专利名称：挤奶杯和衬套的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动挤奶系统，更特别地，涉及通过所述衬套给家畜挤奶的乳头杯衬套和自动化装置，以及挤奶方法。
背景技术：
挤奶机通常在中型到大型乳牛场中使用。挤奶机利用真空从乳头吸奶并且包括真空泵、真空容器、二或四个乳头杯以及脉动器，所述真空容器还用作集奶桶，所述乳头杯通过软管连接到总管和真空容器上，所述脉动器给乳头杯交替施加真空和大气压力。乳头杯单元由刚性外壳组成，所述外壳容纳弹性体材料(例如，橡胶)制成的内部细长管，称作乳头杯衬套。在挤奶期间，与乳头接触的衬套内部承受大约0.5巴的恒定真空。衬套和乳头杯之间的脉动室内的压力通过脉动器在抽吸期间的0.5巴和按摩期间的大气压力之间有规律地交替。结果，奶在抽吸期间从乳头池中吸出。在按摩期间，乳头杯衬套压在一起停止吸奶，进行一段时间的乳头按摩并且使鲜奶从泌乳腔流入乳头池中。其后为另一抽吸周期，依此类推。在按摩期间使乳头放松是避免乳头内血液和流体聚集所必需的，该聚集使奶牛感到疼痛并将使其停止放奶。脉动器以40-60次/分钟在抽吸和按摩周期之间进行交替。
本领域中已知的是，利用乳头杯衬套挤奶在一次冲程中进行；来自真空源的吸力以脉动方式施加到衬套内部以及外壳和衬套之间的空间。在外壳中，衬套内部和外部之间的抽吸压力差导致衬套上比相邻部分更具柔性的那部分交替收缩和打开。当衬套打开时，乳头承受更大的吸力，使奶流动。当衬套关闭时，吸力解除，并且衬套围绕乳头的末端闭合并向内压在乳头末端上。在使用这类乳头杯衬套的过程中已经发现了某些问题。首先，衬套需要足够的重量拉伸动物的乳头，从而打开输乳管。乳头的拉伸压迫乳头组织、输乳管以及乳头末端的括约肌(sphincter valve)。迄今为止，人们认为，该拉伸是导致动物乳房根部的乳头分泌组织发炎，并最终导致乳腺炎的原因。人们还认为，吸力的突然切断可以导致奶回流到乳头中，从而导致或引起乳腺炎。除了造成动物的不适和痛苦之外，这些问题还会缩短动物的有效产奶期。
授予Briggs等人的美国专利6,427,624公开了用于挤奶机的乳头杯衬套。授予van der Lely的美国专利5,762,020教授了一种自动挤奶机，其通常具有下列缺点，即，在挤奶期间，乳头杯之一与乳头脱离。乳腺炎基本上是一种很少使奶牛致死的低费用(economical)疾病；但是它使乳房的一部分恶化、降低产奶量、增大医疗和诊疗费用。越高产的动物相对于其他动物而言越易受到该疾病的影响。
因此，存在一种长期需求，即，改变目前的真空脉动挤奶机以使奶流向储奶槽，且决不会回流到奶牛乳房中。
为了理解本发明并了解在实践中如何实现，现在将参照附图通过仅为非限制性的实例对优选实施例进行描述，其中图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的橡胶套筒的侧面剖视图；图2示意性地显示了乳头杯的侧面剖视图；图3示意性地显示了根据本发明的另一实施例的乳头杯组件；图4示意性地显示了一视图，其中空气抽吸-第一子抽吸使套筒部分收缩，因此，使奶沿箭头方向推出至储奶槽；图5示意性地显示了一视图，其中空气抽吸-橡胶套筒的第二部分收缩；图6示意性地显示了一视图，其中空气抽吸-橡胶套筒的第三部分收缩，空气抽吸的子脉冲结束；图7示意性地显示了一视图，其中真空抽吸-第一子抽吸使套筒部分充气，因此，使来自乳房的奶沿箭头方向充满；图8示意性地显示了一视图，其中真空抽吸-第二子抽吸使套筒部分充气，因此，使来自乳房的奶沿箭头方向充满；以及图9示意性地显示了一视图，其中真空抽吸-第三子抽吸使套筒部分充气，因此，使来自乳房的奶沿箭头方向充满，真空脉冲结束，并且开始循环至图4，其中空气抽吸-第一子抽吸使套筒部分收缩。
