双腔室容积式牛奶计量器的制作方法

本发明涉及一种在养殖场的挤奶装置上使用的、用于测量奶牛的挤奶量的容积式牛奶计量器，具体涉及一种具有双腔室的容积式牛奶计量器。

优选但非唯一地，本发明安装在挤奶单元和牛奶管道之间，下述说明将参考该优选应用。

背景技术：

在用于养殖场牛奶生产的自动测量系统技术领域中，使用容积类型的牛奶计量器是已知的。

在产奶动物养殖场中，生产数据的实时可用性可显著地提高蓄群的监控和管理，因为其允许计算每只动物的泌乳曲线或产量，具有能及时发现关于所述动物的健康的关键条件的优点。

牛奶计量器通常安装在挤奶单元和牛奶管道之间，且它们测量在挤奶过程中的牛奶产量，而无需将它们收集在容器中并以其它类型的计量器来测量。

此类计量设备的一种示例是容积式计量器，其是基于计量已知的重量或体积部分，是最广泛的牛奶生产自动测量系统。其工作原理是基于计算充入的循环数以及随后排空已知体积的腔室，其中，所述腔室中收集有来自于挤奶单元的牛奶，且它们能确保良好的测量精度。最终的总循环数确定了某一次挤奶的总产量。

然而，上述类型的设备具有一些不足之处。

缺陷之一是，由于所述牛奶计量器的牛奶中存在的泡沫，从而导致牛奶质量问题以及测量不准确，并减慢了牛奶在所述设备中的流动。

另一缺陷在于这些设备难以被清洁的事实：这是因为所述牛奶计量器部件之间存在一些间隙，在测量完成后，这些间隙中残留的牛奶难以除去。

还有一缺陷在于这些设备具有引人注目的整体尺寸，这导致其安装复杂，尤其是在特别紧凑的车间里。为了限制该缺陷，一些已知的牛奶计量器不包括操作所述系统所必须的任何关闭阀，因此，其通常被设置在位于所述计量设备本身和所述挤奶单元之间的牛奶计量器之外的一个专用分离部件中。在这容器中，在任何情况下都需要将所述阀门插入到非常靠近所述牛奶计量器，因为任何情况下，它都需要将设在所述计量器下游的牛奶管道与设置在所述计量器上游的挤奶单元隔离开，因为只有通过这种方式，所述挤奶单元才不再处于真空下且由此可以容易地从动物上分离。

又一缺陷在于，为了不断减小所述设备的整体尺寸，所述牛奶计量器被制成具有单个收集腔室，从而此类设备更为靠近，因为在排空它们期间，连续到达的牛奶立即进入到排放管道而不被计量。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种牛奶计量器，其能保持从中通过的牛奶的最佳质量。

本发明的另一目的在于提供一种具有良好测量精度的牛奶计量器。

本发明的又一目的在于提供一种整体尺寸较小的集成式牛奶计量器。

这些以及其它目的通过本发明所附权利要求中所提供的牛奶计量器来实现。

但应当理解的是，所附的权利要求构成本说明书中所提供的关于本发明的技术教导的组成部分。

附图说明

通过下述结合附图以非限制性示例的方式所给出的优选实施方式的详细描述，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，其中：

图1根据本发明的一实施方式，示出了牛奶计量器的剖面图；

图2根据本发明的一实施方式，示出了牛奶计量器的剖面图；以及

图3根据本发明的一实施方式，示出了牛奶计量器的细节透视图。

具体实施方式

参考附图，其根据本发明的一实施方式，示出了在养殖场的挤奶装置中使用的、用于测量奶牛所挤出的牛奶量的牛奶计量器10的示例性实施方式。

所述牛奶计量器10，在本发明中也可称为计量器，优选包括隔断阀20，其入口21可通过例如一喷嘴23连接到挤奶装置的歧管上，上收集腔30与所述隔断阀20相连，且下测量腔40与所述上收集腔30相连。

