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

1

Изобретение относится к рыбоводству и может быть использовано в водной токсикологии.

Известна установка для содержания водных организмов, содержащая цилиндрический резервуар для водных организмов с дном конической формы и размещеннЕлм над последним ложным дном, установленные в резервуаре спиральную перегородку и решетку, циркуляционный водяной контур, включающий фильтр очистки воды, насос.подачи воды, электролизер, аэратор и оснащенный следящими системами автоматического регулирования температуры воды и содержания в ней кислорода и йсточник сжатого воздуха . ;

Известная установка не обеспечивает содержание водных организмов в смоделированных условиях температурного и кислородного режимов природного водоема со стоячей водой и не позволяет определять действия ионов металлов на водные организмы в этих условиях, поскольку все системы автоматического регулирования заданных режимов рассчитаны на работу в режиме проточной воды.

Цель изобретения - обеспечение содержания водных организмов в смоделированных условиях температурного и кислородного режимов природных водоемов со стоячей водой и определения действия ионов металлов на водные организмы в смоделированных условиях температурного и кислородного режимов природного водоема со стоячей водой с одновременным процессом регулировки качества воды.

10

Поставленная цель достигается тем, что установка оснащена жидкостным термостатирующим контуром, включающим электронагреватель, холодильник, насос подачи жидкого теплоноси15теля и термоб.поКг соединенный с циркуляционным водяным контуром перед аэратором, следящая система автоматического регулирования содержания кислорода подключена к источнику

20 сжатого воздуха, следйщая система автоматического регулирования температуры дополнительно связана с жидкостным термостатирующи.м контуром и подключена к электронагрева25телю и холодильнику жидкостного термостатирующего контура, спиральная перегородка, стенка резервуара и дно конической формы выполнены двор ными с образованием между ними ка30нала для прохода жидкого теплоносителя, а термоблок сообщен с каналом образованным двойными стенками спиральной перегородки, стенками резервуара и дном конической формы, двойные стенки спиральной перегородки имеют профиль двух отрезков логарифмических спиралей с общим центром полюса.

На фиг.1 изображен резервуар для водных организмов в прямоугольной проекции, вид сбоку на фиг. 2 - резервуар в плане; на фиг. 3, 4 и 5 детали резервуара для водных организмов в аксонометрической проекции на фиг. 6 и 7 - функциональная схема установки.

Установка для содержания водных организмов включает в себя резервуар для помещения живых организмов (фиг.1, 2, 56 и 6), содержащий двойную цилиндрическую стенку 1 (фиг.2, За, 5а, 56), двухстенную спиральную перегородку 2 (фиг.2, 4а и 4б, 5б и 6), двухстенное дно 3 конической формы (фиг.1, Зб, 4в, 5а, 56 и 6) и ложное дно 4 (фиг.1, 2, Зв, 4в, 5а 5в и 6).

Двойная цилиндрическая стенка 1 (фиг.2 и За) состоит из двух цилиндческих стенок, обе из которых имеют радиусы кривизны г и г соответственно с центрагФ кривизны О и о Такое выполнение этой стенки позволяет создать оптимальный объем ее полого пространства.

Спиральная перегородка 2 (см. фиг. 2, 4а, 46 и 56) имеет профиль двух отрезков логарифмических спиралей :; общим центром полюса О с образованием полого пространства, причем у центра полюса О эти стенки образуют полуцилиндрическую камеру 5 (фиг.4а), а сама спиральная перегородка 2 совместно с полуцилинд|:)Ической камерой 5 образует спирале:видный канал б, имеющий в центре полюса О полуцилиндрический водопадающий отсек 7.

Выполнение спиральной перегородк 2 в виде двух стенок с профилем отрезков логарифмических спиралей необходимо для обеспечения ламинарного потока жидкого теплоносителя в полом пространстве самой перегородки 2 и ламинарного потока воды с разной скоростью течения в спиралевидном канале 6 .

