專利名稱：電子束輻射裝置和方法
技術領域：
本發明涉及至少對薄板(web)的第一側進行電子束輻射的裝置和方法。
背景技術：
在食品包裝工業中，長期以來使用由包裝材料的薄板形成的包裝，所述薄板包括不同的紙層或板層，例如由聚合物形成的液體屏障和例如由薄鋁膜形成的氣體屏障。在包裝機器中，通過重疊地密封薄板的縱向邊緣而使薄板形成管道。該管道被連續地填充食品且隨后橫向密封并形成軟墊。軟墊被分離開并形成例如平行六面體容器。這種由薄板形成管道的技術本身眾所周知且將不進行詳細描述。
為了延長被包裝食品的儲藏壽命，目前已公知的是在形成和填充操作之前對薄板進行消毒。根據需要多長的儲藏壽命以及是否在冷藏或環境溫度下進行配售和儲存，可選擇不同的消毒水平。一種對薄板進行消毒的方式是利用例如過氧化氫浴進行化學消毒。另一種方式是通過電子束發射器發射出的電子對薄板進行輻射。在例如US-A-5,194,742中披露了這種發射器。
然而，通過電子進行輻射產生了不希望的X射線。尤其當電子與空氣分子、細菌、薄板和屏蔽裝置的壁部碰撞時，電子被減緩。這種電子速度的降低導致發射出X射線。當這種X射線撞擊屏蔽裝置時，X射線進入材料內一定距離并導致發射出新的X射線。在具有合理尺寸的輻射裝置外部獲得可接受的輻射水平已成為一個問題。
在GB 2 157 140中，描述了一種對墨水進行連續電子固化的裝置，示出了一種解決該問題的方式。發射器被安放在中心室中，薄板通過所述中心室以受到發射器的處理。中心室被屏蔽且包括用于吸收相當大量保持未被薄板吸收的輻射的輻射捕集器。在中心室的進口和出口處，設置了第一子室。這些第一子室設有用于吸收通過中心室的出口和進口逃逸的輻射的輻射捕集器。在與中心室進口和出口相對設置的子室開口處，已獲得了可接受的輻射水平。第一子室中的輻射捕集器被形成為從其內壁延伸出來的平行凸部。每個所述捕集器用作狹窄的“郵遞槽(mail slot)”，所述“郵遞槽”允許薄板通過。還設置了第二子室，所述第二子室包括用于引入惰性氣體從而減少通往中心室的氧氣量的壓力通風和排出裝置。
為了改變與設備空間位置相關的移動薄板的進口和出口角度，子室是可互換的。因此，通過除去一個或多個子室并用具有不同幾何形狀的子室替換所述子室，可在不妨礙中心室的情況下改變角度。
然而，當在食品工業中例如對包裝材料薄板進行消毒時，根據GB 2157 140的利用輻射捕集器的解決方案并不優選。首先，由于輻射捕集器的設計原因，它們可導致不可控的流體在消毒過程中流動通過輻射裝置且導致裝置本身的預消毒過程中存在困難。這可導致不需要和/或不可控的衛生水平。其次，包裝材料薄板可設有從薄板表面凸出來的預施加開口裝置，例如蓋。因此，輻射捕集器的“郵遞槽”需要更大以使帶蓋的薄板通過。更大的槽導致更無效的捕集，且為了獲得與利用狹槽相同的效率，可能需要增加捕集器的數量。進一步地，輻射裝置變得更大和更龐大。因此，為了例如食品包裝工業中的消毒目的，在具有合理尺寸的輻射裝置外部獲得可接受輻射水平的問題仍然存在。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種具有合理尺寸的電子束輻射裝置，其中所述裝置外部的輻射水平是可接受的。
通過至少對薄板的第一側進行電子束輻射的裝置實現所述目的，所述裝置包括適于使所述薄板通過的隧道，所述隧道設有薄板入口部分、薄板出口部分和至少適于容納第一電子束發射器的中心部分，所述第一電子束發射器設有電子出口窗，通過所述電子出口窗電子適于被發射進入所述隧道內，且由此所述隧道在每個所述入口部分和所述出口部分中的至少兩個位置處改變角度，以使得在對所述薄板進行電子束輻射的過程中形成的任何X射線被迫在離開所述隧道前至少兩次撞擊所述隧道壁。因此，本發明包括屏蔽裝置，所述屏蔽裝置被形成以使得薄板可能通過所述屏蔽裝置，且在不首先使X射線的能量降至可接受的限制值的情況下，仍使X射線能夠找到離開所述屏蔽裝置的路徑的風險最小化。可例如由政府法規或市場認可設定所述限制值。由于隧道設計用作屏蔽裝置且減少了X射線的能量的事實，因此隧道內部不需要輻射捕集器。這提供了能夠引導受控和未擾動的空氣流通過所述裝置用以進行通風和排出例如在輻射過程中形成的臭氧的可能性。進一步地，這種受控和未擾動的空氣流提供了在所述包裝機器的停機期間保持消毒水平的可能性。這將隨后進行進一步描述。
在本發明的優選實施例中，所述入口部分和所述出口部分分別包括三個接連的部段，進口部段、中心部段和出口部段，且由此所述中心部段相對于所述進口部段形成了第一角度，且所述出口部段相對于所述中心部段形成了第二角度。以這種方式，所述屏蔽裝置的所述進口和出口易于兩次改變角度。
所述隧道寬度、所述角度和所述部段長度之間的關系優選使得撞擊所述進口部段中的所述隧道壁的假想直線在離開所述出口部段之前還至少撞擊所述出口部段的所述隧道壁，且使得通過所述進口部段的假想直線撞擊所述中心部段的所述隧道壁，以使得其在離開所述出口部段之前還至少撞擊所述出口部段的所述隧道壁。通過迫使所述X射線在離開所述屏蔽裝置之前至少兩次撞擊所述隧道壁，所述X射線的能量獲得了可接受的減少。這將在下面進行更詳細地闡述。
