SE526700C2 - Anordning och förfarande för sterilisering av en materialbana med elektronbestrålning - Google Patents

Description

15 20 25 30 2 röntgenstràlar. När en röntgenstràle träffar avskärmningen tränger den in ett stycke i materialet, varvid nya röntgensträlar skickas ut.

Det har hittills varit problematiskt att åstadkomma en godtagbar strålningsnivå utanför en stràlkälla av rimlig storlek.

KORTFATTAD REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning har därför varit att åstadkomma en anordning för bestràlning med elektronstràlar, där stràlningsnivàn utanför anordningen är godtagbar.

Uppfinningen avser en anordning för bestràlning med elektroner av minst en sida av en materialbana, vilken anordning innefattar en tunnel genom vilken materialbanan är anordnad att passera, varvid tunneln innefattar ett baninmatningsparti, ett banutmatningsparti och ett centralt parti som är anordnat att uppta minst en elektronstrålkälla med ett stràlfönster genom vilket elektroner är anordnade att skickas in i tunneln. Tunneln har minst tvà vinklar i vardera av inmatningspartiet och utmatningspartiet, så att varje röntgensträle som bildas vid bestràlningen av banan med elektroner tvingas att träffa tunnelväggen minst tvà gånger innan den lämnar tunneln. inmatningspartiet och utmatningspartiet innefattar vardera tre efter varandra följande segment, ett inre segment, ett mlttsegment och ett yttre segment, varvid mittsegmentet bildar nämnda första vinkel med det inre segmentet och det yttre segmentet bildar nämnda andra vinkel med mittsegmentet. Vidare innefattar inmatningspartiet och utmatningspartiet minst en banstyrning som styr banan genom tunneln. Banstyrningarna utgörs av en första och en andra styrrulle som är lagrade i stödelement, varvid rullarna har formats och placerats så i förhållande till varandra att den första rullen vinklar materialbanan med nämnda andra vinkel och den andra rullen vinklar banan med nämnda första vinkel. Uppfinningen innefattar sålunda en avskärmning som är formad sä att en materialbana kan matas igenom den, samtidigt som risken minimeras för att röntgenstràlning som inte först fått sin energi minskad till ett godtagbart gränsvärde skall nå ut utanför avskärmningen. Detta gränsvärde kan 10 15 20 25 30 (Fl F.) '<1 CD C) 3 exempelvis vara fastställt av myndigheterna eller marknaden.

Konstruktionen av avskärmningen gör det också möjligt att leda en luftström genom anordningen för att ventilera den och leda bort exempelvis ozon som bildats vid bestràlningen.

Företrädesvis är förhållandet mellan tunnelbredderna, nämnda vinklar och längderna pà segmenten sådant att en tänkt rät linje som träffar tunnelväggen i det inre segmentet också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet innan den lämnar det yttre segmentet, och att en tänkt rät linje som passerar det inre segmentet träffar tunnelväggen i mittsegmentet, så att den också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet innan den lämnar det yttre segmentet. Genom att tvinga röntgenstràlarna att träffa tunnelväggen minst två gånger innan de lämnar avskärmningen uppnås en godtagbar reduktion av röntgenstrålnlngens intensitet. Detta kommer att beskrivas närmare nedan.

Det är gynnsamt att det centrala partiet är anordnat att uppta ytterligare en elektronstràlkälla med ett stràlfönster genom vilket elektroner är anordnade att skickas in i tunneln, varvid strålkällan är anordnad att placeras så att den andra sidan av materialbanan bestrålas med elektroner. Genom att båda sidorna av materialbanan bestrålas minimeras risken för att banan skall återkontamineras, dvs risken för att bakterier från en icke steriliserad sida av banan kan kontaminera en steriliserad sida av banan.

Stràlfönstret är företrädesvis väsentligen plant och är anordnat att sträcka sig väsentligen parallellt med materialbanan. Genom att elektronerna skickas vinkelrätt mot banan blir deras strålväg så kort som möjligt, vilket i sin tur minskar deras energiförlust innan de när banan. Vidare blir antalet elektroner som träffar banan större om strålkällan är riktad vinkelrätt mot banan, vilket i sin tur leder till ett bättre sterilisationsresultat.

I en ytterligare föredragen utföringsform är den ytterligare elektronstrålkällan anordnad att placeras väsentligen mitt emot den första elektronstrålkällan, och stràlfönstret är anordnat att placeras väsentligen mitt emot det första strålfönstret. Detta gör att båda sidoma av banan 10 15 20 25 30 526 700 4 bestràlas samtidigt, vilket effektivt minimerar risken för àterkontaminering av materialbanan. l en ytterligare utföringsform är nämnda minst en stràlkälla innesluten i ett hus. Genom att anordna ett hus som innesluter stràlkällan är det lättare att innestuta de primära röntgensträlarna. Vidare gör huset det möjligt att anordna ett annat tryck kring stràlkälloma än i den omgivande kammaren.

Till exempel kan luftströmmen genom anordningen därigenom lättare styras. l en annan utföringsform utgörs nämnda minst en strålkälla av en Iågspänd elektronstràlkälla. Med en Iågspänd elektronstràlkälla minimeras risken för förändringar pà grund av strålningen, exempelvis bismak, som kan orsakas av besträlat förpackningsmaterial. Självklart är en Iågspänd strälkälla också mindre energikrävande och kräver mindre omfattande avskärmningar, eftersom elektronerna och röntgenstràlningen har lägre energi. Vidare underlättas hanteringen av röntgenstrálar och bildat ozon (03), eftersom förhållandevis mindre mängder bildas med en Iågspänd stràlkälla. En lágspänd strálkälla kan också göras mindre. l en ytterligare utföringsform ligger de inre segmenten i inmatningspartiet och utmatningspartiet intill tunnelns centrala parti, medan de yttre segmenten i inmatningspartiet och utmatningspartiet är riktade bort från varandra, vilket ytterligare ökar avståndet mellan den steriliserade banan och den icke steriliserade banan, och därmed ytterligare minskar risken för àterkontaminering.

