CH371631A

CH371631A - Installation de traite commandée électriquement

Info

Publication number: CH371631A
Application number: CH137060A
Authority: CH
Inventors: A J A Dujardin Jean; L M Lageot Joseph
Original assignee: Melotte Ecremeuses
Priority date: 1959-02-19
Filing date: 1960-02-08
Publication date: 1963-08-31
Also published as: DE1150237B; GB881780A; FR1221311A; US3117553A

Description

Installation de traite commandée électriquement
La présente invention se rapporte à une installation de traite commandée électriquement comprenant une soupape électromagnétique productrice d'impulsions montée sur une conduite de vide et un relais pneumatique.

Cette installation est caractérisée en ce que ledit relais pneumatique comprend une chambre emmanchée sur un récipient à lait et, au-dessus de celle-ci, un conduit radial en liaison d'une part avec ladite conduite de vide raccordée avec la soupape électromagnétique et d'autre part avec des gobelets-trayeurs par des conduits débouchant dans un espace ménagé dans le corps du relais pneumatique et dans lequel débouche également ledit conduit radial, et en ce que, sous cet espace, est ménagée une chambre ouverte vers le bas de manière à communiquer avec l'atmo- sphère et formant vers le haut un siège pour une bille mobile retenue vers le bas à une faible distance de ce siège par des moyens de retenue.

Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation suivant l'invention.

Les fig. 1 à 4 représentent un relais pneumati- que, les fig. 5 à 8 une électrovanne et la fig. 9 un dispositif électronique de commande générateur d'impulsions ;
La fig. 1 est une vue en coupe par la ligne I-I de la fig. 2.

La fig. 2 est une vue en coupe par la ligne II-II de la fig. 1.

La fig. 3 est une vue en coupe par la ligne III-III de la fig. 1.

La fig. 4 est une vue en élévation du relais pneumatique.

La fig. 5 est une vue en coupe par la ligne V-V de la fig. 6.

La fig. 6 est une vue en coupe par la ligne VI-VI de la fig. 8.

La fig. 7 est une vue en élévation de l'électrovanne.

La fig. 8 est une vue en plan de l'électrovanne.

La fig. 9 est un schéma du dispositif de commande électronique à transistors.

Le relais pneumatique est formé d'un corps 1 comportant un conduit radial supérieur 2 débouchant dans un espace 3 d'où partent des alésages 4 s'éten- dant jusque dans des tuyaux 5 venus d'injection avec le corps 1 et auxquels se raccordent les tubes à lait allant aux gobelets-trayeurs.

Sous l'espace 3 qui constitue le centre d'intersection des alésages 4 est prévue une chambre 6 ouverte vers le bas et en communication avec l'atmo- sphère.

Vers le haut, cette chambre forme un siège 7 pour une bille 8 en acier, de préférence caoutchoutée, retenue vers le bas à une faible distance de son siège par des broches 9 disposées horizontalement.

Parallèlement au conduit radial 2 qui se termine dans un tuyau 10 et sous ce conduit, il y a un second conduit radial 11 qui se termine dans un tuyau 12 et qui débouche dans une chambre 13 dont l'axe est parallèle à celui de la chambre 6. Cette chambre 13 sert à l'emmanchement du relais sur le couvercle d'un pot-trayeur.

Les conduits 2 et 11 sont en liaison, par des tuyaux (non représentés) emmanchés sur les raccords 10 et 12, respectivement avec des conduits 14 et 15 (fig. 6) ménagés dans une vanne électromagné- tique représentée par les fig. 5 à 8.

Cette vanne électromagnétique est constituée par deux pièces maîtresses qui sont : une embase 16 munie de raccords 17 et 18 dans lesquels se terminent les conduits 14 et 15, et un boîtier 19 dans lequel se trouve un électro-aimant 20, ce boîtier reposant sur l'embase 16 par l'intermédiaire d'un anneau 21 constituant la partie inférieure du boîtier.

Des électrovannes de ce type sont fixées en des emplacements choisis sur la conduite générale de vide (non représentée) par exemple par vissage au moyen d'un embout métallique 22 percé d'un alésage 23 se prolongeant à l'intérieur de l'embase 16 jusqu'à un conduit vertical 24 dans lequel débouche le conduit 15.

