Устройство для изучения энергетического обмена у животных

 

О П И С А Н И Е () 923478

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсимк

Соцмапмстммеснмк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3a s e o 1.3. 07. 80 (21) 2942834/30-15 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5 l ) N. Кл.

А 01 К I/02

10еударствеккык кемитет

СССР

Опубликовано 30 . 04 . 82 . Бюллетень ¹ 1Ь

Дата опубликования описания 30 04

IIo делам изобретений и еткрытнй (53) УДК 612. 015.3(088.8) (72) Авторы изобретения

А.Ф. Глуцкий и В.А. Скачко (71) заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

ОБМЕНА У ЖИВОТНЫХ

Изобретение относится к физиологии, в частности к-устройствам для изучения энергетического обмена у животных и может быть. применено в лабораторных исследованиях.

Известно устройство для изучения энергетического обмена у животных методом прямой и косвенной калориметрии. Для повышения точности исследований по прямой калориметрии за счет исключения теплообмена камеры с находящимся в ней подопытным животным и окружающей среды камера охвачена вентилируемой воздушной рубашкой. (амера снабжена системами измерения и регулирования тепловыделений и удаления экскрементов.Вентиляция камеры и рубашки производится воздухом с одинаковой начальной температурой через соответствующие воздуховоды, а подача воздуха в рубашку при постоянной подаче воздуха в камеру устанавливается такой,что изменение температуры воздуха в ру2 башке (подогрев) за счет теплопритоков из окружающей среды равно изменению температуры воздуха в камере за счет тепловыделений подопытного . животного. В результате средняя раз- . ность температур между рубашкой и камерой равна нулю, что обеспечивает адиабатичность протекающего в камере процесса. Помимо нулевой разности температур между рубашкой и камето рой, основное требование, предъявляемое к устройству — постоянство расхода воздуха через камеру с целью достоверного определения теплопродукции животного. Но если подача воздуха

15 в камеру - величина постоянная и устанавливается экспериментатором в начале эксперимента, то подача воздуха в рубашку — величина переменная, зависящая как от теплопродукции

20 животного, так и от величины внешних теплопритоков. С ростом внешних теплопритоков или уменьшении теплопродукции животного подачу воздуха в ру3 92347 башку необходимо увеличивать, а с уменьшением теплопритоков иэ окружающей среды или увеличением теплопродукции животного подача воздуха в рубашку уменьшается (11.

Однако, ввиду того, что контуры, по которым происходит циркуляция воздуха через камеру и рубашку имеют общий участок, на котором происходит смещение и термообработка воз- le душных потоков, то изменение расхода воздуха через рубашку приводит к тому, что объем воздуха, циркулирующий через общий участок, изменяется. В . результате изменяется скорость дви1жения воздуха на общем участке,что приводит к изменению гидравлического сопротивления общего участка. Во избежание колебаний расхода воздух4. через камеру необходимо произвести щ регулировку производительности, нагие" тателя при помощи вентилей, что является трудоемкой операцией, приводит к потерям времени и снижает точность получаемых результатов. 23

Цель изобретения - повышение точности исследований путем обеспечения постоянства расхода воздуха через.камеру с подопытным животным вне зави" симости от расхода воздуха через рубашку и повышение точности работы . устройства эа счет сохранения постоянным гидравлического сопротивления общего для .камеры и рубашки участка воздушной системы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для узучения энергетического обмена у животных, содержащем камеру, снабженную системами

6 регулирования и измерения тепловыделений и удаления экскрементов и имею" щую двойную рубашку из сообщающихся между собой полостей; одна .из которых соединена с линией подачи воздуха, а другая — с линией отвода воздуха, камера снабжена регулятором расхода воздуха, выполненным в виде диска с электродвигателем и двумя соедййенными с ним с помощью шатунов шибера" ми, один из которых установлен на лиSO нии подачи воздуха, а другой - на линии отвода воздуха.

Подача воздуха в рубашку в количестве, необходимом для обеспечения адиабатичности процесса в камере, осуществляется через один регулирующий орган, а излишки воздуха, минуя вентилируемую рубашку, через второй

8 ф регулирующий орган поступают на всасывающую сторону нагнетателя, обслуживающего воздушную рубашку, где смешиваются с покидающим рубашку воздухом. Таким образом, количество воздуха на входе в регулятор расхода и после него (на всасывающей стороне нагнетателя) остается постоянным.

