Установка для содержания водных организмов Советский патент 1980 года по МПК A01K61/00 

Изобретение относится к рыбоводству, а именно к установкам для содержания водных организмов, и может найти применение в области токсикологии . Известна установка для содержания водных организмов, состоящая из резервуара для помещения живых организ мов, оснащенного циркуляционным водным контуром. Трубопроводная коммуни кация циркуляционного водяного контура включает распылители для насыщения воды кислородом воздуха, фильт очистки воды, насос подачи воды, электролизер с газоотделителем и уст ройство контроля качества воды с рас ходомерсм 1. Однако в такой установке нельзя определить действие ионов металлов в контролируемых условиях температур ного и кислородного режимов на водные организмы. Известна также установка, содержащая резервуар цилиндрической формы с основным дном конической формы и ложным дном и замкнутый циркуляционный контур подачи и слива воды со следящей системой автоматического регулирования температуры и кислоро да, включакхций фильтр очистки воды, насос подачи воды, электронагреватель, электролизер с газоотделителем, холодильник с теплообменниками, аэратор и устройство контроля качества воды 2. В этой установке следящая система автоматического регулирования температуры подключена к холодильнику, следящая система автоматического регулирования кислорода к аэратору, обе они связаны с резервуаром и водоемом и содержат соответственно блоки автоматического регулирования температуры и кислорода и блоки программной записи режимов температуры и кислорода. В установке не обеспечена возможность одновременного определения действия ионов металлов на водные организмы, приспособленные в природном водоеме к разным скоростйм течения воды и отличаквдиеся между собой разными биологическими и физиологобиохимическими признаками, поскольку в ней не предусмотрено обеспечение скоростей течения воды, идентичных скоростям течения воды в природном водоеме на всей его протяженности, а также понижена точность моделирования. режимов температуры и кислоро да. Целью изобретения является повышение точности определения действия ионов металлов на водные организмы, приспособленные к разным скоростям течения воды. Для этого в установке, содержащей резервуар цилиндрической формы с основным дном и ложным дном и замкнутый, циркуляционный контур подачи и слива воды со следящей системой авто матического регулирования температуры и кислорода, резервуар выполнен с установленной в вертикальной плоскос ти перегородкой, имеющей форму спира ли, перформированной водозаборной трубкой и решетками. При этом свобод ный конец перегородки соединен со стенкой резервуара с образованием спиралевидного канала, перфорированная водозаборная труба размещена в центре витка перегородки, решетки расположены в диаметральной плоскости резервуара для перекрытия проходного сечения спиралевидного канала, а ложное дно смонтировано под спиралевидным каналом. Целесообразно в предлагаемой уста новке решетки выполнить в виде сот, а перегородку - по профилю логарифмической спирали. На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая, установка, вид сбоку и вид в плане; на фиг. 2 и 3 - функциональная схема установки; на фиг.4 перегородка, перфорированная водозаборная труба и цилиндрическая стенка резервуара; на фиг. 5 - основное коническое дно и ложное плоское дно ре зервуара с перфорированной водозабор ной трубой; на фиг. б - основное коническое дно и ложное плоское дно с перфорированной водозаборной трубой и цилиндрической стенкой резервуара; на фиг. 7 - резервуар с частичным вырезом крышки водозаборного отсека; на фиг. 8 - крышка водозаборного отсека; на фиг. 9 - часть решетки, состоящая из сот и одна сота в двух проекциях. Предлагаемая установка для содержания водных организмов содержит резервуар цилиндрической формы, в кото ром в вартикальнойплоскости установ лена спиралевидная перегородка 1, имеюдая профиль логарифмической спирали, а в центре витка этой перегородки размещена перфорированная водозаборная труба 2. Свободный конец перегородки 1 сое динен со стенкой 3 резервуара с образованием спиралевидного канала 4. Цилиндрическая стенка 3 резервуара вместе с сопряженной частью спиралевидной перегородки 1 образуют водозаборный отсек 5, Резервуар со спиралевидным каналом 4 и водозаборным отсеком 5 имеет основное коническое дно 6 с водоподающим патрубком 7. Основание спиралевидного канала 4 отделено от основного дна 6 ложным плоским дном 8, выполненным в виде сплошной плоской пластины, частично перекрывающей снизу водозаборный отсек 5, в результате чего внутренняя полость основного дна 6 сообщена с водозаборным отсеком 5. Спиралевидный канал 4 отделен от перфорированной водозаборной трубы 2 и водозаборного отсека 5 профилированными решетками 9, расположенными в диаметральной плоскости резервуара для перекрытия проходного сечения спиралевидного канала 4. При этом меньшая по размеру решетка 9 предотвращает попадание водных организмов в водозаборную трубу 2, а большая решетка 9 предотвращает выход водных организмов из спиралевидного канала 4 и попадание их в водозаборный отсек 5. Обе решетки являются рассекателями воды и способствуют ее ламинаризации. Решетки набраны из ячеек, выполненных в в.иде сот, Каждая сота решетки 9 представляет собой четырехгранную ячейку. Водозаборный отсек 5 снабжен герметической крышкой 10, способствующей направленному движению воды в спиралевидном канал е 4 .. Установка оснаш.ена основным и дополнительным циркуляционныг-1и водяными контурами. Спиралевидный канал 4 посредством перфорированной водозаборной трубы 2, водоподающего патрубка 7, вентиля 11, трехходовых вентилей 12-15 и вентиля 16 сообщен с обоими циркуляционными водяными контурами. В основной циркуляционный водяной контур последовательно включены фильтр 17 очистки веды, насос 18 подачи воды, электронагреватель 19, состоящий из двух теплообменников, электролизер с газоотделителем 20, холодильник 21 с двумя теплообменниками и аэратор 22. Дополнительный циркуляционный водяной контур предназначен для хранения запасной воды и поддержания заданной температуры, рН и содержания в ней кислорода и состоит из емкости 23 хранения запасной воды, устройства 24 ксктроля качества воды с расходомером 25 и насоса 26 подачи воды, сообщенньос между собой, с ocHOB-HBifvi циркуляционным водяным KOHTypof и с резервуарам с живыми организмами при помощи вентилей 27, 28 и 16, а также трехходовых вентилей 29 и 30. Трехходовой вентиль 29 сообщен с водоисточником, например водопроводом. Вентиль 27 выполнен запорным. Резервуар 23 оснащен аэратором 31 с вентилем 32. Аэратор 31 с вентилем 32 сообщен воздухопроводом с теплообменником холсдильника 21 ,

