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用于电子束照射的方法和装置

阅读:190发布:2020-05-12

专利汇可以提供用于电子束照射的方法和装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种用于对薄板(W)进行 电子 束照射 的设备以及使该设备通 风 的方法,该方法包括如下步骤:提供包括薄板入口开口(115)和薄板出口开口(121)的第一腔(107),提供延伸到第一腔(107)内部的第二腔(111),第二腔(111)包括薄板入口开口(114)、薄板出口开口(112)以及电子出口表面(21),电子适于通过该出口表面而发射到第二腔(111)中,使薄板(W)经过第二腔(111),通过向第一腔(107)的薄板出口开口(121)供应所述 流体 ,并提供至少一个出口(113),这样来形成在与薄板(W)行进方向相反的方向上通过第一腔和第二腔(107,111)的气态流体流。,下面是用于电子束照射的方法和装置专利的具体信息内容。

1. 一种用于对薄板(W)的至少一侧进行电子束照射的设备的通 方法,所述方法包括如下步骤:
提供包括薄板入口开口(115)和薄板出口开口(121)的第一腔(107),
提供延伸到所述第一腔(107)内的第二腔(111),所述第二腔(111) 包括薄板入口开口(114)、薄板出口开口(112)以及电子出口表面(21), 电子通过所述出口表面(21)而发射到所述第二腔(111)中,
使所述薄板(W)经过所述第二腔(111),和
通过向所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121)供应所述流体, 并提供至少一个出口(113),来形成在与所述薄板(W)行进方向相反的 方向上通过所述第一腔和第二腔(107,111)的气态流体流。
2. 一种用于对薄板(W)的至少一侧进行电子束照射设备的通风方 法,所述方法包括如下步骤:
提供包括薄板入口开口(115)和薄板出口开口(121)的第一腔(107),
提供延伸到所述第一腔(107)内的第二腔(111),所述第二腔(111) 包括薄板入口开口(114)、薄板出口开口(112)以及电子出口表面(21), 电子通过所述出口表面(21)而发射到所述第二腔(111)中,
使所述薄板(W)经过所述第二腔(111),
在所述第二腔(111)的薄板出口开口(112)与所述第一腔(107)的所 述薄板出口开口(121)之间提供流体连通,
阻止所述第一腔(107)与所述第一腔(107)的所述薄板出口开口 (121)之间的流体连通,和
通过向所述第一腔(107)以及所述第一腔(107)的所述薄板出口开 口(121)供应所述流体,并提供至少一个出口(113),来形成在与所述薄 板(W)行进方向相反的方向上通过所述第一腔和第二腔(107,111)的 气态流体流。
3. 根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述方法包括 在所述第一腔(107)的所述薄板入口开口(115)与所述第一腔(107)和所 述第二腔(111)的所述薄板入口开口(114)之间提供流体连通的步骤。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括在 所述第一腔(107)的薄板出口开口(121)与所述第一腔(107)和所述第二 腔(111)的所述薄板出口开口(112)之间提供流体连通的步骤。
5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括在 与所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121)有一定距离的位置处设 置所述第二腔(111)的所述薄板出口开口(112)的步骤,所述出口开口 (112)与所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121)基本上成一直线。
6. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括在 所述第二腔(111)的所述薄板入口开口(114)附近设置所述出口(113)的 步骤。
7. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括在 所述第二腔(111)内靠近所述薄板入口开口(114)处设置所述出口(113) 的步骤。
8. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括在 所述第一腔(107)的所述薄板入口开口(115)附近设置所述出口(113)的 步骤。
