Принцип действия доильных аппаратов и их устройство

Доильная машина состоит из вакуумного насоса с двигателем, вакуумпровода с регулирующими контрольными устройствами и доильных аппаратов.

Принцип действия доильных аппаратов. Доильные аппараты высасывают молоко из вымени коровы (как это делает теленок) и сжимают сосок для восстановления нормального кровообращения в нем и в вымени. Высасывание молока осуществляется благодаря разрежению (вакууму), которое создается в доильном стакане аппарата.

Работа трехтактного доильного аппарата представлена на рис. 6. Цикл работы трехтактного аппарата состоит из тактов сосания, сжатия и отдыха, которые чередуются в результате взаимосвязанной работы пульсатора и коллектора.

Рис. 6. Схема работы трехтактного доильного аппарата: а - такт сосания, б - такт сжатия, в - такт отдыха; 1 - молочный шланг стакана, 2 - воздушный шланг стакана, 3 - мембрана коллектора, 4 - клапан коллектора, 5 - молочный шланг аппарата, 6 - воздушный шланг аппарата, 7 - клапан пульсатора, 8 - обратный клапан, 9 - мембрана пульсатора, 10 - винт регулировки числа пульсов, 11 - канал, 12 - доильное ведро; КО - камера обратного клапана, С-1 и С-11 - подсосковое и межстенное пространства стакана, K-I, К-II, K-III и K-IV - камеры коллектора (соответственно постоянного вакуума, переменного вакуума, постоянного атмосферного давления и переменного вакуума); П-1, П-П, П-III и П-IV - камеры пульсатора (аналогичны камерам коллектора)

На рис. 6, а показан аппарат в тот момент, когда в камере IV пульсатора атмосферное давление. В это время клапан 7 пульсатора с мембраной 9 находится в нижнем положении, благодаря чему камеры I к II соединены друг с другом. Одновременно клапан 7 закрывает доступ воздуха в камеру II. Таким образом, в камерах II и IV коллектора, а также в межстенных пространствах доильных стаканов устанавливается вакуум. Одновременно из подсоскового пространства через камеры I и II коллектора отсасывается воздух. В результате этого в доильном стакане (под соском и в межстенном пространстве) образуется вакуум, и происходит такт сосания.

Этот такт не должен быть продолжительным, так как под действием вакуума в соске задерживается кровь, животное чувствует боль, а в соске возникнут застойные явления, которые приведут к заболеваниям вымени под давлением воздуха, находящегося в камере IV пульсатора, его мембрана плотно прижимается к камере II. Постепенно воздух из камеры IV через канал 11 переходит в камеру II. Сила, прижимающая мембрану, уменьшается и одновременно растет сила, действующая на мембрану 9 вверх, потому что в камере III давление равно атмосферному, а в камере IV увеличивается вакуум. Наступает такой момент, когда сумма сил, действующих на мембрану вверх, становится больше силы, действующей на клапан 7 (к этому времени в камере IV пульсатора устанавливается вакуум, в камере III всегда атмосферное давление), и мембрана со стержнем занимает верхнее положение. При этом камеры II и III пульсатора соединяются (рис. 6, а и б), атмосферный воздух заполняет последовательно камеру II пульсатора, камеру IV коллектора и межстенные пространства доильных стаканов. В подсосковом пространстве стакана сохраняется вакуум, а в межстенном - атмосферное давление, в результате резина сжимается и происходит такт сжатия. Однако такого сжатия недостаточно для полного восстановления физиологических функций соска, потому что его кончик всегда находится под действием вакуума. В некоторых советских доильных аппаратах введен третий такт - отдых, во время которого как в межстенное, так и в подсосковое пространство поступает атмосферный воздух.

Воздух, заполняя камеру IV коллектора, нарушает равновесие сил, действующих на клапан коллектора. Во время такта сосания и сжатия благодаря постоянному атмосферному давлению в камере III коллектора клапан плотно прижимается кверху, потому что мембрана клапана больше, чем верхняя плоскость резинового клапана 4. После заполнения камеры IV коллектора атмо-сферным воздухом (рис. 6, в) на резиновый клапан 4 действует сила, направленная вниз. Под действием этой силы клапан опускается, соединяя камеры II и III коллектора между собой и одновременно перекрывая вход в камеру I. Атмосферный воздух из камеры III через камеру II по молочным трубкам доильных стаканов поступает в подсосковое пространство и разжимает сосковую резину, под соском устанавливается атмосферное давление - наступает третий такт - отдых.

