技术领域
[0001] 本
发明涉及一种被配置成测试
挤奶机的测试装置，所述测试装置包括：
流体流动
导管，布置成调节流体流动导管中的空气流的气流调节器，布置成测量流体流动导管中的压
力的压力
传感器，和布置成测量流体流动导管中的空气流速的空气流量计，其中流体流动导管被设置成在通过测试装置对所述挤奶机进行测试的期间，连接至所述挤奶机的
真空泵，使得通过
真空泵的动作在流体流动导管中产生压力。
[0002] 本发明还涉及一种测试挤奶机的方法，包括以下步骤：在连接到挤奶机的真空泵的流体流动导管中设定预定压力和预定气流速中的一个，测量流体流动导管中的压力或空气流速中的一个，并调节流体流动导管中的空气流速，直到作为所述调节的结果而在流体流动导管中获得预定压力和预定空气流速中的一个
背景技术
[0003] 用于从奶
牛，
水牛，山羊，
绵羊等中提取奶的现代挤奶机包括多个部件，例如流体流动导管，真空泵，
阀，奶杯，奶接收器罐等。在挤奶操作期间，挤奶机的真空泵被设置成在所谓的挤奶点处产生预定的真空，所述挤奶点是挤奶期间动物的奶头与挤奶机之间的接合面。挤奶点处的真空既不应该太高也不应该太低，并且应该足以产生通过从挤奶点到奶接收罐的奶管线的奶流。
[0004] 奶管线中不应有未知或不可接受的
泄漏，并且奶管线中不应有未知或不可接受的障碍物。
[0005] 为了确定没有障碍物，进行挤奶机的测试，其包括空气流动测量和压力测量，其中允许通过奶管线的高空气流速。
[0006] 挤奶机需要定期测试真空度和空气流速水平。在这样的测试期间，操作者通常将使用测试装置，该测试装置被配置成在奶管线的特定点处测量挤奶机的流体流动导管中所通过的空气流速，该特定点优选地在挤奶点的区域，该点可以在挤奶机的奶杯的下游处和附近。
[0007] 要求挤奶机的测试所需时间最少，以便最小化挤奶机的保持时间，即当机器不能用于挤奶的时间，并且测试仍然是正确和精确的。
[0008] 在一种用于检测奶管线的空气流
动能力减少的目的的测试期间，真空泵被设置在其操作输出上，即与在正常挤奶操作期间一样，包括气流调节器和
压力传感器的空气流量计被设置在挤奶点附近的奶管线中。借助于压力传感器，在气流调节器处于完全关闭状态的情况下测量气流调节器下游的参考压力。相反地，在气流调节器的上游侧存在
大气压力。气流调节器可以包括其中具有不同孔图案的盘，并且不同的孔图案对应于不同的空气流速。通过手动设定气流调节器(通过对孔图案(从而限制水平)的选择和组合)，可以增加空气流速，直到到达预定压力，该预定压力低于由压力传感器所测量的最初测量的参考压力。
根据一个测试程序，应通过气流调节器减小空气流速，直到到达通过压力传感器记录比参考压力低5kPa的目标压力。当满足该条件时，操作员在气流调节器上的刻度读取，可认为对于特定选择的孔图案实现哪种空气流速，这导致所需的目标压力。换句话说，这不是直接而是间接的空气流速测量。
[0009] 这种类型的气流调节器的相应限制水平的空气流速和压力之间的相关性是基于大气压具有预定值(例如1,013巴)并且具有预定
温度(通常为20℃)的假设。该技术具有几个缺点。例如，它没有考虑大气压力和温度的差异对空气流速的影响，空气调节器打开的增量步幅相当大，并且需要手动设置限制水平，以及由操作员读取相关表以便找出空气流速。
[0010] 在一些测试中，使用所谓的
转子流量计，特别是当流速低时，用于直接测量空气流速。转子流量计基本上包括管和浮体。浮子线性地响应以改变通过流量计的容积流量，且操作员可以视觉地(occularly)读取浮子水平。转子流量计的缺点是它们没有考虑空气湿度和温度对空气
密度的影响。因此，利用这种空气流量计的测量可能导致关于实际空气
质量流量的错误信息，且从而导致奶管线的流动能力的错误信息。此外，由于浮子
位置取决于重力，因此转子流量计必须被竖直地定向和安装，这对于现场操作员来说可能很难实现。当读取浮子水平时，操作者自己也必须处于正确的位置，并且由于真空水平的
波动可能存在浮子水平的波动，这进一步使浮子水平的读数复杂化。所有这些参数都会导致获得稍微不确定的测量结果。