9. 根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述方法包括 控制气态流体流动的步骤,使得在所述第一腔(107)内产生第一过压, 并且在所述第二腔(111)内产生第二过压。
10. 根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述过压选择成 使得所述第一过压和所述第二过压相同。
11. 根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述过压选择成 使得所述第一过压与所述第二过压不同。
12. 一种用于对薄板(W)的至少一侧进行电子束照射的设备,所 述设备包括:
包括薄板入口开口(115)和薄板出口开口(121)的第一腔(107),
延伸到所述第一腔(107)内的第二腔(111),所述第二腔(111)包括薄 板入口开口(114)、薄板出口开口(112),并且设置为容纳设有电子出口 窗(21)的电子束发射器(2),电子通过所述出口窗(21)而发射到所述第二 腔(111)中,
所述薄板(W)设置为经过所述第二腔(111),和
所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121)设置为与气态流体供 应装置相连通,所述两腔(107,111)与所述出口(113)相连通,所述供应 装置和出口(113)设置为形成在与所述薄板(W)行进方向相反的方向上 通过所述第一腔和第二腔(107,111)的气态流体流。
13. 一种用于对薄板(W)的至少一侧进行电子束照射的设备,所 述设备包括:
包括薄板入口开口(115)和薄板出口开口(121)的第一腔(107),
延伸到所述第一腔(107)内的第二腔(111),所述第二腔(111)包括薄 板入口开口(114)、薄板出口开口(112),并且设置为容纳设有电子出口 窗(21)的电子束发射器(2),电子通过所述出口窗(21)而发射到所述第二 腔(111)中,
所述薄板(W)设置为经过所述第二腔(111),
在所述第二腔(111)的所述薄板出口开口(112)与所述第一腔(107) 的所述薄板出口开口(121)之间设置为形成流体连通,
在所述第一腔(107)与所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121) 之间设置为阻止流体连通,
所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121)设置为与第一气态流 体供应装置相连通,
所述第一腔(107)设置为与第二气态流体供应装置相连通,
两个所述腔(107,111)与出口(113)相连通,和
所述第一和第二供应装置及所述出口(113)设置为形成在与所述 薄板(W)行进方向相反的方向上通过所述第一腔和第二腔(107,111)的 气态流体流。
14. 一种用于在薄板(W)的至少一侧进行电子束照射的设备,所 述设备包括:
包括薄板入口开口(115)和薄板出口开口(121)的第一腔(107),
延伸到所述第一腔(107)内的第二腔(111),所述第二腔(111)包括薄 板入口开口(114)、薄板出口开口(112)以及设有电子出口窗(21)的电子 发射器(2),电子通过所述出口窗(21)而发射到所述第二腔(111)中,
所述薄板(W)设置为经过所述第二腔(111),和
所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121)与气态流体供应装置 相连通,两所述腔(107,111)与出口(113)相连通,所述供应装置及所述 出口(113)设置为形成在与所述薄板(W)行进方向相反的方向上通过所 述第一腔和第二腔(107,111)的气态流体流。
15. 一种用于对薄板(W)的至少一侧进行电子束照射的设备,所 述设备包括:
包括薄板入口开口(115)和薄板出口开口(121)的第一腔(107),
延伸到所述第一腔(107)内的第二腔(111),所述第二腔(111)包括薄 板入口开口(114)、薄板出口开口(112)以及设有电子出口窗(21)的电子 束发射器(2),电子通过所述出口窗(21)而发射到所述第二腔(111)中,
所述薄板(W)设置为经过所述第二腔(111),
在所述第二腔(111)的所述薄板出口开口(112)与所述第一腔(107) 的所述薄板出口开口(121)之间提供流体连通,
阻止了所述第一腔(107)与所述第一腔(107)的所述薄板出口开口 (121)之间形成流体连通,
所述第一腔(107)的所述薄板出口开口(121)与第一气态流体供应 装置相连通,
所述第一腔(107)与第二气态流体供应装置相连通,
两所述腔(107,111)均与出口(113)相连通,和
所述第一和第二供应装置及所述出口(113)设置为形成在与所述 薄板(W)行进方向相反的方向上通过所述第一腔和第二腔(107,111)的 气态流体流。

说明书全文

发明领域