Двухтактные аппараты работают без такта отдыха.

Работу пульсатора можно изучить по рис. 6, а и б. Атмосферный воздух в камеру IV пульсатора поступает через канал 11. Давление в камере IV и в пространстве, объединяющем камеры II и III, постепенно выравнивается. Если во время такта сжатия силы, действующие на мембрану, были направлены вверх (в камере IV был вакуум, а в камере III - атмосферное давление), то к концу такта отдыха силы, действующие на мембрану, выравниваются. В это время в камерах II, III и IV пульсатора давление равно атмосферному. Под действием собственной массы и вакуума в камере I клапан пульсатора с мембраной опускается, в результате нарушается равновесие сил, действующих в коллекторе, и его клапан поднимается.

Устройство доильных аппаратов. Аппараты состоят из трех основных узлов: пульсатора, коллектора и доильных стаканов.

В пульсаторе, предназначенном для преобразования постоянного вакуума, создаваемого вакуумным насосом доильной машины, в переменный, необходимый для последовательного выполнения тактов, имеются четыре камеры (рис. 7): постоянного I и переменного II вакуума (периодически соединяющуюся то с камерой I, то с атмосферой), постоянного III давления и переменного IV вакуума.

Рис. 7. Схема работы пульсатора: а - такт сосания, б - такты отдыха и сжатия; 1 - канал, 2 - винт регулировки числа пульсов, 3 - резиновая мембрана, 4 - шайба, 5 - патрубок, 6 - клапан; I - камера постоянного вакуума, II и IV - камеры переменного вакуума, III - камера постоянного атмосферного давления

Обе камеры II и IV переменного вакуума соединены между собой узким каналом I, сечение которого можно изменять регулировочным винтом 2. Камера IV отделена от камер II и III резиновой мембраной 3, а камера II от камеры I - клапаном. Мембрана с шайбой 4 и клапаном жестко закреплены на одном стержне.

Чтобы мембранный пульсатор работал автоматически, площадь мембраны должна быть больше площади верхнего сечения камеры II, которая, в свою очередь, должна быть больше площади нижнего сечения этой же камеры, закрываемого клапаном 6.

Коллектор (рис. 8), в котором собирается молоко, выдаиваемое стаканами, состоит из четырех камер: постоянного I (патрубок для молочной трубки, соединенной с доильным ведром) и переменного II вакуума, атмосферного давления III и переменного вакуума IV, соединенная с камерой II пульсатора воздушным шлангом. Камера IV сообщается с межстенными, а камера II - с подсосковыми пространствами доильных стаканов.

Рис. 8. Коллектор доильного аппарата 'Волга': 1 - корпус, 2 и 12 - молочные патрубки, 3 - направляющая клапана, 4 - мембрана, 5 и 7 - воздушные патрубки, 6 - крышка, 8 - винт, 9 - кронштейн, 10 - стержень клапана, 11 - клапан, 13 - отверстие для постоянного подсоса воздуха, 14 - резиновая шайба; I - камера постоянного вакуума, II - камера переменного вакуума, III - камера постоянного атмосферного давления, IV - камера переменного вакуума

Камера IV отделена от всех камер коллектора резиновой мембраной 4, а камера II попеременно отделяется от камер I и III нижней или верхней плоскостью резинового клапана 11. Клапан 11 и мембрана 4 жестко закреплены на одном стержне, диаметр мембраны 40 мм, диаметр нижней плоскости клапана 22 мм.

Доильные стаканы, осуществляющие выдаивание (высасывание) молока, соединены шлангами с коллектором.

Доильный аппарат "Волга"

Доильный аппарат "Волга" состоит из четырех стаканов с резиновыми трубками, коллектора 7 (рис. 9), пульсатора 3, ведра 1 с крышкой 2, воздушного 5 и молочного 6 шлангов и зажима 4. При доении в переносные ведра в молочный шланг 6 вставляют стеклянную трубку.