Le conduit horizontal 14 et le conduit vertical 24 débouchent dans une chambre centrale 25 où se trouve une bille 26.

Dans la chambre 25 s'ouvre en outre vers le haut un alésage vertical 27 ménagé dans un noyau 28 formant cheminée situé au centre du bobinage de l'élec- tro-aimant et se terminant après avoir traversé le boîtier 19 par un bout fileté sur lequel s'engage un écrou formant capuchon 29.

L'alésage 27 est en communication avec l'atmo- sphère par des trous 30 percés dans le capuchon 29.

Lorsque l'électro-aimant est sous tension, le conduit radial 2 du relais pneumatique est en liaison par l'intermédiaire du conduit supérieur 14 de l'électrovanne (fig. 5 à 8) avec la conduite générale de vide (par le conduit vertical 24 et l'alésage 23) et la bille 8 du relais pneumatique est appliquée par l'air extérieur contre son siège 7.

Compte tenu de l'inertie de cette bille, la dépres- sion dans chaque chambre des gobelets trayeurs se rétablit à chaque cycle avec une certaine progressivité qui ne pourrait être obtenue par la seule utilisation d'une électrovanne dont le clapet est sous la dépen- dance d'un électro-aimant et par conséquent à mouvement très rapide, puisque instantané.

Inversement, lorsque l'électrovanne est désexcitée, la bille 8 du relais pneumatique, grâce à l'action de la pesanteur quitte son siège, avant que la pression atmosphérique ne soit rétablie complètement dans la chambre à bille et l'air peut s'engouffrer immédiatement dans la chambre située entre chaque gobelettrayeur et la tétine correspondante provoquant ainsi le massage immédiat des trayons, sans que cet air soit tenu à être amené à travers le tube en caoutchouc reliant l'électrovanne au relais pneumatique.

Dans un tel relais pneumatique, la bille intervint pour accélérer la rentrée de l'air ambiant dans la chambre comprise entre chaque gobelet et la tétine correspondante, accroissant ainsi la durée du temps de massage des trayons à chaque cycle pulsatoire.

De même, lors du rétablissement de l'égalité des pressions entre l'intérieur de chaque tétine et la chambre entre le gobelet et la tétine, l'effet de la bille permet la succion plus progressive en retardant légèrement par son inertie le rétablissement du vide partiel dans la chambre gobelet-tétine. Cette progressivité dans l'application du vide aux trayons ne peut avoir qu'une influence physiologique favorable sur les vaches en traite.

D'autres avantages sont : 1. Absence totale de tout organe mécanique ou fonc-
tionnant par l'un ou l'autre dispositif de distri
bution pneumatique.

2. Grâce aux canaux radiaux, le relais pneumatique
peut être obtenu par moulage par injection d'une
matière thermoplastique, d'où prix de revient
très bas.

3. Tous les embouts pour le raccordement des tubes
en caoutchouc allant à l'électrovanne et aux go
belets-trayeurs peuvent venir de coulée par in
jection.

4. Ce relais peut être fabriqué en une matière ther
moplastique transparente qui permet le contrôle
visuel du fonctionnement par le simple examen
des mouvements alternés de la bille.

En ce qui concerne la vanne électromagnétique, on se rend compte que grâce à l'utilisation de la bille 26, on peut réaliser un électro-aimant sans entrefer, donc de fabrication particulièrement simple et, par là, peu coûteux. L'utilisation d'une bille comme clapet permet une course de levée strictement minimum d'où énergie à utiliser minimum. Il en résulte que l'enroulement générateur du flux magnétique n'a besoin que d'une puissance particulièrement faible.

Une autre caractéristique de cet électro-aimant est que l'armature sur laquelle on enroule le fil conducteur du courant (fil de bobinage) est en métal non magnétique auquel on soude le fil d'entrée de la bobine. Lorsque cette soudure est faite, on procède au bobinage habituel pour le terminer par un seul brin libre.

Ceci présente deux avantages : 1. En cas de rupture accidentelle de ce brin, on peut
aisément récupérer le bobinage car il suffit de dé
bobiner une spire pour retrouver un brin libre,
cette diminution d'une spire sur l'enroulement
ne pouvant modifier sensiblement les caractéris-
tiques électriques du bobinage.

