有冷却突缘的电子束发射器及冷却电子束发射器的方法

摘要

本发明涉及一种电子束发射器，其包括壳体和窗，所述壳体包绕能够在所述壳体内发射电子的阴极，所述窗使所发射的所述电子能够退出所述壳体，其中，所述壳体具有开口，所述开口适于至少部分地接合高电压连接器组件，所述组件适于将所述阴极连接到电源，所述电子束发射器还包括：冷却突缘（50），其围绕所述开口并具有在入口（56）和出口（58）之间延伸的内部通道（54），所述内部通道（54）用于接纳使所述高电压连接器组件（30）冷却的冷却流体。本发明还涉及冷却电子束装置的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及电子束发射器。更具体地，本发明涉及具有冷却突 缘的电子束发射器，该冷却突缘用于降低电子束发射器的温度。本发 明还涉及冷却电子束装置的方法。

背景技术

电子束发射器已经公知有很长时间了，并且由于其优于其他技 术的一些优点，不同的应用不断出现。

在例如液态食品包装中，电子束照射已被认为是一种用于杀菌 目的的有前景的替代方案，涉及过氧化氢的湿法化学过程一直是用于 杀菌目的的传统的技术平台（platform）。但是电子束发射器可被用来 对包装材料进行充分的杀菌，从而消除了包装机内的湿法化学过程的 负面后果。

当论及电子束发射器时，不同的问题需要考虑，其中，过多的 热量是一个重要的方面。电子束发射器通常包括包绕电动阴极和出射 窗的主体，电子束发射器在启动时，将提供发射电子云或发射电子 束。由于电子束发射器内有散射的电子以及高温电子产生丝状体，因 而在电子束发射器的主体内散逸的热量会多并且主体内的温度会高。

基于这个原因，可对出射窗进行外部冷却，以提高出射窗的稳 定性以及延长出射窗的工作寿命时间。

然而，还需要降低连接器区域的温度，即降低在阴极连接到电 源的位置的温度。这是由于过量的热量从主体朝向连接器区域传递这 样的事实。在这个位置，温度不应超过70℃，优选保持在低于50℃， 以便使连接器区域有最佳的性能。为了提供必要的冷却，需要一种简 单的、廉价的冷却方案。

因此，需要一种改进的电子束发射器，它能够使连接器区域高 效冷却。另外，还需要一种能通过不太复杂的、更具成本效益的解决 方案对其连接器区域进行冷却的电子束发射器。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于电子束照射的装置，在该装置 中，上述应该考虑的事项被考虑了并得以解决。

在本发明的一种实施方式中，一种电子束发射器包括壳体和 窗，所述壳体包绕能够在所述壳体内发射电子的阴极，所述窗使所发 射的所述电子能够退出所述壳体。所述壳体具有开口，所述开口适于 至少部分地接合高电压连接器组件，所述组件适于将所述阴极连接到 电源。所述电子束发射器还包括：冷却突缘，该冷却突缘围绕所述开 口并具有在入口和出口之间延伸的内部通道，所述内部通道用于接纳 使所述高电压连接器组件冷却的冷却流体。

所述冷却突缘的所述内部通道可以是圆形环，其有益效果在于 所述冷却突缘可以对所述电子束发射器的连接区域提供改善的冷却效 果。

所述冷却突缘的横截面基本上是U形的，从而使所述冷却突 缘的所述内部通道被所述壳体的外表面密封。由于所述壳体的壁直接 接触在所述冷却突缘内流动的冷却流体，因此，提供了高效的冷却。

所述冷却突缘可以包括用于在所述冷却突缘和所述壳体的所述 外表面之间提供流体密封的密封件。因此，冷却流体的可能的泄漏被 阻止了。

所述入口和所述出口可被布置在所述冷却突缘的相对侧上，其 有益效果在于冷却流体能够从所述入口沿两个方向均匀地流到所述出 口。

所述开口可以具有圆形形状，并且所述冷却突缘可以具有环形 形状。因此，在所述冷却突缘的所述内部通道中将不会有尖角，其有 益效果在于所述冷却流体的流动中将不会有不期望的湍流。

