CH626766A5 - - Google Patents

Description

La présente invention est relative à un procédé et un applicateur pour soumettre une matière à des microondes. Elle trouve une application de choix dans le traitement d'une matière confinée, dont l'un au moins des constituants est un di-électri-que en phase liquide, solide ou même gazeuse, au-dessus de 1 MHz et de préférence au dessus de 400 MHz, en vue de lui fournir une énergie électromagnétique.

Un applicateur de ce genre est utilisé dans les domaines les plus divers, allant du traitement des produits alimentaires au chauffage de matières isolantes, de matières plastiques, du béton, du caoutchouc, de minerais, en passant par la réalisation de polymérisations, de désorptions, de séchage, de séparations ou autres réactions physiques et chimiques qui impliquent l'un des constituants de la matière ou ont lieu entre les constituants de celle-ci.

On connaît des applicateurs utilisant une antenne pour dissiper de l'énergie électromagnétique, notamment pour constituer un four électrique haute fréquence. L'antenne est alors fixée à l'une des deux sections droites extrêmes de l'applicateur et rayonne vers la section droite correspondante de la matière à traiter. Un tel dispositif est satisfaisant dans le domaine d'application pour lequel il a été conçu, à savoir un four où il s'agit de chauffer une matière confinée, au sein de l'applicateur, dans une zone dont les dimensions transversale et longitudinale sont sensiblement du même ordre.

Il présente par contre de graves inconvénients dans le cas d'applicateurs industriels élaborés, où il s'agit de provoquer les réactions précitées par apport soigneusement dosé d'énergie électromagnétique, tels que les applicateurs utilisés dans l'industrie chimique. Dans ce cas, les dimensions de l'applicateur sont imposées par les conditions d'utilisation, celles du génie chimique dans l'exemple évoqué. Ces conditions impliquent souvent un rapport important entre les dimensions longitudinale et transversale de l'applicateur: sa section étant le plus souvent circulaire, celui-ci se présente comme une véritable colonne dont la hauteur est égale à plusieurs fois le diamètre et notamment au moins deux fois et couramment au moins quatre fois.

Dans ces conditions, l'apport d'énergie électromagnétique par le moyen d'une antenne disposée comme indiqué ci-dessus conduit à l'inconvénient majeur d'une absorption préférentielle de cette énergie dans les zones de matière à traiter les plus s proches de l'antenne, donc à un amortissement rapide de l'énergie résiduelle disponible pour le traitement des zones suivantes. Pour disposer de l'énergie minimale nécessaire dans la zone la plus éloignée de l'antenne, il faudra prévoir dans les zones les plus proches une énergie surabondante. Cette situation conduit io à des phénomènes de surchauffe dans ces zones, si l'effet cherché est un chauffage, ou à des emballements de réaction, avec toutes les conséquences que cela implique, dans le cas des applicateurs industriels plus élaborés.

L'invention pallie ce grave et souvent rédhibitoire inconvé-15 nient en assurant à chaque section droite de l'applicateur un apport identique d'énergie électrique quelle que soit sa position longitudinale au sein de l'applicateur. L'invention a pour objet un procédé pour soumettre une matière à des microondes, caractérisé en ce qu'il consiste à emplir entièrement un récipient 20 fixe de la matière à traiter, ce récipient ayant un axe longitudinal et étant muni d'une antenne intérieure fixe qui est reliée à un magnétron, qui s'étend le long d'une surface cylindrique ayant le même axe que le récipient ou le long de cet axe, qui est constituée d'au moins un élément apte à rayonner de l'énergie micro-25 onde et qui est en contact direct avec la matière à traiter et à envoyer de l'énergie microonde par l'antenne directement dans la matière à traiter.

L'invention a aussi pour objet un applicateur pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 30 qu'il comprend un récipient fixe ayant un axe longitudinal entièrement empli de la matière à traiter et une antenne fixe se trouvant à l'intérieur du récipient qui est reliée à un magnétron, qui s'étend le long d'une surface cylindrique ayant le même axe que le récipient ou le long de cet axe, qui est constituée d'au 35 moins un élément apte à rayonner de l'énergie microonde et qui est en contact avec la matière à traiter se trouvant dans le récipient.

Le diagramme de rayonnement de l'antenne est alors le même dans tout plan perpendiculaire à l'axe de l'applicateur. On 40 réalise aisément que, dans une telle section droite, le trajet parcouru par les ondes est nettement plus court que dans le cas des dispositifs ci-dessus évoqués. L'amortissement de l'énergie résiduelle disponible est donc considérablement réduit.

L'invention permet d'autre part d'augmenter l'efficacité du 45 «recouvrement énergétique» dans chaque section droite en agissant sur la forme du diagramme de l'antenne, sur la disposition de celle-ci dans le récipient et sur l'utilisation systématique et contrôlée du récipient lui-même comme réflecteur, utilisation qui, dans le cas particulier de l'invention, présente un intérêt 50 certain, puisque l'énergie résiduelle disponible est loin d'être négligeable.

La surface cylindrique sur laquelle s'étend l'antenne peut se réduire à l'axe du récipient. L'antenne s'étend alors sur l'axe du récipient. L'antenne peut avoir la forme d'une hélice, notam-55 ment dans le cas d'un récipient cylindrique à section droite circulaire, qui coupe sous un angle constant les génératrices de la surface cylindrique, homothétique du récipient par rapport à l'axe de celui-ci. Il est bon que l'antenne et le récipient présentent une symétrie commune, du type de celle fournie par une 60 hélice.

