专利名称：电子束辐射装置和方法
技术领域：
本发明涉及至少对薄板(web)的第一侧进行电子束辐射的装置和方法。
背景技术：
在食品包装工业中，长期以来使用由包装材料的薄板形成的包装，所述薄板包括不同的纸层或板层，例如由聚合物形成的液体屏障和例如由薄铝膜形成的气体屏障。在包装机器中，通过重叠地密封薄板的纵向边缘而使薄板形成管道。该管道被连续地填充食品且随后横向密封并形成软垫。软垫被分离开并形成例如平行六面体容器。这种由薄板形成管道的技术本身众所周知且将不进行详细描述。
为了延长被包装食品的储藏寿命，目前已公知的是在形成和填充操作之前对薄板进行消毒。根据需要多长的储藏寿命以及是否在冷藏或环境温度下进行配售和储存，可选择不同的消毒水平。一种对薄板进行消毒的方式是利用例如过氧化氢浴进行化学消毒。另一种方式是通过电子束发射器发射出的电子对薄板进行辐射。在例如US-A-5,194,742中披露了这种发射器。
然而，通过电子进行辐射产生了不希望的X射线。尤其当电子与空气分子、细菌、薄板和屏蔽装置的壁部碰撞时，电子被减缓。这种电子速度的降低导致发射出X射线。当这种X射线撞击屏蔽装置时，X射线进入材料内一定距离并导致发射出新的X射线。在具有合理尺寸的辐射装置外部获得可接受的辐射水平已成为一个问题。
在GB 2 157 140中，描述了一种对墨水进行连续电子固化的装置，示出了一种解决该问题的方式。发射器被安放在中心室中，薄板通过所述中心室以受到发射器的处理。中心室被屏蔽且包括用于吸收相当大量保持未被薄板吸收的辐射的辐射捕集器。在中心室的进口和出口处，设置了第一子室。这些第一子室设有用于吸收通过中心室的出口和进口逃逸的辐射的辐射捕集器。在与中心室进口和出口相对设置的子室开口处，已获得了可接受的辐射水平。第一子室中的辐射捕集器被形成为从其内壁延伸出来的平行凸部。每个所述捕集器用作狭窄的“邮递槽(mail slot)”，所述“邮递槽”允许薄板通过。还设置了第二子室，所述第二子室包括用于引入惰性气体从而减少通往中心室的氧气量的压力通风和排出装置。
为了改变与设备空间位置相关的移动薄板的进口和出口角度，子室是可互换的。因此，通过除去一个或多个子室并用具有不同几何形状的子室替换所述子室，可在不妨碍中心室的情况下改变角度。
然而，当在食品工业中例如对包装材料薄板进行消毒时，根据GB 2157 140的利用辐射捕集器的解决方案并不优选。首先，由于辐射捕集器的设计原因，它们可导致不可控的流体在消毒过程中流动通过辐射装置且导致装置本身的预消毒过程中存在困难。这可导致不需要和/或不可控的卫生水平。其次，包装材料薄板可设有从薄板表面凸出来的预施加开口装置，例如盖。因此，辐射捕集器的“邮递槽”需要更大以使带盖的薄板通过。更大的槽导致更无效的捕集，且为了获得与利用狭槽相同的效率，可能需要增加捕集器的数量。进一步地，辐射装置变得更大和更庞大。因此，为了例如食品包装工业中的消毒目的，在具有合理尺寸的辐射装置外部获得可接受辐射水平的问题仍然存在。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有合理尺寸的电子束辐射装置，其中所述装置外部的辐射水平是可接受的。
通过至少对薄板的第一侧进行电子束辐射的装置实现所述目的，所述装置包括适于使所述薄板通过的隧道，所述隧道设有薄板入口部分、薄板出口部分和至少适于容纳第一电子束发射器的中心部分，所述第一电子束发射器设有电子出口窗，通过所述电子出口窗电子适于被发射进入所述隧道内，且由此所述隧道在每个所述入口部分和所述出口部分中的至少两个位置处改变角度，以使得在对所述薄板进行电子束辐射的过程中形成的任何X射线被迫在离开所述隧道前至少两次撞击所述隧道壁。因此，本发明包括屏蔽装置，所述屏蔽装置被形成以使得薄板可能通过所述屏蔽装置，且在不首先使X射线的能量降至可接受的限制值的情况下，仍使X射线能够找到离开所述屏蔽装置的路径的风险最小化。可例如由政府法规或市场认可设定所述限制值。由于隧道设计用作屏蔽装置且减少了X射线的能量的事实，因此隧道内部不需要辐射捕集器。这提供了能够引导受控和未扰动的空气流通过所述装置用以进行通风和排出例如在辐射过程中形成的臭氧的可能性。进一步地，这种受控和未扰动的空气流提供了在所述包装机器的停机期间保持消毒水平的可能性。这将随后进行进一步描述。
在本发明的优选实施例中，所述入口部分和所述出口部分分别包括三个接连的部段，进口部段、中心部段和出口部段，且由此所述中心部段相对于所述进口部段形成了第一角度，且所述出口部段相对于所述中心部段形成了第二角度。以这种方式，所述屏蔽装置的所述进口和出口易于两次改变角度。
所述隧道宽度、所述角度和所述部段长度之间的关系优选使得撞击所述进口部段中的所述隧道壁的假想直线在离开所述出口部段之前还至少撞击所述出口部段的所述隧道壁，且使得通过所述进口部段的假想直线撞击所述中心部段的所述隧道壁，以使得其在离开所述出口部段之前还至少撞击所述出口部段的所述隧道壁。通过迫使所述X射线在离开所述屏蔽装置之前至少两次撞击所述隧道壁，所述X射线的能量获得了可接受的减少。这将在下面进行更详细地阐述。
