SE510576C3 - Förfarande och anordning för att mjölka där pulseringsfaserna styrs för att förhindra cross flow - Google Patents

Description

510 576 l, under vilken mjölkflödet börjar, vilken period är inrättad att stimulera och massera spenen i syfte att få igång mjölkflödet.

Därefter följer en huvudsaklig mjölkningsperiod ll och slutligen en avslutande mjölkningsperiod lll. Den inledande mjölkningspe- rioden kan enligt känd teknik utföras med en snabbare pulsering än den huvudsakliga mjölkningsperioden för att öka den stimu- lerande effekten. Den vanligaste typen av pulsator som används har ett ratio, dvs ett förhållande mellan öppet och stängt läge från 70:30 till 60:40. En sådan pulsator har vanligtvis två ut- gångar som ger ett cykliskt pulserande tryck åt ett par spenkop- par. Det cykliskt pulserande trycket är förskjutet 180° mellan dessa två spenkoppar, så att en öppen fas hos den ena spen- koppen inträffar väsentligen samtidigt som en stängd fas hos den andra spenkoppen. På detta vis kan man minska svängning- arna hos mjölkningsorganets vakuumnivå och maximalt utnyttja kapaciteten hos befintlig mjölkningsutrustning. Då man vid en stimulerande inledande mjölkningsperiod har en snabbare pul- sering minskar emellertid de öppna och stängda fasernas tidslängd, medan de öppnande och stängande faserna har en väsentligen konstant tidslängd som framför allt bestäms av spengummits egenskaper och luftvolymer på pulseringssidan. De öppnande och stängande faserna upptar därför en relativt större andel av den totala cykelns tidslängd. Vid en sådan förhöjd pul- seringshastighet är det optimalt med ett ratio på 50:50 för ett öp- pet/stängt förhållande. Detta beror på att vid ett ratio på tex 70:30 kommer, vid den snabbare pulseringen, den stängda fasen att bli mycket kort och möjligtvis inte ens uppkomma Ett problem som uppstår vid ett ratio på 50:50 och med en fas- förskjutning av 180° är att en öppnande fas och en stängande fas inträffar samtidigt hos ett par spenkoppar. Det medför att en tryckskillnad och därmed ett Iuftflöde uppstår mellan de inre ut- rymmena i de två spengummina, varvid mjölk i droppform kan sugas med från en spene via spenkoppscentralen och upp ge- nom den korta mjölkledningen som leder till den andra spen- koppen och in i dess spengummi och där träffa den andra spe- 510 576 nen. Detta flöde av mjölk från en spenkopp till en annan kallas för ”cross-flow” och kan ske med mycket hög hastighet. Drop- parna kan innehålla bakterier, vilka kan komma in i spenkana- lerna hos spenen och därvid orsaka infektioner.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfa- rande och en anordning som gör det möjligt att hos en pulsator undvika uppkomsten av ett flöde av mjölk mellan två spenkop- par, s k cross-flow, i synnerhet i samband med snabb pulsering och vid ett ratio på cirka 50:50.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att när både de andra tj, och fjärde td tidslängderna är mindre än halva tidsläng- den T för hela cykeln styrs de cykliskt pulserande trycken hos respektive pulseringskammare på så sätt att ett flöde av mjölk mellan de två spenkopparna hos respektive par förhindras.

Denna styrning kan ske på ett flertal sätt bl a genom en variation av fasförskjutningen mellan de två cyklerna eller genom en lämplig variation av de två cyklernas pulseringshastighet.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen styrs de cyk- liskt pulserande trycken hos respektive pulseringskammare på så sätt att den första öppnande fasen hos den ena spenkoppen inte inträffar samtidigt som den tredje stängande fasen hos den andra spenkoppen. Det är framförallt när dessa faser samman- faller som risk för nämnda flöde av mjölk mellan de två spen- kopparna uppstår. Det mest praktiska är att de ingående cyk- lerna uppvisar väsentligen samma tidslängd avseende de ingå- ende faserna. Därvid kan de cykliskt pulserande trycken hos re- spektive pulseringskammare styras så att de uppvisar en fas- förskjutning som förhindrar att en öppnande och stängande fas uppträder samtidigt, varvid fasförskjutningen är så styrd att den inte överskrider en maximal fasförskjutning Fmax, varvid 510 576 Fma,=( td/T)*36o° om td< th, och Fma,=( tb/T)*36o° om th < td Dessa villkor kan matematiskt lätt härledas, med villkoret att nämnda cykler uppvisar identiska tidsperioder som endast är fasförskjutna. Fördelaktigt är om det cykliskt pulserande trycken hos respektive pulseringskammare styres så nära nämnda maximala fasförskjutning som möjligt, varvid nämnda fasför- skjutning styrs så att den åtminstone är större än Fmax -20°.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform av uppfinningen styrs pulseringsfrekvensen så att den är lika med eller mindre än 200 cykler per minut. Därvid kan de cykliskt pulserande trycken hos respektive pulseringskammare styras så att de uppvisar en kon- stant fasförskjutning i intervallet 80°-100°. Lämpligt här kan vara att ha en fasförskjutning av 90°. Därmed uppstår ingen risk för att nämnda flöde mellan de två spenkopparna uppstår så länge pulseringsfrekvensen är under 200 cykler per minut. Om pulse- ringsfrekvensen styrs att vara mellan 200-400 cykler per minut bör en konstant fasförskjutning styras så att den ligger i inter- vallet 35°-55°, företrädesvis kan 45° fasförskjutning väljas.