有利地，所述中心部分適于容納附加第二電子束發射器，所述第二電子束發射器設有電子出口窗，通過所述電子出口窗，電子適于被發射進入所述隧道內，所述電子束發射器適于被放置以使得所述薄板的所述第二側被所述電子輻射。通過對所述薄板的兩側進行輻射，所述薄板再污染的風險被最小化，即避免了來自所述薄板未消毒側的細菌能夠再污染消毒側的風險。
電子出口窗優選大體上為平面且適于被設置與所述薄板大體上平行。通過發射垂直于所述薄板的所述電子，所述電子必須行進的距離被最小化，這進一步使所述電子到達所述薄板之前的電子能量損耗最小化。進一步地，如果所述發射器垂直地指向所述薄板，那么到達所述薄板的電子的量更高，這進一步導致更好的消毒結果。
在進一步優選的實施例中，所述附加第二電子束發射器適于與所述第一電子束發射器大體上相對放置，且所述電子出口窗適于與所述第一電子出口窗大體上相對放置。以這種方式，所述薄板的兩側被同時有效地輻射，這使得所述薄板再污染的風險最小化。
在又一個實施例中，所述發射器被封在殼體中，通過設置封住所述發射器的殼體，更易于封閉主要的X射線。此外，所述殼體使得在所述發射器周圍能夠存在與圍繞室中存在的壓力相比不同的壓力。例如，通過所述裝置的空氣流可因此更易于受到控制。
在另一個實施例中，所述發射器為低壓電子束發射器。利用低壓電子束發射器例如使輻射引起的變化，例如食品異味的風險最小化，所述輻射引起的變化可源自于由所述輻射薄板制成的包裝。進一步地，不用說，低壓電子束發射器導致更低的能量消耗且使得更不需要強大的屏蔽裝置，這是因為所述電子和所述X射線具有更低的能量。進一步地，對所形成的X射線和臭氧(O3)的處理由于在低壓電子束發射器中產生的量相對較小而被簡化。此外，當使用低壓時，所述發射器本身可制得相對較小。
在又一個優選的實施例中，所述入口和出口部分分別設有至少一個用于引導所述薄板通過所述隧道的薄板導引裝置。通過這種方式，以簡單的方式實現了對薄板的導引。
所述出口部分中的所述至少一個薄板導引裝置優選相對于所述薄板被放置以使得其適于與所述薄板的第二側接觸，且使得其適于防止與所述薄板的所述第一側接觸。正如所述，通過將所述薄板導引裝置放置在所述出口中，隨后將與所述包裝內容物接觸的所述薄板的所述第一側將不被迫與所述薄板導引裝置接觸。這使得在所述隧道的所述出口部分中對所述薄板進行處理的過程中對所述消毒表面產生負面影響的任何最終風險最小化。因此，本發明適用于必須保證相對較高的消毒水平的食品包裝工業。
在一個實施例中，所述薄板導引裝置包括軸頸安裝在支承構件中的第一和第二輥，所述輥被形成且相互設置以使得所述第一輥與所述薄板成所述第二角度且所述第二輥與所述薄板成所述第一角度。這些輥是可靠的且相對廉價。
在又一個實施例中，所述入口部分和所述出口部分的進口部段與所述隧道的所述中心部分相鄰，且所述入口部分和所述出口部分的出口部段具有彼此遠離的指向，由此進一步使所述消毒薄板與所述未消毒薄板分離開來且由此使任何再污染的風險進一步最小化。
有利地，所述隧道部分和所述發射器殼體被罩在殼體中，這使得易于封閉、控制和排出輻射過程中形成的臭氧。
進一步地，本發明涉及一種至少對薄板的第一側進行電子束輻射的方法，所述方法包括步驟使所述薄板通過隧道，所述隧道設有薄板入口部分、薄板出口部分和適于至少容納設有電子出口窗的第一電子束發射器的中心部分；通過所述電子出口窗從所述發射器發射電子進入所述隧道；和通過形成所述隧道以使得其在每個所述入口和出口部分中的至少兩個位置處改變角度，而迫使在對所述薄板進行輻射的過程中通過所述電子形成的任何X射線在離開所述隧道之前至少兩次撞擊所述隧道壁。因此，提供了一種對輻射裝置進行屏蔽，且仍使薄板可能通過其中，且在不首先使它們的能量降至可接受的限制值的情況下仍使X射線能夠找到離開屏蔽裝置的路徑的風險最小化的方式。由于所述隧道設計用作屏蔽裝置且減少了所述X射線能量的事實，因此所述隧道內部不需要輻射捕集器。這提供了能夠引導受控和未擾動的空氣流通過所述裝置用以進行通風和排出例如在輻射過程中形成的臭氧的可能性。進一步地，這種受控和未擾動的空氣流提供了在所述包裝機器的停機期間保持消毒水平的可能性。
所述入口部分和出口部分優選被形成以使得相應的部分包括三個接連部段的管線，所述三個接連部段為進口部段、中心部段和出口部段，且使得所述中心部段相對于所述進口部段形成第一角度，且使得所述出口部段相對于所述中心部段形成第二角度。正如前面提到的，通過這種方式，所述屏蔽裝置的所述進口和出口易于兩次改變角度。