2. Le brin d'entrée du bobinage étant soudé à l'ar-
mature en laiton, celle-ci est automatiquement
mise à la masse ce qui simplifie le raccordement
électrique de l'électrovanne.

De plus, cette conception convient particulièrement bien pour simplifier l'installation électrique gé- nérale qui ne doit comporter qu'un seul conducteur s'étendant sur toute la longueur du conduit à air de l'installation et depuis le générateur du courant d'ex- citation.

Le conducteur électrique est relié au pôle positif de la source de courant, tandis que le pôle négatif de la même source est en liaison électrique avec le conduit à air principal en tubes d'acier.

Comme l'armature de la bobine excitatrice est à la masse, il suffit de relier le brin libre extérieur du bobinage au conducteur positif de la source de courant pour que celui-ci puisse circuler dans l'enroule ment de l'électrovanne. Cette liaison se fait à l'aide d'une fiche femelle raccordée au conducteur électrique isolé sur la canalisation d'air : cette fiche s'engage dans l'embase de l'électrovanne où est prévue une broche 31 reliée par un fil 32 au brin extérieur libre du bobinage.

L'arrivée du courant se fait donc depuis le générateur jusqu'au brin libre du bobinage et le retour a lieu par le conduit à air en passant dans l'enroulement et dans son armature métallique.

Lorsque ce courant circule, le champ magnétique créé attire la bille 26 en fer doux, cadmiée ou zinguée, contre le siège conique 33 ménagé dans le noyau en fer doux 28 de l'électro-aimant. Dans cette position, la bille empêche l'air ambiant d'arriver dans la chambre à bille 25 où le vide partiel s'établit.

Lorsque le courant d'excitation ne passe plus dans le bobinage, la bille 26 est poussée de son siège supérieur sous l'influence de son propre poids et sous la poussée du poids de la colonne d'air agissant sur la bille à travers l'alésage 27 et correspondant à la pression absolue agissante à l'instant précis où l'excitation du circuit magnétique cesse.

Lorsque la bille 26 retombe sur son siège infé- rieur 34, elle découvre l'orifice de l'alésage 27 du noyau en fer doux de l'électro-aimant et la pression atmosphérique règne dans la chambre 25. Dès cet instant, la bille empêche l'air d'entrer dans le conduit vertical 24 aboutissant au siège inférieur et y est appliquée par son poids et par celui de la colonne d'air qu'elle supporte.

Ces déplacements d'une bille sous les effets alternés du flux magnétique et du vide partiel existant dans les conduits inférieurs de l'embase de l'électrovanne permettent de créer les phases de compression et de décompression qui se transmettent par le relais pneumatique dans la chambre comprise entre chaque gobelet et la tétine correspondante.

Il est à remarquer que les vannes électromagnéti- ques à deux, trois et quatre voies sont industriellement connues et utilisées dans une multitude d'appli- cations.

Ainsi, on connaît depuis longtemps des machines à traire pneumatiques dans lesquelles les pulsations sont commandées par des dispositifs électromagnéti- ques ou semi-électromagnétiques.

La vanne électromagnétique décrite ci-dessus présente plusieurs particularités qui assurent son fonc tionnement électropneumatique parfait tout en n'utilisant qu'une puissance de commande minimum.

Cette électrovanne est à quatre voies dont deux (conduits 15 et 23) sont constamment sous dépres- sion ; les deux autres conduits 24 et 27, situés dans un même axe, mais opposés, permettent l'alternance d'un vide partiel et de la pression atmosphérique entre gobelet et tétine.

L'air ambiant a accès dans la chambre à bilOe 25 lorsque le bobinage de l'électrovanne n'est pas sous tension, donc quand la bille 26 repose sur son siège inférieur 34 existant dans l'embase.

Dans cette position de la bille, l'air envahit la chambre entre gobelet et tétine : c'est la phase de compression de cette dernière, et toute entrée d'air dans les conduits sous dépression est rendue impossible.

Lorsque le courant d'excitation circule dans le bobinage, la bille 26 est immédiatement attirée contre son siège supérieur 33 : elle bouche la cheminée 27 du noyau central : l'air contenu dans la chambre à bille et dans l'espace compris entre gobelet et tétine, peut alors être aspiré vers la pompe à : c'est la phase de décompression de la tétine.