Для того, чтобы гидравлическое сопротивление системы не менялось, необходимо чтобы регулятор расхода вне зависимости от положения своих регулирующих органов, через которые протекает постоянное суммарное количество воздуха, обладал постоянным гидравлическим сопротивлением, т.е. падение давления на регулирующих органах регулятора или разность давлений до регулятора и после него должна быть величиной постоянной.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - регулятор расхода воздуха.

Устройство состоит из камеры 1, окруженной рубашкой из прослоек 2 и 3, с расположенным внутри камеры

-1 исследуемым объектом 4. Отсос воздуха из камеры 1 производится нагнетателем 5 с регулировочным вентилем

6. Подача воздуха в камеру 1 устанавливается вентилем 7. Подвод воздуха к вентилируемой прослойке 2 производится через воздуховод 8 с установленным на нем вентилем 9. К воздуховоду 8 присоединен регулятор 10 расхода, позволяющий при изменении подачи воздуха 8 прослойку 2 сохранить сопротивление участка.СМ0 постоянным благодаря тому, что расход возду.ха на участке остается постоянным.

Отвод воздуха от регулятора 10 и прослойки 2 осуществляется нагнетателем

11, снабженным регулировочным вентилем 12. Регулятор 10 расхода подсоединен к воздуховоду 8 при помощи подающего воздуховода 13 и обводного воздуховода 141 в которых установлены соответственно шибера 15 и lá.

Движение шиберам 15 и 16 сообщается соответственно шатунами 17 и 18, которые закреплены на зубчатом колесе

19. Вращение колесу 19 сообщает шест терня 20, насаженная на вал электро.-, двигателя 21. Электродвигатель 21 имеет встроенный редуктор, поэтому у него на выходном валу малое число оборотов (3-4 об/мин). Сброс воздуха из прослойки 3, в которую он попада5 92347 ет из прослойки 2, производится через воздуховод 22. Этот воздух смешиваетсл с воздухом, протекающим через воздуховод 14 и по воздуховоду 23 поступает к нагнетателю 11, после которого смешивается с воздушным потоком из камеры 1 (нагнетатель 5) и . поступает в блок воздухоподготовки

24. Для контроля температур служит измеритель 25, 26 и 27 температуры. 1О

Устройство работает следующим образом.

Пример. Пусть разность температур между камерой 1 и окружающей средой 6 градусов. Теплопритоки. в камеру размерами 0,7х 0,4 х 0,3 м сос- . тавляет при этом 7,5 ккал/ч. Чтобы отвести зто тепло, в прослойку необходимо подать 13 м /ч воздуха. Если в камеру 1 поместить белую мышь, то для от вода выделяемых ею О, 455 ккал/ч необходимо 0,8 м /ч воздуха. Суммар" ный расход воздуха на участке СИО будет равен: !3+0,8= 13,8 лР/ч. Если в процессе эксперимента разность температур между окружающей средой и камерой 1 уменьшится до 2 градусов (за счет снижения температуры окружающей среды), то для отвода

2,5 ккал/ч, проникающих из окружающей среды, необходимо в прослойку 2

В начальный момент времени при помощи вентиля 7 устанавливается необходимая экспериментатору подача воздуха в камеру .1, которая в течение эксперимента должна оставаться постоянной. Регулятор 10 устанавливается в такое положение, чтобы разность показаний измерителей 26 и 27 температур была равна нулю и -tg - "О.

Это значит, что через воздуховод 13 и шибер 15 в прослойку 2 подается воздух s количестве, обеспечивающем адиабатичность протекающего в камере 1 процесса. Предположим, что во время эксперимента теплопритоки иэ окружающей среды в прослойку 2 уменьшились. Чтобы сохранить нулевую разность температур между прослойкой 2 и камерой 1, необходимо подачу .воздуха в прослойку 2 уменьшить, прикрывая шибер 15. С уменьшением расхода через подающий воздуховод 13, расход воздуха через обводной воздуховод 14 и шибер 16 увеличится на ту же величину, так как шибер !6 приоткроется на величину,определяемую законом п h(- 0,85- 1,036 ---. Благодаря такоае ао му перемещению шиберов 15 и 16, сопротивление участка DFE не изменится, что позволяет, изменяя расход воздуха через воздуховод 13, оставлять суммарный расход воздуха через воздуховоды 13 и 14, а следовательно, и через воздуховод 8 неизменным .

