Das Melken eines Tieres, insbesondere einer Kuh, ist ein komplexer Vorgang. Die Dauer eines Melkvorgangs ist tierindividuell. Auch bei einzelnen Tieren kann die Zeitspanne, innerhalb der Melkvorgang durchgeführt wird, stark schwanken, da diese auch vom Laktationsstand des Tieres abhängig ist. Es ist festgestellt worden, dass der Milchfluss eine relevante Kenngröße darstellt, die zum Auslösen von weiteren Verfahrensabläufen bzw. zur Steuerung und Regelung Einrichtungen innerhalb eines Milchviehbetriebes genutzt werden kann. Während des Melkvor- gangs werden Abschalt-, Nachmelk-und/oder sonstige Einrichtungen eingesetzt, um den Melkvorgang einerseits wirtschaftlich und andererseits tiergerecht zu ges- talten. Vorraussetzung dafür ist die möglichst genaue Kenntnis des tatsächlichen, vorzugsweise momentanen, Milchflusses.

Mit zunehmender Technisierung der Milchviehhaltung besteht auch ein erhöhtes Interesse an der Bestimmung der tierindividuellen Milchmengen sowie der von einer Herde abgegebenen Milchmenge. Aus der Kenntnis der abgegebenen Milchmengen während einzelner Melkvorgänge bzw. über bestimmte Perioden, ist eine verbesserte Tierhaltung sowie ein verbessertes Herdenmanagement mög- lich. Eine grundsätzliche Problematik bei der Bestimmung des Volumenstroms bzw. des Massestroms der Milch ist im wesentlichen darin zu sehen, dass der zu messende Volumen-bzw. Massestrom pulsiert, sodass kein gleichmäßiger Strom vorliegt.

Die Milch liegt während des Melkvorganges nicht als eine homogene Phase, son- dern mehrphasig vor. Sie besteht aus einer Flüssigkeitsphase und einer Schaum- phase, wobei die Schaumphase für sich betrachtet von unterschiedlicher Konsis- tenz sein kann.

Zur Bestimmung des Volumens bzw. der Masse der ermolkenen Milch sind unter- schiedliche Konzepte entwickelt worden. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Bestimmung der Masse der gemolkenen Milch durch eine Volumenmessung. Die hierzu vorgesehenen Geräte weisen eine Messkammer auf, bei der entweder die Masse des Inhaltes mittels Kippwaagen oder das Volumen mittels Schwimmer bzw. Fühlerelektroden bestimmt wird. Geräte, bei denen die Unterteilung des Milchstromes in kleine Portionen erfolgt, deren Volumen oder Masse bestimmt wird, halten den Zufluss zur Messkammer ständig geöffnet, und ein Ventil kon- trolliert lediglich die Entleerung.

Des weiteren sind Einrichtungen bekannt, mit deren Hilfe die Masse der Milch im freien Durchfluss bestimmt werden soll. Diese Vorrichtungen verwenden Ultra- schall-oder Infrarot-Sensoren und verengen den Querschnitt der Leitung stark und/oder segmentieren den Milchstrom mehrfach. Zur Messung kann ein Teil- strom abgezweigt werden. Dann tritt die Problematik einer proportionalen Ab- scheidung eines Teilstromes mit hoher Genauigkeit auf, denn die Genauigkeit der Durchflussbestimmung hängt von der Genauigkeit der Abscheidung des Teil- stroms ab. Bislang verfügbare Messgeräte auf Basis einer Leitwertmessung besit- zen eine geringe Genauigkeit. Es gibt auch Geräte, die durch binäre Auswertung des Sensorsignals den Fluidstrom bestimmen. Die Genauigkeit der Geräte, die nach der zweiten Methode arbeiten, hängt von externen Parametern wie Anbrin- gung, Dynamik des Milchstromes, Druck und anderen Parametern ab.

Bei Geräten, die im Durchfluss arbeiten und bei denen sich der Querschnitt der Leitung verengt bzw. der Milchstrom mehrfach segmentiert wird, ergibt sich eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber Verschmutzungen und schlechtere Reinigungs- möglichkeiten. Der bspw. in der US 5,083, 459 beschriebene Strommesser führt zwar eine Übergangswiderstandsmessung durch, arbeitet aber mit einer Mess- kammer, in der sich die Milch staut, so dass die Reinigung des Gerätes aufwendig ist.

Problematisch bei der Bestimmung der Masse der Milch ist, dass Milch ein stark schäumendes Fluid ist, so dass eine relativ hohe Messunsicherheit bzgl. der Masse der schäumenden Milch besteht. Dieses Problem ist bekannt und in der EP 0 315 201 A2 beschrieben.