发明内容
本发明设计成能引导奶朝向储奶槽流动，而决不会回流到奶牛的乳房中。该任务通过建立装置而实现，以将传统挤奶机的每个挤奶抽吸分成3个次级脉冲，电子定时装置由传统挤奶机的主脉动机连接并控制。因此，真空抽吸再分成多个子脉冲，从而通过电子阀引导真空作用在橡胶套筒的相应部分上，如图4-图10所示。该方法防止了奶回流到乳房中，因此，有效且经济地解决了问题，而不会干涉在商业用途上沿用已久的传统挤奶方法。
本发明公开方案的抽吸动作就模仿在奶牛上吸奶的自然作用来说可以更精确地运行，从而奶牛总产量提高。
具体实施例方式
在本发明的所有章节提供了下列描述，从而使本领域的技术人员能够使用所述发明，并且阐述了由实施本发明的发明人所考虑的最佳方式。但是，各种变形对本领域的技术人员来说显而易见，这是因为本发明的一般原理已经被明确地限定为提供电子真空脉动机，即，提供一种方法和自动挤奶系统，其包括用于给家畜挤奶的乳头杯衬套和组件。
在用于给家畜，例如奶牛和山羊挤奶的电子真空脉动机中，细长的乳头杯衬套位于所述乳头杯内部。该乳头杯衬套具有与挤奶真空系统和挤奶桶连通的近端部以及与动物乳头连通的远端部。该乳头杯衬套包括由一或多个环隔离的多个区段，所述环为弹性体橡胶状套筒结构，从而防止衬套在挤奶抽吸时收缩；所述可充气/放气的环适于以选自一环在一环之后和/或多环在多环之后的方式收缩和/或膨胀；以及，包括多个真空阀的真空管道，所述管道的进口与有效的真空源连通；所述阀中的每一个与一或多个环连通，并且适于根据由脉动器提供的预定脉冲控制提供所述弹性体橡胶状套筒的可逆充气/放气；真空或空气从真空/空气压力源通过真空管道和真空阀沿远端到近端方向流向所述区段，使得所述环充气并且来自乳房的奶充满按其次序被抽真空的区段，随后真空脉冲以这样的方式终止，即使得所述环放气，并且提供新循环的开始，直至动物乳房变空。
术语“环”和/或“区段”在下文是指所有隔室、腔室、可充气构件等，其适于可逆地充气和放气至预定的初始和最终直径和尺寸。
本发明还提供了通过上述乳头杯衬套给家畜挤奶的方法。该方法包括给多个弹性体橡胶状套筒区段施加真空脉冲(例如，0.5巴，40到60次/分钟)，使得真空或空气从真空/空气压力源通过真空管道和真空阀沿远端到近端方向流向所述区段，使得所述环充气并且来自乳房的奶充满按其次序被抽真空的区段，随后真空脉冲以这样的方式终止，即使得所述环放气，并且提供新循环的开始，直至动物乳房变空。
自动挤奶系统特别包括下列组成部分a.真空泵，例如电动机驱动泵，其利用真空软管和总管连接到一组阀上，所述阀适于通过恒定真空将奶从奶牛乳房吸到冷藏的中央真空的密封挤奶桶；b.利用脉冲阀动作调节真空和大气压力的脉动器，所述脉动器在每个脉冲时引导真空或允许大气压力朝向挤奶杯组件，从而交替按摩/挤压动物乳头；c.尤其包括固体(通常刚性)细长的杯状结构的挤奶杯组件，例如，用于给牛挤奶的四个杯和/或用于给山羊和绵羊挤奶的两个杯的组件，所述杯可以容纳所述挤奶动物的乳头；所述杯内部具有橡胶套筒状衬套，其通过提供恒定真空的上述系统紧密保持到乳头上。
通过自动挤奶系统进行的市场上可得到的动物挤奶工艺通常按下列顺序提供；步骤一施加使乳头杯衬套紧密保持到乳头上的恒定真空，吸入乳头内可用的任何数量的奶，并且通过使少量大气吸到管道系统中而将奶引到主储奶槽中。
步骤二通过脉动器将系统恒定真空的一部分引入乳头杯，使得乳头杯衬套内侧中和内侧周围的恒定真空与产生于乳头杯内的真空相匹配，因此，压迫乳头打开，使得奶从乳房压入橡胶套筒。