Enligt en fördelaktig utföringsform av uppfinningen är förfarandet inrättat att utföras när den första trycknivån är atmosfärstryck och när den andra trycknivån är ett undertryck av cirka 50 kPa, dvs normala trycknivåer hos mjölkningsmaskiner.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform av uppfinningen är förfarandet inrättat att utföras under den inledande massagepe-y riod l som inträffar före den huvudsakliga mjölkningsperioden ll.

Uppfinningen avser även en anordning för att utföra förfarandet enligt ovan. Denna anordning innefattar styrmedel som är inrät- tade att styra de cykliskt pulserande trycken enligt ovan nämnda förfarande. Styrmedlet kan därvid innefatta en styrenhet som med kännedom om de ingående cyklernas pulseringshastighet, 510 576 dvs tidslängd och övriga egenskaper, påverkar pulsatorn så att en öppnande fas inte inträffar samtidigt som en stängande fas hos spenkopparna i ett par. Styrenheten kan vara en beräknande enhet som styr det cykliskt pulserande trycket hos respektive pulseringskammare så att de uppvisar en fasförskjutning som inte överskrider en maximalt beräknad fasförskjutning Fmax.

Styrenheten kan även vara enklare utformad så att den styr de cykliskt pulserande trycken hos respektive pulseringskammare så att de uppvisar en konstant fasförskjutning inom ett pulse- ringsfrekvensområde. Denna konstanta fasförskjutning kan vara 90° vid en pulseringsfrekvens under 200 cykler per minut och 45° vid en pulseringsfrekvens mellan 200-400 cykler per minut.

Dessutom kan nämnda styrmedel vara anordnade att utföra nämnda styrning under en inledande massageperiod l som inträf- far före den huvudsakliga mjölkningsperioden ll.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs uppfinningen genom exempel med hän- visning till bifogade figurer, på vilka Fig 1 visar en mjölkningsmaskin med en styrenhet enligt upp- finningen, Fig 2 visar hur flöde av mjölk mellan två spenkoppar, s k cross-flow, kan uppkomma, Fig 3 visar en cykel med ett pulserande tryck innefattande fyra faser, Fig 4 visar två cykler med en fasförskjutning av 180° och ett ratio av cirka 70:30, Fig 5 visar två cykler med en fasförskjutning av 180° och ett ratio av 50:50 samt Fig 6 visar två cykler med en fasförskjutning av 90° och ett ratio av 50:50. 510 576 DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I Fig 1 visas en mjölkningsmaskin 1 med ett par spenkoppar 2.

Det skall noteras att bara ett spenkoppspar visas även om mjölkningsmaskinen 1 kan innefatta flera spenkoppspar. Varje spenkopp 2 innefattar ett spengummi 3 för mottagning av en spene hos ett djur. Spengummits 3 yttre yta bildar med spenkop- pens 2 inre yta en pulseringskammare 4. Varje spengummi 3 in- nefattar invändigt en mjölkledningspassage som via korta mjölkledningar 6 leder mjölk till en spenkoppscentral 7. Därefter leds mjölken vidare genom en lång mjölkledning 8 till en hu- vudmjölkledning 9. Korta pulseringsslangar 10 förbinder spen- kopparnas 2 pulseringskammare 4 via spenkoppscentralen 7 och långa pulseringsslangar 11 med en pulsator 12. Pulsatorn 12 är inrättad att alternativt reducera trycket i pulseringskamrarna 4 hos ett spenkoppspar. En justeringsanordning 13 som är inrättad att reglera trycket i pulsatorn 12 är förbunden med en va- kuumledning 14. Enligt uppfinningen är en styrenhet 15 anord- nad att styra pulsatorn 12 så att ett flöde av mjölk mellan de två spenkopparna 2 förhindras.

