Рис. 8. Первые доильные аппараты, использующие принцип отсасывания молока:

а — доильный чехол, б — доильный аппарат Колвила со стаканами для каждого соска.

Первый молокоотсасывающий доильный аппарат английских изобретателей Годжеса и Бронердена, изготовленный в 1851 году, был выполнен в виде резинового доильного чехла, надеваемого на вымя коровы и соединяемого резиновым шлангом с ручным вакуумным насосом (рис. 8, а). Благодаря разрежению, создаваемому между чехлом и выменем коровы, происходил отсос молока. Спустя девять лет американец Колвил заменил общий чехол четырьмя резиновыми стаканами, которые надевались на каждый сосок вымени (рис. 8, б). В одной из его же конструкций промывка системы велась просасываемой через аппарат водой, то есть в принципе так же, как это делают и сейчас.

Однако только изобретение новой вакуумной машины, которую в 1889 году запатентовал шотландский паяльщик В. Марчленд, ознаменовало собой переход к практической механизации доильного дела. В машине Марчленда имелись однокамерные доильные стаканы, в которых помещался резиновый чулок, открытый с нижнего конца. Выдоенное молоко стекало в специальное ведро, подвешенное на ремнях к телу коровы. Вакуумная система состояла из ручного насоса, трубопровода, смонтированного вдоль стойл над кормушками, с определенным количеством кранов (один на две коровы), резиновых шлангов и доильных аппаратов. В этой системе поддерживалось постоянное разрежение около 275 миллиметров ртутного столба. К сожалению, использование машины нередко вызывало раздражение и воспаление сосков вымени. Со временем изобретатель внес усовершенствования: применил вакуумный насос с механическим приводам и даже сделал попытку транспортировать выдоенное молоко в специально для того предназначенное отделение коровника (рис. 9).

Благодаря работам В. Марчленда и его последователей в течение последнего десятилетия прошлого века Англия стала центром развития доильной техники. Здесь появились машина Никольсона и Грея, испытанная в 1891 году на выставке в Донкастере, Тистля (1895 год) и Кеннеди (1897 год). Однако используемые в них стаканы единого габарита не могли соответствовать всему разнообразию форм и размеров сосков животных, а значит, трудно было обеспечить нормальный процесс доения, предотвратить отеки и воспаления вымени.

Рис. 9. Доильная машина Марчленда с механическим приводом вакуумного насоса и с молокопроводом.

Рис. 10. Доильные чашечки Шилдса (а), однокамерный (б), двухтактный двухкамерный (в), трехтактный двухкамерный (г) доильные стаканы:  1 — сосковая резина, 2 — корпус, 3,4 — соединительные кольца, 5 — смотровой корпус; 6 — молочный патрубок

Этот серьезный недостаток во многом удалось устранить доктору А. Шилдсу из Глазго, который сконструировал и запатентовал доильную машину, удостоенную в 1895 году серебряной медали на выставке в Дармингтоне. В его машине действовало разрежение, периодически изменяющееся в пределах 115-375 миллиметров ртутного столба, что достигалось за счет специального устройства — пульсатора, автоматический клапан которого в определенные моменты впускал воздух в вакуумный трубопровод и тем самым кратковременно устранял вакуум в доильных чашечках (рис. 10, а). В фазе разрежения каждая из четырех эластичных чашечек аппарата сжималась, отсасывая и выжимая молоко из сосков. Когда же пульсатор впускал воздух в систему, действие вакуума прекращалось, упругие резиновые чашечки восстанавливали свою первоначальную форму, в соски из вымени поступало молоко, и в них восстанавливалось нарушенное кровообращение.

Последовательное совершенствование конструкции Шилдса привело к созданию однокамерных доильных стаканов (рис. 10, б). Их конусообразные стенки, выполненные из твердого материала, при доении не деформировались. Под действием вакуума, периодически создаваемого в нижней части стакана, каждый сосок удлинялся, перекрывал конусную часть стенок, предотвращая дальнейшее увеличение разрежения. В это время из соска выделялось молоко. Когда вслед за тем в стакан поступал воздух, в нем устанавливалось атмосферное давление, сосок сокращался до нормальных размеров, истечение молока прекращалось. Как видим, соски вымени подвергались своеобразному массажу, а рабочие периоды чередовались с периодами отдыха. Но опять-таки, поскольку размеры сосков у коров весьма различны, пришлось выпускать доильные стаканы нескольких габаритов. Это существенно осложнило эксплуатацию, и поэтому машины с однокамерными стаканами не получили широкого распространения.

Английские изобретатели Халберт и Ларк в 1902 году и чуть позже австралийский фермер Джилье предложили доильный стакан с двумя камерами, в одной из которых вакуум периодически изменялся от нуля до 380 миллиметров ртутного столба. Тем самым был сделан недостающий шаг к современным принципам машинного доения. Так создали доильный аппарат, который с полным правом можно назвать «механическим теленком». В результате долгих и трудных поисков конструкторам все же удалось достичь того, что от природы дано обыкновенному теленку...

Уже в первом десятилетии нынешнего века начался период промышленного производства доильных машин и все расширяющегося их использования на животноводческих фермах ряда стран с развитым молочным скотоводством (Англия, Новая Зеландия, США, Швеция, Дания, Германия и др.). Тогда же появляются основные прототипы современных доильных установок. Преимущественное распространение получают ведерные установки с переносными или тележными доильными аппаратами и стационарным вакуумным насосом, а также аналогичные устройства, но с передвижным вакуумным насосом. В то же время были сконструированы молочные линии доильных установок. Идеи транспортирования выдоенного машиной молока по трубопроводам появились почти вместе с изобретением вакуумных доильных аппаратов. Известны патенты, относящиеся к периоду 1891 — 1907 годов, где описаны доильные установки, оснащенные молочными линиями, в том числе с нижним расположением центрального молокопровода. Одной из первых промышленных моделей, снабженных молокопроводом, стала установка новозеландской фирмы Гейн, которая в 1913 году успешно прошла испытания, организованные английским сельскохозяйственным обществом.

Дальнейшее техническое развитие доильных машин после основных конструктивных улучшений, сделанных в начале XX века, шло по пути совершенствования отдельных узлов и деталей с применением новейших материалов (эластичная резина, нержавеющая сталь, пластмасса, термостойкое стекло и т. п.). В течение последующих десятилетий разрабатывались разнообразные конструкции доильных станков применительно к тем или иным способам содержания и доения коров, улучшались эксплуатационные и особенно гигиенические качества доильных аппаратов, системы по уходу за оборудованием, особенно ее промывки и дезинфекции. Основной же принцип действия доильной машины остался неизменным.

Работа традиционной доильной машины основана на двухтактном способе доения двухкамерными стаканами. Такой стакан (рис. 10, в) представляет собой конструкцию, состоящую из внутренней резиновой трубки и наружной металлической или пластмассовой гильзы, благодаря чему образуются внутреннее и межстенное пространства. В стакане при доении под соском создается постоянный вакуум. В межстенном же пространстве — между гильзой и сосковой резиной — с помощью специального автоматического пульсатора действует переменное разрежение. Подсосковая камера соединена с молочным шлангом, куда стекает выдоенное из сосков молоко.