устройство для стабилизации вакуумного режима и эффективности функционирования вакуумных насосов доильных установок

Формула изобретения

1. Устройство для стабилизации вакуумного режима и эффективности функционирования вакуумных насосов доильных установок, включающее вакуумный насос, электродвигатель, вариатор оборотов насоса, пневмокамеру, вакуумный баллон, регулятор разрежения, вакуумметр, коммуникации с гасителями колебаний, доильные аппараты, отличающееся тем, что между системой коммуникации и вакуумным насосом установлены корпус, включающий крыльчатку с валом и генератор напряжения, усилитель напряжения, электромагнит управления и вариатор вакуумного насоса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком сигнализации, включающим реле времени и давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к отрасли сельского хозяйства, в частности к работе доильных установок.

Для работы доильных установок отечественной промышленностью выпускаются вакуумные установки УВУ-60/45 [1] Их работа осуществляется с подачей воздуха 60 или 45 м³/ч при разрежении 53 кПа за счет изменения частоты вращения ротора насоса с 22 на 23,7 с^-1 путем замены шкива на валу электродвигателя.

Такое техническое решение не обеспечивает регулируемую подачу насоса в зависимости от фактического расхода воздуха в коммуникациях доильной установки при работе доильных аппаратов, т.к. число одновременной работы доильных аппаратов не остается постоянным, а зависит от физиологического состояния стада, соблюдения требований технологии машинного доения.

Наиболее близким, выбранным в качестве прототипа, является техническое решение, включающее вакуумный насос, электродвигатель, вариатор оборотов с механическим приводом от пневмокамеры. Уменьшение разрежения в коммуникациях доильной установки и пневмокамере через систему рычагов передается на вариатор, увеличивая частоту вращения и наоборот, обеспечивая постоянный вакуумный режим в вакуумном баллоне (2).

Недостатком известного технического решения является переменная величина разрежения в подсосковой камере доильного стакана, т.к. не учитываются потери разрежения на перемещение молока и воздуха в системе коммуникаций. Для пояснения причин, вызывающих указанный недостаток на фиг. 1, приведен график наложения главной характеристики вакуумного насоса УВУ-60 -Р_раз.=f(Q) (линия 1) при частоте вращения 23,7 с^-1 (согласно технической характеристики [1]) с характеристикой молокопровода и вакуумпровода (пневмомолокопровода) доильной установки АДМ-8 на 100 коров Р_т=f(Q) (кривая П) (3).

Кроме того, на фиг. 1 представлены: Р_раб рабочее разрежение в подсосковой камере доильного стакана; P падение разрежения на участке "коллектор молокопровод); С рабочая точка вакуумного насоса; цифры: 1 10 число одновременно работающих аппаратов АДУ-1, принимаемые для нахождения характеристики Р_т=f(Q); Ш главная характеристика вакуумного насоса УВУ-60 Р_раз=f(Q) при частоте вращения ротора, необходимой для работы шести аппаратов; IV то же, для работы одного аппарата.

Характеристики Ш, IV дополнительно внесены на известный график (3). Аналогично можно построить характеристики Р_раз=f(Q) для другого числа одновременно работающих аппаратов.

Таким образом, каждой частоте вращения ротора насоса соответствует индивидуальная характеристика Р_раз= f(Q). Потери разрежения h_w характеризуют потери энергии на транспортировку молока по молокопроводу и перемещение воздуха по вакуумпроводу и молокопроводу. Эти потери переходят в тепло и теряются безвозвратно. Чем выше расход воздуха и количество транспортируемого молока, тем выше потери h_w. Из характеристики Ш, IV следует, что одновременной работе шести доильных аппаратов необходима величина P_раз=59,4 кПа и Q=27,5 м³/ч.

Работе одного аппарата должно соответствовать разрежение 49,4 кПа с расходом воздуха 8 м³/ч. Если принять по условиям известной конструкции [2] постоянную величину разрежения, необходимую для работы шести аппаратов и равную 59,5 кПа, то доение при меньшем числе аппаратов будет сопровождаться повышением разрежения в подсосковой камере доильных стаканов. Т.к. Р_раб=сonst и равно 50,0 кПа, то при работе одного аппарата указанное превышение Р_раб cоставляет около 10 кПа. Поэтому регулирование скорости вращения ротора вакуумного насоса в зависимости от постоянной величины pазрежение [2] будет сопровождаться изменением Р_раб, нарушением технологии машинного доения.