Наружные концы обеих стенок перегородки 2 соединены с двойной цилиндрической стенкой 1, противоположные концы которой сопряжены со спиральной перегородкой 2, а снизу двойная цилиндрическая стенка 1 соединена с двойными стенками конического дна 3, отделенного от спиралевидного канала 6 ложным дном 4 и, таким образом, система двойных стенок спиральной перегородки 2, цилин дрической стенки 1 и конического

днища 3 образуют гсрглетический гсрг.статирующий канал.

Двойная цилиндрическая стенка 1 совместно с сопряженной частью перегородки 2 образует водозаборный отсек 8, необходимый для равномерьюгс забора воды из спиралевидного канал 6 и подачи ее в циркуляционный водяной контур.

Спиралевидный канал б отделен от водоподающего отсека 7 и от водозаборного отсека 8 (фиг. 2 и 56) профилированными решетками 9, выполненными в виде сот (фиг. 4г и 5б) . Такие решетки 9 предотвращают выход водных организмов из спиралевидного канала 6, служат рассекателями воды и способствуют ламинаризадии воды.

Резервуар для помещения живых организмов снабжен герметической съемной крышкой 10 (фиг. 1 и Зг), а спиралевидный канал 6 снабжен аэртором 11 (фиг.6).

Резервуар для помещения живых организмов посредством водозаборной трубы 12, укрепленной своим торцом в ложном дне 4 и сообшенной с полуцилиндрическим отсеком 7 и переходящей через обе стенки дна 3 (фиг. 4а и 56), водоподающего патрубка 13, вентиля 14, трехходовых вентилей 15, 16 и 17 сообщен с трубопроводной коммуникацией основного и дополнительного циркуляционного водяного контура.

Трубопроводная коммуникация основного циркуляционного водяного контура включает в себя фильтр 18, очистки воды, насос 19 подачи воды, электролизер 20 и аэратор 21 (фиг. 6

Трубопроводная коммуникация дополнительного циркуляционного водяного контура (фиг.7а) включает в себя резервуар 22 хранения запасной воды, оборудованного аэратором 23, устройство 24 контроля качества воды с расходомером 25 и насос 26 подачи воды, выполненные сообщенными между собой, а также с основным циркуляционным водяным контуром и с резервуаром для водных организмов посредством трехходовых вентилей 27 и 28, венгиля 29, трехходового вентиля 30 и запорного вентиля 31.

Для контроля.и своевременной корректировки рЦ воды установка оснащена рН-метров 32 с датчиками 33 и 34, расположенных соответственно в устройстве 24 и в спиралевидном канале 6 и сообщенных с рН-метром 32 посредством коммутирующего устройства 35.

