Настоящее изобретение относится к устройству и способу стерилизации по меньшей мере частично собранных упаковок в упаковочной машине.
В отрасли упаковывания пищевых продуктов уже давно известны упаковки из заготовок, выполненных из упаковочного материала, состоящего из нескольких слоев : слоя бумаги или картона, влагобарьерных слоев, например, из полимеров и газобарьерных слоев, например, из тонкой алюминиевой фольги. Эти заготовки изготавливают из полотна материала с нанесенным на него рисунком линий сгиба, облегчающих сгибание заготовки и сборку упаковок. Полотно разрезают на куски, при этом каждый кусок имеет размер и форму, пригодные для изготовления одной упаковки. После нарезания каждый кусок сгибают для получения плоской трубчатой заготовки, продольные края которой перекрывают друг друга. Затем продольные края скрепляют традиционным запечатыванием, например, термосваркой. В результате получают трубчатую заготовку. Получение заготовки из полотна само по себе хорошо известно и поэтому подробно не будет описано.
В упаковочной машине из заготовки образуют трубку, обычно имеющую квадратное или прямоугольное поперечное сечение в зависимости от типа упаковки. После этого один конец трубки может быть запечатан поперечным швом с образованием дна или верха упаковки, после чего упаковка готова для ее заполнения продуктом, например пищевыми продуктами, подобными напиткам.
Частично собранные упаковки, которые открыты с одного конца и запечатаны с образованием дна или верха, обычно называют упаковками, готовыми для заполнения.
Для увеличения срока хранения упакованных продуктов известно выполнение стерилизации упаковок, готовых к заполнению, перед выполнением операции заполнения. В зависимости от желаемой продолжительности срока хранения, а также от того, в каких условиях проводят транспортировку и хранение (в условиях охлаждения или при температуре окружающей среды) могут быть выбраны различные уровни стерилизации. Один из способов стерилизации заключается в облучении внутренности упаковки электронами, испускаемыми излучателем электронного луча. Однако луч электронов создает нежелательные рентгеновские лучи. Первоначальное замедление электронов происходит тогда, когда они проходят выходное окно для электронного луча (что разъяснено далее), а затем происходит их дальнейшее замедление, когда они, помимо чего-то иного, сталкиваются с молекулами воздуха, бактериями, упаковкой и стенками экрана. Такое снижение скорости электронов приводит к испусканию рентгеновских лучей. Когда рентгеновские лучи сталкиваются с экраном, они на некоторое расстояние проходят в материал, вызывая испускание новых рентгеновских лучей.
Поэтому возникает проблема обеспечения допустимых уровней радиации снаружи излучающего устройства приемлемого размера, к которому на короткое время могут подходить и от которого отходят готовые для заполнения упаковки.
При использовании такого стерилизационного узла в качестве излучателя электронного луча также возникают две других проблемы, которые должны быть учтены. Первое, что необходимо учитывать, это как безопасно выпустить озон из устройства, чтобы таким образом довести до минимума опасность утечек озона наружу из устройства. Общеизвестно, что наличие молекул кислорода (О2) в устройстве для излучения электронов приводит к образованию озона в течение излучения электронов вследствие реакций радикалов. Отчасти подобные проблемы возникают при стерилизации с использованием ультрафиолетового излучения или химической стерилизации с использованием, например, перекиси водорода в газовой фазе. В течение использования ультрафиолетового излучения желательно предотвратить отражение световых лучей непосредственно к наружной стороне устройства, а при использовании перекиси водорода желательно изолировать перекись водорода в стерилизационном устройстве, а также предотвратить утечки из узла озона (О3), образуемого в течение стерилизации.
Второй фактор, который необходимо учитывать, заключается в поддержании желаемого уровня стерильности внутри стерилизационного устройства. Устройство для стерилизации по меньшей мере частично образованной упаковки формируют с отверстиями для входа/выхода упаковок. К сожалению, бактерии и другие микроорганизмы, вызывающие порчу продуктов, могут заходить через отверстия, а также через места соединения друг с другом различных частей устройства и окружающего оборудования. Если эти бактерии и вызывающие порчу микроорганизмы остаются в устройстве, они могут привести к повторному загрязнению упаковок после их стерилизации. Кроме того, упаковки перемещают через машину на транспортере и нестерилизованные упаковки снимают с транспортера для выполнения стерилизации. Затем их возвращают на тот же самый транспортер и ставят возле нестерилизованных упаковок. Таким образом, также имеется опасность повторного загрязнения стерилизованных упаковок снаружи устройства. Однако следует иметь в виду, что эти факторы не всегда должны учитываться. Требуемый уровень стерильности для обеспечения удовлетворительного срока хранения различен для различных типов продуктов, а также, как упомянуто выше, зависит от того, при каких условиях выполняют транспортировку и хранение - в условиях охлаждения или при температуре окружающей среды. Установлено, что для некоторых продуктов, которые не слишком чувствительны, например для соков, а также для продуктов, которые распространяют в охлажденной окружающей среде, может быть получен удовлетворительный уровень стерилизации и, следовательно, приемлемый срок хранения.
Задача настоящего изобретения заключается в создании устройства для облучения электронным лучом, при использовании которого обеспечивается допустимый уровень радиации снаружи устройства.
Изобретение предлагает устройство для стерилизации по меньшей мере частично собранных упаковок в упаковочной машине, при этом устройство содержит внутреннюю камеру и наружную камеру, причем внутренняя камера снабжена стерилизационным узлом для стерилизации по меньшей мере внутренности по меньшей мере одной частично собранной упаковки, при этом устройство дополнительно содержит несущий узел, содержащий по меньшей мере один отделительный элемент и по меньшей мере один элемент, несущий упаковку, причем несущий узел способен поворачиваться между первым положением, в котором по меньшей мере один элемент, несущий упаковку, расположен в наружной камере и способен возвращаться и принимать по меньшей мере одну упаковку и в котором по меньшей мере один отделительный элемент отделяет внутреннюю камеру от наружной камеры, и вторым положением, в котором несущий узел повернулся и переместил по меньшей мере одну упаковку во внутреннюю камеру и в котором по меньшей мере один отделительный элемент отделяет внутреннюю камеру от наружной камеры, при этом устройство дополнительно содержит средство для обеспечения относительного движения между упаковкой и стерилизационным узлом с целью приведения их в положение, в котором стерилизационный узел по меньшей мере частично располагают в упаковке для ее обработки.
Устройство по изобретению содержит экран, расположенный таким образом, что устройство может пропускать частично собранные упаковки между наружной стороной экрана и пространством внутри экрана и при этом свести к минимуму риск, создания рентгеновских лучей, способных выйти наружу без первоначального снижения их энергии до приемлемого ограниченного значения. Это ограниченное значение может быть определено, например, нормативными документами, утвержденными государственными органами, либо приемлемостью для рынка.
Первое положение определено как положение снаружи экрана, а второе положение определено как положение внутри экрана.
Использование вращения, например, по сравнению с линейным движением обеспечивает более простое перемещение тяжелых компонентов, при этом узел привода во вращение не занимает большее пространство в его первом положении, чем во втором положении.
Кроме того, посредством поворота отделительного элемента обеспечен наиболее легкий способ отделения двух камер друг от друга с помощью отделительного элемента, а также наиболее легкий способ, позволяющий переместить упаковку из одной камеры в другую. Однако следует заметить, что слово «отделение» имеет разное значение для разных способов стерилизации. В случае стерилизации с использованием электронного луча отделение предполагает экранирование, препятствующее излучению, а в случае использования ультрафиолетового излучения отделение предполагает предотвращение отражения лучей света от одной камеры к другой камере.
Вышеупомянутая конструкция также может быть легко приспособлена для сохранения желаемого уровня стерилизации внутри стерилизационного устройства и для безопасного выпуска озона из устройства, чтобы таким образом довести до минимума опасность утечек озона наружу из устройства.
Кроме того, настоящее устройство является предпочтительным в том, что оно может быть использовано для увеличения времени, необходимого для обработки упаковки. В случае стерилизационного узла, имеющего приемлемые размеры и обеспечивающего необходимое воздействие, необходим определенный период времени для стерилизации упаковки. Однако это необходимое время обычно продолжительнее периода времени, допустимого с учетом длительности цикла в высокоскоростной упаковочной машине, то есть часто длительность цикла в такой машине слишком коротка, чтобы в пределах этого времени можно было поднять упаковку внутрь экрана, стерилизовать ее и подвести обратно к транспортеру. В данном случае стерилизационный узел может, например, произвести обработку упаковки по меньшей мере на стадии периодической подачи упаковки. Таким образом, конструкция позволяет увеличить время обработки.
В предпочтительном варианте изобретения внутренняя и наружная камеры охвачены кожухом, при этом несущий узел неповоротно соединен с кожухом. Посредством создания кожуха, охватывающего камеры и, следовательно, излучатель, легче заключить рентгеновские лучи в оболочку. Кроме того, это позволяет легче заключить в оболочку, контролировать и выпускать озон, образуемый в течение излучения.
Еще в одном предпочтительном варианте относительное перемещение между упаковкой и стерилизационным узлом включает перемещение упаковки к стерилизационному узлу, чтобы окружить его. Поскольку стерилизационный узел, подобный излучателю электронного луча, весьма часто чувствителен к вибрациям, относительно тяжел и соединен, например, с источником подачи энергии и т.д., предпочтительно перемещать не его, а упаковки (которые перемещать значительно легче и которые менее восприимчивы к этому). При этом также может быть увеличен срок службы стерилизационного узла.
Еще в одном предпочтительном варианте наружная камера выполнена с отверстием, служащим для входа/выхода упаковок. При этом устройство может быть расположено отдельно от находящегося в машине транспортера для упаковок, и упаковки снимают с транспортера для их обработки.
Еще в одном варианте отделительному элементу по существу придана форма пластины, а несущий элемент содержит два по существу дискообразных элемента, оба из которых расположены перпендикулярно по отношению к отделительному элементу. Таким образом, получается простая, равномерная и прочная конструкция, которая пригодна для ее вращения. Кроме того, пластина и диски составляют часть экранирования. В первом и втором положениях несущего узла пластина, отделяющая внутреннюю и наружную камеры друг от друга, вынуждает значительную часть рентгеновских лучей сталкиваться либо по меньшей мере со стенкой внутренней камеры, либо с пластиной перед выходом из внутренней камеры. Таким образом обеспечивается желаемое уменьшение энергии рентгеновских лучей. В течение поворота между первым и вторым положениями пластина не отделяет две камеры. Вместо этого диски, которые расположены перпендикулярно пластине, действуют в качестве экранов, вынуждая значительную часть рентгеновских лучей сталкиваться либо со стенкой внутренней камеры, либо с дисками перед покиданием внутренней камеры. Таким образом, в течение поворота также обеспечивается желаемое уменьшение энергии рентгеновских лучей.
