NL2017992B1 - Melksysteem - Google Patents

Abstract

Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat een melkbeker met een eerste melkuitstroomopening, een meetkamer met een met de eerste melkuitstroomopening in stromingsverbinding staande melkinlaat, met een tweede melkuitstroomopening naar een melkslang, en met een vacuümverbinding, een niveausensor voor het meten van een melkniveau in de meetkamer, een bestuurbare klep met regelbare doorlaatopening, die is verschaft in of na de tweede melkuitstroomopening, en een besturing die werkzaam is verbonden met de niveausensor en de klep, en die is ingericht voor regelen van de doorlaatopening van de klep op basis van het gemeten melkniveau. Aldus is het mogelijk om de stand en dus de doorlaatopening van de klep, aan te passen aan het melkniveau, bijvoorbeeld om een vast, maar continu ververst melkvolume te hebben, waaraan betrouwbaar kan worden gemeten, maar ook om een constante, en zo klein mogelijke melkstroom te bewaren.

Description

Octrooicentrum

Nederland (21) Aanvraagnummer: 2017992 © Aanvraag ingediend: 14/12/2016

Θ 2017992

Bl OCTROOI (51) Int. CL:

A01J 5/01 (2016.01) A01J 5/08 (2017.01)

(Tl) Aanvraag ingeschreven:	(73) Octrooihouder(s):
26/06/2018	Lely Patent N.V. te Maassluis.
(43) Aanvraag gepubliceerd:
-	(72) Uitvinder(s):
	Frans Emo Diderik van Halsema te Maassluis.
Octrooi verleend:	Gerard Mostert te Maassluis.
26/06/2018	Rik Steenbergen te Maassluis.
(45) Octrooischrift uitgegeven:
04/07/2018	(74) Gemachtigde:
	ir. M.J.F.M. Corten te Maassluis.

© Melksysteem (57) Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat een melkbeker met een eerste melkuitstroomopening, een meetkamer met een met de eerste melkuitstroomopening in stromingsverbinding staande melkinlaat, met een tweede melkuitstroomopening naar een melkslang, en met een vacuümverbinding, een niveausensor voor het meten van een melkniveau in de meetkamer, een bestuurbare klep met regelbare doorlaatopening, die is verschaft in of na de tweede melkuitstroomopening, en een besturing die werkzaam is verbonden met de niveausensor en de klep, en die is ingericht voor regelen van de doorlaatopening van de klep op basis van het gemeten melkniveau. Aldus is het mogelijk om de stand en dus de doorlaatopening van de klep, aan te passen aan het melkniveau, bijvoorbeeld om een vast, maar continu ververst melkvolume te hebben, waaraan betrouwbaar kan worden gemeten, maar ook om een constante, en zo klein mogelijke melkstroom te bewaren.

NL Bl 2017992

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schrifteiijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

Melksysteem

De onderhavige heeft betrekking op een melksysteem voor melken van een melkdier, en omvattende ten minste één melkbeker met een eerste melkuitstroomopening, een meetkamer met een met de eerste melkuitstroomopening in stromingsverbinding staande melkinlaat, met een tweede melkuitstroomopening naar een melkslang met daartussen een bestuurbare klep, alsmede met een niveausensor voor het meten van een melkniveau in de meetkamer, en een besturing die werkzaam is verbonden met de niveausensor en de klep.

Het document DE3609275A1 beschrijft een dergelijk systeem, met een meetkamer voor de melk die wordt gemolken vanuit een speen. In hetzelfde ritme als de pulsatie waarmee de speen wordt gemolken, wordt ook een klep geopend en gesloten waarmee de melk uit de meetkamer stroomt naar een opvangvat. Van daaruit wordt vlottergestuurd de melk doorgelaten naar een melktransportleiding. In de meetkamer wordt een melkniveau gemeten, zodat de melkstroom kan worden bepaald uit de som per tijdseenheid van de volumina van de in het pulsatieritme uit de meetkamer tredende melkpulsen.

In de praktijk blijkt met dit systeem de gemeten melkstroom niet altijd nauwkeurig meetbaar, maar ook is het bekende systeem tamelijk ingewikkeld, en niet eenvoudig te reinigen. Ook laat de melkkwaliteit vaak te wensen over.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om bovengenoemde nadelen althans ten dele te ondervangen.

De uitvinding bereikt dit doel met een melksysteem volgens conclusie 1, in het bijzonder een melksysteem voor melken van een melkdier, en omvattende ten minste één melkbeker met een eerste melkuitstroomopening, een meetkamer met een met de eerste melkuitstroomopening in stromingsverbinding staande melkinlaat, met een tweede melkuitstroomopening naar een melkslang, en met een vacuümverbinding, een niveausensor voor het meten van een melkniveau in de meetkamer, een bestuurbare klep met regelbare doorlaatopening, die is verschaft in of na de tweede melkuitstroomopening, en een besturing die werkzaam is verbonden met de niveausensor en de klep, en die is ingericht voor regelen van de doorlaatopening van de klep op basis van het gemeten melkniveau.