Av Fig 2 framgår hur nämnda flöde mellan de två spenkopparna 2 i ett par kan uppkomma. Genom att pulsatorn 12 överför ett cykliskt pulserande tryck till respektive pulseringskammare 4 hos vardera spenkopp 2, så kommer respektive spengummi 3 att ut- föra en öppnande A och stängande C rörelse när trycket föränd- ras i pulseringskammaren 4 mellan en första P1 och andra P2 trycknivå. lnvändigt är spengummina 3 via mjölkledningen 6 och spenkoppscentralen 7 utsatta för ett undertryck, som vanligtvis betecknas som ett vakuum. Störst risk för nämnda flöde av mjölk mellan de två spenkopparna 2 uppkommer då den ena spen- koppens spengummi 3 utför en öppnande rörelse A samtidigt som den andra spenkoppens 2 spengummi 3 utför en stängande rörelse C. l Fig 2 utför den vänstra spenkoppens 2 spengummi 3 en öppnande rörelse A medan den högra spenkoppens 2 spen- 510 576 gummi 3 utför en stängande rörelse C. Spengummit 3 som utför en öppnande rörelse A kommer därvid att vidga sin inre volym, varvid ett temporärt undertryck därvid erhålles i förhållande till trycket i spenkoppscentralen 7. På motsvarande vis kommer spengummit 3 som utför en stängande rörelse C att minska sin inre volym, varvid ett temporärt övertryck uppstår i detta spen- gummi 3 i förhållande till trycket i spenkoppscentralen 7. Genom denna temporära tryckskillnad i respektive spengummin 3 kom- mer en luftström att röra sig från spengummit 3 med temporärt övertryck till spengummit 3 med temporärt undertryck. Denna luftström är markerad med pilar 16 i Fig 2. Därvid uppstår en risk att mjölk i framförallt droppform 17 sugs med av luftströmmen.

Sådana droppar 17 kan uppnå mycket hög hastighet, upp till 12 m/s. Mjölkdropparna 17 kan därvid tränga in i spenkanalerna och leda till infektioner av dessa om mjölken innehåller bakterier.

En infekterad spene kan härvid lätt infektera en annan spene hos samma djur. l Fig 3 visas en cykel hos det cykliskt pulserande trycket i pulse- ringskammaren 4. I pulseringskammaren 4 råder inledningsvis en första trycknivå P1 som vanligtvis är väsentligen atmosfärs- tryck. Under en första öppnande fas a sjunker trycket i pulse- ringskammaren 4 till en andra trycknivå P2, som kan vara ett un- dertryck av storleksordningen 50 kPa. Denna första fas a har en tidslängd ta. Därefter inleds en andra öppen fas b under vilken trycket i pulseringskammaren 4 är väsentligen konstant vid den andra trycknivån P2. Under denna fas sugs mjölk ut ur spenen.

Denna fas b har en andra tidslängd tb. Därefter inleds en tredje stängande fas c, under vilken trycket i pulseringskammaren 4 stiger från den andra trycknivån P2 till den första trycknivån P1.

Den tredje fasen c har en tredje tidslängd tc. Slutligen uppvisar cykeln en fjärde fas d, under vilken trycket i pulseringskammaren är väsentligen konstant vid den första trycknivån P1. Den fjärde stängda fasen d har en fjärde tidslängd td. Cykeln uppvisar en total tidslängd T som är summan av de ingående fasernas 510 576 tidslängder. Tidslängden T bestäms av pulsatorns 12 pulserings- frekvens.

I Fig 4 visas hur det cykliskt pulserande trycket varierar med ti- den hos ett spenkoppspar 2 vid konventionell mjölkning under den huvudsakliga mjölkningsperioden l. Förhållandet mellan ett öppet och ett stängt läge av spengummina 3 är här cirka 70:30.