Предпочтительно каждый из дискообразных элементов соединен неповоротным образом с соответствующей концевой частью отделительного элемента. При этом несущий узел приспособлен для подачи им самим по меньшей мере одной упаковки в течение поворота, чтобы таким образом легко переместить упаковку.
Еще в одном варианте два дискообразных элемента снабжены по меньшей мере одним сквозным отверстием, при этом отверстия совмещены друг с другом. В этом случае упаковки требуется перемещать только в одном направлении внутри несущего узла, что позволяет получить простую конструкцию.
Предпочтительно несущий элемент выполнен с удерживающим средством, выровненным с отверстиями. При этом упаковки можно легко удерживать в течение поворота несущего узла и при желании их легко перемещать.
Предпочтительно внутренняя камера содержит первую и вторую части. При этом первая часть камеры может быть легко приспособлена к стерилизационному узлу, а вторая часть камеры к несущему узлу в отношении размера и формы.
В предпочтительном варианте стерилизационный узел расположен в первой части камеры, при этом несущий элемент во втором положении расположен во второй части камеры таким образом, что отверстия в несущем элементе приспособлены для выравнивания со стерилизационным узлом, так что упаковка может быть перемещена в положение, в котором стерилизационный узел по меньшей мере частично расположен в упаковке для ее обработки. Как упомянуто ранее, упаковки должны быть просто перемещены в одном направлении, что обеспечивает получение простой конструкции. Кроме того, излучатель может быть расположен над частью несущего узла, находящейся во внутренней камере.
Предпочтительно несущий элемент в первом положении способен распологаться так, чтобы отверстия совпадали с отверстием для упаковки в кожухе, чтобы упаковка могла входить в устройство и выходить из него. Как упомянуто выше, предпочтительно, когда упаковки требуется перемещать только в одном направлении.
Далее, устройство способно поднимать упаковку через отверстие в кожухе к несущему элементу, когда несущий элемент находится в первом положении, поворачивать несущий элемент во второе положение, поднимать упаковку в положение, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел для стерилизации упаковки стерилизационным узлом, опускать ее обратно к несущему элементу, поворачивать несущий элемент обратно к первому положению и опускать упаковку из несущего элемента и из отверстия для упаковки в кожухе. Посредством выполнения такого перемещения упаковки излучатель может быть расположен относительно далеко от отверстия в кожухе, вследствие чего увеличивается количество ударов рентгеновских лучей. Каждый удар приводит к значительному уменьшению энергии рентгеновских лучей.
Предпочтительно устройство содержит первое средство перемещения, способное поднимать упаковку с несущего элемента в положение, в котором упаковка по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел, и способное опускать упаковку обратно к несущему элементу.
Предпочтительно устройство содержит второе средство перемещения, способное поднимать упаковку через отверстие к несущему элементу и способное опускать упаковку из несущего элемента и из предназначенного для упаковок отверстия в кожухе.
В предпочтительном варианте несущий узел содержит по меньшей мере первый и второй несущие элементы по меньшей мере по одному с каждой стороны от отделительного элемента, при этом первый несущий элемент способен поворачивать первую упаковку из первого положения во второе положение в то время, когда второй несущий элемент должен повернуть вторую упаковку из второго положения в первое положение. При этом стерилизация может быть осуществлена более эффективно за счет того, что за единицу времени стерилизовано большее количество упаковок.
Еще в одном варианте осуществления устройство способно поднимать первую упаковку через отверстие в кожухе к первому несущему элементу, когда первый несущий элемент находится в первом положении, и в то же время опускать вторую упаковку из положения, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел, вниз ко второму несущему элементу, когда второй несущий элемент находится во втором положении. Это также приводит к более эффективной стерилизации, поскольку в единицу времени стерилизуется большее количество упаковок.
Еще в одном варианте устройство способно опускать первую упаковку от первого несущего элемента через отверстие в кожухе, когда первый несущий элемент находится в первом положении, и в то же время поднимать вторую упаковку от второго несущего элемента, когда второй несущий элемент находится во втором положении, в положение, в котором вторая частично собранная упаковка по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел. Как было упомянуто выше, стерилизацию можно осуществлять более эффективно, если в устройстве одновременно выполняют обработку двух упаковок.
В предпочтительном варианте стерилизационный узел содержит или представляет собой излучатель электронного луча. Одно из преимуществ использования излучателя электронного луча заключается в обеспечении эффективной стерилизации упаковок. В варианте стерилизационный узел содержит ультрафиолетовую лампу для стерилизации посредством ультрафиолетового излучения, либо стерилизационный узел содержит средство химической стерилизации, например, с использованием перекиси водорода. Еще одно преимущество использования излучателей электронного луча заключается в том, что стерилизация упаковок может быть начата, как только включен излучатель, то есть как только излучатель приведен в действие, в то время как в случае устройства для химической стерилизации часто необходимо некоторое время для прогревания после запуска.
Предпочтительно стерилизационный узел содержит более одного излучателя электронного луча, работающего при низком напряжении. В этом случае количество упаковок, стерилизуемых в единицу времени, может быть увеличено.
Предпочтительно несущий элемент способен переносить более одной упаковки. Это также повышает стерилизационную эффективность в единицу времени.
В предпочтительном варианте внутренняя камера снабжена средством подачи газообразной текучей среды, а наружная камера находится в соединении с наружным кожухом через отверстие для упаковок, при этом наружный кожух по меньшей мере частично окружает транспортер для упаковок и снабжен отводом для газообразной текучей среды, причем отвод находится в той части наружного кожуха, которая продолжается от отверстия для упаковок в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера для упаковок, средство подачи и отвод для газообразной текучей среды способны создавать поток газообразной текучей среды от внутренней камеры через несущий узел, через наружную камеру, через выполненное в кожухе отверстие для упаковок к наружному кожуху и через по меньшей мере часть наружного кожуха в направлении к отводу для газообразной текучей среды. Посредством создания потока газообразной текучей среды через устройство и наружный кожух в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера, может быть сохранен уровень, до которого стерилизуют упаковку, при этом уровень приемлем, например, для чувствительных продуктов, для продуктов длительного срока хранения или для продуктов, транспортировка или хранение которых должно происходить при температуре окружающей среды. Какие-либо бактерии или иные организмы, приводящие к порче, которые заходят в наружный кожух, в любой точке будут перемещены потоком к тому концу, где нестерилизованные упаковки заходят в наружный кожух, и здесь будут выпущены через отвод для газообразной текучей среды. Тем самым сводится к минимуму риск повторного загрязнения стерилизованных упаковок перед операциями заполнения и уплотнения. Кроме того, озон (О3), который образуется в течение излучения электронов, может быть эффективно и надежно выпущен из камер тем же самым потоком газообразной текучей среды. Таким образом, эффективно сводится к минимуму риск утечек озона наружу из устройства и наружного кожуха.
Дополнительное преимущество заключается в том, что поток газообразной текучей среды приемлем для использования в течение предварительной стерилизации устройства. Например, к газообразной текучей среде может быть добавлена перекись водорода и таким образом поверхности обеих камер будут стерилизованы.
В другом предпочтительном варианте внутреннюю камеру выполняют с отводом для газообразной текучей среды, при этом наружную камеру соединяют с наружным кожухом через отверстие для упаковок, наружный кожух по меньшей мере частично окружает транспортер для упаковок и снабжен средствами подачи газообразной текучей среды, по меньшей мере одно из которых расположено в той части наружного кожуха, которая продолжается от отверстия для упаковок в направлении перемещения транспортера для упаковок, и по меньшей мере одно из которых расположено в той части наружного кожуха, которая продолжается от отверстия для упаковок в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера для упаковок, при этом отвод и средства подачи газообразной текучей среды способны создавать поток газообразной текучей среды к отверстию для упаковок в кожухе, через отверстие и в наружную камеру, через несущий узел и через внутреннюю камеру к отводу для газообразной текучей среды. Посредством создания такого потока газообразной текучей среды через устройство уровень, до которого стерилизуют упаковку, может быть сохранен, при этом уровень приемлем для продуктов, не являющихся слишком чувствительными, например для соков или продуктов, которые транспортируют и хранят при охлаждении. Далее, как упомянуто выше, озон, который образуется в течение излучения электронов, может быть эффективно и надежно выпущен из камер посредством того же потока газообразной текучей среды. Таким образом сводится к минимуму риск утечек озона к наружной стороне устройства и наружного кожуха.
Изобретение также предлагает способ стерилизации по меньшей мере частично собранных упаковок в упаковочной машине. Способ предусматривает следующие стадии: обеспечения внутренней камеры и наружной камеры, размещения стерилизационного узла во внутренней камере для стерилизации по меньшей мере внутренности по меньшей мере одной упаковки, обеспечения несущего узла, содержащего по меньшей мере один отделительный элемент и по меньшей мере один элемент, несущий упаковку, обеспечения поворота несущего узла между первым положением, в котором по меньшей мере один элемент, несущий упаковку, расположен в наружной камере и в котором по меньшей мере один отделительный элемент отделяет внутреннюю камеру от наружной камеры, и вторым положением, в котором элемент, несущий упаковку, расположен во внутренней камере и в котором отделительный элемент отделяет внутреннюю камеру от наружной камеры, и обеспечения относительного движения между упаковкой и стерилизационным узлом для приведения их в положение, в котором стерилизационный узел расположен по меньшей мере частично в упаковке для ее обработки. Как разъяснено ранее, способ обеспечивает экранирование, так что можно пропускать частично собранные упаковки между наружной стороной экрана и пространством, находящимся внутри экрана, и при этом довести до минимума опасность воздействия рентгеновских лучей, способных находить путь выхода из экрана, без первоначального снижения их энергии до приемлемого ограничительного значения. Как упомянуто ранее, вращение, если сравнивать его с линейным движением, обеспечивает возможность более простого перемещения тяжелых компонентов, а узел приведения во вращение не занимает больше пространства в его первом положении, чем во втором положении.
Кроме того, как упомянуто выше, наиболее легкий способ отделения двух камер друг от друга может быть выполнен посредством отделительного элемента, а наиболее легкий способ перемещения упаковки из одной камеры к другой камере заключается в повороте отделительного элемента. Однако следует заметить, что слово «отделение» имеет разное значение для разных способов стерилизации. Когда используют стерилизацию посредством электронного луча, средством отделения является экран для защиты от излучения, а когда используют ультрафиолетовое излучение, средство отделения должно предотвращать отражение световых лучей от одной камеры к другой камере.
В предпочтительном варианте способ предусматривает следующие стадии: подъем упаковки через отверстие для упаковок в кожухе к несущему элементу, когда несущий элемент находится в первом положении, поворот несущего элемента во второе положение, подъем упаковки в положение, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел, стерилизацию упаковки посредством стерилизационного узла, ее опускание обратно к несущему элементу, поворот несущего элемента обратно в его первое положение и опускание упаковки из несущего элемента и из отверстия для упаковок в кожухе. Это приводит к простому и быстрому перемещению упаковок. Составляющие полного перемещения просты, что позволяет использовать простые средства перемещения. Кроме того, излучатель может быть расположен на расстоянии от транспортера, что облегчает экранирование и позволяет использовать обычные транспортеры.