De uitvinding maakt gebruik van het inzicht dat het niet nodig is om elke melkpuls apart op te vangen, en vervolgens in feite evenzeer gepulst en dus met gemiddeld grotere (piek)snelheid verder het melkslangsysteem in te sturen. Door de klep en de besturing is het onderhavige melksysteem in staat om veel regelmatiger de opgevangen melk door te laten gaan naar de melkslang. Dit biedt voordelen wat betreft de melkkwaliteit, omdat hierdoor in de melkmeter ook geen grote en onnodige vertragingen en versnellingen op de melkpulsen hoeven in te werken, waardoor ook pieksnelheden van de melk worden verlaagd en bijvoorbeeld vetbolletjes minder worden beschadigd. Hierbij is de vacuümverbinding van de meetkamer uiteraard boven de tweede melkuitstroomopening gelegen, zodat eventueel in de meetkamer komende lucht wordt weggezogen, melkschuimbellen knappen en er effectief een eenfasesysteem met alleen melk overblijft.

Ook is er effectief een klep (i.c. vlotter) minder in vergelijking de stand van de techniek. Bovendien wordt het aldus mogelijk om meer invloed uit te oefenen op het melkniveau in de meetkamer, waardoor de omstandigheden in de meetkamer ook constanter zijn. Dit kan voordelig eveneens zijn voor de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van metingen in de meetkamer, zoals met externe niet-invasieve of ook interne meetinrichtingen.

Bijzondere uitvoeringsvormen zijn beschreven in de afhankelijke conclusies en in het nu volgende deel van de beschrijving.

In uitvoeringsvormen is de meetkamer direct en star verbonden met de melkbeker, en in het bijzonder vormen de melkbeker en de meetkamer één star geheel. Met voordeel sluit de eerste melkstroomopening direct aan op de melkinlaat, zodat er geen onnodige verbinding, zoals een slang of dergelijke, tussen beide is, en de eigenschappen van de melk, zoals temperatuur, geleidbaarheid, vetkwaliteit enzovoort, zo weinig mogelijk worden beïnvloed. Het is uiteraard mogelijk om de meetkamer flexibel te verbinden met de eerste melkuitstroomopening c.q. met de melkbeker, bijvoorbeeld door verschaffen van een flexibel verbindingsstuk tussen beide. Deze uitvoering kan het voordeel bieden dat de meetkamer tijdens melken altijd in hoofdzaak verticaal hangt, hetgeen de meetresultaten nog betrouwbaarder maakt.

In uitvoeringsvormen is de besturing ingericht voor regelen, in het bijzonder traploos regelen, van de doorlaatopening tussen een kleinste open stand en een grootste open stand gedurende tenminste een deel van een melking, meer in het bijzonder tenminste gedurende een hoofdmelkfase van de melking. Hier wordt met nadruk opgemerkt dat de uitvinding in het algemeen niet omvat het simpele openen en sluiten van een klep met slechts een open en gesloten stand. Het regelen volgens de uitvinding omvat het instellen van ten minste één andere stand, met voordeel meerdere standen, met een tussenliggende waarde van de doorsnede, telkens op basis van de gemeten melkniveauwaarde(n). De onderhavige uitvoeringsvorm is hierbij nader gespecificeerd doordat de besturing is ingericht om de klep te variëren tussen allerlei open standen tussen een eerste open stand met een kleinste doorlaatopening, en een tweede open stand met een grootste doorlaatopening. Dit zouden, in de eenvoudigste uitvoeringsvorm, de enige twee open standen kunnen zijn, maar met voordeel zijn er meerdere tussengelegen standen instelbaar, met voordeel zelfs een traploze reeks standen. Aldus kan bijvoorbeeld worden gewaarborgd dat de melk met een zo gering mogelijke snelheid uit de meetkamer kan doorstromen naar de melkslang.

Hier wordt voorts opgemerkt dat dat het regelen van de stand van de klep tenminste gedurende een deel van de melking geschiedt, en wel met name gedurende een hoofdmelkfase

In uitvoeringsvormen is de besturing ingericht voor vergroten van de doorlaatopening bij een stijgend melkniveau en bij verkleinen van de doorlaatopening bij een dalend melkniveau. Als de hoeveelheid melk in de meetkamer toeneemt, bijvoorbeeld bij gelijkblijvende stand van de klep en bij het begin van de melking, dus bij stijgende melkstroom uit de speen, zou het melkniveau in de meetkamer kunnen blijven stijgen. Om dat tegen te gaan kan de besturing de stand van de klep regelen naar een stand met een grotere doorlaatopening.

In uitvoeringsvormen is de besturing ingericht voor zodanig regelen van de doorlaatopening dat gestreefd wordt naar een gelijkblijvend melkniveau. Dit is een verbijzondering waarbij het melkniveau zo veel mogelijk wordt gematigd. Hier wordt met streven naar een gelijkblijvend niveau bedoeld dat de regeling de doorlaatopening van de klep zodanig regelt niet alleen de uitstroom uit de meetkamer wordt vergroot resp. verkleind als ook de instroom stijgt resp. daalt, die immers het hogere resp. lagere melkniveau veroorzaakte, maar ook meer in het bijzonder dat het melkniveau in de meetkamer zo mogelijk binnen voorafbepaalde grenzen blijft. Hierbij kan het voordelig zijn om de regellus tussen de niveausensor, de besturing en de klep zo snel mogelijk te maken, althans zo snel als nodig is. De snelheid hangt af van de gewenste stabiliteit van het melkniveau. Merk op dat de besturing niet alleen een terugkoppellus of feedback loop kan omvatten, maar ook bijvoorbeeld een voorwaartslus of feedforward loop. Ook machine learning kan worden toegepast bij de besturing, bijvoorbeeld op basis van historische waarden van de melkstroom en het verloop daarvan in de tijd voor het melkdier dat wordt gemolken.

