DE102016006880B3

DE102016006880B3 - Method for irradiating a container and electron irradiation unit thereto

Info

Publication number: DE102016006880B3
Application number: DE102016006880.9A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Föll; Bengt Laurell
Original assignee: Crosslinking AB
Current assignee: Electron Crosslinking AB
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2036-06-07

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bestrahlen eines Behältnisses mit Elektronen mittels einer Elektronenbestrahlungseinheit beschrieben, wobei die Elektronenbestrahlungseinheit eine Elektronenerzeugungseinheit und einen Strahlfinger umfasst. Am von der Elektronenerzeugungseinheit abgewandten Ende des Strahlfingers ist ein Elektronenaustrittsfenster angeordnet. Der Strahlfinger weist eine innere Wandung und eine äußere Wandung auf, zwischen denen sich ein Zwischenraum befindet, in den ein Gasstrom einkoppelbar ist, wobei sich der Zwischenraum zu einer um, am oder neben dem Elektronenaustrittsfenster angeordneten Gasaustrittsöffnung hin öffnet. Das Verfahren umfasst Schritte des Einführens des Strahlfingers durch eine Öffnung des Behältnisses in das zu bestrahlende Behältnis, des Einkoppelns eines Gasstroms in den Zwischenraum und des Ausblasens einer Innenseite des Behältnisses mit dem aus der Gasaustrittsöffnung austretenden Gasstrom und des Bestrahlens der Innenseite des Behältnisses mit Elektronen.A method for irradiating a container with electrons by means of an electron irradiation unit is described, wherein the electron irradiation unit comprises an electron generation unit and a beam finger. At the end remote from the electron generating unit of the beam finger, an electron exit window is arranged. The jet finger has an inner wall and an outer wall, between which there is a gap into which a gas stream can be coupled, wherein the intermediate space opens to a gas outlet opening arranged around, at or next to the electron exit window. The method comprises steps of introducing the beam finger through an opening of the container into the container to be irradiated, the coupling of a gas flow into the gap and the blowing out of an inside of the container with the emerging from the gas outlet opening gas stream and the irradiation of the inside of the container with electrons.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestrahlen eines Behältnisses mit Elektronen mittels einer Elektronenbestrahlungseinheit. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Elektronenbestrahlungseinheit, welche eine Elektronenerzeugungseinheit und einen Strahlfinger umfasst.The invention relates to a method for irradiating a container with electrons by means of an electron irradiation unit. Moreover, the invention relates to an electron irradiation unit comprising an electron-generating unit and a beam finger.

