Анализируя ключевые особенности пульсаторов, стоит отметить, что они являются наиболее важной составляющей современных доильных аппаратов. Главная функция подобных устройств – это преобразование постоянного вакуума в переменный. Именно благодаря такому процессу трансформации осуществляется автоматизированное доение коров. Но важно учитывать, что все существующие на данный момент модели пульсаторов для доильных аппаратов классифицируют с учетом схемы работы, сложности устройства и эффективности.
Устройство и принцип работы
По своей сути, любой пульсатор, являясь составляющей доильного аппарата, представляет собой автоматическое устройство, которое служит для переключения давления. От качества подобных механизмов напрямую зависит воздействие резиновых насадок на вымя коров. В принципе, речь идет и о функциональности оборудования в целом.
На сегодня одной из самых распространенных отечественных моделей стал не требующий регулировки пульсатор типа АДУ-02.100. Этими устройствами оснащаются доильные аппараты «АИД», «Буренка», «Доярочка» и «Березка». Принцип функционирования двухтактного устройства сводится к тому, что молоко откачивается одновременно из всех 4-х сосков. При этом первый такт – это сжатие резиновой насадки вакуумом, а во время второго перекрывается воздух, и осуществляется откачка (параллельно вымя отдыхает).
На корпусе пульсатора расположены два патрубка, один из которых предназначен для подачи постоянного вакуума. Он внутри прибора преобразуется в переменный и выходит через второй патрубок. Рабочие настройки устройства (частота пульсаций) в рассматриваемом случае являются заводскими и не корректируются.
Сам корпус изготовлен из довольно прочного пластика и состоит из основания и крышки. Внутри расположена мембрана из резины, выполняющая функции клапана.
Обзор видов
С учетом эксплуатационных особенностей пульсаторы делят на шариковые, мембранные, поршневые и электромагнитные. Помимо этого, устройства бывают настраиваемые и нерегулируемые, а также классифицируются с учетом типа доения (одновременное или попарное).
В плане возможности настройки механизмов сложно однозначно ответить, что лучше. Важно учитывать, что оптимальным вариантом считается стабильная частота пульсаций.
Если рассматривать аппараты для попарного и синхронного (одновременного) доения, то стоит выделить следующие явные преимущества первых.
Алгоритм работы таких приборов максимально приближен к ручному способу получения молока.
При попарном доении аппараты оказывают меньшее воздействие на вымя, что минимизирует риск травм и развития мастита.
Техника отличается стабильностью, долговечностью, а также простотой эксплуатации, обслуживания и при необходимости ремонта.
Но, невзирая на все перечисленные плюсы, на территории РФ больше распространены пульсаторы, ориентированные на аппараты синхронного доения.
В контексте принципа работы переключатели вакуума, как было отмечено, делят на следующие четыре категории.
Поршневые – пульсаторы, действие которых можно сравнить с простейшей паровой машиной миниатюрных размеров. Под действием воздуха и вакуума поршень совершает движения влево и вправо. В результате патрубок попеременно контактирует с одной и другой средой. Главный недостаток здесь – это повышенная чувствительность оборудования.
- Мембранные – аппараты, в которых функцию поршня выполняет мембрана, приводимая в движение за счет перепадов давления и смещающая при этом стержень с двумя клапанами.
- Электромагнитные – устройства, для работы которых необходим переменный или постоянный ток с напряжением 12 В. В конструкции присутствует ферромагнитный стержень, блокирующий поступление воздуха. При отключении питания система работает в обратном направлении.
- Шариковые, устанавливаемые преимущественно на доильных аппаратах, конструкцией которых предусмотрено наличие пульсатора для каждого из стаканов. Главное преимущество таких моделей – это их максимальная простота.
Популярные модели
Сейчас свою продукцию в соответствующем сегменте рынка представляют многие зарубежные и отечественные производители. При этом стоимость пульсаторов в зависимости от их устройства, качества и функциональности варьируется в довольно широком диапазоне. Так, к бюджетной ценовой категории относятся самые простые устройства пневматического типа, которые предназначены для одновременного доения. Речь идет о моделях ДД 4-1 и ДД-4101.