In uitvoeringsvormen strekt de niveausensor zich tijdens melken in hoofdzaak verticaal over een inwendige hoogte van de meetkamer uit, en omvat in het bijzonder een reeks onderling gescheiden en via een sensorbesturing elektrisch verbindbare elektroden. Een dergelijk sensorsysteem is een eenvoudig maar doeltreffend meetsysteem, en werkt met geleiding in de melk in het meetvat. De elektroden staan elk afzonderlijk in verbinding met een onderste elektrode, of alternatief staan zij afwisselend één voor één met een en dezelfde onderste elektrode in verbinding, en de hoogte wordt telkens bepaald door te kijken naar de hoogste elektrode die een geleidbaarheid onder een vooraf bepaalde drempel meet. Een dergelijk meetprincipe is overigens op zich bekend in de stand van de techniek. Alternatieve niveausensoren worden overigens niet uitgesloten, zoals optische sensoren, waarbij aan een zijde van de meetkamer een of meer lichtbronnen staan opgesteld, en waarbij aan een tegenoverliggende zijde een reeks optische sensoren, zoals fotodioden, op verschillende hoogten staan opgesteld en de doorlaatbaarheid meten.

In bijzondere uitvoeringsvormen omvat het melksysteem een neigingssensor voor bepalen van een neiging van de melkbeker, waarbij de besturing werkzaam verbonden is met de neigingssensor en is ingericht voor corrigeren van het gemeten melkniveau op basis van de bepaalde neiging. Indien de meetkamer na aansluiten van de melkbeker op een speen onder een hoek met de verticaal staat, kan het zijn dat het echte, d.w.z. verticale melkniveau niet overeenkomt met het gemeten melkniveau. Om dit te corrigeren kan een neigingssensor verschaft zijn die de neiging van althans de meetkamer meet, bij voorkeur in twee richtingen, zoals onderling loodrechte richtingen. De besturing kan dan de gemeten waarden verwerken met de gemeten waarden van de niveausensor, om te komen tot een echt melkniveau. Hierbij wordt opgemerkt dat dit met name voordelig is als meetkamer direct en star met de melkbeker verbonden is.

In uitvoeringsvormen is de klep verschaft in de meetkamer, in het bijzonder in de tweede melkuitstroomopening. Aldus is er een zeer directe controle op het melkniveau mogelijk. Alternatief is de meetklep, in stromingsrichting gezien, verderop verschaft, met name in de melkslang, dus na de doorlaatopening. Dit biedt het voordeel dat de klep tijdens melken effectief niet aan de speen hangt, zodat de melkbeker met meetkamer relatief lichter kan blijven. Ook is het zo dat de meetkamer dan in feite wordt vergroot en ook het deel van de melkslang tussen de tweede melkuitstroomopening tot de klep omvat. Enerzijds maakt dit het systeem enigszins stabieler, anderzijds maakt dit het mogelijk om de meetkamer kleiner uit te voeren, en dus lichter, zeker indien de melkslang bijvoorbeeld althans ten dele wordt ondersteund.

In uitvoeringsvormen omvat het melksysteem een melkstroommeter die is ingericht voor bepalen van de melkstroom door de tweede melkuitstroomopening op basis van de doorlaatopening van de klep. Hierbij kan de melkstroommeter ook een integraal deel van de besturing zijn, zoals bijvoorbeeld een daarin geprogrammeerd rekenalgoritme. Met melkstroom wordt in dezen bedoeld een debiet van de melk door de klep, dus de hoeveelheid melk per tijdseenheid. De melkstroommeter is, indien deze een afzonderlijk onderdeel vormt, werkzaam verbonden met tenminste de besturing. In alle gevallen kan de melkstroommeter de melkstroom bepalen uit de grootte van de doorlaatopening, en dus uit de ingestelde stand van de klep, en wel als volgt. Elke waarde van de grootte van de doorlaatopening/klepstand hoort bij een gemeten melkniveau. Bovendien is er in beginsel een vast, althans een vooraf bepaald drukverschil over de doorlaatopening door het ingestelde melkvacuüm dat (ook) heerst in de meetkamer, en het ingestelde transportvacuüm dat heerst in het met de tweede melkuitstroomopening verbonden melkleidingsysteem. Ingeval een of beide drukken instelbaar zijn is het voordelig wanneer de besturing deze waarden uitvangt uit het melksysteem. Uit dit drukverschil en de druk ten gevolge van het melkniveau volgt in combinatie met de grootte van de doorlaatopening en met behulp van berekeningen uit de stromingsleer eenvoudig de waarde van de melkstroom althans in eerste benadering. Hierin kunnen dan de vaste grootte van de tweede melkuitstroomopening en de weerstand van de melkslang en dergelijke worden betrokken. Deze benadering kan worden verbeterd door praktijk- of ijkmetingen uit te voeren. Zo zou bijvoorbeeld rekening kunnen worden gehouden met de specifieke vorm van de klep en een eventuele stromingsweerstand. Niettemin is aldus een zeer eenvoudige en dientengevolge ook betrouwbare melkmeter verschaft.