Zur Lösung dieses Problems wird nach der EP 0 315 201 A2 vorgeschlagen, dass das gesamte Profil der schäumenden Flüssigkeit bestimmt wird, hierbei wird be- rücksichtigt, dass sich die spezifische Dichte des Flüssigkeit-Luft-Gemisches in Abhängigkeit von der Höhe ändert. Zur Messung der spezifischen Dichte der schäumenden Flüssigkeit auf den verschiedenen Höhenniveaus wird auf eine im wesentlichen entgaste Flüssigkeit enthaltende Bezugsmessstrecke ein Bezugswert gemessen. In Abhängigkeit davon, ob ein in Luft gemessener entsprechender Messwert größer oder kleiner als der auf dieser Bezugsmessstrecke erhaltener Bezugswert ist, wird für jedes Höhenniveau eine Verhältniszahl entsprechend dem Verhältnis aus dem Bezugswert und dem Messwert auf diesem Höhenniveau bzw. dem Kehrwert des Verhältnisses gebildet. Ggf. kann entsprechend einer vorgege- benen Kalibrierung eine korrigierte Verhältniszahl, die für entgaste Flüssigkeiten gleich eins und für Luft im wesentlichen gleich null ist, gebildet werden. Jede Verhältniszahl wird mit dem Wert für die spezifische Dichte der entgasten Flüs- sigkeit multipliziert. Das Ergebnis dieser Multiplikation liefert die spezifische Dichte der schäumenden Flüssigkeit. Zur Bestimmung der Masse einer schäu-

menden Flüssigkeit werden die Volumina der einzelnen Phasen bestimmt, und diese Volumina mit der spezifischen Dichte der schäumenden Flüssigkeit multip- liziert.

Die Problematik der Bestimmung des Volumenstromes ist auch bereits in der DE 41 10 146 AI beschrieben worden. Nach dieser Druckschrift wird ein Verfah- ren zum Messen des Milchflusses während des intermittierenden, in Form von Milchpfropfen erfolgenden Abtransports der gemolkenen Milch über wenigstens einen Steigleitungsabschnitt beschrieben. Hierbei wird ein einer Masse jedes Milchpfropfens entsprechender Wert unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Pfropfengeschwindigkeit durch Abtastung der zeitlichen Länge jedes Milchpfrop- fens im Inneren des Steigleitungsabschnitts in einem Abstand von der Innenwand der Steigleitung bestimmt. Daraus wird durch zeitliche Mittelung aufeinanderfol- gender Milchpfropfen ein mittlerer Milchflusswert gebildet. Voraussetzung für diese Verfahrensführung ist, dass der Milchtransport in Form von Milchpfropfen in der Steigleitung stattfindet.

Die Milch fließt während des Melkvorgangs nicht in Form eines Kontinuums, sondern in Form von Milchpfropfen. Durch die DE 41 10 146 AI ist ein Verfah- ren zum Messen des Milchflusses bekannt, bei dem der Abtransport in Form von Milchpfropfen intermittierend erfolgt. Der Abtransport der ermolkenen Milch erfolgt über wenigstens einen Steigleitungsabschnitt. Hierzu wird vorgeschlagen, dass ein der Masse jedes Milchpfropfens entsprechender Wert durch Abtastung der Länge jedes Milchpfropfens im Inneren des Steigleitungsabschnittes in einem Abstand von der Innenwand der Steigleitung bestimmt und daraus durch zeitliche Mittlung über auf einanderfolgende Milchpfropfen ein mittlerer Milchflusswert gebildet wird. Dieser Verfahrensführung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch geeignete Messung des Milchpfropfens eine Aussage über die in einem Milchpfropfen enthaltene Masse und daraus wiederum eine Aussage über den

Milchfluss erhalten werden kann. Hierbei wird von der Annahme ausgegangen, dass ein Milchpfropfen als solcher homogen ist.

In den heute üblichen Melkständen mit tiefer liegender Milchleitung und niedri- gem Vakuumniveau ist nicht immer sicher gestellt, dass der Transport der Milch über Milchpfropfen erfolgt. Das ist für die Funktionsweise des in der DE 41 10 146 A1 beschriebenen Verfahrens notwendig. Steigeleitungsabschnitte in Melkanlagen sind aufgrund des höheren Vakuumverlustes sowie in Hinblick auf eine verbleibende Restmilchmenge nachteilig. Darüber hinaus ist Milch ein Nahrungsmittel, sodass bestimmte hygienische Mindestvoraussetzungen erfüllt werden müssen. Dies setzt voraus, dass die Reinigung der Bauteile des Melksys- tems sicher und zuverlässig durchgeführt werden kann. Bei der Vorrichtung zur Messung eines der Masse eines Milchpfropfens entsprechenden Wertes während des intermediären Abtransportes der Milch, in Form von Milchpfropfen, sind nach der DE 41 10 146 A1 in der Steigleitung und von der Innenwand dieser beabstan- det Sensoren vorgesehen. Diese können zur erhöhten Verschmutzungsanfälligkeit führen. Die Reinigung ist daher nicht unproblematisch. Darüber hinaus wird der Leitungsquerschnitt der Steigleitung durch diese Sensoren verändert.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Zielsetzung zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, durch das bzw. durch die eine von der Transportart der Milch unabhängige Bestimmung des Volumenstroms ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Volumenstroms der während eines Melkvorgangs fließenden Milch zeichnet sich dadurch aus, dass an einer ersten Messstelle eine Querschnittsfläche des Strömungsquerschnittes des Milchstromes oder eine zur Querschnittsfläche proportional Kenngröße ermittelt wird. Hierdurch wird eine Aussage über den vom Milchstrom vereinnahmten Querschnittsfläche in der Leitung gewonnen. Bei der Querschnittsfläche handelt es sich um die Fläche, die im wesentlichen senkrecht zur Ausströmungsrichtung steht. In einem weiteren Schritt wird die Zeit oder ein charakteristisches Maß für die Zeit bestimmt, die der Milchstrom mit der ermittelten Querschnittsfläche be- nötigt, um von der ersten Messstelle zu einer stromabwärts der ersten Messstelle liegenden zweiten Messstelle zu gelangen. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Messstelle ist bekannt, sodass hieraus die aktuelle Strömungsge- schwindigkeit bestimmt werden kann. Auf der Basis der ermittelten Querschnitts- fläche unter Strömungsgeschwindigkeit erfolgt eine Bestimmung des Volumen- stroms.