Det är gynnsamt att tunnelpartierna och huset till strálkällan är inneslutna i ett hölje. Detta gör det lättare att innestuta, kontrollera och leda bort ozon som bildas under bestrálningen.

Uppfinningen avser också ett förfarande för bestràlning med elektroner av minst en sida av en materialbana. Förfarandet innefattar följande steg: att mata materialbanan genom en tunnel, vilken tunnel innefattar ett baninmatningsparti, ett banutmatningsparti och ett centralt parti som är anordnad att uppta minst en elektronstràlkälla försedd med ett strälfönster, att skicka elektroner fràn stràlkällan in i tunneln genom stràlkällans 10 15 20 25 30 526 700 5 strålfönster, att tvinga varje röntgenstråle som bildas när elektronerna bestrålar materialbanan att träffa tunnelväggen på minst två ställen innan den lämnar tunneln, genom att forma tunneln så att den är vinklad pà minst två ställen i vardera av inmatnings- och utmatningspartiet, att utforma inmatningspartiet och utmatningspartiet så att vardera partiet innefattar en rad av tre efter varandra följande segment, ett inre segment, ett mittsegment och ett yttre segment, och att utforma mittsegmentet så att det bildar en första vinkel med det inre segmentet och så att det yttre segmentet bildar en andra vinkel med mittsegmentet, att förse inmatnings- partiet och utmatningspartiet med minst en banstyrning som styr banan genom tunneln, och att utforma banstyrningarna med första och en andra styrrulle som är lagrade i stödelement, varvid rullarna formas och placeras så i förhållande till varandra att den första rullen vinklar materialbanan med nämnda andra vinkel och den andra rullen vinklar materialbanan med nämnda första vinkel. Uppfinningen erbjuder sålunda ett sätt att utforma en avskärmning till en anordning för bestràlning så att en materialbana kan matas igenom den, samtidigt som risken minimeras för att röntgenstràlning som inte först fått sin energi minskad till ett godtagbart gränsvärde skall nå ut utanför avskärmningen.

Det är gynnsamt att förhållandet mellan tunnelbredderna, nämnda vinklar och längderna på segmenten är sådant att en tänkt rät linje som träffar tunnelväggen i det inre segmentet också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet innan den lämnar det yttre segmentet, och att en tänkt rät linje som passerar det inre segmentet träffar tunnelväggen i mittsegmentet, så att den också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet innan den lämnar det yttre segmentet. Genom att tvinga röntgenstrålarna att träffa tunnelväggen minst två gånger innan de lämnar avskärmningen en godtagbar reduktion av röntgenstràlningens intensitet.

KORTFATTAD RITNINGSBESKRIVNING En föredragen utföringsform av uppfinningen kommer nedan att beskrivas närmare, under hänvisning till bifogade ritningsfigurer, av vilka: 10 15 20 25 30 526 700 6 figuren 1 är ett schematiskt tvärsnitt genom en utföringsform av anordningen; figuren 2 visar schematiskt tunnelsegmenten, vinklama och det inre huset för strålkällorna; figuren 3 är en schematisk första illustration av relationen mellan tunnelbredderna, vinklarna och segmentens längder; figuren 4 är en schematisk andra illustration av relationen mellan tunnelbredderna, vinklarna och segmentens längder; figuren 5 är ett schematiskt tvärsnitt genom en strålkälla som är innesluten i anordningen; figuren 6 är en schematisk bild av luftsystemet enligt uppfinningen; och figuren 7 är en schematisk bild som motsvarar figuren 1, men av en alternativ utföringsform, visad från andra hållet.

REDOGÖRELSE FÖR FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Anordningen i figuren 1 innefattar ett inre hus 1, där en eller två strålkällor 2, 3 sitter monterade. Ett centralt parti av detta inre hus är utformat för anslutning av stràlkällorna. l det inre huset 1 har en tunnel formats, och genom tunneln matas ett förpackningsmaterial i form av en materialbana W, förbi stràlkällorna 2, 3. Vidare har det inre huset 1 försetts med ett inmatningsparti 5 och ett utmatningsparti 6, där materialbanan kan matas in respektive ut. lnmatningspartiet 5 är utformat så att banans W inmatnings- riktning in i inmatningspartiet 5 är vinklad i förhållande till banans W utmatningsriktning ut ur inmatningspartiet 5. Utmatningsriktningen för banan W ut ur inmatningspartiet 5 är samma som banans W riktning under passagen förbi stràlkällorna 2, 3. Vinkeln mellan inmatningsriktningen i och utmatningsriktningen ur inmatningspartiet 5 för banan W är minst 90°. lnmatningspartiet 5 har försetts med minst två vinklar. Figuren 2 visar att inmatningspartiet 5 består av tre segment i rad, ett inre segment 5a, ett mittsegment 5b och ett yttre segment 5c. Mittsegmentet 5b bildar en första vinkel u med det inre segmentet Sa och det yttre segmentet bildar en andra 10 15 20 25 30 526 700 7 vinkel ß med mittsegmentet 5b. Vidare är förhållandet mellan tunnelbredderna, vinklarna or, ß och längderna på segmenten 5a-c sådant att en tänkt rät linje som träffar tunnelväggen i det inre segmentet 5a också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet 5c innan den lämnar det yttre segmentet 5c, och att en tänkt rät linje som passerar det inre segmentet 5a träffar tunnelväggen i mittsegmentet 5b, sä att den också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet Sc innan den lämnar det yttre segmentet 5c. Figurerna 3 och 4 visar hur man kan härleda konstruktionen med hjälp av papper, linjal och penna. Figuren 3 visar ett första extremfall. En rät linje ritas som startar utanför ingängssegmentet 5a och pekar väsentligen mot ytterhörnet mellan det inre segmentet 5a och mittsegmentet 5b. Linjen träffar tunnelväggen i det inre segmentet 5a och ritas väsentligen riktad mot det inre hörnet mellan mittsegmentet Sb och det yttre segmentet 5c. För att förhållandet mellan tunnelbredderna, vinklarna a, ß och segmentlängderna skall anses godtagbart mäste den räta linjen tvingas att träffa tunnelväggen pà det yttre segmentet 5c innan den lämnar det yttre segmentet 5c. Figuren 4 visar ett andra extremfall. Här ritas en rät linje som startar utanför det inre segmentet 5a och pekar väsentligen mot det inre hörnet närmast änden på det inre segmentet 5a, men träffar tunnelväggen l mittsegmentet 5b. Därefter dras linjen väsentligen mot det inre hörnet mellan mittsegmentet 5b och det yttre segmentet 5c. För att förhållandet mellan tunnelbredderna, vinklarna d, ß och segmentlängderna skall anses godtagbart mäste den räta linjen tvingas att träffa tunnelväggen på det yttre segmentet Sc innan den lämnar det yttre segmentet 5c. Man inser att om man väljer en viss vinkel så är de parametrar som kan varieras antingen tunnelbredden eller segmentlängderna. En bredare tunnel kräver ett längre segment. Om man måste använda ett kort segment måste tunnelbredden minskas. En annan möjlighet är naturligtvis att ändra den ena eller båda vinklarna.