Предпочтительно способ предусматривает следующие стадии: поднятие по меньшей мере одной первой упаковки через отверстие для упаковок в кожухе к первому несущему элементу, когда первый несущий элемент находится в первом положении, и в то же время опускание стерилизованной второй упаковки из положения, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел, вниз ко второму несущему элементу, когда второй несущий элемент находится во втором положении, поворачивание несущего узла таким образом, что первый несущий элемент с первой упаковкой поворачивается из первого положения во второе положение в то время, когда происходит поворот второго несущего элемента со второй упаковкой из второго положения в первое положение, опускание стерилизованной второй упаковки от второго несущего элемента через отверстие для упаковок в кожухе и в тоже время поднятие первой упаковки с первого несущего элемента, расположенного внутри внутренней камеры, в положение, в котором первая упаковка по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел, и стерилизация первой упаковки. При этом время, необходимое для обработки упаковки, может быть увеличено. Как упомянуто ранее, в случае стерилизационного узла, имеющего приемлемые размеры и выполняющего необходимое воздействие, для стерилизации упаковки требуется определенное время. Однако необходимое для этого время обычно продолжительнее того времени, которое допустимо по отношению ко времени выполнения цикла высокоскоростной машиной, то есть весьма часто длительность цикла в такой машине слишком короткая, чтобы в пределах этого времени можно было поднять упаковку внутрь экрана, выполнить ее стерилизацию и подать ее обратно к транспортеру. В данном случае стерилизационный узел может, например, выполнять обработку упаковки по меньшей мере на протяжении стадии периодической подачи упаковки. Таким образом, конструкция обеспечивает возможность увеличения времени, в течение которого происходит обработка.
Предпочтительно стерилизационный узел содержит или представляет собой излучатель электронного луча. Как упомянуто выше, одно из преимуществ использования излучателя электронного луча заключается в том, что упаковки могут быть эффективно стерилизованы и что стерилизация упаковок может быть начата, как только включен излучатель.
В предпочтительном варианте способ предусматривает следующие стадии: обеспечения внутренней камеры средством подачи газообразной текучей среды, обеспечения наружной камеры, находящейся в соединении с наружным кожухом через отверстие для упаковок, при этом наружный кожух по меньшей мере частично окружает транспортер для упаковок и снабжен отводом для газообразной текучей среды, причем этот отвод расположен в той части наружного кожуха, которая продолжается от отверстия для упаковок в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера для упаковок, создание потока газообразной текучей среды из внутренней камеры через наружную камеру, через отверстие для упаковок в кожухе к наружному кожуху и по меньшей мере через часть наружного кожуха в направлении к отводу для газообразной текучей среды. Как упомянуто ранее, посредством создания потока газообразной текучей среды через устройство и наружный кожух в направлении, противоположном направлению транспортера, может быть сохранен уровень, до которого стерилизуют упаковку, причем этот уровень приемлем, например, для чувствительных продуктов, для которых требуется длительный срок хранения, или для продуктов, транспортировку или хранение которых выполняют при температуре окружающей среды. Далее, озон, который образуется при излучении электронов, может быть эффективно и надежно выпущен из камер посредством того же самого потока газообразной текучей среды. Таким образом, риск утечек озона к наружной стороне устройства и наружного кожуха сводится к минимуму.
Еще в одном предпочтительном варианте способ предусматривает следующие стадии: обеспечения внутренней камеры с отводом для газообразной текучей среды, обеспечения наружной камеры, соединенной с наружным кожухом через отверстие для упаковок, при этом наружный кожух по меньшей мере частично окружает транспортер для упаковок и снабжен средствами подачи газообразной текучей среды, по меньшей мере одно из которых расположено в той части наружного кожуха, которая продолжается от отверстия для упаковок в направлении перемещения транспортера для упаковок, и по меньшей мере одно из которых расположено в части наружного кожуха, которая продолжается от отверстия для упаковок в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера для упаковок, создания потока газообразной текучей среды к отверстию для упаковок в кожухе, через отверстие и к наружной камере, через несущий узел и через внутреннюю камеру к отводу для газообразной текучей среды. Посредством создания такого потока газообразной текучей среды через устройство можно обеспечить удовлетворительный уровень стерильности для продуктов, которые не так чувствительны, например для соков и для продуктов, транспортировка и хранение которых происходит при охлаждении. Далее, как упомянуто ранее, озон, который образуется во время излучения электронов, может быть эффективно и надежно выпущен из камер посредством того же потока газообразной текучей среды. Таким образом, риск утечки озона наружу от устройства и наружного кожуха сводится к минимуму.
Далее предпочтительный в настоящее время вариант осуществления изобретения описан более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1а изображен схематичный вид спереди в сечении стерилизационного устройства в положении А, в котором несущий узел отделяет внутреннюю и наружную камеры согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения;
фиг.1b - схематичный вид положения А, но при виде сверху в сечении;
фиг.2а - схематичный вид на фиг.1а, но на котором несущий узел находится в положении В, в котором он не отделяет внутреннюю и наружную камеры;
фиг.2b - схематичный вид на фиг.1b, но на котором несущий узел находится в положении В;
фиг.3 - очень схематичный вид спереди в сечении, показывающий перемещение упаковок;
фиг.4 - очень схематичный вид спереди на фиг.3, но показывающий поворот упаковок;
фиг.5 схематично показывает другие виды несущего узла;
фиг.6 - схематичный вид первого варианта осуществления воздушной системы стерилизационного устройства;
фиг.7 - схематичный вид второго варианта осуществления воздушной системы стерилизационного устройства;
фиг.8 - схематичный вид части устройства сбоку для показа наличия экранирующих пластин в наружном кожухе.
Следует заметить, что фиг.3 и 4 весьма упрощены и их единственное назначение заключается в показе перемещения упаковок.
Устройство по изобретению, в целом обозначенное позицией 1 и показанное, например, на фиг.1а и 2а, содержит соединенные друг с другом внутреннюю камеру 2 и наружную камеру 3. Эти камеры образует кожух 4.
Во внутренней камере 2 установлен по меньшей мере один стерилизационный узел 5. Стерилизационный узел 5 представляет собой излучатель 5 электронного луча, который работает при низком напряжении и более подробно описан ниже.
В представленном устройстве 1 два показанных излучателя 5 установлены друг за другом по отношению к направлению транспортирования упаковок через упаковочную машину, а это означает, что две последовательные, расположенные вблизи друг от друга и частично собранные упаковки 6 могут быть одновременно стерилизованы в кожухе 4, по одной каждым излучателем 5.
Хотя показаны два излучателя 5, устройство 1 описано применительно только к одному излучателю 5. Однако следует иметь в виду, что устройство 1, содержащее два излучателя 5, как показано, например, на фиг.1а, может быть получено путем зеркального отображения левой стороны устройства 1 относительно оси, обозначенной А. Таким образом, кожух 4 содержит две внутренние камеры 2, по одной для каждого излучателя 5, и две наружные камеры 3, которые объединены друг с другом, формируя одну общую наружную камеру.
Внутренняя камера 2 снабжена средством 7, предназначенным для крепления излучателя 5 к кожуху 4. Это средство крепления 7 установлено в верхней внутренней стенке внутренней камеры 2. Наружная камера 3 выполнена со сквозным отверстием 8, предназначенным для входа упаковок 6 в кожух 4 и выхода из него, при этом отверстие 8 служит в качестве как подвода для упаковок, так и отвода для них. В предпочтительном в настоящее время варианте стерилизационное устройство 1 и, следовательно, кожух 4 расположены на расстоянии над транспортером 9 для упаковок, который описан далее, для обеспечения перемещения упаковок 6 от транспортера 9 к кожуху 4 и наоборот, при этом отверстие 8 для упаковок расположено в дне кожуха 4, то есть в стенке кожуха 4, обращенной к транспортеру 9. Для сведения к минимуму отверстия 8 в кожухе 4 форма отверстия 8 по существу соответствует поперечному сечению упаковки 6, и для упаковки с постоянным поперечным сечением оно обычно имеет форму дна. Таким образом, в случае работ, например, с одинаковыми упаковками, имеющими квадратное дно, отверстие 8 имеет подобную квадратную конструкцию, хотя предпочтительно и несколько большую для облегчения прохождения упаковок 6 через отверстие 8.
На фиг.1а показано, что в кожухе 4, выполненном в виде зеркального отражения и используемом для одновременной стерилизации двух упаковок 6, зеркальное отражение обеспечено таким образом, что расстояние между двумя отверстиями 8 для упаковок подобно расстоянию между двумя смежными упаковками 6 на транспортере 9.
Транспортер 9 на участке стерилизации упаковочной машины может иметь разные конструкции, и в этом конкретном варианте транспортер 9 коммерчески доступного типа содержит рельс и ленту, имеющую несущие средства уровня техники (не показаны) для направления и удерживания частично собранных упаковок 6. Несущие средства и лента выполнены таким образом, что под каждой упаковкой 6 имеется сквозное отверстие. Поскольку транспортеры, используемые в упаковочных машинах, хорошо известны в этой отрасли, транспортер 9 подробно не будет описан.
Кроме того, устройство 1 содержит по меньшей мере один несущий узел 10, который включает по меньшей мере один отделительный элемент 11 и по меньшей мере один элемент 12, несущий упаковку. Несущий узел 10 с возможностью поворота соединен с кожухом 4 и способен поворачиваться между первым положением, в котором по меньшей мере один элемент 12, несущий упаковку, расположен в наружной камере 3 и способен возвращаться и принимать по меньшей мере одну упаковку 6 и в котором по меньшей мере один отделительный элемент 11 отделяет внутреннюю камеру 2 от наружной камеры 3, и вторым положением, в котором несущий узел 10 поворачивает и перемещает по меньшей мере одну упаковку 6 во внутреннюю камеру 2 и в котором по меньшей мере один отделительный элемент 11 отделяет внутреннюю камеру 2 от наружной камеры 3.
Отделительный элемент 11 выровнен с продольной центральной осью В несущего узла 10, при этом центральная ось В также является осью вращения узла. В описанном варианте осуществления отделительный элемент 11 выполнен по существу в виде пластины и в дальнейшем эту пластину будем называть центральной пластиной.
Элемент 12, несущий упаковку, содержит два по существу дискообразных элемента: первый верхний диск и второй нижний диск. Оба диска расположены перпендикулярно по отношению к центральной пластине, при этом каждый из них соединен с ее соответствующей концевой частью способом, не предусматривающим возможности вращения. Кроме того, диски расположены у концевых частей центральной пластины таким образом, что они проходят от одной из боковых сторон центральной пластины.
