CN102470941A - 用于提供清洁空气的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种给装置(1)提供清洁空气流的设备(3)。该设备包括弯曲导管(29)和过滤器(43)，该弯曲导管具有布置在位于装置外部的第一端(31)和布置在位于装置内部的第二端(33)。来自装置外部的空气通过过滤器清洁，通过导管传输到装置中，并且与导管的纵向中心轴(L)正交的该导管的横截面是变化的。更具体而言，在第一端的横截面与在第二端的横截面不同，其中相较于在第一端(31)的横截面，在第二端(33)的横截面有更多拐角。该设备的特征在于，该导管以第一端(31)的纵向中心轴(L)方向与第二端(32)的纵向中心轴方向成角度的方式弯曲，并且其中该过滤器布置在该弯曲相对于清洁空气流的上游。

Description

用于提供清洁空气的设备

技术领域

本发明涉及一种给装置提供清洁空气流的设备。该设备包括弯曲导管和过滤器，该弯曲导管具有布置在位于装置外部的第一端和布置在位于装置内部的第二端。来自装置外部的空气通过过滤器清洁，通过导管传输到装置中。

背景技术

在食品行业，饮料和其他产品常用纸基或纸板基包装物包装。用于液体食品的包装物经常由包装层压板制成，该包装层压板具有纸基或纸板基的核心层，和至少在核心层将形成包装物内面的那一侧外部的热塑性材料液密层。

一种常见的包装物是所谓的纸瓶。基本上，纸瓶由下部和上部组成，该下部以类似于上述包装层压板的套筒形式存在，该上部具有颈部的塑料顶部形式，该颈部安装有打开/关闭装置，例如螺帽。

公知的包装机器上，纸瓶制成时底部，即套筒端部，是开口的。然后，将该开口的纸瓶倒置放置在传输带上传输到杀菌站至少内部杀菌以便延长包装在纸瓶中的产品的保质期。根据所需保质期的长短，以及纸瓶是否在冷藏环境或室温下销售和保存，来选择杀菌等级。杀菌后，纸瓶进一步传输到填充站填充产品、到密封站密封该底部开口、以及到最后折叠站对底部进行最后折叠。该杀菌站、填充站、密封站和最后折叠站都包括在装置中，进而包括在包装机器中。

为了防止纸瓶内部再污染，至少在装置的杀菌站、填充站和密封站的上部保持无菌环境非常重要，布置该上部容纳输送通过装置的纸瓶开口的底部。在公知的包装机器中，作为保持所需无菌的一个操作，连续不断地将无菌空气引入装置密封站区域的顶部。无菌空气通过导管提供，其同样包含在包装机器中，布置该导管的第一端在该装置外部以及布置该导管的第二端在该装置内部。该导管装备有无菌过滤器，来自周围环境的空气在被引入到装置之前通过此处被过滤。大多数市售的过滤器是矩形的，为了使过滤器和导管相匹配，该导管具有对应的矩形横截面。

已填充开口纸瓶的密封发生在导管的第二端。纸瓶被挤压并且底部平放以有效进行底部密封，该填充产品可能会溅出。如果过滤器被溅出物击中并因此而被污染，就危及装置中所需的无菌环境。使用在这种应用类型中的过滤器是不可洗的。因此，为保护过滤器不被溅到，导管弯曲到接近90度，并且在从导管的第一(外部)端朝向第二(内部)端的方向能看到弯曲之前布置过滤器。因为过滤器被隐藏在弯曲之外，所以产品的任何溅出将撞击在导管的内壁而不是过滤器上。导管的内壁相对容易清洁，这使得在装置中获得所需无菌环境变得容易。

然而，在上述类型弯曲导管的内部，在弯曲处会产生通过导管的分离气流。这种分离气流可能导致在导管内部产生非期望方向的空气流。这包含风险，即来自装置内部的空气，可能来自装置中通常不是无菌环境部分的空气被吸入导管，这可能危及装置内部所需的无菌环境。

已通过不使用弯曲导管，而是在直导管内过滤器下方布置带孔板的方式来试图解决上述问题。该带孔板的用途是通过收集由纸瓶底部密封导致的任何溅出产品来保护过滤器。然而，这些带孔板相对难清洁，这使得在密封站获得无菌环境变得困难。进一步，存在溅在板上的产品从板上滴到尚未密封的包装物的风险。

发明内容

本发明的目的是给装置提供至少部分消除现有技术潜在限制的清洁空气流的设备。本发明的基本构思是提供具有保护过滤器的弯曲和防止导管内部产生分离气流的变化的横截面的导管，使得能够在装置内保持所需环境。