Vorzugsweise wird die Vorrichtung derart ausgestaltet werden, dass die Reini- gung der milchfiihrenden Bauteile des Melksystems nicht oder nur in einem ge- ringen Maße beeinflusst wird. Vorzugsweise wird der Volumenstrom in einer Lei- tung mit einer vorgegebenen Geometrie bestimmt.

Durch die grundsätzliche erfindungsgemäße Verfahrensfiihrung besteht die Mög- lichkeit den Volumenstrom in der Milchleitung zu bestimmen, ohne dass es darauf ankommt, dass die Form des Milchtransportes beispielsweise in Pfropfenform, bekannt ist. Das Verfahren kann auch bei den heute üblichen Melkständen mit tiefer liegender Milchleitung und niedrigem Vakuumniveau durchgeführt werden.

Die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Milchstroms kann mittels einer Modellierung der Flussdynamik des Milchstroms beispielsweise durch eine

Differentialgleichung verfeinert werden. Insbesondere können Fließgesetze und eine besondere Gestaltung des Milchweges die Bestimmung der Strömungsge- schwindigkeit einbezogen werden. In diese können auch zur Bestimmung der Querschnittsfläche verwendet werden, um die Abhängigkeit der Querschnittsflä- che vom Milchfluss an der Messstelle in die Messgleichung einzubringen. Der Milchweg kann dabei insbesondere so gestaltet werden, dass eine Bestimmung der Geschwindigkeit besonders günstig wird.

In Kenntnis des Volumenstroms in Abhängigkeit von der Zeit wird gemäß einem weiteren Vorschlag ein Gesamtvolumenstrom durch Integration des Volumen- stroms über der Zeit bestimmt.

Eine zur Querschnittsfläche proportionale Kenngröße kann dadurch gebildet wer- den, dass das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche und einem freien Strö- mungsquerschnitt der Leitung gebildet wird. Dabei kann die Kenngröße zwei Ex- tremwerte aufweisen, nämlich 0 und 1. Ist die Kenngröße gleich null, so fließt kein Milchstrom in der Milchleitung. Entspricht die Kenngröße dem Wert 1 oder liegt dieser Wert nahe bei 1, so liegt eine vollständige bzw. eine nahezu vollstän- dige Ausfüllung der Leitung durch den Milchstrom vor. Im Falle einer derartigen nahezu vollständig gefüllten Leitung kann die Geschwindigkeit interpoliert wer- den, um eine mittlere Geschwindigkeit des Milchstroms unter diesen Bedingun- gen zu erhalten. Die Interpolation erstreckt sich dabei bevorzugt vom Anfang des Milchabschnittes der nahezu vollständig gefüllten Leitung bis zu dessen Ende.

Damit kann insbesondere auch für sog. Milchpfropfen ein Wert für die Geschwin- digkeit angegeben werden.

Die Bestimmung der Zeit, die eine Scheibe des Milchstroms benötigt, um von einer Messstelle zu einer anderen Messstelle zu fließen, stellt eine wesentliche Größe zur Ermittlung des Milchstroms dar. Als Verfahren wird hier vorgeschla-

gen, diese Information aus einer Kombination zwischen den Messwerten an den beiden Messstellen zu gewinnen.

Zu einer weiteren Verbesserung der Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit wird vorgeschlagen, dass stromabwärts der zweiten Messstelle wenigstens eine weitere Messstelle vorgesehen ist. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Messstellen lässt sich mit Hilfe eines Schätzers auf Basis von Weighted- Least-Squares die Geschwindigkeit insbesondere unter Kenntnis der zugrundelie- genden Strömungsverhältnisse ebenfalls ermitteln. Die Auswertung der Sensorda- ten mittels Kalman-Filterung erfolgt im Post-Processing. Alle Daten und Beo- bachtungen fließen simultan in einen Kalman-Filter zwecks optimaler Schätzung des Zustandes des Systems ein. Das Kalman-Filter, als rekursiver Schätzalgorith- mus nach der Methode der kleinsten Quadrate, berücksichtigt a priori Kenntnisse des dynamischen Verhaltens des Milchstroms bzw. des Melksystems. Neben Be- obachtungsgleichungen benutzt der Kalman-Filter deshalb auch Systemgleichun- gen, die das dynamische Verhalten des Systems beschreiben. Hierbei findet die Prädiktion eines neuen Zustandsvektors aus dem Anfangszustand bzw. Vorgän- gerzustand statt. Der prädizierte Zustandsvektor wird anschließend mit Hilfe der zu einem Zeitpunkt durchgeführten Beobachtungen korrigiert. Bewertet wird die- se Korrektur mittels einer Matrix, die sich aus den Kovarianzrnatrizen von Sys- tem-und Messrauschen ergibt. Die Matrix legt dabei fest, ob die Schätzung des Zustandsvektors primär aus der Prädiktion oder aber den Beobachtungen erfolgen soll.