Пневматические пульсаторы для аппаратов, функционирующих по принципу попарного доения, а также мембранные механизмы обойдутся уже дороже. К таковым относятся:
Более современные цифровые модели отличаются сложностью устройства. Такие агрегаты для доильного оборудования, конечно же, стоят намного дороже, но при этом имеют высокие эксплуатационные показатели. Лидирующие позиции в рейтингах наиболее популярных образцов такой электронной техники занимают пульсаторы Inversa-24D, CV-30 и L-02.
Как собрать и настроить?
От того, насколько правильно будет собран пульсатор, зависит работоспособность всего доильного агрегата. Рассмотреть особенности сборки этого узла можно на примере мембранной модели. Порядок действий здесь выглядит следующим образом.
Уплотняющий элемент в виде резинового кольца поместить в корпус.
Подсоединить клапан к шайбе таким образом, чтобы меньшая часть оказалась внизу.
Взять саму мембрану бортиком внутрь так, чтобы совпали отверстия.
Установить пластиковое кольцо.
Хорошо зажать резиновую прокладку камерой устройства и на завершающем этапе установки закрутить гайку.
После того как получилось подключить устройство, агрегат готов к дальнейшему использованию. Как уже отмечалось, в современных аппаратах используются настраиваемые описываемые механизмы и их модели, не требующие регулировки.
Во втором случае, когда речь идет о 2-х-тактных и 3-х-тактных приборах, рабочая частота составляет от 75 до 85 и 60 (соотношение сосания, сжатия и отдыха 60: 10: 30) сокращений в минуту соответственно. При этом пытаться самостоятельно отрегулировать пульсаторы без наличия достаточного опыта и знаний не рекомендуется.
Пульсатор управляет чередованием впуска атмосферного воздуха и вакуума в пространство между гильзой доильного стакана и стенкой сосковой резины, что обеспечивает открытие и закрытие сосковой резины.
Цикл пульсации разделен на четыре фазы: A, B, C и D.
Параметры пульсации измеряются с точки зрения частоты пульсации в минуту и отношения продолжительности тактов.
Частота пульсации определяется как количество полных циклов пульсации в минуту.
Отношение включает отношение между продолжительностью фаз A + B и фаз C + D.
Изменение частоты пульсации изменит продолжительность фаз B и D, но не изменит продолжительность фаз A и C.
Система пульсации имеет множество переменных для адаптации к широкому спектру систем и конкретным целям и задачам.
Базовые принципы работы пульсации
Система пульсации состоит из двухкамерного доильного стакана (сосковой резины и гильзы), соединенного с пульсационным устройством (пульсатором), которое обеспечивает чередо вание стадий впуска вакуума и атмосферного воздуха (стадия протекает при атмосферном давлении) в пульсационной камере.
Пульсационная камера – это область между внешней стороной сосковой резины и внутренней поверхностью гильзы. Камера пульсации подвергается воздействию атмосферного воздуха и вакуума во время доения.
Когда вакуум подается в камеру пульсации, сосковая резина открывается для сбора молока, позволяя молоку вытекать из соскового канала. Процесс выхода молока из соска вследствие воздействия вакуума коллектора на кончик соска в момент, когда сосковая резина открыта, сопровождается также отеком соска. Кончик соска полностью отекает через 0,5-1 секунду после открытия сосковой резины. Длительный отек вызывает раздражение кончика соска и снижает молокоотдачу.
Пульсатор закрывает сосковую резину, чтобы уменьшить отек, создаваемый вакуумом под соском. Когда атмосферный воздух поступает в пульсационную камеру, сосковая резина сжимается и сжимает кончик соска, что уменьшает отек, вызванный вакуумом во время открытия сосковой резины.
Это называется фазой массажа.
Система пульсации
Пульсатор управляет чередованием впуска в пульсаци онную камеру доильного стакана атмосферного воздуха и вакуума, что обеспечивает открытие и закрытие соско вой резины.
На рынке представлены следующие типы пульсаторов:
1) По типу привода
• Электрические, могут управляться индивидуально (от дельной управляющей платой на каждый пульсатор) или центральным пультом управления (одна электронная плата управляет группой пульсаторов).