有利地，所述中心部分适于容纳附加第二电子束发射器，所述第二电子束发射器设有电子出口窗，通过所述电子出口窗，电子适于被发射进入所述隧道内，所述电子束发射器适于被放置以使得所述薄板的所述第二侧被所述电子辐射。通过对所述薄板的两侧进行辐射，所述薄板再污染的风险被最小化，即避免了来自所述薄板未消毒侧的细菌能够再污染消毒侧的风险。
电子出口窗优选大体上为平面且适于被设置与所述薄板大体上平行。通过发射垂直于所述薄板的所述电子，所述电子必须行进的距离被最小化，这进一步使所述电子到达所述薄板之前的电子能量损耗最小化。进一步地，如果所述发射器垂直地指向所述薄板，那么到达所述薄板的电子的量更高，这进一步导致更好的消毒结果。
在进一步优选的实施例中，所述附加第二电子束发射器适于与所述第一电子束发射器大体上相对放置，且所述电子出口窗适于与所述第一电子出口窗大体上相对放置。以这种方式，所述薄板的两侧被同时有效地辐射，这使得所述薄板再污染的风险最小化。
在又一个实施例中，所述发射器被封在壳体中，通过设置封住所述发射器的壳体，更易于封闭主要的X射线。此外，所述壳体使得在所述发射器周围能够存在与围绕室中存在的压力相比不同的压力。例如，通过所述装置的空气流可因此更易于受到控制。
在另一个实施例中，所述发射器为低压电子束发射器。利用低压电子束发射器例如使辐射引起的变化，例如食品异味的风险最小化，所述辐射引起的变化可源自于由所述辐射薄板制成的包装。进一步地，不用说，低压电子束发射器导致更低的能量消耗且使得更不需要强大的屏蔽装置，这是因为所述电子和所述X射线具有更低的能量。进一步地，对所形成的X射线和臭氧(O3)的处理由于在低压电子束发射器中产生的量相对较小而被简化。此外，当使用低压时，所述发射器本身可制得相对较小。
在又一个优选的实施例中，所述入口和出口部分分别设有至少一个用于引导所述薄板通过所述隧道的薄板导引装置。通过这种方式，以简单的方式实现了对薄板的导引。
所述出口部分中的所述至少一个薄板导引装置优选相对于所述薄板被放置以使得其适于与所述薄板的第二侧接触，且使得其适于防止与所述薄板的所述第一侧接触。正如所述，通过将所述薄板导引装置放置在所述出口中，随后将与所述包装内容物接触的所述薄板的所述第一侧将不被迫与所述薄板导引装置接触。这使得在所述隧道的所述出口部分中对所述薄板进行处理的过程中对所述消毒表面产生负面影响的任何最终风险最小化。因此，本发明适用于必须保证相对较高的消毒水平的食品包装工业。
在一个实施例中，所述薄板导引装置包括轴颈安装在支承构件中的第一和第二辊，所述辊被形成且相互设置以使得所述第一辊与所述薄板成所述第二角度且所述第二辊与所述薄板成所述第一角度。这些辊是可靠的且相对廉价。
在又一个实施例中，所述入口部分和所述出口部分的进口部段与所述隧道的所述中心部分相邻，且所述入口部分和所述出口部分的出口部段具有彼此远离的指向，由此进一步使所述消毒薄板与所述未消毒薄板分离开来且由此使任何再污染的风险进一步最小化。
有利地，所述隧道部分和所述发射器壳体被罩在壳体中，这使得易于封闭、控制和排出辐射过程中形成的臭氧。
进一步地，本发明涉及一种至少对薄板的第一侧进行电子束辐射的方法，所述方法包括步骤使所述薄板通过隧道，所述隧道设有薄板入口部分、薄板出口部分和适于至少容纳设有电子出口窗的第一电子束发射器的中心部分；通过所述电子出口窗从所述发射器发射电子进入所述隧道；和通过形成所述隧道以使得其在每个所述入口和出口部分中的至少两个位置处改变角度，而迫使在对所述薄板进行辐射的过程中通过所述电子形成的任何X射线在离开所述隧道之前至少两次撞击所述隧道壁。因此，提供了一种对辐射装置进行屏蔽，且仍使薄板可能通过其中，且在不首先使它们的能量降至可接受的限制值的情况下仍使X射线能够找到离开屏蔽装置的路径的风险最小化的方式。由于所述隧道设计用作屏蔽装置且减少了所述X射线能量的事实，因此所述隧道内部不需要辐射捕集器。这提供了能够引导受控和未扰动的空气流通过所述装置用以进行通风和排出例如在辐射过程中形成的臭氧的可能性。进一步地，这种受控和未扰动的空气流提供了在所述包装机器的停机期间保持消毒水平的可能性。
所述入口部分和出口部分优选被形成以使得相应的部分包括三个接连部段的管线，所述三个接连部段为进口部段、中心部段和出口部段，且使得所述中心部段相对于所述进口部段形成第一角度，且使得所述出口部段相对于所述中心部段形成第二角度。正如前面提到的，通过这种方式，所述屏蔽装置的所述进口和出口易于两次改变角度。