Detta ratio beräknas som förhållandet mellan den öppnande fa- sen a och den öppna fasen b i förhållande till den stängande fa- sen c och den stängda fasen d. Vid ett konventionellt mjölkför- farande är nämnda cykler fasförskjutna 180° och har en pulse- ringsfrekvens av cirka 60 cykler/min. Här dominerar den öppna fasen b och genom att cyklerna är förskjutna 180° kommer alltid någon av spenkoppsparens cykler att uppvisa fasen b, dvs den öppnande fasen a och den stängande fasen c kommer därför aldrig att kunna inträffa samtidigt. Så länge som den öppna fa- sens b tidslängd tj, är större än halva tidslängden T för hela cy- keln kommer vid 180° förskjutning alltid något av spenkoppspa- rens cykler att uppvisa fasen b. Motsvarande resonemang gäller även för den stängda fasen d om den skulle ha en större tidslängd än den öppna fasen b. Problem uppstår vanligtvis först när man vill ha ett ratio runt 50:50 eller höja pulseringsfrekven- sen avsevärt eftersom båda fasernas b och d tidslängder då kan bli mindre än halva tidslängden T för hela cykeln. l Fig 5 visas ett sådant exempel med ett ratio på 50:50. Ett sådant ratio kan vara önskvärt att ha under en inledande massageperiod l som inträffar före den huvudsakliga mjölkningsperioden ll. Där går det inte att behålla en fasförskjutning av 180° mellan cyklerna då en öppnande fas a hos den ena cykeln kommer att inträffa sam- tidigt som en stängande fas c hos den andra cykeln. Är de två cyklerna identiska avseende de ingående fasernas tidslängder kan, för att undvika att en öppnande a och en stängande c fas inträffar samtidigt, ett samband härledas med en maximal fas- förskjutning Fmax mellan cyklerna som inte får överskridas, varvid Fma, är lika med 510 576 Fmax=( td/T)*360° om td< tb, och Fma,=( tb/T)*360° om t., < td Styrenheten 15 kan därvid vara anordnad att styra fasförskjut- ningen hos cyklerna så att denna maximala fasförskjutning Fma, inte överskrids, Denna styrning kan vara beräknande så att fas- förskjutningen varieras i beroende av de i ingående cyklernas värden enligt formeln ovan eller vara konstant inom bestämda pulseringsfrekvensomràden. I Fig 6 visas cyklerna i Fig 5 men med en fasförskjutning av 90°. Som synes inträffar här ingen öppnande fas a samtidigt med en stängande fas o hos de re- spektive cyklerna.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till de i figurerna fram- ställda utföringsformerna utan kan varieras fritt inom patentkra- vens ramar.

Claims (16)

510 576 10 15 20 25 30 35 10 Patentkrav

1. Förfarande för att mjölka ett djur, medelst användning av en mjölkningsmaskin (1), vilken innefattar åtminstone ett par spen- koppar (2) som var och en innefattar ett spengummi (3) för mottagning av en spene hos djuret, varvid dessa spengummin (3) invändigt är utsatta för ett undertryck (P2) för att suga ut mjölk ur respektive spene, och vilken innefattar en pulsator (12) som är inrättad att via en pulseringskammare (4) hos varje spen- kopp (2) utsätta spenkoppens (2) spengummi (3) för ett utifrån verkande cykliskt pulserande tryck som uppvisar en cykel med en tidslängd T, varvid nämnda cykel innefattar en första öppnande fas (a), vilken har en första tidslängd ta, och under vilken trycket i pulseringskammaren (4) sjunker från en första trycknivå (P1) till en andra trycknivå (P2), en andra öppen fas (b), vilken har en andra tidslängd th, och un- der vilken trycket i pulseringskammaren (4) är väsentligen kon- stant vid den andra trycknivån (P2), en tredje stängande fas ( c), vilken har en tredje tidslängd tc, och under vilken trycket i pulseringskammaren (4) stiger från den andra trycknivån (P2) till den första trycknivån (P1), och en fjärde stängd fas (d), vilken har en fjärde tidslängd td, och un- der vilken trycket i pulseringskammaren (4) är väsentligen kon- stant vid den första trycknivån (P1), kännetecknat av att när både de andra tb och fjärde td tidsläng- derna är mindre än halva tidslängden T för hela cykeln styrs de cykliskt pulserande trycken hos respektive pulseringskammare (4) på så sätt att ett flöde av mjölk mellan de två spenkopparna (2) hos respektive par förhindras.

2. Förfarande enligt kravet 1, kännetecknat av att nämnda styr- ning innefattar att den första fasen (a) hos den ena spenkoppen (2) inte inträffar samtidigt som den tredje fasen (c ) hos den andra spenkoppen (2). 10 15 20 25 30 35 510 576 11

3. Förfarande enligt något av kraven 1 och 2, kännetecknat av att nämnda styrning innefattar att nämnda cykel hos den ena spenkoppen är fasförskjuten i förhållande till nämnda cykel hos den andra spenkoppen med en fasförskjutning (F) som är så styrd att den inte överskrider en maximal fasförskjutning Fmax, varvid Fm,,=( td/T)*36o° om td< th, och Fm,,=( t,/T)*36o° om t., < t,

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att nämnda styrning innefattar att fasförskjutningen (F) är större än FmaX-ZO?

5. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att pulseringsfrekvensen styrs att vara lika med eller mindre än 200 cykler per minut.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att nämnda styrning innefattar att nämnda cykel hos den ena spenkoppen är fasför- skjuten i förhållande till nämnda cykel hos den andra spenkop- pen med en konstant fasförskjutning i intervallet 80°-100°.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att pulseringsfrekvensen styrs att vara mellan 200-400 cykler per minut.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att nämnda styrning innefattar att nämnda cykel hos den ena spenkoppen är fasför- skjuten i förhållande till nämnda cykel hos den andra spenkop- pen med en konstant fasförskjutning i intervallet 35°-55°.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att den första trycknivån (P1) är atmosfärstryck. 510 576 10 15 20 25 30 35 12

10. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att den andra trycknivån (P2) är ett undertryck av cirka 50 kPa.

11. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att en fullbordad mjölkningsoperation innefattar åtminstone en inledande massageperiod (I) och en huvudsaklig mjölkningspe- riod (ll), varvid nämnda styrning är inrättad att utföras under den inledande massageperioden (I).

12. Anordning för att mjölka ett djur, innefattande en mjölk- ningsmaskin (1), vilken innefattar åtminstone ett par spenkoppar (2) som var och en innefattar ett spengummi (3) för mottagning av en spene hos djuret, varvid dessa spengummin (3) invändigt är utsatta för ett undertryck (P2) för att suga ut mjölk ur respek- tive spene, och vilken innefattar en pulsator (12) som är inrättad att via en pulseringskammare (4) hos varje spenkopp (2) utsätta spenkoppens (2) spengummi (3) för ett utifrån verkande cykliskt pulserande tryck som uppvisar en cykel med en tidslängd T, varvid nämnda cykel innefattar en första öppnande fas (a), vilken har en första tidslängd ta, och under vilken trycket i pulseringskammaren (4) sjunker från en första trycknivå (P1) till en andra trycknivå (P2), en andra öppen fas (b), vilken har en andra tidslängd th, och un- der vilken trycket i pulseringskammaren (4) är väsentligen kon- stant vid den andra trycknivån (P2), en tredje stängande fas ( c), vilken har en tredje tidslängd tc, un- der vilken trycket i pulseringskammaren (4) stiger från den andra trycknivån (P2) till den första trycknivån (P1), och en fjärde stängd fas (d), vilken har en fjärde tidslängd td, och un- der vilken trycket i pulseringskammaren (4) är väsentligen kon- stant vid den första trycknivån (P1), kännetecknad av att anordningen innefattar styrmedel (15) som är inrättade att när både de andra tj, och fjärde td tidslängderna är mindre än halva tidslängden T för hela cykeln styra de cykliskt pulserande trycken hos respektive pulseringskammare (4) på så 10 15 20 25 510 576 13 sätt att ett flöde av mjölk mellan de två spenkopparna (2) hos respektive par förhindras.

13. Anordning enligt kravet 12, kännetecknad av att nämnda styrmedel (15) är inrättade att utföra nämnda styrning på så sätt att den första fasen (a) hos den ena spenkoppen (2) inte inträffar samtidigt som den tredje fasen (c ) hos den andra spenkoppen (2)-

14. Anordning enligt kravet 13, kännetecknad av att nämnda styrmedel (15) är inrättade att utföra nämnda styrning på så sätt att nämnda cykel hos den ena spenkoppen är fasförskjuten i för- hållande till nämnda cykel hos den andra spenkoppen med en fasförskjutning (F) som är så styrd att den inte överskrider en maximal fasförskjutning Fmax, varvid ( td/T)*360° om td< tb, och ( tb/T)*360° om tb < td FmâX FFTIBX

15. Anordning enligt krav 14, kännetecknad av att nämnda styr- medel (15) är inrättade att utföra nämnda styrning på så sätt att nämnda fasförskjutning F är större än Fmax-ZO?

16. Anordning enligt något av kraven 12-15, kännetecknad av att en mjölkningsoperation innefattar åtminstone en inledande mas- sageperiod (l) och en huvudsaklig mjölkningsperiod (ll), varvid nämnda styrmedel (15) är inrättade att utföra nämnda styrning under den inledande massageperioden (I).