有利地，所述隧道寬度、所述角度和所述部段長度之間的關系被設置以使得撞擊所述進口部段中的所述隧道壁的假想直線在離開所述出口部段之前還至少撞擊所述出口部段的所述隧道壁，且使得通過所述進口部段的假想直線撞擊所述中心部段的所述隧道壁，以使得其在離開所述出口部段之前還至少撞擊所述出口部段的所述隧道壁。通過迫使所述X射線在離開所述屏蔽裝置之前至少兩次撞擊所述隧道壁，所述X射線的能量獲得了可接受的減少。
在下面，將結合附圖對本發明的目前優選實施例進行更詳細描述，在所述圖中圖1示出了裝置的實施例的橫截面示意圖；圖2示出了隧道的部段、角度和具有發射器的內殼的示意圖；圖3示出了關于隧道寬度、角度和部段長度之間的關系的第一示意圖；圖4示出了關于隧道寬度、角度和部段長度之間的關系的第二示意圖；圖5示出了封在裝置中的發射器的示意橫截面圖；圖6示出了根據本發明的空氣系統的示意圖；和圖7示出了類似圖1的示意圖，但從另一側示出且示出了另一個可選實施例。
具體實施例方式
圖1所示的裝置包括內殼1，其中安裝了一個或兩個發射器2、3。內殼的中心部分適于容納發射器。內殼1形成了隧道且包裝材料薄板W被供應通過隧道穿過發射器2、3。進一步地，內殼1設有使薄板進入和離開的入口部分5和出口部分6。薄板入口部分5被設計以使得薄板W進入入口部分5的入口方向相對于薄板W離開入口部分5的出口方向改變角度。薄板W離開入口部分5的出口方向等于薄板W通過發射器2、3所沿的方向。薄板W在入口部分5中的入口和出口方向之間的角度至少為90°。入口部分5被形成以使得其在至少兩個位置處改變角度。如圖2所示，入口部分5包括三個接連的部段，進口部段5a、中心部段5b和出口部段5c。中心部段5b相對于進口部段5a形成第一角度α，且出口部段5c相對于中心部段5b形成第二角度β。進一步地，隧道寬度、所述角度α、β和部段5a-5c的長度之間的關系使得撞擊進口部段5a中的隧道壁的假想直線在離開出口部段5c之前還至少撞擊出口部段5c的隧道壁，且通過進口部段5a的假想直線撞擊中心部段5b的隧道壁以使得其在離開出口部段5c之前還至少撞擊出口部段5c的隧道壁。在圖3和圖4中借助紙、尺子和鋼筆示出了所述設計是如何獲得的。在圖3中，披露了第一種最差情況的情景。直線被畫出始于進口部段5a外部，且大體上指向進口部段5a和中心部段5b之間的外角。線撞擊在進口部段5a中的隧道壁上且被畫出大體上指向中心部段5b和出口部段5c之間的內角。如果隧道寬度、角度α、β和部段長度之間的關系被考慮得足夠好，那么直線將被迫在離開出口部段5c之前撞擊出口部段5c的隧道壁。在圖4中，披露了第二種最差情況的情景。直線現在被畫出始于出口部段5a外部且大體上指向接近進口部段5a出口的內角，但撞擊在中心部段5b中的隧道壁上。隨后畫出大體上朝向中心部段5b和出口部段5c之間的內角的線。如果隧道寬度、角度α、β和部段長度之間的關系被考慮得足夠好，那么直線將被迫在離開出口部段5c之前撞擊出口部段5c的隧道壁。因此意識到，如果使用特定的角度，那么隧道寬度或部段長度為可調節的參數。寬隧道使得需要長部段。如果需要短部段，那么隧道寬度必須降低。當然，另一種可能性是改變一個或兩個角度。在所示實例中，入口部分中的角度α和β、長度和寬度與出口部分中相應的角度、長度和寬度相同。應該理解，兩個部分的角度以及長度和寬度可以不同。
正如前文已經提到的，薄板W通過輻射裝置1，薄板在所述輻射裝置中被消毒，且隨后被供應進入裝料機的消毒塔105，在所述消毒塔中，通過重疊密封薄板W的縱向邊緣而使薄板W形成管道。管道被連續填充產品并隨后被橫向密封并形成軟墊。軟墊被分離并例如形成平行六面體容器，即包裝。這種由薄板形成管道的技術本質上是眾所周知的且將不進行進一步的描述。
薄板W具有兩側，第一側W1和第二側W2。薄板W的第一側W1被限定為適于與包裝內容物即產品接觸且適于在管道形成過程中變成管道內部且因此變成軟墊內部，且隨后一旦管道形成后變成包裝內部的薄板W的側面。因此，薄板W的第二側W2因此被限定為不與產品接觸且適于在管道形成過程中變成管道外部且因此變成軟墊外部，且隨后一旦管道形成后變成包裝外部的薄板W的側面。
在入口部分中，通過提供至少一個薄板導引裝置而實現薄板W行進方向的變化。在該實例中，薄板導引裝置為安裝在入口部分5內部的第一和第二輥9、10。在所披露的設計中，薄板W大體上水平地進入入口部分5內且當其離開入口部分5并進入內殼1時大體上垂直向上。為了實現這種方向改變，輥9、10被形成和相互設置以使得第一輥9與薄板W成第二角度β，且第二輥10與薄板W成第一角度α。輥9、10優選被軸頸安裝在支承構件中。該支承構件可例如為設有外罩或軸承殼體的軸承，所述軸承的設計遵循與隧道相同的設計標準。
薄板W被供應通過入口部分5以使得薄板W的第一側W1與薄板導引裝置接觸。因此，在供應過程中，第一側W1將暫時與輥9、10的封套表面接觸。