L'électrovanne possède tous ses conduits à air dans un même plan vertical ; ils sont donc radiaux et débouchent dans la chambre à bille.

Il en résulte que l'embase peut être réalisée par moulage d'une matière thermoplastique ; l'enlèvement des broches ou cônes correspondant aux conduits s'effectue sans difficultés. Quant aux alésages de la chambre à bille et celui de la prise de courant, ils ont leur axe parallèle à l'axe vertical de l'embase de sorte que leur moulage est aisé. En d'autres termes, l'embase de la vanne électromagnétique peut être produite dans un moule simple par injection d'une matière thermoplastique et son prix de revient est strictement minimum.

Sur l'embase, on fixe par trois vis 32', la pièce d'appui 21 en fer doux du bobinage à armature en laiton. La forme de cette pièce d'appui et celle du noyau en fer doux de l'électro-aimant permettent aussi leur raccord et leur blocage sur l'embase.

Cette pièce d'appui et le noyau central sont produits par décolletage, donc d'un prix de revient faible.

Etant donné que l'armature du bobinage constitue la borne de sortie du courant circulant dans la bobine et que cette armature s'appuie sur la pièce d'appui en fer doux, il suffit d'interposer un ressort 322 entre celle-ci et un embout en laiton 323 qui s'engage par vissage dans le raccord 22 soudé sur le conduit à air pour ainsi faire servir ce conduit de conducteur de retour pour le courant circulant dans le bobinage.

Le bobinage est finalement capuchonné par la calotte cylindrique 29 en fer doux avec un fond percé d'un trou central qui s'engage sur le bout terminal fileté du noyau de l'électro-aimant et le tout est blo- qué par le seul capuchon 29 également en acier cadmié percé de trous latéraux 30 qui permettent l'accès de l'air ambiant dans la cheminée verticale du noyau central.

Dans les vannes électromagnétiques connues, le siège du piston-clapet est généralement en un métal non magnétique et cela pour deux raisons : 1. Eviter le collage du piston en fer doux par ma
gnétisme rémanent ; 2. Interrompre le circuit magnétique pour obliger
le flux magnétique à agir sur le piston-clapet ;
le circuit magnétique est donc ouvert constam
ment.

Le circuit magnétique de la vanne décrite est fermé ; il n'y a donc pas d'entrefer mais ce circuit magnétique est caractérisé par un rétrécissement du fer à l'embase du noyau central ce qui accroît fortement Faction du flux magnétique sur la bille et ce, à partir de son plan médian horizontal.

Cette électrovanne se distingue donc par les points suivants : 1. Le clapet est une bille en fer doux ou en acier
que l'on revêt par électrolyse d'une couche fine
de cadmium ou de zinc ; ceci prévient le collage
de la bille par magnétisme rémanent, et empê-
che toute détérioration de la surface externe de
la bille par oxydation.

2. La bille se déplace entre deux sièges coniques
opposés qui permettent le fonctionnement de la
vanne dans toutes les positions, donc sans que
l'on soit tenu d'en assurer la verticalité.

3. La bille permet l'écoulement de l'air dans la
chambre à bille avec un freinage minimum, ce
qui permet de réduire sa levée ou course.

De ce fait, on utilise un flux magnétique faible engendré par passage du courant d'excitation dans un bobinage de faible consommation d'énergie élec- trique.

4. Le circuit magnétique est fermé, donc sans entre
fer, ce qui simplifie la réalisation de l'électro-
vanne.

5. L'armature de la bobine génératrice du champ
magnétique est en laiton et peut donc être mise
aisément à la masse d'où suppression d'un brin de
raccordement.

6. L'embase en matière thermoplastique peut être
obtenue par injection dans un moule simple à
broches radiales ou verticales.

7. Trois vis et un écrou suffisent pour bloquer en
semble toutes les pièces constitutives de l'électro
vanne.

La fig. 9 montre le schéma d'un dispositif de commande électronique à transistors pouvant être utilisé avantageusement pour l'alimentation des électrovannes.