Для контроля и своевременной корректировки рн воды установка оснащена рН-метром 33 с датчиками рН 34 и 35, расположенными в устройстве 24 контроля качества воды и в спиралевидном канале 4 и сообщенными посредством коммутирующего устройства 36 с рН-метром 33. Поочередное переключение датчиков 34 и 35 на рН-метр 33 .обеспечивает слежение за величиной р воды в спиралевидном канале 4 и в дополнительном циркуляционном водянсм контуре.

Для обеспечения заданного кислородного режима воды установка снабжена воздуходувкой 37, сообщенной с теплообменником электронагревателя 19 и далее с теплообменником холодильника 21 и с аэраторами 22 и 31.

Следящая система автоматического регулирования температуры состоит из измерителей температуры 38 и 39, размещенных соответственно в спиралевидном канале 4 и в природном водоеме, преобразователя 40, регулирующего блока 41 и блока программной записи ,42, а также регулирующего вентиля 43, установленного на трубопроводе подачи хладоносителя в холодильник 21. При этом датчик температуры 39 подключен-через телеметрическую, систему 44 к регулирующему блоку 41 и блоку программной записи 42. Телеметрическая система 44 обеспечивает передачу информации о физико-химических параметрах воды водоема, расположенного на больших расстояниях от установки.

Следящая система автоматического регулирования кислорода состоит из измерителей 45 и 46 концентрации растворенного в воде кислорода, установленных в спиралевидном канале 4 и в природном водоеме, преобразователя 47, регулирующего блока 48, блока 49 программной записи концентрации кислорода, телеметрическойсистемы 44, двух регулирующих вентилей 50 и 51, предназначенных для изменения расхода деаэрированной воды на процесс аэрации. Датчик кислорода 46 сообщен посредством телеметрической системы 44 с регулирукщим блоком 48 и блоком программной записи 49.

Предлагаемая установка для содержания водных организмов работает следующим образом.

Измеритель температуры 39 и измеритель кислорода 46 помещают в природный водоем. Воду из водоисточника через трехходовой вентиль 29 подают в резервуар, а из него через трехходовой вентиль 30 - в устройство 24 для определения рН воды. При необходимости рН воды корректируют. Затем воду подают через вентиль 27 и расходомер 25. Далее ее подают насосом 26 через трехходовые вентили 15 и 12 в водозаборную трубу 2 либо

через вентиль 11 водоподаюцего паа рубка 7 в резервуар с живыми организмами. Расходомером 25 определяют количество воды в установке. Живые организмы помещают в спиралевидном канале 4.