• Автономные, не требующие электричества, пульсаторы с пневматическим приводом.
2) По типу доения
• Пульсаторы одновременного доения: открывают и закры вают сразу все четыре сосковые резины, пульсационные циклы одинаковы во всех 4 доильных стаканах.
• Пульсаторы попарного доения: открывающие две сосковые резины и закрывающие две сосковые резины в одно и то же время.
Кроме пульсаторов, система пульсации включает пульсацион ный контроллер, длинный пульсационный (вакуумный) шланг, воздухораспределитель, короткие пульсационные (вакуум ные) шланги и комплект доильного стакана (резина + гильза).
Каждый из этих компонентов влияет на способность системы
контролировать открытие и закрытие сосковой резины.
Кровообращение в соске
Клапаны вен позволяют осуществлять кровоток только в одном направлении. Вакуум коллектора вызывает отек соска, поэтому чтобы направить кровь обратно наверх от кончика соска, требуется массажное действие сосковой резины во время сжатия.
Четыре фазы пульсации
Четыре фазы пульсации, связанные с зонами молокоотдачи, переходного периода и массажа..
Фаза – A
Во время фазы «А» уровень вакуума в пульсационной камере повышается, переводя состояние в ней от атмосферного давления к вакуумированию.
Это приводит к тому, что сосковая резина переходит из закрытого положения (положение массажа) в открытое (положение доения). Эта фаза начинается, когда начинается молокоотдача, и считается началом фазы доения. Точное начало фазы доения зависит от типа и формы сосковой резины, а также от уровня вакуума. Тем не менее фаза доения обычно занимает 20–40% от общего времени фазы «А».
В настоящее время ISO (международные стандарты) не задают конкретных стандартов продолжительности для фазы «А».
Продолжительность фазы «А» зависит от:
• Типа и конструкции соединения пульсатора с вакуумпроводом.
• Длины и диаметра длинного вакуумного шланга.
• Коротких вакуумных шлангов.
• Совместимости используемой гильзы и сосковой резины.
• Конструкции и размера сосковой резины.
Комбинация этих компонентов в сочетании с уровнем вакуума системы влияет на количество времени, необходимого для откачивания воздуха и достижения желаемого состояния вакуума в пульсационной камере.
В зависимости от конструкции системы, диаметра и длины длинного вакуумного шланга и конструкции системы соединения пульсаторов, GEA рекомендует продолжительность фазы «А» в пределах 80–160 мс, что способствует правильному движению сосковой резины во время фазы открытия сосковой резины.
В целом такой диапазон дает молочным хозяйствам возможность достичь все цели безопасного, бережного, быстрого и полного сбора молока. Однако следует отметить, что на некоторых доильных установках, в зависимости от положения пульсатора, размера пульсационной камеры, типа сосковой резины и других факторов, продолжительность фазы «А» может быть уменьшена
Фаза – B
Сосковая резина полностью открыта во время фазы «В» , что означает, что эта фаза, следующая за фазой «А» , является частью общей фазы доения и молокоотдачи. В этот момент уровень вакуума в пульсационной камере находится в максимуме. Нормативы ISO предполагают, что фаза «В» должна составлять не менее 30% всего цикла пульсации (вне зависимости от фактической продолжительности цикла).
Многолетние эксперименты и исследования показали, что начальный пик молокоотдачи сохраняется примерно в течение 500 мс, когда сосковая резина открывается (но это может сильно зависеть от настроек сосковой резины и вакуума).
Через 500 мс молокоотдача сокращается до 60% от начального уровня (опять же, в зависимости от сосковой резины и уровня вакуума).
Более длительное время открытия сосковой резины (более одной секунды на цикл) приводит к постепенному сокращению молокоотдачи и возникновению отека соска.
С учетом вышесказанного, GEA рекомендует время открытия сосковой резины (длительность фазы «B» ) в диапазоне от 500 до 650 мс для оптимизации молокоотдачи и скорости доения. Хорошие результаты обычно достигаются, когда фаза «В» цикла пульсации длится 450–525 мс (помните о том, что сосковая резина открыта в конце фазы «А» и в начале фазы «С» ).