所附的权利要求定义了用于实现上述目的的设备，在下文阐述该设备。

根据本发明所述的给装置提供清洁空气流的设备，其包括弯曲导管和过滤器，该弯曲导管具有布置在位于装置外部的第一端和布置在位于装置内部的第二端。来自装置外部的空气通过过滤器清洁，通过导管传输到装置中。该设备的特征在于，与导管的纵向中心轴正交的该导管的横截面是变化的，在第一端的横截面与在第二端的横截面不同。

提供给装置的空气根据具体应用具有不同的纯度。作为一个示例，提供给装置的空气是无菌的，在这种情况下，使用无菌过滤器如HEPA过滤器来过滤该空气。

该导管能以不同方式弯曲，例如，其能为接近90度的弯曲或更平滑的弧形或甚至扭曲，一次或一次以上。由于弯曲，如上所述过滤器受到保护以防止被溅。当然，为了使其成为可能，该过滤器必须布置在弯曲的合适的一侧，即，沿导管中所需气流方向看，在弯曲的上游。

正如介绍中提到，市售过滤器有预定的形状，更具体地说，这些过滤器是矩形的，为了使该过滤器容易并有效地用于与导管连接，该导管不能有任何配置，至少在与过滤器结合的区域不能有。然而，如上所述，如果整个导管的横截面是矩形并包括弯曲，则在导管内将产生分离气流。通过以适当方式改变导管横截面，能防止分离气流，或至少大量减少分离气流，这使得能够在导管内部以及导管和装置之间建立基本上单向的气流，进而能够保持装置内所需的环境。

能以多种不同的方式对导管横截面进行适当的改变。作为一个示例，本发明的设备能如此构建，使得所述横截面沿着导管的纵向中心轴从第一端的横截面到第二端的横截面逐渐变化。据此，从第一横截面到第二横截面的转变平缓并连续发生，从而使得导管中产生气流干扰的风险最小化。

根据本发明所述的设备，可以布置过滤器在过滤器位置处基本上占据导管的整个横截面。这个实施方式使得本发明设备有相对简单的机械结构，因为其使得连接导管和过滤器的附加部件最少。该过滤器能被布置在导管的不同位置处，在导管内部或外部。

如前所述，在整个横截面为矩形的弯曲导管中，导管内部弯曲处有产生分离气流的风险，弯曲越锐利，风险越大，分离气流越强。另外，矩形或三角形横截面的导管内部，无论弯曲或不弯曲，还可能产生其他气流干扰，所谓的拐角效应(corner effect)。这意味着在导管拐角形成二次气流或循环区(circulation zone)，拐角越锐利，循环区越大。基于这种原因，本发明的设备可如此构建，即相较于第一端的导管横截面，在第二端的导管横截面有更多(以及因而更钝的)拐角。换句话说，根据本实施方式，在第二端的导管横截面比在第一端的导管横截面更“圆”，使得能够在第二端减小拐角效应。应注意，此处圆、椭圆和其他圆的几何形状均视为包括无限多的拐角。

根据本发明的实施方式，依照上段，在第一端的横截面是矩形，在第二端的横截面是八边形。这个实施方式是有优势的，因为矩形过滤器容易从市场上得到。另一个优势是能使导管的结构特别简单，因为矩形通过切掉四个角相对容易变为八边形。

根据本发明的一个实施方式，在第一端的导管的横截面大于在第二端的导管的横截面。这个特征是有优势的，因为其将帮助促进气流沿所需方向通过导管，即，从导管的第一端到第二端。

本发明的设备可包括导管，该导管以第一端的纵向中心轴方向与第二端的纵向中心轴方向成角度的方式弯曲。这样的设计使得本发明的机械结构简单和明了，导管清洁简单和容易接触到过滤器，这将在下面的“具体实施方式”中说明。

根据本发明的一个实施方式，导管朝装置中延伸一段距离，以部分封绕(enclose)已填充的开口包装的密封发生的区域。这意味着，事实上，包装密封在导管内部实施。正如引文所描述的那样，在杀菌后至少部分包装物应保留在一定环境中直到其通过底部密封封闭以便防止污染。通过导管部分封绕密封区，以及通过导管提供基本上单向的清洁空气流，有利于实现这一目标。

依照上述实施方式，可进一步布置该导管通过装置顶壁延伸到装置中，布置该导管与装置的侧壁和底壁分开，使得空气能以自由方式流出导管。这个装置是有优势的，因为其消除了或者至少大量减小了即将流出导管的空气改变其气流方向并开始在导管内循环的风险。这种对通过导管的所需单向气流的干扰，会危害装置内部所需的环境。