有利地，所述隧道宽度、所述角度和所述部段长度之间的关系被设置以使得撞击所述进口部段中的所述隧道壁的假想直线在离开所述出口部段之前还至少撞击所述出口部段的所述隧道壁，且使得通过所述进口部段的假想直线撞击所述中心部段的所述隧道壁，以使得其在离开所述出口部段之前还至少撞击所述出口部段的所述隧道壁。通过迫使所述X射线在离开所述屏蔽装置之前至少两次撞击所述隧道壁，所述X射线的能量获得了可接受的减少。
在下面，将结合附图对本发明的目前优选实施例进行更详细描述，在所述图中图1示出了装置的实施例的横截面示意图；图2示出了隧道的部段、角度和具有发射器的内壳的示意图；图3示出了关于隧道宽度、角度和部段长度之间的关系的第一示意图；图4示出了关于隧道宽度、角度和部段长度之间的关系的第二示意图；图5示出了封在装置中的发射器的示意横截面图；图6示出了根据本发明的空气系统的示意图；和图7示出了类似图1的示意图，但从另一侧示出且示出了另一个可选实施例。
具体实施例方式
图1所示的装置包括内壳1，其中安装了一个或两个发射器2、3。内壳的中心部分适于容纳发射器。内壳1形成了隧道且包装材料薄板W被供应通过隧道穿过发射器2、3。进一步地，内壳1设有使薄板进入和离开的入口部分5和出口部分6。薄板入口部分5被设计以使得薄板W进入入口部分5的入口方向相对于薄板W离开入口部分5的出口方向改变角度。薄板W离开入口部分5的出口方向等于薄板W通过发射器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间的角度至少为90°。入口部分5被形成以使得其在至少两个位置处改变角度。如图2所示，入口部分5包括三个接连的部段，进口部段5a、中心部段5b和出口部段5c。中心部段5b相对于进口部段5a形成第一角度α，且出口部段5c相对于中心部段5b形成第二角度β。进一步地，隧道宽度、所述角度α、β和部段5a-5c的长度之间的关系使得撞击进口部段5a中的隧道壁的假想直线在离开出口部段5c之前还至少撞击出口部段5c的隧道壁，且通过进口部段5a的假想直线撞击中心部段5b的隧道壁以使得其在离开出口部段5c之前还至少撞击出口部段5c的隧道壁。在图3和图4中借助纸、尺子和钢笔示出了所述设计是如何获得的。在图3中，披露了第一种最差情况的情景。直线被画出始于进口部段5a外部，且大体上指向进口部段5a和中心部段5b之间的外角。线撞击在进口部段5a中的隧道壁上且被画出大体上指向中心部段5b和出口部段5c之间的内角。如果隧道宽度、角度α、β和部段长度之间的关系被考虑得足够好，那么直线将被迫在离开出口部段5c之前撞击出口部段5c的隧道壁。在图4中，披露了第二种最差情况的情景。直线现在被画出始于出口部段5a外部且大体上指向接近进口部段5a出口的内角，但撞击在中心部段5b中的隧道壁上。随后画出大体上朝向中心部段5b和出口部段5c之间的内角的线。如果隧道宽度、角度α、β和部段长度之间的关系被考虑得足够好，那么直线将被迫在离开出口部段5c之前撞击出口部段5c的隧道壁。因此意识到，如果使用特定的角度，那么隧道宽度或部段长度为可调节的参数。宽隧道使得需要长部段。如果需要短部段，那么隧道宽度必须降低。当然，另一种可能性是改变一个或两个角度。在所示实例中，入口部分中的角度α和β、长度和宽度与出口部分中相应的角度、长度和宽度相同。应该理解，两个部分的角度以及长度和宽度可以不同。
正如前文已经提到的，薄板W通过辐射装置1，薄板在所述辐射装置中被消毒，且随后被供应进入装料机的消毒塔105，在所述消毒塔中，通过重叠密封薄板W的纵向边缘而使薄板W形成管道。管道被连续填充产品并随后被横向密封并形成软垫。软垫被分离并例如形成平行六面体容器，即包装。这种由薄板形成管道的技术本质上是众所周知的且将不进行进一步的描述。
薄板W具有两侧，第一侧W1和第二侧W2。薄板W的第一侧W1被限定为适于与包装内容物即产品接触且适于在管道形成过程中变成管道内部且因此变成软垫内部，且随后一旦管道形成后变成包装内部的薄板W的侧面。因此，薄板W的第二侧W2因此被限定为不与产品接触且适于在管道形成过程中变成管道外部且因此变成软垫外部，且随后一旦管道形成后变成包装外部的薄板W的侧面。
在入口部分中，通过提供至少一个薄板导引装置而实现薄板W行进方向的变化。在该实例中，薄板导引装置为安装在入口部分5内部的第一和第二辊9、10。在所披露的设计中，薄板W大体上水平地进入入口部分5内且当其离开入口部分5并进入内壳1时大体上垂直向上。为了实现这种方向改变，辊9、10被形成和相互设置以使得第一辊9与薄板W成第二角度β，且第二辊10与薄板W成第一角度α。辊9、10优选被轴颈安装在支承构件中。该支承构件可例如为设有外罩或轴承壳体的轴承，所述轴承的设计遵循与隧道相同的设计标准。
薄板W被供应通过入口部分5以使得薄板W的第一侧W1与薄板导引装置接触。因此，在供应过程中，第一侧W1将暂时与辊9、10的封套表面接触。