出口部分6被相似地設計具有進口部段6a、中心部段6b和出口部段6c。為了改變薄板W的行進方向，出口部分6包括一個或多個輥11、12。入口部分5和出口部分6被安裝和設計以使得薄板W離開出口部分6時的行進方向與其進入入口部分5時的行進方向相同。在所披露的設計中，入口部分5和出口部分6是相同的且利用相應的部分5、6上相同的法蘭被安裝到內殼1的兩個相對面1a和1b上，但圍繞沿行進通過內殼1的薄板W的中心線延伸的軸線A翻轉180°。因此，入口部分5和出口部分6的相應進口部段5a、6a與隧道的中心部分相鄰且入口部分5和出口部分6的相應出口部段5c、6c具有彼此遠離的指向。具有類似于入口部分6的出口部分6的優點在于在制造輻射裝置1的過程中可使用相同的模具。
在圖1中，可以看到，與入口部分5相關的出口部分6的設計確保薄板W被供應通過出口部分6以使得防止了薄板W的第一側W1與薄板導引裝置存在任何接觸。因此，在供應過程中，代替地，第二側W2將與輥11、12的封套表面暫時接觸。
外殼4圍繞內殼1且外殼4設有開口，所述開口形成了用于使薄板W進入和離開的入口7和出口8。
發射器2、3通過出口窗21、31發出電子束。發射器被放置以使得第一發射器2適于對薄板W的第一側W1進行輻射且第二發射器3適于對第二側W2進行輻射。為此目的，第二電子束發射器3與第一發射器2大體上相對放置且第二發射器3的電子出口窗31與第一電子出口窗21大體上相對放置。下面將僅更詳細地描述第一發射器2。根據所披露的設計，如圖5所示，發射器2通常包括真空室22，其中設置了燈絲23和籠24。燈絲23由鎢制成。當電流被供應通過燈絲23時，燈絲23的電阻導致燈絲23被加熱至2000℃數量級的溫度。該加熱導致燈絲23發射電子云。設有多個開口的籠24圍繞燈絲23。籠24用作法拉第籠且幫助以受控方式分配電子。電子被籠24和出口窗21之間的電壓加速。所使用的發射器通常被示為低壓電子束發射器，所述發射器通常具有低于300kV的電壓。在所披露的設計中，加速電壓數量級為70-85kV。該電壓導致每個電子獲得70-85keV的動(運動)能。電子出口窗大體上為平面且被設置與薄板大體上平行。進一步地，出口窗21由金屬箔制成，且具有6μm數量級的厚度。由鋁形成的支承網支承出口窗21。在US-B1-6,407,492中更詳細地描述了這種類型的發射器。在US-A-5,637,953中披露了另一種發射器。該發射器通常包括具有出口窗的真空室，其中燈絲和兩個聚焦板設有真空室。在US-A-4,910,435中披露了又一種發射器，其中通過受離子轟擊的材料的次級發射而發射電子。對上面的專利進行參考以更詳細地描述這些不同的發射器。預想這些發射器和其它發射器可用于所述系統中。
只要電子在真空室內，它們就沿由供應至籠24和窗的電壓所限定出的線行進，但一旦它們通過發射器窗離開發射器，它們則開始或多或少地沿不規則路徑移動(散開)。當電子尤其與空氣分子、細菌、薄板和殼體壁部碰撞時，它們被減慢。這種電子速度的降低，即動能的損失，導致X射線(倫琴射線)沿所有方向發射。X射線沿直線傳播。當這種X射線撞擊殼體內壁時，X射線進入材料內一定距離且導致新X射線從一次X射線的進入點沿所有方向發射。每次X射線撞擊殼體壁部且導致二次X射線，能量減少約700-1000倍，這取決于殼體所選擇的材料。不銹鋼具有約800的減速比，即二次X射線的能量相對于一次X射線減少約800倍。當涉及輻射時，鉛是經常被考慮的材料。鉛具有更低的減速比，但另一方面對于X射線傳輸通過所述材料具有更高的抵抗力。如果電子被約80kV的電壓加速，那么為每個電子提供了約80keV的動能。為了確保該能量水平的X射線不通過內殼1，內殼1由厚度為22mm的不銹鋼制成。相似地，入口和出口部分由不銹鋼制成且如圖1中可以看到大體上具有相同厚度。因此，內殼以及入口和出口部分的壁部形成了輻射屏蔽裝置。防止了在對薄板W進行電子束輻射的過程中形成的任何X射線通過所述屏蔽裝置的壁部。對于垂直于壁部行進的X射線計算該厚度。相對于壁部傾斜行進的X射線將在壁部中經歷更長的距離以到達相同深度，即壁部將顯得更厚。壁厚由關于殼體外部輻射量的政府法規確定。目前在距離任何可接近表面即外部屏蔽裝置0.1m的位置處測量的輻射必須小于的限制值為0.1μSv/h。應該注意，材料和尺寸的選擇受目前可應用的法規的影響，且新法規可改變材料或尺寸的選擇。每個電子的能量(80keV)和電子數量確定了電子云的總能量。該總能量導致總能量被傳遞至要進行消毒的表面。該輻射能量的測量單位為戈瑞(Gy)。在存在上面簡要描述的電子發射器(具有燈絲和法拉第籠)的情況下，目前認為使用約17mA通過燈絲的電流是適當的。然而，這取決于所決定的輻射水平和要消毒的表面積。在本實例中，預想對以35m/s的速度行進通過發射器的具有400mm寬度的薄板進行消毒。這將提供數量級平均為35kGy的輻射能。在另一個實例中，薄板寬度仍為400mm，但薄板的行進速度增加至100m/s。為了獲得相同的輻射能量，35kGy，電流被增加至約50mA。
在下文中將描述裝置的氣態流體系統。在本實施例中，流體是消毒空氣，但其當然可以是適用于使用裝置的應用領域的任何氣態流體。
