挤奶机的挤奶杯衬套和具有该衬套的挤奶杯组件

本发明涉及一种用于家畜挤奶的方法和设备，所述设备包括挤奶杯 衬套和挤奶杯组件。

用于家畜，如奶牛(或山羊)的挤奶机一般包括一个有四个(或 两个)挤奶杯组件的一全套挤奶杯，挤奶杯组件连接在集奶管上， 集奶管本身与真空源连接，对动物的乳头产生吮吸。这样从乳头中 挤出的奶通过集奶管流入集奶容器。每个挤奶杯组件具有一个挤奶 杯外壳和外壳里面是弹性体材料的长管形挤奶杯衬套(在美国称为 “充气”(inflation))。真空源产生的吸引以脉动的形式施加在 衬套的内部和外壳与衬套之间的空间上。在外壳中，衬套的内部与 外部的吸引压力不同，导致衬套上比附近其它部分更易变形的区域 交替地收缩和张开。当衬套张开时，乳头受到较大的吸力，使奶流 出。当衬套闭合时，吸力释放，围绕乳头端部的衬套部分闭合，向 内挤压乳头端部。专利文献EP0124118中公开了此类型挤奶杯衬套 的例子。

使用这种类型的挤奶杯衬套存在一些问题。首先，衬套应有足够的 重量拉伸动物的乳头使奶管打开。对乳头的拉伸使乳头组织、奶管、乳 头端部的括约肌(sphincter valve)处于受力状态。至今认为，这种拉伸是 造成动物乳房根部的乳头分泌组织发炎的一种原因，最终导致乳腺炎。 并且还有一种看法，吸力的突然释放会引起奶流回乳房，于是引起或促 进乳腺炎。除了引起动物的不适和痛苦之外，上述这些问题还会缩短动 物的有效产奶期。

涉及到损害奶牛乳头问题的现有技术中的挤奶杯衬套见 GB2272826A。该文献中提出了在衬套收缩处和乳头的端部之间留一间 隙，以便当衬套收缩时减小乳头端部与衬套间的摩擦。

有些现有技术的挤奶杯衬套有一个可变形的管子与集奶管相连，当 挤奶前，以相反的方向垂挂全套挤奶杯时，可变形的管子可加倍弯折 (doubles back)以阻塞通过此管的通道。另一个要注意的问题是，当挤奶 杯组件以反方向挂起时，这种现有技术的挤奶杯组件经常不能可靠地切 断流向集奶管的奶流。尽管从原理上，挤奶杯组件的重量可以加重，以 增大阻塞，但明显加重挤奶杯组件而又不恶化乳腺炎问题是不可能的。 因此，就需要操作者手工地将此衬套拉下，以在可变形的管子上形成阻 塞。这是不方便的，但如果不这样做，空中传播的细菌和霉菌就会进入 集奶管并进入到奶中。

一个相关的问题是，增大重量或手工拉下衬套会导致衬套与集奶管 连接处开始破裂，通常是在衬套内孔与集奶管的接头之间的连接部位。

尽管每个上述这些问题看起来都相去甚远，但挤奶杯衬套、组件或 全套挤奶杯的一部分的变化能解决其中一个问题，却能恶化其它问题。 因此增加了改进挤奶杯衬套、组件或全套挤奶杯的难度。

按照本发明，提供了一个用于家畜挤奶的长管形挤奶杯衬套，包括： 有一个孔的入口端，家畜的乳头可以插入其中；排出家畜的奶的出口端； 在孔里面是具有环形壁的乳头接合部分；靠近乳头接合部分并在其下游 的是可收缩部分，可收缩部分具有内壁和外壁，其厚度比乳头接合部分 的壁薄；从可收缩部分延伸到出口端的输出管；第一密封结构和第二密 封结构，所有的可收缩部分位于二者之间，第一密封结构比第二密封结 构更靠近入口端，所述第一和第二密封结构适于在衬套的外表面和管形 挤奶杯外壳之间形成密封，从而使不同的脉动负压作用在可收缩部分的 内壁和外壁上，引起可收缩部分重复地收缩和打开，从而给动物挤奶， 从孔到可收缩部分收缩的点的距离足够大，使得可收缩部分能离开动物 的乳头完全彻底地收缩，其特征在于：可收缩部分有长形截面，长形截 面有一个截面短轴和一个截面长轴，在乳头接合部分和可收缩部分之间 是一个逐渐变薄部分，逐渐变薄部分有外壁和内壁，其沿包含截面短轴 平面的厚度逐渐变薄的程度比沿包含截面长轴平面的平缓，因此当可收 缩部分收缩时，逐渐变薄部分可以轻柔地向乳头收缩。

