CH690031A5 - Dispositif pour la production et la réflexion d'un rayonnement. - Google Patents

Description

  
 



  L'invention concerne un dispositif pour la production et la réflexion d'un rayonnement se composant d'une source émettrice de forme cylindrique rectiligne et d'un réflecteur concave rectiligne ayant une section soit parabolique, soit elliptique. 



  De tels dispositifs sont connus et utilisés par exemple dans les industries de la papeterie, du textile, de la matière plastique, dans l'industrie alimentaire l'industrie automobile, l'imprimerie, notamment pour la polymérisation de film (par exemple le séchage d'encre et vernis), etc... 



  Jusqu'à présent l'homme du métier n'a pas envisagé une miniaturisation du couple émetteur/réflecteur. Les émetteurs utilisés par la profession dans le cas le plus spécifique des rayonnements ultra-violet ont une longueur d'arc variable de 30 mm à 2500 mm et un diamètre extérieure de l'enveloppe cylindrique translucide, généralement en verre de quartz, variant entre 19 mm et 35 mm. 



  Par le EP 127 496 est connu un ensemble émetteurs/réflecteurs constitué par des cannes émettrices à égale distance l'une de l'autre et parallèles l'une par rapport à l'autre, derrière lesquelles se trouvent des moyens réflecteurs. Le réflecteur est constitué d'une succession de gouttières concaves, chaque gouttière étant située derrière une canne émettrice. Une circulation d'air est assurée à travers une interstice au sommet de la gouttière, derrière laquelle se trouve un écran protecteur pour éviter l'échappement  indésirable de rayons. Le maintien du réflecteur à de basses températures est assuré par un second système de refroidissement situé entre les doubles parois du réflecteur. Cet émetteur nécessite une place assez importante. 



  Par le EP 597 162 est connu un système permettant de maintenir le film à des températures raisonnables lors d'arrêt de défilement de celui-ci. L'ensemble émetteur/récepteur est refermé sur lui-même lors d'arrêt de défilement du film. Cela implique cependant un mécanisme supplémentaire qui complique et renchérit la fabrication de l'émetteur/récepteur et son utilisation. 



  L'invention a pour but de proposer un dispositif permettant un gain de place, et étant tel que lors d'arrêt intempestif ou autre du défilement du film à rayonner, le couple émetteur/réflecteur ne doit être ni fermé, ni éloigné du film à rayonner, ni éteint, pour éviter une trop grande élévation de température du film à rayonner. 



  Allant à l'encontre des préjugés de l'homme du métier, l'inventeur a entrepris la construction d'un couple émetteur/réflecteur de dimension impensable pour ce même homme du métier. 



  Le dispositif selon l'invention est un dispositif pour la production et la réflexion d'un rayonnement se composant d'une source émettrice cylindrique rectiligne et d'un réflecteur concave rectiligne ayant une section soit parabolique soit elliptique, caractérisé en ce que le rayon extérieur r de l'émetteur est inférieur à 7 mm, que l'émetteur est centré au foyer du réflecteur, que la distance du sommet du réflecteur à son foyer est  égale à r + a, a étant compris entre 1 et 4 mm, le réflecteur est muni d'ouvertures disposées de part et d'autre de sa génératrice située au sommet, placées de telle façon que deux ouvertures ne sont jamais face à face, destinées au passage d'un fluide de ventilation,

   le débit de ce fluide envoyé par ces ouvertures étant tel que la température de l'enveloppe extérieure de l'émetteur reste inférieure à la température la plus haute supportée par l'enveloppe. 



  Les avantages de l'invention sont les suivants: la diminution de la taille de l'émetteur/réflecteur sans devoir diminuer la puissance d'alimentation et ceci grâce aux ouvertures conçues pour favoriser la formation de courants de fluide croisés et de ce fait de zones de turbulence qui permettent un meilleur transfert de chaleur et donc un meilleur refroidissement du dispositif. La circulation de fluide est choisie très importante afin de restreindre l'échauffement du verre de l'émetteur, étant préférable que la température de celui-ci ne dépasse pas 850 DEG C, et afin de refroidir le réflecteur. Cette circulation de fluide permet aussi de maintenir le film à rayonner à basses températures, ainsi lors d'arrêt de défilement du film à rayonner il n'est pas nécessaire de fermer, d'éteindre ou d'éloigner du film le couple émetteur/réflecteur.

   La forme du réflecteur, parabolique ou elliptique, est choisie selon que l'objet à rayonner est plan ou courbe. 



  Etonnamment, contrairement à toute attente ce nouveau couple émetteur/réflecteur a un rendement beaucoup plus grand que ceux construits jusqu'à présent car la puissance reçue par unité de surface rayonnée est supérieure à celle d'un dispositif conventionnel à même  puissance linéique. A titre d'exemple on peut mentionner qu'avec un émetteur/réflecteur comme ceux développés jusqu'à présent d'une puissance de 9 kW on peut atteindre une vitesse de défilement de 12 000 feuilles/heure lors du séchage de feuilles imprimées. Avec l'émetteur/réflecteur selon l'invention on a obtenu à partir d'une puissance de 4,5 KW une vitesse de défilement de 16 500 feuilles/heure. 



  Plusieurs variantes d'exécution sont possibles dans l'esprit de l'invention. Un exemple de réalisation sera décrit à l'aide des dessins annexés. 
 
   La fig. 1 est une vue extérieure d'un sécheur UV. 
   La fig. 2 montre le détail d'un réflecteur de ce sécheur. 
   La fig. 3 est une coupe transversale de ce sécheur. 
 