如圖6所示，機器的空氣系統100包括壓縮機101和水分離器102，從所述壓縮機和水分離器中獲得受壓氣體。該空氣被供應至熱交換器103，其中空氣被預加熱至約100℃。空氣從熱交換器103被供應至過熱器104，其中空氣被加熱至330-450℃范圍內的溫度。在高于330℃的溫度下，空氣中的任何細菌被殺滅。殺滅速度取決于溫度和細菌經受所述溫度的時間。來自過熱器104的空氣返回熱交換器103，以實現上述對引入空氣的預加熱。在第二次通過熱交換器103后，空氣具有約90℃的溫度。空氣隨后被供應至換向閥106，所述換向閥具有與裝料機的塔105流體連接的第一支管和與由外殼4形成的第一室107流體連接的第二支管。少量供應至塔105的空氣將隨薄板W通過退出口108流出塔105。在塔105中，通過重疊地密封薄板的縱向邊緣而使薄板W形成管道。管道通過產品管109被連續地填充產品，所述產品管從薄板W還未轉變成管道的端部延伸進入管道內。這種由薄板形成管道的技術本質上是眾所周知的且將不進行詳細描述。退出口108設有密封環(未示出)以便具有流出退出口108的受控空氣流。還可通過形成退出口108使其相對于通過開口108被供應出的管道具有給定間隙。管道被橫向密封且形成軟墊，所述軟墊被分離且形成平行六面體容器。這種技術本質上也是已公知的且將不進行詳細描述。相當大部分供應至塔105的空氣在塔105中沿與薄板W行進方向相對的方向流動。塔105設有用作空氣退出口110的薄板進入口110。來自塔105的空氣被供應至由內殼1形成的第二室111。
在下面將描述圖6中標有虛線的區域。該虛線表示進入第一和第二室的空氣流的兩個可選實施例。在第一個實施例中，線是連續的且表示第二室111的薄板退出口112和第一室107的薄板退出口121，也被稱為出口8之間直接封閉連通。在第二個實施例中，線不存在且表示第一和第二室107、111和第一室107的薄板退出口121之間的開放連通。
在第一個實施例中，在第二室111的薄板退出口112和第一室107的薄板退出口121之間提供了流體連接。因此，空氣通過用作空氣流進入口112的薄板退出口112被供應進入第二室111內。塔105用作第一空氣供應裝置。如果第二室111的薄板退出口112位于距離第一室107的薄板退出口121一定距離的位置處且優選與其大體上成一直線，那么流體連接可例如包括使第二室111的薄板退出口112與第一室107的薄板退出口121連接的管。另一種可選方式是，第二室111的薄板退出口112延伸至第一室107的薄板退出口121。因此防止了第一室107和第一室107的薄板退出口121之間的流體連接。正如較早所述，換向閥106用作第一室107的空氣供應裝置106。
在第二個實施例中，第一室107和第二室111與第一室107的薄板退出口121流體連接，因此室107、111均與塔105中的空氣供應裝置連接。此外，第一室107與閥106接觸以附加地供應空氣。
在兩個實施例中，第二室111中的空氣沿與薄板W行進方向相對的方向流動通過第二室111。在差不多完全通過第二室111后，空氣通過排出口113流出以最終除去空氣。相似地，供應至第一室107的空氣沿與薄板W行進方向相對的方向流動。來自第一室107和第二室111的空氣通過出口113被排出。因此室107、111均與出口接觸。少量供應至第一室107的空氣通過薄板進入口115，也被稱為入口7逸出。逸出的量取決于空隙形狀和所使用的密封件。這進一步尤其取決于薄板是否設有預施加的開口裝置。
排出口113位于接近第二室111的薄板進入口114的位置處。在圖1中，出口113位于第二室111內部。例如，出口110可位于第二室111的薄板進入口114附近。出口113幾乎排出了來自第二室111的所有空氣和來自第一室107的大部分空氣。在第一室107的薄板進入口115以及第一室107和第二室的薄板進入口114之間提供了流體連接。在圖7所示的另一個可選實施例中，出口113包括與第二室111流體連接的兩個分支113a、113b。參見圖，第一出口分支113a位于第二室111的薄板進入口114附近的室壁頂部中，且第二出口分支113b位于與所述第一出口分支相對的底壁中。
系統中的空氣流受到控制以使得在第一室107內部產生第一過壓。在所述實施例中，壓力數量級為30mm水柱。進一步地，在第二室111內部產生第二過壓。過壓可例如被選擇以使得第一過壓和第二過壓相同。另一種可選方式是，過壓被選擇以使得第一過壓和第二過壓不同。第一過壓可高于第二過壓且反之亦然。選擇第一過壓以使得其高于第二過壓的一個原因是將輻射過程中形成的臭氧(O3)保持在第二室111內，在所述第二室中所述臭氧可通過出口113被立即排出。進一步地，在例如機器的起動過程中裝置的預消毒過程中更低的第二過壓有所幫助。通過在第二室中具有比第一室更低的壓力，消毒過程中使用的充分量的過氧化氫被迫留在第二室內部。下面將更詳細地闡述預消毒過程。選擇第二過壓以使得其高于第一過壓的一個原因是可實現從第二室中快速排出臭氧和例如導致異味的最終的其它揮發性物質。