令人惊奇的是，尽管挤奶杯组件或全套挤奶杯的重量和吸引力切断 的速度基本没有改变，当不同的吸引压力引起衬套收缩时，所提供的挤 奶杯衬套没有围绕动物乳头端部收缩，明显改善了乳腺炎的问题。因此， 本发明的挤奶杯衬套在乳头端部和可收缩部分的闭合点之间存在一个间 隙，以释放作用在乳头上吸引力。可以认为，这是因为在收缩部分闭合 时，还没有从乳头流走的奶能保存在此间隙中而不被迫流回乳头。

如果挤奶杯衬套是用于奶牛或山羊挤奶，从孔到收缩部分的收缩点 之间的距离至少是约100mm，使得可收缩部分能离开奶牛或山羊的乳头 完全彻底地收缩。

在英国，对于产奶牛群中各种奶牛最常用的情况，已经发现从入口 端到可收缩部分闭合点的长度从约90mm增加到约100mm足够产生上述 效果。山羊挤奶时其乳头的长度与奶牛相同。对于家畜挤奶领域中的技 术人员来说，应该意识到，象山羊或奶牛这样不同的动物或不同品种的 动物，在直径和长度方面，都有不同大小的乳头。因此可相应地选择挤 奶杯衬套从入口端到可收缩部分的收缩点之间的准确长度。

优选地，与可收缩部分相比，乳头接合部分不容易变形，因此当可 收缩部分收缩时，乳头接合部分可以轻柔地挤压乳头。从而当作用在乳 头端部的吸引力释放时，能保持挤奶杯组件与乳头之间的抓紧力。轻柔 地收缩有助于避免乳头上敏感组织的摩擦，并在施加全部的吸引力时， 在周期之间，在乳头上产生了轻柔的按摩。

为实现批量生产和改善使用时的卫生状况，挤奶杯衬套可以是整体 成形，而不是由分离的元件组装而成。

为减小对动物乳头的潜在损伤，如果挤奶杯衬套用软的弹性体材料 制成是有利的，例如硅橡胶弹性体材料。

如果弹性体是透明或半透明材料就特别有利。这可使操作者用眼睛 检查从乳头挤出的奶的数量和质量，从而可以更早地识别出奶质量的潜 在问题，包括奶中出现血。

挤奶杯组件还包括一个外壳，它可以由任何适合的材料制成，最优 选的是透明的坚韧材料制成，如聚碳酸酯塑料。接着在把衬套安装到集 奶管上组装成全套挤奶杯之前，把外壳与衬套组装在一起。通常，用一 个单独的软管与外壳上的孔连接，以把吸引力施加到外壳和衬套之间的 空间。

在本发明的一个优选实施例中，第一个密封结构是围绕挤奶杯外壳 球形边缘的环形边缘。该边缘由挤奶杯衬套向外伸展，从而增大了衬套 和外壳在组件入口端的有效配合。如果，例如，在全套挤奶杯从动物的 乳房上取下后沿地面拉动组件，这种有效的束缚有助于把衬套与边缘连 在一起。

也在本发明的一个实施例中，第二密封结构是输出管上一系列的至 少两个间隔的环形肋，挤奶杯外壳密封在邻近的一对所述肋之间。这有 助于在肋之间抓紧外壳的另一端，以防止外壳在此处沿衬套的长度方向 在两个方向移动。    