[0011] 因此，本发明的一目的是提供一种用于测试挤奶机的替代装置和方法，该装置和方法比目前在
现有技术领域中使用的现有技术更精确，并且其需要操作者较少的交互，因此减少对操作者所采取的措施的依赖。
发明内容
[0012] 本发明的目的是通过初始定义的装置实现的，其特征在于，测试装置包括控制单元，该控制单元构被配置成控制气流调节器的操作，从而基于由所述压力传感器和空气流量计中的一个进行的测量来调节流体流动导管中的空气流动，
[0013] 控制单元被配置成控制压力传感器和空气流量计中的所述一个以及气流调节器的操作，使得执行闭合回路，其中测量的压力或测量的空气流速被用作通过控制气流调节器来改变空气流速的
基础，直到测量的压力或测量的空气流速达到预定值的时刻为止，[0014] 并且，当在所述闭合回路中测量的所述测量压力或测量空气流速达到预定值时，控制单元被配置成启动所述压力传感器和空气流量计中的另一个的测量操作。
[0015] 控制单元或者集成为由装置形成的单个单元的一部分，或者形成单独的部件。控制单元可以通过有线或无线方式连接到气流调节器，压力传感器和空气流量计。控制单元包括或者连接到
软件，该软件存储在
硬件上并且被设计成基于其从压力传感器或空气流量计接收的数据输入来控制气流调节器的操作。
[0016] 根据一个
实施例，压力传感器和空气流量计中的所述一个被布置成在所述闭合回路中以至少10Hz，优选地至少100Hz的
频率执行其测量。根据某些实施例，测量频率甚至更高，优选地至少1000Hz。较高的测量频率将有助于快速且精确地接近所述预定值。
[0017] 根据一个实施例，所述控制单元包括
用户界面，该用户界面使用户能够设定所述预定压力或预定空气流速，所述预定压力或预定空气流速是通过借助于气流调节器调节空气流量而获得的。根据一个实施例，所述预定压力和/或空气流速被预编程至由控制单元包括的软件中。然而，操作者改变目标预定压力或空气流速的可能性将增加测试装置的可用性和通过其应用不同测试程序的可能性。
[0018] 根据一个实施例，所述用户界面包括显示屏，该显示屏布置成显示由压力传感器测量的压力和由空气流量计测量的空气流速。优选地，测量值的呈现是数字呈现，从而降低了操作者错误读取压力或空气流速的
风险，如现有技术的转子流量计中的情况。
[0019] 根据一个实施例，气流调节器被布置成通过以多个递进级递进地或无级地调节流体流动导管的一部分的横截面积来控制空气流速。气流调节器可包括任何类型的合适的可控制构件，其能够限制空气流过的通道的横截面积。例如，它可以包括任何类型的可控阀或盘等，其布置成横过所述通道进行运动，且从而限制该通道。
[0020] 根据一个实施例，流体流动导管至少部分地由柔性软管形成，并且空气流动调节器包括
挤压元件，该挤压元件布置成挤压软管以减少通过软管的空气流速。挤压元件由
电机驱动，电机的操作又由控制单元控制。已经发现，通过挤压软管，在流体流动导管中获得非
湍流的气流，且因此是有利的。
[0021] 根据一个实施例，测试装置设置有连接装置，用于将其连接到挤奶机的奶杯或挤奶机的奶管线。优选地，为了避免存在干扰风险或以任何其他方式影响奶管线功能的操作，连接装置构造成附接到挤奶机的
挤奶杯组的奶杯上。连接装置可以具有奶头的形状并且被设计成从上游方向引入奶杯中，就像挤奶期间的动物奶头一样。连接构件设计成使得它与挤奶机的与其连接的部分形成紧密密封，以避免不希望的空气泄漏到挤奶机的流体流动导管中，该挤奶机的流体流动导管与测试装置的流体流动导管连接并且与挤奶机的真空泵流体连通。测试装置的所述流体流动导管的一端包括在所述连接构件中。所述流体流动导管的另一端优选地配置成与大气直接连通并形成朝向大气的连接处。
[0022] 根据一个实施例，该装置被布置成使得当其连接到挤奶机用于测试时，气流调节器的上游存在大气压力，并且在气流调节器的下游存在由挤奶机的所述真空泵产生的压力。
[0023] 根据一个实施例，空气流量计是空气质量流量计。由此，考虑空气湿度以及温度，并获得正确的空气质量流量值。
[0024] 本发明的目的还通过最初提到的方法实现，其特征在于