Ftiktningsändringen hos banan W uppnås genom att inmatningspartiet 5 förses med minst en banstyrning. I exemplet består banstyrningen av en första och en andra rulle 9, 10, som sitter inne i inmatningspartiet 5. l den avbildade varianten löper banan W väsentligen horisontellt in i 10 15 20 25 30 526 700 8 inmatningspartiet 5 och väsentligen vertikalt uppàt när den lämnar inmatningspartiet 5 och kommer in i det inre huset 1. För att uppnà denna riktningsändring är rullarna 9, 10 sà formade och är placerade sài förhållande till varandra att den första rullen 9 vinklar banan W med den andra vinkeln ß och den andra rullen 10 vinklar banan W med den första vinkeln a. De båda rullarna 9, 10 är företrädesvis lagrade i stödelement.

Stödelementen kan exempelvis vara lager med ett ytterhölje eller ett lagerhus som är konstruerat för att fungera tillsammans med tunneln.

Utmatningspartiet 6 har motsvarande konstruktion med ett inre segment 6a, ett mlttsegment 6b och ett yttre segment 6c. För att ändra banans W löpriktning har utmatningspartiet 6 försetts med en eller flera rullar 11, 12. inmatningspartiet 5 och utmatningspartiet 6 är sä monterade och formade att banan W löper i samma riktning när den lämnar utmatningspartiet 6 som när den kommer in i inmatningspartiet 5. I den avbildade konstruktionen är inmatningspartiet 5 och utmatningspartiet 6 identiska och monterade vid tvä motstàende ytor 1a och 1b pà det inre huset 1, med likadana flänsar för respektive parti 5, 6, men vridna med 180° kring en axel A längs mittlinjen för banan W när den löper genom det inre huset 1. De båda inre segmenten 5a, 6a pà inmatningspartiet 5 respektive utmatningspartiet 6 ligger alltså intill tunnelns centrala parti, medan de yttre segmenten 5c, 6c hos inmatningspartiet 5 respektive utmatningspartiet 6 är riktade bort från varandra.

Ett yttre hölje 4 omger det inre huset 1, och det yttre höljet 4 har försetts med öppningar som bildar en inmatningsöppning 7 och en utmatnings- öppning 8 för inmatning respektive utmatning av banan W.

Stràlkällorna 2, 3 sänder elektroner ut genom stràlfönstren 21, 31. Den ena sidan av banan W bestràlas av den första stràlkällan 2 och den andra sidan av den andra stràlkållan 3. l detta syfte har den andra elektronstràlkällan 3 placerats väsentligen mitt emot den första stràlkällan 2, och stràlfönstret 31 för den andra stràlkällan 3 sitter väsentligen mitt emot det första strålfönstret 21. Nedan kommer endast en stràlkälla 2 att beskrivas närmare. Enligt den konstruktion som avbildas i figuren 5 innefattar stràlkällan 2 allmänt en vakuumkammare 22, i vilken en glödtràd 23 och en 10 15 20 25 30 9 bur 24 är belägna. Glödtràden 23 bestàr av wolfram. När en elektrisk ström matas genom glödtràden 23 gör resistansen i träden 23 att träden 23 uppnår en temperatur pà omkring 2000°C. Denna uppvärmning gör att glödträden 23 avger ett moln av elektroner. Glödtràden 23 omges av en bur 24 med ett antal öppningar. Buren 24 fungerar som en Faraday-bur och ser till att elektronerna skickas iväg pà ett kontrollerat sätt. Elektronerna accelereras under inverkan av en spänning som ligger mellan buren 24 och stràlfönstret 21. De stràlkällor som används brukar betecknas lägspända stràlkällor, och brukar arbeta med en spänning som ligger under 300 kV. l den avbildade konstruktionen är accelerationsspänningen i storleksordningen 70 - 85 kV. Denna spänning genererar en kinetisk energi (rörelseenergi) pà 70 - 85 keV hos varje elektron. Stràlfönstret är väsentligen plant och sträcker sig väsentligen parallellt med banan.

Strälfönstret 21 består vidare av metallfolie och har en tjocklek pà omkring 6 pm. Stràlfönstret 21 bärs upp av ett stödjande nät av aluminium. En stràlkälla av detta slag beskrivs närmare l US-B1-6 407 492. l US-A-5 637 953 beskrivs ytterligare en stràlkälla. Denna stràlkälla består allmänt sett av en vakuumkammare med ett strälfönster, varvid vakuumkammaren hyser en glödtràd och tvà fokuseringsplattor. l US-A-4 910 435 presenteras ytterligare en stràlkälla, där elektronerna avges som sekundärstràlning fràn ett material som beskjuts med joner. De angivna patentskrifterna presenterar de olika stràlkällorna närmare. För det här beskrivna systemet kan dessa strälkällor eller andra användas.