In het bijzonder omvat het melksysteem een drukmeetinrichting ingericht voor meten van een drukverschil over de klep en/of de doorlaatopening, meer in het bijzonder omvattende een eerste druksensor ingericht voor meten van een druk in de meetkamer, en een tweede druksensor voor het meten van een druk in de melkslang. In deze uitvoeringsvorm wordt de druk aan beide zijden van de klep gemeten, zodat het drukverschil nauwkeuriger kan worden bepaald. Merk op dat het voor het melksysteem als geheel toch al voordelig kan zijn om de betreffende drukken te meten, bijvoorbeeld om het melkproces te bewaken en te regelen. Aldus vergt het weinig aanpassingen om deze waarden ook te gebruiken voor het beter bepalen van het drukverschil, en daaruit de melkstroom.

In het bijzonder omvat het melksysteem een hoogtebepalingsinrichting ingericht voor bepalen van een melkingshoogte waarop de meetkamer zich bevindt tijdens melken van het melkdier, waarbij de melkstroommeter werkzaam is verbonden met de hoogtebepalingsinrichting en is ingericht voor bepalen van de melkstroom op basis van de bepaalde melkingshoogte. Met deze uitvoeringsvorm kan rekening worden gehouden met de omstandigheid dat de melkbeker, en dus de daarmee verbonden meetkamer, bij verschillende melkdieren op verschillende hoogte kan zijn aangesloten, door verschillen in de bouw zoals uierhoogte. Aangezien de melk in een constante stroom en in het bijzonder zonder bijmenging van lucht door de klep en de melkslang wordt geleid, zal een meetkamer die hoger staat ten opzichte van de grond een grotere hydrostatische druk vertonen. Om dit effect te kunnen verdisconteren in de effectieve melkstroom wordt met de hoogtebepalingsinrichting de hoogte van de meetkamer bepaald. De besturing kan deze hoogte, d.w.z. de bijbehorende hydrostatische druk van de melkkolom, dan meenemen in de berekening van de melkstroom. Wederom kan dat met zuivere berekeningen uit de stromingsleer, doch ook met behulp van ijkmetingen. De hoogtebepalingsinrichting zelf is niet bijzonder beperkt, en kan bijvoorbeeld omvatten een verticale reeks elektronische ogen langs de hoogte van het melkdier, een 2D- of 3D-camera met beeldverwerking, of ook een gegevensbestand met speenhoogten van de melkdieren.

In uitvoeringsvormen omvat het melksysteem een melkslangmelkstroommeter in of om de melkslang voor meten van de melkstroom, in het bijzonder een contactloos metende melkslangmelkstroommeter, meer in het bijzonder een elektrisch of elektromagnetisch werkende melkslangmelkstroommeter, met voordeel een magnetohydrodynamische melkslangmelkstroommeter. Alternatief of aanvullend op de hierboven reeds genoemde melkstroommeter kan ook een melkslangmelkstroommeter zijn verschaft, d.w.z. een melkstroommeter die de melkstroom in de op de tweede melkuitstroomopening aangesloten melkslang meet. Juist omdat de melkstroom in die melkslang geen of nagenoeg geen lucht meer bevat, kunnen hiervoor andere, en met name eenvoudigere en/of goedkopere meters worden ingezet dan voor gebruikelijke melkstroommeters die meten aan een tweefasen melkluchtstroom. In het bijzonder is een contactloos metende meter verschaft, die zonder contact met de melk de stroom kan meten. Dit biedt het voordeel dat de meter geen drukverlies hoeft te veroorzaken, en niet kan worden aangetast door inwerking van de melk, zoals door afzetting van melkresten. Bijvoorbeeld is de melkslangmelkstroommeter elektrisch of elektromagnetisch werkend, zoals een meter die meet volgens het magnetohydrodynamische beginsel. Uiteraard zijn ook andere soorten meter mogelijk, zoals ook in de melkslang opgenomen meters.

In uitvoeringsvormen heeft de meetkamer vanaf de melkinlaat een toenemende, bij voorkeur afgerond of ronde, dwarsdoorsnede. De vorm vanaf de melkinlaat is bij voorkeur convex, zoals hoornvormig. Een dergelijk gevormde meetkamer zorgt er door middel van het Coanda-effect voor dat althans het grootste deel van de binnenstromende melk langs de wand de meetkamer binnen zal treden. Dit voorkomt veel schuimvorming in de melk, hetgeen op zijn beurt weer de nauwkeurigheid van de metingen en ook de melkkwaliteit kan verbeteren.

In uitvoeringsvormen omvat het melksysteem een aanvullende sensor voor meten van een melkgerelateerde eigenschap, in het bijzonder een sensor voor meten van een melkeigenschap. Dergelijke uitvoeringsvormen bieden het voordeel dat de meting kan worden uitgevoerd aan melk, en niet aan een melk-luchtmengsel, en bovendien met voordeel met een in hoofdzaak constant melkniveau. Dit maakt de meting eenvoudiger en betrouwbaarder. Met voordeel bevindt de aanvullende sensor zich in de meetkamer, zodat de meting zeer dicht bij de speen in de meetkamer kan worden uitgevoerd. Nodig is dit echter niet, de aanvullende sensor kan ook zijn verschaft voor meten in de melkslang. Voorbeelden van dergelijke aanvullende sensoren zijn een geleidbaarheids-, temperatuur- of kleursensor.