Несущий узел 10 может содержать более одного элемента 12, несущего упаковку, при этом несущий узел 10, показанный на фиг.5, содержит первый и второй несущие элементы 12а и 12b, расположенные с каждой стороны от отделительного элемента 11. На фиг.4 показано, что первый несущий элемент 12а способен поворачивать первую упаковку 6 из первого положения во второе положение в то время, когда второй несущий элемент 12b выполняет поворот второй упаковки 6 из второго положения в первое положение.
Несущий узел 10 по существу одинаков по обеим сторонам от отделительного элемента 11, то есть два несущих элемента 12а, 12b имеют одинаковую форму. Таким образом, пара из первых верхних дисков несущих элементов объединена в один общий первый круглый верхний диск 13, а пара вторых дисков несущих элементов объединена в один общий второй круглый нижний диск 14.
Первый верхний диск 13 и центральная пластина 11 прикреплены друг к другу посредством щели в верхнем диске 13, взаимодействующей с соответствующим выступом центральной пластины 11.
Верхний диск 13 имеет толщину порядка 22 мм и его изготавливают из нержавеющей стали. Нижний диск 14 также изготавливают из нержавеющей стали, но он может иметь меньшую толщину. Подобно верхнему диску 13 центральная пластина 11 имеет толщину порядка 22 мм и ее изготавливают из нержавеющей стали.
Верхний и нижний диски 13, 14 выполнены по существу круглыми с диаметром, достаточно большим для охвата размера по меньшей мере одной упаковки 6 с каждой стороны от центральной пластины 11.
Центральная пластина 11 выполнена по существу квадратной с длиной боковой стороны, по существу соответствующей диаметру двух дисков 13, 14.
Как упомянуто выше, несущий узел 10 способен поворачиваться и поэтому снабжен по меньшей мере одним концевым валом (не показан), соединенным с серводвигателем (не показан). Концевой вал опирается на подшипники (не показаны), установленные в кожухе 4.
Каждый из двух дисков 13, 14, формирующих элементы 12а, 12b, несущие упаковки, выполнен по меньшей мере с одним сквозным отверстием 15, при этом отверстия 15 совмещены друг с другом.
В варианте, показанном на фиг.5, верхний и нижний диски 13, 14 выполнены с двумя сквозными отверстиями 15, каждое из которых способно пропускать упаковки 6. С каждой стороны от центральной пластины 11 расположено по одному отверстию 15, которые расположены радиально противоположно друг другу, то есть под углом 180° относительно друг друга. Кроме того, пара отверстий 15 в верхнем диске 13 совпадает с парой отверстий 15 в нижнем диске 14.
Чтобы свести к минимуму риск прохождения рентгеновских лучей через стерилизационное устройство 1 без двукратного столкновения со стенкой, отверстия 15 в несущем узле 10 должны быть как можно меньше, то есть такими, чтобы они имели размер и форму, по существу соответствующие наружной форме упаковки 6. Однако, чтобы облегчить прохождение упаковок 6 через отверстия 15, этим отверстиям придают размер немного больше формы упаковок. В варианте изобретения упаковка 6 имеет квадратную форму и поэтому показанные отверстия 15 имеют квадратную форму. Кроме того, отверстия 15 в нижнем диске 14 могут иметь форму и размер, соответствующие отверстию 8 для упаковки в кожухе 4.
Каждый несущий элемент 12а, 12b снабжен удерживающими средствами 16, выравниваемыми с отверстиями 15. Удерживающие средства 16 выполнены в форме рельсов для удерживания упаковок 6 в течение поворота несущего узла 10, а также для содействия направлению упаковок 6 в течение их перемещения к несущему узлу 10 и от него. Удерживающие рельсы 16 проходят между дисками 13, 14 и через соответствующие отверстия 15 в дисках 13, 14. Предпочтительно они даже продолжаются на короткое расстояние с наружной стороны как от верхнего, так и от нижнего дисков 13, 14. Когда готовую к заполнению упаковку 6 изготавливают из заготовки в виде сплющенной трубки, ее открытый конец стремится отпружинить обратно в положение собранной сплющенной трубки, то есть, хотя упаковку 6, готовую для заполнения, при формировании дна получают с квадратным поперечным сечением на одном из ее концов, ее другой, все еще открытый конец имеет сильную склонность к смещению, стараясь вернуться в сплющенное положение, тем самым создавая конец, имеющий форму параллелограмма. Посредством создания в готовой к заполнению упаковке 6 опоры для углов, которые стремятся переместиться в наружном направлении для формирования параллелограмма, явление упругого возврата используют для эффективного удерживания упаковки 6. Поэтому удерживающие рельсы 16 устанавливают в двух противоположных углах отверстий 15, а это означает, что два рельса 16 проходят параллельно от двух диагонально противоположных углов в отверстии 15 в нижнем диске 14 к соответствующим углам в отверстии 15 в верхнем диске 13.
Рельсы 16 изготавливают из стержней, сечение которых в продольном направлении имеет угловую, по существу прямоугольную форму.
Что касается наружной камеры 3, то несущий узел 10 расположен по отношению к кожуху 14 таким образом, что его центр вращения находится вблизи от отверстия 8 для упаковок в дне кожуха 4, так что часть нижнего диска 14 всегда расположена по существу прямо над отверстием 8. Предпочтительно центр вращения несущего узла расположен вблизи от отверстия 8. Кроме того, несущий элемент 12 в первом положении способен располагаться таким образом, что отверстия 15 будут совпадать с отверстием 8 для упаковки в кожухе 4, так что упаковка может заходить в устройство 1 и выходить из него. Это означает, что при повороте несущего узла 10 каждое из отверстий 15 в нижнем диске 14 совмещается с отверстием 8 для упаковок в кожухе 4, так что упаковка 6, загруженная на несущий узел 10, может быть опущена на транспортер 9, либо упаковка 6 может быть поднята с транспортере 9 и загружена непосредственно на несущий узел 10, см. фиг.3.
Внутренняя камера 2 содержит первую и вторую части 2а, 2b. Первая часть 2а камеры снабжена излучателем 5, а вторая часть 2b находится в контакте с несущим узлом 10. Это означает, что первая часть 2а расположена на чертеже над второй частью 2b, то есть на наибольшем удалении от транспортера 9. Несущий элемент 12, когда он находится во втором положении, расположен во второй части 2b камеры, так что отверстия 15 в несущем элементе 12 выровнены с излучателем 5, при этом упаковка 6 может быть перемещена в положение, в котором излучатель 5 расположен по меньшей мере частично в упаковке 6 для ее обработки. Другими словами, что касается внутренней камеры 2, то несущий элемент 10 расположен таким образом по отношению к кожуху 4, что при повороте несущего узла 10 каждое из отверстий 15 в верхнем диске 13 выравнивается с излучателем 5. Через отверстие 15 верхнего диска 13 упаковка 6 либо может быть удалена из несущего узла 10 и переведена во внутреннюю камеру 2, либо может быть возвращена к несущему узлу 10 из внутренней камеры 2.
Устройство 1 дополнительно содержит средство обеспечения относительного перемещения между упаковкой 6 и стерилизационным узлом 5 для приведения их в положение, в котором стерилизационный узел 5 по меньшей мере частично расположен в упаковке 6 для ее обработки. В описанном варианте для перемещения упаковки к стерилизационному узлу и, таким образом, во внутреннюю камеру 2 обеспечено первое средство перемещения 17. Первое средство перемещения 17 способно поднимать упаковку 6 с несущего элемента 12 в положение, в котором упаковка 6 по меньшей мере частично окружает излучатель 5, и способно опускать упаковку 6 обратно к несущему элементу 12. В показанном варианте конструкции упаковка 6 должна быть поднята по вертикали к излучателю 5 и опущена от него, поэтому перемещающее средство 17 представляет собой подъемный элемент 17. Подъемный элемент 17 представляет собой элемент обычного типа, содержащий стержень, обеспеченный на его переднем конце средством 18 удерживания упаковки. Функция средства 18 заключается в удерживании упаковки 6 в течение перемещения и стерилизации. Предпочтительно, чтобы средство 18 содержало по меньшей мере одну всасывающую чашку 18, соединенную с устройством для всасывания воздуха (не показано).
Стержень предназначен для его перемещения между опущенным и поднятым положениями, при этом упаковка 6 в опущенном положении расположена на несущем узле 10, а в поднятом положении упаковка 6 окружает излучатель 5 таким образом, что свободный конец излучателя 5 находится вблизи от дна упаковки 6. Во время перемещения всасывающая чашка 18 присасывается к дну наружной стороны упаковки 6.
Вертикальное перемещение стержня между поднятым и опущенным положениями обеспечивают посредством соединения стержня с приводным узлом, например с линейным двигателем (не показан). В зависимости от количества упаковок 6, которые должны быть одновременно перемещены, устройство может содержать более одного подъемного элемента 17, при этом предпочтительно, чтобы элементы 17 могли быть приведены в движение одним и тем же линейным двигателем.
Поскольку для выполнения перемещения стержень должен быть относительно длинным, в этом варианте осуществления приводной узел расположен снаружи от кожуха 4. Поэтому стержень выходит через кожух 4 в узком проходе в дне кожуха 4, то есть в направлении транспортера 9 для упаковок. Для уплотнения прохода он снабжен уплотняющей опорой.
При удерживании упаковки 6 всасывающая чашка 18 первого средства перемещения 17 проходит во внутреннюю камеру 2. Во избежание поломки всасывающей чашки 18 центральной пластиной при повороте несущего узла 10 всасывающая чашка 18 установлена на рычаге 19, с возможностью поворота прикрепленном к средству перемещения 17. Поэтому всасывающая чашка 18 во время поворота несущего узла 10 временно повернута в сторону от несущего узла 10.
Устройство 1 по изобретению дополнительно снабжено вторым средством перемещения 20, способным поднимать упаковку 6 через отверстие 8 к несущему элементу 12, и опускать упаковку 6 от несущего элемента 12 и из отверстия 8 в кожухе 4. Таким образом, второе средство перемещения 20 способно перемещать упаковку 6 от транспортера 9 к несущему узлу 10. В показанном варианте второе средство перемещения 20 может иметь конструкцию, подобную конструкции первого средства перемещения 17, то есть оно может содержать обычный подъемный элемент в виде стержня, обеспеченного удерживающим элементом 18 в виде по меньшей мере одной всасывающей чашки. Вместо удерживания упаковки 6 посредством боковой поверхности эту всасывающую чашку 18 располагают таким образом, что она может присасываться к дну упаковки 6. Средство перемещения 20 расположено снизу от транспортера 9 и способно перемещаться между опущенным и поднятым положениями, когда упаковка 6 в опущенном положении расположена на транспортере 9 и когда упаковка 6 в поднятом положении находится на несущем узле 10. Перемещение стержня по вертикали между поднятым и опущенным положениями обеспечивают посредством соединения стержня с линейным двигателем (не показан).