Die Bestrahlung mit Elektronen wird unter anderem zur Sterilisierung von Behältnissen, insbesondere von Flaschen und Vorformlingen verwendet. Flaschen können beispielsweise vor dem Befüllen mit Elektronen bestrahlt werden, um eine sterile Abfüllung zu gewährleisten. Vorformlinge können noch vor dem Aufblasen mit Elektronen bestrahlt werden.The irradiation with electrons is used inter alia for the sterilization of containers, in particular of bottles and preforms. For example, bottles may be irradiated with electrons prior to filling to ensure sterile filling. Preforms can be irradiated with electrons before they are inflated.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 106 555 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen beschrieben. Die Behältnisse werden entlang eines vorgegebenen Transportpfads durch einen Reinraum transportiert, wobei dieser Reinraum mittels wenigstens einer Wandung gegenüber einer Umgebung abgegrenzt wird und die Behältnisse wenigstens abschnittsweise durch Beaufschlagung mit Ladungsträgern sterilisiert werden. Die Ladungsträger werden erzeugt und gelangen über ein Austrittsfenster einer Sterilisationseinrichtung auf die Behältnisse, wobei dieses Austrittsfenster mittels eines Gasstroms gekühlt wird. Dieser Gasstrom zum Kühlen des Austrittsfensters wird dem Reinraum entnommen.In the German Offenlegungsschrift DE 10 2012 106 555 A1 For example, a method and an apparatus for sterilizing containers are described. The containers are transported along a predetermined transport path through a clean room, wherein this clean room is delimited by means of at least one wall with respect to an environment and the containers are at least partially sterilized by exposure to charge carriers. The charge carriers are generated and reach the containers via an exit window of a sterilization device, this exit window being cooled by means of a gas flow. This gas stream for cooling the exit window is removed from the clean room.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 045 187 A1 ist eine Elektronenstrahlsterilisation für Behältnisse beschrieben. Bei dem Verfahren zum Sterilisieren von Behältnissen wird ein Behandlungskopf in das Innere eines zu sterilisierenden Behältnisses geführt. Der Behandlungskopf emittiert im Inneren des Behältnisses während eines vorgegebenen Zeitraums wenigstens zeitweise Strahlung, wobei das Behältnis gegenüber dem Behandlungskopf in einer Längsrichtung des Behältnisses während des vorgegebenen Zeitraums wenigstens zeitweise mit einer relativen Bewegungsgeschwindigkeit bewegt wird. Diese relative Bewegungsgeschwindigkeit des im Inneren des Behältnisses befindlichen Behandlungskopfes wird während des vorgegebenen Zeitraums variiert und in Abhängigkeit eines Innenprofils des Behältnisses gesteuert.In the German Offenlegungsschrift DE 10 2008 045 187 A1 is described an electron beam sterilization for containers. In the method for sterilizing containers, a treatment head is guided into the interior of a container to be sterilized. The treatment head emits radiation at least temporarily within the container for a predetermined period of time, the container being moved relative to the treatment head in a longitudinal direction of the container during the predetermined period of time, at least temporarily with a relative speed of movement. This relative speed of movement of the treatment head located inside the container is varied during the predetermined period of time and controlled in dependence on an inner profile of the container.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2011 055 005 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Kunststoffbehältnissen mittels mediengesteuerter Elektronenstrahlen. Die Vorrichtung ist zum Sterilisieren von Behältnissen und insbesondere einer Innenwandung von Behältnissen mittels beschleunigter Ladungsträger ausgelegt. Eine Behandlungseinrichtung ist entlang einer Einführrichtung durch eine Öffnung in das Behältnis einführbar, um eine Innenwandung des Behältnisses mit den aus einem Ladungsträgeraustrittfenster austretenden Ladungsträgern zu beaufschlagen. Die Behandlungseinrichtung weist eine Medienleitung mit einer Medienaustrittsöffnung auf, deren Medienaustrittsöffnung durch die Öffnung in das Behältnis einführbar ist. Durch die Medienleitung ist ein Medium führbar, welches durch die Medienaustrittsöffnung zumindest in den Bereich der aus dem Ladungsträgeraustrittsfenster austretenden Ladungsträger abgebbar ist, wobei das Medium dazu geeignet ist, die Dimension einer durch die austretenden Ladungsträger gebildeten Ladungsträgerwolke zu verändern.The German patent application DE 10 2011 055 005 A1 describes a device for sterilizing plastic containers by means of media-controlled electron beams. The device is designed for sterilizing containers and in particular an inner wall of containers by means of accelerated charge carriers. A treatment device can be inserted along an insertion direction through an opening in the container in order to act on an inner wall of the container with the charge carriers emerging from a charge carrier exit window. The treatment device has a media line with a media outlet opening whose media outlet opening can be inserted through the opening into the container. A medium can be guided through the media line, which can be emitted through the media outlet opening at least into the area of the charge carriers emerging from the charge carrier exit window, the medium being suitable for changing the dimension of a charge carrier cloud formed by the exiting charge carriers.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 025 868 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen mit einem Behandlungskopf, der ein Austrittsfenster aufweist, durch welches hindurch Ladungsträger hindurchtreten können, mit einer Ladungsträgererzeugungsquelle, die Ladungsträger erzeugt, und einer oberhalb des Austrittsfensters angeordneten Beschleunigungseinrichtung, welche die Ladungsträger in Richtung des Austrittsfenster beschleunigt und mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Austrittsfensters. Die Kühleinrichtung weist eine Zuführungsöffnung für ein gasförmiges Medium auf, welche unterhalb des Austrittsfensters angeordnet ist und das gasförmige Medium wenigstens teilweise von unten auf das Austrittsfenster richtet.The German patent application DE 10 2008 025 868 A1 describes a device for sterilizing containers with a treatment head, which has an exit window through which charge carriers can pass, with a carrier generation source that generates charge carriers, and an acceleration device arranged above the exit window, which accelerates the charge carriers in the direction of the exit window and with a Cooling device for cooling the exit window. The cooling device has a feed opening for a gaseous medium, which is arranged below the exit window and directs the gaseous medium at least partially from below onto the exit window.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2013 007 220 A1 beschreibt ein Verbindungselement für eine Elektronenstrahleinheit, das dazu ausgelegt ist, eine Elektronenstrahlröhre mechanisch und elektrisch mit einer Hochspannungseinheit zu verbinden. Das Verbindungselement ist über eine erste lösbare mechanische Verbindung mit einer Elektronenstrahlröhre verbindbar und das Verbindungselement ist über eine zweite lösbare mechanische Verbindung mit der Hochspannungseinheit verbindbar. Das Verbindungselement ist dazu ausgelegt, mindestens eine elektrische Verbindung zwischen der Hochspannungseinheit und der Elektronenstrahlröhre herzustellen.The German patent application DE 10 2013 007 220 A1 describes a connector for an electron beam unit configured to mechanically and electrically connect a cathode ray tube to a high voltage unit. The connecting element can be connected to a cathode ray tube via a first releasable mechanical connection and the connecting element can be connected to the high-voltage unit via a second detachable mechanical connection. The connecting element is designed to produce at least one electrical connection between the high-voltage unit and the cathode ray tube.

Die US-Patentschrift US 6 239 543 B1 beschreibt die Erzeugung eines Elektronenstrahlplasmas für die Oberflächenchemie. Ein oder mehrere Elektronenstrahlröhren sind so angeordnet, dass Elektronenstrahlen in Luft oder einem anderen Umgebungsgas auf ein Zielobjekt gerichtet werden. Die Elektronenstrahlen ionisieren die Luft und erzeugen ein Plasma oder eine elektrische Entladung. Durch ein elektrisches oder magnetisches Feld im Strahlpfad wird das Plasma aufrecht erhalten, indem sekundäre Elektronen eingefangen werden, die durch Kollisionen von Strahlelektronen mit der Umgebungsatmosphäre gebildet werden. Zielobjekte können zur Oberflächenbehandlung innerhalb des Feldes angeordnet werden.The US patent US Pat. No. 6,239,543 B1 describes the generation of an electron beam plasma for surface chemistry. One or more cathode ray tubes are arranged to direct electron beams in air or other ambient gas at a target object. The electron beams ionize the air and generate a plasma or an electrical discharge. An electric or magnetic field in the beam path maintains the plasma by trapping secondary electrons formed by collisions of beam electrons with the ambient atmosphere. Target objects can be used for Surface treatment can be arranged within the field.

