Устройство для изучения энергетического обмена у животных

О П И С А Н И Е пц 923478ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсимкСоцмапмстимесимкРеспублик(22) Заявлено 1,3. 07. 80 (2 ) 2942834/30-15с присоединением заявки РЙОпубликовано 30. 04. 82. Бюллетень ЛЪ ТЬДата опубликования описания 30, 04, 82. ао делам изобретений и еткрытнй ф(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА У ЖИВОТНЫХИзобретение 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 калориметрииДля 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 тепловы- делений 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 ру 2башке (подогрев) за счет теплопритоков из окружающей среды равно изменению температуры воздуха в камереза счет тепловыделений подопытного .животного. В результате средняя раз- .ность температур между рубашкой икамерой равна нулю, что обеспечиваетадиабатичность протекающего в камере процесса. Помимо нулевой разности температур между рубашкой и каме Врой, основное требование, предъявляемое к устройству - постоянство расхода воздуха через камеру с целью достоверного определения теплопродукцииживотного. Но если подача воздуха 15в камеру - величина постоянная и устанавливается экспериментатором вначале эксперимента, то подача воздуха в рубашку - величина переменная,зависящая как от теплопродукции 20животного, так и от величины внешнихтеплопритоков. С ростом внешних теплопритоков или уменьшении теплопродукции животного подачу воздуха в ру3 92317башку необходимо увеличивать, а суменьшением теплопритоков иэ окружающей среды или увеличением теплопродукции животного подача воздуха врубашку уменьшается 11.5Однако, ввиду того, что контуры,по которым происходит циркуляциявоздуха через камеру и рубашку имеют общий участок, на котором происходит смещение и термообработка воз одушных потоков, то изменение расходавоздуха через рубашку приводит к тому, что объем воздуха, циркулирующийчерез общий участок, изменяется. Врезультате изменяется скорость дви1 жения воздуха на общем участке,чтоприводит к изменению гидравлическогосопротивления общего участка. Во избежание колебаний расхода воздух 4через камеру необходимо произвести щрегулировку производительности, нагие"тателя при помощи вентилей, что является трудоемкой операцией, приводит к потерям времени и снижает точность получаемых результатов. 23Цель изобретения - повышение точности исследований путем обеспеченияпостоянства расхода воздуха через.камеру с подопытным животным вне зави"симости от расхода воздуха черезрубашку и повышение точности работы, устройства эа счет сохранения пос"тоянным гидравлического сопротивления общего для .камеры и рубашкиучастка воздушной системы.Указанная цель достигается тем,что в устройстве для узучения энергетического обмена у животных, содержащем камеру, снабженную системами6регулирования и измерения тепловыделений и удаления экскрементов и имею"щую двойную рубашку из сообщающихсямежду собой полостей; одна .из которыхсоединена с линией подачи воздуха,а другая - с линией отвода воздуха,камера снабжена регулятором расходавоздуха, выполненным в виде диска сэлектродвигателем и двумя соедййенными с ним с помощью шатунов шибера"ми, один иэ которых установлен на ли 56нии подачи воздуха, а другой - налинии отвода воздуха,Подача воздуха в рубашку в количестве, необходимом для обеспечения адиабатичности процесса в камере, эф осуществляется через один регулирующий орган, а излишки воздуха,минуя вентилируемую рубашку, через второй 8 фрегулирующий 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 цтобы 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 б, 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 расхада, позволяющий при изменении подачи воздуха в прослойку 2 сохранить сопротивление участка,СМО постоянным благодаря тому, что расход возду.ха на участке остается постоянным. Отвод воздуха от регулятора 10 и прослойки 2 осуществляется нагнетателем1, снабженным регулировочным вентилем 12. Регулятор 10 расхода подсоединен к воздуховоду 8 при помощи падающего воздухавода 13 и обводного воздуховода 111 в которых установлены соответственно шибера 15 и 16. Движение шиберам 15 и 16 сообщается соответственношатунами 17 и 18, которые закреплены на зубчатом колесе 19. Вращение колесу 19 сообщает шест терня 20, насаженная на вал электрот 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 черезвоздуховод 14 и по воздуховоду 23 поступает к нагнетателю 11, после 5 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, оУстройство работает следующим образом. П р и м е р. Пусть разность температур между камерой 1 и окружающей средой 6 градусов, Теплопритоки в камеру размерами 0,7 х 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 отвода выделяемых ею 0,455 ккал/ч необходимо 0,8 м/ч воздуха. Суммар" ный расход воздуха на участке СИО будет равен: 13+0,8= 13,8 мз/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/ц, проникающих из окружаю" щей 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 1 О устанавливается в такое положение, чтобы разность показаний измерителей 26 и 27 температур была равна нулю й -й - "О.Это значит, что через воздуховод 13 и шибер 15 в прослойку 2 подается воздух в количестве, обеспечивающем адиабатичность протекающего в камерепроцесса. Предположим, что во время эксперимента теплопритоки из 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 1. С уменьшением расхода через подающий воздуховод 13, расход воздуха через обводной воздуховод 14 и шибер 16 увеличится на ту же величину, так как шибер 16 приоткроется на величину,определяемую закономп Ь-ф0,65- 1,036 . Благодаря тако- ф 0 ааому перемещению шиберов 15 и 16, сопротивление участка ОГЕ 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 СИО, являющимся общим для камеры 1 и рубашки 2, остается постоянным,юо 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 6в камере 1 количество воздуха, а шибер 6 прикрывается и расход возду" ха через него уменьшается. Сопротив" ление же участка ОГЕ 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 те .б Ф О. При йс йе0 необходимо прикрывать шибер 15 и уменьши 1 ь подачу воздуха в прослойку 2 до тех пор, пока не установится равенство й -й = О. Это достигается вращением колеса 19 по часовой стрелке.йибер 16 при этом приоткрывается. ЕслИ же СС 2 -Се О то. подачу воздуха в прослойку 2 необходимо увеличивать, пока сравняются температуры с и 1 . 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.7 9234подать 4,3 мЗч воздуха, Расход воздуха на участке СМО составит при этомЧ4,3 + 0,8 4 5,1 м/ч. Таким образом, отношение объемных расходовна .общем для камеры 1 и прослойке 2участке СЦО, а следовательно, иотношение скоростей воздуха на этомучастке уменьшилось в ,Чв 1 80 . 512,7,раза. Уменьшение в 2,7 раза йоскорости вызовет уменьшение сопротивления участка СМО как минимум в(27)-7,3 раза, что естественно,2отразится на подаче воздуха в камеру 1. Благодаря же регулятору 10 15удается избежать изменения гидравлического сопротивления участка СМО,так как при переменной подаче воздуха в прослойку 2, расход его научастке ЕС, а, следрвательно, и на щоучастке СМО, создается неизменнымв течение всего эксперимента, чтопозволяет сохранить подачу воздухав камеру 1 постоянной. Благодаря тому, что теперь колебания расхода 2 звоздуха через камеру 1 отсутствуют(расход воздуха на участке СМО постоянный в течение всего эксперимента и не зависит от меняющихся разностей температуры между окружающей сре-зо 78одой и камерой 1), точность получаемых результатов, особенно при изучениу динамики тепловыделений, повышается.формула изобретенияУстройство 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 У 695625, кл, А 01 К 1/02, 1978.923478 Составитель ВДолгоеТыкей Техред А. Бабийец Корректор Е РсицкоРедактор 5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аз 2644/5 Тираж 699 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, ЖРаущск