Bei Realisierung des Verfahrens mit weniger leistungsstarken Prozessoren kann die Ermittlung der Geschwindigkeit auch durch Korrelationsbildung über die Zeit- reihen der verschiedenen Sensorsignale gebildet werden. In einer besonderen, noch weiter vereinfachenden Ausführung, ist die Extraktion bestimmter Merkma- le im Signalstrom der Sensoren vorgesehen. Die Geschwindigkeit ergibt sich in

einfacher Weise aus einer zeitlichen Zuordnung der Merkmale der sensorischen Signalströme. Als Merkmale können beispielsweise besonders hohe oder beson- ders niedrige sensorische Werte insbesondere in Kombination mit hohen positiven oder negativen zeitlichen Veränderungen dieser Werte Verwendung finden.

Um die Strömung durch Sensoren nicht zu beeinflussen und um eine möglichst einfache Reinigung durch Leitung und weitere Komponenten eines Melksystems zu erzielen, wird eine berührungslose Messung vorgeschlagen. Bevorzugt ist hier- bei die Durchführung des Verfahrens mit Sensoren, die die Leitfähigkeit der Milch ermitteln. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass an wenigstens einer Messstelle die Leitfähigkeit der Milch mittels einer Ringelektrode gemessen wird.

Stabelektroden sind eine weitere bevorzugte Ausführungsform. Alternativ oder zusätzlich kann eine optische Erfassung des Milchstroms erfolgen.

Die Bestimmung der Geschwindigkeit des Milchstroms kann auch anhand der Verifikation von regellos örtlichen Inhomogenitäten, die sich mit der Geschwin- digkeit des Milchstroms bewegen, bestimmt werden. Bei den Inhomogenitäten kann es sich beispielsweise um Gasblasen, die im Milchstrom eingeschlossen sind, handeln.

Sind mehrere Messstellen vorgesehen, so kann zur Erhöhung der Genauigkeit der Geschwindigkeitsbestimmung eine Umschaltung zwischen verschiedenen Mess- stellen vorteilhaft sein. Bei eng zusammenliegenden Messstellen kann eine Filte- rung über mehrere Messstellen vorgenommen werden, um eine Verbesserung des Signalrauschverhaltens für den mit Milch bedeckten Querschnitt der Leitung zu erzielen. Zur Vereinfachung der Milchflussabtastung ist der Querschnitt des We- ges, den die Milch einnimmt, konstruktiv weitgehend konstant gehalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms wäh- rend eines Melkvorgangs einer in einer Leitung mit einer vorgegebenen Geomet- rie fließenden Milch zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Messstelle mit we- nigstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor sowie eine zweite stromabwärts angeordnete Messstelle mit wenigstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor vorgesehen sind. Die durch die Sensoren erzeugten Signale werden in einer Auswerteeinheit ausgewertet. Durch diese Aus- gestaltung der Vorrichtung wird der Strömungsquerschnitt der Leitung nicht verändert, sodass die Gefahr von Verschmutzungen von in den Strömungsquer- schnitt hereinragenden Bauteil entsteht.

Alternativ hierzu kann die Milchleitung so ausgeformt sein, dass der Milchstrom in einer Weise geformt wird, der eine Abtastung durch Elektroden besonders be- günstigt. Insbesondere ist hierbei die Ausnutzung der Zentrifugalbeschleunigung durch Zyklone oder zyklonartige Milchleitungsabschnitte oder entsprechend ge- krümmte Abschnitte der Milchleitung angedacht. Die Veränderung des Quer- schnittsform zu Querschnitten, welche nicht mehr annähernd rund sind, kann die Ausführung der Messung ebenfalls verbessern. Dabei sind insbesondere Quer- schnitte angedacht, die elliptisch, rechteckförmig, annähernd dreieckförmig oder als Parabelabschnitt ausgeformt sind.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Vorrichtung, bei der stromabwärts der zwei- ten Messstelle wenigstens eine weitere Messstelle mit mindestens einem Sensor vorgesehen ist. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass jeder Sensor gegen jeden anderen geschaltet werden kann, um damit eine maximale Ausbeute an Messwerten zu erzielen.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung einer Vorrichtung, bei der wenigstens ein Sensor ein Leitfähigkeits-Sensor ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Sensor in

Form einer Ringelektrode ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Leitung zwischen zwei Leitfähigkeits-Sensoren aus einem elektrisch-isolierenden Material gebildet, so dass die Leitfähigkeit der Leitung keinen Einfluss auf Ergebnisse der Messung hat.

Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Sensor vorgesehen sein, der ein kapazitiver oder induktiver Aufnehmer ist. Bei den Sensoren kann es sich auch um Fotodetektoren handeln.

Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird vor- geschlagen, dass die Auswerteeinheit wenigstens ein Kalman-Filter aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung wird erreicht, dass die Bestimmung des Volumenstroms Milch mittels preiswerter Sensorik. Durch die Auswertung an wenigstens zwei Messstellen wird bezüglich der Fließdyna- mik, die durch unterschiedliche Druckverhältnisse in der Melkanlage und von Melkplatz zu Melkplatz schwanken kann, eine deutlich robustere Erfassung des Milchstroms. Dies gilt insbesondere bei höheren Milchflüssen.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Be- stimmung eines Volumenstromes einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch, wird zu im wesentlichen jedem Abtastzeitpunkt eine für die Kapazität der fließenden Milch charakteristische Kenngröße ermittelt. Daraus kann ein Wert für die Kapazität abgeleitet werden. Die charakteristische Kenngröße kann eine Ka- pazität der fließenden Milch oder eine zur Kapazität proportionale Kenngröße innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens charakterisieren. Die charakteristi- sche Kenngröße bzw. die Kapazität der Milch oder eine zur Kapazität proportio- nale Kenngröße wird zur Bestimmung des tatsächlichen Milchvolumens innerhalb des Messvolumens mit vorbekannten Kapazitäten bzw. vorbekannten Kenngrößen

verglichen. Des weiteren wird die Geschwindigkeit des Milchstromes ermittelt und aus diesen Daten der Volumenstrom der Milch bestimmt.

Die charakteristische Kapazitätskenngröße ist eine Kenngröße, die charakteris- tisch für die Kapazität der Milch in dem Messvolumen ist. Die Kapazität der Milch in dem Messvolumen kann aus der charakteristischen Kapazitätskenngröße abgeleitet werden. Die charakteristische Kapazitätskenngröße kann beispielsweise proportional zu der Kapazität sein. Ebenso ist ein quadratischer, logarithmischer, exponentieller, empirisch ermittelter oder sonstiger Zusammenhang möglich.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zu jedem Abtastzeitpunkt eine charakteristische Kapazitätskenngröße der fließenden Milch oder eine zur Kapazität proportionale Kenngröße innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens ermittelt wird. Die charakteristische Kapazitätskenngröße oder eine zur Kapazität proportionale Kenngröße wird zur Bestimmung der sich tatsächlich innerhalb des Messvolumens befindenden Milchmasse mit vorbekannten Kenngrößen vergli- chen. Des weiteren erfolgt eine Bestimmung der Geschwindigkeit des Milchstro- mes. Aus den so gewonnenen Daten wird der Massestrom der Milch bestimmt.

Dadurch, dass die charakteristische Kapazitätskenngröße der Milch bestimmt wird, wird vermieden, dass leitende Verbindungen zur Milch ausgebildet werden, wie dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist, die nach dem Übergangswider- stands-Prinzip arbeiten. Die Kapazitätsbestimmung erfolgt berührungslos.

Die Bestimmung eines tatsächlichen Milchvolumens bzw. der Milchmasse inner- halb des Messvolumens erfolgt durch Vergleich der abgeleiteten Kapazitätskenn- größe Kapazität mit bereits bekannten Kapazitäten bzw. Kapazitätskenngrößen.

Hierbei werden mögliche Änderungen der Dielektrizitätszahl der Milch berück- sichtigt.

Die vorgeschlagene Verfahrensweise hat auch den Vorteil, dass eine Bestimmung des Volumenstromes bzw. des Massestromes erreicht wird, obwohl die Milch nicht nur als reine flüssige Phase, sondern auch als Gemisch aus flüssiger Phase und wenigstens einer Schaumphase besteht. Die Schaumphase, bzw. der Anteil der Schaumphase findet Eingang in die Dielektrizitätszahl der Milch und somit in die Kapazität der Milch. Die Bestimmung der Relationen zwischen dem Milchvo- lumen bzw. der Masse der Milch und der Kapazität die zu Vergleichszwecken bereitgestellt werden soll, erfolgt vorzugsweise empirisch. Liegt eine ausreichend große Datenmenge vor, kann ggf. eine mathematische Beschreibung des Zusam- menhanges zwischen der Kapazität und der Konsistenz der Milch mit dem Volu- men bzw. der Masse der Milch erfolgen.

Die Messung der Kapazität der fließenden Milch erfolgt vorzugsweise in vorge- gebenen Zeitabständen. Hieraus kann die zeitliche Änderung des Volumenstromes bzw. des Massestromes sowie der Verlauf des Volumenstromes und des Masse- stromes während des Melkvorgangs ermittelt werden. Mit den gemessenen Daten kann auch die Messfrequenz gesteuert werden, indem bei hohen Milchflüssen z. B. mit höherer Frequenz gemessen wird. Diese Daten können auch als Steuer- und/oder Regelgrößen für weitere Vorrichtungen oder Verfahrensabläufe dienen.