本发明涉及一种用于在薄板的至少一侧进行电子束照射的设 备,以及使所述设备通的方法。

现有技术

食品包装工业中,一直以来,采用由包装材料薄板构成的包 装,这种薄板包括不同的纸层或者纸板层、例如聚合物的液体隔层 以及例如薄膜的空气隔层。在包装机械中,通过重叠密封薄板 的纵向边缘使薄板形成筒状。在筒内连续地填装产品,然后进行横 向密封并形成垫层。分割垫层,使其形成例如平行六面体的容器。 这种利用薄板来形成筒的技术本身是众所周知,因此不再详细说明。

为了延长所包装产品的保质期,现有的已知方法是在成型和填 装产品操作之前对薄板消毒。根据所需的保质期长度以及是否需要 在冷冻温度或其它环境温度下进行分配和储存,可以选择不同的消 毒标准。一种薄板消毒的方法是采用如过化氢浴槽浸泡的化学消 毒方法。另一种方法是通过利用电子束发射器所发射的电子对薄板 进行照射。这种发射器例如在美国专利申请5194742中公开。

在使用电子束发射器时,众多问题中需要考虑两个重要问题。 第一是如何在装置内保持所需的消毒平。用于薄板消毒的设备形 成有薄板进出用的开口开口。问题在于,细菌和尘粒可以通过开口 这种开口以及通过设备不同部分与周围装置之间的相互处进入。如 果让这些细菌和尘粒留在设备中,那么在薄板消毒之后,这些细菌 和尘粒可能再次污染薄板。

第二个需要考虑的问题是如何从设备中安全地排出臭氧(O3),从 而使臭氧泄漏到装置外部的危险最小。一般的常识是,在电子照射 装置中存在的氧气分子(O2),在电子照射照射过程中由于自由基的反 应而导致形成臭氧。

发明内容

因此,本发明的目的是提供一种考虑并解决了上述问题的电子 束照射装置。
本发明涉及一种用于对至少在薄板一侧进行电子束照射的设备 进行通风的方法。根据本发明的第一目的,该方法包括如下步骤: 提供包括有薄板入口开口和薄板出口开口的第一腔,提供延伸至第 一腔内部的第二腔,第二腔包括薄板入口开口、薄板出口开口以及 电子出口表面,电子适于通过该电子出口表面而发射到第二腔中, 使薄板经过第二腔,通过提供进入第一腔的薄板出口开口的流体并 设置至少一个出口,来形成在与薄板行进方向相反的方向上的通过 第一腔和第二腔的气态流体流。通过提供在与薄板行进方向相反的 方向上流经设备的气态流体流,就可以在设备中保持所需的消毒水 平。在任何位置进入设备中的任何细菌或者尘粒将通过流向设备的 其中未消毒薄板由此而进入的末端的流体流来传输,在该末端处, 细菌或者尘粒将通过出口而从设备中排出。因此,在填装和密封操 作之前消毒的薄板被再次污染的危险就变得最小。另外,在电子照 射过程中形成的臭氧(O3)可以有效且可靠地通过相同的气态流体 流而从第一腔和第二腔中排出。因此,臭氧泄漏到设备外部的危险 也变得最小。
另一优点在于,气态流体流适于在设备预消毒过程中使用。例 如,过氧化氢可供应至气态流体中,从而实现了对第一腔和第二腔 表面的消毒。
根据本发明的第二个目的,该方法包括如下步骤:提供包括薄 板入口开口和薄板出口开口的第一腔,提供延伸到第一腔内部的第 二腔,第二腔包括薄板入口开口、薄板出口开口以及电子出口表面, 电子适于通过该电子出口表面而发射到第二腔中,使薄板经过第二 腔,提供第二腔的薄板出口开口与第一腔的薄板出口开口之间的流 体连通,阻止第一腔与第一腔的薄板出口开口之间的流体连通,通 过向第一腔以及第一腔的薄板出口开口中供应流体并提供至少一个 出口,来形成在与薄板行进方向相反的方向上通过第一腔和第二腔 的气态流体流。通过提供在与薄板行进方向相反的方向上流经设备 的气态流体,就可以在设备中保持所需的消毒水平,并且臭氧可以 安全地排出而不会泄漏到设备外部。另外,这种设计的优点在于, 由于各腔均通过至少一个气态流体供应装置来供应,因此各个腔中 可根据需要具有不同的压
优点在于,该方法包括在第一腔和第一腔的薄板入口开口与第 二腔的薄板入口开口之间提供流体连通的步骤。通过提供这种流体 连通,来自第一腔的气态流体就可以从第二腔排出,这使得仅仅设 置一个出口成为可能。
在一个优选实施例中,本方法包括在第一腔的薄板出口开口及 第一腔的薄板出口开口与第二腔的薄板出口开口之间提供流体连通 的步骤。这样,就可通过同一气态流体供应装置来容易地实现对这 两个腔的供应。
在另一实施例中,第二腔的薄板出口开口位于离第一腔的薄板 出口开口有一定距离的位置处,而且出口开口与第一腔的薄板出口 开口大致一致。这样,就不需要在两个腔之间设置薄板引导件,而 且通过第一腔出口开口进入的气态流体就可容易地供给到这两个腔 中。
优选的是,出口设置于第二腔的薄板入口开口附近。通过将该 出口设置在设备的与薄板出口开口相对的末端中,则任何细菌或尘 粒将被迫到达设备的其中薄板尚未被消毒的那一末端,从而使已消 毒的薄板被再次污染的危险最小。
优点还在于,出口设置在第二腔内部并靠近薄板入口开口,这 样,臭氧不可能到达第一腔,这进一步使泄漏到设备外部的危险最 小。
在一个优选实施例中,出口设置于第一腔的薄板入口开口附近。 这样,就可以以可靠的方式进行排放,同时使消毒的薄板再次被污 染的危险最小。