Процессы во время фазы доения
Вакуум поступает вовнутрь сосковой резины и воздействует на кончик соска.
• В пульсационной камере также находится вакуум.
• Уровень вакуума одинаков с каждой стороны сосковой резины.
• Сосковый канал (отверстие соска) открыт, происходит молокоотдача.
• Кровь и жидкости организма стремятся к кончику соска, что вызывает отек.
Фаза – C
Фаза «C» является фазой закрытия сосковой резины в цикле пульсации.
За это время пульсатор переходит от стадии вакуума к стадии, протекающей при атмосферном давлении (уменьшая вакуум).
Это приводит к снижению уровня вакуума в пульсационной камере, поскольку пульсатор теперь впускает воздух до тех пор, пока в камере не будет достигнуто необходимое атмосферное давление.
Это заставляет сосковую резину закрываться, снижая молокоотдачу до полной остановки в конце фазы «С» . Молокоотдача обычно сокращается на 50–75% в течение фазы «С» из-за сжатия сосковой резины.
Сосковая резина закрывается из-за разницы в давлении вакуума внутри сосковой резины (вакуум коллектора на кончике соска и атмосферном давлении снаружи сосковой резины (впущенный пульсатором в камеру атмосферный воздух).
Одним из показателей сосковой резины является размер перепада давления, необходимого для смыкания сосковой резины (TPPD) – это разность давлений, необходимая для закрытия сосковой резины (иными словами, показатель жесткости резины).
Этот показатель отличается у разных моделей резины и будет влиять на время закрытия сосковой резины и время фактического воздействия сжатием на кончик соска. Общая продолжительность фазы «С» также не регламентируется стандартами ISO
На продолжительность фазы «C» влияют:
• Диаметры входных отверстий пульсатора, принимающих атмосферный воздух.
• Длина и диаметр длинного вакуумного шланга. • Конструкция воздухораспределителя.
• Короткие вакуумные шланги.
• Совместимость используемой гильзы и сосковой резины.
• Конструкция и размер сосковой резины. Как и в случае с фазой «А» , совокупность этих компонентов в сочетании с уровнем вакуума системы влияет на время, необходимое для того, чтобы впустить воздух в пульсационную камеру. Конструкция системы, диаметр и длина всех компонентов будут влиять на продолжительность фаз «А» и «С» . Изменение частоты пульсации не повлияет на продолжительность этих фаз. GEA рекомендует продолжительность фазы «C» в диапазоне 90–180 мс.
В целом, такой диапазон дает молочным хозяйствам возможность достичь большинства целей безопасного, бережного, быстрого и полного сбора молока.
Однако следует отметить, что на некоторых доильных установках, в зависимости от расположения пульсатора, размера пульсационной камеры, типа сосковой резины и других системных факторов, продолжительность фазы «С» может быть меньше.
Фаза – D
Четвертая и заключительная фаза, фаза «D» , является фазой цикла пульсации, в которой резина полностью сомкнута. В это время пульсационная камера находится под действием атмосферного давления, а сосковая резина должна находиться в полностью закрытом положении.
Сосковая резина сжимает ткани около кончика соска, удаляя отек и скопление жидкостей, которые возникают вблизи кончика соска из-за действия вакуума во время открытого состояния резины.
Процессы во время фазы массажа
Стандарты эффективности ISO рекомендуют продолжительность фазы «D» минимум 150 мс.
Время, необходимое для удаления жидкостей с кончика соска, связано с общим временем закрытия сосковой резины.
GEA рекомендует общее время закрытия сосковой резины в пределах 225–275 мс. Для соблюдения данного показателя GEA считает оптимальной длительность фазы «D» в 200–250 мс.
Кончик соска подвергается воздействию вакуума (его уровень немного ниже, чем в фазе доения).
• В пульсационной камере (между стенкой сосковой резины и стенкой гильзы) атмосферное давление. В результате разницы в давлении внутри и снаружи стенок сосковой резины она сжимается.
• Сжатие сосковой резины приводит к сжатию кончика соска (массаж, способствующий открытию клапанов капилляров).
• Благодаря массажу сосковый канал закрывается и отек на кончике соска проходит.