根据本发明的一个实施方式的该设备，在导管的第二端包括沿着其纵向中心轴延伸的两个相对的开口。这些开口的供给使得包装物能够沿垂直于其纵向中心轴的方向通过该导管，如果在包装物上的操作在导管内部实施，那么这是必须的。

当然，上述特征可在相同的实施方式中自然组合。

附图说明

图1为根据本发明所示的包括装置和设备的包装机器的部分侧视图。

图2为图1中包装机器沿着线A-A的横截面的示意图。

图3为图1中包装机器沿着线B-B的横截面的示意图。

图4为本发明设备中的导管之横截面沿其纵向中心轴如何变化的示意图。

具体实施方式

下文中，术语(相当的或类似的)无菌表示该包装在杀菌后，达到商业上规定为无菌的无菌等级。

在图1中，显示了用于生产本文最初描述类型的纸瓶形式的已填充的、最终的包装物的包装机器(未完整表示)。该包装机器包括装置1，该装置用于纸瓶的杀菌，填充，密封和最后折叠，其与设备3配合，该设备用于给该装置提供清洁空气流，更具体说是提供无菌空气，根据本发明的一个实施方式，该设备也包括在包装机器中。为了达到说明目的，正如从图中明显看到的，装置1在与本发明设备3相互连接的区域被打开(侧壁S被部分移除)。出于同一原因，为了能看到设备3，其通过部分移除与装置1相互连接区域的侧壁D而打开。

该装置1适用于在填充，密封和折叠相同的纸瓶前进行纸瓶的气相杀菌。为此，装置1包括预热区5，气体处理区7和通风区9。该装置1进一步包括填充区11，密封区13，最后折叠区15和传送带17，该传送带用于沿传输方向T传输纸瓶19通过各个区。进一步地，该装置1有纸瓶19的进料站21和出料站23。各区间的界面，以及区和站之间的界面在图中用虚线表示。

根据名称显示，纸瓶19以其底部25开口的方式，通过进料站21送入装置1，在进料站21中，纸瓶各自底部25竖直向上倒置在附于传送带17的载体装置27上。按这样布置，然后移动纸瓶通过5，7和9区杀菌。在气体处理区7，纸瓶19暴露在气态过氧化氢中。为了防止在气体处理区7过氧化氢冷凝在纸瓶表面上(这会阻碍后面的移动)，该纸瓶在预热区5加热使其温度达到过氧化氢气体露点温度以上。在通风区9，纸瓶置于热的无菌空气中以便排出纸瓶内或纸瓶上剩余的过氧化氢。这种杀菌操作在瑞典同时待审的专利申请中有详细描述，该瑞典申请与本申请同日递交，名为“A deviceand a method for sterilization of packages”(“用于包装物杀菌的设备和方法”)(SE-0900907-7)，此申请通过引用并入到本申请中。杀菌后，纸瓶进给到填充区11以填充所需产品，进给到密封区13进行底部密封，以及进给到最后折叠区15以便最后成形。在密封区13中，纸瓶19被挤压并且底部平放，然后沿着横向的底部密封区进行底部密封，以便封闭该纸瓶。在操作期间，存在该填充产品溅到其侧面和上面的风险。最后，该最终的、已填充的纸瓶通过出料站23从装置1中输出。与描述本发明设备3不相关的区和站在此不作详细讨论。

为了避免纸瓶再次污染的风险，或避免至少其内部再次污染的风险，在杀菌剂处理后，在装置1从通风区9到密封区13的上部，即，直到纸瓶19完全密封期间，保持无菌环境非常重要。该上部从传送带17上某处延伸到装置1顶部，并且被布置成当这些纸瓶通过装置1传送时用于接收纸瓶19的底部端25。该上部称为无菌区，AZ，并在图1中显示(划线区域)。在密封区13，无菌区通过本发明设备3来保持，这将在下面进一步讨论。

应注意，由于不同原因，要在整个通风区、填充区和密封区获得和保持无菌环境非常困难。例如，很难控制载体装置27和传送带17的卫生，尤其是由于其隐藏表面和可能溅在其上的产品。