Sä länge elektronerna befinner sig inne i vakuumkammaren rör de sig längs linjer som bestäms av spänningen mellan buren 24 och strålfönstret, men när de lämnar stràlkällan genom stràlfönstret börjar de röra sig i mer eller mindre oregelbundna banor (spridning). Elektronerna bromsas upp när de kolliderar med exempelvis luftmolekyler, bakterier, materialbanan och väggarna i huset. Denna uppbromsning av elektronernas hastighet, alltså en förlust av rörelseenergi, genererar röntgenstràlning som är riktad át alla häll. Flöntgenstràlarna rör sig rätlinjigt. När en röntgenstràle träffar insidan på huset tränger röntgenstrålen in ett stycke i materialet, och ger upphov till nya röntgenstràlar i alla riktningar fràn inträngnlngspunkten. 10 15 20 25 30 526 700 10 Varje gång en röntgenstràle träffar husets insida och ger upphov till sekundärstràlar, minskar energin med en faktor 700 - 1000, beroende pà vilket material som använts i huset. Rostfritt stål har en reduktionskvot pä omkring 800, dvs energin hos en sekundär röntgenstràle är omkring 800 gånger svagare i förhållande till den primära röntgenstrálen. Bly är ett material som ofta kommer i fråga i samband med strålning. Bly har en sämre reduktionskvot, men har ä andra sidan större förmåga att hindra röntgensträlar från att tränga igenom materialet. Om elektronerna accelereras med en spänning pà omkring 80 kV, så får de en kinetisk energi på omkring 80 keV. För att garantera att röntgensträlar med denna energinivä inte passerar igenom väggen till det inre huset 1, har huset 1 försetts med en vägg av rostfritt stål som är 22 mm tjock. Denna tjocklek är beräknad för röntgenstràlar som är riktade vinkelrätt mot väggen. En röntgenstràle som träffar väggen snett mäste röra sig en längre sträcka i materialet för att nå samma djup, vilket innebär att Väggens effektiva tjocklek ökar. Väggens tjocklek bestäms av myndighetemas krav på skydd mot strålning utanför huset. För närvarande gäller att strålningen måste vara mindre än 0,1 pSv/h, mätt 0,1 m frän åtkomliga ytor, alltså utanför avskärmningen. Det kan påpekas att valet av material och dimensioner pâverkas av dagens bestämmelser, och att ändrade bestämmelser kan innebära andra val av material eller dimensioner. Energin hos varje elektron (80 keV) och antalet elektroner bestämmer den totala energin hos elektronmolnet. Denna totala energi ger upphov till en total energiöverföring till den yta som skall steriliseras. Denna stråldos mäts i måttenheten gray (Gy). När det gäller den elektronstràlkälla som kortfattat beskrivits ovan (med glödträd och en Faraday-bur) bedöms det för närvarande lämpligt att skicka en ström pà cirka 17 mA genom glödtràden. Denna strömstyrka är dock beroende pà valet av stråldos och arean på den yta som skall steriliseras. I det aktuella exemplet är avsikten att sterilisera en materialbana som är 400 mm bred och matas förbi strálkällan med en hastighet pà 35 m/s. Dà kommer sträldosen att bli omkring 35 kGy i genomsnitt. I ett annat exempel är banan fortfarande 400 mm bred, men dess hastighet har ökats till 100 rn/s. För att man fortfarande skall uppnå samma stråldos, 35 kGy, måste strömstyrkan ökas till omkring 50 mA. 10 15 20 25 30 526 700 11 Nedan kommer systemet för det gasformiga fluidet i anordningen att beskrivas. l det aktuella utföringsexemplet är fluidet luft, men vilket gasformigt fluidum som helst kan användas, som passar för det ändamål för vilken anordningen används.

Anordningens luftsystem 100 visas i figuren 6 och innefattar en kompressor 101 och en vattenuppfàngare 102, som lämnar ifrän sig tryckluft. Denna tryckluft leds till en värmeväxlare 103, där luften förvärms till omkring 100°C. Från värmeväxlaren 103 leds luften till en överhettare 104, där luften värms till en temperatur i intervallet 330 - 450°C. Vid temperaturer på över 330°C dör alla bakterier som förekommer l luften. Avdödningen är beroende på den valda temperaturen och på hur Iàng tid bakterierna utsätts för denna temperatur. Luften från överhettaren 104 skickas tillbaka till värmeväxlaren 103 där den medverkar till nämnda förvärmning av den inkommande tryckluften. Efter den andra passagen genom värmeväxlaren 103 har luften en temperatur på omkring 90°C. Därefter leds luften till en fördelningsventil 106, med en första utgång som leder till tornet 105 på fyllmaskinen, och en andra utgång som leder till en första kammare 107 i det yttre huset 4. En liten del av luften som när tornet 105 följer materialbanan W ut ur tornet 105 genom en utloppsöppning 108. I tornet 105 formas materialbanan W till en tub, genom att de längsgående kanterna på banan får överlappa varandra och svetsas samman. Tuben fylls kontinuerligt med en produkt som kommer via ett produktrör 109, som när in i det formade röret frän den ände där materialbanan W ännu inte bildat detta rör. Denna teknik för att bilda en tub av en löpande bana är välkänd i sig och beskrivs inte närmare här. Utloppsöppningen 108 har försetts med en tätningsring (ej avbildad) för att flödet av luft ut ur utloppsöppningen 108 skall kunna styras. Detta kan också uppnås genom att utloppsöppningen 108 formas med en lämplig spalt kring tuben som lämnar utloppsöppningen 108. Tuben formas till kuddar genom att klämmas ihop och förseglas på tvären, och dessa kuddar formas till làdformade behållare. Även denna teknik är väl känd och beskrivs inte närmare här. En betydande del av den luft som leds in i tornet 105 strömmar in i tornet 105 i en riktning som är motsatt materialbanans W 10 15 20 25 30 526 700 12 rörelseriktning. Tornet 105 har en baninmatningsöppning 110, som fungerar som en luftutloppsöppning 110. Luften från tornet 105 matas till en andra kammare 111 inne i det inre huset 1.