Сосковая резина сжимает ткани кончика соска, что облегчает подъем скопления жидкостей, которое возникает вблизи кончика соска из-за вакуума во время открытого состояния сосковой резины.
Изменение частоты пульсаций и отношения продолжительности тактов
В качестве параметров пульсации обычно измеряются частота тактов в минуту и отношение продолжительности фаз. Частота пульсации – это число полных пульсационных циклов в минуту от открытия до закрытия сосковой резины, например, 60 циклов в минуту.
Отношение представляет собой процент времени в каждом цикле, в котором вакуум подается в камеру пульсации, ко времени подачи атмосферного воздуха, например, распространенное отношение составляет 60/40 .
Отношение продолжительности фаз
Фазы «А» + «В» определяют первое число в отношении продолжительности фаз. В примере 60/40 «60» – это 60%, что является процентом длительности «A» + «B» от общего времени цикла.
Фазы «C» + «D» определяют второе число в отношении продолжительности фаз. В примере 60/40 «40» – это 40%, что является процентом длительности «C» + «D» от общего времени цикла.
Многие относятся к отношению продолжительности фаз как к отношению доение/массаж или доение/отдых, но это технически неверно.
Отношение доение/массаж или доение/отдых – это отношение времени, в течение которого сосковая резина открывается с установленным потоком молока, ко времени, когда сосковая резина закрыта и сжимает сосок для массажа, а не только отношение времени воздействия вакуума и атмосферного воздуха.
На продолжительность открытого и закрытого состояний сосковой резины влияют настройки пульсаторов, уровень вакуума, тип сосковой резины, и как следствие отношение продолжительности фаз не является истинным отношением понятий «доение/массаж».
На отношение влияют многие факторы. До тех пор, пока все факторы и их реальные значения не будут установлены на конкретном поголовье, предлагается соотношение по умолчанию 60/40. GEA рекомендует оставлять отношение продолжительности фаз в пределах 55/45 или 65/35.
Частота пульсаций
Частота определяется как количество полных циклов пульсации в минуту. Частота пульсации, или количество циклов в минуту, является регулируемой установкой в пульсаторах.
Промышленный стандартный диапазон циклов пульсации в минуту составляет 45–65 циклов. GEA предлагает использовать частоту 60 раз в минуту по умолчанию для всех новых систем до тех пор, пока не будет изучен весь комплекс факторов.
Показатели времени открытия и закрытия сосковой резины будут влиять на рекомендуемую частоту пульсации. Обычно устанавливается частота пульсаций 55–65 циклов в минуту.
Учитывая показатели открытия и закрытия сосковой резины, это будет оптимальной настройкой для высокопроизводительного, но бережного сбора молока.
Стандарты производительности ISO устанавливают, что количество циклов в минуту для каждого отдельного пульсатора в общей системе должно быть в пределах +/- три цикла от системной настройки. Этот стандарт обычно достижим системами, использующими пульсаторы, управляемые отдельной пульсационной платой.
Выбор длинных вакуумных шлангов максимально короткого размера и их подбор для каждого конкретного доильного аппарата помогут обеспечить работу системы пульсации в допустимом диапазоне.
Регулярное техническое обслуживание пульсаторов и замена коротких и длинных вакуумных шлангов также необходимы для поддержания эксплуатационной функциональности пульсационной системы, GEA рекомендует использовать только фильтрованный воздух для подачи его в пульсатор во время фаз С и D .
Это достигается установкой фильтрационных труб.
Индивидуальные настройки пульсации для достижения индивидуальных целей
Система пульсации имеет множество переменных для адаптации к широкому спектру систем и отдельных целей и задач. Настройки пульсации должны соответствовать конкретному оборудованию молочных хозяйств, а также целям клиентов.
Настройки будут варьироваться в зависимости от уровня вакуума различных систем доения, типа используемой сосковой резины и других переменных, например, таких как желания и потребности клиента.
Обеспечение качественного сбора молока будет в значительной степени зависеть от настроек пульсации и компонентов, используемых в пульсационной системе.
Опыт GEA показывает, что грамотные настройки пульсации могут быть выполнены только после ознакомления с типом сосковой резины и уровнем вакуума, используемым в процессе сбора молока.
Загрузка...