步骤三在短时间后，通过脉动器，例如通过使阀移动而打开通路，直至在乳头杯衬套和乳头杯之间的空间内获得大气压力；使得乳头杯衬套内侧中和内侧周围的恒定真空导致乳头缩小，并因此沿在前的真空抽吸挤压聚集在乳头内的奶；所述奶从任何可能的开口，例如通过括约肌流到集奶管。
该挤奶工艺的特征在于，几乎没有经济相关的，例如乳腺炎和技术障碍。本发明令人惊讶地提供了成本有效的和无乳腺炎的挤奶系统，称作“电子真空脉动机”。它使用类似的技术元件以将奶从动物乳房抽出，其中它使用挤奶杯和套筒的新颖、创新的不同设计。
现在参考图1，其示意性地显示了根据本发明的一个实施例的乳头杯的侧面剖视图。乳头杯内部包括一新颖的乳头杯衬套(1)，其适于一区段接一区段地收缩和/或膨胀，区段1f-1h由多个位置处的套筒的加宽弹性结构(下文称作“环”)限定为环(参见1a)状，所述环在其内部具有薄骨架弹簧圈，防止所述环在抽奶时收缩。细长的乳头杯(1)具有与动物的乳头根部(1d)连通的远端部；以及与真空系统连通的近端部(参见接头1e)。乳头杯衬套(1)还包括细长开口颈部(1c)和近端凸缘(1d)。
在这方面应当认识到，术语“区段”在下文是指隔室、腔室、可膨胀构件(例如，管、管道、指状或袋状容器等)和类似物，其适于可逆地充气和放气到预定的初始和最终直径和大小。还应该认识到，N个区段是可能的，其中N为大于或等于2的任何整数。仅仅举例来说，至今为止描述了在一组中具有三个区段，其中任何数目的区段，以及区段、子区段、连接区段(coupled segment)等等的任何2D或3D阵列也是可能的。
现在参考图2，其示意性地显示了乳头杯(2)的侧面剖视图，其中放大显示了位于不同隔室之间的环(2a)。细长的入口管(2b)沿乳头杯(2)定位并且包括三个阀，该三个阀适于向每一环(2a)提供真空或压力。现在参考图3，其示意性地显示了根据本发明的另一实施例的乳头杯组件。电子定时装置开始工作并且给阀体发送命令，以打开通向第三隔室(恰好位于远端部)周围的真空通路，从而使乳头的第二部分以充满奶。通过沿箭头(3)穿过开口(3a)和阀(3b)施加真空或压力可以实施该操作，其中第二阀(3c)保持在其关闭配置。
现在参考图4，其示意性地显示了一视图，其中空气抽吸和第一子抽吸(sub pull)使套筒部分收缩，从而使奶沿箭头方向将推出至储奶槽。更具体地，在所述电子脉冲结束时；真空脉冲器打开以允许“大气压力抽吸”结构进入阀组件，从而允许它经由套筒周围的管(4)进入第一区段(4a)。它因此在乳头周围充气并挤压乳头部分，导致所述部分挤压位于其内部的奶朝向乳头杯衬套出口流出。现在参考图5，其示意性地显示了一视图，其中空气抽吸并且橡胶套筒的第二部分收缩。电子定时装置进行随后的动作并且给阀体发送命令，从而打开通向第二隔室(4b)周围的大气压力通路，因此，橡胶套筒的第二部分在乳头部分周围充气，导致所述部分挤压位于其内部的奶朝向乳头杯衬套出口流出。
现在参考图6，其示意性地显示了一视图，其中空气抽吸并且橡胶套筒的第三部分收缩，空气抽吸的子脉冲结束。电子定时装置启动阀体以打开通向第三隔室(4c)周围的大气压力通路，因此，橡胶套筒的第三部分在乳头部分周围充气，导致所述部分挤压位于其内部的奶朝向乳头杯衬套出口流出。
还是在本发明的范围之内，包含电子控制阀元件的辅助脉冲阀组件(例如，装配到真空入口中)引导真空或空气从主脉动器按顺序进入每个所述隔室。