Nedan kommer det område som i figuren 6 har ritats med streckade linjer att beskrivas. De streckade linjerna motsvarar två alternativa utförings- former för luftflödet in i den första och den andra kammaren. l en första utföringsform är linjerna heldragna och detta indikerar en sluten förbindelse direkt mellan en banutmatningsöppning 112 fràn den andra kammaren 111 och en banutmatningsöppning 121, även betecknad utmatningsöppningen 8, från den första kammaren 107. I en andra utföringsform är linjerna inte utritade och detta indikerar en öppen förbindelse mellan både den första och den andra kammaren 107, 111 och utmatningsöppningen 121 hos den första kammaren 107. l den första utföringsformen finns en flödesförbindelse mellan en banutmatningsöppning 112 hos den andra kammaren 111 och en banutmatningsöppning 121 hos den första kammaren 107. Då leds luften in iden andra kammaren 111 via banutmatningsöppningen 112, som fungerar som en inloppsöppning 112 för luft. Tornet 105 fungerar som en första luftkälla. Om banutmatningsöppningen 112 hos den andra kammaren 111 ligger ett stycke ifrån och företrädesvis i linje med banutmatningsöppningen 121 hos den första kammaren 107, så kan flödesförbindelsen exempelvis bestå av ett rör som förbinder banutmatningsöppningen 112 hos den andra kammaren 111 med banutmatningsöppningen 121 hos den första kammaren 107. Alternativt kan banutmatningsöppningen 112 hos den andra kammaren 111 nå fram till banutmatningsöppningen 121 hos den första kammaren 107. Därigenom förhindras uppkomsten av flödesförbindelse mellan den första kammaren 107 och banutmatnings- öppningen 121 hos den första kammaren 107. Som nämndes ovan fungerar fördelningsventilen 106 som luftkälla för den första kammaren 107. l en andra utföringsform är både den första kammaren 107 och den andra kammaren 111 iflödesförbindelse med banutmatningsöppningen 121 hos den första kammaren 107, vilket innebär att båda kamrarna 107, 111 ståri 10 15 20 25 30 m r: Ch -d o c: 13 förbindelse med luftkällan i tornet 105. Dessutom har den första kammaren 107 förbindelse med ventilen 106 för ytterligare tillförsel av luft. l båda utföringsformerna strömmar luften i den andra kammaren 111 i motsatt riktning mot materialbanans W rörelseriktning genom den andra kammaren 111. När luften passerat nästan helt igenom den andra kammaren 111 leds den ut genom en bortledningsutlopp 113 för omhändertagande. På motsvarande sätt strömmar den luft som kommer in iden första kammaren 107 i motsatt riktning mot rörelseriktningen hos materialbanan W. Luften från den första kammaren 107 och den andra kammaren 111 leds bort via utloppet 113. Båda kamrarna 107, 111 är sålunda i förbindelse med utloppet. En liten del av den luft som tillförs till den första kammaren 107 lämnar kammaren via baninmatningsöppningen 115, som också betecknas inlopp 7. Storleken på den luftmängd som lämnar kammaren denna väg år beroende av spaltens form och valet av tätning. Detta val äri sin tur beroende på om materialbanan är försedd med öppningsanordningar eller inte.

Utloppet 113 ligger nära baninmatningsöppningen 114 hos den andra kammaren 111. l figuren 1 ligger utloppet 113 inne i den andra kammaren 111. Utloppet 113 kan exempelvis ligga nära baninmatningsöppningen 114 hos den andra kammaren 111. Genom utloppet 113 leds bort nästan all den luft som kommer frân den andra kammaren 111, och merparten av den luft som kommer från den första kammaren 107. Det finns en flödesförbindelse mellan baninmatningsöppningen 115 hos den första kammaren 107 och både den första kammaren 107 och baninmatnings- öppningen 114 hos den andra kammaren 111. Enligt en alternativ utföringsform, som avbildas ifiguren 7, består utloppet 113 av två grenar 113a, 113b, som kommunicerar med den andra kammaren 111. I figuren ligger den första grenen 113a av utloppet i överdelen av kammarväggen, nära baninmatningsöppningen 114 hos den andra kammaren 111, och den andra grenen 113b av utloppet ligger i nederdelen av kammarväggen, mitt emot den första.

Luftflödet i systemet styrs så att ett första övertryck uppstår inne i den första kammaren 107. l den beskrivna utföringsformen är trycket i 10 15 20 25 30 526 700 14 storleksordningen 30 mm H20. Ett andra övertryck genereras i den andra kammaren 111. Övertrycken kan t ex väljas så att det första och det andra övertrycket är lika stora. Alternativt väljs övertrycken så att det första och det andra övertrycket är olika. Det första trycket kan vara högre än det andra eller vice versa. En orsak att välja det första övertrycket så att det är högre än det andra är att hålla det ozon (03) som bildas under bestrålningen kvar i den andra kammaren 111, varifrån det kan ledas bort direkt via utloppet 113. Vidare underlättar ett lägre andra övertryck den förberedande steriliseringen av anordningen, exempelvis när anläggningen startas. Om man har ett lägre tryck i den andra kammaren än i den första tvingas tillräckligt mycket av den väteperoxid som används vid steriliseringen in i den andra kammaren. Denna förberedande sterilisering kommer att beskrivas närmare nedan. Ett skäl för att låta det andra övertrycket vara högre än den första skulle kunna vara att få en snabbare bortledníng frán den andra kammaren av ozon och eventuella andra flyktiga ämnen, som exempelvis kan ge upphov till bismaker.

Inne i det inre huset 1, alltså omkring strålkällorna 2, 3, hålls ett tryck som företrädesvis är lägre än trycket i den andra kammaren 111. Ett skäl för att välja ett tryck som är lägre än trycket inne iden andra kammaren 111 är att minimera risken för återkontaminering av banan W med kontaminerad luft som finns i det inre huset 1. Eftersom det inte krävs något specifikt tryck för de strålkällor 2, 3 som används i denna utföringsform, så kan trycket i det inre huset 1 ligga vid atmosfärstryck. Det kan dock påpekas att det inre huset 1 kan sättas under tryck om detta krävs för de valda strålkällorna.