Внутри упаковочной машины упаковки 6 транспортируют и обрабатывают периодическим образом, при этом цикл работы машины содержит время периодической подачи упаковки и время, когда транспортер 9 неподвижен и упаковка 6 может быть снята с него для обработки.
Ниже цикл работы машины описывается для случая, когда имеется только один излучатель 5, только один несущий элемент 12 в несущем узле 10 и т.д. Транспортер 9 осуществляет подачу одной упаковки 6 в положение под отверстие 8 для упаковок в кожухе 4. Короче говоря, далее устройство 1 способно поднимать упаковку 6 через отверстие 8 в кожухе 4 к несущему элементу 12. Несущий элемент 12 находится в первом положении. Затем несущий элемент 12 поворачивают во второе положение. После поворота упаковку 6 поднимают в положение, в котором она по меньшей мере частично окружает излучатель 5. Упаковку 6 стерилизуют, после чего ее опускают обратно к несущему элементу 12. Несущий узел 10 поворачивает несущий элемент 12 обратно в первое положение. Наконец, упаковку 6 опускают из несущего элемента 12, из отверстия 8 в кожухе 4 и возвращают к транспортеру 9. Посредством вновь выполняемой подачи транспортером 9 следующую нестерилизованную упаковку 6 в ряду упаковок 6 располагают ниже отверстия 8 для упаковок в кожухе 4.
На фиг.3 (левая сторона) представлен случай, когда установлен один излучатель 5, но имеются два несущих элемента 12а, 12b, по одному с каждой стороны от отделительного элемента 11. Транспортер 9 пошагово подает первую упаковку 6 в положение под отверстием 8 кожуха 4. Далее устройство 1 выполняет подъем первой упаковки через отверстие 8 в кожухе 4 к первому несущему элементу 12а. Первый несущий элемент 12а находится в первом положении. В это же время устройство 1 опускает стерилизованную вторую упаковку 6 из положения, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел 5 - излучатель, вниз ко второму несущему элементу 12b. Второй несущий элемент 12b находится во втором положении. Далее несущий узел 10 поворачивают таким образом, что первый несущий элемент 12а с первой упаковкой 6 поворачивается из первого положения во второе положение в то же время, когда второй несущий элемент 12b со второй упаковкой 6 поворачивается из второго положения в первое положение, см. фиг.4. Несущий узел 10 поворачивают на 180° по часовой стрелке, при этом удерживающее средство 16 в несущем узле 10 удерживает упаковки 6 в течение поворота. Затем стерилизованную вторую упаковку 6 опускают из второго несущего элемента 12b через отверстие 8 в кожухе 4, то есть возвращают к транспортеру 9. В то же время первую упаковку 6 поднимают с первого несущего элемента 12а, который теперь расположен во внутренней камере 2, в положение, в котором первая упаковка 6 по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел 5. Первую упаковку 6 стерилизуют посредством излучателя 5. Когда излучатель 5 излучает электроны в течение всего времени выполнения операции устройством 1, стерилизация внутренности упаковки 6 начинается, как только часть упаковки 6 начинает окружать излучатель 5. Когда излучатель 5 полностью окружен, излучатель 5 стерилизует дно упаковки 6. Во время стерилизации транспортер 9 выполняет подачу таким образом, что под отверстием 8 кожуха 4 расположена третья упаковка 6. Третья упаковка 6 представляет собой последующую нестерилизованную упаковку 6 ближе по ходу от транспортера 9. В устройстве 1 на фиг.3 и 4 две упаковки 6 стерилизуют одновременно, поэтому транспортер 9 должен совершать подачу двух упаковок 6, то есть двойную подачу, при этом следующую нестерилизованную упаковку 6, находящуюся выше по ходу, располагают снизу от отверстия 8, находящегося на наибольшем удалении ниже по ходу (на чертежах справа). Когда транспортер 9 находится в неподвижном состоянии, вновь первую упаковку 6 опускают обратно к несущему узлу 10, а третью упаковку одновременно поднимают к несущему узлу 10. При возвращении первой упаковки 6 обратно к наружной камере 3 третья упаковка 6 может быть повернута во внутреннюю камеру 2. Поворот несущего узла 10 выполняют на другие 180° по часовой стрелке.
Полное время стерилизации является сравнительно продолжительным по отношению к всему времени выполнения цикла, поскольку оно длится по меньшей мере на протяжении стадии подачи упаковки. Посредством выполнения быстрого подъема/опускания и поворота упаковок стерилизация может продолжаться даже в течение неподвижной части цикла работы машины.
Ниже будут кратко описаны излучатель 5 и стерилизация электронным лучом. Излучатель 5 испускает пучок электронов через выходное окно 21. Кожух 5 излучателя имеет форму цилиндра по существу с круглым поперечным сечением, при этом окно 21 находится в первом конце цилиндра. Во втором конце излучателя 5 обеспечено средство 7 для крепления излучателя 5 к кожуху 4. При этом излучатель 5 свешивается с верхней внутренней стенки внутренней камеры 2 кожуха 4, так что выходное окно 21 обращено вниз в направлении к части несущего элемента 12 несущего узла 10.
Кожух 5 излучателя обычно содержит вакуумную камеру, в которой находятся нить и клеть. Нить может быть изготовлена из вольфрама. Когда через нить подают электрический ток, электрическое сопротивление нити приводит к ее нагреванию до температуры порядка 2000°С. Такое нагревание приводит к испусканию нитью облака электронов. Клеть выполнена с определенным количеством отверстий, окружающих нить. Клеть служит в качестве цилиндра Фарадея и способствует контролируемому распределению электронов. Электроны будут получать ускорение посредством напряжения между клетью и выходным окном 21. Используемые излучатели обычно представляют собой излучатели электронного луча, работающие при низком напряжении, причем, как правило, напряжение излучателей составляет менее 300 кВ. В раскрытой конструкции ускоряющее напряжение составляет порядка 70-80 кВ. Такое напряжение приводит к кинетической энергии (энергии движения) порядка 70-85 кэВ по отношению к каждому электрону. Окно 21 для выхода электронов по существу выполняют плоским. Кроме того, выходное окно изготавливают из металлической фольги, а его толщина составляет порядка 6 мкм. Выходное окно 21 удерживает опорная сетка, образованная из алюминия. Излучатель этого типа более подробно описан в патенте США 6407492. В патенте США 5637953 раскрыт другой излучатель. Этот излучатель, в общем, содержит вакуумную камеру с выходным окном, при этом внутри вакуумной камеры находятся нить и две фокусирующих пластины. В патенте США 5962995 раскрыт еще один излучатель, в котором вакуумная камера образована внутри удлиненного элемента, а кожух, окружающий генератор электронов, выполнен с отверстиями, образованными на противоположных сторонах генератора электронов, а также между генератором электронов и окном. Для более подробного описания различных излучателей дается ссылка на указанные выше патенты. Предполагается, что в описанной системе могут быть использованы эти и другие излучатели.
Поскольку электроны находятся внутри вакуумной камеры, они перемещаются по линиям, определяемым напряжением, подаваемым к клети и окну 21, но как только электроны выходят из излучателя через окно 21, они начинают перемещаться по более или менее беспорядочным путям (рассеиваясь). Происходит замедление электронов, когда они сталкиваются, помимо прочего, с молекулами воздуха, бактериями, упаковкой 6 и стенками кожуха 4. Такое снижение скорости электронов, то есть потеря ими кинетической энергии, приводит к испусканию Х-лучей (рентгеновских лучей) во всех направлениях. Рентгеновские лучи распространяются по прямой. Когда рентгеновские лучи ударяют по внутренней стенке кожуха 4 (или по другой части), они проходят на определенное расстояние в материал и вызывают испускание новых рентгеновских лучей от точки их входа. Каждый раз, когда рентгеновские лучи ударяют о стенку кожуха и приводят к появлению вторичных рентгеновских лучей, энергия уменьшается примерно в 700-1000 раз в зависимости от выбора материала для кожуха 4. Нержавеющая сталь обеспечивает коэффициент снижения порядка 800, то есть энергия вторичных рентгеновских лучей уменьшается примерно в 800 раз по отношению к первичным рентгеновским лучам. Когда предполагается воздействие излучения, в качестве материала часто рассматривается свинец. Свинец имеет меньший коэффициент снижения, но, с другой стороны, он обладает более высокой стойкостью к прохождению рентгеновских лучей через материал. Если ускорение электронов происходит под действием напряжения порядка 80 кВ, то каждый из них получает кинетическую энергию порядка 80 кэВ. Для гарантии того, что рентгеновские лучи с таким уровнем энергии не будут проходить через кожух 4, кожух 4, а также отделительный элемент 11 и верхний диск 13 изготавливают из нержавеющей стали толщиной 22 мм. Эта толщина рассчитана для рентгеновских лучей, перемещающихся перпендикулярно стенке. Рентгеновские лучи, перемещающиеся наклонно к стенке, будут проходить в стенке большее расстояние для достижения той же самой глубины, то есть стенка становится как бы толще. Толщина стенки определяется установленными нормами величины излучения снаружи от кожуха 4. В настоящее время ограничительное значение, меньше которого должно быть излучение, составляет 0,1 μSv/час при измерении на расстоянии 0,1 м с любой доступной поверхности, то есть с наружной стороны экрана. Следует иметь в виду, что на выбор материала и размеров влияют применяемые в настоящее время нормы, при этом новые нормы могут изменить выбор материала и размеров. Энергия каждого электрона (80 кэВ) и количество электронов определяют общую энергию облака электронов. Эта полная энергия приводит к передаче полной энергии к поверхности, подлежащей стерилизации. Энергию излучения измеряют в таких единицах как грей (Гр). Наряду с другими факторами уровень стерилизации зависит от времени, в течение которого упаковку подвергают воздействию облака электронов, и величины энергии излучения.
Как упомянуто ранее, излучатель 5 электронного луча представляет собой излучатель, работающий при низком напряжении. Использование излучателя электронов, работающего при низком напряжении, позволяет свести к минимуму риск изменений, вызываемых излучением, например получения неблагоприятного продукта, который может быть извлечен из облученной упаковки. Далее, можно и не говорить о том, что излучатель электронного луча, работающий при низком напряжении, приводит к снижению потребления энергии и для него в меньшей степени требуется сильное экранирование, поскольку электроны и рентгеновские лучи обладают меньшей энергией. Далее, выполнение операций с образуемыми рентгеновскими лучами и озоном (О3) упрощено вследствие их относительно небольших величин, создаваемых в излучателе электронного луча, работающем при низком напряжении. Кроме того, в случае использования излучателя, работающего при низком напряжении, сам он может быть изготовлен относительно небольшим.
Хотя излучатель 5 электронного луча не используют в течение всего времени работы стерилизационной системы, то есть имеются периоды цикла работы машины, когда у излучателя 5 отсутствует какая-либо упаковка 6, излучатель 5 все же удерживают в рабочем состоянии в течение всего времени, то есть он непрерывно испускает электроны.