In der US-Patentanmeldung US 2007/0 283 667 A1 wird ein Verfahren zum Sterilisieren von zumindest teilweise gefertigten Verpackungen mit Elektronenstrahlen in einer Verpackungsmaschine beschrieben. Das Verfahren umfasst das Sterilisieren von mindestens zwei zumindest teilweise separaten Flächen der Verpackung durch entsprechende Elektronenstrahl-Sterilisiervorrichtungen, wobei jede der Sterilisiervorrichtungen an Charakteristika der jeweiligen der zwei Flächen angepasst ist. Das Verfahren umfasst auch das Ausführen einer Relativbewegung zwischen der Verpackung und jeder der Elektronenstrahl-Sterilisiervorrichtungen, wobei die Bewegungen zur Sterilisierung der jeweiligen der zwei Flächen durch die Sterilisiervorrichtungen ausgelegt sind.US patent application US 2007/0 283 667 A1 describes a method for sterilizing at least partially manufactured packages with electron beams in a packaging machine. The method comprises sterilizing at least two at least partially separate areas of the package by respective electron beam sterilizing devices, each of the sterilizing devices being adapted to characteristics of the respective ones of the two surfaces. The method also includes making a relative movement between the package and each of the electron beam sterilizing devices, wherein the movements are arranged to sterilize the respective two surfaces by the sterilizing devices.

Die US-Patentanmeldung US 2008/0 073 549 A1 beschreibt einen Elektronenstrahler mit einer Vakuumkammer, die eine bestimmte Breite aufweist. Innerhalb der Vakuumkammer ist ein Elektronenstrahler zum Erzeugen von Elektronen angeordnet. Ein längliches Strahlrohr erstreckt sich von der Vakuumkammer entlang einer longitudinalen Achse und weist an einem distalen Ende des Strahlrohrs ein Austrittsfenster auf. Das Strahlrohr besitzt eine Breite, die geringer ist als die Breite der Vakuumkammer. Der Elektronenerzeuger kann so geformt und dimensioniert sein, dass ein schmaler Elektronenstrahl gebildet wird, der in das Strahlrohr eintritt, dieses durchläuft und aus dem Austrittsfenster austritt.US patent application US 2008/0 073 549 A1 describes an electron emitter with a vacuum chamber having a certain width. Within the vacuum chamber, an electron emitter for generating electrons is arranged. An elongate jet pipe extends from the vacuum chamber along a longitudinal axis and has an exit window at a distal end of the jet pipe. The jet pipe has a width that is less than the width of the vacuum chamber. The electron generator may be shaped and dimensioned to form a narrow electron beam that enters the beam tube, passes through it and exits the exit window.

Die US-Patentanmeldung US 2009/0 045 350 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Sterilisieren von Behältnissen. Die Vorrichtung umfasst einen Behandlungskopf, der ein Austrittsfenster aufweist, durch das Ladungsträger austreten können, eine Ladungsträgerquelle zur Erzeugung von Ladungsträgern und eine Beschleunigungseinrichtung, die die Ladungsträger in Richtung des Austrittsfensters beschleunigt. Entsprechend der Erfindung ist der Querschnitt des Behandlungskopfes so dimensioniert, dass der Behandlungskopf durch die Öffnung des Behälters eingeführt werden kann, und die Beschleunigungseinrichtung beschleunigt die Ladungsträger dergestalt, dass die Ladungsträger, die aus dem Elektronenaustrittsfenster austreten, vorzugsweise direkt auf eine innere Wandung des Behältnisses gerichtet werden können.The US patent application US 2009/0 045 350 A1 describes a device for sterilizing containers. The device comprises a treatment head which has an exit window through which charge carriers can exit, a charge carrier source for generating charge carriers and an acceleration device which accelerates the charge carriers in the direction of the exit window. According to the invention, the cross-section of the treatment head is dimensioned so that the treatment head can be inserted through the opening of the container, and the accelerator accelerates the charge carriers such that the charge carriers emerging from the electron exit window are preferably directed directly onto an inner wall of the container can be.