Установка оснащена жидкостным термостатирующим контуром, трубопроводная коммуникация которого включает в себя электрона греватель 36 и холодильник 37, подключенных к трубопроводу подачи жидкого теплоносителя посредством вентилей 38 и 39, насос 40 подачи жидкого тепло носителя и термоблок 41, представля ющий собой герметическую емкость с теплообменниками. Жидкостный термостатиру1оа(ий конт сообщен с термостатирующим каналом (системой полЕзК стенок), резервуара для водных организмов посредством патрубка 42, расположенного в коническом дне 3, и вертикально располо женной трубы 43, проходящей через обе стенки дна 3, укрепленной верхним торцом в ложном дне 4 и сообщен с полуцилиндрической камерой 5 спиральной перегородки 2 . Для обеспечения заданного кислородного режима воды установка снабж на источником 44 сжатого воздуха с двумя воздухопроводами, на одном из которых установлен исполнительный механизм 45 с приводом, обеспечиваю щим кодичественную подачу через вен тили 46 и 47 термостатированного в теплообменнике термоблока 41 воздух в аэраторы 21 и 11, а второй воздух провод сообщен посредством второго теплообменника термоблока 41 и вентиля 48 с аэратором 23. Третий теплообменник термоблока 41 сообщен с трубопроводной коммуни кацией основного циркуляционного водяного контура и обеспечивает рег лировку температуры циркулируемой воды. Таким образом, жидкостной термостатирующий контур предназначен для регулирования заданной температуры воды и воздуха, идущего на процесс аэрации воды, жидким теплоносителем В состав следящей системы автома тического регулирования температуры входят датчики 49, 50 .и 51 температуры, расположенные в спиралешйдном канале б, природном водоеме и ма ли нии подачи х идкого теплоносителя, поступающего в термостатирующий канал резервуара для водных организ мов, трехпозиционный регулятор 52, регулятор 53 температуры, блок 54 . программной записи температуры, теле метрическая система 55 и соленоидные вентили 56 и 57, установленные на трубопроводе подачи хладоносителя в холодильник 37. Следящая система автоматического регулирования содержания кислорода в воде состоит из датчиков 58 и 59 кислорода, установленных соответственно в спиралевидном рсанале 6 и природном водоеме, регулятора 60 концентрации растворенного в воде кислорода, блока 61 программной записи концентрации растворенного в во де кислорода,телеметрической системы 55, исполнительного механизма 45 с приводом , установленным на линии подачи воздуха от источника. 44 сжатого воздуха и регулировочных вентилей 46, 47 и 48; обеспечивающих количественную регулировку подачи термостатированного воздуха в аэраторы 11, 21 и 23. Установка для содержания водных организмов может работать в режиме проточной или стоячей воды по заданной nporpaN5Me или же в режиме слежения за температурным и кислород: ным режимами природного водоема. Установка в режиме проточной воды работает следующим образом. Заполняют жидкостной термостатирующий контур жидким теплоносителем, например, этиленгликолем, разбавленным водой в соотношении 1;1. Жидкий теплоноситель заливают между двойными стенками (герметический термостатирующий канал резервуара) и в термоблок 41 с системой трубопроводных ког.муникаций холодильника 37, электронагревателя 36 и посредством насоса 40 осуществляет замкнутую циркуляцию жидкого теплоносителя. После заполнения жидким теплоноси.- телем систем термостатирующего контура выключают из работы насос 40. Далее подают воду из водоисточника по водопроводу через трехходовой вентиль 27 в резервуар 22 и заполняют его. Воду из резервуара 22 через трехходовый вентиль 28 подают в устройство 24 контроля качества воды и посредством датчиков 33, подключенных черезкоммутирующее устройство 35 к рН-метру 32, определяют величину рН воды и при необходимости корректируют ее. Затем воду из устройства 24 через .вентиль 31 и расходомер 25 насосом 26 через трехходовой вентиль 30 и зектиль 16 подают в резервуар для водных организмов. Трехходовые вентили 15 и 16 и вентиль 14 предназначены для реверсирования потока воды в спиралевидном канале 6. В.этом случае вода через трехходовой вентиль 16 по водозаборной трубе 12 поступает в полуцилиндрический отсек 7, проходит далее профилированн.чо решетку 9, а затем спиралевидный.канал 6 и выходит из него через профил11рованную решетку 9 в водозаборный отсек 8, затем проступает в двойное коническое дно 3 и через вддоподающий патрубок 13, вентиль 14 и трехходовой вентиль 15 в трубопроводную кoм Iyникацию основного циркуляционного водяного контура, а при подаче воды через трехходовый вентиль 16, вентиль 14, водоподающий патрубок 13, вода поступает в коническое двойное дно 3, далее в водозаборный отсек 8, из которого через бол.ьшую по размеру профилированную решетку 9 в спиралевидный канал 6 и из этого канала через меньшуго по размеру профилированную решетку 9 в полуцилиндрический водозаборный отсек 7 и по водозаборной трубе 1 2 и трехходовой вентиль 15 в трубопроводную коммуникацию основноiro циркуляционного водяного контура. Направление потока воды в спиралевидном канале 6 выбирают в зависимости от видового состава водных организмов и их природной реакции на скорость течения воды. При содержании в установке менее приспособленных организмов к сильному течению воды, поток воды в спиралевидном канале б создают от центра к периферии, т.е. используют первый вариант подачи воды в спиралевидный канал 6.