Рис. 9. Доильный аппарат 'Волга': 1 - ведро, 2 - крышка ведра, 3 - пульсатор, 4 - зажим молочного шланга, 5 - воздушный шланг, 6 - молочный шланг, 7 - коллектор, 8 - доильные стаканы, 9 - гильза стакана, 10 - сосковая резина, 11 - соединительное кольцо, 12 - молочный патрубок, 13 - вакуумный патрубок

Доильный стакан 13 представляет собой алюминиевую гильзу 12 с молочными и вакуумными трубками, во внутрь которой вставлена сосковая резина 11.

Сосковая резина сделана в виде цилиндрического стакана, в верхней части которого имеется специальный присосок, а нижний конец ее соединен с молочной трубкой металлическим кольцом.

Длина новой сосковой резины 155 мм, диаметр ее 23 мм, а у присоска 25 мм. Сосковая резина таких размеров подходит к соскам большинства коров. Для сосков меньших размеров на резину возле присоска надевают кольцо шириной 8-10 мм, отрезанное от нижнего конца выбракованной сосковой резины.

Стаканы хорошо держатся на вымени даже при такте "отдых", так как в присоске всегда сохраняется небольшой вакуум.

Коллектор (см. рис. 8) предназначен для сбора молока во время доения, передачи его по молочному шлангу в ведро или в молокопровод и создания такта "отдых".

От корпуса коллектора отходят четыре патрубка 2 для подсоединения молочных трубок доильных стаканов. Патрубки имеют косые срезы, благодаря которым при случайном спадании стаканов во время работы происходит их автоматическое отключение. В нижней части корпуса коллектора есть еще один патрубок 12 для соединения коллектора с доильным ведром или с патрубком смотрового устройства (при доении в молокопровод).

К корпусу прикреплен кронштейн 9, объединяющий все детали коллектора. Все детали надежно соединены винтом 8. В кронштейне сделано отверстие для подвешивания коллектора вместе со стаканами на время перерывов в работе.

В крышке коллектора пять патрубков 7, по которым передается переменный вакуум от пульсатора в межстенные камеры доильных стаканов. Четыре патрубка крышки соединены резиновыми трубками с соответствующими стаканами, а пятый - с пульсатором.

Направляющая 3 представляет собой съемную перегородку, отделяющую камеру III постоянного атмосферного давления от камеры II переменного вакуума коллектора и служащую для центрирования стержня коллектора. В направляющей сделаны три отверстия для впуска в коллектор атмосферного воздуха при такте "отдых".

Корпус с кронштейном, крышка и направляющая изготовлены из алюминия, а клапан коллектора - из пластмассы. Верхняя часть 10 клапана является стержнем, а нижняя часть 11 выполняет роль верхнего и нижнего клапанов. Нормальный ход клапана коллектоpa при перемещении стержня в направляющей составляет 3 мм.

Мембрана 4 перемещается вместе со стержнем и клапаном. На стержень, расположенный над мембраной, надета резиновая шайба 14. Она плотно охватывает шейку стержня, надежно удерживая мембрану на стержне и обеспечивая герметичность между камерой атмосферного давления III и камерой переменного вакуума II. Толщина мембраны коллектора 2-3 мм, диаметр ее должен быть не более 48 мм.

При сборке коллектора особое внимание обращают на то, как установлена мембрана 4 и направляющая 3 в корпусе.

Во время работы аппарата при такте "отдых" под сосками сохраняется небольшой вакуум (10,6-13,3 кПа), а в межстенном пространстве давление равно атмосферному. Резина слегка сжимает сосок и стаканы лучше удерживаются на вымени. Этот вакуум сохраняется благодаря отверстию 13, соединяющему I и II камеры коллектора.

Категорически запрещается переделывать коллектор трехтактного доильного аппарата на двухтактный режим работы: в переделанном коллекторе нет подсоса воздуха (как в двухтактном аппарате), поэтому он работает очень жестко, причиняя коровам боль.