Die internationale Patentanmeldung WO 97/07 024 A1 beschreibt ein Verfahren zum Sterilisieren von Packungen für fließfähige Produkte. Bei einem Verfahren zum Sterilisieren des Inneren eines zum Befüllen fertigen Behälters oder eines Verpackungsmaterials für einen Behälter wird ein Sterilisiereffekt durch Bestrahlung mittels eines Elektronenstrahls erreicht. Es wird eine als Röhre ausgebildete Elektronenkanone eingesetzt und der Sterilisiereffekt wird mittels des von der Elektronenkanone erzeugten Elektronenstrahls erzeugt.The international patent application WO 97/07 024 A1 describes a method for sterilizing packages for flowable products. In a method for sterilizing the interior of a container or a packaging material for a container finished for filling, a sterilizing effect is achieved by irradiation by means of an electron beam. An electron gun constructed as a tube is used and the sterilizing effect is generated by means of the electron beam generated by the electron gun.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Bestrahlung von Behältnissen mit Elektronen zu verbessern.It is an object of the invention to improve the irradiation of containers with electrons.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Bestrahlen eines Behältnisses mit Elektronen gemäß Anspruch 1 und durch eine Elektronenbestrahlungseinheit gemäß Anspruch 8 gelöst.This object of the invention is achieved by a method for irradiating a container with electrons according to claim 1 and by an electron irradiation unit according to claim 8.

Das Verfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung dient zum Bestrahlen eines Behältnisses mit Elektronen mittels einer Elektronenbestrahlungseinheit, die eine Elektronenerzeugungseinheit und einen Strahlfinger umfasst. Am von der Elektronenerzeugungseinheit abgewandten Ende des Strahlfingers ist ein Elektronenaustrittsfenster angeordnet. Der Strahlfinger weist eine innere Wandung und eine äußere Wandung auf, zwischen denen sich ein Zwischenraum befindet, in den ein Gasstrom einkoppelbar ist, wobei sich der Zwischenraum zu einer um, am oder neben dem Elektronenaustrittsfenster angeordneten Gasaustrittsöffnung hin öffnet. Das Verfahren umfasst die Schritte des Einführens des Strahlfingers durch eine Öffnung des Behältnisses in das zu bestrahlende Behältnis, des Einkoppelns eines Gasstroms in den Zwischenraum und des Ausblasens einer Innenseite des Behältnisses mit dem aus der Gasaustrittsöffnung austretenden Gasstrom und des Bestrahlens der Innenseite des Behältnisses mit Elektronen.The method according to embodiments of the invention is for irradiating a container with electrons by means of an electron irradiation unit comprising an electron-generating unit and a beam finger. At the end remote from the electron generating unit of the beam finger, an electron exit window is arranged. The jet finger has an inner wall and an outer wall, between which there is a gap into which a gas stream can be coupled, wherein the intermediate space opens to a gas outlet opening arranged around, at or next to the electron exit window. The method comprises the steps of introducing the beam finger through an opening of the container into the container to be irradiated, the coupling of a gas flow into the gap and the blowing out of an inside of the container with the emerging from the gas outlet opening gas stream and the irradiation of the inside of the container with electrons ,

Es ist von Vorteil, wenn der Gasstrom in Richtung vom Strahlfinger weg aus der Gasaustrittsöffnung austritt.It is advantageous if the gas flow exits the jet outlet in the direction away from the jet finger.

Es ist von Vorteil, wenn der Gasstrom im Wesentlichen in axialer Richtung des Strahlfingers aus der Gasaustrittsöffnung austritt.It is advantageous if the gas stream emerges from the gas outlet opening substantially in the axial direction of the jet finger.

Es ist von Vorteil, wenn der Gasstrom im Wesentlichen parallel zu den beschleunigten Elektronen aus dem Strahlfinger austritt.It is advantageous if the gas flow emerges from the jet finger substantially parallel to the accelerated electrons.

Es ist von Vorteil, wenn der Gasstrom in Richtung auf die Innenseite des Behältnisses hin gerichtet ist.It is advantageous if the gas flow is directed towards the inside of the container.

Es ist von Vorteil, wenn es sich bei dem Gasstrom um einen Druckluftstrom handelt.It is advantageous if the gas stream is a compressed air stream.

Es ist von Vorteil, wenn es sich bei dem Gasstrom um einen Strom aus gefilterter Luft handelt, welche trocken, ölfrei und staubfrei ist.It is advantageous if the gas stream is a stream of filtered air which is dry, oil-free and dust-free.

Eine Elektronenbestrahlungseinheit gemäß den Ausführungsformen der Erfindung umfasst eine Elektronenerzeugungseinheit und einen Strahlfinger, wobei am von der Elektronenerzeugungseinheit abgewandten Ende des Strahlfingers ein Elektronenaustrittsfenster angeordnet ist. Der Strahlfinger weist eine innere Wandung und eine äußere Wandung auf, zwischen denen sich ein Zwischenraum befindet, in den ein Gasstrom einkoppelbar ist, wobei sich der Zwischenraum zu einer um, am oder neben dem Elektronenaustrittsfenster angeordneten Gasaustrittsöffnung hin öffnet. Der Zwischenraum und die Gasaustrittsöffnung sind so ausgebildet, dass der aus der Gasaustrittsöffnung austretende Gasstrom zum Ausblasen einer zu bestrahlenden Oberfläche einsetzbar ist.An electron irradiation unit according to the embodiments of the invention comprises an electron-generating unit and a Beam finger, wherein at the end remote from the electron-generating unit of the beam finger, an electron exit window is arranged. The jet finger has an inner wall and an outer wall, between which there is a gap into which a gas stream can be coupled, wherein the intermediate space opens to a gas outlet opening arranged around, at or next to the electron exit window. The intermediate space and the gas outlet opening are formed such that the gas flow emerging from the gas outlet opening can be used to blow out a surface to be irradiated.