Utanför den första kammaren 107 har luftsystemet 100 försetts med en så kallad nollpunkt 116. Nollpunkten 116 är en anordning som ser till att om något fallerar i systemet, så tas eventuell luft som behövs för att undvika att trycket sjunker under atmosfärstrycket in i systemet via denna nollpunkt 116. Därigenom garanteras att trycket inne i tornet 105, den första kammaren 107 och den andra kammaren 111 åtminstone inte sjunker under atmosfärstrycket. Nollpunkten 116 innefattar allmänt ett hus med ett inlopp 117 och ett utlopp 118, samt en öppning 119 som stängs med en ventil 120. Varje tryck ovanför atmosfärstrycket pressar ventilen utåt, så att 10 15 20 25 30 526 700 15 öppningen 119 hålls tätande stängd. Om trycket inne i nollpunkten 116 sjunker under atmosfärstrycket trycks inte ventilen 120 mot öppningen 119 (tvärtom trycks den inäti nollpunkten 116, sä att luft kan tas in i systemet via öppningen 1 19).

När exempelvis anläggningen startas kan luftsystemet 100 användas för att sterilisera ytorna inne i tornet 105 och kamrarna 107, 111 innan materialbanan W leds in. Steriliseringen sker med hjälp av väteperoxid (H2O2). Sterilisering med väteperoxid tillhör känd teknik, men kommer att beskrivas kortfattat nedan i relation till luftsystemet 100. Tornet 105 stàri förbindelse med en källa till väteperoxid, som matas in via aerosolmunstycken. Munstyckena matar in väteperoxid i luften i form av en spray, och luften som matas in i tornet värms till en temperatur som gör att vâteperoxiden föràngas, vilket normalt innebär en temperatur pà 40 - 50°C. Luften innehållande väteperoxid strömmar genom tornet och kamrarna 107, 111 iden riktning som beskrevs ovan, och leds bort genom utloppet 113. Längs denna strömningsväg kondenserar väteperoxid pà ytorna. Därefter avlägsnas vâteperoxiden från ytorna genom att luft tillförs med en temperatur som gör att vâteperoxiden föràngas. l detta utförings- exempel tillförs luft vid 70 - 90°C. Genom att temperaturen hàlls ett gott stycke ovanför föràngningstemperaturen avlägsnas vâteperoxiden effektivt och snabbt frän ytorna.

Enligt förfarandet för bestràlning av en materialbana W med elektroner leds en materialbana W genom tunneln. Tunneln har ett baninmatningsparti 5, ett banutmatningsparti 6 och ett centralt parti för anslutning till en elektronstràlkälla 2, 3 med ett elektronstrålfönster 21, 31. Elektroner sänds in i tunneln från strälkällan 2, 3 genom strålfönstret 21, 31, och eventuella röntgensträlar som bildas när elektronerna skickas mot banan W tvingas träffa tunnelväggen tvá gånger innan de lämnar tunneln. För att framtvinga minst två träffar har tunneln minst tvâ vinklar i vardera inmatningspartiet 5 och utmatningspartiet 6.

Förfarandet innefattar vidare att inmatningspartiet 5 utformas med tre på varandra följande segment, ett inre segment Sa, ett mittsegment 5b och ett yttre segment 5c. Mittsegmentet 5b ges en riktning så att det bildar en 10 15 20 25 30 526 700 16 första vinkel d med det inre segmentet 5a. Vidare bildar det yttre segmentet 5c en andra vinkel ß med mittsegmentet 5b. Utmatningspartiet 6 har motsvarande konstruktion.

Förhållandet mellan tunnelbredderna, vinklarna d, ß och längderna pà segmenten Sa-c är sådant att en tänkt rät linje som träffar tunnelväggen i det inre segmentet 5a också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet 5c innan den lämnar det yttre segmentet 5c, och att en tänkt rät linje som passerar det inre segmentet 5a träffar tunnelväggen i mittsegmentet 5b, så att den också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet 5c innan den lämnar det yttre segmentet 5c.

Det är känt att ozon (03) bildas inne i anordningen vid besträlning med elektroner. Uppfinningen avser därför också ett förfarande för att ventilera anordningen. Förfarandet innefattar steget att anordna en första kammare 107 som har en baninmatningsöppning 115 och en banutmatningsöppning 121. Den första kammaren 107 bildas av det yttre höljet 4. En andra kammare 111, som utgör tunneln, har anordnats inne i den första kammaren 107. Den andra kammaren 111 har en baninmatningsöppning 114 och en banutmatningsöppning 112. Vidare har ett strälfönster 21, 31 anordnats, genom vilket elektroner kan skickas in i den andra kammaren 111. Materialbanan W löper genom den andra kammaren 111 och ett luftflöde anordnas genom både den första och den andra kammaren 107, 111. Luften strömmar i en riktning som är motsatt materialbanans W rörelseriktning. Luften tillförs genom banutmatningsöppningen 121 hos den första kammaren 107, och minst ett utlopp 113 har anordnats.

Enligt ett alternativt förfarande anordnas flödesförbindelse mellan banutmatningsöppningen 121 hos den andra kammaren 111 och banutmatningsöppningen 112 hos den första kammaren 107. Samtidigt förhindras uppkomsten av flödesförbindelse mellan den första kammaren 107 och banutmatningsöppningen 121 hos den första kammaren 107. Ett flöde av luft genom den första och den andra kammaren 107, 111, i motsatt riktning mot materialbanans W rörelse, kan sedan anordnas genom att denna luft införs i den första kammaren 107 och in genom den första kammarens 107 banutmatningsöppning 121, samt att minst ett utlopp 113 10 15 20 25 30 526 700 17 anordnas. Luft tillförs till den första kammaren 107 via en ventil 106, som kommunicerar med den första kammaren 107.