[0025] -空气流速的调节由控制单元控制，该控制单元接收来自设置在流体流动导管中的压力传感器和空气流量计中的一个的输入，并且控制单元基于所述输入而控制气流调节器的操作，
[0026] -其中闭合回路由控制单元控制，在该回路中所测量的压力或测量的空气流速用作通过控制气流调节器改变空气流速的基础，直到测量的压力或测量的空气流速达到预定值的时刻，并且，
[0027] -当达到所述预定值时，测量流体流动导管中的压力和空气流速中的另一个。
[0028] 在测量压力或空气流速以及基于其而通过气流调节器调节空气流速的闭合回路是自动序列，其中控制单元用于基于从压力传感器或空气流量计所接收的测量数据而控制气流调节器。当达到所述预定压力或空气流速时，测量压力和空气流速中的另一个的最后步骤可以通过操作者的手动交互来启动，或者优选地，通过控制单元的动作自动地启动，然后分别从压力传感器或空气流量计获得该测量值。优选地，所述方法由根据本发明的如上所述的装置执行。
[0029] 根据一个实施例，并且由于已经提到的原因，所述闭合回路中的压力或空气流速的测量以至少10Hz，优选至少100Hz的频率进行。根据一个实施例，测量频率至少为1000Hz。
[0030] 根据一个实施例，压力测量在挤奶机的挤奶点的区域中或附近的奶管线中进行。根据一个实施例，空气流量测量在挤奶机的挤奶点的区域中或附近的奶管线中进行。优选地，该方法的压力和空气流速的测量是通过如上文或下文中定义的测试装置进行的，该测试装置从奶杯上游的位置相对于挤奶机中的奶流方向插入挤奶机的奶杯中。因此，在奶管线中需要最小的接合。
[0031] 根据一个实施例，流体流动导管中的空气流量的调节是通过调节流体流动导管的一部分的横截面积来执行的，该调节以多个递进级递进或者无级地进行。因此，当执行回路时可以实现压力或空气流速的非常精细的调节，其中测量的压力或测量的空气流速被用作控制和气流调节器的基础。
[0032] 根据一个实施例，通过挤压形成所述流体流动导管的至少一部分的柔性软管来调节气流。
[0033] 根据优选实施例，通过测量流过流体流动导管的气流的质量来测量空气流速。
[0034] 本发明的装置和方法的其他特征和优点将在以下详细描述中给出。
附图说明
[0035] 将参考附图更详细地描述本发明的实施例，其中：
[0036] 图1是根据本发明的测试装置的示意图，并且
[0037] 图2是设有根据本发明的测试装置的挤奶机的示意图。
具体实施方式
[0038] 图1示出了根据本发明的测试装置1。测试装置1被配置成用于测试工业上对动物(通常是
奶牛)挤奶的挤奶机的情况，其部件在图2中示出。
[0039] 测试装置1包括流体流动导管2，布置成测量流体流动导管2中的压力的压力传感器3，布置成测量流体流动导管2中的空气流速的空气流量计4，以及布置成调节流体流动导管2中的空气流动的气流调节器5，其中流体流动导管2被布置成，在通过测试装置1测试所述挤奶机的期间，连接到挤奶机的真空泵(在图2中以6指示)，使得通过真空泵6的作用在流体流动导管2中产生压力。
[0040] 在进一步描述测试装置1之前，给出通过测试装置的方式测试的常规挤奶机的描述。应该理解的是，这只是测试装置适用的许多不同挤奶机设计中的一种。这种挤奶机的基本部件如图2所示。挤奶机包括至少一个挤奶场所(milking place)7，其布置成一次容纳一只动物。每个挤奶场所包括一个或多个奶杯8。在图2中仅示出了四个挤奶场所，但是应该理解，可以提供更少或更多数量的挤奶场所。流体流动导管9从每个奶杯8延伸到公共流体流动导管10，该流体流动导管10进而通向或形成主流体流动导管11的一部分。主流体流动导管11通向奶接收器12。真空泵6还与所述奶接收器流体连通，从而通过所述的流体流动导管9-11与每个奶杯8流体连通。所提到的流体流动导管9，公共流体流动导管10和主流体流动导管11一起形成从奶杯8到奶接收器12的奶管线的一部分。在从每个奶杯8延伸的流体流动导管9中，提供了空气入口孔13和
截止阀14。在每个流体流动导管9中，在设想的从相应奶杯