优选地，所述入口21与入口管相连，所述入口管与所述隔断阀20的内壁26切向布置，从而所述牛奶或牛奶计量器10的清洁液切向地从所述阀门20的壁进入。更优选地，所述隔断阀20的壁为圆柱形，且其X-X轴与所述隔断阀的纵轴X-X重合。

在所述顶盖34或是与所述顶盖34螺纹连接的套管55上设置有第一排放口22，其优选将所述隔断阀20与所述上收集腔30相连以使得在打开所述隔断阀20时，所述牛奶可通过。优选地，所述第一排放口22位于所述牛奶计量器10的中心轴上，且其轴线与所述隔断阀20的纵轴X-X重合。

在本发明所述的牛奶计量器10的另一可替代实施方式中，所述隔断阀位于所述牛奶计量器10的外部且插入靠近所述挤奶装置的歧管上的牛奶计量器10，且所述上收集腔30通过已知的连接装置与所述歧管相连。在该可替换实施方式中，所述第一排放口22将所述歧管与所述上收集腔30相连，以在打开所述隔断阀时可允许牛奶流过。

所述上收集腔30通过第二排放口32与所述下收集腔40相连，所述第二排放口32可通过挡板31打开和关闭。

所述上收集腔30通过一覆盖膜33被界定在顶部，所述覆盖膜33与所述上收集腔30的壁以及所述顶盖34相连，优选地，其被保持在所述上收集腔30的壁和所述顶盖34之间；优选地，所述牛奶计量器10的顶盖34通过主套圈35锁定，所述主套圈35被拧紧在所述上收集腔30的壁的上端的螺纹上。

在一优选的方式中，所述隔断阀20的侧壁与所述顶盖34结合成一个整体。

所述牛奶计量器10还包括一膜腔室25，所述腔室顶部通过所述顶盖34界定，且下方由覆盖膜33界定，所述膜腔室25可通过通道24与电磁阀相连，所述电磁阀适用于使大气气流流入所述膜腔室25或通过将所述膜腔室25连接到已知的挤奶装置的真空管线而在其中产生真空，从而引起所述覆盖膜33的移动，如下面将更详细说明的。

在已知的方式中，所述挤奶装置包括真空泵，其是影响挤奶的必要元件，从而可从动物中抽取奶。所述装置中设有两条真空管线，第一管线为牛奶导管，即，供所述牛奶通过的管道，所述第二管线为真空管线，其上电磁阀与脉动器安装在一起，脉动器是真空驱动部件，以将真空施加到其它部件，如所述牛奶导管上。

所述下测量腔室40通过第三排放口42与所述牛奶导管相连，底部挡板41适用于打开和关闭所述第三排放口42。

优选地，所述下测量腔室40通过所述第三排放口42与下部主体44相连，所述下部主体44转而又通过所述排放管43与所述牛奶导管相连，在这种情况下，所述底部挡板41同样适用于打开和关闭所述第三排放口42，弹性元件45，例如，扭力弹簧，将所述底部挡板41保持在其闭合位置，与所述下测量腔室40的壁相接触，从而保持所述第二排放口42的关闭。

所述牛奶计量器10与所述牛奶导管所述与所述真空管线相连的部分可因此处于真空下，例如，紧密密封所述隔断阀20、膜腔室25、上收集腔30、下测量腔40以及所述下部主体44。

所述挡板31包括中央部分36，优选具有盘状形状，适用于打开和关闭所述第二排放口22以将所述上收集腔30和下测量腔40相连，所述挡板31还包括上部37或顶部，优选通过连接装置38，例如，多个小立柱与所述中央部分36相连。所述挡板31的上部37与所述覆盖膜33相关联，优选地，其直接被安装成与所述覆盖膜33邻接。

