專利名稱：擠奶杯和襯套的制作方法
技術領域：
本發明涉及自動擠奶系統，更特別地，涉及通過所述襯套給家畜擠奶的乳頭杯襯套和自動化裝置，以及擠奶方法。
背景技術：
擠奶機通常在中型到大型乳牛場中使用。擠奶機利用真空從乳頭吸奶并且包括真空泵、真空容器、二或四個乳頭杯以及脈動器，所述真空容器還用作集奶桶，所述乳頭杯通過軟管連接到總管和真空容器上，所述脈動器給乳頭杯交替施加真空和大氣壓力。乳頭杯單元由剛性外殼組成，所述外殼容納彈性體材料(例如，橡膠)制成的內部細長管，稱作乳頭杯襯套。在擠奶期間，與乳頭接觸的襯套內部承受大約0.5巴的恒定真空。襯套和乳頭杯之間的脈動室內的壓力通過脈動器在抽吸期間的0.5巴和按摩期間的大氣壓力之間有規律地交替。結果，奶在抽吸期間從乳頭池中吸出。在按摩期間，乳頭杯襯套壓在一起停止吸奶，進行一段時間的乳頭按摩并且使鮮奶從泌乳腔流入乳頭池中。其后為另一抽吸周期，依此類推。在按摩期間使乳頭放松是避免乳頭內血液和流體聚集所必需的，該聚集使奶牛感到疼痛并將使其停止放奶。脈動器以40-60次/分鐘在抽吸和按摩周期之間進行交替。
本領域中已知的是，利用乳頭杯襯套擠奶在一次沖程中進行；來自真空源的吸力以脈動方式施加到襯套內部以及外殼和襯套之間的空間。在外殼中，襯套內部和外部之間的抽吸壓力差導致襯套上比相鄰部分更具柔性的那部分交替收縮和打開。當襯套打開時，乳頭承受更大的吸力，使奶流動。當襯套關閉時，吸力解除，并且襯套圍繞乳頭的末端閉合并向內壓在乳頭末端上。在使用這類乳頭杯襯套的過程中已經發現了某些問題。首先，襯套需要足夠的重量拉伸動物的乳頭，從而打開輸乳管。乳頭的拉伸壓迫乳頭組織、輸乳管以及乳頭末端的括約肌(sphincter valve)。迄今為止，人們認為，該拉伸是導致動物乳房根部的乳頭分泌組織發炎，并最終導致乳腺炎的原因。人們還認為，吸力的突然切斷可以導致奶回流到乳頭中，從而導致或引起乳腺炎。除了造成動物的不適和痛苦之外，這些問題還會縮短動物的有效產奶期。
授予Briggs等人的美國專利6,427,624公開了用于擠奶機的乳頭杯襯套。授予van der Lely的美國專利5,762,020教授了一種自動擠奶機，其通常具有下列缺點，即，在擠奶期間，乳頭杯之一與乳頭脫離。乳腺炎基本上是一種很少使奶牛致死的低費用(economical)疾病；但是它使乳房的一部分惡化、降低產奶量、增大醫療和診療費用。越高產的動物相對于其他動物而言越易受到該疾病的影響。
因此，存在一種長期需求，即，改變目前的真空脈動擠奶機以使奶流向儲奶槽，且決不會回流到奶牛乳房中。
為了理解本發明并了解在實踐中如何實現，現在將參照附圖通過僅為非限制性的實例對優選實施例進行描述，其中圖1示意性地顯示了根據本發明的一個實施例的橡膠套筒的側面剖視圖；圖2示意性地顯示了乳頭杯的側面剖視圖；圖3示意性地顯示了根據本發明的另一實施例的乳頭杯組件；圖4示意性地顯示了一視圖，其中空氣抽吸-第一子抽吸使套筒部分收縮，因此，使奶沿箭頭方向推出至儲奶槽；圖5示意性地顯示了一視圖，其中空氣抽吸-橡膠套筒的第二部分收縮；圖6示意性地顯示了一視圖，其中空氣抽吸-橡膠套筒的第三部分收縮，空氣抽吸的子脈沖結束；圖7示意性地顯示了一視圖，其中真空抽吸-第一子抽吸使套筒部分充氣，因此，使來自乳房的奶沿箭頭方向充滿；圖8示意性地顯示了一視圖，其中真空抽吸-第二子抽吸使套筒部分充氣，因此，使來自乳房的奶沿箭頭方向充滿；以及圖9示意性地顯示了一視圖，其中真空抽吸-第三子抽吸使套筒部分充氣，因此，使來自乳房的奶沿箭頭方向充滿，真空脈沖結束，并且開始循環至圖4，其中空氣抽吸-第一子抽吸使套筒部分收縮。