По мере заполнения водой резервуара для водных организмов воду из него направляют через трехходовой вентиль 15 на фильтр 18 очистки воды и далее насосом 19 подачи воды подают в электролизер 20 с газоотделителем, в котором вода деаэрируется, а при необходимости осутцествляют обогащение ее ионами металлов, С электролизера 20 вода поступает в теплообменник термоблока 41 для подогрева ее до данной температуры жидким теплоносителем, а из теплообменника термоблока 41 вода постзпает в аэратор 21, в котором вода аэрируется воздухом, поступающим от источника 44 сжатого воздуха по воздухопроводу с исполнительным механизмом 45, обеспечивающим количественную подачу воздуха на процесс аэрации воды в зависимости от задаваемой концентрации насыщения воды кислоро дом, и далее через теплообменник термоблока 41, нагреваясь до заданной температуры, поступает в аэратор 21 .

Термостатированная вода нагретая до заданной температуры в теплообменнике термоблока 41 и насыщенная кислородом до заданной концентрации в аэраторе 21 далее поступает через трехходовые вентили 17 и 16 в водозаборную трубу 12 и выходит,из резервуара (как было описано выше;) через патрубок 13 и вентиль 14 обратно в циркуляционный водяной кон тур (подачу воды в резервуар можно подавать в обратном порядке, так как было описано выше), при этом дополнительный циркуляционный водяной KOHTjfp отключен от основного посредством трехходового вентиля 30 и от водоисточника посредством трехходового вентиля 27, а воду из устройства 24 по;коммуникациям 31, 25, 26 30 направляют по трубопроводу с трехходовым вентилем 27 в резервуар 22 посредством насоса 26 при пережрытом трубопроводе трехходовым вено илем 28. При опорожнении устройства

24 от воды насос 26 выключают из работы.

Далее установку выводят на заданный температурный и кислородный режим работы.

Заданная концентрация растворенного в воде кислорода обеспечивается .следящей системой автоматического регулирования кислорода. Информация о содержании кислорода в воде резервуара для помещения живых организмов непрерывно поступает от датчика 58 в регулятор 60, выходной сигнал которого управляет степенью открытия регулировочного вентиля 45.

Следящая система автоматического регулирования содержания в воде кислорода может обеспечивать содержание водных организмов при кислородном режиме, соответствующем концентрации растворенного кислорода в воде природного водоема, т.е. следить за изменением концентрации растворенного кислорода в воде природного водоема.

В этом случае информация от датчика 59, установленного в природном водоеме, через телеметрическую систему 55, а также от датчика 58, установленного в спиралевидном канале 6, поступает на вход регулятора 60 и блок 61 программной записи. Выходной сигнал регулятора 60 изменяет степень открытия регулирующего вентиля 45, обеспечивающего,количественную подачу воздуха на процесс аэрации воды аэратором 21.

: Записанную программу изменения концентрации растворенного в воде кислорода блоком программной записи 61 можно подавать в качестве заданий .регулятору 60, который в данном случае будет обеспечивать программное регулирование концентрации растворенного в воде кислорода.