所述开口可布置在所述壳体的轴向边缘上，从而有利于将电源 安装和连接到所述电子束发射器壳体的程序。

电绝缘体可以在所述壳体和所述阴极之间被布置在所述开口 处，其中，所述电绝缘体可以由陶瓷材料制成。

本发明还涉及灌装机，该灌装机能够提供包封液态食品的基于 纸板的包装件，该灌装机包含如上所述的电子束发射器。

本发明还涉及一种用于冷却电子束发射器的方法，所述电子束 发射器包括壳体和窗，所述壳体包绕能够在所述壳体内发射电子的阴 极，所述窗使所发射的所述电子能够退出所述壳体。所述壳体具有开 口，所述开口适于至少部分地接合高电压连接器组件，所述组件适于 将所述阴极连接到电源。所述方法包括以下步骤：提供冷却突缘，所 述冷却突缘围绕所述开口并具有在入口和出口之间延伸的内部通道， 以及将冷却流体供应至所述入口以用于冷却所述高电压连接器组件。

本发明还涉及一种用于在灌装机中通过电子束发射器对基于纸 板的包装材料进行杀菌的方法，该方法包括前述方法。

附图说明

在下文中，将参照附图描述本发明，其中：

图1是根据一实施方式所示出的电子束发射器的等距视图;

图2是根据一实施方式所示出的电子束发射器的阴极的等距视 图;

图3是根据一实施方式所示出的电子束发射器的连接器组件与 一部分所述壳体的分解等距剖视图;

图4是图3所示出的连接器组件和壳体的部分在组装状态下的 等距视图;

图5是根据一实施方式所示出的冷却突缘的等距视图;

图6是根据一个实施方式所示出的包含电子束发射器的灌装机 的侧视图。附图不是按比例绘制的。

具体实施方式

参照图1，其示出了电子束发射器10。电子束发射器具有在第 一端部14和第二端部16之间延伸的壳体12。具有管状的形状并形成 电子束发射器10的主体的壳体12设置有沿壳体12的纵向轴线延伸的 电子出射窗18。

在壳体12的第一端部14具有开口20，阴极22（图2中所 示）可通过开口20插入并与电子出射窗18横向对齐。开口20适于接 合高电压连接器组件，该连接器组件的电绝缘盘24被插入到开口20 并定位在壳体12的周缘和连接器组件的阳连接器部件26之间。阳连 接器部件26其一端连接到阴极22，并且其另一端连接到阴连接器部件 38（图3中所示），所述阴连接器部件38连接到电源。绝缘盘24使阴 极22电绝缘。

参照图2，其更详细地示出了阴极22和高电压连接器组件的 一些部分。具有环形形状的电绝缘材料24围绕着阳连接器部件26。阴 极22在壳体12内延伸，并具有与壳体12的出射窗18的长度相称的 长度。阴极22包括在本领域中公知的一些组件，例如丝状体、控制栅 等。

现在参考图3和图4，其示出了电子束发射器的高电压连接器 组件30。连接器组件30被提供至图1所示的电子束发射器10的第一 端部14并包括形成第一端部14的一些部件。

阳连接器部件26由电绝缘材料的环形盘24围绕，并通过圆形 突缘34连接到壳体12的壁32。优选地，提供由不锈钢制成的环36以 将突缘34保持在壳体12上的适当位置。事实上，环36与在壳体12 中的槽68配合以形成突缘34的端部挡块。环形盘24优选地由陶瓷材 料制成，陶瓷材料例如包括Al2O3。壳体12由不锈钢制成，但具有优 选由包括铁（Fe）、镍（Ni）和铜（Co）的合金制成的端部70，该合 金具有介于陶瓷材料和不锈钢之间的导热系数。

阴连接器部件38适于电连接到阳连接器部件26，并且可以包 括用于连接到阴极22的不同部分的不同的连接器39a，39b和39c。阴 连接器部件38通过电缆（未示出）连接到电源（未示出）。例如，第 一连接器39a可提供电压到丝状体（未示出），第二连接器39b可提供 电压到控制栅（未示出），并且第三连接器39c可提供电压到阴极主体 （未示出）。但是也可以利用不同的连接器配置，以使阴极具有足够的 功能。