發明內容
本發明設計成能引導奶朝向儲奶槽流動，而決不會回流到奶牛的乳房中。該任務通過建立裝置而實現，以將傳統擠奶機的每個擠奶抽吸分成3個次級脈沖，電子定時裝置由傳統擠奶機的主脈動機連接并控制。因此，真空抽吸再分成多個子脈沖，從而通過電子閥引導真空作用在橡膠套筒的相應部分上，如圖4-圖10所示。該方法防止了奶回流到乳房中，因此，有效且經濟地解決了問題，而不會干涉在商業用途上沿用已久的傳統擠奶方法。
本發明公開方案的抽吸動作就模仿在奶牛上吸奶的自然作用來說可以更精確地運行，從而奶牛總產量提高。
具體實施例方式
在本發明的所有章節提供了下列描述，從而使本領域的技術人員能夠使用所述發明，并且闡述了由實施本發明的發明人所考慮的最佳方式。但是，各種變形對本領域的技術人員來說顯而易見，這是因為本發明的一般原理已經被明確地限定為提供電子真空脈動機，即，提供一種方法和自動擠奶系統，其包括用于給家畜擠奶的乳頭杯襯套和組件。
在用于給家畜，例如奶牛和山羊擠奶的電子真空脈動機中，細長的乳頭杯襯套位于所述乳頭杯內部。該乳頭杯襯套具有與擠奶真空系統和擠奶桶連通的近端部以及與動物乳頭連通的遠端部。該乳頭杯襯套包括由一或多個環隔離的多個區段，所述環為彈性體橡膠狀套筒結構，從而防止襯套在擠奶抽吸時收縮；所述可充氣/放氣的環適于以選自一環在一環之后和/或多環在多環之后的方式收縮和/或膨脹；以及，包括多個真空閥的真空管道，所述管道的進口與有效的真空源連通；所述閥中的每一個與一或多個環連通，并且適于根據由脈動器提供的預定脈沖控制提供所述彈性體橡膠狀套筒的可逆充氣/放氣；真空或空氣從真空/空氣壓力源通過真空管道和真空閥沿遠端到近端方向流向所述區段，使得所述環充氣并且來自乳房的奶充滿按其次序被抽真空的區段，隨后真空脈沖以這樣的方式終止，即使得所述環放氣，并且提供新循環的開始，直至動物乳房變空。
術語“環”和/或“區段”在下文是指所有隔室、腔室、可充氣構件等，其適于可逆地充氣和放氣至預定的初始和最終直徑和尺寸。
本發明還提供了通過上述乳頭杯襯套給家畜擠奶的方法。該方法包括給多個彈性體橡膠狀套筒區段施加真空脈沖(例如，0.5巴，40到60次/分鐘)，使得真空或空氣從真空/空氣壓力源通過真空管道和真空閥沿遠端到近端方向流向所述區段，使得所述環充氣并且來自乳房的奶充滿按其次序被抽真空的區段，隨后真空脈沖以這樣的方式終止，即使得所述環放氣，并且提供新循環的開始，直至動物乳房變空。
自動擠奶系統特別包括下列組成部分a.真空泵，例如電動機驅動泵，其利用真空軟管和總管連接到一組閥上，所述閥適于通過恒定真空將奶從奶牛乳房吸到冷藏的中央真空的密封擠奶桶；b.利用脈沖閥動作調節真空和大氣壓力的脈動器，所述脈動器在每個脈沖時引導真空或允許大氣壓力朝向擠奶杯組件，從而交替按摩/擠壓動物乳頭；c.尤其包括固體(通常剛性)細長的杯狀結構的擠奶杯組件，例如，用于給牛擠奶的四個杯和/或用于給山羊和綿羊擠奶的兩個杯的組件，所述杯可以容納所述擠奶動物的乳頭；所述杯內部具有橡膠套筒狀襯套，其通過提供恒定真空的上述系統緊密保持到乳頭上。
通過自動擠奶系統進行的市場上可得到的動物擠奶工藝通常按下列順序提供；步驟一施加使乳頭杯襯套緊密保持到乳頭上的恒定真空，吸入乳頭內可用的任何數量的奶，并且通過使少量大氣吸到管道系統中而將奶引到主儲奶槽中。
步驟二通過脈動器將系統恒定真空的一部分引入乳頭杯，使得乳頭杯襯套內側中和內側周圍的恒定真空與產生于乳頭杯內的真空相匹配，因此，壓迫乳頭打開，使得奶從乳房壓入橡膠套筒。