Es ist von Vorteil, wenn der Zwischenraum und die Gasaustrittsöffnung so ausgebildet sind, dass der Gasstrom in Richtung vom Strahlfinger weg aus der Gasaustrittsöffnung austritt.It is advantageous if the intermediate space and the gas outlet opening are formed such that the gas flow exits the gas outlet opening in the direction away from the jet finger.

Es ist von Vorteil, wenn der Zwischenraum und die Gasaustrittsöffnung so ausgebildet sind, dass der Gasstrom im Wesentlichen in axialer Richtung des Strahlfingers aus der Gasaustrittsöffnung austritt.It is advantageous if the intermediate space and the gas outlet opening are formed so that the gas stream emerges from the gas outlet opening substantially in the axial direction of the jet finger.

Es ist von Vorteil, wenn der Zwischenraum und die Gasaustrittsöffnung so ausgebildet sind, dass der Gasstrom im Wesentlichen parallel zu den beschleunigten Elektronen aus dem Strahlfinger austritt.It is advantageous if the intermediate space and the gas outlet opening are formed such that the gas flow emerges from the jet finger substantially parallel to the accelerated electrons.

Es ist von Vorteil, wenn die Elektronenbestrahlungseinrichtung zur Bestrahlung eines Behältnisses mit Elektronen einsetzbar ist, wobei der Gasstrom und die beschleunigten Elektronen in Richtung auf eine Innenseite des Behältnisses hin gerichtet sind.It is advantageous if the electron irradiation device can be used to irradiate a container with electrons, the gas flow and the accelerated electrons being directed towards an inside of the container.

Es ist von Vorteil, wenn zwischen der inneren Wandung und der äußeren Wandung mindestens ein Abstandshalter angeordnet ist.It is advantageous if at least one spacer is arranged between the inner wall and the outer wall.

Es ist von Vorteil, wenn die innere Wandung des Strahlfingers als Innenrohr und die äußere Wandung des Strahlfingers als Außenrohr ausgebildet ist.It is advantageous if the inner wall of the beam finger is designed as an inner tube and the outer wall of the beam finger as an outer tube.

Es ist von Vorteil, wenn es sich bei dem Innenrohr und dem Außenrohr um konzentrische Rohre handelt.It is advantageous if the inner tube and the outer tube are concentric tubes.

Es ist von Vorteil, wenn der Zwischenraum als ringsum umlaufender zylindrischer Spalt ausgebildet ist.It is advantageous if the gap is formed as a circumferential cylindrical gap around.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:The invention will be further described with reference to several embodiments shown in the drawings. Show it:

1 eine Ansicht einer Elektronenbestrahlungseinheit, die eine Elektronenerzeugungseinheit und einen Strahlfinger umfasst; 1 a view of an electron irradiation unit comprising an electron-generating unit and a beam finger;

2 eine schematische Darstellung der Erzeugung und Beschleunigung von Elektronen in der Elektronenerzeugungseinheit; 2 a schematic representation of the generation and acceleration of electrons in the electron-generating unit;

3A einen doppelwandigen Strahlfinger, bei dem das Außenrohr gegenüber dem Innenrohr etwas vorsteht; 3A a double-walled beam finger, wherein the outer tube protrudes slightly with respect to the inner tube;

3B einen doppelwandigen Strahlfinger, bei dem das Innenrohr gegenüber dem Außenrohr etwas vorsteht; 3B a double-walled beam finger, wherein the inner tube protrudes slightly from the outer tube;

3C einen doppelwandigen Strahlfinger, bei dem das Außenrohr mit dem Innenrohr bündig abschließt; und 3C a double-walled beam finger, in which the outer tube is flush with the inner tube; and

4 eine Veranschaulichung des Verfahrens zum Reinigen und Bestrahlen von Behältnissen. 4 an illustration of the method for cleaning and irradiation of containers.

In 1 ist eine Elektronenbestrahlungseinheit 1 gezeigt, die eine Elektronenerzeugungseinheit 2 und einen Strahlfinger 3 umfasst. Derartige Elektronenbestrahlungseinheiten werden insbesondere zur Sterilisierung von Behältnissen, insbesondere von Flaschen und Vorformlingen eingesetzt. Innerhalb der Elektronenerzeugungseinheit 2 werden Elektronen erzeugt und beschleunigt, und der Strahlfinger 3 wird mit den beschleunigten Elektronen beschickt. Am von der Elektronenerzeugungseinheit 2 abgewandten Ende des Strahlfingers 3 ist ein Elektronenaustrittsfenster 4 angeordnet, aus dem die beschleunigten Elektronen austreten. Innerhalb der Elektronenerzeugungseinheit 2 und des Strahlfingers 3 herrscht ein Vakuum. Das Elektronenaustrittsfenster 4 kann beispielsweise aus einer dünnen Metallfolie bestehen, beispielsweise aus einer Titanfolie mit einer Dicke zwischen 7 μm und 25 μm. Alternativ können auch Folien aus Diamant oder Schichten aus Glas als Elektronenaustrittsfenster eingesetzt werden.In 1 is an electron irradiation unit 1 shown an electron-generating unit 2 and a beam finger 3 includes. Such electron irradiation units are used in particular for the sterilization of containers, in particular of bottles and preforms. Within the electron-generating unit 2 electrons are generated and accelerated, and the beam finger 3 is charged with the accelerated electrons. Am from the electron-generating unit 2 opposite end of the beam finger 3 is an electron exit window 4 arranged, from which the accelerated electrons emerge. Within the electron-generating unit 2 and the beam finger 3 there is a vacuum. The electron exit window 4 may for example consist of a thin metal foil, for example of a titanium foil with a thickness between 7 microns and 25 microns. Alternatively, films of diamond or layers of glass can be used as electron exit window.