Цель изобретения повышение стабильности вакуумного режима и эффективности функционирования вакуумных насосов при работе доильных установок.

На фиг. 1 приведен график работы устройства; на фиг. 2 общий вид устройства.

Устройство включает вакуумный насос 1, электродвигатель 2, вариатор 3, вакуумпровод 4, вакуумметр 5, крыльчатка с валом 6, генератор напряжения 7, корпус 8 усилитель напряжения 9, электромагнит 10, блок сигнализации 11, вакуумный регулятор 12, вакуумный баллон 13, магнитный пускатель 14, трубка 15.

Техническое решение реализуется следующим образом.

После запуска электродвигателя 2 магнитным пускателем 14 в работу, вращающий момент вариатором 3 передается к вакуумному насосу 1. Т.к. из системы трубопроводов доильной установки откачивается большое количество воздуха, то скорость его движения в корпусе В и скорость вращения крыльчатки с валом 6 и генератора напряжения 7 максимальные. Ток от генератора 7 через усилитель 9 и электромагнит 10 обеспечивает максимально возможную частоту вращения ротора насоса 1. Номинальное разрежение регулируется вакуумным регулятором 12 и контролируется вакумметром 5. По мере завершения откачки воздуха из системы, скорость вращения генератора напряжения 7 и ток в усилителе напряжения 9 уменьшается, изменяется положение стержня электромагнита 10 с переходом насоса 1 через вариатор 3 к минимальным технически возможным оборотам вала ротора. При этом номинальное разрежение из вакуумного баллона 13 по трубке 15 и минимальный ток из усилителя напряжения 9 передаются в блок 11 сигнализации, содержащий реле времени и давления, обеспечивая звуковую (световую) сигнализацию готовности системы к работе. Если через некоторое время, устанавливаемое специалистами напряжение в усилителе 9 не повысится (доярки к работе не приступили) блок 11 через магнитный пускатель 14 отключит электродвигатель 2 от сети. При необходимости потребуется повторный запуск системы в работу.

Если же доярки своевременно приступили к работе, то воздух от доильных аппаратов (пропорционально их числу) поступает в вакуумпровод 4 приводя во вращение крыльчатку с валом 6, генератор 7. Ток из усилителя напряжения 9 передается в электромагнит 10, увеличивая скорость вращения ротора насоса 1. Максимальный (предельно допустимый при эксплуатации) расход воздуха в системе коммуникации доильной установки обеспечивает наибольшее напряжение в усилителе 9 и максимальные обороты ротора насоса. Дальнейшее, не предусмотренное технологией машинного доения, увеличение расхода воздуха, а соответственно напряжения в усилителе 9 и блоке 11 сигнализации, обеспечит подачу звукового сигнала (светового) с последующим отключением пускателя 14 электродвигателя 2 от источника электроэнергии. Если после подачи сигнала источник повышенного расхода воздуха будет устранен (были открыты молочные или доильные краны), то отключение электродвигателя от сети не последует.

Для осуществления промывки вакуумпровода 4 корпус 8 изготовлен съемным за счет фланцевых соединений с установкой отрезка трубы (на фиг. 2 не обозначен) между вакуумпроводом 4 и регулятором 12.

Таким образом, любое изменение расхода воздуха в системе (уменьшение, увеличение) адекватно сказывается на работу насоса. Наличие обратной связи между расходом воздуха и подачей вакуумного насоса обеспечивает также поддержание необходимого разрежения согласно характеристики пневмомолокопровода П (фиг. 1). Одновременно значительно сокращается расход воздуха через вакуумный регулятор, с исключением упругих деформаций от изменения остаточного давления в коммуникациях, являющихся одним из источников дестабилизации вакуумного режима.

В результате согласованной работы вакуумного насоса и коммуникации с доильными аппаратами, техническое решение обеспечит снижение потребляемой насосом электрической энергии, повышение его моторесурса и стабильности вакуумного режима.