FR2543778A1 - DEVICE FOR COUPLING AN ELECTROMAGNETIC WAVE ON AN ABSORBENT MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Description
1 25437781 2543778
La présente invention concerne un applicateur micro-onde des- The present invention relates to a microwave applicator des-
tiné au chauffage des matériaux diélectriques ou multi-diélectriques for heating dielectric or multi-dielectric materials
et métal, sous quelque forme que ce soit. and metal, in any form whatsoever.
Dans les applications de chauffage par micro-onde, on utilise généralement des dispositifs tels que, guides d'onde, résonateurs ou In microwave heating applications, devices such as, waveguides, resonators or
lignes coaxiales ou une combinaison de ces dispositifs. coaxial lines or a combination of these devices.
On utilise également les propriétés des gradients de permitti- The properties of the permit gradients are also used.
vité des diélectriques pour former des structures, décrit dans "Jour- dielectrics to form structures, described in "Jour-
nal of Microwawe Power" 10 ( 1 i 1975. nal of Microwawe Power "(1975).
Les principaux inconvénients de ces systèmes résident dans le The main disadvantages of these systems lie in the
mode d'interaction de l'onde électro-magnétique avec le matériau. interaction mode of the electromagnetic wave with the material.
En effet, le diélectrique introduit dans le champ électro- Indeed, the dielectric introduced into the electron field
magnétique perturbe celui-ci et désadapte la ligne au générateur Pour magnetic disrupts this one and disables the line to the generator for
répondre à ce problème on est obligé, soit de compliquer les applica- to answer this problem one is obliged either to complicate the applica-
teurs en introduisant des-organes d'adaptation automatique, soit de by introducing automatic adaptation devices,
sacrifier le rendement en utilisant des circulateurs à ferrite. sacrifice yield using ferrite circulators.
D'autre part, la fuite d'énergie électromagnétique par les ouvertures, dans le cas de traitement thermique continu, pose de gros problèmes. Enfin, il est difficile de chauffer efficacement un matériau On the other hand, the leakage of electromagnetic energy through the openings, in the case of continuous heat treatment, poses great problems. Finally, it is difficult to efficiently heat a material
diélectrique comportant un élément métallique. dielectric having a metal element.
Dans les applicateurs de chauffage, il est également connu que le défilement du produit s'effectue par un système de convoyage In heating applicators, it is also known that the scrolling of the product is carried out by a conveying system
par tapis, vis d'archimède, vibreur, sustentation et propulsion aéro- carpet, archimedean screw, vibrator, lift and air propulsion.
dynamique, (brevet U S no 3 549 848 >. dynamic, (U.S. Patent No. 3,549,848).
Chaque application à un produit défini les conditions du choix Each application to a product defines the conditions of choice
de la combinaison Il-est nécessaire d'adapter spécifiquement l'ap- of the combination It is necessary to specifically adapt the
plicateur, ce qui rend très colteuse la mise au point du procédé pour obtenir un bon rendement i pliant, which makes very expensive the development of the process to obtain a good yield i
La présente invention a pour objet un dispositif pour le cou- The present invention relates to a device for the
plage d'énergie électro-magnétique sur un matériau à chauffer, carac- range of electromagnetic energy on a material to be heated,
térisé en ce qu'il comporte en combinaison: characterized in that it comprises in combination:
une structure multi-diélectrique.a multi-dielectric structure.
un système propulso-sustentateur fluide, gazeux ou liquide, permet- a propulsive propulsion system that is fluid, gaseous or liquid,
tant un mode de couplage entre le générateur et le produit à chauffer, both a mode of coupling between the generator and the product to be heated,
particulièrement avantageux.particularly advantageous.
Selon une première variante, l'onde circulant dans une premi- According to a first variant, the wave flowing in a first
ère structure multi-diélectrique calculée de telle façon qu'en l'abs- multi-dielectric structure so calculated that in the absence of
cence de produit à chaufferil'énergie circule le long de la structure par réflexions successives 1 puis est absorbée par une charge terminale -2auxiliaire. The product product to heat the energy flows along the structure by successive reflections 1 and is then absorbed by a terminal charge -2auxiliaire.
D'autre part, une deuxième structure multidiélectrique identi- On the other hand, a second multidielectric structure identi-
que lui est disposée symétriquement à une distance inférieure à une that it is arranged symmetrically at a distance less than one
longueur d'onde.wave length.
Quand un produit circule entre ces deux structures, le milieu When a product flows between these two structures, the middle
diélectrique vide est modifié par le diélectrique à chauffer Une par- empty dielectric is modified by the dielectric to be heated.
tie de l'onde incidente circulant pénètre dans le matériau à chauffer et suivant ses caractéristiques une fraction de l'énergie est absorbée l'autre fraction pénètre dans la deuxième structure et effectue plus part of the circulating incident wave enters the material to be heated and according to its characteristics a fraction of the energy is absorbed the other fraction enters the second structure and performs more
loin un trajet identique en subissant un affaiblissement à chaque pas- a similar journey, suffering a weakening at every step
sage dans le matériau à chauffer.wise in the material to be heated.