优选的是，所述挡板31的中央部分36包括垂直排放管或通气管51，其在中央部分36的上表面并面向所述上收集腔30设置。在一更优选的实施方式中，所述挡板31的中央部分36包括一对垂直排放管或通气管51，它们具有向上排出，即朝着所述上收集腔30以及所述第一排放口22，从下面上升的空气，也就是从所述下测量腔40上升的空气的功能，当所述腔中逐渐充满牛奶时，存在于该腔中的空气向上上升，而不与通过所述第二排放口32进入到所述测量腔40中的所述牛奶混合，相反，该牛奶从上流到下。在本发明的牛奶计量器10的该实施方式中，所述挡板31还包括：面向所述上收集腔30设置在所述中央部分的上表面上的连接壁52，其具有例如是尖头的形状；以及优选的由所述连接壁52界定的优选垂直展开并对称地位于所述挡板31的中央部分36的表面的两个上部上的多个具有螺旋弯曲的弯曲翅片53。由于其厚度小，该连接壁52直接连接两个排气管51，并形成位于其顶部或上边缘的尖部。

有利的是，所述通气管51的顶部具有一弯曲形状，带有面向所述上收集腔30的壁的开口，从而所述牛奶不能从所述上收集腔30通过所述通气管51的开口进入到所述下测量腔40中。

优选的是，所述翅片53的高度大于2毫米，且两根垂直排放管或通气管51的高度高于或等于所述上收集腔30的高度的一半，优选地，所述连接壁52的高度基本等于所述通气管51的高度。

两个尖状连接壁52以及所述翅片53具有通过对所述上收集腔30内的大量牛奶施加旋转运动的方式来适当地引导所述牛奶53通过所述上收集腔30的功能。施加到大量液体上的该旋转运动产生离心力，从而，其可打破不可避免地在所述牛奶中存在的泡沫以及那些在腔室本身中所形成的泡沫，进而可促进所述牛奶排放到所述下测量腔室中。上面提到的这个因素是非常重要的，因为众所周知的是，泡沫的存在会妨碍所述牛奶的流动，其代价是牺牲所述系统的测量精度。

在所述牛奶计量器10中，所述覆盖膜33直接邻接安装在所述挡板31的上部37，以便于在其弯曲时，能使得与其邻接的挡板产生位移，如下文将详细说明的。

所述挡板31包括与其中央部分36，优选所述中央部分36的低端相连的至少一个支撑件39，所述挡板31优选包括多个支撑件39。

在所述牛奶计量器10中，所述挡板31由所述支撑件39安装架置，所述支撑件39设置在所述适用于打开和关闭所述下测量腔室40的第三排放口42的底部挡板41上。

所述隔断阀20优选包括一固定到手风琴状膜28上适用于打开和/或关闭所述第一排放口22的闭合轴27，所述牛奶从所述第一排放口22通过所述闭合轴27的移动流入所述上收集腔30中，所述闭合轴27以及所述手风琴状膜28的移动由同样存在于所述真空管线中的相同真空以及通过与如上所述的包括两根管道的真空管线相连的电磁阀的第二管道的大气空气来气动致动。

优选地，所述覆盖膜33为环形或螺旋管形，其位于所述牛奶计量器10的纵轴X-X上的中心处具有一孔，以便于留出用于所述第一排放口22通行的空间以将来自所述歧管的牛奶输送到所述上收集腔30。

在本发明所述的牛奶计量器10的优选实施方式中，在该实施方式中，所述隔断阀20被居中设置，其轴线与所述牛奶计量器10的纵轴X-X以及所述上收集腔30的轴线基本重合，所述覆盖膜33为环形或螺旋管状，在其中心设置所述隔断阀20的区域具有一孔，以便于留出用于所述第一排放口22的空间，以使得牛奶或液体从所述隔断阀20流入所述上收集腔30中。在本发明的该实施方式中，如图所示，所述环形覆盖膜33沿其外圆周保持在所述上收集腔30的壁和所述顶盖34之间，并且沿着其内圆周，所述内圆周的边缘优选被接收在所述顶盖34的环形凹槽中，并通过设置在排放口22上的中央套管55被锁定其中。