In het bijzonder is de besturing ingericht voor het zodanig besturen van de klep dat het melkniveau toeneemt indien de bepaalde of gemeten melkstroom onder een drempelwaarde zakt. Aldus kan ervoor worden gezorgd dat er tegen het einde van een melkbeurt meer melk in de meetkamer komt, waardoor de melkbeker als geheel zwaarder zal worden, hetgeen het zgn. opkruipen van de melkbeker kan tegengaan. De drempelwaarde kan hierbij zijn bepaald op basis van dier- of historische gegevens, of bijvoorbeeld als een percentage van de maximale tijdens de melkbeurt gemeten melkstroom.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van een of meer voorbeelduitvoeringsvormen alsmede de tekening. Daarin toont:

Figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een melksysteem volgens de uitvinding, figuur 2 een dwarsdoorsnede van een deel van een melksysteem volgens de uitvinding, en figuren 3A en 3B schematische voorbeelddiagrammen van het melkniveau respectievelijke de grootte van de doorlaatopening van de klep bij gebruik van het melksysteem volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont schematisch een zijaanzicht van een melksysteem 1 volgens de uitvinding. Het melksysteem 1 omvat een melkbox 2 met een robot 3 met een robotarm 4 alsmede een melkbeker 5 met een meetkamer 6 en een melkslang 7 waarin een klep 8. Met 9 is een besturing aangeduid en met 10 een melkslangmelkstoommeter. Met 11 is een camera aangeduid.

Voorts is met 30 een melkdier aangeduid met een uier 31 en spenen 32.

Het getoonde melksysteem is een melkrobotsysteem, dat de melkbekers 5 volautomatisch kan aansluiten op de spenen 32 van een melkdier 30, zoals een koe. Niettemin is de uitvinding eveneens van toepassing op een conventioneel melksysteem, waarbij de melkbekers met de hand worden aangesloten op de spenen. Bij het getoonde robotmelksysteem zijn onderdelen die voor de uitvinding niet van wezenlijk belang zijn, zoals een speendetectiesysteem en melkpomp, niet getoond.

De melkbeker 5 omvat een meetkamer 6 die uitloopt in een melkslang 7. De melkslang 7 kan worden afgesloten met een klep 8 die onder besturing staat van een besturing 9. De melkslangmelkstroommeter 10 is na de klep 8 aangebracht op de melkslang 7, voor het meten van de melkstroom door de melkslang 7 tijdens melken. Deze melkslangmelkstroommeter 10 is verbonden de besturing 9, net als de camera

11. Deze camera 11 kan niet alleen dienen als hulpmiddel om de positie van het melkdier 30 of de spenen 32 te bepalen, maar volgens de uitvinding met name om een stand van de melkbeker 5 op de speen 32 te bepalen. Al naargelang de vorm van de uier en de speen 32 kan het zo zijn dat de melkbeker 5 niet geheel verticaal hangt, doch onder een hoek met de verticaal. Bovendien kan de camera 11 ook dienen om de hoogte van de melkbeker 5 en eventueel van de klep 8 te bepalen. Deze hoogte(n) kan(kunnen) van belang zijn bij het bepalen van de melkstroom op basis van de doorlaatopening van de klep 8. Een en ander zal nader worden toegelicht met behulp van figuur 2.

Figuur 2 toont een schematische doorsnede van een deel van een melksysteem volgens de onderhavige uitvinding. Hierin zijn soortgelijke onderdelen aangeduid met gelijke verwijzingscijfers.

De melkbeker 5 omvat een bekerhuls 12 en een voering 13, met daartussen een pulsatieruimte 14. In de voering bevindt zich een speenruimte 15 die uitloopt in een eerste melkuitstroomopening 16. Een behuizing 17 voorde meetkamer 6 vormt een star geheel met de melkbeker 5. De eerste melkuitstroomopening 16 loopt (vrijwel) direct over in de melkinlaat 18 die via een convexe uitloop 19 verbonden is met de meetkamer 6. In de meetkamer 6 bevindt zich hier melk 20. Daarboven is via een vacuümuitlaat 21 een vacuümleiding 22 aangesloten. Met 23 is een meetengte aangeduid met daarop een aanvullende sensor 24. De meetengte 23 loopt via de tweede melkuitstroomopening 25 uit in de melkslang 7.

Met 26 is een niveausensor aangeduid die een onderste elektrode 27 en elektroden 28 omvat. Met 29 is tenslotte een vacuümsensor aangeduid.

Het melksysteem volgens de uitvinding omvat in uitvoeringsvormen de getoonde starre combinatie van een melkbeker 5 en een behuizing 17 met de meetkamer 6. De gemolken melk uit de speen in de speenruimte 15 loopt via de eerste melkuitstroomopening 16 en de melkinlaat 18 direct via de uitloop 19 naar de meetkamer 6. Door de convexe vorm van de uitloop 19 en het daarbij optredende Coanda-effect zal de binnenkomende melk grotendeels aan de wand van de behuizing 17 “kleven” en aldus minimaal opschuimen. Mede hierdoor zal in beginsel een hoeveelheid eenfasige melk 20 op de bodem van de meetkamer 6 worden gevormd, waarbij in de ruimte daarboven slechts lucht aanwezig is. Deze lucht, zij het onder een lagere dan atmosferische druk, kan worden weggezogen via de vacuümuitlaat 21 en de vacuümleiding 22, die op een hier niet nader weergegeven vacuümsysteem van het melksysteem zijn aangesloten. In beginsel zal de druk overeenkomen met een normaal melkvacuüm zoals rond 40 kPa.