Auch kann beim Unterschreiten eines bestimmten Massestromes der Nachmelk- vorgang und weiter ein Ausmelkvorgang gestartet werden.

Vorzugsweise werden mehr Abtastungen eines Melkvorganges durchgeführt, wenn diese zur Bestimmung eines Gesamtvolumenstromes bzw. eines Gesamt- massestromes verwendet werden. Diese Daten sind insbesondere zur makroskopi- schen Betrachtung der Herde von Interesse.

Die Bestimmung der Geschwindigkeit erfolgt vorzugsweise optisch. Hierzu sind bspw. Sende-und Empfangselemente, die im Abstand zueinander angeordnet sind, vorgesehen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Bestimmung der Kapazität an wenigstens zwei zueinander beabstandeten Orten erfolgt und der Zeitversatz der zu den Kapazitäten zugehörigen Signale zur Bestimmung der Geschwindigkeit herangezogen wird. Aus diesen Messungen wird dann die charakteristische Kapazitätskenngröße abgeleitet.

Erfolgt die Messung der Kapazität an wenigstens zwei zueinander beabstandeten Orten, wird gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens vorgeschlagen, dass die Kapazität bei wenigstens zwei unterschiedlichen Fre- quenzen erfolgt. Alternativ zu den Frequenzen oder auch zusätzlich kann die Be- stimmung der Kapazität bei wenigstens zwei unterschiedlichen Temperaturen erfolgen. Diese Verfahrensführung hat den Vorzug, dass eine noch größere Mess- sicherheit erreicht wird. Das ist insbesondere bei der Bestimmung der Kapazität bei wenigstens zwei unterschiedlichen Temperaturen der Fall, da hierdurch der Einfluss der Temperatur auf die Kapazität berücksichtigt und kompensiert werden kann.

Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken wird eine Vorrichtung zur Be- stimmung eines Massestromes einer während eines Melkvorganges fließender Milch vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Messeinrichtung zur Bestim- mung einer charakteristischen Kapazitätskenngröße auf. Des weiteren ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch vorgesehen. Die Daten, die die Messeinrichtungen liefern, werden durch eine Auswerteinheit hin- sichtlich relevanter Größen mit vorbekannten Daten ausgewertet. Die Vorrichtung weist eine Steuereinheit auf, die mit der Auswerteinheit und den Messeinrichtun-

gen verbunden ist, wobei die Steuereinheit die Messeinrichtung in vorgegebenen Zeitintervallen ansteuert, so dass eine sequentielle Bestimmung der Kapazität und der Geschwindigkeit durchgeführt wird.

Die Bestimmung der Kapazität erfolgt vorzugsweise mittels im Abstand zueinan- der angeordneter Platten, die vorzugsweise ein Bestandteil der Messvorrichtung sind. Die Anordnung und Form der Platten kann auch in anderer Weise ausgeführt werden. Dieses ist versuchstechnisch zu optimieren. Denkbar sind hier auch um einen kreisförmigen Querschnitt angebrachte gegenüberliegende Metallflächen.

Die Platten sind vorzugsweise so im Strömungsweg der Milch angeordnet, dass sie wenigstens teilweise von der Milch umspülbar sind. Die Platten können aber elektrisch isoliert von der Milch vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Platten parallel zueinander angeordnet.

Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass diese zwei in Strömungsrichtung der Milch hintereinander angeordneten Messeinrichtungen zur Bestimmung der charakteristischen Kapazi- tätskenngröße aufweist, die mit einer Korrelationseinheit verbunden sind. Durch die Korrelationseinheit wird auch die Bestimmung der Geschwindigkeit der flie- ßenden Milch erfolgen.

Die zwei hintereinander angeordneten Messeinrichtungen werden vorzugsweise bei unterschiedlichen Frequenzen oder unterschiedlichen Temperaturen betrieben.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der in der Zeichnung dargestell- ten Ausführungsbeispiele erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt wird.

Es zeigen : Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer fließenden Milch und Fig. 3 schematisch einen Verfahrensablauf.

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Messeinrichtungen zur Be- stimmung einer Kapazität und der Geschwindigkeit Fig. 5 schematisch das Schaltschema der Messeinrichtungen zur Bestim- mung einer Kapazität und der Geschwindigkeit Fig. 6 ein viertes Ausfiihrungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumen-bzw. Massenstroms, Fig. 7 schematisch eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumen bzw. Massenstroms eines während eines Melkvorgangs fließender Milch Fig. 8 schematisch in einem Diagramm den Verlauf des Massenstroms über die Zeit, Fig. 9 schematisch den Verlauf der Änderung der Spannung über der Zeit

Fig. 10 den Verlauf der Spannung der Messeinrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch Figur 1 zeigt schematisch ein erstes Ausmhrungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer während eines Melkvorgangs in eine Leitung 1 mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch 2.

Die Vorrichtung weist eine erste Messstelle 3 auf. Diese Messstelle 3 enthält we- nigstens einen außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor 4. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 4 durch eine Ringelektrode ge- bildet, die am Außenmantel der Leitung 1 angeordnet ist.