Вентили 11, 12 и 13 предназначены для реверсирования потока воды в спиралевидном канале 4 (т.е. для изменения направления потока воды). в этом случае циркулируемую воду можно направлять через трехходовой вентиль 12 в перфорированную водозаборную трубу 2, из последней вода поступает в спиралевидный канал 4, проходитчерез меньший по размеру отрезок решетки 9, течет по этому каналу, выходит из него через больший по размеру отрезок решетки 9 и поступает в водозаборный отсек 5. Из последнего вода поступает через пространство, образованное торцом ложного ,дна 8 и цилиндрической стенкой 3, BO внутреннюю полость основного днища 6 и выходит из него через водоподающий патрубок 7 и вентили ,11 и 13 в циркуляционный водяной контур. Циркулируемую воду можно направлять через трехходовой вентиль 12, вентиль 11, водоподающий патрубок 7 во внутреннюю полость основного дна 6, из которого вода под напором поступает в водозаборный отсек 5, а из отсека 5 через больший по размеру отрезок решетки 9 - в спиралевидный канал, циркулирует по нему и проходит меньший по размеру отрезок решетки 9.

Далее вода через перфорацию попадает в водозаборную трубу и отводится через трехходовой вентиль 13 в циркуляционный водяной контур при псмощи насоса 18 через фильтр 17 очистки воды в электронагреватель 19 В последнем вода нагревается до заданной температуры, поступает в электролизер 20, проходит процесс деаэрации и поступает в холодильник 21. В холодильнике 21 температура воды понижается до уровня, соответствующего температуре воды природного водоема или температуре, соотйетствующей заданной программе, записанной в блоке 42. Затем через два водопровода , управляемых регулирующими вентилями 50 и 51, вода поступает в аэратор 22. Для аэрации воды воздуходувкой 37 воздух нагнетается в теплообменник электронагревателя 19. Пройдя процесс термообработки, она поступает далее в теплообменник холодильника 21, в результате чего его температура понижается до температуры воды, затем в аэратор 22, а также через вентиль 32 в аэратор 31. Вода и воздух в коммуникациях 19 и 21 нагреваются, а затем охлаждаются до заданной температуры. В резервуаре 23 вода дополнительно тер остатируется до заданной температуры воздухом.

Этот процесс обеспечивает подготовку воды и воздуха заданной температуры и более оперативную настройку установки на заданный режим работы.

С полощью следящей системы автоматического регулирования температуI j можно поддерживать любую заданную температуру либо обеспечить температуру,, соответствующую изменению температуры в природном водоеме, т.е. следить за температурным режимом природного водоема. В последнем случае задание регулятору температуры 41 непосредственно поступает от измерителя 39 через телеметрическую систему 44, При этом изменение температуры воды в природном водоеме записывается на программном устройстве. Записанную температуру природного водоема в виде программы можно подавать в качестве заданий регулирующему блоку 41, который при этом обеспечивает регулирование температуры воды в спиралевидном канале 4 до заданной температуры совместно с системами регулиров.ания 38, 40 и 43. Длительность регулирования эТой программы может изменяться во времени без искажений, а также с ускорением или же с замедлением с помощью блока 42,

Деаэрированная, обогащенная ионами металлов и термостатированная вода из холодильника 21 поступает в два водопровода с регулируклцими вентилями 50 и 51, на одном из которых установлен аэратор 22, причем оба эт водопровода объединены в общий водопровод с трехходовым вентилем 14. Пр ПС1МСЯЦИ последнего воду можно направлять в дополнительный циркуляционный водяной контур или, перекрывая трубопроводы с вентилями 15 и 16, воду направляют обратно в резервуар,

В спиралевидном канале 4 скорость течения воды постепенно увеличивается по мере прохождения по всей длине спиралевидного канала 4, В наиболее узкой его части скорость воды достигает максимальной величины. В этом случае для каждого вида водных организмов, приспособленных к .разным скоростям течения воды в природном водоеме, предоставлена возможность нахоциться в оптимальных условиях скорости течения воды, идентичной скорости течения воды природного водоема. Скорость течения воды в спиралевидном канале регулируют производительность насосов 18 и 26.

Следящая система автоматического регулирования кислородного режима работает следующим образом.

Информация о содержании кислорода в спиралевидном канале 4 непрерывно поступает от измерителя 45 на регулятор 47, выходной сигнал которого изменяет соотношение расходов воды ча аэратор 20 и воды, поступакяцей в спиралевидный канал 4, с помощью регулирующих вентилей 50 и 51. Один из последних нормально открытый, другойнормально закрытый.