De behuizing 17 van de meetkamer 6 en de bekerhuls 12 van de melkbeker 5 vormen hier een star geheel. Het wordt echter opgemerkt dat dit niet noodzakelijk is voor de uitvinding. Bijvoorbeeld kunnen de melkbeker en de behuizing gescheiden zijn met behulp van een kort stukje melkslang, zodat bijvoorbeeld beter kan worden gewaarborgd dat de meetkamer 6 tijdens melken altijd in hoofdzaak verticaal zal hangen. Niettemin biedt de directe verbinding volgens de figuur 2 het voordeel van een nog directere meting aan melk van het melkdier.

De gemolken melk wordt (tijdelijk) opgevangen in de meetkamer 6, waarbij het melkniveau bij begin van de melking zal stijgen. Het niveau van de melk 20 in de meetkamer 6 kan worden gemeten met behulp van een niveausensor 26. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat deze een onderste elektrode 27 alsmede een reeks elektroden 28 die zich over de hoogte van de meetkamer 6 uitstrekken. De hoogste elektrode 28 die met de onderste elektrode 27 een geleiding vertoont die groter is dan een drempelwaarde geeft het niveau van de melk 20 aan.

De niveausensor 26 staat in werkzame verbinding met de hier niet getoonde besturing 9, en geeft een aan de gemeten melkhoogte gerelateerd signaal door. De besturing 9 is tevens verbonden met de regelbare klep 8. De grootte van de doorlaatopening van de klep 8 wordt door de besturing bepaald op basis van het gemeten melkniveau. Als het melkniveau in de meetkamer 6 stijgt, althans tot boven een gewenste waarde, dan is blijkbaar de melktoestroom toegenomen. Om deze te compenseren met een (ongeveer) even grote melkuitstroom door de tweede melkuitstroomopening 25 zal de besturing de klep 8 verder openzetten. Omgekeerd, als het melkniveau zakt, zal de besturing de klep verder dichtzetten. Aldus wordt een in hoofdzaak zo gelijkmatig mogelijk melkniveau in de meetkamer 6 bereikt.

Een voordeel hiervan is bijvoorbeeld dat in de met de meetkamer 6 en de tweede melkuitstroomopening 25 verbonden meetengte 23 altijd geheel onder melk kan worden gehouden maar tevens aldoor worden doorstroomd met verse melk. Aldus kan een zeer betrouwbare meting van melkeigenschappen worden gewaarborgd. Daartoe is bijvoorbeeld een aanvullende sensor 24 verschaft op de meetengte 23. Deze aanvullende sensor omvat bijvoorbeeld een optische sensor, met een lichtbron aan de ene zijde van de meetengte en een fotodiode of dergelijke aan de tegenoverliggende zijde van de meetengte. De sensor 24 meet dan bijvoorbeeld de doorlaatbaarheid voor een of meer kleuren, op basis waarvan een uitspraak kan worden gedaan over de samenstelling van de melk, zoals vetgehalte of bijvoorbeeld bloedmelk. De sensor kan zijn verbonden met de besturing 9, opdat de besturing 9 op basis van de gemeten waarde van de aanvullende sensor 24 een of meer instellingen van het melksysteem 1 kan aanpassen.

Overigens zijn ook andere aanvullende sensoren dan de beschreven optische sensor mogelijk, zoals geleidbaarheidssensoren en dergelijke. Ook de niveausensor 26 kan van een andere soort zijn dan de beschreven soort met de gestapelde elektroden, en kan bijvoorbeeld een sensor zijn die werkt op basis van optische doorlaatbaarheid van de meetkamer 6.

De meetengte 23 is hierbij bijvoorbeeld een versmald deel van de meetkamer, met twee (ongeveer) evenwijdige wanden die doorlaatbaar kunnen zijn voor licht of andere straling of velden.

De niveausensor 26 kan soms een onjuiste hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6 meten, bijvoorbeeld indien de niveausensor 26 zich langs een wand van de meetkamer 6 bevindt en deze een hoek maakt met de verticaal, zoals bij aansluiten van de melkbeker 5 op een schuinstaande speen. Om hiervoor te corrigeren kan gebruik worden gemaakt van een neigingssensor, zoals de camera 11 uit figuur 1. Deze kan vaststellen of de melkbeker met de behuizing 17 van de meetkamer 6 zich onder een hoek met de verticaal bevindt, en zo ja, kan deze hoek vaststellen met behulp van daartoe geschikte beeldverwerkingsprogrammatuur. De aldus verkregen hoek kan worden doorgegeven aan de besturing 9 die daarmee de juiste hoogte van de melk in de meetkamer 6 kan bepalen volgens eenvoudige geometrische formules.