Stromabwärts der ersten Messstelle 3 ist mit einem Abstand s eine zweite Mess- stelle 5 vorgesehen. Die zweite Messstelle 6 weist ebenfalls einen Sensor 6 auf, der in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist. Die Ringelektrode ist am Au- ßenmantel der Leitung 1 angeordnet. Durch die Signalleitung 7 ist der Sensor 4 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden. Diese Einheit ist auch über Signalleitung 9 mit dem Sensor 6 der zweiten Messstelle 5 gekoppelt. Zur Ausgabe der ermittel- ten Daten in der Auswerteeinheit 8 ist eine Ausgabeeinrichtung 10 vorgesehen, die über eine Verbindungsleitung 11 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 8 kann einen Computer umfassen.

Figur 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung. Der prinzipielle Auf- bau der Vorrichtung nach Figur 1 entspricht der Vorrichtung nach Figur 1, wobei stromabwärts der zweiten Messstelle 5 eine weitere Messstelle 12 mit einem Sen- sor 13 vorgesehen ist. Der Sensor 13 ist über eine Signalleitung 14 mit der Aus- werteeinheit 8 verbunden. Die Sensoren sind so ausgebildet, dass diese gegen je- den anderen geschaltet werden können, um eine maximale Ausbeute an Messwer- ten zu erzielen. Der Sensor 6, der in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist,

kann als gemeinsame Elektrode benutzt werden und die Spalte zwischen den Messstellen 1, 2 und 2,3 stellen die Abtaststellen dar.

Figur 3 zeigt schematisch den Verfahrensablauf zur Bestimmung eines Volumen- stroms einer während eines Melkvorgangs, in einer Leitung mit einer vorgegebe- nen Geometrie fließenden Milch.

Die Leitung, in der die Milch fließt, ist schematisch dargestellt. An die Leitung sind mehrere Sensoren gekoppelt, die den Milchfluss in der Leitung erfassen. Die Signale der einzelnen Sensoren werden einer Filterung und gegebenenfalls einer Verstärkung unterzogen.

Aus den Signalen werden entsprechende Sensorwerte generiert, die zur Bestim- mung der Querschnittsfläche A (t) herangezogen werden. Die Querschnittsfläche A (t) gibt den Strömungsquerschnitt des Milchstroms in der Leitung wieder.

Neben den Sensorwerten, aus denen die Querschnittsfläche des Strömungsquer- schnittes der Milch ermittelt werden, erfolgt eine Zeitversatzbestimmung, so dass aus diesen Werten die Geschwindigkeit des Milchstroms in der Leitung bestimmt werden kann.

In Kenntnis der Querschnittsfläche sowie der Strömungsgeschwindigkeit der Milch kann eine Volumenstrombestimmung erfolgen. Durch Integration des Vo- lumenstromes über der Zeit kann die Milchmenge bzw. das Gesamtvolumen der in einem vorgegebenen Zeitintervall strömenden Milch bestimmt werden.

In der Figur 4 ist schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Messeinrichtun- gen zur Bestimmung der Kapazität und der Geschwindigkeit einer fließenden Milch.

Die Messvorrichtungen sind mit einem Kondensator 101 verbunden, durch den Milch fließt. Die Strömungsrichtung der Milch ist durch den Pfeil 102 angedeutet.

Zur Bestimmung einer Kapazität der fließenden Milch oder einer zur Kapazität proportionalen Kenngröße ist eine Messeinrichtung vorgesehen. Hierzu weist die Messeinrichtung 106 zwei im Abstand zueinander angeordnete Kondensatorplat- ten 103,104 auf. Die Platten 103,104 sind parallel zueinander angeordnet. Sie weisen jeweils eine Höhe h auf. Mit dem Bezugszeichen 105 ist der freie Strö- mungsquerschnitt zwischen den Platten 103,104 bezeichnet.

Hinter der Messeinrichtung zur Bestimmung der Kapazität der fließenden Milch ist in Strömungsrichtung der Milch betrachtet, die Messeinrichtung 107 zur Be- stimmung der Geschwindigkeit der Milch vorgesehen. Die Einrichtung 107 um- fasst zwei im Abstand zueinander angeordnete optische Sende-und Empfangs- elemente 108,109. In dem dargestellten Ausfiihrungsbeispiel sind die Sende-und Empfangselemente 108,109 in einem Abstand x voneinander angeordnet. Bei den optischen Sende-und Empfangselemente kann es sich um Lichtschranken (z. B.

Infrarot) handeln.

Figur 5 zeigt schematisch ein Schaltschema der Messeinrichtungen nach Figur 4.

Die Messeinrichtung 106 zur Bestimmung der Kapazität weist die Kondensator- platten 103,104 auf. Eine jede Kondensatorplatte 103,104 ist über eine Signallei- tung 110,111 mit einem Messverstärker 112 verbunden. Das Signal 113 des Messverstärkers liefert den Verlauf der Spannung des Kondensators in Abhängig- keit von dem Volumenstrom der Milch.