Der Durchmesser des Strahlfingers 3 ist dabei so gewählt, dass der Strahlfinger 3 in die Öffnung 5 des Behältnisses 6 eingeschoben werden kann, um die Innenseite des Behältnisses 6 mit Elektronen zu bestrahlen. Bei dem Behältnis 6 kann es sich beispielsweise um eine PET-Flasche oder um einen Vorformling handeln. Durch das Eintauchen und anschließende Herausziehen des Strahlfingers 3 in das bzw. aus dem Behältnis 6 wird eine gleichmäßige Bestrahlung der Innenseite des Behältnisses 6 ermöglicht. Das so sterilisierte Behältnis 6 kann anschließend befüllt werden.The diameter of the jet finger 3 is chosen so that the beam finger 3 in the opening 5 of the container 6 can be inserted to the inside of the container 6 to be irradiated with electrons. At the container 6 it may be, for example, a PET bottle or a preform. By dipping and then pulling out the jet finger 3 in or out of the container 6 becomes a uniform irradiation of the inside of the container 6 allows. The container so sterilized 6 can then be filled.

In 2 ist schematisch gezeigt, wie innerhalb der Elektronenerzeugungseinheit 2 Elektronen erzeugt, beschleunigt und in den Strahlfinger 3 eingekoppelt werden. Hierzu umfasst die Elektronenerzeugungseinheit 2 eine Heizkathode 7 zur Erzeugung der Elektronen, ein oder mehrere Beschleunigungsgitter 8, 9 sowie eine Lochanode 10. Innerhalb der Elektronenerzeugungseinheit 2 und innerhalb des Strahlfingers 3 herrscht ein Vakuum. Durch das Anlegen von geeigneten Beschleunigungsspannungen zwischen der Heizkathode 7, den Beschleunigungsgittern 8, 9 und der Lochanode 10 werden die Elektronen beschleunigt und in den Strahlfinger 3 eingekoppelt. Alternativ oder zusätzlich zu den Beschleunigungsgittern können auch elektronenoptische Elemente zur Führung des Elektronenstrahls vorgesehen sein. An dem am unteren Ende des Strahlfingers 3 befindlichen Elektronenaustrittsfenster 4 treten die beschleunigten Elektronen aus.In 2 is shown schematically as within the electron-generating unit 2 Electrons generated, accelerated and in the beam finger 3 be coupled. For this purpose, the electron-generating unit comprises 2 a heating cathode 7 for generating the electrons, one or more acceleration gratings 8th . 9 as well as a hole anode 10 , Within the electron-generating unit 2 and within the beam finger 3 there is a vacuum. By applying suitable acceleration voltages between the heating cathode 7 , the acceleration grids 8th . 9 and the hole anode 10 the electrons are accelerated and into the beam finger 3 coupled. Alternatively or in addition to the acceleration gratings, electron-optical elements for guiding the electron beam can also be provided. At the bottom of the jet finger 3 located electron exit window 4 the accelerated electrons exit.

Entsprechend den Ausführungsformen der Erfindung ist vorgesehen, die Wandung des Strahlfingers 3 doppelwandig auszuführen, um die zu bestrahlende Oberfläche parallel zur Bestrahlung mit Elektronen mit Druckluft beaufschlagen zu können. Eine entsprechende Ausführungsform ist in 3A dargestellt. Das Innenrohr 11 wird ringsum von einem Außenrohr 12 umschlossen. Am Ende des Innenrohrs 11 ist das Elektronenaustrittsfenster 4 angebracht, aus dem die beschleunigten Elektronen austreten. Innerhalb des Innenrohrs 11 herrscht ein Vakuum. Zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 12 befindet sich ein ringsum umlaufender Zwischenraum 13, in den von der Elektronenerzeugungseinheit 2 aus Druckluft eingekoppelt wird. Dabei ist die Druckluftzuführung für den Zwischenraum 13 von dem ansonsten innerhalb der Elektronenbestrahlungseinheit 1 herrschenden Vakuum abgedichtet. Durch die kontinuierliche Beaufschlagung mit Druckluft wird erreicht, dass um das Elektronenaustrittsfenster 4 an der ringsum umlaufenden Luftaustrittsöffnung 14 Druckluft in Richtung der Pfeile 15 ausströmt. Die Richtung der aus dem Elektronenaustrittsfenster 4 austretenden beschleunigten Elektronen entspricht dabei im Wesentlichen der Richtung des Druckluftstroms. Mit Hilfe dieses Druckluftstroms kann eine zu bestrahlende Oberfläche, beispielsweise die Innenseite eines zu bestrahlenden Behältnisses während der Bestrahlung von Staub und Schmutz gereinigt werden. Hierzu sollte die in den Zwischenraum 13 eingespeiste Druckluft vorzugsweise gefiltert, trocken, ölfrei und staubfrei sein. Durch das gleichzeitige Beaufschlagen der Innenseite des zu bestrahlenden Behältnisses mit Elektronen und Druckluft wird erreicht, dass an der Innenseite befindlicher Staub oder Schmutz vor der Elektronenbestrahlung weggeblasen wird.According to the embodiments of the invention is provided, the wall of the beam finger 3 double-walled in order to be able to apply compressed air to the surface to be irradiated parallel to the irradiation with electrons. A corresponding embodiment is in 3A shown. The inner tube 11 gets around from an outer tube 12 enclosed. At the end of the inner tube 11 is the electron exit window 4 attached, from which the accelerated electrons emerge. Inside the inner tube 11 there is a vacuum. Between the inner tube 11 and the outer tube 12 There is an all-round space around 13 in the electron-generating unit 2 is coupled from compressed air. Here is the compressed air supply for the gap 13 otherwise within the electron beam unit 1 sealed vacuum prevailing. The continuous application of compressed air ensures that around the electron exit window 4 on the all-round air outlet opening 14 Compressed air in the direction of the arrows 15 flows. The direction of the electron exit window 4 Exiting accelerated electrons corresponds essentially to the direction of the compressed air flow. With the help of this compressed air flow, a surface to be irradiated, for example the inside of a container to be irradiated, can be cleaned during the irradiation of dust and dirt. This should be in the interspace 13 fed compressed air preferably filtered, dry, oil-free and dust-free. By simultaneously applying to the inside of the container to be irradiated with electrons and compressed air is achieved that located on the inside dust or dirt is blown away before electron irradiation.