间隔件40被进一步设置在阴连接器部件38与陶瓷盘24之 间。

冷却突缘50设置在壳体12的部分70的壁32的外表面上，优 选与阳连接器部件26和连接器39a、39b、39c的接口以及陶瓷盘24 轴向对准。冷却突缘50具有圆环形形状，并且通过两个O形环52a， 52b抵靠壁32密封。

冷却突缘50具有有角的U形横截面，以便在冷却突缘50的 内壁和壳体12的部分70的壁32之间形成矩形的内部通道54。冷却突 缘50还设置有入口56和出口58。入口56和出口58优选地设置在冷 却突缘50的相对侧上，使得冷却流体（例如水）可以进入冷却突缘50 的内部通道54，并沿相反的方向朝出口58流动，在出口58冷却流体 能排出冷却突缘50。优选地，入口56和出口58通过闭路循环系统连 接，闭路循环系统包括例如流体管线、泵、热交换器等。该循环系统 因此可以远离电子束发射器设置，并且因此可以形成已有冷却系统的 一部分，具体取决于电子束发射器的特定的应用和实施。

冷却突缘50具有若干接收孔60，接收孔60在内部通道54的 外部轴向延伸通过冷却突缘50。接收孔60被配置成接收用于将冷却突 缘50固定到突缘34中的螺纹孔的螺栓62或其他紧固件。阴连接器部 件38提供有螺栓66，以将其固定到突缘34中的螺纹孔，并因此也将 其固定在壳体12上。阴连接器部件38的螺栓66延伸通过突缘34中 的一些孔60，这些孔没有设置螺纹。

参照图5，其更详细地示出了冷却突缘50。在这里，冷却突缘 50具有圆环形状，使得其可装配至电子束发射器的圆筒形壳体。也可 以使用例如矩形等其他形状，只要冷却突缘50的内尺寸与壳体12的 第一端部14的外尺寸相称。冷却突缘50可以由各种材料制成，这些 材料诸如例如不锈钢或例如有防腐蚀涂层的铝。另外，两个槽64，65 邻近内部通道54设置，用于接纳示于图3的O形环52a，52b，从而 防止冷却流体泄漏出来。

参照图6，其示出了灌装机100，灌装机100利用了两个方向 相对的电子束发射器110。电子束发射器110按照已经参考图1至5所 描述的内容进行构造。当采用电子束发射器110在自动包装机中对包 装材料进行杀菌时，它们例如可按如在图6中所示的方式进行布置。 图6示出了无菌室112，其中，从储料卷轴116退绕的包装材料卷材 114通过通道118被输送到无菌室112。在无菌室112中保持无菌气 氛，并且为了使得受感染的空气不能通过通道118穿透进来，可在无 菌室112内保持轻微的超压。使引入无菌室112的卷材114在电子束 发射器110的出射窗120朝向包装材料卷材114的内表面和外表面的 情况下通过电子束发射器110。通过基本上呈S形的X-射线屏蔽件111 从环境屏蔽掉电子束发射器110。在包装材料卷材114通过电子束发射 器110时，卷材114的表面受来自发射器110的能量富集的电子的电 子束的影响，于是卷材的内侧和外侧被灭菌。此后，卷材被引导进入 管状物成形部分，由此卷材通过弯曲辊122，并形成管状物，从而， 卷材114的纵向边缘彼此接合并且通过纵向密封装置124密封。经灭 菌的包装材料的管状物126通过供给导管128填充无菌内含物，然后 管状物126被排出无菌室112，并借助密封装置130通过横贯管状物 126的纵向方向的反复横向密封被分成单个的包装容器132。然后，通 过在密封区域的切割可以将形成的包装单元132分离成单个的包装容 器，并可通过折叠或其他手段形成为平行六面体包装件或其他外形的 包装件。

虽然已经描述了特定的实施方式，但应当理解，可以在不脱离 所附权利要求中所限定的范围的情况下，对所述电子束发射器进行各 种修改。