Пульсатор в отличие от предыдущих трехтактных аппаратов более простой и надежный. Он состоит из корпуса 1 (рис. 10), крышки 3, стержня 4 с шайбой, мебраны 5, клапана (кольца) 10, регулировочного устройства 6. Камера постоянного вакуума перенесена в подставку, в нижней части которой находится камера обратного клапана. Обе камеры имеют общий патрубок 12 и соединены магистральным шлангом с вакуумным трубопроводом. В пульсаторе этого аппарата роль клапана выполняет резиновое кольцо 10, надеваемое на стержень пульсатора.

Рис. 10. Пульсатор аппарата 'Волга': 1 - корпус, 2 - кольцевые выточки в корпусе и в крышке, 3 - крышка, 4 - стержень клапана, 5 - мембрана, 6 - регулировочный винт, 7 и 8 - отверстия, 9 - прокладка, 10 - резиновое кольцо (клапан), 11 - корпус камеры обратного клапана, 12 - патрубок; I, II, III и IV - камеры пульсатора

В середине корпуса пульсатора расположена камера переменного вакуума II. Диаметр верхней части этой камеры значительно больше, чем нижней. При работе пульсатора камера II периодически открывается и закрывается сверху мембраной 5 клапана, а снизу - резиновым кольцом.

Вокруг камеры II находится кольцевая камера постоянного атмосферного давления III с шестью отверстиями. В корпусе пульсатора сделана кольцевая выточка 2, сообщающаяся с отверстием 8 патрубка переменного вакуума. Одновременно выточка 2 через отверстие в мембране, кольцевую выточку в крышке пульсатора и отверстие 7 сообщается с камерой IV переменного вакуума. Число пульсов доильного аппарата поддерживается в оптимальных пределах регулировочным винтом, находящимся на крышке пульсатора.

Камеры II к IV пульсатора сообщаются между собой при любом положении крышки и мембраны 5 относительно корпуса, так как кольцевые выточки в корпусе и крышке пульсатора расположены друг против друга, что значительно упрощает сборку пульсатора.

При сборке клапана резиновую мембрану 5 надевают на стержень 4, вставляют стержень в корпус пульсатора и снизу надевают резиновое кольцо 10.

В мембране пульсатора кроме центрального отверстия под стержень клапана диаметром 10 мм имеется еще одно, боковое, расположенное против кольцевых выточек в корпусе и крышке.

Крышка 2 закрывает пульсатор сверху. Корпус и крышка плотно прижимают мембрану.

Нормальный ход клапана пульсатора 0,6-0,8 мм. При увеличении хода клапана расходуется больше воздуха и пульсатор работает неустойчиво.

При сборке пульсатора мембрана должна полностью войти в паз под шайбой и плотно охватить шейку стержня. Кольцо 10, надетое на стержень, нужно заправить под нижнюю полочку стержня.

Корпус 1, крышка 3 и корпус камеры обратного клапана 11 изготовлены из алюминия.

Крышка доильного ведра герметически закрывает его, обеспечивая вакуум в нем и в камерах постоянного вакуума пульсатора и коллектора. На крышке доильного аппарата имеются пульсатор, молочный патрубок, клапан для впуска воздуха в ведро и специальная ручка, выполненная в виде гребенки. При помощи гребенки дужка плотно прижимает крышку к горловине ведра. Это предохраняет крышку с навешенными на нее доильными стаканами от спадания при переноске аппарата.

Гребенка имеет два крючка, на один из которых подвешивают аппарат за кронштейн коллектора, а при помощи другого можно легко перелить молоко из доильного ведра в бидон.

На камере обратного клапана установлен пульсатор. Во время работы аппарата воздух откачивается из пульсатора и доильного ведра. При этом обратный клапан поднимается и свободно пропускает воздух. В случае снижения вакуума в трубопроводе обратный клапан опускается в гнездо и не пропускает воздух из трубопровода в ведро, предохраняя молоко от загрязнения. Эта функция клапана особенно важна при спадании магистрального вакуумного шланга с крана трубопровода.

Герметичность ведра обеспечивается резиновой прокладкой, установленной между крышкой и ведром.

