(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210831110.7 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 江南大学 地址 214122 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大 道1800号 (72)发明人 郑志永　高敏杰　刘和　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 吕永芳 (51)Int.Cl. C12M 1/02(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/08(2006.01) C12M 1/24(2006.01)C12M 1/36(2006.01) B01F 33/82(2022.01) (54)发明名称 一种旋风式气体分布器 (57)摘要 本发明公开了一种旋风式气体 分布器， 属于 发酵工程装 备技术领域。 所述旋风式气体分布器 包括圆柱腔体、 第一圆锥台腔体和切向进气管， 所述圆柱腔体与第一圆锥台腔体相连接且同轴 线， 所述切向进气管与圆柱腔体的侧面相连接， 气体通过切向进气管从圆柱腔体的侧面切向进 入圆柱腔体内； 所述圆柱腔体、 第一圆锥台腔体 和切向进气管位于发酵罐容器内， 且第一圆锥台 腔体位于圆柱腔体的下方。 本发 明利用大流量的 气体在圆柱腔体内高速旋转运动， 在内部形成负 压状态， 从而向上吸引小流量的液体， 一方面有 利于气液预分散， 另 一方面起到 限制气流通道， 将气液混合流有效引导至径向流搅拌器正下方， 促进搅拌器的气液分散效果。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115125103 A 2022.09.30 CN 115125103 A 1.一种旋风式气体分布器， 其特征在于， 包括圆柱腔体、 第一圆锥台腔体和切向进气 管， 所述圆柱腔体与第一圆锥台腔体相连接且同轴线， 所述切向进气管与圆柱腔体的侧 面 相连接， 气 体通过切向进气管从圆柱腔体的侧面切向进入圆柱腔 体内； 所述圆柱腔 体、 第一 圆锥台腔体和 切向进气管位于发酵 罐容器内， 且第一圆锥台腔体位于圆柱腔体的下 方。 2.根据权利要求1所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述发酵罐容器内设置有搅 拌轴， 所述搅拌轴 连接有径向流搅拌器， 所述旋风式气体分布器位于径向流搅拌器的正下 方， 所述搅拌轴贯穿旋风式气体分布器或位于旋风式气体分布器正上方； 气体通过切向进 气管从圆柱腔体的侧面切向进入圆柱腔 体内， 大体积流量的气 体在圆柱腔体内高速旋转并 在轴心处形成负压状态， 吸引小体积流量的液体从第一圆锥台腔体底部进入圆柱腔体内， 气液两相流体在圆柱腔体内发生切向混合和分散， 引导气液两相流体 向上喷射流出， 进入 径向流搅拌器的正下 方。 3.根据权利要求2所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述 圆柱腔体 内气液混合流 体的旋转方向与所述径向流搅 拌器的旋转方向相同， 径向搅拌器旋转过程中带动液体产生 的负压状态进一 步吸引圆柱腔体内的气液混合 流向上喷流和预分散 。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 还包括第 二圆锥台 腔体， 所述第二圆锥台腔体连接于圆柱腔体的上方且与圆柱腔体同轴线， 气液两相流体在 圆柱腔体内发生切向混合和分散， 气液两相流体经 过第二圆锥台腔体向上喷射 流出。 5.根据权利要求4所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述切向进气管靠近圆柱腔 体的一端为圆管状或矩形管状， 另一端为圆管状且穿出至发酵罐容器的容器壁外， 所述切 向进气管通过至少一个固定支 架连接于发酵罐容器的内底壁上。 6.根据权利要求5所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述切向进气管的进气方向 与径向流搅拌器的旋转方向相同， 进气口与气液混合 流出口的截面积之比为0.1～0.9。 7.