优选的是,本方法包括控制气态流体流的步骤,使得在第一腔 中产生第一过压,而在第二腔中产生第二过压。通过在第一腔和第 二腔中提供过压,就可使细菌和尘粒从设备外部进入腔中的危险最 小。因此,设备的内部就可以保持在所需的消毒水平。
在一个实施例中,过压被选择成使得第一过压与第二过压相同。 这样,就阻止了诸如臭氧或尘粒在这两个腔之间的所不希望有的传 输。
在另一实施例中,过压选择成使得第一过压与第二过压不同。 例如,第一过压可以高于第二过压。这种选择的原因是为了将臭氧 保持在第二腔中,在这个腔中,臭氧可以即时地排出。第二过压选 择成高于第一过压的原因可以是,使臭氧及其它挥发性终产物、例 如引起臭味的物质从第二腔中快速排出。
本发明还包括一种用于在薄板的至少一侧进行电子束照射的设 备,本设备包括:包括薄板入口开口和薄板出口开口的第一腔,延 伸到第一腔内部的第二腔,第二腔包括薄板入口开口、薄板出口开 口,并且适于容纳设有电子出口窗的电子束发射器,电子适于通过 该电子出口窗而发射到第二腔中,薄板适于经过第二腔,而且第一 腔的薄板出口开口适于与气态流体供应装置相连通,并且此两腔与 出口相连通,供应装置和出口适于形成在与薄板行进方向相反的方 向上通过第一腔和第二腔的气态流体流。如上所述,就可以在设备 中保持所需的消毒水平。另外,在电子照射过程中形成的臭氧可以 有效且可靠地从第一腔和第二腔中排出。因此,臭氧泄漏到设备外 部的危险就降至最小。
本发明还包括一种用于在薄板至少一侧进行电子束照射的设 备,本设备包括:包括薄板入口开口和薄板出口开口的第一腔,延 伸到第一腔内部的第二腔,第二腔包括薄板入口开口、薄板出口开 口,并且适于容纳设有电子出口窗的电子束发射器,电子适于通过 该电子出口窗而发射到第二腔中,薄板适于经过第二腔,适于在第 二腔的薄板出口开口与第一腔的薄板出口开口之间提供流体连通, 适于在第一腔与第一腔的薄板出口开口之间阻止流体连通,第一腔 的薄板出口开口适于与第一气态流体供应装置相连通,第一腔适于 与第二气态流体供应装置相连通,这两个腔与出口相连通,第一和 第二供应装置以及出口适于形成在与薄板行进方向相反的方向上通 过第一腔和第二腔的气态流体流。
本发明还包括一种用于在薄板至少一侧进行电子束照射的设 备,该设备包括:包括薄板入口开口和薄板出口开口的第一腔,延 伸到第一腔内部的第二腔,第二腔包括薄板入口开口、薄板出口开 口以及设有电子出口窗的电子发射器,电子将通过该出口窗而发射 到第二腔中,薄板适于经过第二腔,第一腔的薄板出口开口与气态 流体供应装置相连通,此两腔均与出口相连通,供应装置和出口适 于形成在与薄板行进方向相反的方向上通过第一腔和第二腔的气态 流体流。
另外,本发明还包括一种用于在薄板至少一侧进行电子束照射 的设备,本设备包括:包括薄板入口开口和薄板出口开口的第一腔, 延伸到第一腔内部的第二腔,第二腔包括薄板入口开口、薄板出口 开口以及设有电子出口窗的电子束发射器,电子通过该出口窗而发 射到第二腔中,薄板适于经过第二腔,在第二腔的薄板出口开口与 第一腔的薄板出口开口之间提供了流体连通,第一腔被阻止与第一 腔的薄板出口开口形成流体连通,第一腔的薄板出口开口与第一气 态流体供应装置相连通,第一腔与第二气态流体供应装置相连通, 此两腔均与出口相连通,第一和第二供应装置以及出口适于形成在 与薄板行进方向相反的方向上通过第一腔和第二腔的气态流体流。
附图简介
在下文将参考附图来更详细地描述本发明的当前优选实施例, 其中:
图1显示了设备实施例的示意性剖视图,
图2是显示了管道段、度段以及发射器的内壳体的示意图,
图3是管道宽度、角度以及各段长度之间关系的第一示意图,
图4是管道宽度、角度以及各段长度之间关系的第二示意图,
图5是设备中的发射器的示意性剖视图,和
图6是根据本发明的空气系统的示意图,
图7是类似于图1但从另一侧显示的示意图,并显示了一种备 选实施例。
优选实施例的描述
图1所示设备包括内壳体1,内壳体1中安装了一个或两个发射 器2,3。内壳体的中心部分适于容纳这些发射器。内壳体1形成了管 道,包装材料薄板W被送入穿过该管道并经过发射器2,3。另外,内 壳体1设置有入口部分5和出口部分6,以用于薄板的进出。薄板入 口部分5设计成使得薄板W进入入口部分5时的入口方向与薄板W 离开入口部分5时的出口方向成一定角度。薄板W离开入口部分5 的出口方向与薄板经过发射器2,3的方向相同。薄板W在入口部分5 中的入口方向与出口方向之间的角度为至少90°。入口部分5构造成 在至少两个位置处形成角度。如图2所示,入口部分5包括三个连 续的段,即进入段5a、中心段5b以及离开段5c。中心段5b与进入 段5a形成第一角度α,而离开段5c与中心段5b形成第二角度β。 另外,在管道宽度、所述角度α,β以及5a-5c段长度之间的关系设 置成使得:在离开离开段5c之前,碰到进入段5a中管道壁的虚构直 线也至少会碰到离开段5c的管道壁;通过进入段5a的虚构直线碰到 中心段5b的管道壁,因此该虚构直线在离开离开段5c之前还会至少 碰到离开段5c的管道壁。