В результате расход воздуха на.участке СИ0, являющимся общим для камеры

1 и рубашки 2, остается постоянным, S0 что обеспечивает постоянную подачу воздуха в камеру 1 в течение всего эксперимента, вне зависимости колебаний температуры окружающей среды..

При увеличении теплопритоков из окружающей среды и прослойки 2 шибер .15 приоткрывается, пропуская необходимое для адиабатического процесса

8 6 в камере 1 количество воздуха, а шибер 16 прикрывается и расход возду" ха через него уменьшается. Сопротив" ление же участка DFE по-прежнему остается постоянным, обеспечивая постоянный расход воздуха через камеру 1. Воздух, подогревшийся в прослойках 2 и 3, покидает их через воздуховод 22, смешивается с воздухом, циркулирующим через обводной воздуховод 14 и шибер 16, а смесь через воздуховод 23 засасывается побудителем расхода 11. Воздушные пото.ки, перемещаемые побудителями 5 и

11, смешиваются и поступают в блок воздухоподготовки 24, после чего обработанный воздух поступает в рубаш-. ку 2 (через регулятор 10) и камеру

1. Цикл повторяется.

Включение электродвигателя 21 производится, как только появляется от" личная от нуля разность показаний.. измерителей температуры 27 и 26

t -t< g О. При t< - > О необходимо прикрывать шибер 15 и уменьши ь подачу воздуха в прослойку 2 до тех пор, пока не установится равенство и -t = О. Это достигается вращением колеса 19 по часовой стрелке.йибер 16 при этом приоткрывается. ЕслИ же 1с2 -Се О. . подачу воздуха в прослойку 2 необходимо увеличивать, пока сравняются температуры t© u tq.

Это достигается вращением колеса 19 против часовой стрелки. При этом ши; бер 15 приоткрывается, а шибер 16 прикрывается. Сопротивление же регулятора 10 в обоих случаях остается неизменным.

Формула изобретения

12,10

7 9234 подать 4,3 мЗ/ч воздуха. Расход воздуха на участке СМО составит при этом

Ч 4,3 + 0,8 5,1 м /ч. Таким образом, отношение объемных расходов на .общем для камеры 1 и прослойке 2 участке СЦО, а следовательно, и отношение скоростей воздуха на этом участке уменьшилось в ---, Vy 1 8

5 1 2,7.раза. Уменьшение в 2,7 раза йо скорости вызовет уменьшение сопротивления участка СМО как минимум в (2 7)- 7 3 раза, что естественно, 2 отразится на подаче воздуха в камеру 1. Благодаря же регулятору 10 ts удается избежать изменения гидравлического сопротивления участка СМО, так как при переменной подаче воздуха в прослойку 2, расход его на . участке ЕС, а, следрвательно, и на щ участке СМО, создается неизменным в течение всего эксперимента, что позволяет сохранить подачу воздуха в камеру 1 постоянной. Благодаря тому, что теперь колебания расхода 2s воздуха через камеру 1 отсутствуют (расход воздуха на участке СМО постоянный в течение всего эксперимента и не зависит от меняющихся разностей температуры между окружающей сре-зв

78

v дой и камерой 1), точность получаемых результатов, особенно при изучениу динамики тепловыделений, повышается.

Устройство для изучения энергетического обмена у животных, содержащее камеру, снабженную двойной рубашкой из сообщающихся между собой полостей, одна из которых соединена с линией подачи воздуха, а другая с линией отвода воздуха, системами регулирования и изменения тепловыделений и удаления экскрементов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности исследований, камера снабжена регулятором расо хода воздуха, выполненным в виде диска с электродвигателем и двумя соединенными с ним с помощью шатунов шиберами, один иэ которых установлен на линии подачи воздуха, а другой — на линии отвода воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

lf 695625, кл. А 01 К l/02, 1978.

923478

l7

Составитель В ° Долгов

Редактор И. Тыкей Техред А. Бабийец Корректор E.PcxuKo

Заказ 2644/5 Тираж 699 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35,,Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4