步驟三在短時間后，通過脈動器，例如通過使閥移動而打開通路，直至在乳頭杯襯套和乳頭杯之間的空間內獲得大氣壓力；使得乳頭杯襯套內側中和內側周圍的恒定真空導致乳頭縮小，并因此沿在前的真空抽吸擠壓聚集在乳頭內的奶；所述奶從任何可能的開口，例如通過括約肌流到集奶管。
該擠奶工藝的特征在于，幾乎沒有經濟相關的，例如乳腺炎和技術障礙。本發明令人驚訝地提供了成本有效的和無乳腺炎的擠奶系統，稱作“電子真空脈動機”。它使用類似的技術元件以將奶從動物乳房抽出，其中它使用擠奶杯和套筒的新穎、創新的不同設計。
現在參考圖1，其示意性地顯示了根據本發明的一個實施例的乳頭杯的側面剖視圖。乳頭杯內部包括一新穎的乳頭杯襯套(1)，其適于一區段接一區段地收縮和/或膨脹，區段1f-1h由多個位置處的套筒的加寬彈性結構(下文稱作“環”)限定為環(參見1a)狀，所述環在其內部具有薄骨架彈簧圈，防止所述環在抽奶時收縮。細長的乳頭杯(1)具有與動物的乳頭根部(1d)連通的遠端部；以及與真空系統連通的近端部(參見接頭1e)。乳頭杯襯套(1)還包括細長開口頸部(1c)和近端凸緣(1d)。
在這方面應當認識到，術語“區段”在下文是指隔室、腔室、可膨脹構件(例如，管、管道、指狀或袋狀容器等)和類似物，其適于可逆地充氣和放氣到預定的初始和最終直徑和大小。還應該認識到，N個區段是可能的，其中N為大于或等于2的任何整數。僅僅舉例來說，至今為止描述了在一組中具有三個區段，其中任何數目的區段，以及區段、子區段、連接區段(coupled segment)等等的任何2D或3D陣列也是可能的。
現在參考圖2，其示意性地顯示了乳頭杯(2)的側面剖視圖，其中放大顯示了位于不同隔室之間的環(2a)。細長的入口管(2b)沿乳頭杯(2)定位并且包括三個閥，該三個閥適于向每一環(2a)提供真空或壓力。現在參考圖3，其示意性地顯示了根據本發明的另一實施例的乳頭杯組件。電子定時裝置開始工作并且給閥體發送命令，以打開通向第三隔室(恰好位于遠端部)周圍的真空通路，從而使乳頭的第二部分以充滿奶。通過沿箭頭(3)穿過開口(3a)和閥(3b)施加真空或壓力可以實施該操作，其中第二閥(3c)保持在其關閉配置。
現在參考圖4，其示意性地顯示了一視圖，其中空氣抽吸和第一子抽吸(sub pull)使套筒部分收縮，從而使奶沿箭頭方向將推出至儲奶槽。更具體地，在所述電子脈沖結束時；真空脈沖器打開以允許“大氣壓力抽吸”結構進入閥組件，從而允許它經由套筒周圍的管(4)進入第一區段(4a)。它因此在乳頭周圍充氣并擠壓乳頭部分，導致所述部分擠壓位于其內部的奶朝向乳頭杯襯套出口流出。現在參考圖5，其示意性地顯示了一視圖，其中空氣抽吸并且橡膠套筒的第二部分收縮。電子定時裝置進行隨后的動作并且給閥體發送命令，從而打開通向第二隔室(4b)周圍的大氣壓力通路，因此，橡膠套筒的第二部分在乳頭部分周圍充氣，導致所述部分擠壓位于其內部的奶朝向乳頭杯襯套出口流出。
現在參考圖6，其示意性地顯示了一視圖，其中空氣抽吸并且橡膠套筒的第三部分收縮，空氣抽吸的子脈沖結束。電子定時裝置啟動閥體以打開通向第三隔室(4c)周圍的大氣壓力通路，因此，橡膠套筒的第三部分在乳頭部分周圍充氣，導致所述部分擠壓位于其內部的奶朝向乳頭杯襯套出口流出。
還是在本發明的范圍之內，包含電子控制閥元件的輔助脈沖閥組件(例如，裝配到真空入口中)引導真空或空氣從主脈動器按順序進入每個所述隔室。