出口部分6被相似地设计具有进口部段6a、中心部段6b和出口部段6c。为了改变薄板W的行进方向，出口部分6包括一个或多个辊11、12。入口部分5和出口部分6被安装和设计以使得薄板W离开出口部分6时的行进方向与其进入入口部分5时的行进方向相同。在所披露的设计中，入口部分5和出口部分6是相同的且利用相应的部分5、6上相同的法兰被安装到内壳1的两个相对面1a和1b上，但围绕沿行进通过内壳1的薄板W的中心线延伸的轴线A翻转180°。因此，入口部分5和出口部分6的相应进口部段5a、6a与隧道的中心部分相邻且入口部分5和出口部分6的相应出口部段5c、6c具有彼此远离的指向。具有类似于入口部分6的出口部分6的优点在于在制造辐射装置1的过程中可使用相同的模具。
在图1中，可以看到，与入口部分5相关的出口部分6的设计确保薄板W被供应通过出口部分6以使得防止了薄板W的第一侧W1与薄板导引装置存在任何接触。因此，在供应过程中，代替地，第二侧W2将与辊11、12的封套表面暂时接触。
外壳4围绕内壳1且外壳4设有开口，所述开口形成了用于使薄板W进入和离开的入口7和出口8。
发射器2、3通过出口窗21、31发出电子束。发射器被放置以使得第一发射器2适于对薄板W的第一侧W1进行辐射且第二发射器3适于对第二侧W2进行辐射。为此目的，第二电子束发射器3与第一发射器2大体上相对放置且第二发射器3的电子出口窗31与第一电子出口窗21大体上相对放置。下面将仅更详细地描述第一发射器2。根据所披露的设计，如图5所示，发射器2通常包括真空室22，其中设置了灯丝23和笼24。灯丝23由钨制成。当电流被供应通过灯丝23时，灯丝23的电阻导致灯丝23被加热至2000℃数量级的温度。该加热导致灯丝23发射电子云。设有多个开口的笼24围绕灯丝23。笼24用作法拉第笼且帮助以受控方式分配电子。电子被笼24和出口窗21之间的电压加速。所使用的发射器通常被示为低压电子束发射器，所述发射器通常具有低于300kV的电压。在所披露的设计中，加速电压数量级为70-85kV。该电压导致每个电子获得70-85keV的动(运动)能。电子出口窗大体上为平面且被设置与薄板大体上平行。进一步地，出口窗21由金属箔制成，且具有6μm数量级的厚度。由铝形成的支承网支承出口窗21。在US-B1-6,407,492中更详细地描述了这种类型的发射器。在US-A-5,637,953中披露了另一种发射器。该发射器通常包括具有出口窗的真空室，其中灯丝和两个聚焦板设有真空室。在US-A-4,910,435中披露了又一种发射器，其中通过受离子轰击的材料的次级发射而发射电子。对上面的专利进行参考以更详细地描述这些不同的发射器。预想这些发射器和其它发射器可用于所述系统中。
只要电子在真空室内，它们就沿由供应至笼24和窗的电压所限定出的线行进，但一旦它们通过发射器窗离开发射器，它们则开始或多或少地沿不规则路径移动(散开)。当电子尤其与空气分子、细菌、薄板和壳体壁部碰撞时，它们被减慢。这种电子速度的降低，即动能的损失，导致X射线(伦琴射线)沿所有方向发射。X射线沿直线传播。当这种X射线撞击壳体内壁时，X射线进入材料内一定距离且导致新X射线从一次X射线的进入点沿所有方向发射。每次X射线撞击壳体壁部且导致二次X射线，能量减少约700-1000倍，这取决于壳体所选择的材料。不锈钢具有约800的减速比，即二次X射线的能量相对于一次X射线减少约800倍。当涉及辐射时，铅是经常被考虑的材料。铅具有更低的减速比，但另一方面对于X射线传输通过所述材料具有更高的抵抗力。如果电子被约80kV的电压加速，那么为每个电子提供了约80keV的动能。为了确保该能量水平的X射线不通过内壳1，内壳1由厚度为22mm的不锈钢制成。相似地，入口和出口部分由不锈钢制成且如图1中可以看到大体上具有相同厚度。因此，内壳以及入口和出口部分的壁部形成了辐射屏蔽装置。防止了在对薄板W进行电子束辐射的过程中形成的任何X射线通过所述屏蔽装置的壁部。对于垂直于壁部行进的X射线计算该厚度。相对于壁部倾斜行进的X射线将在壁部中经历更长的距离以到达相同深度，即壁部将显得更厚。壁厚由关于壳体外部辐射量的政府法规确定。目前在距离任何可接近表面即外部屏蔽装置0.1m的位置处测量的辐射必须小于的限制值为0.1μSv/h。应该注意，材料和尺寸的选择受目前可应用的法规的影响，且新法规可改变材料或尺寸的选择。每个电子的能量(80keV)和电子数量确定了电子云的总能量。该总能量导致总能量被传递至要进行消毒的表面。该辐射能量的测量单位为戈瑞(Gy)。在存在上面简要描述的电子发射器(具有灯丝和法拉第笼)的情况下，目前认为使用约17mA通过灯丝的电流是适当的。然而，这取决于所决定的辐射水平和要消毒的表面积。在本实例中，预想对以35m/s的速度行进通过发射器的具有400mm宽度的薄板进行消毒。这将提供数量级平均为35kGy的辐射能。在另一个实例中，薄板宽度仍为400mm，但薄板的行进速度增加至100m/s。为了获得相同的辐射能量，35kGy，电流被增加至约50mA。
在下文中将描述装置的气态流体系统。在本实施例中，流体是消毒空气，但其当然可以是适用于使用装置的应用领域的任何气态流体。