Следящая система автоматического регулирования обеспечивает стабилизацию содержания растворенного в воде кислорода на заданном постоянном значении либо обеспечивает содержание в воде кислорода, соответствующее концентрации растворенного в воде кислорода, т,е, следит за кислородным режимом природного водоема,

В последнем случае в регулирующий блок 48 непрерывно поступает задающий сигнал от измерителя 46, который будет в данном случае осуществлять программное- регулирование концентрации кислорода в спиралевидном канале 4 по заданной программе. Длительност программы можно регулировать во времени без искажений или с ускорением, или с замедлением с помощью блока программной записи 49 (аналогично следящей системе автоматического регулирования) .

В процессе содержания водных организмов в спиралевидном канале 4 контролируют величину рН воды при помощи датчиков 35, подключенных через коммутирующее устройство 36 к рН-метру 33.

Регулировку качества воды в резервуаре 23 осуществляют следующим образом i

Воду из резервуара 23 подают по коммуникациям 30, 24, 27, 25, 26, 15 16 и 29, осуществляя замкнутую циркуляцию воды. Датчики рН воды через коммутирующее устройство 36 подключают к рН-метру 33 и корректируют величину рН воды известным способом.

После регулировки и стабилизации величины рН воды перекрывают трубопровод вентилем 30 и воду из устройства 24 Hacocovi 26 подают в резервуа 23, Затем выключают из работы насос 26 подачи воды. Припомощи вентиля 32 регулируют количественную подачу термостатированного воздуха для регулировки температурного режима и насыщения воды кислородом воз-духа.

Для контроля величины рН воды в спиралевидном канале 4 посредством коммутирукадего устройства 36 включают в работу датчики 35 и посредством рН-метра 33 контролируют величину рН воды, В том случае,когда величину рН воды необходимо подкорректировать, воду, циркулирующую по основному циркуляционному водяному контуру, направляют по коммуникациям 14, 16, 28, 24, 27, 25, 26, 15 и 12 в спиралевидный канал 4 и обратно из него через систему вентилей 12, 11 и 13 (как было описано выше), далее по коммуникациям 17, 18, 19, 20, 21, 22, 14, 16 и 28, обеспечивая замкнутую циркуляцию воды. Датчики рН 34 подключают к рН-метру 33, Таким образом в устройстве 24 осуществляют корректировку рН воды, а при необходимости в электролизере с газоотделителем 20 осуществляют обогащение воды ионами металлов до заданной концентрации .

После корректировки величины рН воды отключают из работы дополнительный циркуляционный контур путем перекрытия трубопроводов вентилями 15 и 16, Посредством трехходового вентиля 14 воду подают в спиралевидный канал 4 и из него в основной циркуляционный водяной контур, .

Установка для содержания водных организмов обеспечивает регулировку чистоты воды, об.огащение веды ионами металлов, удаление из воды токсических газов, регулировку и стабилизацию величины рН воды, автоматическое регулирование температуры и содержания кислорода воды с обеспечением автоматического слежения за температурным и кислородным режимами природного водоема. В ней предусмотрено создание интервалов скоростей течения воды, идентичных скоростям течения воды в природных водоемах для одновременного содержания в оптимальных скоростях течения воды живых организмов, приспособленных в природном водоеме к жизнедеятельности при разных скоростях течения воды, В установке расширен радиус слежения за температурным и кислородным режимами природного водоема, повышена точность воспроизведения смоделированного температурного и кислородного режимов и предусмотрена более оперативная и плавная перестройка установки с одного режима работы на другой.

Формула изобретения

1.Установка для содержания водных организмов, содержащая резервуар цилиндрической формы с днем конической формы и ложным дном и замкнутый циркуляционный контур подачи и слива воды со следящей системой автоматического регулирования температуры и кислорода, отличающаяс я

,| тем, что, с целью повышения точности определения действия ионов металлов на водные организмы, приспособленные к разным скоростям течения воды, в резервуаре в вертикальной плоскости установлены перегородка, имеющая форму спирали, перфорированная водозаборная труба и решетки, при этом свободный конец перегородки соединен со стенкой резервуара с образованием спиралевидного канала, перфо0 рированная водозаборная труба размещена в центре витка перегородки, решетки расположены в диаметральной плоскости резервуара для перекрытия проходного сечения спиралевидного

5 канала, ложное дно смонтировано под спиралевидным каналом.

2,Установка по п. 1, отличающаяся тем, что решетки выполнены в виде сот, а перегородка

0 имеет профиль логарифмической спирали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР 535929, кл. А 01 К 61/00, 1975,

2,Авторское свидетельство по заявке № 2405578, кл. А 01 К 61/00, 1976,

ч

ipuif-.

Фиг.5