Die Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch weist ein erstes und ein zweites Paar optischer Sende-und Empfangselemente 108,109

auf. Die optischen Sendeelemente 108 sind über jeweils zwei Leitungen 114 mit einem Verstärker 116 verbunden. Die optischen Empfangselemente 109 sind je- weils über zwei Leitungen 115 mit dem Messverstärker 116 verbunden. Der Messverstärker liefert ein Ausgangssignal 117, dass zur Bestimmung der Ge- schwindigkeit der Milch herangezogen werden kann.

Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Messeinrichtungen 106,107 zur Bestimmung des Volumenstroms bzw. Messstroms und der Geschwindigkeit ei- ner während eines Melkvorgangs fließenden Milch.

Der Aufbau der Messeinrichtung 106 stimmt mit dem Aufbau der Messeinrich- tung 106, wie sie in der Figur 10 bzw. in der Figur 5 dargestellt ist, überein.

In Strömungsrichtung der Milch betrachtet ist der Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität die Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch nachgeordnet. Der Aufbau der Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch stimmt mit dem Aufbau der Messeinrichtung 106 zur Bestimmung einer Kapazität überein. Auch die Messeinrichtung 107 zur Bestim- mung der Geschwindigkeit weist zwei parallel zueinander und beabstandete Platte 103,104 auf.

In der Figur 7 ist schematisch die Vorrichtung zur Bestimmung eines Massen- stroms einer während eines Melkvorgangs fließender Milch dargestellt. Die Vor- richtung weist eine Messeinrichtung 106 zur Bestimmung einer Kapazität der flie- ßenden Milch oder einer zur Kapazität proportionalen Kenngröße auf. Des weite- ren ist eine Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch vorgesehen. Die Messeinrichtung 106 und die Messeinrichtung 107 sind mit einer Auswerteinheit 118 verbunden. Die Vorrichtung weist des weiteren eine Steuereinheit 119 auf, die mit der Auswerteeinheit 118 und den Messeinrichtun-

gen 106,107 verbunden ist, wobei die Steuereinheit 119 die Messeinrichtungen in vorgegebenen Zeitintervallen ansteuert.

In der Auswerteeinheit 118 folgt die Auswertung der Ist-Daten, insbesondere der Messeinrichtung zur Bestimmung der Kapazität hinsichtlich relevanter Größen.

Zu jeder Abtastzeit wird die Kapazität der fließenden Milch oder eine zur charak- teristischen Kapazitätskenngröße innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens ermittelt. Das Messvolumen ist durch den freien Strömungsquerschnitt 105 und die Höhe der Platten 103,104 vorgegeben. Die Messeinrichtung 106 liefert zu vorgegebenen Tastzeitpunkten eine Spannung, die der Kapazität der Milch pro- portional ist. Die zeitliche Änderung der Spannung U (C) zu bestimmten Abtast- zeitpunkten tk ist in der Figur 9 dargestellt.

In der Auswerteeinheit 118 folgt die Auswertung einer angemessenen Kapazität bzw. der Kapazität proportionalen Kenngröße. Durch diese Auswertung kann das tatsächlich vorliegende Milchvolumen innerhalb des Messvolumens ermittelt werden.

Durch die Messeinrichtung 107 wird die Geschwindigkeit der Milch ermittelt.

Durch die beabstandet zueinander angeordneten Sende-und Empfangselemente sind zwei Messpunkte gegeben, die jeweils den Anfang eines Milchpfropfens mit einem zeitlichen Versatz At erfassen. Aus diesem Versatz At kann die Geschwin- digkeit beim bekannten Abstand der optischen Sende-und Empfangselemente bestimmt werden. Den Verlauf des Spannungssignals der Messeinrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit zeigt die Figur 10 sowie die dazugehörigen Verzugszeiten At zu bestimmten Abtastzeitpunkten tk.

Aus der Kenntnis des Volumens und der Geschwindigkeit kann der Volumen- strom einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch ermittelt werden.

Mit Kenntnis der Kapazität der Milch oder einer zur Kapazität proportionalen Kenngröße kann die Bestimmung einer sich tatsächlich innerhalb des Messvolu- mens befindenden Milchmasse erfolgen. In Kenntnis der Geschwindigkeit der Milch kann aus den so ermittelten Daten der Massenstrom der Milch bestimmt werden.

Bezugszeichenliste 1 Leitung 2 Milch 3 erste Messstelle 4 Sensor 5 zweite Messstelle 6 Sensor 7 Signalleitung 8 Auswerteeinheit 9 Signalleitung 10 Ausgabeeinrichtung 11 Verbindungsleitung 12 dritte Messstelle 13 Sensor 14 Signalleitung 101 Kondensator 102 Pfeil 103 Platte 104 Platte 105 freier Strömungsquerschnitt 106 Messeinrichtung 107 Messeinrichtung 108 Sende-und Empfangseinrichtung 109 Sende-und Empfangseinrichtung 110 Signalleitung 111 Signalleitung 112 Messverstärker

113 Messverstärker 114 Leitung 115 Leitung 116 Messverstärker 117 Ausgangssignal 118 Auswerteinheit 119 Steuereinheit