如图6所示，机器的空气系统100包括压缩机101和水分离器102，从所述压缩机和水分离器中获得受压气体。该空气被供应至热交换器103，其中空气被预加热至约100℃。空气从热交换器103被供应至过热器104，其中空气被加热至330-450℃范围内的温度。在高于330℃的温度下，空气中的任何细菌被杀灭。杀灭速度取决于温度和细菌经受所述温度的时间。来自过热器104的空气返回热交换器103，以实现上述对引入空气的预加热。在第二次通过热交换器103后，空气具有约90℃的温度。空气随后被供应至换向阀106，所述换向阀具有与装料机的塔105流体连接的第一支管和与由外壳4形成的第一室107流体连接的第二支管。少量供应至塔105的空气将随薄板W通过退出口108流出塔105。在塔105中，通过重叠地密封薄板的纵向边缘而使薄板W形成管道。管道通过产品管109被连续地填充产品，所述产品管从薄板W还未转变成管道的端部延伸进入管道内。这种由薄板形成管道的技术本质上是众所周知的且将不进行详细描述。退出口108设有密封环(未示出)以便具有流出退出口108的受控空气流。还可通过形成退出口108使其相对于通过开口108被供应出的管道具有给定间隙。管道被横向密封且形成软垫，所述软垫被分离且形成平行六面体容器。这种技术本质上也是已公知的且将不进行详细描述。相当大部分供应至塔105的空气在塔105中沿与薄板W行进方向相对的方向流动。塔105设有用作空气退出口110的薄板进入口110。来自塔105的空气被供应至由内壳1形成的第二室111。
在下面将描述图6中标有虚线的区域。该虚线表示进入第一和第二室的空气流的两个可选实施例。在第一个实施例中，线是连续的且表示第二室111的薄板退出口112和第一室107的薄板退出口121，也被称为出口8之间直接封闭连通。在第二个实施例中，线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之间的开放连通。
在第一个实施例中，在第二室111的薄板退出口112和第一室107的薄板退出口121之间提供了流体连接。因此，空气通过用作空气流进入口112的薄板退出口112被供应进入第二室111内。塔105用作第一空气供应装置。如果第二室111的薄板退出口112位于距离第一室107的薄板退出口121一定距离的位置处且优选与其大体上成一直线，那么流体连接可例如包括使第二室111的薄板退出口112与第一室107的薄板退出口121连接的管。另一种可选方式是，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之间的流体连接。正如较早所述，换向阀106用作第一室107的空气供应装置106。
在第二个实施例中，第一室107和第二室111与第一室107的薄板退出口121流体连接，因此室107、111均与塔105中的空气供应装置连接。此外，第一室107与阀106接触以附加地供应空气。
在两个实施例中，第二室111中的空气沿与薄板W行进方向相对的方向流动通过第二室111。在差不多完全通过第二室111后，空气通过排出口113流出以最终除去空气。相似地，供应至第一室107的空气沿与薄板W行进方向相对的方向流动。来自第一室107和第二室111的空气通过出口113被排出。因此室107、111均与出口接触。少量供应至第一室107的空气通过薄板进入口115，也被称为入口7逸出。逸出的量取决于空隙形状和所使用的密封件。这进一步尤其取决于薄板是否设有预施加的开口装置。
排出口113位于接近第二室111的薄板进入口114的位置处。在图1中，出口113位于第二室111内部。例如，出口110可位于第二室111的薄板进入口114附近。出口113几乎排出了来自第二室111的所有空气和来自第一室107的大部分空气。在第一室107的薄板进入口115以及第一室107和第二室的薄板进入口114之间提供了流体连接。在图7所示的另一个可选实施例中，出口113包括与第二室111流体连接的两个分支113a、113b。参见图，第一出口分支113a位于第二室111的薄板进入口114附近的室壁顶部中，且第二出口分支113b位于与所述第一出口分支相对的底壁中。
系统中的空气流受到控制以使得在第一室107内部产生第一过压。在所述实施例中，压力数量级为30mm水柱。进一步地，在第二室111内部产生第二过压。过压可例如被选择以使得第一过压和第二过压相同。另一种可选方式是，过压被选择以使得第一过压和第二过压不同。第一过压可高于第二过压且反之亦然。选择第一过压以使得其高于第二过压的一个原因是将辐射过程中形成的臭氧(O3)保持在第二室111内，在所述第二室中所述臭氧可通过出口113被立即排出。进一步地，在例如机器的起动过程中装置的预消毒过程中更低的第二过压有所帮助。通过在第二室中具有比第一室更低的压力，消毒过程中使用的充分量的过氧化氢被迫留在第二室内部。下面将更详细地阐述预消毒过程。选择第二过压以使得其高于第一过压的一个原因是可实现从第二室中快速排出臭氧和例如导致异味的最终的其它挥发性物质。