Ток, подаваемый через нить, зависит от разрешенного уровня излучения и от площади стерилизуемой поверхности.
Ниже со ссылкой на фиг.1а-b и 2а-b описывается экран стерилизационного устройства 1. Для получения приемлемых в настоящее время предельных значений излучения снаружи от кожуха 4 предполагается, что рентгеновские лучи перед выходом в окружающую среду должны дважды ударять о стенку. По меньшей мере один из этих ударов должен быть ударом о стенку значительной толщины, которую в данном случае считают выполненной из нержавеющей стали толщиной 22 мм.
Предполагается, что отделительный элемент 11 имеет два положения. Первым положением является положение А, а вторым - положение В.
Положение А, показанное на фиг.1а-b, охватывает ранее описанные первое и второе положения несущего узла 10, то есть несущий узел 10 расположен таким образом, что его отделительный элемент 11 отделяет внутреннюю и наружную камеры 2, 3 друг от друга. На фиг.1а показано, что отделительный элемент 11 расположен в плоскости, по существу перпендикулярной плоскости листа бумаги, и действует в качестве стенки между внутренней и наружной камерами 2, 3, по существу предотвращая выход рентгеновских лучей наружу к наружной камере 3 без их удара либо по меньшей мере по стенке внутренней камеры 2, либо по отделительнему элементу 11, то есть по центральной пластине, перед тем как они покидают внутреннюю камеру 2.
Можно уменьшить вес отделительного элемента 11 путем отрезания частей 22 от верхних боковых концов, располагаемых вблизи от верхнего диска, см. фиг.5. Это можно понять при рассмотрении угла, под которым рентгеновские лучи должны проходить через вырезы 22. Обеспечивают угол около 90° по отношению к воображаемой центральной продольной линии излучателя 5, то есть направление рентгеновских лучей должно быть почти горизонтальным согласно фиг.1а. При таком направлении рентгеновских лучей они не могут проходить через отверстия 8 для упаковки без выполнения удара по какой-либо из стенок наружной камеры 3 или по противоположному, второму несущему узлу 10.
Имеется некоторый риск, что рентгеновские лучи, отразившись от стенки внутренней камеры 2, смогут выйти наружу из отверстия 8 для упаковок. Однако этот риск может быть полностью исключен посредством двух экранирующих пластин 23, показанных на фиг.8. Пластины 23 крепят снизу кожуха 4 (образуемого внутренней и наружной камерами 2, 3) внутри наружного кожуха 24 (что разъяснено далее), и располагают таким образом, чтобы их продольные оси были выровнены с направлением перемещения транспортера 9. Эти пластины 23 вынуждают рентгеновские лучи второй раз совершать удар перед выходом в среду, окружающую стерилизационное устройство 1.
Кроме того, понятно, что поскольку несущий узел 10 должен иметь возможность поворота, между внешней периферией и стенками кожуха должен быть обеспечен узкий зазор. Поэтому имеется незначительная опасность того, что рентгеновские лучи могут выйти через зазор после удара о стенку внутренней камеры 2. Однако, если рентгеновские лучи не ударяют о стенки наружной камеры 3, то они будут ударять по какой-либо из двух экранирующих пластин 23.
Далее, для гарантии того, что рентгеновские лучи не пройдут через узкое пространство снизу от нижнего диска 14, нижний диск 14 снабжен экранирующим элементом 25, расположенным между двумя отверстиями 15. Экранирующий элемент 25 может, например, иметь форму двойного крыла, как показано на фиг.5.
В другом положении В, показанном на фиг.2а-b, отделительный элемент 11 установлен под углом 90° относительно положения А, то есть он расположен в плоскости, параллельной плоскости листа. В этом положении отделительный элемент 11 не отделяет внутреннюю и наружную камеры 2, 3, а вместо этого верхний и нижний диски 13, 14 принимают на себя функцию экрана. На фиг.2а показано, что внешняя периферия верхнего диска 13 проходит на незначительное расстояние за соответствующую внешнюю периферию излучателя 5 при привязке к оси А. При этом предотвращено направление электронов и рентгеновских лучей непосредственно через проходы между внутренней и наружной камерами 2, 3, то есть проходы с каждой стороны от отделительного элемента 11. Электроны и рентгеновские лучи, направляемые прямо вниз от излучателя 5 или под углом в направлении к оси А, вначале будут ударяться о верхний диск 13 или кожух, закрывающий средство крепления несущего узла 10, а затем о стенку внутренней камеры 2 перед покиданием внутренней камеры 2, обеспечивая достаточное снижение энергии. Электроны и рентгеновские лучи, проходящие под углом в каком-либо направлении от оси А, вначале будут ударяться о стенку внутренней камеры 2 и затем, например, ударяться о нижний диск 14. В этом положении нижний диск 14 эффективно экранирует отверстие 8 для упаковок в наружной камере 3.
В течение стерилизации во внутренней камере 2 образуется озон и для возможности его контроля, выветривания и выпуска создают поток газообразной текучей среды через устройство 1. Далее будут описаны два предпочтительных варианта конструкции систем с газообразными текучими средами. В обоих вариантах текучая среда представляет собой стерильный воздух, однако предполагается использование любой газообразной текучей среды в той области применения, в которой используют устройство 1.
Функция воздушной системы заключается в создании потока газообразной текучей среды через стерилизационное устройство.
В первом варианте осуществления, показанном на фиг.6, такой поток газообразной текучей среды создают из внутренней камеры 2 через несущий узел 10, через наружную камеру 3, через отверстие 8 для упаковок в кожухе 4 к наружному кожуху 24 и по меньшей мере через часть наружного кожуха 24 в направлении к отводу 26 для газообразной текучей среды.
Наружный кожух 24 используют для управления потоком воздуха, и он включает U-образный элемент, соединяемый с кожухом 4. U-образная форма предназначена для образования тоннеля, проходящего вдоль части транспортера 9. Среднюю часть U-образной формы крепят к дну кожуха 4, а опорные части U-образной формы направлены к транспортеру 9, так что с каждой стороны от транспортера 9 расположено по одной опорной части. Таким образом, транспортер 9 для упаковок действовует в качестве дна тоннеля, а средняя часть U-образной формы действовует в качестве крыши. U-образный элемент 24 изготавливают из тонкого листового металла. На чертеже слева находится средство 24а для ввода упаковок в наружный кожух 24, а на чертеже справа находится средство 24b для отвода упаковок к участку машины, предназначенному для заполнения и уплотнения.
Воздушная система согласно первому варианту содержит средство подачи 27 стерильного воздуха, расположенное в верхней части внутренней камеры 2 вблизи от средства 7 крепления излучателя. Воздух нагнетают в камеру 2 посредством вентилятора 28, например воздуходувки или насоса, и обеспечивают его течение вдоль излучателя 5 вниз к несущему узлу 10, через несущий узел 10, в наружную камеру 3 и далее вниз через отверстия 8 в дне кожуха 4. Отвод 26 для газообразной текучей среды, предназначенный для выпуска такой среды, как воздух, расположен в наружном кожухе 24 в том месте, которое смещено от отверстия 8 кожуха в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера 9. Стерилизацию воздуха выполняют посредством фильтрационного узла 29, который расположен между вентилятором 28 и средством 27 подачи воздуха в камере 2. Узел 29 для фильтрации воздуха может, например, содержать так называемый высокоэффективный сухой воздушный фильтр (который известен в этой отрасли и поэтому не описан дополнительно).
Далее, воздушный поток через наружный кожух 24 увеличивается посредством воздуха, текущего в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера 9, от участка машины, на котором происходит заполнение. Воздушный поток представлен стрелкой С. Таким образом, участок заполнения в большей или меньшей степени действует в качестве средства подачи воздуха для стерилизационного участка машины. Однако воздух, который перемещается наиболее близко к транспортеру 9, то есть в дно наружного кожуха 24, отведен выпускной трубой 30, расположенной в зоне, близкой к отводному отверстию для упаковок в наружном кожухе 24.
Отвод 26 для воздуха соединен с узлом 31 для фильтрации озона, содержащим, например, катализатор озона, нагреватель или газоочиститель, который, в свою очередь, соединен с вентилятором 28 и с узлом 29 фильтрации воздуха. Таким образом, выходящий воздух очищают от озона, стерилизуют и затем возвращают в воздушную систему.
Воздушная система дополнительно содержит цепь, выполняющую функцию предотвращения поступления нестерильного воздуха в наружный кожух 24 через отверстие для входа/выхода упаковок, и в то же время она также препятствует выходу воздуха из внутренней камеры 2 или участка заполнения через наружный кожух 24 в том же самом месте. Поэтому обеспечены две ветви, проходящие вниз от узла 29 для фильтрации воздуха: первая ветвь, подводящая воздух к камере 2, и вторая ветвь, соединяющаяся с подводом 32 к наружному кожуху 24. Подвод 32 расположен внутри наружного кожуха 24 на расстоянии от отвода 26 для воздуха в направлении, противоположном направлению перемещения упаковок 6. Кроме того, впускная труба 32 направлена несколько наклонно, так что воздух, текущий к наружному кожуху 24 от подвода 32, направлен не непосредственно вниз, а несколько вперед в направлении перемещения упаковок 6, тем самым создавая воздушный барьер, эффективно блокирующий вход нестерильного воздуха снаружи и направляющий воздух внутри наружного кожуха 24 к воздушному отводу 26.
Воздушная система дополнительно содержит по меньшей мере одну всасывающую трубу 33, расположенную в верхней части наружного кожуха 24, при этом труба 33 направлена вниз к отверстиям упаковок 6 для возможности выхода воздуха в упаковки 6, перед тем как они выйдут из наружного кожуха 24. Всасывающая труба 33 соединена с узлом 31 фильтрации озона, так что воздух, который выпускают из упаковок 6, отфильтрован и возвращен в систему.
Поток воздуха через систему можно контролировать и регулировать посредством ограничительных клапанов 34, при этом предпочтительно, чтобы один ограничительный клапан был установлен в ветви между узлом 29 фильтрации воздуха и средством подачи 27 к внутренней камере 2, а другой клапан был установлен между всасывающей трубой 33 и узлом 31 фильтрации озона.
Далее со ссылкой на фиг.7 описан второй вариант осуществления. Во втором варианте поток газообразной текучей среды вместо того, что было указано ранее, продолжается от наружного кожуха 24 в направлении к отверстию 8 для упаковок в кожухе 4, через отверстие 8 и в наружную камеру 3, через несущий узел 10 и через внутреннюю камеру 2 к отводу для газообразной текучей среды, обеспеченному во внутренней камере 2. Таким образом, поток в большей или меньшей степени является обратным по отношению к первому варианту осуществления. Однако конструкция воздушной системы выполнена почти подобным образом и поэтому для двух вариантов некоторые из позиционных обозначений будут одинаковыми. Разъяснено лишь различие между двумя системами.