优选地，在该实施方式中，所述挡板31的上部37或顶部为环形环状顶部。

所述下测量腔40包括第一检测和信号元件47以及第二检测和信号元件48，所述第一和第二元件相互配合，用于发出关于在所述下测量腔40中所收集预定容积的牛奶所达到的水平线的信号，随着所述牛奶填充所述下测量腔40，浮标随同含在其中的磁铁一起上升。当所述浮标达到所述第一检测元件时，所述腔室中例如约有100克牛奶，而当所述浮标接近所述第二以及最后一个检测元件时，所述腔室中例如约有190克牛奶。在此，所述系统启动如上所述的电磁阀，其通过向下移动所述挡块38来控制所述第二排放口32的关闭以及所述排放口42的打开。所述腔室40的完全排空实际上是瞬时的，后续重复所述填充步骤。有利的是，所述第一检测元件47适用于在所述下测量腔40中的牛奶处于较低量时测量所述牛奶计量器10中的牛奶量，从而减少在测量所述下测量腔40中部分充满的情况下所造成的误差。

优选地，所述第一检测和信号元件47包括例如，具有环形圆柱形形状且内部中空的浮标49以及包含在所述浮标49内的环形磁铁50，所述环形磁铁50具有足够的功率和尺寸，例如，厚度为约3.5mm，外径为28mm以及内径为17mm，以适用于与所述第二检测和信号元件48相配合。

在优选的方式中，所述下测试腔40包括适用于所述浮标49的引导元件46，所述引导元件包括例如在所述测量腔的中心处、在它的轴线X-X方向上垂直延伸的轴46。例如，所述第二检测和信号元件48安装在所述轴46上并适用于发出所述浮标49位于两个具体不同水平线位置时的信号，所述两个具体不同的水平线与所述下测量腔40中所收集的牛奶的两个预设的容积相对应。

优选地，所述第二检测和信号元件48为一对已知类型的霍尔触点，其设置在包含在所述轴46内的电路板上，且所述环形磁铁50与两个霍尔触点相配合，在所述浮标49在所述下测量腔40中积累的牛奶的推动下向上提升的过程，所述环形磁铁50与所述霍尔触点相靠近。

本发明的牛奶计量器10还包括真空稳定通道54，其为沿着所述牛奶计量器10的整个长度纵向延伸的大的竖直通道，将所述下部主体44的腔室与邻近所述覆盖膜33的上收集腔30的上部相连。该通道能在所述牛奶计量器10的操作过程中保持其内部的真空度的恒定值。

优选地，所述金属端子56作为电导率和温度探头的一部分被设置为靠近如上所述的环形浮标的导向轴的底座。

本发明的牛奶计量器10的操作过程如下所述。

在第一可选步骤，其发生在所述牛奶计量器包括所述隔断阀20的情况下，来自于位于所述牛奶计量器或计量器10上游的牛奶歧管中的牛奶通过所述入口21，优选通过所述喷嘴23以与所述隔断阀20的内壁相切的方向进入到所述隔断阀20内部的空间中，进入所述隔断阀20的该切向入口使所述牛奶产生离心力，从而所述牛奶在形成所述阀体本身的空间的整个内壁26上分布，所述空间优选具有圆柱形形状，以便于所述牛奶送到第一排放口22。

有利的是，所述牛奶的切向进入使得所输送的牛奶产生离心力，可使得所述流体液流中存在的泡沫气泡破裂，从而解决了从中心进入会产生的问题：其中，进入的牛奶喷射撞击手风琴状膜28，从而形成大量的泡沫。

在挤奶的条件下，所述隔断阀20的闭合轴27处于升高的“打开”位置，因此被向上提升，相反，当所述挤奶单元与所述动物脱离期间，所述闭合轴27下降直至其自由端，尤其是所述手风琴状膜28靠近下层的第一排放口22。