图2为图1中包装机器沿着线A-A的横截面的示意图。图3为图1中包装机器沿着线B-B的部分横截面的示意图，该部分对应于密封区13的区域。这两幅图显示了根据本发明所述的设备3的具体细节。该设备3包括具有总纵向中心轴L的导管29，该导管具有布置在位于装置1外部的第一端31和布置在位于装置1内部的第二端33，更具体地，在密封区13的区域中。导管29通过装置1的顶壁35延伸预定距离进入装置1中，以部分封绕密封区13。从图中可以看出，装置1内的导管延伸是这样的，该导管布置在距该装置侧壁S和底壁B一定距离上，以便使得空气流以自由方式流出导管。这将在下面进一步讨论。两个相对开口37(仅在图2中显示)包含在导管29中，其从第二端33开始并且沿着导管的纵向中心轴L延伸一定距离，使得能够经此开口通过纸瓶19和载体装置27(本实施方式中传送带17贴近导管下方运行)。因此，事实上，纸瓶19的底部密封发生在导管29的内部。所以，底部密封装置(未图示并且在此不进一步讨论)布置在导管内部纸瓶上方，以便沿传输方向T在导管的中心某处有效实施底部密封。为简单起见，所有的纸瓶，不论其底部是否密封，在图中以相同的方式描述。

正如图1中表示，导管平滑弯曲一次约90度(更具体的，稍微小于90度以便能排放)，使得导管29在第一端31的纵向中心轴L基本上垂直于在第二端33的纵向中心轴L。进一步，导管29正交于其纵向中心轴L的横截面随着该导管的延伸而变化。在导管29的第一端31，该横截面是矩形。在导管29的第二端33，该横截面是八边形。更具体地，该横截面从矩形变化到八边形并且该变化是随着整个导管的延伸逐渐产生的。正如图4所示，通过切掉原始矩形的角39来形成具有八个角的多边形，即，八边形，以及通过继续切掉边缘部41以减小八边形的大小，直至得到所需的最后尺寸。

设备3进一步包括HEPA过滤器43，其具有类似于在导管29第一端31的导管横截面的矩形外形。因此，该过滤器43与导管的第一端31非常匹配，在该第一端31位置处其容易进入。像这样布置，该过滤器占据导管的整个横截面，这使得空气流不可能在通过导管29时不穿过过滤器43。因此，沿导管第一端到第二端的方向上看，该过滤器43布置在弯曲的上游。如前所述，关于纸瓶底部密封，存在纸瓶内填充产品溅出的风险。因为该纸瓶底部密封在导管29内部实施，该产品可能溅到导管的内壁上。然而，由于过滤器在导管弯曲之外“隐藏”设置，不存在产品溅到过滤器上的风险。这是一个很大的优势，因为过滤器不像导管内壁那样，导管内壁很容易在全自动清洁过程中通过外部清洁喷嘴清洁，而过滤器则是不可洗的(unwashable)。

如前所述，根据本发明，通过设备3保持在密封区13的区域中的无菌区AZ。这通过让包装机器外部的空气穿过过滤器43、导管29并进入到装置1(更具体而言是进入到装置1的密封区13)来实现。因为过滤器43是无菌过滤器，所以提供给装置的空气是无菌的。通过导管29进给空气是通过配置成与导管连接的风扇(未图示)来实施的。

基于前面的描述，为了在密封区的区域中保持无菌区，通过导管29的空气流应该从导管的第一端31直接流向第二端33。正如前面所讨论的，导管的矩形横截面导致了导管拐角处的循环区。进一步，具有90度弯曲并全程为矩形横截面的导管在弯曲处会产生分离气流。循环区和分离气流都可能引起沿与所需方向相反的方向通过导管的气流。在这种情况下，就有将装置中未杀菌空气吸到导管中的风险，从而将危及无菌区。紧接着，这有再次污染纸瓶的风险。进一步，尽管使用具有全程圆形横截面的弯曲导管能解决气流干扰问题，但是市售过滤器是矩形的，因此不适合与这样的导管一起使用。出于经济原因，使用定制的圆形过滤器明显是非首选的。

相较于通过具有更圆横截面的弯曲导管，通过具有矩形横截面的弯曲导管的气流中发生上述干扰气流的程度更加严重。因此，相较于通过具有六边形，七边形，八边形横截面的导管的气流，通过具有矩形横截面的弯曲导管的气流将更不均匀。因此，通过设计本发明设备中的导管，由于导管从第二端33向上到第一端31的八边形横截面，能消除或至少显著减小在至少部分导管中的气流干扰。进一步，市售的经济实惠的过滤器可以在本发明设备中使用，因为导管在第一端31的横截面是矩形的。进一步，根据图4所描述，通过逐渐改变导管的横截面，沿从导管的第一端到第二端方向的该横截面的面积将逐渐变小，这将进一步促进通过导管的所需气流方向的流动，该方向从第一导管端向第二导管端延伸。

上面定义的与装置1有关的导管29的设置，其意味着延伸到装置1内部的部分导管与装置1的侧壁S和底壁B分离，这是本发明的另一优势。因为在导管的第二端33没有阻碍空气流流出导管的屏障，所以消除了或者至少显著减小了即将从导管输出的空气改变其气流方向并且开始在导管内循环的风险。从上述讨论可以看出，这种对所需单向气流通过导管的干扰能危及无菌区AZ并导致纸瓶19的再次污染。