输出管在出口端附近有强化支撑区，用于连接真空源集奶管入口的 接头，在强化区附近的上游是局部软弱的闭合区，使得当组件以支撑区 安装在接头上并朝集奶管入口上方伸展时，组件的重量和长度足以使闭 合区充分弯曲，从而压折闭合此闭合区。在这方面，由于在乳头和可收 缩部分的收缩点之间存在一个间隙，组件的总长可大于现有技术中组件 的长度，这也可用于增大对软弱区的阻塞，因为对于给定的总重增大长 度能提高机械上的优势。

挤奶杯组件可以连接在集奶管入口的接头上。在这种情况下，优选 的是，如果接头是圆滑的，当闭合区弯曲以压折闭合此闭合区时，接头 不会割破强化支撑区。特别是，上述衬套总长度的加长引起应力的增加， 圆滑的接头有助于减少由于应力增大引起的接头割破挤奶杯衬套内孔的 任何增加的倾向。

按照本发明，还提供了一种使用上述挤奶杯组件给家畜挤奶的方 法，当所述挤奶杯组件连接到真空源时，上述方法包括步骤：

a)把动物的乳头插入挤奶杯衬套的入口端；

b)向可收缩部分的内壁和外壁施加不同的负压，使可收缩部分重复 收缩和打开，从而给动物挤奶，可收缩部分距入口端有足够的距离，使 得可收缩部分能离开奶牛或山羊的乳头完全彻底地收缩；

其特征在于：逐渐变薄部分有逐渐变薄的壁，当其部分收缩时可轻 柔地挤压动物乳头的末端。

下面仅通过实施例并参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1是通过本发明长管形挤奶杯衬套的纵轴的一个平面的剖视图；

图2是与图1相似的剖视图，但垂直于图1的平面；

图3是沿通过图1和2的线III-III截取的挤奶杯衬套的可收缩部分的 剖视图；

图4是本发明全套挤奶杯的视图，它有一个用接头与四个挤奶杯组件 相连的集奶管，每个挤奶杯组件有一个挤奶杯外壳；

图5是一个在挤奶之前从集奶管接头向下挂起的挤奶杯组件的 视图；

图6是本发明挤奶杯组件的视图，用点划线表示动物乳房的局部和乳 头，并表示了可收缩部分打开以吮引乳头的状态；

图7是与图6相似的视图，但可收缩部分闭合，以表示在乳头端部和 可收缩部分闭合点之间的间隙。

首先参看图1和图2，用于家畜挤奶的挤奶杯衬套1由软的半透明硅弹 性体整体成形，其肖氏硬度为35-45，优选的是40-45。衬套是整体结 构，形状为长管形。通道2从入口端4延伸到出口端6，占据了衬套的整个 长度，奶从出口端6排出。入口端4有一个孔8，其中可插入家畜的乳头(见 图6和7)。

孔8通向乳头接合部分10，该部分有外和内环形壁7和107。再往下是 邻近的可收缩部分12，它的末端是输出管14，输出管14通向出口端6。

图1和图2是比例图，示出可收缩部分12具有比附近乳头接合部分10 和输出管14的相应的壁11、111、15、115薄的内和外壁13和113，。在乳 头接合部分10和可收缩部分12之间是锥形部分17，它有逐渐变薄的壁 21、121、23、123，其厚度从乳头接合部分10的厚度逐渐变薄到可收缩 部分12的厚度。比较图1和图2可以看到，图1中壁厚变薄的程度比图2中 的平缓。

图3表示可收缩部分12的截面是椭圆形，具有一个截面短轴3和一个 截面长轴5。长轴外径19与附近乳头接合部分10的直径相等。但长轴内径 119小于相应的乳头接合部分10的内径110。可收缩部分12的短轴内径9小 于乳头接合部分的内径110。

可收缩部分截面短轴3上的壁21、121逐渐变薄的程度比截面长轴5上 的壁23、123的平缓。

椭圆形的结构使可收缩部分12能收缩以闭合短轴直径。这对在截面 短轴3平面中的逐渐变薄的壁21、121有特殊的作用，造成这一部分局部 收缩并轻柔地作用在家畜的乳头上，如图7中可以清楚地看到。截面长轴 5平面中的逐渐变薄的壁23、123，长度较短，不产生明显的收缩。从而 使轻柔的按摩作用主要限制在一个方向或平面。

