專利名稱：一種用于接收乳頭的裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種用于接收乳頭的裝置，它包括圍繞著用于接收所述乳頭的管道的一層柔性薄壁，其中該壁在朝向管道的方向上具有內側面而在背離管道的方向上具有外側面。
本發明還涉及制造這種裝置的一種方法。
背景技術：
從US-A-1285079中已知一種上述類型的裝置，該裝置包括乳頭襯管的一部分，襯管通常由腈橡膠制成。
在橡膠制品的生產過程中，在材料方面經常出現不均勻的問題，間斷部分可能包括諸如空氣或雜質粉粒等。當對橡膠制品施加載荷時裂紋就可能出現，在這種情況下，裂紋首先出現在與間斷部分相連接處。
眾所周知，對于橡膠制品的強度來說，表面裂紋比橡膠制品的內部裂紋更加危險。因此，阻止橡膠制品表面層中裂紋的形式就顯得尤其重要。
當橡膠制品老化時，由于橡膠彈性下降在其表面層中也會出現微裂紋。這些裂紋會擴展，即增大，尤其是在對橡膠制品加載時，橡膠隨時間增長而彈性下降的一個原因就是這種材料是吸濕性的。
一種新的用腈橡膠制成的乳頭襯管所含水份不到0.3％。乳頭襯管使用時，在抽取過程中與奶液接觸，而在其后的清洗過程中又與洗滌溶液接觸。奶液和洗滌溶液都包含水份，水份被乳頭襯管的橡膠材料所吸收。橡膠材料吸收的水份越多，乳頭襯管的彈性降低越多。而且，橡膠材料中的應力會因此而增加。當一種由腈橡膠制成的已知乳頭襯管報廢時，它包含大約3％的水份。
此時，由于彈性下降和在抽取過程中乳頭襯管的強制運動，乳頭襯管中已出現了裂紋。乳頭襯管的運動引發了其中的應力，從而促使裂紋產生。
發明目的本發明的目的在于完成一種接收乳頭的裝置，該裝置比已知的這類裝置壽命要長。
發明概述上述目的可以通過開始所述的一種裝置來達到，其特征在于薄壁外側面的至少一部分上裝有大量的表面擴大物，它們的形狀、尺寸及分布使得它們形成了對薄壁外側面裂紋擴展的阻礙。因而實現了降低薄壁材料出現疲勞的危險性。
所述表面擴大物制做在薄壁外側面上，以便人為地制造相互間距很小的間斷，這種間斷不限于諸如正常表面裂紋的尖銳的邊沿，而是在薄壁外側面的凹陷和凸起間形成平緩的過渡。
人為的間斷與尖銳的自然產生的裂紋相比，導致裂紋形成的危險基本較小；在相同載荷強度下，尖銳的裂紋邊沿處的應力比圓整的裂紋邊沿處的應力大得多，因而更易造成材料的疲勞。
盡管有這些人為的間斷，如果表面層中也出現了裂紋，那么裂紋在表面擴大物處必定要轉向，無論這些表面擴大物由凹陷組成還是由凸起組成。這種轉向需要有能量，那么裂紋的生長就可以用此方法進行阻礙。
因而人們發現，單位面積上布置的表面擴大物越多，對裂紋生長的防止效果就越好。
然而應當指出，如US-A-1285079中公開的肋板型式的人為間斷是不能阻礙裂紋生長的，因為這類肋板的尺寸比乳頭襯管表面層的厚度大得多。
根據本發明的第一個實施方案，薄壁外側面表面的面積至少比內側面表面面積大10％。根據本發明的第二個實施方案，外側面表面積至少比內側面表面積大50％。根據本發明的第三個實施方案，外側面表面積至少比內側面表面積大200％。
優選地，基本上穿過所述管道的表面擴大物的延伸部分與薄壁的厚度相比是微不足道的。
優選地，薄壁內側面基本上沒有表面擴大物，這樣就達到了與奶液接觸的裝置表面可以很容易地進行清洗。
合適地是，薄壁外側面上的表面擴大物包括凸起。另一方面，薄壁外側面的表面擴大物也可包括凹陷。
單位面積上的表面擴大物的數量是每平方厘米至少100個。根據第二個實施方案。單位面積上的表面擴大物的數量是每平方厘米至少1000個。
這樣就實現了表面的擴大，表面擴大物很小而且基本均勻地分布于柔性壁的外側面上。