Отверстие в наружном кожухе 24, которое обращено к имеющемуся в машине участку заполнения, действует в качестве первого средства подачи 35 стерильного воздуха. Стерильный воздух течет от участка заполнения в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера 9, причем этот воздушный поток обозначен стрелкой С. Количество воздуха, идущего от участка заполнения, велико, при этом некоторая часть воздуха выпускается непосредственно из наружного кожуха 24 через выход 38. Второе средство подачи воздуха образует вышеупомянутый подвод 32 к наружному кожуху 24. Подвод 32 расположен внутри наружного кожуха 24 на расстоянии от отверстия 8 для упаковок в направлении, противоположном направлению перемещения упаковок 6, а впускная труба 32 направлена слегка наклонно, так что воздух, текущий в наружный кожух 24 из подвода 32, направлен не прямо вниз, а немного вперед в направлении перемещения упаковок 6, тем самым создавая воздушный барьер, эффективно блокирующий поступление снаружи нестерильного воздуха и придающий направление воздуху, находящемуся внутри наружного кожуха 24, к отверстию 8 для упаковок.
Слева на чертеже находится подвод 24а упаковок в наружный кожух 24, а справа на чертеже находится отвод 24b упаковок к находящемуся в машине участку заполнения и уплотнения.
Внутренняя камера 2 содержит отвод 36 для стерильного воздуха, расположенный в верхней части внутренней камеры 2 вблизи от средства 7 крепления излучателя. Воздух всасывают из камеры 2 вентилятором 28, например воздуходувкой или насосом. Перед тем как воздух дойдет до вентилятора 28, его фильтруют в узле 31 фильтрации озона, содержащем, например, катализатор озона, нагреватель или газоочиститель. Таким образом, наружный воздух очищен от озона. После этого некоторая часть воздуха возвращена обратно в наружный кожух 24 через подвод 32, а некоторая часть выпущена через отвод 37.
Стерилизацию воздуха выполняют посредством узла 29 фильтрации воздуха, который расположен между вентилятором 28 и подводом 32, находящемся в наружном кожухе 24. Узел 29 фильтрации воздуха может, например, представлять собой так называемый высокоэффективный сухой воздушный фильтр (который известен в этой отрасли и поэтому не описан дополнительно).
В случае такой компоновки воздух подают к наружному кожуху 24 с помощью первого и второго средств подачи 32, 35, при этом два средства подачи расположены по одному с каждой стороны отверстия 8 для упаковок. Поток от каждого из средств подачи 32, 35 в основном направляют через наружный кожух 24 к отверстию 8 для упаковок. Посредством вентилятора 28 создан воздушный поток через отверстие 8 к наружной камере 3, через несущий узел 10 и через внутреннюю камеру 2 к отводу 36, обеспеченному во внутренней камере 2.
Воздушный поток через систему можно контролировать и регулировать посредством ограничительных клапанов 34, а предпочтительно одним ограничительным клапаном, установленным между узлом 31 фильтрации озона и отводом 36, и одним клапаном между отводом 37 и узлом 29 фильтрации.
Воздушная система согласно второму варианту осуществления дополнительно содержит по меньшей мере одну всасывающую трубу 33, расположенную в верхней части наружного кожуха 24, при этом труба 33 направлена вниз к отверстиям упаковок 6 для возможности прохождения воздуха в упаковки 6, перед тем как они выйдут из наружного кожуха 24. Всасывающая труба 33 соединена с узлом 31 фильтрации озона таким образом, что воздух, который выходит из упаковок 6, отфильтрован и возвращен в систему.
Устройство 1 также содержит контур с охлаждающей водой для охлаждения излучателя, но этот контур не описан.
Кроме того, изобретение относится к способу стерилизации по меньшей мере частично собранных упаковок 6 в упаковочной машине. Для выполнения этого способа обеспечены внутренняя камера 2 и наружная камера 3, а стерилизационный узел 5 расположен во внутренней камере 2 для стерилизации по меньшей мере внутренности по меньшей мере одной упаковки 6. Кроме того, создан несущий узел 10, содержащий по меньшей мере один отделительный элемент 11 и по меньшей мере один элемент 12, несущий упаковку. Обеспечивают поворот несущего узла 10 между первым положением, в котором по меньшей мере один элемент 12, несущий упаковку, расположен в наружной камере 3 и в котором по меньшей мере один отделительный элемент 11 отделяет внутреннюю камеру 2 от наружной камеры 3, и вторым положением, в котором по меньшей мере одна упаковка 6 расположена во внутренней камере 2 и в котором отделительный элемент 11 отделяет внутреннюю камеру 2 от наружной камеры 3. Наконец, способ предусматривает стадию выполнения относительного движения между упаковкой 6 и стерилизационным узлом 5 для приведения их в положение, в котором стерилизационный узел 5 расположен по меньшей мере частично в упаковке 6 для ее обработки. Вариант осуществления способа может быть описан следующим образом: упаковку 6 поднимают через отверстие 8 в кожухе 4 к несущему элементу 12, когда несущий элемент 12 находится в первом положении. Несущий элемент 12 поворачивают во второе положение и упаковку 6 поднимают в положение, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел 5. Упаковку 6 стерилизуют стерилизационным узлом 5, после чего ее опускают обратно к несущему элементу 12. Несущий элемент 12 поворачивают обратно в первое положение и упаковку 6 опускают из несущего элемента 12 и из отверстия 8 для упаковок в кожухе 4.
Подобным же образом способ обращения по меньшей мере с двумя упаковками 6 в несущем узле 10 содержит следующие стадии: подъем по меньшей мере первой упаковки 6 через отверстие 8 в кожухе 4 к первому несущему элементу 12а, когда первый несущий элемент 12а находится в первом положении, и в то время опускание по меньшей мере стерилизованной второй упаковки 6 из положения, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел 5, ко второму несущему элементу 12b, когда второй несущий элемент 12b находится во втором положении, поворот несущего узла 10 таким образом, что первый несущий элемент 12а по меньшей мере с первой упаковкой 6 поворачивают из первого положения во второе положение в то время, когда происходит поворот второго несущего элемента 12b по меньшей мере со второй упаковкой 6 из второго положения в первое положение, опускание стерилизованной второй упаковки 6 из второго несущего элемента 12b через отверстие 8 в кожухе 4 и в то время подъем первой упаковки 6 с первого несущего элемента 12а, расположенного внутри внутренней камеры 2, в положение, в котором первая упаковка 6 по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел 5, и стерилизацию первой упаковки 6. Стерилизационный узел 5, используемый при выполнении способа, представляет собой излучатель электронного луча.
Хотя настоящее изобретение описано применительно к предпочтительному в настоящее время варианту его осуществления, понятно, что без отклонения от целей и объема изобретения, которые определены в прилагаемых пунктах формулы изобретения, могут быть выполнены различные модификации и изменения.
Изобретение в качестве примера описано применительно к стерилизации упаковок, готовых к заполнению, и в тексте термин «упаковка» использован применительно к упаковкам, готовым к заполнению. Однако когда стерилизационное устройство 1 предназначено не только к упаковкам, готовым к заполнению, следует иметь в виду, что термин «упаковка» также относится к другим типам частично собранных упаковок, например к трубчатым заготовкам, то есть к упаковкам, в которых еще не образованы ни верх, ни дно. В случае трубчатой заготовки второе средство перемещения 20 должно быть изменено таким образом, чтобы удерживать упаковку 6 по меньшей мере с одной боковой стороны вместо ее удерживания на дне. Кроме того, следует иметь в виду, что термин «упаковка» также охватывает другие упаковки, которые готовы для их заполнения, например пластиковые бутыли и тому подобное.
В описанном варианте осуществления излучатель 5 находится в статическом состоянии, а упаковку 6 поднимают к излучателю 5. Однако следует иметь в виду, что вместо этого, безусловно, можно перемещать излучатель 5 к упаковке 6. Поэтому в описанном варианте конструкции излучатель 5 можно, например, опустить к упаковке 6, когда упаковка 6 все еще находиться у несущего узла 10. В качестве варианта как упаковка 6, так и излучатель 5 могут быть перемещены друг к другу на определенное расстояние.
Как упомянуто выше, стерилизационный узел 5 необязательно должен представлять собой излучатель электронного луча, работающий при низком напряжении. Вместо этого стерилизационный узел 5 может, например, представлять собой узел для выполнения химической стерилизации, используя, например, перекись водорода, или узел, содержащий ультрафиолетовую лампу для стерилизации с использованием ультрафиолетового излучения. Если стерилизацию выполняют посредством использования перекиси водорода или ультрафиолетового излучения, устройство может быть изменено. Например, толщина материала стенок кожуха и ответственных деталей несущего узла 10 может быть уменьшена. Кроме того, при стерилизации с использованием перекиси водорода размер и форма отделительного элемента 11 не будут настолько же важными, что и при использовании излучателя электронного луча. Однако поток воздуха более важен, и предпочтительно, чтобы могли быть обеспечены дополнительные отводы для выпуска озона и перекиси водорода из камеры. С другой стороны, при использовании ультрафиолетового излучения вместо того, что указано ранее, важно, чтобы отделительный элемент 11 имел размер и форму, позволяющие предотвратить выход световых лучей из камер без необходимого выполнения столкновения по меньшей мере однажды где-либо внутри камеры. Далее, чтобы довести до минимума отражательную способность, стенки внутри камеры также могут быть выполнены с противоотражательным покрытием.
В показанном на чертежах варианте осуществления устройство 1 снабжено двумя излучателями 5, несущими узлами 10 и внутренними камерами 2, последовательно расположенными в направлении транспортирования в упаковочной машине, что обеспечивает возможность одновременной стерилизации двух упаковок 6, расположенных на транспортере 9 вблизи друг от друга. Транспортер 9 выполняет круговую подачу таким образом, что две последовательные упаковки 6 перемещают впереди от отверстий 8 для упаковок в кожухе 4. Как вариант, кожух 4, показанный на чертежах, поворачивают на 90° вокруг оси А по отношению к направлению транспортирования упаковок. Два транспортера 9 могут быть установлены вблизи друг от друга, при этом каждый из них может подавать за один раз одну упаковку 6.
Кроме того, несущий элемент 12 несущего узла 10 может быть изменен для переноса более одной упаковки 6. Например, с каждой стороны от отделительного элемента 11 могут быть расположены две упаковки 6. Тогда внутренняя камера 2 снабжена двумя излучателями 5. Если такой вариант конструкции также содержит два несущих узла 10 и две внутренних камеры 2 (следовательно, в общем, четыре излучателя), то транспортер 9 за один раз может выполнять подачу четырех частично собранных упаковок 6, либо упаковочную машину снабжают сдвоенными транспортерами 9 (как описано выше), выполняющими подачу за один раз двух частично собранных упаковок 6.