8的奶流动方向上所观察的截止阀14的上游，提供了奶流量计15，用于测量来自相应奶杯8的挤奶速率和量。当然，其他部件可以设置在挤奶机的奶管线中但是未在图2中示出。图2示出了所谓的四头挤奶，但是应注意，作为替代设计，奶杯可以连接到所谓的爪，以形成所谓的挤奶杯组。当使用挤奶杯组设计时，在单个挤奶场所的四个挤奶杯的下游仅提供一个共用的截止阀和一个共用的奶流量计。
[0041] 真空泵6布置成产生预定范围内的系统压力，通常约为45kPa。在挤奶期间，动物的奶头被挤奶杯8接纳。在挤奶期间，动物奶头与挤奶机之间的界面可称为挤奶点。挤奶点处的真空既不应该太高也不应该太低，并且应当足以在挤奶期间产生通过从挤奶点到奶接收器12的奶管线的奶流。对于大多数奶牛群体，优选为在32-42kPa范围内的挤奶点压力。因此，奶的运输是真空驱动的。然而，还需要一定的空气流，并且通过在奶输送方向上观察到的设置在奶杯8下游的空气入口孔13来实现。
[0042] 再次参考图1以进一步描述测试装置1。除了已经提到的部件之外，测试装置还包括控制单元16，用于基于由压力传感器3和空气流量计4中的一个所执行的测量来控制气流调节器5的操作，其中控制单元16连接到气流调节器5，压力传感器3和空气流量计4。压力传感器3和空气流量计4中的一个通过控制单元16连接到气流调节器5。因此，气流调节器5被布置成基于由压力传感器3和空气流量计4中的一个所执行的测量的结果来调节通过测量装置1的流体流动导管2的流动，直到到达由压力传感器3和空气流量计4中的该一个所测量的预定压力或预定空气流。当作为气流调节器5的气流调节的结果而获得所述预定压力或预定空气流速时，所述压力传感器3和空气流量计4中的另一个被设置成分别测量相应的压力和空气流速。在基于空气流速测量的压力测量来控制气流调节器的闭合回路(closed loop)期间的测量频率优选地高于100Hz，甚至更优选地高于1000Hz。
[0043] 空气流量计4是空气质量流量计。空气质量流量计可以被称为惯性流量计，并且是测量行进通过管道的流体的质量流速的装置。空气质量流速是每单位时间流过固定点的流体质量。空气质量流量计不测量每单位时间通过该装置的体积(例如，每秒立方米数)；它测量每单位时间流过装置的质量(例如，每秒千克数)。
[0044] 气流调节器5被布置成通过调节流体流动导管2的一部分的横截面积来控制空气流，或者以多个递进的步骤递进或者无级地调节。气流调节器5可包括任何类型的合适的可控制构件，其能够限制空气流过的通道的横截面积。这里，流体流动导管2至少部分地由柔性软管形成，并且空气流动调节器5包括挤压元件，该挤压元件布置成挤压软管以减少通过该软管的空气流速。挤压元件由
电动机18驱动，电动机18的操作又由控制单元16控制。已经发现，通过挤压软管，在流体流动导管2中获得非湍流气流，且因此是有利的。
[0045] 测试装置1包括壳体(casing)19并且设计为单个单元。控制单元16通过有线或无线方式连接到气流调节器5、压力传感器3和空气流量计4，并与这些部件一起容纳在壳体19中。控制单元16包括或连接到软件，该软件存储在硬件上，并且被设计成基于从压力传感器3或空气流量计4接收的数据输入而控制气流调节器5的操作。
[0046] 所述软件被设计成命令空气流量计4，以在由于气流调节器的控制而由压力传感器3记录预定压力时执行空气流速的测量，或者命令压力传感器3，以在空气流量计4记录了预定空气流速时执行压力的测量，取决于所应用的是两个可选原理中的哪一个。控制单元16还可以布置成使操作者能够在这两个原理之间进行选择，并根据所选择的原则进行操作。
[0047] 控制单元包括从壳体19外部可见的用户界面20，根据一个实施例，该用户界面使操作者能够设定所述预定压力或预定空气流速，该预定压力或预定空气流速通过借助于气流调节器5的方式调节空气流而获得。这里，所述用户界面20包括显示屏，该显示屏布置成显示由压力传感器3测量的压力和由空气流量计4测量的空气流速。
[0048] 测试装置1设置有用于将其连接到奶杯8的连接装置21。为此目的，连接装置21可以具有