所述裝置優選地構成乳頭襯管的一部分。
表面擴大物除了增加強度阻止裂紋形成之外，它已被確認能夠保證水從薄壁外側面更大的蒸發量。
這種蒸發有助于水份在橡膠中較慢地進行積蓄，即橡膠緩慢地被水份所飽和，從而有利于延長裝置壽命。
本發明還包括一種制造上述類型裝置的方法，其中制做了一種具有內側面的模具，內側面上具有適用于生產所述表面擴大物的凹凸部分，而且該模具用于模制所述裝置。從而實現了生產本發明的裝置的一種簡單和廉價的方法。生產方法可以用注模法，傳遞模塑法，壓模法和鑄造法。
有利地是，模具內部用機加工方法來制做凹凸部分。另一方面，模具內部也可用化學處理方法來制做不規則形狀。
機加工方法的例子有電火花切割，創面電釣術，噴丸，磨削，車削，鍛造以及拋光。
化學處理的例子有氯化處理和蝕刻法。
表面擴大物當然另一方面也可以在裝置進行后處理時生產出來，但這種方法比上述方法開銷更大。
美國專利說明書No.1285079中所公開的乳頭襯管具有縱向設置的肋板，具有防止乳頭橫向彎曲或折皺的功能。根據該文獻，肋板可能摩擦或限制了乳頭，導致其中血液的阻塞并可以導致乳頭襯管壁的破裂。根據該文獻可以設置任意數量的肋板，而在附圖中只示出了五個。
然而，真正用來防止乳頭襯管出現彎曲或折皺的肋板的數量受到了可以防止襯管出現彎曲或折皺并仍能加強襯管的肋板尺寸的限制。與本發明的裝置相反，這一尺寸的肋板無法形成對裂紋擴展的阻礙，因為襯管表面的一個小裂紋會擴展穿過肋板，原因是表面層的厚度比每一肋板的尺寸小得多。
瑞典專利說明書63885和404286，德國專利說明書922447，922742和936724以及法國專利說明書1554653中描述了在外側面上設置凹凸部分的其他乳頭襯管，這些凹凸部分與依據本發明的表面擴大物尺寸和效果均不相同。
附圖簡述下面參照附圖對本發明作進一步說明，其中
圖1表示依據本發明的用于接收乳頭的裝置，包括具有表面擴大物的壁，圖2示意地表示出了表面擴大物的第一種模型；圖3示意地表示出了表面擴大物的第二種模型；圖4示意地表示了表面擴大物第三種模型的橫截面；圖5表示表面擴大物在表面上分布的一個例子；圖6是圖1中的裝置的一部分放大10倍的照片；圖7是圖1中的裝置的一部分放大200倍的照片。
優選實施方案詳述圖1示出了具有乳頭襯管形式的裝置1，該襯管用于接收將要被擠奶的動物的乳頭，例如母牛，綿羊，山羊或馬。
裝置1包括具有相對很薄的壁的囊形零件2。壁的外側面上具有表面擴大物3，而壁的內側面(未示出)是平的。
圖2大致地示出了表面擴大物的第一種模型，對表面擴大物的角度和單位面積上表面擴大物的數量進行了量化。表面擴大物的橫截面大致為弧形窄縫，而深度為半徑的一半。
在這一近似公式中，通過窄縫寬度與窄縫橫截面上沿著窄縫走向的圓弧長度的比值，可以求出表面擴大物的比例，即πr/(4r/2)即大約為10％。
如果內側面是平的而且外側面上具有表面擴大物3，這當然也涉及在相關表面上以相應方式形成的凸起，以及壁的內側面和外側面面積的比較。
圖3大致地表示了表面擴大物的第二種模型。表面擴大物用具有深度為一個半徑的弧形窄縫來近似。
在這一近似公式中，通過窄縫寬度與窄縫橫截面上沿窄縫走向的半圓長度的比值可以求出表面擴大物的比例，2πr/4r
即大約為50％。
為了不構成裂紋的指示物，圖2和3中所示的窄縫與壁厚相比不應該太深也不應該太長。因此，最好以這樣一種方式設置窄縫，它們各自的端部位于沿另一方向延伸的下一個窄縫的端部，以防止裂紋沿窄縫生長。
圖4大致地表示出了表面擴大物的第三種模型。表面擴大物用具有一個半徑的高度的半球形凸起來近似。