Заданный температурный режим воды в резервуаре для водных организмов 5 обеспечивается посредством следящей системы автоматического регулирования температуры воды.В процессе такой регулировки жидкий теплоноситель из термостатирующего канала через патрубок 42 циркулирует в жидкостном термостатиру щем контуре по трубопрЬводу, сообщенным посредством вентилей 38 и 39 с холодильником 37 и электронагреватёлем36, из которых жидкий теплоноситель насосом 40 подается в термоблок 41 заданной температуры для обеспечения нагрева воды и воздуха до заданной температуры. Из термоблока 41 жидкий теплоноситель по трубопроводу поступает в вертикальную трубу 43 и далее в полуцилиндрическую камеру 5. Из камеры 5 жидкий теплоноситель под давлением, создаваемым насосом 40, циркулирует по системе двойных стенок (термостатирующему каналу) резервуару для водных организмов, в част ности, во внутренней полости двойных стенок спиральной перегородки 2 далее поступает во внутрь двойных стенок цилиндрической стенки I, а затем в двойные стенки конического дна 3 и выходит по патрубку 42 в трубопроводную коммуникацию этого контура и далее циркулирует описанным путем., совершая, таким образом, замкнутую циркуляцию. При работе установки на заданном температурном режиме в термоблоке 41 вода подогревается до заданной температуры и стабилизируется в резервуаре жидким теплоносителем, циркулирующим по системе двойных стенок (термостатирующему каналу) .. Заданная температура воды обеспечивается двухконтурной системой , автоматического регулирования (основной и корректирующей). В контур стабилизации температур включены двухсекционный электрона - реватель 36 и холодильник 37 с двум соленоидными вентилями 56 и 57 разной проводимости. Как электронагреватель 36, так и холодильник 37 установлены на линиях циркуляции теплоносителя, в случае, если температура воды в резервуаре равна заданной, то работа системы регулировки температуры сво дится к стабилизации температуры теплоносителя на входе в систему двойных стенок резервуара посредством включения или отключения секции электронагревателя 36 или одного из вентилей 56 и 57 на линии подачи хладоагента в холодильник 37. При увеличении температуры воды В резервуаре вьале предельного значе ния, регуляторы 52 и 53 воздействую на электронагреватель 36 полностью отключая его, и на второй соленоидный вентиль, установленный на линии подачи хладоагента в холодильник 37 В этом случае изменилось задание стабилизирующему регулятору 52 и 53 и температура теплоносителя, поступ щего через холодильник 37 в термобл 41, понизится. В результате этого изменится его температура на входе двойные стенки резервуара и темпера ра воды и воздуха на выходе из тепл обменников термрблока 41. Заданный температурный режим вод поддерживается посредством блока программной записи 54, информация из которого поступает и качестве заданий регуляторам 52 и 53. Следящая система автоматического регулирования температуры может следить и за температурным режимом природного водоема. Регулировочные вентили 38 и 39 предназначены для регулирования пос тупления жидкого теплоносителя в системы 36и 37 ручным способом, на пример при пуске установки в эксплуатацию, в процессе работы установки термостатированный воздух подают из теплообменников термоблока 41 через вентиль 46 в аэратор 21, и через вентиль 48 в аэратор 23 для доведения температуры воды до заданной температуры. Живые организмы помещают в спира- левидный канал 6 после настройки установки на заданный режим работы, а резервуар для помещения живых организмов накрывают крышкой 10. Отключают из работы основной циркуляционный водяной контур, в частности, выключают из работы насос 19 и перекрывают трубопроводные коммуникации вентилями 14, 15 и 16. Жидкостной термостатирующий контур работает в прежнем режиме (как и в режиме проточной воды) . В cиcтe 1e регулировки кислородного режима воды отключают из работы аэратор 21 путем перекрытия воздухопровода вентилем 46, а в аэратор 11 подают термостатированный воздух по воздухопроводу Через вентиль 47. Крышка 10 должна быть снята с резервуара. В режиме стоячей воды в процессе содержания живых организмов в спиралевидном канале 6 вода в резервуаре для водных организмов термостатируется жидким теплоносителем, циркулирующим по его системе двойных стенок, а следящая система автоматического регулирования температурного режима работает точно также, как и-В режиме проточной воды. Заданный кислородный режим воды обеспечивается при эксплуатации установки в режиме стоячей воды следящей, системой автоматического регулирования кислородного режима точно так же, как и в режиме проточной воды, за исключением того, что вместо аэратора 21 работает аэратор 11, расположенный в спиралевидном канале 6. Воду в процессе содержания водных организмов в режиме стоячей воды периодически подвергают очистке от загрязнений, пропуская ее через фильтр 18 по замкнутому основному циркуляционному водяному контуру точно также, как и при работе установки в режиме проточной воды, при этом включение в работу аэратора 21 не обязательно, т.е не обязательнаподача в него воздуха на процессе аэрации, В процессе эксплуатации установки в отключенном от основного циркуляционного водяного контура дополнительном циркуляционном водяном контуре подготавливают воду заданных параметров для быстрой замены в резервуаре для помещения живых организмов на свежую. Для этих целей подают воду из водоисточника по трубопроводу через трехходовой вентиль 27 в резервуар 22 и заполняют его водой. В

процессе аэрации этой воды воздухом поступающим из теплообменника термоблока 41 по трубопроводу через вентиль 48, вода насыщается кислородом и нагревается до заданной температуры термостатированным воздухом. Пропуская воду по трубопроводу через трехходовой вентиль 28 в устройство 24, регулируют ее рН описанным способом и направляют ее насосом 26 по коммуникациям 31, 25, 26, 30 и 27 Ворезервуар 22.