在第二步，所述牛奶继续其路径下降到下层的计量器的上收集腔30中。所述挡板31的上部37接收在该腔中，所述挡板31为起几方面作用的部件，其中之一是在所述下测量腔40开始排放牛奶时关闭所述上收集腔30，然后在下部挡板41在所述下测量腔40排完其所含的牛奶后再次立即关闭下层的下测量腔40时，所述挡板31再次打开所述上收集腔30。一旦所述牛奶离开所述隔断阀20的第一排放口22并进入到所述上收集腔30，立即拦截所述下层挡板31的上部37，在本发明含有用于所述来自于下测量腔40中的空气的排放管51的实施方式中，所述尖状连接壁52横向连接所述排放管51，将直接冲击到其上的流入的牛奶流划分成两部分，以防止所述牛奶的一部分通过所述排放管51下降的情况，即便流速高。如果这在所述下测量腔40的排放过程中发生，则这部分的牛奶将不被计量地通过所述整个牛奶计量器10，从而导致测量误差。在本发明的牛奶计量器10的实施方式中，所述螺旋状展开突出翅片53位于由尖状连接壁52所界定的挡板31的两个上部，所述翅片在所传输的、刚被尖状连接壁52偏转的牛奶下降至下层下测量腔40中之前，使其产生例如，逆时针方向的旋转运动。之所以希望使传送中的液体产生此类运动，是出于以下原因：

来自于挤奶单元的牛奶在其输送过程中难免会产生泡沫，或者，甚至在设置在所述计量器的上游的歧管中已形成泡沫的牛奶中夹带泡沫。该泡沫部分是比较显著的量，且其甚至妨碍所述牛奶规则地流入下测量腔室40中。通过给所述大量的牛奶施加旋转运动，所产生的离心力施加机械作用，从而破坏已形成的泡沫气泡，以及控制所述泡沫在所述上收集腔30中形成，产品具有与高效生产相应的快速排放的优势。

在挤奶结束时的洗涤步骤期间，设法对所传输的洗涤液施加离心旋转运动是非常重要的，因为该移动的溶液由于施加到与其接触的表面上的摩擦机械作用而达到最佳的清洁效率。

在第三步骤中，所传入的牛奶通过所述上收集腔30然后下降到所述下测量腔40中，在所述下测量腔40中设有第一检测和信号元件47以及第二检测和信号元件48，例如，浮标49，环形磁铁50以及设置在所述轴46内的电路板上的霍尔触点。

在第四步骤中，当所述牛奶到达所述测量腔40中的预设的上水平线时，所述检测和信号元件47、48控制所述电磁阀的与所述牛奶计量器10相连的一个通道让大气通过所述通道24流入位于所述覆盖膜33上方的膜腔室25，所述覆盖膜33转而又设置在所述上收集腔30的上方。在本发明所述的牛奶计量器10的实施方式中，所述检测和信号元件47,48为内部设有环形磁铁50的浮标49以及霍尔触点，所述测量腔40中收集的牛奶提升所述浮标49，其内部的磁铁50与所述霍尔触点相配合，当所述浮标49以及所述磁铁50到达位于所述上点的触点时，所述触点指令所述电池阀的与所述计量器相连的一个通道让大气通过所述通道24流入所述位于覆盖膜33上方的膜腔室25中。

由于这样的事实：所述覆盖膜33形成所述上收集腔30的一个组成部分，由于其在上缘限定所述腔，所述膜的底部和始终存在于该腔中的真空相接触。静止状态下的覆盖膜33在任何情况下都抵靠所述挡板31的上部37或顶部，并因此与其直接接触，在由所述膜限定的所述上收集腔30中存在的真空的作用下，所述覆盖膜33向下弯曲，从而使得所述下部挡板31相对于其邻接的产生位移。真空存在于整个牛奶计量器的内部，由于其连接到牛奶导管，而所述牛奶导管是所述牛奶计量器10和所述歧管的真空来源。所述挡板31向下的位移反过来又关闭所述上收集腔30并同时打开所述下测量室40，因为(多个)支撑件39克服所述弹簧45的力向下推动所述底部挡板41，并因此打开所述第三排放口42，所述牛奶可通过所述第三排放口42流出所述下测量室40。