在這一近似公式中，通過半球形表面與被半圓覆蓋的圓的表面的比值來求出表面擴大物的比例，即2πr2/πr2即大約為200％。
當然，這也適用于表面擴大物為具有一個半徑深度的表面上的半球形凸起的形狀。
自然，在壁與表面擴大物之間不應有尖銳的邊沿，但圖2、3和4中只是以這樣一種形式來表示表面擴大物，為的是達到一個簡化的數學模型。
圖5表示出了具有多個圖4中的半球的表面。這些半球一個靠一個地設置，這意味著相鄰兩個半球的中心距離是兩倍半徑。本發明的一個實施方案包括這樣的半球，半球的半徑為半個毫米，其中使用了100個半球，即每平方厘米上有100個表面擴大物。
然而為了進一步減小裂紋生長的危險性，合適的做法是在壁的外部每平方厘米設置至少1000個表面擴大物。
圖6表示包括大量表面擴大物3的壁的外側面的一部分，放大了10倍。
圖7表示圖6中表面擴大物的200倍放大圖。顯然，表面擴大物的形狀和尺寸都大不相同。
本發明不只限于上述的實施方案，還涉及各種可能的變型。因此，該裝置可以具有一個以上的帶表面擴大物的零件2。同樣地，表面擴大物可以是規則以及隨機的形狀。同樣，裝置的幾個大的或小的部分上可以設有表面擴大物，例如在許多位置。
單位面積上的表面擴大物的數量也不只限于上面所述，而且當然可以是每平方厘米10,000個，每平方厘米100,000個或更多。
權利要求
1.一種接收乳頭的裝置，包括一圍繞著接收該乳頭的管道的柔性薄壁，其中該壁在朝向管道方向上具有內側面并在遠離管道方向上具有外側面，其特征在于，壁的外側面的至少一部分上具有大量的表面擴大物，它們的形狀、尺寸和分布使得它們對壁外側面上裂紋的擴展形成了阻礙。
2.權利要求1的裝置，其中壁的內側具有一表面，壁的外側也具有一表面，其中外側的表面面積至少比內側表面的面積大10％。
3.權利要求1或2的裝置，其中外側表面面積至少比內側表面的面積大50％。
4.任一前述權利要求的裝置，其中外側表面面積至少比內側表面的面積大200％。
5.任一前述權利要求的裝置，其中與壁的厚度相比，基本上穿過所述通道的表面擴大物的延伸是微不足道的。
6.任一前述權利要求的裝置，其中壁的內側面基本上沒有表面擴大物。
7.任一前述權利要求的裝置，其中表面擴大物包括壁的外側面上的凸起。
8.任一前述權利要求的裝置，其中表面擴大物包括壁的外側面上的凹陷。
9.任一前述權利要求的裝置，其中單位面積上表面擴大物的數量為每平方厘米至少100個。
10.任一前述權利要求的裝置，其中單位面積上的表面擴大物的數量為每平方厘米至少1000個。
11.任一前述權利要求的裝置，其中所述裝置構成了乳頭襯管的一部分。
12.一種制造任一前述權利要求的裝置的方法，其中生產了一種具有內側面的模具，內側面上具有用于形成所述表面擴大物的凹凸部分，而且該模具用于模制所述裝置。
13.權利要求12的一種方法，其中模具的內部上具有用機加工方法制成的凹凸部分。
14.權利要求12的一種方法，其中模具的內部上具有用化學方法制成的凹凸部分。
全文摘要
一種裝置(1),例如一個乳頭襯管,用于接收乳頭,它包括零件(2),該零件是圍繞著用于接收所述乳頭的管道的一層柔性薄壁,其中該壁在朝向管道方向上具有內側面并在遠離管道方向上具有外側面。壁的外側面上具有大量的表面擴大物(3),其形狀、尺寸和分布使得它們對壁外側面上的裂紋的擴展形成了阻礙。本發明還涉及了制造該裝置的方法。
文檔編號A01J5/08GK1185713SQ9619428
公開日1998年6月24日 申請日期1996年4月25日 優先權日1995年5月30日
發明者T·佩特爾森, H·弗羅丁 申請人:阿爾法拉瓦爾農業公司