Доильное ведро аппарата, вмещающее 20 л молока, имеет специальную скобу для переноски. Если аппарат используется на доильной площадке, пульсатор закрепляют на вакуум-проводе.

Для отключения доильных стаканов от ведра на молочном шланге аппарата установлен специальный зажим.

Доильный аппарат ДА-2М "Майга"

Доильный аппарат ДА-2М "Майга" работает по двухтактному циклу с подсосом воздуха в камеру коллектора, совершая от 80 до 100 пульсов в минуту (рис. 11). Он состоит из пульсатора, коллектора, доильных стаканов, молочных и вакуумных резиновых трубок, и доильного ведра с крышкой (рис. 12).

Рис. 11. Схема работы доильного аппарата ДА-2М 'Майга': а - такт сосания, б - такт сжатия; 1 - мембрана пульсатора, 2, 4, 13 - патрубок, 3, 10 - клапан, 5 - воздушный шланг, б - сосковая резина, 7 - гильза стакана, 8 - смотровой конус стакана, 9 - молочный шланг, 11 - молоччый патрубок 12 - воздушный шланг, 14 - регулировочный винт, C-I и Z-II - подсосковое и межстенное пространства стакана, K-I и K-II - камеры постоянного и переменного вакуума коллектора, П-I, П-II, П-III и П-IV - камеры пульсатора

Пульсатор аппарата мембранного типа, четырехкамерный. Все детали его пластмассовые, клапан "плавающий" (не соединен с мембраной), корпус снабжен специальным воздушным фильтром, предохраняющим пульсатор от пыли. Устройство пульсатора показано на рис. 13.

Рис. 12. Доильный аппарат ДА-2М 'Майга': 1 - ведро, 2 - коллектор, 3 - стаканы, 4 - молочный шланг, 5 - шланг переменного вакуума, 6 - шланг магистральный, 7 - тройник, 8 - шланги переменного вакуума, 9 - крышка ведра

Пульсатор аппарата имеет четыре камеры: постоянного I (см. рис. 11) и переменного II вакуума, атмосферного давления III и переменного вакуума IV. Камера IV отделена от остальных камер резиновой мембраной. Обе камеры переменного вакуума соединены между собой каналом, сечение которого можно изменять регулировочным винтом.

Рис. 13. Пульсатор доильного аппарата ДА-2М 'Майга': 1 - крышка, 2 - корпус, 3 - прокладка, 4 - клапан, 5 - диффусор, 6 - шайба, 7 - мембрана, 8 - корпус камеры, 9 - гайка, 10 - регулировочный винт

После подключения аппарата к вакуумному трубопроводу в камере II пульсатора создается разрежение. В этот момент клапан пульсатора находится в верхнем положении, а камеры I и II соединены между собой. Таким образом из межстенного пространства доильных стаканов через верхнюю камеру коллектора и соответствующие камеры пульсатора отсасывается воздух. Одновременно воздух отсасывается и из подсоскового пространства через нижнюю камеру коллектора и доильное ведро. В межстенном и подсосковом пространствах стакана создается одинаковое разрежение - происходит такт сосания. Одновременно осуществляется и отсос воздуха из камеры IV пульсатора через канал. Разрежение в камере IV увеличивается, и клапан под действием атмосферного давления опускается, перекрывая камеру I и соединяя камеры II и III. Воздух заполняет камеру II, затем верхнюю камеру коллектора и межстенные пространства доильных стаканов. Так как под соском вакуум, то под действием атмосферного давления происходит такт сжатия.

В то же самое время воздух постепенно заполняет камеру IV. Так как площадь мембраны больше, чем площадь клапана, закрывающего вход в камеру I, то клапан под действием возникшей силы поднимается, вновь соединяя камеры I и II. Воздух снова отсасывается из межстенного пространства стакана, и цикл повторяется. Продолжительность такта сосания в два раза больше, чем такта сжатия.

Коллектор аппарата - двухкамерный: верхняя камера - переменного вакуума, нижняя (в которой собирается молоко от стаканов) - постоянного вакуума с клапаном (в днище) для впуска воздуха (рис. 14).