图3、图4中显示了如何利用纸、尺和笔 得到上述设计。在图3中,公开了第一种最不利的情况。从进入段5a 外部开始画直线,并大致指向进入段5a和中心段5b之间的外拐角。 直线在进入段5a中碰到管道壁,并绘制成大致朝向中心段5b和离开 段5c之间的内拐角。如果管道宽度、角度α,β以及各段长度的关系 被视为足够好的话,则直线在离开离开段5c之前将被迫碰到离开段 5c的管道壁。在图4中公开了第二种极端的情况。现在从进入段5a 外部开始画直线,并大致指向靠近进入段5a出口的内拐角,但会碰 到中心段5b中的管道壁。然后大致朝向中心段5b和离开段5c之间 的内拐角画直线。如果管道宽度、角度α,β与各段长度的关系被视 为足够好的话,则直线在离开离开段5c之前将被迫碰到离开段5c的 管道壁。因此就实现这样的目的,即如果使用了某一角度,那么可 调整的参数可以是管道宽度或各段长度。较宽的管道使得需要较长 的段。如果需要较短的段,则管道宽度也必须减小。另一种可能性 当然是改变其中一个或两个角度。
通过为入口部分5设置至少一个薄板引导件,就实现了薄板W 行进方向的改变。在该示例中,薄板引导件是安装在入口部分5内 部的第一和第二滚筒9,10。在所公开的设计中,薄板W大致平行于 地进入入口部分5中并大致垂直向上地运行,此时它离开入口部分5 并进入内壳体1。为了实现这种方向的变化,滚筒9,10被构造成并 定位成使得第一滚筒9与薄板W之间形成第二角度β,而第二滚筒10 与薄板W之间成第一角度α。优选的是,滚筒9,10轴颈式连接在支 承件中。该支承件例如可以是设有外罩的轴承,或者是遵循与管道 同样设计标准而设计的设有轴承套的轴承。
出口部分6同样设计有进入段6a、中心段6b和离开段6c。为 了改变薄板W的行进方向,出口部分6包括一个或多个滚筒11,12。 入口部分5和出口部分6被安装并设计成使得薄板离开出口部分6 时的行进方向与它进入入口部分5时的行进方向相同。在所公开的 设计中,入口部分5和出口部分6相同,并且利用相应部分5,6上的 相同凸缘而安装到内壳体1的两个相对面1a,1b上,但围绕沿着经过 内壳体1的薄板W中心线而延伸的轴线A旋转了180°。因此,入口 部分5和出口部分6各自的进入段5a,6a靠近管道的中心部分,而且 入口部分5和出口部分6各自的离开段5c,6c分别朝向相反的方向。
外壳体4围绕内壳体1设置,并且外壳体4设置有开口,其形 成了薄板W进出的入口7和出口8。
发射器2,3通过出口窗21,31向外发射电子束。薄板W的一侧 由第一发射器2照射,而另一侧由第二发射器3照射。为此,第二 电子束发射器3设置成与第一发射器2大致相对,而第二发射器3 的电子出口窗31设置成与第一电子出口窗21大致相对。下面仅仅 更详细说明了一个发射器2。根据所公开的设计,如图5所示,发射 器2通常包括设置有灯丝23和笼24的真空腔22。灯丝23由钨制成。 当电流通过灯丝23时,灯丝23的电阻引起灯丝23被加热至大约 2000℃的温度。这种加热导致灯丝23发射一团团的电子。笼24在 灯丝23的周围设有多个开口。笼24用作法拉第笼,并且有助于以 受控方式来分布电子。通过笼24和出口窗21之间的电压使电子加 速。所用发射器通常指低电压的电子束发射器,这些发射器通常具 有低于300kV的电压。在所公开的设计中,加速电压为大约70-85kV 的大小。这种电压导致每一电子的动能为70-85keV。电子出口窗是 大致平面的结构,并且与薄板大致平行地设置。另外,出口窗21由 金属箔制成,厚度为6微米左右。由铝构成的支撑网支撑出口窗21。 这种发射器在美国专利US-B1-6407492中有更详细的描述。在美国 专利US-A-5637953中公开了另一种发射器。这种发射器通常包括带 有设出口窗的真空腔,其中,灯丝和两个聚焦板设置于真空腔中。 美国专利US-A-4910435公开了另一种发射器,其中,电子通过从被 离子轰击的材料上形成的二次发射而发出。参考上述专利文献,可 以了解更多的关于这些不同发射器的细节。可以设想,这些发射器 和其它发射器都可以在本文所述的系统中使用。
只要电子在真空腔中,它们就会沿着由供应至笼24和窗的电压 所限定的直线行进,但是,一旦电子已通过发射器的窗而离开了发 射器,它们就开始沿着或多或少不规则的轨迹而运动(散射)。当 这些电子与空气分子、细菌、薄板以及壳体壁等等发生碰撞时,它 们的速度就会降下来。电子速度的降低,也就是动能的消耗,会引 起X射线(伦琴射线)在所有方向的发射。X射线沿直线传播。当 该X射线碰到壳体的内壁时,该X射线进入材料达一段距离,并导 致从该第一X射线的进入点而朝着所有方向的新X射线。每次X射 线碰到壳体壁并引起次级X射线,能量就会减少大约700-1000倍, 这取决于对壳体材料的选择。不锈材料有大约800倍的减速比, 也就是说,次级X射线的能量相对于初级X射线降低了大约800倍。 