本發明還公開了一種新穎的方法，其利用上文限定并描述的電子真空脈動機給家畜擠奶。當乳頭杯組件放在奶牛乳頭上時，擠奶程序開始。現在參考圖7，其示意性地顯示了一視圖，其中真空抽吸和第一子抽吸使套筒部分充氣，從而沿箭頭方向充滿來自乳房的奶。真空脈動器給閥組件發送真空抽吸，所述閥組件允許真空抽吸進入套筒周圍的第一隔室(4a)，因此，使乳頭部分充氣，使該部分慣性運動從而充有來自乳房的奶。
隨后，真空再次抽吸和第二子抽吸使套筒部分充氣，因此，沿箭頭方向充滿來自乳房的奶(參見圖8)。電子定時裝置因此打開閥體，并打開通向第二區段(4e)周圍的真空通路，這樣，乳頭的第二部分以充滿奶。
最后，真空抽吸和第三子抽吸使套筒部分充氣(參見圖9)。區段(4f)充滿來自乳房的奶，真空脈沖結束，并且開始使套筒部分收縮的所述第一子抽吸的循環。
該過程因此繼續進行，直至乳房變空。由于電子擠奶脈沖的結果，因此避免了奶回流到奶牛乳房中，這就是該機器可以減少乳腺炎危險的原因。
顯而易見的是，本發明提供了一種新穎的多次充氣順序，以及一種用于相應的多次脈動的有效電子定時裝置。此外，迄今為止限定和描述的電子真空脈動機適于改善擠奶工藝，從而避免乳腺炎的發生。
權利要求
1.在用于給家畜，例如奶牛和山羊擠奶的電子真空脈動機中，細長的乳頭杯襯套位于所述乳頭杯內部；所述乳頭杯襯套具有與擠奶真空系統和擠奶桶連通的近端部以及與動物乳頭連通的遠端部；所述乳頭杯襯套包括a.通過一或多個環隔離的多個區段，所述環為彈性體橡膠狀套筒結構，從而防止襯套在擠奶抽吸時收縮；所述可充氣/放氣的環適于以選自一環在一環之后和/或多環在多環之后的方式收縮和/或膨脹；和b.包括多個真空閥的真空管道，所述管道的進口與有效的真空源連通；所述閥中的每一個與一或多個環連通，并且適于根據由脈動器提供的預定脈沖控制提供所述彈性體橡膠狀套筒的可逆充氣/放氣；其中，真空或空氣從真空/空氣壓力源通過真空管道和真空閥沿遠端到近端方向流向所述區段，使得所述環充氣并且來自乳房的奶充滿按其次序被抽真空的區段，隨后真空脈沖以這樣的方式終止，即使得所述環放氣，并且提供新循環的開始，直至動物乳房變空。
2.如權利要求1所述的乳頭杯襯套，其中所述環和/或區段選自隔室、腔室、可充氣構件等，其適于可逆地充氣和放氣至預定的初始和最終直徑和尺寸。
3.如權利要求1所述的乳頭杯襯套，其中使用N個區段，其中N為大于或等于2的任何整數，所述多個區段以區段、子區段、連接區段或其任何組合的任意2D或3D陣列的方式布置。
4.在本發明中定義的乳頭杯襯套。
5.如圖1-9中任意一幅中所描述的乳頭杯襯套。
6.一種自動擠奶機器人，包括如權利要求1或其任意一項從屬權利要求中所述的乳頭杯襯套。一種通過如權利要求1或其任意一項從屬權利要求中所述的乳頭杯襯套給家畜擠奶的方法，包括給多個彈性體橡膠狀套筒區段施加真空脈沖，使得真空或空氣從真空/空氣壓力源通過真空管道和真空閥沿遠端到近端方向流向所述區段，使得所述環充氣并且來自乳房的奶充滿按其次序被抽真空的區段，隨后真空脈沖以這樣的方式終止，使得所述環放氣，并且提供新循環的開始，直至動物乳房變空。
7.一種通過如本發明中限定的乳頭杯襯套給家畜擠奶的方法。
全文摘要
一種位于所述乳頭杯內部的細長乳頭杯襯套(1)，其具有與擠奶真空系統和擠奶桶連通的近端部以及與動物乳頭連通的遠端部；所述乳頭杯襯套包括通過一或多個環(1a)隔離的多個區段(1f－1h)；和包括多個真空閥(3b－3d)的真空管道；所述閥中的每一個與一或多個環連通，并且適于提供彈性體橡膠狀套筒的可逆充氣/放氣。
文檔編號A01KGK101031201SQ200580031059
公開日2007年9月5日 申請日期2005年8月16日 優先權日2004年8月17日
發明者扎爾曼·佩萊斯 申請人:扎爾曼·佩萊斯