Далее, несущий узел 10 в описанном варианте осуществления несет на себе две упаковки 6, расположенные под углом 180° по отношению друг к другу. Как вариант, угол между упаковками 6 может быть меньше, например, может составлять примерно 45°. Несущий узел 10 может нести на себе по меньшей мере восемь упаковок 6, либо шестнадцать упаковок 6, если каждые две упаковки загружены под углом 45°. Поворот несущего узла 10 может быть выполнен ступенями по 45°, при этом излучатель или излучатели 5 могут быть расположены у одной или нескольких ступеней предпочтительно в положении, противоположном выходу упаковок из наружной камеры 3. В варианте конструкции вышеупомянутого типа несущий узел 10 может быть оснащен большим количеством отделительных элементов 11, например восемью, а благодаря большему количеству ступеней поворота несущего узла 10 каждая упаковка остается в несущем узле 10 более продолжительное время. Если несущий узел изготавливают крупноразмерным с большим количеством отделительных элементов, нет необходимости в том, чтобы излучатели были расположены противоположно входу для упаковок, то есть на 180° от входа, и они могут быть расположены под другим углом, например, составляющим 90°. Подобным же образом вход и выход для упаковок необязательно должен находиться в одном и том же месте. Так, выход для упаковок может быть выполнен под другим углом, чем вход, например, составляющим 180°.
Было указано, что несущий узел 10 приводят в движение серводвигателем. Если серводвигатель не может быть расположен так, чтобы он был выровнен с осью вращения несущего узла 10, либо если в устройстве имеется более одного несущего узла 10, между валами и серводвигателем могут быть установлены ременные передачи. Как вариант, серводвигатель может быть обеспечен для каждого несущего узла 10.
Вращение несущего узла 10 выполняют в направлении часовой стрелки, однако следует иметь в виду, что этот узел также может совершать вращение в направлении против часовой стрелки. Как вариант, первые 180° поворота могут быть выполнены в одном из указанных направлений, а остальные 180° в другом направлении.
Во втором варианте конструкции воздушной системы обеспечены два средства 32, 35 подачи стерильного воздуха. Однако следует иметь в виду, что количество средств подачи, а также места их расположения могут отличаться от того, что показано.
Кроме того, как упомянуто выше, стерилизационный узел 5 может содержать более одного излучателя электронного луча.
Наконец, описанный излучатель имеет выходное окно 21, расположенное в первом конце цилиндрического кожуха. Следует иметь в виду, что выходное окно может быть расположено в другом месте, например у охватывающей поверхности цилиндрического кожуха. Такая компоновка описана, например, в патенте США 6407492.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРИЛЬНОЙ УПАКОВКИ ТЕКУЧИХ ВЕЩЕСТВ | 1989 |
|
RU2033808C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОЙ СТЕРИЛИЗУЮЩЕЙ СРЕДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА | 1990 |
|
RU2035919C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПУЧКОМ ЭЛЕКТРОНОВ | 2004 |
|
RU2333140C2 |
| СПОСОБ СТЕРИЛИЗАЦИИ УПАКОВОК | 2007 |
|
RU2430002C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ БАРЬЕРА ДЛЯ ГАЗОВОГО ПОТОКА МЕЖДУ ДВУМЯ ОБЪЕМАМИ КАНАЛА | 2010 |
|
RU2528494C2 |
| УПАКОВОЧНАЯ МАШИНА И ПАКЕТОФОРМИРУЮЩИЙ И ЗАПЕЧАТЫВАЮЩИЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ТАКОЙ МАШИНЫ | 2002 |
|
RU2299842C2 |
| СТЕРИЛИЗАЦИОННАЯ МАШИНА И СПОСОБ СТЕРИЛИЗАЦИИ УПАКОВОЧНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ | 2015 |
|
RU2651292C2 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ БАРЬЕРА ИЗ ГАЗОВОГО ПОТОКА МЕЖДУ ДВУМЯ СОЕДИНЕННЫМИ ОБЪЕМАМИ | 2010 |
|
RU2528691C2 |
| СТЕРИЛИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЕГО РАБОТОЙ | 2003 |
|
RU2330795C2 |
| УЗЕЛ НАКЛАДЫВАНИЯ ОТКРЫВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА УПАКОВКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, НАЛИВАЕМЫХ В ТРУБУ УПАКОВОЧНОГО МАТЕРИАЛА | 2009 |
|
RU2536446C2 |
Группа изобретений относится к способу и устройству стерилизации частично собранных упаковок. Устройство для стерилизации частично собранных упаковок в упаковочной машине содержит внутреннюю камеру и наружную камеру, причем внутренняя камера снабжена стерилизационным узлом для стерилизации внутренности указанной частично собранной упаковки, при этом устройство дополнительно содержит несущий узел, который содержит один отделительный элемент и один элемент, несущий упаковку, причем несущий узел способен поворачиваться между первым положением, в котором указанный элемент, несущий упаковку, расположен в наружной камере и способен возвращаться и принимать упаковку, а указанный один отделительный элемент отделяет внутреннюю камеру от наружной камеры, и вторым положением, в котором несущий узел повернулся и переместил упаковку во внутреннюю камеру и в котором отделительный элемент отделяет внутреннюю камеру от наружной камеры. Устройство также содержит средство обеспечения относительного перемещения между упаковкой и стерилизационным узлом для приведения их в положение, в котором стерилизационный узел расположен частично в упаковке для ее обработки. Способ стерилизации частично собранных упаковок в упаковочной машине предусматривает стадии обеспечения внутренней камеры и наружной камеры, размещения стерилизационного узла во внутренней камере для стерилизации внутренности упаковки, обеспечения несущего узла, который содержит отделительный элемент и элемент, несущий упаковку, обеспечения поворота несущего узла между первым положением и вторым положением обеспечения относительного перемещения между упаковкой и стерилизационным узлом. Изобретение позволяет значительно снизить уровень радиации снаружи устройства. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 10 ил.
при этом устройство (1) также содержит средство обеспечения относительного перемещения между упаковкой (6) и стерилизационным узлом (5) для приведения их в положение, в котором стерилизационный узел (5) расположен по меньшей мере частично в упаковке (6) для ее обработки.
обеспечения внутренней камеры (2) и наружной камеры (3);
размещения стерилизационного узла (5) во внутренней камере (2) для стерилизации по меньшей мере внутренности по меньшей мере одной упаковки (6);
обеспечения несущего узла (10), содержащего по меньшей мере один отделительный элемент (11) и по меньшей мере один элемент (12), несущий упаковку;
обеспечения поворота несущего узла (10) между первым положением, в котором по меньшей мере один элемент (12), несущий упаковку, расположен в наружной камере (3), и в котором по меньшей мере один отделительный элемент (11) отделяет внутреннюю камеру (2) от наружной камеры (3), и вторым положением, в котором элемент (12), несущий упаковку, расположен во внутренней камере (2), и в котором отделительный элемент (11) отделяет внутреннюю камеру (2) от наружной камеры (3);
обеспечения относительного перемещения между упаковкой (6) и стерилизационным узлом (5) для приведения их в положение, в котором стерилизационный узел (5) расположен по меньшей мере частично в упаковке (6) для ее обработки.
поднятия упаковки (6) через отверстие (8) для упаковок в кожухе (4) к несущему элементу (12), когда несущий элемент (12) находится в первом положении;
поворота несущего элемента (12) во второе положение;
поднятия упаковки (6) в положение, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел (5);
стерилизации упаковки (6) стерилизационным узлом (5);
ее опускания обратно к несущему элементу (12);
поворота несущего элемента (12) обратно в первое положение; и
опускания упаковки (6) от несущего элемента (12) и из отверстия (8) для упаковки в кожухе (4).
поднятия по меньшей мере одной первой упаковки (6) через отверстие (8) для упаковок в кожухе (4) к первому несущему элементу (12а), когда первый несущий элемент (12а) находится в первом положении, и в то же время опускания стерилизованной второй упаковки (6) из положения, в котором она по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел (5), ко второму несущему элементу (12b), когда второй несущий элемент (12b) находится во втором положении;
поворота несущего узла (10) таким образом, что первый несущий элемент (12а) с первой упаковкой (6) поворачивается из первого положения во второе положение одновременно с поворотом второго несущего элемента (12b) со второй упаковкой (6) из второго положения в первое положение;
опускания стерилизованной второй упаковки (6) от второго несущего элемента (12b) через отверстие (8) для упаковок в кожухе (4) и одновременный подъем первой упаковки (6) с первого несущего элемента (12а), расположенного внутри внутренней камеры (2), в положение, в котором первая упаковка (6) по меньшей мере частично окружает стерилизационный узел (5); и
стерилизации первой упаковки (6).
обеспечения внутренней камеры (2) со средством (27) подачи газообразной текучей среды;
обеспечения наружной камеры (3) в соединении с наружным кожухом (24) через отверстие (8) для упаковок, при этом наружный кожух (24) по меньшей мере частично окружает транспортер (9) для упаковок и снабжен отводом (26) для газообразной текучей среды, причем отвод (26) расположен в части наружного кожуха (24), продолжающейся от отверстия (8) для упаковок в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера (9) для упаковок;
создания потока газообразной текучей среды из внутренней камеры (2) через наружную камеру (3), через отверстие (8) для упаковок в кожухе (4) к наружному кожуху (24) и по меньшей мере через часть наружного кожуха (24) в направлении к отводу (26) для газообразной текучей среды.
обеспечения внутренней камеры (2) с отводом (36) для газообразной текучей среды;
обеспечения наружной камеры (3), соединенной с наружным кожухом (24) через отверстие (8) для упаковок, при этом наружный кожух (24) по меньшей мере частично окружает транспортер (9) для упаковок и снабжен средствами (32, 35) подачи газообразной текучей среды, по меньшей мере одно из которых расположено в части наружного кожуха (24), которая продолжается от отверстия (8) для упаковок в направлении перемещения транспортера (9) для упаковок, и по меньшей мере одно из которых расположено в части наружного кожуха (24), которая продолжается от отверстия (8) для упаковок в направлении, противоположном направлению перемещения транспортера (9) для упаковок;
создания потока газообразной текучей среды к отверстию (8) для упаковок в кожухе (4), через отверстие (8) и в наружную камеру (3), через несущий узел (10) и через внутреннюю камеру (2) к отводу (36) для газообразной текучей среды.
| US 6221216 B1, 24.04.2001 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТЕРИЛЬНОЙ УПАКОВКИ ТЕКУЧИХ ВЕЩЕСТВ | 1989 |
|
RU2033808C1 |
| US 6039922 A, 21.03.2000 | |||
| Напольно-крышечный кран | 1981 |
|
SU1020363A1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ | 1995 |
|
RU2093188C1 |
| Подвеска балочной стрелы грузоподъемного крана | 1975 |
|
SU595248A1 |