Bei der in 3A gezeigten Ausführungsform ist das Außenrohr 12 etwas langer ausgebildet als das Innenrohr 11, so dass das Außenrohr 12 gegenüber dem Innenrohr 11 etwas vorsteht und das Innenrohr 11 vollständig umschließt. Dadurch wird ein gewisser Schutz des Elektronenaustrittsfensters 4 erreicht.At the in 3A the embodiment shown is the outer tube 12 slightly longer than the inner tube 11 so that the outer tube 12 opposite the inner tube 11 something protrudes and the inner tube 11 completely encloses. This will provide some protection of the electron exit window 4 reached.

Im Unterschied dazu ist bei der in 3B gezeigten Ausführungsform das Außenrohr 17 etwas kürzer ausgebildet als das Innenrohr 16. Hier steht also das Innenrohr 16 gegenüber dem Außenrohr 17 etwas vor, und das Außenrohr 17 ist etwas zurückversetzt angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass die in Richtung der Pfeile 18 ausströmende Druckluft vom Elektronenaustrittsfenster 4 ferngehalten wird.In contrast, at the in 3B embodiment shown, the outer tube 17 a little shorter than the inner tube 16 , Here is the inner tube 16 opposite the outer tube 17 something in front, and the outer tube 17 is arranged a bit backwards. This will accomplish that in the direction of the arrows 18 escaping compressed air from the electron exit window 4 is kept away.

Entsprechend einer weiteren, in 3C gezeigten Ausführungsform können Innenrohr 19 und Außenrohr 20 auch bündig miteinander abschließen, so dass hier rund um das Elektronenaustrittsfenster 4 entsprechend den Pfeilen 21 ein gleichmäßiger Austritt von Druckluft aus der umlaufenden Luftaustrittsöffnung 22 erfolgt.According to another, in 3C shown embodiment, inner tube 19 and outer tube 20 also flush with each other, so here around the electron exit window 4 according to the arrows 21 a uniform outlet of compressed air from the circulating air outlet opening 22 he follows.

Bislang war der Zwischenraum 13 zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 12 als zylindrisch umlaufender Zwischenraum 13 beschrieben worden. Hier sind jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar. Beispielsweise können zwischen Innenrohr und Außenrohr Abstandselemente vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, den Zwischenraum als umlaufenden Spalt auszubilden. Vielmehr kann der Zwischenraum beispielsweise durch in Längsrichtung verlaufende Lamellen in einzelne Segmente unterteilt sein. Alternativ dazu wäre es auch denkbar, um das Austrittsfenster herum einen oder mehrere Kanäle für die Druckluft anzubringen.So far, the gap was 13 between inner tube 11 and outer tube 12 as a cylindrical circumferential space 13 been described. However, other embodiments are conceivable here as well. For example, spacer elements can be provided between inner tube and outer tube. In addition, it is not necessary to form the gap as a circumferential gap. Rather, the gap may be divided into individual segments, for example, by slats extending in the longitudinal direction. Alternatively, it would also be conceivable to attach one or more channels for the compressed air around the exit window.