根据权利要求6所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述第 一圆锥台下端面的进 液口截面积小于进气口截面积， 进液口与进气口 的截面积之比为0.0 5～0.5。 8.根据权利要求7所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述圆柱腔体的高径比为 1.0～5.0， 所述第一圆锥台腔体高度与圆柱腔体直径之比为0.1～1.0； 所述第二圆锥台腔 体的高度为 零， 或者第二圆锥台腔体的高度与圆柱腔体直径之比为0.0 5～0.5。 9.根据权利要求8所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述切向进气管靠近圆柱腔 体一端的轴线与圆柱腔体下端面的间距与圆柱腔体高度之比为0.1～0.5 。 10.根据权利要求9所述的旋风式气体分布器， 其特征在于， 所述圆柱腔体与第一圆锥 台腔体为一体式结构， 或者所述圆柱腔体与第一圆锥台腔体之间通过连接件连接， 所述连 接件采用卡箍或由壬接头， 或者所述圆柱腔体与第一圆锥台腔体为对开式结构， 所述对开 式结构的一侧采用固定结构， 另一侧采用可拆卸结构； 所述圆柱腔 体上设置有维护装置， 所 述维护装置为启闭式窗口或推拉式窗口。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115125103 A 2一种旋风式气体分布器 技术领域 [0001]本发明涉及一种旋风式气体分布器， 属于发酵工程装备技 术领域。 背景技术 [0002]气体分布器是通风搅拌发酵罐内的重要内构件， 起到引导气体和预分散的功能。 目前工业规模发酵罐中应用的气 体分布器的主要 型式有单管式、 环状多孔管和文丘里喷射 管等。 [0003]单管式气体分布器是单根进气管伸至发酵罐底部， 开口向下。 其优点是结构简单， 易清洁； 缺 点是预分散效果差， 气流 导向效果差 。 [0004]环状多孔管气体分布器位于径向流搅拌器正下方， 环状管上均匀分布着小孔， 孔 口向下。 其优点是结构简单， 预分散效果好， 有一定的导向功能； 缺点是小孔易堵塞， 不适合 含有固体颗粒的培 养基， 不易清洗。 [0005]文丘里喷射管气体分布器是由多组文丘里喷射管并联布置， 呈环状分布在发酵罐 底部， 侧向下喷射压缩气体。 其优点是预分散效果好； 缺点是结构复杂， 易 堵塞， 流体阻力损 失较大。 [0006]在通风发酵过程中， 良好的气体分布器必须满足： 1、 不积液， 无清洁死区， 易清洗； 2、 将气流引导至径向流搅拌器正下方， 以利于搅拌器有效地 实现气液分散。 因此， 无论是单 管式和环状多孔管， 还是文丘里喷射管， 出气口都是向下的， 这样设计是为了避免管内积液 而导致染菌风险。 气 体进入发酵罐内后， 由于浮力作用将会向上鼓泡， 因此径向流搅拌器往 往位于气 体分布器的上方， 这与气 体分布器开孔向下的卫生需求之间形成矛盾。 因此， 在传 统的气体分布器工作过程中， 气流先是向下喷射， 经罐底反射或因浮力上升后， 气流发散， 无法集中于径向流搅拌器的正下方， 使得一部 分气流未经过径向流搅 拌器分散作用就逸散 至非搅拌区域， 形成大直径的气泡， 不利于高效传氧 过程。 发明内容 [0007]为解决上述问题， 本发明提供了一种旋风式气体分布器， 该气体分布器利用大流 量的气体在圆柱腔 体内高速旋转运动， 向上吸引小流量的液体， 一方面有利于气液预分散， 另一方面起到限制气流通道， 将气液混合流有效引导至径向流搅拌器正下方， 促进搅拌器 的气液分散效果。 [0008]一种旋风式气体分布器， 包括圆柱腔体、 第一圆锥台腔体和切向进气管， 所述圆柱 腔体与第一圆锥台腔体相连接且同轴线， 所述切向进气管与圆柱腔体的侧 面相连接， 气体 通过切向进气管从圆柱腔体的侧面切向进入圆柱腔体内； 所述圆柱腔体、 第一圆锥台腔体 和切向进气管位于发酵 罐容器内， 且第一圆锥台腔体位于圆柱腔体的下 方。 [0009]本发明的一种 实施方式中， 所述发酵罐容器内设置有搅拌轴， 所述搅拌轴连接有 径向流搅拌器， 所述旋风式气体分布器位于径向流搅拌器的正下方， 所述搅拌轴贯穿旋风 式气体分布器或位于旋风式气 体分布器正上方； 气 体通过切向进气管从圆柱腔体的侧面切说　明　书 1/6 页 3 CN 115125103 A 3