Ce dispositif électronique comporte un transformateur 35 ayant au primaire des prises pour raccor- dement à des réseaux 110-130 ou 220 volts (alternatifs) et alimentant un générateur d'impulsion 36, comprenant entre autres des transistors 37-38, ainsi que des cellules de redressement qui fournissent le courant redressé de 12 V pour l'alimentation des électrovannes.

Ce générateur fournit des signaux rectangulaires qui sont amplifiés par un circuit amplificateur 39 à d'aide de trois transistors 40-41-42 montés en cascade.

La fréquence des impulsions (cadence) est réglable d'une façon continue par un potentiomètre 43 qui est prévu pour atteindre 40 à 70 impulsions par minute.

Ce réglage est réalisé par variation de la polari- sation des bases des deux transistors 37 et 38 du générateur d'impulsions. La tension de polarisation est stabilisée par une diode 44 au sélénium qui assure un fonctionnement stable du dispositif même lorsque les variations de la tension d'alimentation du transformateur sont de 10 %.

Le rapport de la durée d'enclenchement de l'électrovanne à celle de déclenchement est commandé par un commutateur 45 à quatre positions dont une est la position d'arrêt qui permet la coupure des deux phases du circuit d'alimentation. Les différentes résistances Rí-R2-Rs-R4 du circuit générateur d'impulsions permettent d'obtenir par commutation les rapports 1/1-2/1-3/1. Le réglage de la phase des impulsions s'obtint par modification des circuits de charge et de décharge de deux condensateurs de couplage Cl et C du générateur d'impulsions.

Comme on peut s'en rendre compte d'après le schéma, le réglage de la phase n'entraîne aucune variation de la cadence du fait que la somme des constantes de temps des deux circuits reste invariable.

Les surtensions (extra-courant de rupture) dues aux ruptures brusques de l'alimentation des électrovannes lors de leur mise hors circuit sont absorbées par une cellule redresseuse 46 (valve) branchée en dérivation sur le circuit basse tension de sortie 47.

Une lampe de signalisation 48 est également raccordée en parallèle sur le même circuit de sortie et peut ainsi clignoter suivant la fréquence des impulsions.

Sur le schéma, on a encore indiqué :
En 49, les bornes d'entrée du réseau ;
En 50, un interrupteur d'entrée avec contacts de travail et de repos ;
Le commutateur 45 est relié mécaniquement à celui d'entrée 50.

En 51, des cellules redresseuses au sélénium montées en pont ;
En 52, une self de filtrage et en 53 et 54 des condensateurs de filtrage ;
En 55-56, des fusibles de ;
En 57, les bornes du courant de sortie (de l'ordre par exemple de 12 volts).

Le très gros avantage de ce dispositif est d'être entièrement statique donc sans relais, ni contacteur électromagnétique ; d'où longévité de fonctionnement, absence d'arc électrique et fonctionnement extra-silencieux.

Ce dispositif de commande ne fait appel à aucun tube électronique : ceci représente un avantage certain sur les dispositifs comprenant des lampes à durée de vie limitée et sujettes à des détériorations souvent étrangères à leur fonctionnement.

Claims

REVENDICATION Installation de traite commandée électriquement, comprenant une soupape électromagnétique productrice d'impulsions montée sur une conduite de vide et un relais pneumatique, caractérisée en ce que ledit relais (1) comprend une chambre (13) emmanchée sur un récipient à lait et, au-dessus de celle-ci, un conduit radial (2) en liaison d'une part avec ladite conduite de vide raccordée avec la soupape électromagnétique et d'autre part avec des gobelets-trayeurs par des conduits débouchant dans un espace (3) ménagé dans le corps du relais pneumatique et dans lequel débouche également ledit conduit radial (2), et en ce que, sous cet espace (3), est ménagée une chambre (6) ouverte vers le bas de manière à communiquer avec l'atmosphère et formant vers le haut un siège (7) pour une bille mobile (8)

retenue vers le bas à une faible distance de ce siège par des moyens de retenue (9).

SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation de traite suivant la revendication, caractérisée en ce que la soupape électromagnétique est en liaison avec la conduite générale de vide par un conduit horizontal (23) en liaison avec un conduit vertical (24) qui s'ouvre vers le haut dans une chambre (25) où se trouve une bille (26) soumise à l'influence d'un électro-aimant (20) et se déplaçant entre deux sièges (33,34) dont l'un constitue l'entrée dans cette chambre d'une conduite de liaison avec l'atmosphère et l'autre l'entrée de la conduite de vide.

2. Installation de traite suivant la sous-revendication 1, caractérisée en ce que, dans la soupape élec tromagnétique, le conduit de liaison avec l'atmo- sphère est constitué par un alésage vertical ménagé dans un noyau (28) formant cheminée et situé au centre du bobinage de l'électro-aimant.

3. Installation de traite suivant la sous-revendication 1, caractérisée par un revêtement mince de la bille en un matériau non magnétique.

4. Installation de traite suivant la sous-revendication 3, caractérisée en ce que le revêtement de la bille est en cadmium.

5. Installation de traite suivant la sous-revendication 3, caractérisée en ce que le revêtement de la bille est en zinc appliqué électrolytiquement.

6. Installation de traite suivant la sous-revendication 1, caractérisée en ce que les deux sièges de soupape sont superposés, situés en face l'un de l'autre et présentent une forme conique.

7. Installation de traite suivant la sous-revendication 1, caractérisée en ce que la soupape électromagnétique est constituée par deux pièces maîtresses : une embase (16) munie de raccords disposés radialement et un boîtier (19) dans lequel se trouve l'élec- tro-aimant.

8. Installation de traite suivant la sous-revendication 7, caractérisée en ce que l'embase est fabriquée en un matériau thermoplastique.

9. Installation de traite suivant la sous-revendication 7, caractérisée par le fait qu'un conduit horizontal (15) débouche dans le conduit vertical (24) et établit une liaison avec l'intérieur d'un pot-trayeur.

10. Installation de traite suivant la sous-revendication 1, caractérisée en ce que le circuit magnétique dudit électro-aimant est fermé, donc sans entrefer, et en ce que l'arrivée du courant électrique se fait à un brin libre du bobinage de l'électro-aimant tandis que le retour a lieu par la conduite générale de vide en passant par le bobinage et dans l'armature métallique du bobinage, laquelle est mise à la masse.

11. Installation de traite suivant les sous-revendications 7 et 10, caractérisée en ce que la liaison du brin libre extérieur du bobinage à une source de courant se fait à l'aide d'une fiche s'engageant dans l'embase de la soupape électromagnétique dans laquelle est disposée une broche (31) reliée au brin extérieur libre du bobinage.

12. Installation de traite suivant la sous-revendication 1, caractérisée en ce que, lorsque le courant circule dans le bobinage de l'électro-aimant, le champ magnétique créé attire la bille (26) contre le siège conique supérieur (33) ménagé dans le noyau de l'électro-aimant tandis que, quand ce courant ne passe plus dans le bobinage, la bille (26) est poussée de son siège supérieur sous l'influence de son propre poids et sous la poussée de la colonne d'air produite dans ladite conduite (27) en communication avec l'atmosphère, cette conduite étant verticale.

13. Installation de traite suivant la sous-revendication 1, caractérisée en ce que les phases de compression et de décompression entre gobelets-trayeurs et tétines sont créées par les déplacements de la bille (26) sous les effets alternés du flux magnétique de l'électro-aimant et du vide partiel.

14. Installation de traite suivant la revendication, caractérisée en ce que le relais pneumatique est réalisé par moulage par injection d'une matière thermoplastique.

15. Installation de traite suivant la revendication, caractérisée en ce que la soupape électromagnétique est commandée par un dispositif électronique engen- drant des impulsions.

16. Installation de traite suivant la sous-revendication 15, caractérisée en ce que ledit dispositif élec- tronique est à transistors.

17. Installation de traite suivant la sous-revendication 15, caractérisée en ce que ledit dispositif électronique comporte un générateur d'impulsions à transistors fournissant des signaux rectangulaires qui sont amplifiés par un circuit amplificateur à transistors, la fréquence des impulsions étant réglable par un potentiomètre.

18. Installation de traite suivant la sous-revendication 17, caractérisée en ce que ledit réglage de la fréquence est réalisé par variation de la polarisation des bases des transistors du générateur d'impulsions.