上述的实施方式仅作为示例。本领域技术人员应认识到在不脱离本发明构思的前提下本实施方式能以多种方式修改和变化。

作为一个示例，使用弯曲导管的目的是保护过滤器在底部密封时不被产品溅到。为了使其成为可能，当然，该过滤器必须被布置在弯曲的合适的一侧，即，沿导管内所需气流方向，位于弯曲的上游。在上述实施方式中，该导管弯曲至接近90度以达到上述目的。然而，该目的也能通过具有不同设计的导管来实现。例如，该导管的弯曲可小于90度，尽管这样的弯曲要求对过滤器相对于弯曲作出特定的布置以提供对过滤器的保护。进一步，该导管包括一个以上弯曲。然而，这种可替换的设计使得导管的清洁更困难。

作为上述实施方式的另一个示例，本发明的设备用于给装置提供无菌空气。自然地，根据本发明所述的设备也可用于供给低纯度空气，当然，其取决于具体的应用。

进一步，根据本发明所述的导管呈现变化的横截面，相较于在导管第一端的横截面，在导管的第二端的该横截面具有“更圆的”形状。在上述的实施方式中，在第一端是矩形横截面，在第二端是八边形横截面。明显地，这只是许多可能变化中的一种。例如，在第二端的横截面可替换为十边形。

此外，在上述的设备中，导管横截面的变化是沿着整个导管连续进行，即，导管中任何一个横截面都是唯一的。当然，这不是实现本发明的唯一可能方式。该变化可替换成沿着导管的部分或大部分发生，穿过导管其他部分的横截面不改变。

进一步，依照上述实施方式，过滤器布置在导管外部以覆盖其第一端。然而，该过滤器能以不同方式布置在导管内部和外部。作为一个过滤器布置在导管外部的示例，可布置该过滤器距导管一定距离，然后，需要相互连接装置来连接过滤器和导管第一端。在内部装置中，过滤器可以布置或可以不布置为基本上沿正交于导管纵向中心轴伸展。

最后，本发明的设备当然可用于生产除纸瓶外的其他包装物的包装机器中。

应该强调的是，在附图和文本中省略了对于描述本发明不需要的组件，并且附图没有根据比例绘制。

Claims (8)

1.一种用于给装置(1)提供清洁空气流的设备(3)，其包括弯曲导管(29)和过滤器(43)，所述弯曲导管具有布置在位于所述装置外部的第一端(31)和布置在位于所述装置内部的第二端(33)，来自所述装置外部的空气被传输经由所述过滤器清洁，通过所述导管并进入到所述装置中，其中与所述导管的纵向中心轴(L)正交的所述导管的横截面是变化的，在所述第一端的横截面与在所述第二端的横截面不同，其中相较于在所述第一端(31)的横截面，在所述第二端(33)的横截面有更多拐角，其特征在于，所述导管以所述第一端(31)的所述纵向中心轴(L)方向相对于所述第二端(32)的纵向中心轴方向成角度的方式弯曲，并且所述过滤器布置在所述弯曲相对于清洁空气流方向的上游。

2.根据权利要求1所述的设备(3)，其中，所述横截面沿着所述导管(29)的所述纵向中心轴(L)从所述第一端(31)的所述横截面到所述第二端(33)的所述横截面逐渐变化。

3.根据前述全述权利要求中任一项所述的设备(3)，其中，布置所述过滤器(43)基本上占据所述过滤器所处位置处的所述导管(29)的整个横截面。

4.根据权利要求1所述的设备(3)，其中，在所述第一端(31)的所述横截面是矩形，在所述第二端(33)的所述横截面是八边形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(3)，其中，在所述第一端(31)的所述导管(29)的所述横截面大于在所述第二端(33)的所述导管的所述横截面。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(3)，其中，所述导管(29)延伸一段距离到装置(1)中，以部分封绕已填充的开口包装物的密封发生的区域(13)。

7.根据权利要求6所述的设备(3)，其中，所述导管(29)通过所述装置(1)顶壁(35)延伸到所述装置(1)中，布置所述导管与所述装置的侧壁和底壁(S，B)分开，使得空气流能以自由方式流出所述导管。

8.根据权利要求6和7中任一项所述的设备(3)，其中，在所述导管(29)的所述第二端(33)包括沿着其纵向中心轴(L)延伸的两个相对的开口(37)，以使得所述包装物能穿过所述导管。

Images