本发明还公开了一种新颖的方法，其利用上文限定并描述的电子真空脉动机给家畜挤奶。当乳头杯组件放在奶牛乳头上时，挤奶程序开始。现在参考图7，其示意性地显示了一视图，其中真空抽吸和第一子抽吸使套筒部分充气，从而沿箭头方向充满来自乳房的奶。真空脉动器给阀组件发送真空抽吸，所述阀组件允许真空抽吸进入套筒周围的第一隔室(4a)，因此，使乳头部分充气，使该部分惯性运动从而充有来自乳房的奶。
随后，真空再次抽吸和第二子抽吸使套筒部分充气，因此，沿箭头方向充满来自乳房的奶(参见图8)。电子定时装置因此打开阀体，并打开通向第二区段(4e)周围的真空通路，这样，乳头的第二部分以充满奶。
最后，真空抽吸和第三子抽吸使套筒部分充气(参见图9)。区段(4f)充满来自乳房的奶，真空脉冲结束，并且开始使套筒部分收缩的所述第一子抽吸的循环。
该过程因此继续进行，直至乳房变空。由于电子挤奶脉冲的结果，因此避免了奶回流到奶牛乳房中，这就是该机器可以减少乳腺炎危险的原因。
显而易见的是，本发明提供了一种新颖的多次充气顺序，以及一种用于相应的多次脉动的有效电子定时装置。此外，迄今为止限定和描述的电子真空脉动机适于改善挤奶工艺，从而避免乳腺炎的发生。
权利要求
1.在用于给家畜，例如奶牛和山羊挤奶的电子真空脉动机中，细长的乳头杯衬套位于所述乳头杯内部；所述乳头杯衬套具有与挤奶真空系统和挤奶桶连通的近端部以及与动物乳头连通的远端部；所述乳头杯衬套包括a.通过一或多个环隔离的多个区段，所述环为弹性体橡胶状套筒结构，从而防止衬套在挤奶抽吸时收缩；所述可充气/放气的环适于以选自一环在一环之后和/或多环在多环之后的方式收缩和/或膨胀；和b.包括多个真空阀的真空管道，所述管道的进口与有效的真空源连通；所述阀中的每一个与一或多个环连通，并且适于根据由脉动器提供的预定脉冲控制提供所述弹性体橡胶状套筒的可逆充气/放气；其中，真空或空气从真空/空气压力源通过真空管道和真空阀沿远端到近端方向流向所述区段，使得所述环充气并且来自乳房的奶充满按其次序被抽真空的区段，随后真空脉冲以这样的方式终止，即使得所述环放气，并且提供新循环的开始，直至动物乳房变空。
2.如权利要求1所述的乳头杯衬套，其中所述环和/或区段选自隔室、腔室、可充气构件等，其适于可逆地充气和放气至预定的初始和最终直径和尺寸。
3.如权利要求1所述的乳头杯衬套，其中使用N个区段，其中N为大于或等于2的任何整数，所述多个区段以区段、子区段、连接区段或其任何组合的任意2D或3D阵列的方式布置。
4.在本发明中定义的乳头杯衬套。
5.如图1-9中任意一幅中所描述的乳头杯衬套。
6.一种自动挤奶机器人，包括如权利要求1或其任意一项从属权利要求中所述的乳头杯衬套。一种通过如权利要求1或其任意一项从属权利要求中所述的乳头杯衬套给家畜挤奶的方法，包括给多个弹性体橡胶状套筒区段施加真空脉冲，使得真空或空气从真空/空气压力源通过真空管道和真空阀沿远端到近端方向流向所述区段，使得所述环充气并且来自乳房的奶充满按其次序被抽真空的区段，随后真空脉冲以这样的方式终止，使得所述环放气，并且提供新循环的开始，直至动物乳房变空。
7.一种通过如本发明中限定的乳头杯衬套给家畜挤奶的方法。
全文摘要
一种位于所述乳头杯内部的细长乳头杯衬套(1)，其具有与挤奶真空系统和挤奶桶连通的近端部以及与动物乳头连通的远端部；所述乳头杯衬套包括通过一或多个环(1a)隔离的多个区段(1f－1h)；和包括多个真空阀(3b－3d)的真空管道；所述阀中的每一个与一或多个环连通，并且适于提供弹性体橡胶状套筒的可逆充气/放气。
文档编号A01KGK101031201SQ200580031059
公开日2007年9月5日 申请日期2005年8月16日 优先权日2004年8月17日
发明者扎尔曼·佩莱斯 申请人:扎尔曼·佩莱斯