Een belangrijke grootheid tijdens melken is de melkstroom. De melkstroom kan op uiterst eenvoudige wijze worden bepaald op basis van de hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6 en de grootte van de doorlaatopening van de klep 8. Bij overigens gelijkblijvende omstandigheden, met name het drukverschil tussen het vacuüm in het bovenste deel van de meetkamer 6, dat wil zeggen in de vacuümleiding 22, en het vacuüm dat heerst om de melk af te voeren door de melkslang 7, kan de melkstroom eenvoudig worden berekend met behulp van hydrostatische vergelijkingen. Aldus zou de besturing 9 van figuur 1, samen met de niveausensor 26 en de klep 8 kunnen dienen als een melkstroommeter. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de vloeistof in de meetkamer geen melk-luchtmengsel is maar in hoofdzaak zuivere melk, hetgeen juist een bereikt voordeel volgens de uitvinding is. Niettemin is het, naast het alternatief van ijkmetingen, ook mogelijk om deze berekening van de melkstroom betrouwbaarder te maken. Daartoe kan bijvoorbeeld de vacuümsensor 29 worden verschaft, hier getoond in de vacuümleiding 22, doch die kan ook worden verschaft in bijvoorbeeld het bovenste deel van de meetkamer 6. Het aldaar heersende (melk)vacuüm, alsmede het heersende melktransportvacuüm, dat bepaald wordt door het melksysteem en eveneens verderop in de melkslang kan worden gemeten, bepalen samen met de hoogte van de melkkolom het drukverschil over de doorlaatopening van de klep 8, en daarmee de grootte van de melkstroom.

Een andere grootheid die invloed kan hebben op de berekening van de melkstroom is de hoogte van de melkkolom boven de klep 8. In de schematische weergave volgens figuur 2 zal deze bij benadering constant zijn, onafhankelijk van de hoogte waarop de melkbeker 5 op een speen wordt aangesloten. Aangezien de klep 8 zich echter ook een heel eind verderop in de melkslang 7 kan bevinden, bijvoorbeeld een meter of meer, kan het zo zijn dat de hoogte van de melkkolom boven de klep sterk kan variëren in afhankelijkheid van de hoogte van de spenen van het melkdier. Om deze hoogte te kunnen verdisconteren, kan het voordelig zijn om gebruik te maken van bijvoorbeeld de camera 11 van figuur 1 om de hoogte van de melkbeker en/of van de klep 8 te bepalen. Met name uit het hoogteverschil kan een verschil in hoogte van de melkkolom worden bepaald, die immers de meetkamer tot en met het deel van de melkslang 7 tot aan de klep 8 vult. Hier wordt opgemerkt dat de speenhoogte een diereigenschap is, die ook kan worden opgeslagen en opgezocht in de besturing 9 van het melksysteem. Hierbij wordt er wel van uitgegaan dat de resulterende positie en vorm van de melkslang, en dus het hoogteverschil tussen de meetkamer 6 en de klep 8, bij elke melking van dit melkdier in hoofdzaak constant is. Andere meetwijzen ensensoren om dit hoogteverschil te bepalen en te verdisconteren worden hier niet uitgesloten.

Het is bovendien mogelijk om een aanvullende melkstroommeter te verschaffen, met name een melkslangmelkstroommeter 10. Deze bevindt zich in figuur 2 na de klep 8, doch dat zou ook tussen de meetkamer 6 en de klep 8 kunnen zijn. Omdat ter plekke van de melkslangmelkstroommeter 10 de melkstroom een eenfasig systeem betreft, kunnen zeer veel verschillende meters worden gebruikt, met name ook zeer eenvoudige en betrouwbare meter. Een voorbeeld hiervan is een melkstroommeter op basis van het magnetohydrodynamische principe, die als voordeel heeft dat deze geheel contactloos de melkstroom kan meten.

Figuren 3A en 3B tonen schematische diagrammen met een melkniveau en een grootte van de doorlaatopening van de klep 8 in de tijd. In figuur 3A wordt getoond hoe het melkniveau H kan variëren in de tijd tijdens de melking van een melkdier. Op T_o treedt melk binnen in de meetkamer en is de klep nog gesloten. Dientengevolge zal het melkniveau H gaan stijgen. Op tijdstip ti wordt de hoogte Hi als minimale hoogte, bereikt. Op dat moment besluit de besturing om de klep 8 reeds een klein beetje te openen om een te ver stijgen van het melkniveau te voorkomen. Het melkniveau stijgt verder door tot H_r, de regelhoogte waarop de besturing het niveau constant wil houden. De besturing gaat intussen door met het regelen van de stand van de klep, en daarmee van de grootte van de doorlaatopening, om het melkniveau constant te houden. Het is hierbij zaak ervoor te zorgen dat de maximale doorlaatopening van de klep zo groot is dat deze in beginsel voldoende is om het melkniveau onder het toegestane maximum (volle meetkamer) te houden. Naar het einde van de melking toe, als de hoofdmelkfase met hoge en ongeveer gelijkblijvende melkstroom overgaat in de namelkfase, met langzaam afnemende melkstroom, zal de besturing de doorlaatopening A_k gaan verkleinen om het melkniveau zoveel mogelijk constant te houden. Dit is weergegeven in figuren 3A en 3B door het zakken van de waarde van A_k. Het melkniveau H blijft dan ook na tijdstip t₂ ongeveer constant, tot ongeveer tijdstip t₃ waarbij de melkstroom te klein is geworden om het melkniveau H op peil te houden. Na tijdstip t₃ zal dit melkniveau dan ook snel zakken tot het einde van de melking bij tijdstip t₄.