在內殼1內部，即發射器2、3周圍，提供了優選低于第二室111內部壓力的壓力。選擇低于第二室111內部壓力的壓力的一個原因是使薄板W被內殼1中包含的污染空氣再污染的風險最小化。由于對于該具體實施例中使用的發射器2、3不需要特定的壓力，因此內殼1中的壓力可以是大氣壓力。然而，應該理解，如果所用發射器需要，那么內殼1可被加壓。
在第一室107外部，空氣系統設有所謂零點116。零點116是一種裝置，所述裝置確保如果系統中某部件出現故障，那么將通過零點116將避免壓力低于大體壓力所需的任何空氣供應進入系統內。通過這種方式，確保了塔105、第一室107和第二室111內部的壓力至少不會降至大氣壓力下。零點116通常包括具有入口117和出口118和被閥120封閉的開口119的殼體。任何高于大氣壓力的壓力推動閥向外，使得開口119被密封地封閉。如果零點116內部的壓力降至大氣壓力下，那么閥120將不被推靠在開口119上(反之其將被向內推入零點116內且空氣可通過開口119被引入系統內)。
例如在機器的起動過程中，在使薄板W進入之前，空氣系統100可用以對塔105和室107、111的內表面進行消毒。通過過氧化氫(H2O2)進行消毒。盡管利用過氧化氫進行消毒本質上是已公知的，但在下文中將結合空氣系統100對其進行簡要描述。塔105與過氧化氫供應裝置連接，所述供應裝置設有噴霧器。噴嘴將噴霧形式的過氧化氫供應進入空氣內且供應進入塔中的空氣被加熱至使過氧化氫蒸發的溫度，通常所述溫度的數量級為40-50℃。包含過氧化氫的空氣沿較早所述的方向流動通過塔和室107、111且在排出口113處被排出。過氧化氫沿所述路徑在表面上冷凝。隨后通過供應溫度處于或高于過氧化氫蒸發溫度的空氣而從表面上除去過氧化氫。在該實施例中，使用數量級為70-90℃的溫度。通過提供遠高于蒸發溫度的溫度，過氧化氫被有效和快速地從表面除去。
該裝置的氣態流體系統的優點之一在裝料機的停機過程中顯現出來。在停機過程中，薄板W被停止且輻射裝置1中的電子束發射器2、3應被關閉以便不對薄板W造成損害。然而，通過仍沿與薄板W行進方向相對的方向連續供應消毒空氣流通過第一和第二室107、111，可在裝置1內部保持所需的消毒水平。因此，確保了薄板W所需的消毒水平且使其再污染的任何最終風險最小化。
根據用于對薄板W進行電子束輻射的方法，薄板W被提供通過隧道。隧道設有薄板入口部分5、薄板出口部分6和適于容納設有電子出口窗21、31的電子束發射器2、3的中心部分。通過電子出口窗21、31，從發射器2、3發射出電子進入隧道，且在對薄板W進行輻射的過程中由電子形成的任何X射線被迫在離開隧道前兩次撞擊隧道壁。為了實現至少兩次撞擊，隧道被形成在每個入口和出口部分5、6的至少兩個位置處改變角度。
薄板W被設置在每個入口和出口部分5、6中的至少一個薄板導引裝置引導通過隧道。出口部分6中的薄板導引裝置相對于薄板W被放置以使得其適于與薄板W的第二側W2接觸，且其適于防止與薄板W的第一側W1接觸。
進一步地，所述方法包括形成入口部分5以使得其包括三個接連的部段的管線，所述三個接連部段為進口部段5a、中心部段5b和出口部段5c。使中心部段5b相對于進口部段5a形成第一角度α。此外，出口部段5c相對于中心部段5b形成第二角度β。出口部分6的設計相似。
隧道寬度，所述角度α、β和部段5a-c的長度之間的關系被形成以使得撞擊進口部段5a中的隧道壁的假想直線在離開出口部段5c之前還至少撞擊出口部段5c的隧道壁，且使得通過進口部段5a的假想直線撞擊中心部段5b的隧道壁，以使得其在離開出口部段5c之前還至少撞擊出口部段5c的隧道壁。
已公知的是，在利用電子進行輻射的過程中，在裝置內部形成了臭氧(O3)。因此，本發明還包括一種對裝置進行通風的方法。該方法包括步驟設置包括薄板進入口115和薄板退出口121的第一室107。第一室107為外殼4。作為隧道的第二室111也被設置且延伸至第一室107內部。第二室111被形成包括薄板進入口114和薄板退出口112。進一步地，設置了電子出口窗21、31，通過所述電子出口窗，電子適于被發射進入第二室111內。薄板W通過第二室111，且通過第一和第二室107、111的空氣流被形成。空氣流沿與薄板W行進方向相對的方向流動。空氣被供應進入第一室107的薄板退出口121內且設置了至少一個出口113。
在另一種可選的方法中，在第二室111的薄板退出口121和第一室107的薄板退出口112之間提供流體連接。與此同時，防止了第一室107和第一室107的薄板退出口121之間的流體連接。隨后可通過將所述空氣供應進入第一室107內且供應進入第一室107的薄板退出口121內并設置至少一個出口113而形成沿與薄板W行進方向相對的方向通過第一和第二室107、111的空氣流。通過與第一室107流體連接的閥106將空氣供應至第一室107。