Enligt förfarandet leds alltså materialbanan W in i anordningen genom baninmatningsöppningen 115 till den första kammaren 107 och in i den andra kammaren 111 genom dennas baninmatningsöppning 114. De båda öppningarna 115, 114 är så belägna att banan W hålls rak och väsentligen horisontell vid passagen genom dem. Inne i inmatningspartiet 5 vinklas banan W med nämnda andra vinkel ß vid den första styrrullen 9, och med nämnda första vinkel a vid den andra styrrullen 10. Under passagen möter banan W ett luftflöde som strömmar i en riktning som är motsatt banans W rörelseriktning. När banan W passerar tunnelns centrala parti, där den rör sig vertikalt, passerar den strålfönstren 21, 31, genom vilka banan W bestrålas av stràlkällor 2, 3. Elektronstrålfönstren 21, 31 är belägna på motstående sidor om tunneln, varigenom båda sidorna på banan W bestràlas. Efter bestràlningen kommer banan W in i utmatningspartiet 6, där den vinklas två gånger på motsvarande sätt som i inmatningspartiet 5.

Slutligen lämnar den anordningen genom banutmatningsöppningen 112 från den andra kammaren 111, och därefter genom banutmatnings- öppningen 121 fràn den första kammaren 107, varifrån den kommer in i tornet 105. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits under hänvisning till en föredragen utföringsform inser man att olika modifikationer och förändringar kan göras utan att man hamnar utanför uppfinningens räckvidd enligt bifogade patentkrav.

Den beskrivna utföringsformen har två strålkällor 2, 3, den ena avsedd för bestrålning med elektroner av banans W ena sida, och den andra för bestrålning med elektroner av banans W andra sida. Det kan dock påpekas att anordningen inte behöver ha tvà strålkällor 2, 3 utan kan innefatta endast en strålkälla. Vidare har beskrivits en anordning där strålkällorna 2, 3 ligger mitt för varandra. De kan istället ligga ett stycke ifrån varandra i banans rörelseriktning. 10 15 20 25 30 526 700 18 Vidare kan påpekas att antalet strålkällor kan vara fler än tva. Man kan exempelvis ha flera stràlkällor sida vid sida, vid användning av breda materialbanor. Man kan också ha två eller flera stràlkällor placerade efter vandra i banans rörelseriktning för att skapa antingen sekventiella steriliseringszoner som tillsammans uppnår önskad stráldos, eller för att skapa selektiv bestrålning av någon viss del, exempelvis av en förslutningsanordning, som kan behöva en högre stràldos.

Vidare kan påpekas att placeringen av utloppet 113 kan varieras. l den beskrivna utföringsformen ligger utloppet 113 inne i den andra kammaren 111. Alternativt kan utloppet 113 exempelvis ligga i närheten av baninmatningsöppningen 114 hos den andra kammaren 111, eller i närheten av baninmatningsöppningen 115 till den första kammaren 107.

Det är också möjligt att placera utloppet 113 på utsidan om kammaren 107, nära dess baninmatningsöppning 115. l den ovan beskrivna utföringsformen ligger utloppet 113 inne iden andra kammaren 111 och den första kammaren 107 är i flödesförbindelse med den andra kammaren 111. l ett alternativt utförande kommunicerar baninmatningsöppningen 114 hos den andra kammaren 111 med baninmatningsöppningen 115 hos den första kammaren 107, samtidigt som flödesförbindelse förhindras mellan den första kammaren 107, dess baninmatningsöppning 115 och inmatningsöppningen 114 hos den andra kammaren 111. De båda kamrarna 107, 111 kommunicerar i detta fall med separata utlopp. Minst ett utlopp kan vara anordnat i den första kammaren 107 och minst ett utlopp kan vara anordnat i den andra kammaren 111, eller kommunicera med den andra kammaren 111.

Vidare kan det luftsystem som beskrivits i samband med användning av väteperoxid företrädesvis utnyttjas vid aseptiska användningsområden. l ett motsvarande luftsystem i en förpackningsmaskin som används för hantering av pastöriserade produkter är luftflödena likartade, även om maskinsterilisering vanligen uppnås genom användning av filtrerad luft.

Istället för det system som beskrivits ovan kan systemet innefatta ett filter och en fläkt. För att evakuera ozon från kamrarna under drift kan systemet förses med en katalytisk omvandlare. 10 526 700 19 l den avbildade utförlngsformen befinner sig vidare baninmatnings- öppningen 114 hos den andra kammaren 111 ett stycke ifrån och företrädesvis i linje med baninmatningsöppningen 115 hos den första kammaren 107. Alternativt kan den andra kammaren 111 sträcka sig hela vägen fram till baninmatningsöppningen 115 hos den första kammaren, varigenom kommunikation förhindras mellan den första kammaren 107 och baninmatningsöppningen 115. Väggen till den andra kammaren 111 förses i så fall med genomgående öppningar, företrädesvis slitsar, ett stycke ifrån baninmatningsöppningen, men före utloppet 113. Flödesförbindelse uppnås då mellan de båda kamrarna, och anordningen ger upphov till en så kallad injektorverkan, så att luft strömmar från den första kammaren genom slitsarna in i den andra kammaren, där den kan ledas bort genom utloppet 113. En liten mängd luft sugs också in från atmosfären utanför kamrarna, genom baninmatningsöppningen 115.