在涉及辐射时,铅是一种经常被考虑材料。铅有较低的减速比,但 另一方面有更高的抵抗X射线穿透材料的能力。如果通过80kV的电 压为电子加速,则电子各自将被赋予80keV的动能。为了保证这些 能量水平的X射线不穿过壳体1,内壳体1由厚度为22毫米的不锈 钢制成。该厚度通过计算得到,以便适合于X射线垂直于壳体壁的 移动。相对于壁倾斜的X射线将在壁内经历更长的距离才能达到同 样的深度,也就是说,壁似乎更厚一些。壁的厚度由有关壳体外部 辐射量的政府规定来决定。目前,辐射限制值必须低于0.1μSv/h, 这个值是在从离任意可达表面、即外部保护屏为0.1米距离的位置处 测量的。应该注意,对材料以及尺寸的选择受到现行适用的规定影 响,而且新的规定可能会改变对材料或尺寸的选择。每个电子(80keV) 的能量以及电子的数量决定了电子的能量。该总能量决定了向待 消毒表面传递的全部能量。该辐射能量在单位戈瑞(Gy)下测量。 假设使用以上简略描述的电子发射器(带有灯丝和法拉第笼),则 此时视为合适的是使用17mA的电流通过灯丝。然而,这正交于所 确定的辐射水平以及待消毒表面的面积。在本示例中可以构思出, 待进行消毒的薄板有400毫米宽,其经过发射器的行进速度为35 m/s。这将产生平均为大约35kGy的辐射能量。在另一示例中,薄板 的宽度仍为400毫米,而薄板行进的速度增加到100m/s。为了获得 相同的辐射能35kGy,将电流增加到大约50mA。
下文将介绍设备的气态流体系统。在该实施例中,流体是空气, 但流体当然也可以是适用于本设备所使用的应用领域中的任何气态 流体。
如图6所示,机器的空气系统100包括压缩机101和脱水器102, 通过该脱水器可获得压缩空气。这种空气提供给热交换器103,通过 这个交换器空气被预热到大约100℃。空气从该热交换器103传送到 过热器104,在过热器中空气的温度升到330-450℃的范围。在温度 330℃以上,空气中任何细菌将被杀死。杀死细菌的比率取决于温度 以及细菌在所述温度下所经历的时间。从过热器104出来的空气传 回到热交换器103中,以用于获得对注入空气的上述预热。在经过 热交换器103的第二通道之后,空气具有大约90℃的温度。而后, 空气供应至转换106,转换阀106具有与装装机器的塔105流体连 通的第一支路,以及与外壳体4所形成的第一腔107流体连通的第 二支路。供给到塔105的小量空气通过出口开口108而随薄板W流 出塔105外。在塔105中,通过重叠密封薄板W的纵向边缘,使薄 板W形成筒。该筒通过产品管109连续地填装产品,产品管109从 薄板W尚未变成筒的一端伸到筒中。由薄板构成筒是众所周知的技 术,不再做详细描述。出口开口108设置有密封圈(未示出),以 便使控制下的气流流出出口开口108。这也可通过形成带有间隙的出 口开口108来实现,这一间隙相对于需经开口108送出的筒而言是 给定的。横向密封该筒,形成垫层,分割该垫层并形成平行六面体 的容器。实际上,这种技术是众所周知的,因此这里同样不再详细 介绍。供应至塔105的大部分空气在塔105中以与薄板W进行方向 相反的方向而流动。塔105设有薄板入口开口110,该开口也作为空 气出口开口110。来自塔105的空气供应至由内壳体1形成的第二腔 111中。
下文将说明图6中用虚线标记的区域。虚线代表空气流入第一 腔和第二腔的两个备选实施例。在第一实施例中,虚线是连续的, 并代表在第二腔111薄板出口开口112与薄板出口开口121之间直 接形成的封闭式连通,该出口开口121也是指第一腔107的出口8。 在第二实施例中,直线不存在,表示在第一和第二腔107,111均与第 一腔107的薄板出口开口121之间形成了开放的连通。
在第一实施例中,在第二腔11 1的薄板出口开口112与第一腔107 的薄板出口开口121之间提供了流体连通。因此,空气通过薄板出 口开口112进入第二腔,该开口112也作为气流入口开口112。塔105 作为第一空气供应装置。如果第二腔111的薄板出口开口112位于 与第一腔107的薄板出口开口121有一定距离的位置并且优选与第 一腔107的薄板出口开口121大致成一直线,则流体连通接头例如 可以包括用于连接第二腔111的薄板出口开口112和第一腔107的 薄板出口开口121的管。或者,第二腔111的薄板出口开口112延 伸到第一腔107的薄板出口开口121中。这样,就防止了在第一腔107 与第一腔107的薄板出口开口121之间形成流体连通。如前所述, 转换阀106作为用于第一腔107的空气供应装置106。
在第二实施例中,第一腔107和第二腔111都与第一腔107的 薄板出口开口121流体连通,因此,这两个腔107,111都与塔105中 的空气供应相连通。此外,第一腔107与用于另外供应空气的阀106 相连。