  A la fig. 1 est représenté l'extérieur d'un sécheur UV. Ce sécheur comprend un manteau extérieur 1, disposant de deux ouvertures concentriques 2 et 3 permettant la circulation de fluide de ventilation. Le fluide entre à l'intérieur du sécheur par l'ouverture 2 et ressort par l'ouverture 3. Ce sécheur comporte plusieurs couples émetteur/réflecteur (5/4) disposés parallèlement les uns par rapport aux autres et en quinconce de manière à obtenir un flux constant sur la largeur. 



  Le détail d'un émetteur/réflecteur est représenté à la fig. 2. Le réflecteur est constitué de la juxtaposition de deux éléments longitudinaux 4. Un élément 4 est constitué d'une tôle métallique pliée  selon un profil en V, chaque branche du V ayant une forme parabolique. La partie supérieure des branches de l'élément 4 est munie d'ouvertures 6 permettant l'accès du fluide de ventilation à l'intérieur du réflecteur. Les ouvertures oblongues 6 de deux éléments 4 adjacents ne sont jamais face à face. L'arête du V est également munie d'ouvertures circulaires 7 favorisant l'évacuation des calories du réflecteur sur le dos de celui-ci. Ce profil en V permet une plus grande rigidité mécanique des réflecteurs, ainsi qu'une homogénéité de rayonnement: le dernier rayon primaire ou secondaire d'un réflecteur est le même que le premier rayon primaire ou secondaire du réflecteur adjacent.

   L'émetteur 5 est un émetteur rectiligne formé d'une canne émettrice cylindrique centrée au foyer du réflecteur. Le rayon de l'émetteur est choisi tel que son enveloppe extérieure est éloignée au plus de 1 à 4 mm de la surface du réflecteur (ici 2 mm). Emetteurs et réflecteurs sont dimensionnés de telle façon que le rayon de l'émetteur est inférieur à 7 mm. 



  La fig. 3 est une vue en coupe du sécheur UV. Les éléments 4 sont fixés sur une tôle-support 8, mécaniquement rigide et optiquement réfléchissants, de telle façon que les deux branches adjacentes de deux éléments adjacents soient jointives à leur extrémité. Cette tôle 8 réfléchissante a pour but d'arrêter et de renvoyer les rayons s'échappant par les ouvertures 6 des éléments 4. Cette tôle 8 est également munie d'ouvertures 9 disposées verticalement au-dessus des ouvertures 7 à la pointe des éléments 4. Ces ouvertures 9 sont destinées au passage de la ventilation. 



  Les ouvertures 6 au sommet du réflecteur peuvent être oblongues, comme fig. 2, mais elles ne sont pas  limitées à cette forme: elles peuvent également être circulaires. De même pour les ouvertures 7 situées à l'arête des éléments 4 du réflecteur: elles ne sont pas limitées à la forme circulaire de la fig. 2, elles peuvent également être oblongues. 



  Le fluide de ventilation utilisé est de l'air. Dans ce cas son débit est choisi de l'ordre de 100 m<3>/h par KW. 



  S'il est nécessaire qu'il n'y ait aucune oxydation, on peut utiliser un gaz inerte comme fluide de ventilation. 



  Selon une autre forme d'exécution, la hauteur du réflecteur est choisie de telle manière que les rayons primaires ont un angle d'incidence maximal de 60 DEG  sur le film rayonné. Par rayon primaire on entend un rayon émis par la source et atteignant le film sans atteindre préalablement le réflecteur. L'angle d'incidence est l'angle formé par un tel rayon et la perpendiculaire au plan du film. 



  La présente invention concerne essentiellement des émetteurs ultra-violets, mais peut s'étendre aux émetteurs infra-rouges et aux émetteurs utilisant le phénomène du rayonnement en général pour transporter l'énergie d'une source émettrice à un point récepteur ou par extension à une surface réceptrice. 

Claims (10)

1. Dispositif pour la production et la réflexion d'un rayonnement se composant d'une source émettrice cylindrique rectiligne (5) et d'un réflecteur concave rectiligne ayant une section soit parabolique soit elliptique, caractérisé en ce que le rayon extérieur r de l'émetteur (5) est inférieur à 7 mm, que l'émetteur (5) est centré au foyer du réflecteur, que la distance du sommet du réflecteur à son foyer est égale à r + a, a étant compris entre 1 et 4 mm, le réflecteur est muni d'ouvertures (6) disposées de part et d'autre de sa génératrice située au sommet, placées de telle façon que deux ouvertures (6) ne sont jamais face à face, destinées au passage d'un fluide de ventilation, le débit de ce fluide envoyé par ces ouvertures (6) étant tel que la température de l'enveloppe extérieure de l'émetteur (5) reste inférieure à la température la plus haute supportée par l'enveloppe.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance minimale entre l'enveloppe extérieure de l'émetteur (5) et le réflecteur est de 2 mm.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est muni d'une tôle (8) plane optiquement réfléchissante placée derrière le réflecteur.

4. Dispositif selon la revendication 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que plusieurs couples émetteurs/réflecteurs sont associés parallèlement l'un à l'autre.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque réflecteur est formé d'un élément (4) longitudinal concave dont la section transversale est en forme de V.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parties supérieures des éléments (4) sont fixées à la tôle (8).

7.

Dispositif selon la revendication 5, ou 6, caractérisé en ce que des ouvertures (7) sont disposées le long de l'arête desdits éléments (4).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tôle (8) dispose d'ouvertures (9) placées au-dessus des ouvertures (7) situées le long de l'arête des éléments (4).

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la hauteur du réflecteur est choisie telle que les rayons primaires ou rayons non réfléchis ont un angle d'incidence par rapport à la perpendiculaire au plan du film rayonné de 60 DEG C maximum.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fluide de ventilation choisi est de l'air.