Рис. 14. Коллектор доильного аппарата ДА-2М 'Майга': 1 - шайба, 2 - корпус, 3 - прокладка, 4 - клапан, 5 - распределитель переменного вакуума

Клапан 10 (см. рис. 11) коллектора обеспечивает непрерывный подсос воздуха при нормальной величине рабочего вакуума. Этот воздух во время интенсивного поступления молока из стаканов влияет на скорость прохождения молока через патрубок 11 по шлангу в ведро.

Если забилось отверстие для впуска воздуха, и он не попадает в коллектор, когда из вымени течет молоко, то коллектор, молочные трубки и молочный шланг заполняются молоком. В этом случае при доении в молокопривод, который расположен на высоте 1-1,5 м, падение рабочего вакуума подсосками составит 9,3-13,3 кПа (70-100 мм рт. ст.), что недопустимо. При наличии отверстия в коллекторе воздух смешивается с молоком, скорость потока молока увеличивается, вакуум под соском снижается незначительно (в пределах нормы), что улучшает режим доения.

Коллектор доильного аппарата соединен с крышкой доильного ведра и пульсатором двумя шлангами: переменного вакуума и молочным.

Корпус 2 коллектора с молочными патрубками изготовлен из пластмассы, а массивный распределитель вакуума 5 - из нержавеющей стали. В дно корпуса 2 вставлен автоматический клапан 4, на шток которого с наружной стороны надета специальная резиновая шайба 1. Когда доильный аппарат подключен к вакуумному трубопроводу, клапан под действием вакуума плотно прижимается к корпусу коллектора и перекрывает канал молочного патрубка, соединенного шлангом с доильным ведром или с молокопроводом. Перед тем как надеть стаканы на соски вымени, доярка (мастер машинного доения) нажимает на шайбу 1 и поднимает клапан 4, благодаря чему воздух отсасывается из коллектора и под сосками создается рабочий вакуум. Во время работы аппарата клапан 4 остается в открытом положении, так как под действием атмосферного давления шайба 1 прижимается к корпусу 2.

При случайном спадании аппарата с сосков вымени давление в коллекторе повышается, клапан опускается и перекрывает молочный патрубок, предохраняя молоко в доильном ведре или молокопроводе от загрязнения. Доярка (мастер машинного доения), снимая доильный аппарат, тянет за шайбу, клапан 4 опускается и перекрывает канал молочного патрубка. Давление в коллекторе повышается, и аппарат легко снимается с сосков.

В нижней кольцевой кромке корпуса коллектора (к этой кромке во время доения прижимается шайба) имеется проточка, через которую в аппарат постоянно по* ступает воздух. Во время интенсивного поступления молока из сосков этот воздух увеличивает скорость эвакуации молока из коллектора, улучшая режим доения и поддерживая рабочий вакуум под сосками в пределах нормы.

Во время промывки доильного аппарата концы резиновой шайбы загибают и надевают на кольцевую кромку корпуса коллектора, чтобы предотвратить опускание клапана. Прилив, сделанный на корпусе снизу, предохраняет коллектор от грязи при случайном падении аппарата во время дойки, а шток клапана - от повреждений.

Доильный стакан аппарата (рис. 15) состоит из гильзы, верхней и нижней головок, сосковой резины и смотрового конуса. Для сборки стакана применяется монтажный стержень.

Рис. 15. Устройство и сборка доильного стакана: 1 и 2 - сосковая резина, 3 - монтажное кольцо, 4 - верхняя головка, 5 - гильза стакана 6 - нижняя головка, 7 - смотровой конус, 8 - монтажный стержень

Конструкция стакана позволяет применять все типы сосковой резины отечественного производства. Чтобы установить сосковую резину с аппарата "Волга", следует снять верхнюю головку с гильзы стакана и при помощи монтажного стержня установить сосковую резину. Перед сборкой сосковую резину измеряют и при необходимости подрезают до нормальной длины по отметке "длина резины" на стержне. Затем на резину надевают и устанавливают по отметке "установка кольца" монтажное кольцо, после чего проводят сборку.

Смотровой конус в стакане позволяет наблюдать за процессом доения.