在这两个实施例中,第二腔111中的空气在与薄板W行进方向 相反的方向上流过第二腔111。在几乎完全通过第二腔111后,空气 经由排放出口113而输送出以便进行最终的空气处理。同样地,供 应给第一腔107的空气在与薄板W行进方向相反的方向上流动。来 自第一腔107和第二腔111的空气通过出口113排出。因此,此两 腔107,111都与出口相连。供应给第一腔107的少量空气经由薄板入 口开口115而逸出,这个开口115也称为入口7。逸出的量取决于间 隙的形状和所采用的密封。而这又取决于薄板是否被提供了预先施 加的开口工具等等。
排放出口113位于靠近第二腔111的薄板入口开口114处。在 图1中,出口113位于第二腔111内部。例如,出口113可以位于 第二腔111的薄板入口开口114附近。来自第二腔111的几乎所有 空气和来自第一腔107的大部分空气经由出口113排出。在第一腔107 的薄板入口开口115与第一腔107以及第二腔111的薄板入口开口114 之间提供了流体连通。在如图7所示的备选实施例中,出口113包 括与第二腔111之间流体连通的两条支路113a,113b。参考附图,第 一出口支路113a位于腔壁顶部且靠近第二腔111的薄板入口开口114 处,第二出口支路113b位于与第一支路相对的底部腔壁中。
系统中的气流控制成使得在第一腔107内产生了第一过压。在 所述实施例中,该压力处于大约30毫米水高的大小下。还在第二腔 111内产生了第二过压。可选择适当的过压,例如使第一过压与第二 过压相等。作为备选,过压选择成使得第一过压与第二过压不同。 第一过压可以比第二过压稍高,反之亦然。选择第一过压使其比第 二过压高的原因是为了保持住臭氧(O3),在照射期间于第二腔111 中形成的臭氧可以即时地通过出口113排出。另外,在设备的预消 毒期间较低的第二过压例如可有助于启动机器。通过使第二腔中的 压力较第一腔中的压力更低,就可使得在消毒过程中所用的足量过 氧化氢被迫保持处于第二腔内。预消毒工艺在下文中将作更详细说 明。选择第二过压使其比第一过压更高的原因可以是为了使臭氧及 其它挥发性终产物、例如引起臭味的物质从第二腔中快速地排出。
在内壳体1内、即在发射器2,3周围提供了一定的压力,该压力 最好比第二腔111内部的压力低。选择该压力较第二腔111压力低 的原因是为了使薄板W被内壳体1中所含的污染空气再次污染的危 险变得最小。在这一具体实施例中,由于对于发射器2,3而言一定的 压力并不是必需的,因此内壳体1中的压力可以是大气压力。然而 应当理解,如果为所用发射器所必需的话,则内壳体1也可被加压。
在第一腔107的外部,空气系统100设有所谓的零点(zero point) 116。零点116是用于确定系统中是否发生了某种失效的装置,任何 需避免低于大气压力的空气通过零点116而进入系统。这样,就可 以保证塔105、第一腔107和第二腔111中的压力至少不能降到大气 压力以下。零点116通常包括壳体,该壳体设有入口117、出口118 以及通过阀120关闭的开口119。高于大气压力的任何压力都会将阀 向外推,从而密封式封闭了开口119。如果零点116内部的压力降低 至低于大气压力,则阀120将不会被压在开口119上(相反,它将 被推向零点116的内部,而空气可以通过开口119而引入系统中)。
例如,在机器开启期间,在进入薄板W之前,空气系统100可 用于对塔105和腔107,111内侧的表面进行消毒。消毒利用过氧化氢 (H2O2)来进行。利用过氧化氢消毒上众所周知的,但以下将结合空气 系统100进行简单描述。塔105与过氧化氢供应设备相连,该设备 设有气雾喷嘴。这个喷嘴以喷雾形式向空气中供应过氧化氢,而供 应至塔中的空气加热至过氧化氢会挥发的温度,通常为大约40-50℃ 的温度。含有过氧化氢的空气流沿着前文描述的方向而流过塔和腔 107,111,并通过排放出口113而排出。在这一过程中,过氧化氢在 表面上凝结。而后,通过提供温度处于或高于过氧化氢挥发温度的 空气,来去除表面上的过氧化氢。在该实施例中,所用的温度为大 约70-90℃。通过提供远高于过氧化氢挥发温度的温度,过氧化氢就 会被快速有效地从表面上去除。
根据对薄板W进行电子束照射的方法,提供了薄板W以便通 过管道。管道设有薄板入口部分5、薄板出口部分6以及用于适于容 纳电子束发射器2,3的中心部分,该电子束发射器2,3设有电子出口 窗21,31。电子通过电子出口窗21,31而从发射器2,3发射到管道中, 而在薄板W的照射阶段通过电子所形成的X射线在离开管道之前被 迫两次碰撞管道壁。为了实现至少两次碰撞,管道至少在各入口和 出口部分5,6中的两个位置处形成一定的角度。
另外,本方法包括形成入口5,使其包括三连续段的线,即进入 段5a、中心段5b和离开段5c。中心段5b制作成使得其相对于进入 段5a形成了第一角度α。另外,离开段5c相对于中心段5b形成第 二角度β。以同样方式设计出口部分6。
管道宽度、所述角度α,β与5a-5c段长度之间的关系设置成: 在离开离开段5c之前,碰到进入段5a中管道壁的虚构直线也至少会 碰到离开段5c的管道壁;通过进入段5a的虚构直线会碰到中心段5b 的管道壁,因此该虚构直线在离开离开段5c之前还会至少碰到离开 段5c的管道壁。