根據該方法，薄板W因此通過第一室107的薄板進入口115進入裝置且在第二室111的薄板進入口114處進入第二室。開口115、114被設置以使得當薄板W通過所述開口時被保持平直且大體上是水平的。在入口部分5內部，薄板W在第一輥9處成第二角度β且在第二輥10處成第一角度α。在行進過程中，薄板W遇到沿與薄板W相對的方向流動的空氣流。當薄板W通過隧道的中心部分時，此時所述薄板沿垂直方向行進，其通過電子出口窗21、31，通過所述電子出口窗，薄板W受到發射器2、3的輻射。電子出口窗21、31位于隧道的相對側上，由此對薄板W的兩側進行輻射。在進行輻射后，薄板W進入出口部分6內，在所述出口部分中，所述薄板W如同在入口部分5中那樣兩次改變角度。最后，薄板W通過第二室111的薄板出口112離開裝置，且隨后通過第一室107的薄板出口121，由此進入塔105。
盡管已經結合目前優選的實施例對本發明進行了描述，但應該理解，可在不偏離所附權利要求限定出的本發明的目的和范圍的情況下做出多種變型和改變。
所述實施例包括兩個發射器2、3，一個用于對薄板W的第一側W1進行電子輻射，且另一個用于對薄板W的第二側W2進行電子輻射。然而應該理解，本裝置不需要包括兩個發射器2、3，而是可僅包括第一發射器以對將與食品接觸的側面進行輻射。進一步地，已經描述了兩個發射器2、3彼此相對設置的情況。另一種可選方式是，它們可被設置沿薄板行進方向彼此間隔一定距離。
此外還應該理解，發射器的數量可多于兩個。例如有可能使用多個并置的發射器以處理寬薄板。還有可能使兩個或多個發射器沿薄板行進方向彼此前后順序設置以形成隨后的消毒區域，所述消毒區域一起提供了所決定的輻射水平，或作為可能需要更高輻射水平的一定點例如封閉裝置的選擇性輻射的措施。
所述薄板導引裝置為彎曲輥。然而，應該理解，薄板導引裝置不一定是彎曲輥，而可以是適用于引導薄板通過隧道的任何其它裝置。
此外，應該理解，出口113的位置可改變。在上述實施例中，出口113位于第二室111內部。另一種可選方式是，出口113可例如位于第二室111的薄板進入口114附近或位于第一室107的薄板入口115附近。還可能使出口113位于第一室107外部接近進入口115的位置處。
此外，在上述實施例中，出口113位于第二室111內部，且第一室107與第二室111流體連接。在另一個可選實施例中，第二室111的薄板進入口114與第一室107的薄板進入口115流體連接，而同時防止了第一室107、其薄板進入口115和第二室111的薄板進入口114之間的流體連接。兩個室107、111將隨后與獨立的出口連通。至少一個出口可位于第一室107中且至少一個出口可位于第二室111中或與第二室111流體連接。
進一步地，所述利用過氧化氫的空氣系統優選被用于無菌應用領域中。在用于處理巴氏殺菌產品的包裝機器的相應空氣系統中，空氣流是相似的，盡管通常通過使用過濾空氣對機器進行消毒。代替上述系統，該系統可包括過濾器和風扇。為了在操作過程中從室中排出臭氧，系統可設有催化轉化器。
此外，在所示實施例中，第二室111的薄板進入口114位于距離第一室107的薄板進入口115一定距離的位置處且優選與其成一直線。另一種可選方式是，第二室111可一直延伸至第一室的薄板進入口115，由此防止了第一室107和薄板進入口115之間的流體連接。第二室111的壁部隨后代替地設有貫通開口，優選為狹縫，所述貫通開口與薄板進入口相隔一定距離但在出口113之前。由此提供了兩個室之間的流體連接，且該布置導致產生所謂注射器效應，使得空氣從第一室流動通過狹縫進入第二室，在所述第二室處所述空氣可通過出口113被排出。少量空氣還通過薄板進入口115被吸到殼體外部。
權利要求
1.至少對薄板(W)的第一側(W1)進行電子束輻射的裝置，所述裝置包括適于使所述薄板(W)通過的隧道，所述隧道設有薄板入口部分(5)、薄板出口部分(6)和至少適于容納第一電子束發射器(2)的中心部分，所述第一電子束發射器設有電子出口窗(21)，通過所述電子出口窗電子適于被發射進入所述隧道內，且由此所述隧道在每個所述入口部分(5)和所述出口部分(6)中的至少兩個位置處改變角度，以使得在對所述薄板(W)進行電子束輻射的過程中形成的任何X射線被迫在離開所述隧道前至少兩次撞擊所述隧道壁。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述入口部分(5)和所述出口部分(6)分別包括三個接連的部段，進口部段(5a、6a)、中心部段(5b、6b)和出口部段(5c、6c)，且其中所述中心部段(5b、6b)相對于所述進口部段(5a、6a)形成了第一角度(α)，而所述出口部段(5c、6c)相對于所述中心部段(5b、6b)形成了第二角度(β)。