Das Verfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung zum Reinigen und Bestrahlen der Innenwandung eines Behältnisses ist in 4 veranschaulicht. Der doppelwandige Strahlfinger 3 wird in die Öffnung 5 des Behältnisses 6 eingetaucht. Der Zwischenraum 13 zwischen Innenrohr 11 und Außenrohr 12 wird mit einem gleichmäßigen Druckluftstrom beaufschlagt, so dass rund um das Elektronenaustrittsfenster 4 entsprechend den Pfeilen 23 gleichmäßig Druckluft austritt. Die Druckluft tritt also im Wesentlichen in axialer Richtung des Strahlfingers 3 aus. Die beschleunigten Elektronen treten entsprechend den Pfeilen 24 aus dem Elektronenaustrittsfenster aus, so dass die Druckluft und die beschleunigten Elektronen im Wesentlichen parallel zueinander austreten. Auf diese Weise wird eine gleichzeitige Beaufschlagung der Innenwandung des Behältnisses 6 mit Druckluft und mit Elektronen erreicht. Dadurch wird im Inneren des Behältnisses 6 befindlicher Staub bzw. Schmutz aufgewirbelt, so dass die Elektronen in der Lage sind, die Innenwandung des Behältnisses 6 zu erreichen und zu sterilisieren.The method according to embodiments of the invention for cleaning and irradiating the inner wall of a container is shown in FIG 4 illustrated. The double-walled beam finger 3 gets into the opening 5 of the container 6 immersed. The gap 13 between inner tube 11 and outer tube 12 is supplied with a uniform compressed air flow, so that around the electron exit window 4 according to the arrows 23 Evenly compressed air escapes. The compressed air thus occurs essentially in the axial direction of the jet finger 3 out. The accelerated electrons occur according to the arrows 24 from the electron exit window, so that the compressed air and the accelerated electrons emerge substantially parallel to each other. In this way, a simultaneous loading of the inner wall of the container 6 achieved with compressed air and with electrons. This will be inside the container 6 dust or dirt whirled up, so that the electrons are capable of the inner wall of the container 6 to reach and sterilize.

Claims

Method for irradiating a container ( 6 ) with electrons by means of an electron irradiation unit ( 1 ), which is an electron-generating unit ( 2 ) and a beam finger ( 3 ), in which of the electron-generating unit ( 2 ) facing away from the end of the beam finger ( 3 ) an electron exit window ( 4 ), wherein the beam finger ( 3 ) an inner wall ( 11 . 16 . 19 ) and an outer wall ( 12 . 17 . 20 ) between which there is a gap ( 13 ), in which a gas stream can be coupled, wherein the intermediate space ( 13 ) to one around, at or next to the electron exit window ( 4 ) arranged gas outlet opening ( 14 ), and wherein the method comprises the following steps: - inserting the beam finger ( 3 ) through an opening ( 5 ) of the container ( 6 ) in the container to be irradiated ( 6 ), - coupling a gas stream into the intermediate space ( 13 ) and blowing out an inside of the container ( 6 ) with the from the gas outlet opening ( 14 ) leaving the gas stream; - irradiation of the inside of the container ( 6 ) with electrons.

A method according to claim 1, characterized in that the gas flow in the direction away from the jet finger out of the gas outlet opening.

A method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the gas stream emerges from the gas outlet opening substantially in the axial direction of the jet finger.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas stream emerges from the jet finger substantially parallel to the accelerated electrons.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the gas flow is directed towards the inside of the container

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is the gas stream is a compressed air stream.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is the gas stream is a stream of filtered air, which is dry, oil-free and dust-free.

Electron irradiation unit ( 1 ), which is an electron-generating unit ( 2 ) and a beam finger ( 3 ), in which of the electron-generating unit ( 2 ) facing away from the end of the beam finger ( 3 ) an electron exit window ( 4 ), wherein the beam finger ( 3 ) an inner wall ( 11 . 16 . 19 ) and an outer wall ( 12 . 17 . 20 ) between which there is a gap ( 13 ), in which a gas stream can be coupled, wherein the intermediate space ( 13 ) to one around, at or next to the electron exit window ( 4 ) arranged gas outlet opening ( 14 ), the space ( 13 ) and the gas outlet ( 14 ) are formed so that from the gas outlet opening ( 14 ) leaving gas stream is used to blow out a surface to be irradiated.

Electron irradiation unit according to claim 8, characterized in that the intermediate space and the gas outlet opening are formed so that the gas flow in the direction away from the jet finger out of the gas outlet opening.

Electronization unit according to claim 8 or claim 9, characterized in that the intermediate space and the gas outlet opening are formed so that the gas stream emerges from the gas outlet opening substantially in the axial direction of the jet finger.

Electronization unit according to one of claims 8 to 10, characterized in that the intermediate space and the gas outlet opening are formed so that the gas stream emerges from the jet finger substantially parallel to the accelerated electrons.

Electron irradiation unit according to one of claims 8 to 11, characterized in that the electron irradiation device is used for irradiating a container with electrons, wherein the gas stream and the accelerated electrons are directed towards an inside of the container.

Electronization unit according to one of claims 8 to 12, characterized by at least one of the following: - The gas stream is a compressed air stream; - The gas stream is a stream of filtered air that is dry, oil-free and dust-free.

Electron irradiation unit according to one of claims 8 to 13, characterized by at least one of the following: - between the inner wall and the outer wall, at least one spacer is arranged; - The inner wall of the beam finger is designed as an inner tube and the outer wall of the beam finger is designed as an outer tube; - The inner wall of the beam finger is designed as an inner tube and the outer wall of the beam finger is designed as an outer tube, wherein it is the inner tube and the outer tube is concentric tubes; - The space is designed as a circumferential cylindrical gap around.