在内壳1内部，即发射器2、3周围，提供了优选低于第二室111内部压力的压力。选择低于第二室111内部压力的压力的一个原因是使薄板W被内壳1中包含的污染空气再污染的风险最小化。由于对于该具体实施例中使用的发射器2、3不需要特定的压力，因此内壳1中的压力可以是大气压力。然而，应该理解，如果所用发射器需要，那么内壳1可被加压。
在第一室107外部，空气系统设有所谓零点116。零点116是一种装置，所述装置确保如果系统中某部件出现故障，那么将通过零点116将避免压力低于大体压力所需的任何空气供应进入系统内。通过这种方式，确保了塔105、第一室107和第二室111内部的压力至少不会降至大气压力下。零点116通常包括具有入口117和出口118和被阀120封闭的开口119的壳体。任何高于大气压力的压力推动阀向外，使得开口119被密封地封闭。如果零点116内部的压力降至大气压力下，那么阀120将不被推靠在开口119上(反之其将被向内推入零点116内且空气可通过开口119被引入系统内)。
例如在机器的起动过程中，在使薄板W进入之前，空气系统100可用以对塔105和室107、111的内表面进行消毒。通过过氧化氢(H2O2)进行消毒。尽管利用过氧化氢进行消毒本质上是已公知的，但在下文中将结合空气系统100对其进行简要描述。塔105与过氧化氢供应装置连接，所述供应装置设有喷雾器。喷嘴将喷雾形式的过氧化氢供应进入空气内且供应进入塔中的空气被加热至使过氧化氢蒸发的温度，通常所述温度的数量级为40-50℃。包含过氧化氢的空气沿较早所述的方向流动通过塔和室107、111且在排出口113处被排出。过氧化氢沿所述路径在表面上冷凝。随后通过供应温度处于或高于过氧化氢蒸发温度的空气而从表面上除去过氧化氢。在该实施例中，使用数量级为70-90℃的温度。通过提供远高于蒸发温度的温度，过氧化氢被有效和快速地从表面除去。
该装置的气态流体系统的优点之一在装料机的停机过程中显现出来。在停机过程中，薄板W被停止且辐射装置1中的电子束发射器2、3应被关闭以便不对薄板W造成损害。然而，通过仍沿与薄板W行进方向相对的方向连续供应消毒空气流通过第一和第二室107、111，可在装置1内部保持所需的消毒水平。因此，确保了薄板W所需的消毒水平且使其再污染的任何最终风险最小化。
根据用于对薄板W进行电子束辐射的方法，薄板W被提供通过隧道。隧道设有薄板入口部分5、薄板出口部分6和适于容纳设有电子出口窗21、31的电子束发射器2、3的中心部分。通过电子出口窗21、31，从发射器2、3发射出电子进入隧道，且在对薄板W进行辐射的过程中由电子形成的任何X射线被迫在离开隧道前两次撞击隧道壁。为了实现至少两次撞击，隧道被形成在每个入口和出口部分5、6的至少两个位置处改变角度。
薄板W被设置在每个入口和出口部分5、6中的至少一个薄板导引装置引导通过隧道。出口部分6中的薄板导引装置相对于薄板W被放置以使得其适于与薄板W的第二侧W2接触，且其适于防止与薄板W的第一侧W1接触。
进一步地，所述方法包括形成入口部分5以使得其包括三个接连的部段的管线，所述三个接连部段为进口部段5a、中心部段5b和出口部段5c。使中心部段5b相对于进口部段5a形成第一角度α。此外，出口部段5c相对于中心部段5b形成第二角度β。出口部分6的设计相似。
隧道宽度，所述角度α、β和部段5a-c的长度之间的关系被形成以使得撞击进口部段5a中的隧道壁的假想直线在离开出口部段5c之前还至少撞击出口部段5c的隧道壁，且使得通过进口部段5a的假想直线撞击中心部段5b的隧道壁，以使得其在离开出口部段5c之前还至少撞击出口部段5c的隧道壁。
已公知的是，在利用电子进行辐射的过程中，在装置内部形成了臭氧(O3)。因此，本发明还包括一种对装置进行通风的方法。该方法包括步骤设置包括薄板进入口115和薄板退出口121的第一室107。第一室107为外壳4。作为隧道的第二室111也被设置且延伸至第一室107内部。第二室111被形成包括薄板进入口114和薄板退出口112。进一步地，设置了电子出口窗21、31，通过所述电子出口窗，电子适于被发射进入第二室111内。薄板W通过第二室111，且通过第一和第二室107、111的空气流被形成。空气流沿与薄板W行进方向相对的方向流动。空气被供应进入第一室107的薄板退出口121内且设置了至少一个出口113。
在另一种可选的方法中，在第二室111的薄板退出口121和第一室107的薄板退出口112之间提供流体连接。与此同时，防止了第一室107和第一室107的薄板退出口121之间的流体连接。随后可通过将所述空气供应进入第一室107内且供应进入第一室107的薄板退出口121内并设置至少一个出口113而形成沿与薄板W行进方向相对的方向通过第一和第二室107、111的空气流。通过与第一室107流体连接的阀106将空气供应至第一室107。