在第五步骤中，来自于所述牛奶歧管中的牛奶连续到达并收集在已在之前的第四步骤中关闭的上收集腔30中，而充满在所述下层下测量腔40中的牛奶被非常快地排放至优选所述下部主体中，直至其到达通过所述排放管43与所述下部主体相连的牛奶导管。排空所述下测量腔40使得所述检测和信号元件47、48检测到所述下测量腔40内部完全没有牛奶，使得所述循环反向，从而所述第三排放口关闭42且所述第二排放口32打开，以进行后续填充。在本发明的牛奶计量器10的实施方式中，设置有浮标49、环形磁铁50以及霍尔触点，所述下测量腔40的排空使得所述浮标49返回至其较低位置，从而恢复了在所述下测量腔中收集牛奶的条件。

在所述第六步骤中，刚才被排空的下测量腔40通过以下方式恢复其收集牛奶的条件：

a)通过外部电磁阀恢复所述覆盖膜33上方的膜腔室25中的真空，并且因此，由所述覆盖膜33在其前面条件下向下施加的推力被取消；

b)设置在所述底部挡板41下方并在下面限定所述下测量室45的弹簧45在没有所述膜的反向推力的情况下向上延伸，并且其推力使得所述下测量腔40的第三排放口42关闭。所述底部挡板41的向上位移反过来又使得设置在其上的挡板31在相同的方向上产生位移，其结果是位于所述挡板31和所述上收集腔30之间的第二排放口32被打开。该排放口32的打开使得来自所述牛奶歧管并在排空所述下测量腔40的步骤中收集在所述上收集腔30中的牛奶流出，进入到所述下层下测量腔40中，在此，重复如上所述的测量循环。

如前所示，本发明的牛奶计量器10包括真空稳定通道54，其是一沿着所述牛奶计量器10的整个长度方向纵向延伸的大的竖直通道。

所述真空稳定通道54将所述下部主体44与所述与覆盖膜33相邻接的上收集腔30的上部相连，以保持在所述真空计量器10的操作期间，其内部的恒定真空度，而与通过其的牛奶量无关，这是确保所述挤奶单元自立的条件，因为，其上设置的护套通过围绕所述动物的奶头的真空而自立。

如上所述，作为电导率和温度探头一部分的金属端子被设置成靠近所述环形浮标的引导轴的底部。电导率是鉴定动物存不存在炎症的重要参数，并由此确定存不存在可能发展成乳腺炎和/或感染的条件。所述温度探头显示所述洗涤液的温度，其是用于确定所述洗涤液在所述洗涤过程中是否有效的必要参数，此外，所述温度探头反过来又可以检测动物的发热状态。因此，在所述牛奶计量器10的下部设置合适的连接器，以插入包括耦合在内的适当容器。每当需要取奶进行分析时，该部件在动物的挤奶开始前插入并在所述挤奶结束时移除，该动作的目的是取一定量的代表整个挤奶的牛奶样品，以便对其进行控制分析，因为随着挤奶的进行，牛奶组成持续发生变化(其中含有的脂肪百分比发生变化)。在没有取样的正常挤奶条件下，通过适当的盖子盖住所述奶嘴，以便于防止大气空气进入所述牛奶计量器。

有利的是，本发明的牛奶计量器10能使得制造具有减小的整体尺寸的集成式牛奶计量器。事实上，提供能执行打开和关闭所述第二排放口32以及控制所述第三排放口42的打开和关闭的双重功能的挡板，可制造具有减小的总尺寸的牛奶计量器。此外，本发明的牛奶计量器10还具有的优点是：它保持了通过它的牛奶的最佳质量和良好的测量精度。实际上，由于其构造，其能有效地排出无泡沫的牛奶，从而防止周围空气中的细菌以及形成泡沫气泡而使空气中携带的细菌负载污染所述牛奶。

所述牛奶计量器，尤其是具有所述挡板表面，以及通气管和翅片的构造，使得能不损坏地排出牛奶，从而保持其高质量。

此外，由于所述测量腔中没有泡沫从而使得其具有良好的测量精度。

当然，在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可对本发明所描述的并以非限制性示例的方式示出的实施方式和制造细节进行各种变化。