Les avantages d'un tel système sur tous les autres procédés de couplage, sont que l'adaptation du générateur micro-onde est toujours très bonne quelque soit le diélectrique à chauffer et sa position par The advantages of such a system over all other coupling processes are that the adaptation of the microwave generator is always very good whatever the dielectric to be heated and its position by
rapport aux parois.compared to the walls.
La propagation dans la structure est dite à ondes lentes, et 1 ' onde qui sort de la structure est dite évanescente C'est à dire une onde dont les champs ne se raccordent pas, donc l'onde ne se propage pas suivant les équations de Maxwell La propagation d'une telle onde ne dépasse pas une longueur d'onde dans l'air L'énergie restante est The propagation in the structure is called slow waves, and the wave coming out of the structure is called evanescent. That is to say a wave whose fields do not connect, so the wave does not propagate according to the equations of Maxwell The propagation of such a wave does not exceed a wavelength in the air The remaining energy is
donc très faible à courte distance ce qui est avantageux pour la cons- very low at short distances which is advantageous for the
truction des fours.truction ovens.
La configuration des champs électriques dans le volume forme entre The configuration of electric fields in the volume forms between
les deux structures est hybride et homogène. both structures are hybrid and homogeneous.
Le couplage d'énergie est proportionnel à la quantité de matériau à chauffer. The energy coupling is proportional to the amount of material to be heated.
La combinaison des différents diélectriques dans le volume d'inter- The combination of the different dielectrics in the volume of inter-
action permet de maitriser le chauffage. action helps to control the heating.
Les dessins anndxés représentent un ensemble de structures Anndxed drawings represent a set of structures
diélectriques disposées pour chauffer des matériaux sous forme de pro- dielectrics arranged for heating materials in the form of
filés La figure 1 représente une structure vide, la figure 2 repré- Figure 1 shows an empty structure, Figure 2 shows
sente une structure chargée par plusieurs produits sous forme de pro- a structure loaded with several products in the form of
filés La figure 3 et sa coupe figure 4 représente la combinaison avec le système propulso-sustentateur La figure 5 représente une stru FIG. 3 and its cross section FIG. 4 represents the combination with the propulsion system. FIG.
cture multi-diélectriques en combinaison avec un organe propulso-sus- multi-dielectric structure in combination with a propulso-sus-
tentateur fluide liquide La figure 6 représente une structure multi- Fluid liquid tempter Figure 6 shows a multi-layer structure
diélectrique en combinaison avec un système propulso-sustentateur dielectric in combination with a propulso-lift system
composé d'un lit de particules solides fluidisées. composed of a bed of fluidized solid particles.
Le dispositif représenté sur la figure 1 comprend un ensemble de deux structures multi-diélectrique A et B espacées d'une longueur The device shown in FIG. 1 comprises a set of two multi-dielectric structures A and B spaced by a length
3 25437783 2543778
d'onde La source d'énergie électromagnétique 1 excite la structure composée de deux diélectrique 2 et 3 o la permittivité de l'élément 2 est inférieure à celle de l'élément 3 L'onde incidente principale 4 en l'abscence de matériau à chauffer, se réfléchie 6 jusqu'à la charge auxilliaire 8 Une partie de l'onde se propage dans le milieu The electromagnetic energy source 1 excites the structure composed of two dielectric 2 and 3 o the permittivity of the element 2 is less than that of the element 3 The main incident wave 4 in the absence of material to heat, is reflected 6 to the auxiliary charge 8 Part of the wave propagates in the middle
extérieur vide 5 La structure B n'est pas excitée. empty exterior 5 Structure B is not excited.
La figure 2 représente l'ensemble A et-B avec un matériau à chauffer compris dans le volume délimité par les deux faces internes 9 des structures A et B. La permittivité de ce corps 10 modifie la propagation dans la structure A de telle façon que l'onde évanescente 5 traverse le matériau à chauffer 10 et pénètre dans la structure B pour subir une réflexion 11 D'autre part, lors de la première réflexion dans la structure A l'onde incidente continue à se propager par réflexions FIG. 2 represents the set A and B with a material to be heated included in the volume delimited by the two internal faces 9 of structures A and B. The permittivity of this body 10 modifies the propagation in structure A in such a way that the evanescent wave 5 passes through the material to be heated 10 and enters the structure B to undergo a reflection 11 On the other hand, during the first reflection in the structure A the incident wave continues to propagate through reflections
successives en répétant le phénomène de couplage sur-le matériau. successive by repeating the coupling phenomenon on the material.
La combinaison des ondes incidentes quittant la structure A et des ondes réfléchies venant de la structure B donne un champ élecv trique intense dans-l'espace d'interaction m 4 m@ très près des parois The combination of the incident waves leaving the structure A and the reflected waves coming from the structure B gives an intense electric field in the interaction space m 4 m very close to the walls
métalliques 12.metal 12.