根据该方法，薄板W因此通过第一室107的薄板进入口115进入装置且在第二室111的薄板进入口114处进入第二室。开口115、114被设置以使得当薄板W通过所述开口时被保持平直且大体上是水平的。在入口部分5内部，薄板W在第一辊9处成第二角度β且在第二辊10处成第一角度α。在行进过程中，薄板W遇到沿与薄板W相对的方向流动的空气流。当薄板W通过隧道的中心部分时，此时所述薄板沿垂直方向行进，其通过电子出口窗21、31，通过所述电子出口窗，薄板W受到发射器2、3的辐射。电子出口窗21、31位于隧道的相对侧上，由此对薄板W的两侧进行辐射。在进行辐射后，薄板W进入出口部分6内，在所述出口部分中，所述薄板W如同在入口部分5中那样两次改变角度。最后，薄板W通过第二室111的薄板出口112离开装置，且随后通过第一室107的薄板出口121，由此进入塔105。
尽管已经结合目前优选的实施例对本发明进行了描述，但应该理解，可在不偏离所附权利要求限定出的本发明的目的和范围的情况下做出多种变型和改变。
所述实施例包括两个发射器2、3，一个用于对薄板W的第一侧W1进行电子辐射，且另一个用于对薄板W的第二侧W2进行电子辐射。然而应该理解，本装置不需要包括两个发射器2、3，而是可仅包括第一发射器以对将与食品接触的侧面进行辐射。进一步地，已经描述了两个发射器2、3彼此相对设置的情况。另一种可选方式是，它们可被设置沿薄板行进方向彼此间隔一定距离。
此外还应该理解，发射器的数量可多于两个。例如有可能使用多个并置的发射器以处理宽薄板。还有可能使两个或多个发射器沿薄板行进方向彼此前后顺序设置以形成随后的消毒区域，所述消毒区域一起提供了所决定的辐射水平，或作为可能需要更高辐射水平的一定点例如封闭装置的选择性辐射的措施。
所述薄板导引装置为弯曲辊。然而，应该理解，薄板导引装置不一定是弯曲辊，而可以是适用于引导薄板通过隧道的任何其它装置。
此外，应该理解，出口113的位置可改变。在上述实施例中，出口113位于第二室111内部。另一种可选方式是，出口113可例如位于第二室111的薄板进入口114附近或位于第一室107的薄板入口115附近。还可能使出口113位于第一室107外部接近进入口115的位置处。
此外，在上述实施例中，出口113位于第二室111内部，且第一室107与第二室111流体连接。在另一个可选实施例中，第二室111的薄板进入口114与第一室107的薄板进入口115流体连接，而同时防止了第一室107、其薄板进入口115和第二室111的薄板进入口114之间的流体连接。两个室107、111将随后与独立的出口连通。至少一个出口可位于第一室107中且至少一个出口可位于第二室111中或与第二室111流体连接。
进一步地，所述利用过氧化氢的空气系统优选被用于无菌应用领域中。在用于处理巴氏杀菌产品的包装机器的相应空气系统中，空气流是相似的，尽管通常通过使用过滤空气对机器进行消毒。代替上述系统，该系统可包括过滤器和风扇。为了在操作过程中从室中排出臭氧，系统可设有催化转化器。
此外，在所示实施例中，第二室111的薄板进入口114位于距离第一室107的薄板进入口115一定距离的位置处且优选与其成一直线。另一种可选方式是，第二室111可一直延伸至第一室的薄板进入口115，由此防止了第一室107和薄板进入口115之间的流体连接。第二室111的壁部随后代替地设有贯通开口，优选为狭缝，所述贯通开口与薄板进入口相隔一定距离但在出口113之前。由此提供了两个室之间的流体连接，且该布置导致产生所谓注射器效应，使得空气从第一室流动通过狭缝进入第二室，在所述第二室处所述空气可通过出口113被排出。少量空气还通过薄板进入口115被吸到壳体外部。
权利要求
1.至少对薄板(W)的第一侧(W1)进行电子束辐射的装置，所述装置包括适于使所述薄板(W)通过的隧道，所述隧道设有薄板入口部分(5)、薄板出口部分(6)和至少适于容纳第一电子束发射器(2)的中心部分，所述第一电子束发射器设有电子出口窗(21)，通过所述电子出口窗电子适于被发射进入所述隧道内，且由此所述隧道在每个所述入口部分(5)和所述出口部分(6)中的至少两个位置处改变角度，以使得在对所述薄板(W)进行电子束辐射的过程中形成的任何X射线被迫在离开所述隧道前至少两次撞击所述隧道壁。