the one hand, does not require a large vacuum consumption, and on the other hand, creates the effect of the emptiness of the milk line, which ensures a stable vacuum in it.

Доильная установка представлена на фигуре и содержит доильные аппараты 1, которые в процессе машинного доения соединяются через замки 2 с вакуумной 3 и каскадно-петлевой 4 магистралями на участке доения, которые в торце соединены П-образной аркой 5, а с противоположных сторон через транспортные молочные магистрали 6 с соответствующими молокомерами 7, которые периодически направляют учтенные порции молока в молокоприемник 8, соединенный с вакуумным насосом 9, который создает разрежение в вакуумной 3, каскадно-петлевой 4 и транспортной 6 магистралях. Каскадно-петлевая система 4 молочной магистрали, где происходит доение, разделена на отдельные последовательно расположенные наклонные участки 10 с таким геометрическим углом наклона в сторону молокоприемника 8, что поток молока транспортируется с максимальным расходом и в ламинарном режиме. Наклонные участки 11 соединены петлями 10 с таким радиусом изгиба петли, который обеспечивает минимальную площадь перекрытия сечения трубы потоком молока.The milking unit is shown in the figure and contains milking machines 1, which are connected through locks 2 to vacuum 3 and cascade-loop 4 highways in the milking section, which are connected at the end by a U-shaped arch 5, and from opposite sides through milk transport line 6 with the corresponding milk meters 7, which periodically send the recorded portions of milk to the milk receptacle 8, connected to the vacuum pump 9, which creates a vacuum in the vacuum 3, cascade loop 4 and transport 6 master rales. The cascade-loop system 4 of the milk line, where milking occurs, is divided into separate sequentially inclined sections 10 with such a geometric angle of inclination towards the milk receiver 8, so that the milk flow is transported at maximum flow rate and in laminar mode. Inclined sections 11 are connected by loops 10 with such a radius of bending of the loop, which provides a minimum area of overlap of the cross section of the pipe by the flow of milk.

Доильная установка работает следующим образом. В процессе машинного доения от доильных аппаратов 1 газожидкостная смесь элементарного потока молока через замки 2 поступает в каскадно-петлевую систему 4 молочной магистрали и разделяется на газовую и жидкую составляющие, последняя из которых за счет геометрического угла наклона участка 11 каскадно-петлевой системы 4 перемещается в ламинарном режиме с максимальным расходом трубы к петле 10. Элементарные потоки молока от доильного аппарата 1 накапливаются в петле 10 и перекрывают изгиб трубы с минимальным радиусом. Элементарный объем молока, образующийся в петле 10 в виде пробки, моментально получает воздействие за счет разрежения и удаляется по транспортному молокопроводу 6 к дозаторам 7 и молокоприемнику 8. Продолжительность отдельного такта сосания доильного аппарата больше продолжительности транспортировки элементарного объема потока молока от доильного аппарата 1 через каскадно-петлевую систему 4 и транспортную 6 молочных магистралей до молокоприемника 8, что обеспечивает стабильное разрежение в молочной магистрали.Milking installation works as follows. In the process of machine milking from milking machines 1, the gas-liquid mixture of the elementary milk flow through the locks 2 enters the cascade-loop system 4 of the milk line and is divided into gas and liquid components, the last of which, due to the geometric angle of inclination of section 11 of the cascade-loop system 4, moves to laminar mode with a maximum flow rate of the pipe to the loop 10. Elementary flows of milk from the milking machine 1 accumulate in the loop 10 and block the bend of the pipe with a minimum radius. The elementary volume of milk generated in the loop 10 in the form of a cork instantly receives an effect due to rarefaction and is removed through the milk transport pipe 6 to the dispensers 7 and the milk receiver 8. The duration of a separate suction stroke of the milking machine is longer than the duration of the transportation of the elementary volume of milk flow from the milking machine 1 through cascade - loop system 4 and transport 6 of the milk lines to the milk receiver 8, which ensures stable vacuum in the milk line.

Предложенная доильная установка может быть практически использована на молочных фермах и комплексах. Опытные образцы предложенной доильной установки в эксплуатационных условиях позволили за счет устранения падения разрежения на участке доения молочной магистрали до 2 кПа стабилизировать режим работы доильного аппарата и, как следствие, повысить продуктивность коров до 15% в год и снизить заболеваемость субклинической формой мастита молочной железы животных до 25%.The proposed milking unit can be practically used on dairy farms and complexes. Prototypes of the proposed milking unit in operating conditions made it possible to stabilize the milking machine operation mode and, as a result, increase the productivity of cows to 15% per year and reduce the incidence of subclinical form of mastitis of animals in animals by eliminating the drop in vacuum in the milking line of the milk line to 2 kPa 25%

Claims

A milking unit containing milking machines, vacuum and milk pipe lines, milk meters, a milk receiver and a vacuum source, characterized in that the milk pipe line is divided along the entire length of the milking section into a cascade-loop system, which is an independent inclined sections of the milk pipe connected with loops with a geometric the angle of inclination of each of them, corresponding to the laminar movement of the milk flow and the maximum flow rate of the pipeline, and with a bend radius of the loop, ensuring a minimum Epen overlapping cross-section of the pipe fluid.