乳头的形状并且被设计成从上游方向引入奶杯8中(从奶流动方向观察)，就像挤奶时的动物奶头一样。连接构件21被设计成使得其与挤奶机的与其连接的部分形成紧密密封，以避免不希望的空气泄漏到测试装置的流体流动导管2所连接以及与挤奶机的真空泵6流体连通的挤奶机的流体流动导管9中。在图1中呈现的示例性实施例中，连接构件21由测试装置1的从壳体19延伸出的流体流动导管2的延长部分形成。因此，测试装置1的流体流动导管2的相反端被配置成至周围大气的开放
接口。作为对自上游端与奶杯的连接的替代，测试装置可以被设计成连接至形成挤奶机的流体流动导管9、10、11的奶管线的其它部分。接着，测试装置1的流体流动导管2的相反端可被设计成连接至挤奶机的流体流动导管9、10、11的连接件，例如预定接头等。
[0049] 测试装置还可以包括容纳在壳体19中的
电池22和用于驱动气流调节器5的电动机18，所述电池连接到控制单元。电池22可以连接到测试装置1中的任何耗电部件，从而独立于
电网的接入而使用测试装置。
[0050] 使用测试装置并以下列方式操作。连接装置21连接到挤奶机的预定连接件。在该实施例中，这表示连接到奶杯8。剩余的奶杯要么从外侧密封地插入，要么通过关闭它们各自的截止阀9来切断与奶管线的其余部分的连通。这些步骤可以由操作者进行。如果要基于测量的压力的测量值来控制空气流速，则控制单元16启动第一测量步骤，其中通过压力传感器3测量参考压力，其中气流调节器5处于没有空气通过该气流调节器的关闭位置。该压力对应于由真空泵6产生的系统压力减去系统中的损失。
[0051] 控制单元16的软件或者预编程有预定的压力值，该预定的压力值通过将气流调节器5打开到一定水平来实现，或者可以由操作者通过用户界面20提供这样的值。在一种测试方法中，要达到的预定压力是参考压力减去预定压力，例如参考压力减去5kPa。然后控制单元16启动闭合回路程序，其中压力由压力传感器3测量，测量的压力值作为输入传输到控制单元16，控制单元将压力值与要达到的预定压力进行比较，并且将控制
信号传输到气流调节器5以递进地增加通过流体流动导管2的空气流速。该回路继续直到达到预定压力。提供高于100Hz，优选地高于1000Hz的测量频率。由气流调节器引起的空气流速的递进变化的大小应该适应于所选择的测量频率，使得可以预期压力在合理的短时间内，优选地在几秒内，处于预定范围内。然而，递进变化的大小应足够小，以保证非常精确的压力调节。
[0052] 一旦达到测量的压力，则控制单元16停止闭合回路并通过空气流量计4开始测量空气流速的测量。最后，测量的最终压力(应该是所述预定压力)和测量的空气流速在用户界面/显示屏20上向操作员呈现。通常，该测试程序用于确定挤奶机中是否存在导致挤奶机的流体流动能力不足的任何障碍物的目的。因此，如果测量的空气流速太低或在预定的优选范围之外，这可能表明奶管线中存在一些
缺陷或障碍物，或者挤奶机的任何部件应该调整或修复，从而能够在预定压力下获得所要求的空气流速。根据挤奶机的类型和应用，设定不同的最小空气流速。对于针对奶牛并且系统压力为45kPa且挤奶点压力为32-42kPa的挤奶机，最小空气流速可以是例如75升/分钟。
[0053] 作为上述处理的替代方案，气流调节器5的控制是基于测量的空气流速范围而不是测量的压力。因此，由控制单元16控制的闭合回路是其中基于空气流量计4的空气流速测量来控制气流调节器的闭合回路。然而，测试程序可以如上文所述的测试程序中一样开始。因此，控制单元16启动第一测量步骤，其中通过压力传感器3测量参考压力，其中气流调节器5处于关闭位置，在该关闭位置中没有空气通过该气流调节器。之后，控制单元16启动第二测量步骤，其中通过空气流量计测量空气流速，并且基于测量的空气流速由气流调节器调节空气流量直到预定的空气流速。换句话说，在控制单元16的控制下进行闭合回路，直到达到预定的空气流速。然后测量，呈现压力，并且可将压力与在该空气流速下应该达到的预定压力进行比较。可以将与所要求的预定压力的偏差作为挤奶机中的障碍物或其他缺陷的依据。
[0054] 当然，本发明的测试装置也可以用于其他测试程序的目的，而不是上述的测试程序。在需要控制挤奶系统的各种测量中，使得达到预定压力或预定的空气或气体流速，并且知道该点处的压力和空气/气体流速，本发明的测试装置可以提供快速且非常精确的测量和控制工具。