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述入口部分(5)和所述出口部分(6)分别包括三个接连的部段，进口部段(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)相对于所述进口部段(5a、6a)形成了第一角度(α)，而所述出口部段(5c、6c)相对于所述中心部段(5b、6b)形成了第二角度(β)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述隧道宽度、所述角度(α、β)和所述部段(5a-c、6a-c)的长度之间的关系使得撞击所述进口部段(5a、6a)中的所述隧道壁的假想直线在离开所述出口部段(5c、6c)之前还至少撞击所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁，且使得通过所述进口部段(5a、6a)的假想直线撞击所述中心部段(5b、6b)的所述隧道壁，以使得其在离开所述出口部段(5c、6c)之前还至少撞击所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述中心部分适于容纳附加第二电子束发射器(3)，所述第二电子束发射器设有电子出口窗(31)，通过所述电子出口窗电子适于被发射进入所述隧道内，所述电子束发射器(3)适于被放置以使得所述薄板(W)的第二侧(W2)受到所述电子的辐射。
5.根据权利要求1和4所述的装置，其中所述电子出口窗(2、3)大体上为平面且适于被设置与所述薄板(W)大体上平行。
6.根据权利要求4和5所述的装置，其中所述附加第二电子束发射器(3)适于与所述第一电子束发射器(2)大体上相对放置，且所述电子出口窗(31)适于与所述第一电子出口窗(21)大体上相对放置。
7.根据权利要求1和权利要求4-6所述的装置，其中所述发射器(2、3)被封在壳体(1)中。
8.根据权利要求1和权利要求4-7所述的装置，其中所述发射器(2、3)为低压电子束发射器。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述入口和出口部分(5、6)分别设有至少一个用于引导所述薄板通过所述隧道的薄板导引装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述出口部分(6)中的所述至少一个薄板导引装置相对于所述薄板(W)被放置以使得其适于与所述薄板(W)的第二侧(W2)接触，且使得其适于防止与所述薄板(W)的所述第一侧(W1)接触。
11.根据权利要求9和10所述的装置，其中所述薄板导引装置包括轴颈安装在支承构件中的第一和第二辊(9、10、11、12)，所述辊(9、10、11、12)被形成且相互设置以使得所述第一辊(9、11)与所述薄板(W)成所述第二角度(β)且所述第二辊(10、12)与所述薄板(W)成所述第一角度(α)。
12.根据权利要求2-11中任一项所述的装置，其中所述入口部分(5)和所述出口部分(6)的进口部段(5a、6a)与所述隧道的所述中心部分相邻，且所述入口部分(5)和所述出口部分(6)的出口部段(5c、6c)具有彼此远离的指向。
13.根据权利要求2-12中任一项所述的装置，其中所述隧道部分和所述发射器壳体(1)被罩在壳体(4)中。
14.至少对薄板(W)的第一侧(W1)进行电子束辐射的方法，所述方法包括以下步骤使所述薄板(W)通过隧道，所述隧道设有薄板入口部分(5)、薄板出口部分(6)和适于至少容纳设有电子出口窗(21)的第一电子束发射器(2)的中心部分；通过所述电子出口窗(21)从所述发射器(2)发射电子进入所述隧道；以及通过形成所述隧道以使得其在每个所述入口和出口部分(5、6)中的至少两个位置处改变角度，从而迫使在对所述薄板(W)进行辐射的过程中通过所述电子形成的任何X射线在离开所述隧道之前至少两次撞击所述隧道壁。
15.根据权利要求14所述的方法，形成所述入口部分和出口部分(5、6)以使得相应的部分包括三个接连部段的管线，所述三个接连部段为进口部段(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)相对于所述进口部段(5a、6a)形成第一角度(α)，且使得所述出口部段(5c、6c)相对于所述中心部段(5b、6b)形成第二角度(β)。
16.根据权利要求15所述的方法，设置所述隧道宽度、所述角度(α、β)和所述部段(5a-c、6a-c)的长度之间的关系以使得撞击所述进口部段(5a、6a)中的所述隧道壁的假想直线在离开所述出口部段(5c、6c)之前还至少撞击所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁，且使得通过所述进口部段(5a、6a)的假想直线撞击所述中心部段(5b、6b)的所述隧道壁，以使得其在离开所述出口部段(5c、6c)之前还至少撞击所述出口部段(5c、6c)的所述隧道壁。
全文摘要
本发明涉及一种至少对薄板(W)的第一侧(W
文档编号A61L2/08GK1809496SQ200480017219
公开日2006年7月26日 申请日期2004年6月8日 优先权日2003年6月19日
发明者L·奈斯伦德, T·尼尔松, L·波皮, A·埃里克松, P·贝内德蒂, F·费拉里尼 申请人:利乐拉瓦尔集团及财务有限公司