La figure 3 représente un exemple d'application avec un cais- Figure 3 shows an example of an application with a
son propulso-sustentateur à air 14 Les Jets d'air sortant en 15 sus- its air propulsor-lift 14 The air jets exiting in 15
tentent et propulsent le profil 16 dans l'axe longitudinal de la strua ture sans perturber le couplage; les organes de réglage 13 permettent d'ajuster le couplage sur la structure B. La figure 5 représente une structure combinée à un système d' attempt and propel the profile 16 in the longitudinal axis of the structure without disturbing the coupling; the adjustment members 13 make it possible to adjust the coupling on the structure B. FIG. 5 represents a structure combined with a system of
entraînement liquide 17 qui peut être par exemple une huile, le maté- liquid drive 17 which may be for example an oil, the material
riau 16 étant en suspension.riau 16 being in suspension.
La figure 6 représente une structure combinée à un système de propulsion en lit fluidisé de particules solides 18 transportant FIG. 6 represents a structure combined with a fluidized bed propulsion system for solid particles 18 carrying
des matériaux à chauffer 16.materials to be heated 16.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend In addition to the foregoing, the invention includes
encore d'autres dispositions qui ressortirons de la description qui other provisions which will be apparent from the description which
va suivre.go follow.
Selon le mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé conforme à la présente invention, le procédé de couplage d' énergie électromagnétique sur un matériau à chauffer utilise une According to the particularly advantageous embodiment of the method according to the present invention, the method of coupling electromagnetic energy on a material to be heated uses a
structure multi-diélectrique rigide ou souple à symétrie circulaire. rigid or flexible multi-dielectric structure with circular symmetry.
Cette disposition permet l'immersion de la structure dans un milieu fluide à chauffer quelque soit la nature du récipient, ou d'épouser This arrangement allows the immersion of the structure in a fluid medium to be heated whatever the nature of the container, or to marry
la forme du produit à chauffer sur de très grands volumes. the shape of the product to heat on very large volumes.
4 25437784 2543778
La figure 7 représente une structure 19 immergée dans une FIG. 7 represents a structure 19 immersed in a
boite métallique fermée 20 remplie d'un matériau à chauffer 21. closed metal box 20 filled with a material to be heated 21.
La figure 8 représente un groupement de structures 22 dispo- FIG. 8 represents a group of structures 22
sées en quinconce dans un conduit 23 sans spécification et o circu- staggered in a conduit 23 without specification and o circulating
le le matériau à chauffer 24. La figure 9 représente une structure souple 25 entourant un objet volumineux à chauffer par exemple la mise hors gel d'arbres fruitiers. A titre d'exemple non limitatif la structure représentée par la disposition de la figure 1 figure 2 et figure 3 et 4 peuvent at appliquer au chauffage des profilés caoutchouc extrudés en vue de leur vulcanisation ou polymérisation ou réticulation, ou bien encore the material to be heated 24. Figure 9 shows a flexible structure 25 surrounding a bulky object to be heated for example frosting fruit trees. By way of non-limiting example, the structure represented by the arrangement of FIG. 1, FIG. 2 and FIGS. 3 and 4 can be applied to the heating of the extruded rubber profiles with a view to their vulcanization or polymerization or crosslinking, or else
aux cables électriques.to electric cables.
La disposition des figures 5 et 6 peut s'appliquer au chauf- The arrangement of Figures 5 and 6 can be applied to the heater
fage continu des matériaux en poudre ou en grains. continuous firing of powdered or granular materials.
La disposition de la figure 7 permet le chauffage de matéz The arrangement of Figure 7 allows the heating of matz
riaux à l'intérieur d'enceinte métallique fermée de dimensions quel- inside a closed metal enclosure of
conques telle que conserves.conch such as canned.
La disposition de la figure 8 permet le chauffage de très The arrangement of FIG. 8 allows the heating of very
grands volumes sans précaution particulière de blindage, par exem- large volumes without special precautions for shielding, for example
ple le séchage de grains se déplaçant par gravité dans un conduit quelconque. La disposition de la figure 9 -représente le chauffage d' un arbre ou d'une serre par une structure souple 25 Le couplage d'énergie s'effectue seulement sur les régions proches 26 de il the drying of grains moving by gravity in any conduit. The arrangement of FIG. 9 represents the heating of a tree or a greenhouse by a flexible structure. The coupling of energy takes place only on the regions close to it.
objet à chauffer 24 inférieur à une longueur d'onde. object to be heated 24 less than one wavelength.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se As is apparent from the foregoing, the invention is not
limite nullement à ceux de ces modes de mise en oeuvre, de réalisa- in no way limit those of these modes of implementation, of
tion et d'application quÂi viennent d'8 tre décrits de façon plus explicite, elle en embrasse au contraire toute les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter tion and application that have just been described more explicitly, it encompasses all the variants that may come to the mind of the technician in the field without departing
du cadre ni de la portée de la présente invention. of the scope and scope of the present invention.
25437782543778
Claims (9)
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Legal Events
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