Suivant une variante favorable, l'antenne s'étend suivant une génératrice du récipient et mieux encore le diagramme théorique de rayonnement de l'antenne est une surface, donc une courbe suivant une section droite, est homothétique du réci-65 pient par rapport à l'antenne. On proportionne ainsi la quantité d'énergie rayonnée au trajet de l'onde dans la matière.

Pour obtenir l'homogénéité recherchée pour le traitement, on peut répartir plusieurs antennes émettrices angulairement

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autour de l'axe, de préférence de manière irrégulière de sorte que deux antennes ne soient pas en regard. Dans le cas d'une colonne à section droite circulaire, on utilisera par exemple k antennes réparties angulairement de manière régulière, k étant un nombre entier impair supérieur à 1 ou bien un nombre quelconque d'antennes réparties irrégulièrement, Il est avantageux que les plans tangents au diagramme de rayonnement d'une antenne n'embrassent pas une autre antenne, c'est-à-dire que celle-ci est en dehors du dièdre aigu formé par ces plans de sorte que le rayonnement d'une antenne n'atteigne pas l'autre.

On peut améliorer l'efficacité de l'antenne en la plaçant dans le plan focal du réflecteur constitué par la paroi intérieure du récipient et/ou en l'animant d'un mouvement, notamment d'oscillation, autour de son axe.

Aux dessis annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: La figure 1 est un schéma partiel d'un applicateur suivant l'invention en coupe axiale;

La figure 2 est un schéma, semblable à celui de la figure 1, d'une variante;

Les figures 3 à 6 sont des vues représentant les sections droites d'autres variantes; et la figure 7 est une vue en coupe transversale, à plus grande échelle d'une antenne utilisée dans l'applicateur de la figure 6.

A la figure 1, un tamis T moléculaire à désorber est disposé dans un récipient 1 cylindrique de section droite circulaire et d'axe XX' vertical entre deux grilles 2, 3 en matière diélectrique. Le diamètre de la colonne ainsi formé est inférieur au quart de la hauteur. Une antenne 4 s'étend sur l'axe XX' et rayonne perpendiculairement à l'axe XX'. L'antenne 4 est couplée par l'une de ses extrémités à un magnétron 5 servant de générateur de microondes.

A la figure 2, l'antenne 4 s'étend suivant une hélice à l'intérieur du récipient 1.

A la figure 3, quatre antennes 4a, 4b, 4c et 4d symbolisées par des cercles s'étendent suivant les génératrices du récipient 1 cylindrique d'axe vertical contre le paroi intérieur de celui-ci. Le diagramme théorique de rayonnement de l'antenne 4a est, sui-5 vant la section droite, un cercle 7 homothétique du récipient 1 par rapport à l'antenne 4a. Les antennes 4b à 4c sont en dehors de l'angle a délimité par les rayons 8 et 9 limites de l'antenne 4a.

A la figure 4, cinq antennes 4, à 45 symbolisées par des points sont réparties suivant un pentagone régulier sur des géné-îc ratrices du récipient contre la paroi intérieure de celui-ci.

A la figure 5, six antennes 4, à 4â sont réparties suivant un hexagone régulier sur des génératrices du récipient 1, contre la paroi intérieure de celui-ci.

A la figure 6, tout le récipient 1 est empli de matière à 15 traiter. Trois antennes 4a, 4b, 4c à fentes ont leur axe parallèle à celui du récipient 1. La paroi intérieure du récipient 1 sert de réflecteur. Pour assurer d'une manière simple une réflexion contrôlable, les antennes sont réparties sur une surface cylindrique de rayon moitié de celui de l'enveloppe réflectrice du réacteur 20 (surface focale du réflecteur cylindrique). Dans l'exemple choisi les trois antennes sont aux trois sommets d'un triangle équilaté-ral inscrit dans la section droite de cette surface focale. L'efficacité et l'homogénéité du «recouvrement énergétique» de chaque section droite de l'applicateur peut de plus être augmentée en 25 faisant osciller chaque antenne d'un angle identique et judicieusement calculé autour de son axe 10 par un dispositif 11 donnant à l'axe un mouvement de rotation en va et vient.

La disposition des fentes des antennes peut être conçue dans tous les cas de manière à ne rayonner l'énergie électromagnéti-30 que que dans une ou plusieurs zones bien déterminées de l'applicateur, ceci afin d'augmenter la sélectivité de l'action de cette énergie.

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2 feuilles dessins

Claims (5)

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1. Procédé pour soumettre une matière à des microondes, caractérisé en ce qu'il consiste à emplir entièrement un récipient fixe de la matière à traiter, ce récipient ayant un axe longitudinal et étant muni d'une antenne intérieure fixe qui est reliée à un magnétron, qui s'étend le long d'une surface cylindrique ayant le même axe que le récipient ou le long de cet axe, qui est constituée d'au moins un élément apte à rayonner de l'énergie microonde et qui est en contact direct avec la matière à traiter et à envoyer de l'énergie microonde par l'antenne, directement dans la matière à traiter.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer de l'énergie microonde par l'antenne dans la matière à traiter, perpendiculairement à l'axe longitudinal du récipient.

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REVENDICATIONS

3. Applicateur pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient fixe ayant un axe longitudinal entièrement empli de la matière à traiter et une antenne fixe se trouvant à l'intérieur du récipient, qui est reliée à un magnétron, qui s'étend le long d'une surface cylindrique ayant le même axe que le récipient ou le long de cet axe, qui est constituée d'au moins un élément apte à rayonner de l'énergie microonde et qui est en contact avec la matière à traiter se trouvant dans le récipient.

4. Applicateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'antenne rayonne perpendiculairement à l'axe.

5. Applicateur suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'antenne s'étend suivant une génératrice du récipient.