3.根據權利要求2所述的裝置，其中所述隧道寬度、所述角度(α、β)和所述部段(5a-c、6a-c)的長度之間的關系使得撞擊所述進口部段(5a、6a)中的所述隧道壁的假想直線在離開所述出口部段(5c、6c)之前還至少撞擊所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁，且使得通過所述進口部段(5a、6a)的假想直線撞擊所述中心部段(5b、6b)的所述隧道壁，以使得其在離開所述出口部段(5c、6c)之前還至少撞擊所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述中心部分適于容納附加第二電子束發射器(3)，所述第二電子束發射器設有電子出口窗(31)，通過所述電子出口窗電子適于被發射進入所述隧道內，所述電子束發射器(3)適于被放置以使得所述薄板(W)的第二側(W2)受到所述電子的輻射。
5.根據權利要求1和4所述的裝置，其中所述電子出口窗(2、3)大體上為平面且適于被設置與所述薄板(W)大體上平行。
6.根據權利要求4和5所述的裝置，其中所述附加第二電子束發射器(3)適于與所述第一電子束發射器(2)大體上相對放置，且所述電子出口窗(31)適于與所述第一電子出口窗(21)大體上相對放置。
7.根據權利要求1和權利要求4-6所述的裝置，其中所述發射器(2、3)被封在殼體(1)中。
8.根據權利要求1和權利要求4-7所述的裝置，其中所述發射器(2、3)為低壓電子束發射器。
9.根據權利要求1所述的裝置，其中所述入口和出口部分(5、6)分別設有至少一個用于引導所述薄板通過所述隧道的薄板導引裝置。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中所述出口部分(6)中的所述至少一個薄板導引裝置相對于所述薄板(W)被放置以使得其適于與所述薄板(W)的第二側(W2)接觸，且使得其適于防止與所述薄板(W)的所述第一側(W1)接觸。
11.根據權利要求9和10所述的裝置，其中所述薄板導引裝置包括軸頸安裝在支承構件中的第一和第二輥(9、10、11、12)，所述輥(9、10、11、12)被形成且相互設置以使得所述第一輥(9、11)與所述薄板(W)成所述第二角度(β)且所述第二輥(10、12)與所述薄板(W)成所述第一角度(α)。
12.根據權利要求2-11中任一項所述的裝置，其中所述入口部分(5)和所述出口部分(6)的進口部段(5a、6a)與所述隧道的所述中心部分相鄰，且所述入口部分(5)和所述出口部分(6)的出口部段(5c、6c)具有彼此遠離的指向。
13.根據權利要求2-12中任一項所述的裝置，其中所述隧道部分和所述發射器殼體(1)被罩在殼體(4)中。
14.至少對薄板(W)的第一側(W1)進行電子束輻射的方法，所述方法包括以下步驟使所述薄板(W)通過隧道，所述隧道設有薄板入口部分(5)、薄板出口部分(6)和適于至少容納設有電子出口窗(21)的第一電子束發射器(2)的中心部分；通過所述電子出口窗(21)從所述發射器(2)發射電子進入所述隧道；以及通過形成所述隧道以使得其在每個所述入口和出口部分(5、6)中的至少兩個位置處改變角度，從而迫使在對所述薄板(W)進行輻射的過程中通過所述電子形成的任何X射線在離開所述隧道之前至少兩次撞擊所述隧道壁。
15.根據權利要求14所述的方法，形成所述入口部分和出口部分(5、6)以使得相應的部分包括三個接連部段的管線，所述三個接連部段為進口部段(5a、6a)、中心部段(5b、6b)和出口部段(5c、6c)，且使得所述中心部段(5b、6b)相對于所述進口部段(5a、6a)形成第一角度(α)，且使得所述出口部段(5c、6c)相對于所述中心部段(5b、6b)形成第二角度(β)。
16.根據權利要求15所述的方法，設置所述隧道寬度、所述角度(α、β)和所述部段(5a-c、6a-c)的長度之間的關系以使得撞擊所述進口部段(5a、6a)中的所述隧道壁的假想直線在離開所述出口部段(5c、6c)之前還至少撞擊所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁，且使得通過所述進口部段(5a、6a)的假想直線撞擊所述中心部段(5b、6b)的所述隧道壁，以使得其在離開所述出口部段(5c、6c)之前還至少撞擊所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁。
全文摘要
本發明涉及一種至少對薄板(W)的第一側(W
文檔編號A61L2/08GK1809496SQ200480017219
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月8日 優先權日2003年6月19日
發明者L·奈斯倫德, T·尼爾松, L·波皮, A·埃里克松, P·貝內德蒂, F·費拉里尼 申請人:利樂拉瓦爾集團及財務有限公司