Убьшшую воду из установки пополняют свежей путем подачи ее из резервуара по коммуникациям 28, 2Е), 26 и 30 в основной циркуляционный водяной контур и далее в резервуар для водных организмов точно так же, как и при подготовке установки в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации установки контролируют величину рН воды в, резервуаре. В этом случае датчики

34через комг утирующее устройство

35подключают к рН-метру 32. В случае необходимости регулировки рН воды, циркулируемую воду по основному циркуляционному водяному контуру через трехходовой вентиль 17

и вентиль 29 -направляют в устройств 24, а из устройства 24 через вентил 31, расходомер 25 насосом 26 воду далее подают через трехходовые вентили 30 и 16 в резервуар для водных организмов и из этого резервуара воду обратно подают через коммуникации 17, 29, 24, 31; 25, 26, 30 и 16, где в процессе такой замкнутой циркуляции воды осуществляют корректировку величины рН воды.

После завершения корректировки величины рН перекрывают водопровод трехходовым вентилем 17 и вентилем 29, а воду из устройства 24 по коммуникациям 31 и 25 насосом 26 через трехходовые вентиля 30 и 16 подают в резервуар для водных организмов, после чего перекрьтают трубопровод вентилем 30 для отключения дополнительного циркуляционного водяного контура от основного и отклю. чают из работы насос 26 и продолжс1ют эксплуатацию установки в заданном режиме работы.

Таким образом, предлагаемая установка обеспечивает содержание водных организмов в режиме проточной или стоячей воды, идентичньм услови рек или озер и прудов при смоделированном температурном и кислородном

режимах этих природных условий и позволяет изучать действия ионов металлов в условиях, близких к природным .

изобретения

Формула

1,Установка для содержания водных организмов, содержащая цилиндрический резервуар для водных организмов с дном конической формы и разме щенным над последним ложным дном, установленные в резервуаре спираль-ную перегородку и решетку, циркуляционный водяной контур,включающий фильтр очистки воды, насос подачи воды, электролизер, аэратор и оснащенный следящими системами автоматического регулирования температуры воды и содержания в ней кислорода,

и источник сжатого воздуха, о т л ич а ю щ а я с .я тем, что, с целью определения действия ионов металлов на водные организмы в режиме, стоячей воды при смоделированном температурном и кислородном режимах природного водоема со стоячей водой, она оснащена жидкостным термостатирующим контуром, включающим электронагреватель , холодильник, насос подачи жидкого теплоносителя и термоблок, соединенный с циркуляционным водяным контуром перед аэратором, следящая система автоматического регулирования содержания кислорода подключена к источнику сжатого воздуха, следящая система автоматического регулирования температуры дополнительно связана с жидкостным термостатирующим контуром и подклкг ена к электронагревателю и холодильнику жидкостного термостатирующего контура, спиральная- перегородка, стенка резервуара и дно конической формы выполнены двойнЕлми, а термоблок сообщен с каналом, образованным двойными стенками спиральной перегородки, стенками резервуара и дном конической формы.

2,Установка по п,1, о т л ич ающа яс я тем, что двойные стенки спиральной перегородки имеют профиль двух отрезков логарифмичес-з ких спиралей с общим центром по-люса.

Источники информации, принятые во внимание- при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2472104/28-13, кл. А 01 К 61/00, 1977. Изобретение не зарегистрировано в Госреестре.

l l;in||M :l,J

iiil iiiiiii

ih Efl i|nJ|ilii1iii;Hi

vlUiiiilli 11 i:tfU1;

i fil UiiiM ,i I M

4liiiHi ili iriil, 1

iliiP

« «

Л ft № Г

,5 ,7

Ф1Л.$ т