Het is echter ook mogelijk om op een andere manier om te gaan met de afnemende melkstroom. Dit is weergegeven met behulp van de streeplijn in figuren 3A en 3B. Zodra de melkstroom onder een vooraf bepaalde drempel zakt, die desgewenst dierafhankelijk kan zijn gemaakt, bestaat er een verhoogde kans op zogenaamd opkruipen van de melkbeker, waarbij de melkbeker omhoog beweegt langs de speen en eventueel bloedvaten kan gaan afknellen, waarbij ook het melkkanaal in de speen kan worden dichtgeknepen. Om dit tegen te gaan is het soms voordelig als de melkbeker met een hoger dan gemiddelde kracht aan de speen trekt. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt door het melkniveau te verhogen. Het extra gewicht trekt dan iets meer aan de speen. Dit kan wederom worden bereikt door sneller dan in de hierboven beschreven situatie de doorlaatopening A_ak van de klep te verkleinen. In figuur 3B is te zien dat reeds bij tijdstip t₂ de klep versneld wordt dichtgezet, waardoor het melkniveau H zal stijgen tot het toegestane maximum H_max. Aldus kan een beter uitmelken van de speen mogelijk worden gemaakt.

De getoonde uitvoeringsvormen dienen slechts ter uitleg van de uitvinding, zonder deze te beperken. De beschermingsomvang wordt gedefinieerd aan de hand van de bijgevoegde conclusies.

Claims (15)

1. CONCLUSIES

   1. Melksysteem voor melken van een melkdier, en omvattende

   - ten minste één melkbeker met een eerste melkuitstroomopening,

   - een meetkamer met een met de eerste melkuitstroomopening in stromingsverbinding staande melkinlaat, met een tweede melkuitstroomopening naar een melkslang, en met een vacuümverbinding,

   - een niveausensor voor het meten van een melkniveau in de meetkamer,

   - een bestuurbare klep met regelbare doorlaatopening, die is verschaft in of na de tweede melkuitstroomopening, en

   - een besturing die werkzaam is verbonden met de niveausensor en de klep, en die is ingericht voor regelen van de doorlaatopening van de klep op basis van het gemeten melkniveau.
2. 2. Melksysteem volgens conclusie 1, waarbij de meetkamer direct en star verbonden is met de melkbeker, en in het bijzonder waarbij de melkbeker en de meetkamer één star geheel vormen.
3. 3. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturing is ingericht voor regelen, in het bijzonder traploos regelen, van de doorlaatopening tussen een kleinste open stand en een grootste open stand gedurende tenminste een deel van een melking, meer in het bijzonder tenminste gedurende een hoofdmelkfase van de melking.
4. 4. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturing is ingericht voor vergroten van de doorlaatopening bij een stijgend melkniveau en bij verkleinen van de doorlaatopening bij een dalend melkniveau.
5. 5. Melksysteem volgens conclusie 4, waarbij de besturing is ingericht voor zodanig regelen van de doorlaatopening dat gestreefd wordt naar een gelijkblijvend melkniveau.
6. 6. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de niveausensor zich tijdens melken in hoofdzaak verticaal over een inwendige hoogte van de meetkamer uitstrekt, en in het bijzonder een reeks onderling gescheiden en via een sensorbesturing elektrisch verbindbare elektroden omvat.
7. 7. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een neigingssensor voor bepalen van een neiging van de melkbeker, waarbij de besturing werkzaam verbonden is met de neigingssensor en is ingericht voor corrigeren van het gemeten melkniveau op basis van de bepaalde neiging.
8. 8. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de klep is verschaft in de meetkamer, in het bijzonder in de tweede melkuitstroomopening.
9. 9. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een melkstroommeter die is ingericht voor bepalen van de melkstroom door de tweede melkuitstroomopening op basis van de doorlaatopening van de klep.
10. 10. Melksysteem volgens conclusie 9, omvattende een drukmeetinrichting ingericht voor meten van een drukverschil over de klep en/of de doorlaatopening, in het bijzonder omvattende een eerste druksensor ingericht voor meten van een druk in de meetkamer, en een tweede druksensor voor het meten van een druk in de melkslang, meer in het bijzonder voorbij de klep.
11. 11. Melksysteem volgens conclusie 9 of 10, omvattende een hoogtebepalingsinrichting ingericht voor bepalen van een melkingshoogte waarop de meetkamer zich bevindt tijdens melken van het melkdier, in het bijzonder tevens van een klephoogte waarop de klep zich bevindt tijdens het melken, en waarbij de melkstroommeter werkzaam is verbonden met de hoogtebepalingsinrichting en is ingericht voor bepalen van de melkstroom op basis van de bepaalde melkingshoogte, en in het bijzonder tevens van de klephoogte.
12. 12. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een melkslangmelkstroommeter in of om de melkslang voor meten van de melkstroom, in het bijzonder een contactloos metende melkslangmelkstroommeter, meer in het bijzonder een elektrisch of elektromagnetisch werkende melkslangmelkstroommeter, met voordeel een magnetohydrodynamische melkslangmelkstroommeter.
13. 13. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de meetkamer vanaf de melkinlaat een toenemende, bij voorkeur afgerond of ronde, dwarsdoorsnede heeft.
14. 14. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een aanvullende sensor voor meten van een melkgerelateerde eigenschap, in het bijzonder een sensor voor meten van een melkeigenschap.
15. 15. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, in afhankelijkheid van conclusie 9 of 12, waarbij de besturing is ingericht voor het zodanig besturen van de klep dat het melkniveau toeneemt indien de bepaalde of gemeten melkstroom onder een drempelwaarde zakt.