Claims (11)

10 15 20 25 30 526 700 20 PATENTKRAV

1. Anordning för bestràlning med elektroner av minst en sida av en materialbana (W), vilken anordning innefattar en tunnel genom vilken materialbanan (W) år anordnad att passera, varvid tunneln innefattar ett baninmatningsparti (5), ett banutmatningsparti (6) och ett centralt parti som är anordnat att uppta minst en elektronstrålkälla (2) med ett stràlfönster (21) genom vilket elektroner är anordnade att skickas in i tunneln, kännetecknad av att tunneln har minst två vinklar i vardera av inmatningspartiet (5) och utmatningspartiet (6), så att varje röntgenstràle som bildas vid bestràlningen av banan (W) med elektroner tvingas att träffa tunnelväggen minst tvà gånger innan den lämnar tunneln, att inmatningspartiet (5) och utmatningspartiet (6) vardera innefattar tre efter varandra följande segment, ett inre segment (5a, 6a), ett mittsegment (5b, 6b) och ett yttre segment (5c, 6c), och där mittsegmentet (5b, 6b) bildar nämnda första vinkel (d) med det inre segmentet (5a, 6a) och det yttre segmentet (5c, 6c) bildar nämnda andra vinkel (ß) med mittsegmentet (5b, 6b), att både inmatningspartiet och utmatningspartiet (5, 6) är försedda med minst en banstyrning som styr banan genom tunneln, och att banstyrningarna utgörs av en första och en andra styrrulle (9, 10, 11, 12) som är lagrade i stödelement, varvid rullarna (9, 10, 11, 12) har formats och placerats så i förhållande till varandra att den första rullen (9, 11) vinklar materialbanan (W) med nämnda andra vinkel (ß) och den andra rullen (10, 12) vinklar materialbanan (W) med nämnda första vinkel (a).

2. Anordning enligt kravet 1, varvid förhållandet mellan tunnelbredderna, nämnda vinklar (a, ß) och längderna på segmenten (Sa-c, 6a-c) är sådant att en tänkt rät linje som träffar tunnelväggen i det inre segmentet (5a, 6a) ocksà träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet (5c, 6c) innan den lämnar det yttre segmentet (5c, 6c), och att en tänkt rät linje som passerar det inre segmentet (5a, 6a) träffar 10 15 20 25 30 526 700 21 tunnelvàggen i mittsegmentet (5b, Bb), så att den ocksa träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet (5c, 6c) innan den lämnar det yttre segmentet (5c, 6c).

3. Anordning enligt kravet 1 och 2, varvid det centrala partiet är anordnat att uppta ytterligare en elektronstràlkälla (3) med ett stràlfönster (31) genom vilket elektroner är anordnade att skickas in i tunneln, varvid elektronstràlkällan (3) är anordnad att placeras så att den andra sidan av materialbanan (W) bestràlas med elektroner.

4. Anordning enligt krav 1 eller 3, varvid strålfönstret (21, 31) är företrädesvis väsentligen plant och anordnat att sträcka sig väsentligen parallellt med materialbanan (W).

5. Anordning enligt kraven 3 och 4, varvid den ytterligare elektronstrålkällan (3) är anordnad att placeras väsentligen mitt emot den första elektronstràlkällan (2), och stràlfönstret (31) är anordnat att placeras väsentligen mitt emot det första stràlfönstret (21).

6. Anordning enligt kraven 1-5, varvid nämnda minst en stràlkälla (2, 3) är innesluten i ett hus (1).

7. Anordning enligt kraven 1-6, varvid nämnda minst en stràlkälla (2, 3) utgörs av en làgspänd elektronstràlkälla.

8. Anordning enligt något av kraven 1-7, varvid det inre segmentet (5a, 6a) hos inmatningspartiet (5) och utmatningspartiet (6) ligger närmast tunnelns centrala parti och där det yttre segmentet (5c, 6c) av inmatningspartiet (5) och utmatningspartiet (6) är riktade bort från varandra. 10 15 20 25 30 526 709 22

9. Anordning enligt nagot av kraven 1 - 8, varvid tunnelpartierna och huset (1) till stràlkällan är inneslutna i ett hölje (4).

10. Förfarande för bestràlning med elektroner av minst en sida av en materialbana (W), vilket förfarande innefattar följande steg: att mata materialbanan (W) genom en tunnel, vilken tunnel innefattar ett banimatningsparti (5), ett banutmatningsparti (6) och ett centralt parti som är anordnat att uppta minst en elektronstràlkälla (2) försedd med ett stràlfönster (21), att skicka elektroner fràn stràlkällan (2) in i tunneln genom strálfönstret (21). att tvinga varje röntgenstrâle som bildas när elektronerna bestràlar materialbanan (W) att träffa tunnelväggen pá minst två ställen innan den lämnar tunneln, genom att forma tunneln sà att den är vinklad på minst två ställen i vardera av inmatnings- och utmatningspartiet (5, 6), att utforma inmatningspartiet och utmatningspartiet (5, 6) så att vardera partiet innefattar en rad av tre efter varandra följande segment, ett inre segment (5a, 6a), ett mittsegment (5b, 6b) och ett yttre segment (5c, 6c), och att utforma mittsegmentet (5b, 6b) sä att det bildar en första vinkel (a) med det inre segmentet (5a, 6a) och så att det yttre segmentet (5c, 6c) bildar en andra vinkel (ß) med mittsegmentet (5b, 6b). att förse inmatningspartiet och utmatningspartiet (5, 6) med minst en banstyrning som styr banan genom tunneln, och att utforma banstyrningarna med första och en andra styrrulle (9, 10, 11, 12) som är lagrade i stödelement, varvid rullarna (9, 10, 11, 12) formas och placeras så i förhållande till varandra att den första rullen (9, 11) vinklar materialbanan (W) med nämnda andra vinkel (ß) och den andra rullen (10, 12) vinklar materialbanan (W) med nämnda första vinkel (a).

11. Förfarande enligt kravet 10, innefattande att skapa ett förhållande mellan tunnelbredderna, nämdna vinklar (a, ß) och längderna pà 526 700 23 segmenten (Sa-c, 6a-c) som medför att en tänkt linje som träffar tunnelväggen i det inre segmentet (5a, 6a) också träffar tunnelväggen åtminstone i det yttre segmentet (5c, 6c) innan den lämnar det yttre segmentet (5c, 6c), och medför att en tänkt linje som passerar igenom det inre segmentet (5a, 6a) träffar tunnelväggen i mittsegmentet (5b, 6b) så att den också träffar tunnelväggen i åtminstone det yttre segmentet (5c, 6c) innan den lämnar det yttre segmentet (5c, 6c).