已知的是,在电子照射阶段,在设备内部形成了臭氧(O3)。 因此,本发明还包括使设备通风的方法。该方法包括,提供包括有 薄板入口开口115和薄板出口开口121的第一腔107的步骤。第一 腔107作为外壳体4。第二腔111作为管道设置,并且延伸到第一腔 107的内部。第二腔111成形为包括薄板入口开口114和薄板出口开 口112。另外,设置电子出口窗21,31,电子适于通过这些窗而被发 射到第二腔111中。薄板W经过第二腔111,以及形成流经第一腔 和第二腔107,111的气流。气流在与薄板W行进方向相反的方向上 流动。空气被供给到第一腔107的薄板出口开口121中,设置了至 少一个出口113。
在一种备选方法中,在第二腔111的薄板出口开口121与第一 腔107的薄板出口开口112之间提供流体连通。同时阻止在第一腔107 与第一腔107的薄板出口开口121之间形成流体连通。通过向第一 腔107和第一腔107的薄板出口开口121供应所述空气,以及通过 设置至少一个出口113,就可形成在与薄板W行进方向相反的方向 上通过第一腔和第二腔107,111的气流。空气通过与第一腔107流体 连通的阀106而供给到第一腔107。
根据该方法,薄板W通过第一腔107的薄板入口开口115而进 入设备,并在第二腔的薄板入口开口114处进入第二腔111。这两个 开口115,114均定位成使得薄板W在通过它们时保持直的、大致水 平的状态。在入口部分5内,薄板W在第一滚筒9处倾斜成第二角 度β,而在第二滚筒10处倾斜成第一角度α。在行进过程中,薄板 W与沿着薄板W方向相反的方向流动的气流相遇。当薄板W在垂 直方向上行进而通过管道的中心部分时,它经过电子出口窗21,31, 通过这些窗,薄板就被发射器2,3照射。电子出口窗21,31设置在管 道的相对两侧上,从而照射薄板W的两侧。在照射之后,薄板W进 入出口部分6,在此处它与入口部分5中类似地倾斜。最终,它通过 第二腔111的薄板出口开口112而离开设备,然后通过第一腔107 的薄板出口开口121,从而进入塔105。
尽管已经根据现有优选实施例来描述了本发明,但是应该理解, 在不脱离所附权利要求中所限定的本发明的目的和范围的前提下, 可以进行各种修改及变化。
所述实施例包括两个发射器2,3,其中一个用于对薄板W的一 侧进行电子照射,而另一个用于对薄板W另一侧进行电子照射。然 而可以理解,该设备不必包括两个发射器2,3,而是可仅仅包括一个 发射器。另外,如上所述,两个发射器2,3设置成彼此相对。或者, 它们可以沿着薄板方向定位成彼此之间有一定距离。
另外,也可以理解,发射器的数量可以多于两个。例如,处理 宽的薄板可以并排设置多个发射器。也可以沿着薄板的方向设置两 个或多个发射器,以形成一起提供了所确定的照射水平的消毒区, 或者作为给某点处、例如可能需要更高照射水平的封闭设备提供所 选照射量的措施。
另外,应该理解的是,出口113的位置可以调整。在上述实施 例中,出口113位于第二腔111之内。作为备选,例如,出口113 可以位于第二腔111的薄板入口开口114附近位于或者第一腔107 的薄板入口开口115附近。也可以将出口113设置于外侧,并靠近 第一腔107的入口开口115。
另外,在上述实施例中,出口113位于第二腔111内部,并且 第一腔107与第二腔111流体相通。在一个备选实施例中,第二腔111 的薄板入口开口114与第一腔107的薄板入口开口115流体相通, 而第一腔107及其薄板入口开口115与第二腔111的薄板入口开口114 之间的流体连通被阻止。两个腔107,111与单独的出口连通。至少一 个出口可位于第一腔107内,至少一个出口可位于第二腔111内或 者与第二腔111流体相通。
另外,所述采用了过氧化氢的空气系统优选在无菌应用领域中 使用。在处理高温杀菌产品的包装机器中所用的相应空气系统中, 虽然机器消毒通常是利用过滤的空气来实现的,但空气流动的方式 是类似的。除了上述系统设置以外,系统也可包括过滤器和风扇。 为了在操作期间从腔中排出臭氧,该系统可以设置催化转化器。
另外,在所示实施例中,第二腔111的薄板入口开口114位于 与第一腔107的薄板入口开口115有一定距离的位置处,并且优选 与其成一直线。作为备选,第二腔111可一直延伸到第一腔的薄板 入口开口115中,从而阻止了第一腔107与薄板入口开口115之间 的流体连通。作为替代,第二腔111的壁设有贯通开口、优选为狭 缝,其位于离薄板入口开口有一定距离的位置处但位于出口113之 前。因此,就在两腔之间提供了流体连通,这种设置导致了所谓的 注射器效应,使气流从第一腔通过狭缝而进入第二腔,气流可在第 二腔通过出口113排出。少量的空气也从壳体的外侧通过薄板入口 开口115而被抽出。
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