比较图1和2可以注意到，在截面短轴3上的逐渐变薄部分17比在截面 长轴5上的逐渐变薄部分17更靠近孔8。这有助于集中仅在一个方向或平 面中的衬套的部分和轻柔收缩。

图4示出了全套挤奶杯20，它有一个通过一对真空管26、27与真空源 连接的真空集奶管22。这对真空管交替工作使成对的乳头交替挤奶。奶 通过管25从集奶管抽走。

四个挤奶杯组件30的每一个都包括一个挤奶杯衬套1和围绕衬套1的 一个透明的聚碳酸酯外壳32，并且每一个都连接在集奶管22的集奶管接 头34上。每一个接头34都插在衬套1的出口端6的增强部分36中。从图1和 2中可以看出，通道2内部的增强或强化部分36具有一系列间隔的环状肋 38。肋38非常圆滑并且很浅，使得当清洗衬套1时，不会留有细菌或霉菌。

脉动真空从管26或27通过软管40供应给在外壳32和衬套1之间的空 间，软管40从集奶管22延伸到挤奶杯外壳32的孔42。

当不使用全套挤奶杯20时，可以通过一个环44将其挂起，环44设置 在集奶管22与抽奶管24和真空管26、27相对的一侧。在集奶管22的下面 还有一个环44，用于挤完奶后支撑集奶管。

如图5所示，当集奶管22倒转后，每个接头34都朝上倾斜约45°。因 此每个组件30的重量都支承在接头和挤奶杯衬套的接合处，导致挤奶杯 组件30下垂，从而引起输出管14加倍弯折(double back)。再参考图1和图 2，衬套1有一个软弱部分50，接近上游并紧靠在强化部分36。对于45°的 角度，挤奶杯组件的重量足够在软弱部分50的点52处压折闭合通道2，而 不需要操作者人工把倒转的组件30向下拉。如果接头的角度小于45°，则 相对于作用在家畜乳头上的力，压折关闭软弱部分所需的组件重量可能 过大。

现在参考图6和7，其以纵向截面分别示出了打开状态和收缩状态的 具有衬套可收缩部分12的挤奶杯组件。

挤奶杯外壳32一般为圆柱形，在离衬套1的入口端4的最近一端54完 全敞开，在另一端58有一颈部56，上面有一个较小的孔。通过第一密封 结构60，挤奶杯外壳32与挤奶杯衬套1同心并密封接合，第一密封结构60 以环形边缘围绕挤奶杯外壳32的球形边缘62。环形边缘60与球形边缘62 之间的抓紧力足够大，即使沿粗糙的地面拖动衬套，环形边缘60也不会 与球形边缘62分开。衬套1还有一个第二密封结构64，它在衬套外表面上 形成一系列的几个间隔的肋66，其中邻近的一对肋抓紧围绕较小孔的挤 奶杯外壳32颈部58的相对壁。

第一密封结构60和第二密封结构64跨过所有的可收缩部分12和基本 上所有的乳头接合部分10。

挤奶杯外壳上的孔42位于颈部58的边缘。使用时，衬套入口端4与家 畜的乳房70接触，使一个乳头72插入通道2的衬套乳头接合部分10。当通 过管40施加到空间68的吮吸压力大于通过衬套通道2施加的吮吸压力 时，衬套可收缩部分保持打开，如图6所示。当条件相反时，衬套可收缩 部分闭合，如图7所示。当衬套闭合时，乳头接合部分10最靠近可收缩部 分的局部轻柔地向内挤压家畜的乳头72。在家畜乳头72和可收缩部分闭 合的最近点76之间存在间隙74。间隙74有足够的容积容纳奶，否则奶可 能被推回乳头72的末端。

上述挤奶杯衬套和组件可适用于不同类型和品种的挤奶家畜。山羊 的乳头与奶牛的乳头长度几乎相同。对于大多数奶牛和山羊，从衬套开 口端4到乳头末端的距离约为90mm。因此从开口端6到点76的距离至少为 100mm。这种衬套的总长约为345mm。