Принцип машинного доения заключается в извлечении молока из коровы с помощью вакуума. Машины предназначены для того, чтобы прикладывать постоянный вакуум к концу соска, чтобы высасывать молоко и транспортировать его в подходящий контейнер, а также периодически сжимать снаружи всю соску для поддержания кровообращения.
Установка доильного аппарата состоит из системы трубопроводов, соединяющих различные сосуды и другие компоненты, которые вместе обеспечивают пути потока воздуха и молока. Силы, необходимые для перемещения воздуха и молока через систему, возникают из-за того, что она поддерживается в вакууме. Таким образом, именно атмосферное давление заставляет воздух, а давление внутри молочной железы заставляет молоко поступать в систему, и сочетание этих сил вызывает поток. Для непрерывной работы необходимо удалять воздух и молоко из системы с соответствующей скоростью.
Хотя доильные аппараты в настоящее время превратились в системы, которые демонстрируют значительное разнообразие, они имеют одни и те же основные компоненты. Например, можно б у трубы большого диаметра купить для таких систем. Воздух удаляется вакуумным насосом с постоянной скоростью. В ведре или машине прямого доступа молоко удаляется из системы путем отсоединения контейнера для молока; в доильных трубопроводах и регистраторах молоко удаляется молочным насосом или выпускным устройством.
На рис. 1 показан поток воздуха и молока через три основных типа машин во время нормального доения. В машине с ведром (или непосредственно в банку) молоко поступает в чашки для молока и проходит по коротким молочным трубкам к клешне, куда поступает воздух, а молоко и воздух перемещаются по длинной молочной трубке к ведру (или банке). Молоко остается в ведре (или банке), а воздух отделяется, чтобы пройти по вакуумной трубке в вакуумный трубопровод. Пульсатор, который обычно закреплен на крышке ведра, периодически пропускает воздух, и он проходит по длинной импульсной трубке в камеры стакана. Для регулирования вакуума на заданном уровне воздух также поступает в систему через регулятор вакуума, который установлен на вакуумном трубопроводе рядом с доильными пунктами.
ВАКУУМ И ПОТОК МОЛОКА
Когда молоко из клешни поднимается в трубопровод, это может заметно уменьшить вакуум в соске из-за веса молока в длинной молочной трубке. Уменьшение вакуума может быть значительно уменьшено путем выпуска воздуха через небольшое отверстие в клешне
В дополнение к разработанным источникам поступления воздуха, воздух может быть втянут в чашки для молока мимо соска, а также при замене или опорожнении контейнера для молока. В плохо обслуживаемой машине также может наблюдаться утечка воздуха внутрь в местах соединения или повреждения. Для поддержания рабочего вакуума вакуумный насос извлекает воздух, поступающий в систему, сжимая его таким образом, чтобы он мог быть сброшен в атмосферу.
В трубопроводных доильных аппаратах схема потока аналогична ковшовой машине, за исключением того, что молоко и воздух из каждого когтя поступают либо непосредственно в сосуд-регистратор, где воздух и молоко разделяются, и/или через доильный трубопровод в общий сосуд-приемник, где молоко и воздух разделяются. В этот момент, когда для опорожнения ресивера используется молочный насос с приводом от двигателя, дальнейший приток воздуха не производится. Другие типы релизеров (например. управляемый пульсатором (камера и двухкамерный вес) впускают воздух.
Там, где воздух и молоко транспортируются вместе, схема потока становится сложной в зависимости от различных факторов, особенно от объема воздуха по отношению к молоку или соотношения воздух:молоко. Воздух обычно поступает в клешню со скоростью 4-8 л/мин. Расход молока для быстрой дойной коровы составит около 6 л/мин, что дает соотношение воздух:молоко от 0,7:1 до 1,2:1. К концу доения, когда расход молока снизился до 0,25 л/мин, соотношение становится от 16:1 до 32:1.
Соотношение воздух/молоко становится важным там, где молоко должно быть поднято с коготка, как в молокопроводах и регистраторах, отличных от машин с низкоуровневыми молокопроводами. Подъем жидкости, в отличие от газа, влечет за собой потерю потенциальной энергии, и это компенсируется изменением вакуума. Таким образом, подъем столба молока в вакуумной системе на высоту 1 м уменьшает вакуум примерно на 10 кПа. Поэтому, если вакуум в верхней части колонны составляет 51 кПа, то в нижней он составит всего 41 кПа. Это падение вакуума заметно уменьшается за счет примеси воздуха. Если соотношение воздух/молоко составляет 1:1, вес молока в колонне уменьшается вдвое, и перепад вакуума составляет всего 5 кПа; если он равен 9:1, перепад вакуума составляет всего 1 кпа.
В условиях вакуума жидкости не могут течь против силы тяжести (т. е. в гору), за исключением колонны, заполняющей отверстие трубы. Если трубка содержит воздух и молоко, жидкость образует пробки, которые разделены воздушными карманами в пропорции, определяемой соотношением воздух/молоко.
Его можно измерить как разность давлений с помощью ртутного манометра в мм рт.ст. (см. диаграмму). Стандартное давление теперь составляет килопаскали (кПа), при этом 100 кПа равно разнице давлений между атмосферным давлением и абсолютным вакуумом.
ИЗМЕРЕНИЕ ВАКУУМА
Вакуум-это давление ниже атмосферного давления, иногда используется термин “отрицательное давление”, но в терминах доильных аппаратов его можно рассматривать как “вакуум”, измеренный по шкале, в которой атмосферное давление в момент и в месте измерения равно нулевому вакууму.
Вакуум может быть измерен в различных единицах измерения. Обычно используемой мерой является линейная разница в высоте между двумя столбцами ртути в трубке «U», когда один из столбов ртути подвергается воздействию вакуума, а другой открыт для атмосферы. (см.Схему трубки «U»). Разница в высоте уровней поддерживается атмосферным давлением.
В прошлом наиболее часто используемыми единицами измерения были дюймы, миллиметры или сантиметры ртути (в ртутном столбе, мм рт.ст. или см рт. ст.). Единицами измерения вакуума, принятыми в настоящее время Международной организацией по стандартизации (ISO) для Международных стандартов доильных аппаратов, являются килопаскали (кПа) с нулевым (0) кПа, равным атмосферному давлению, и абсолютным вакуумом 100 кПа.
