EP1046187B1 - Tube, dispositif et procede emetteur de rayonnements electromagnetiques - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a transmitter tube electromagnetic radiation, produced in one transparent non-fluorescent material, especially based on glass or quartz, and having a structure straight pierced end to end with an elongated bore around an axis so as to define a housing suitable for containing a filament or a bundle radiation emitting plasma.
- the invention finds a particularly application important, although not exclusive, in the field of photochemical treatment of materials by radiation ultraviolet with emitting tubes containing a gas ionized, the pressure of which depends on the concentration of plasma inside the tube, by example used in the field of sterilization, in the paper industry, the textile industry, the wood and plastics, industry food, automotive and in the field of printing, especially for polymerization inks or varnishes on films, for example formed by widths as a support in paper, cardboard material, or even material support metallic, such as aluminum strip, copper or steel, or even support in synthetic material such than plastic, PVC, polyethylene or other, even support in natural wood, recomposed or synthetic, even electronic circuits or any other medium.
- Another application is in the field of infrared.
- the invention is not limited to the types of products to treat. It can for example be used for drying of plate products, for drying certain varnishes and adhesives, for drying wired products lying around an axis, or for the sterilization of liquid products in sheet form or in column around an axis.
- Emitting glass tubes of ultraviolet or infrared radiation including a cylindrical bore.
- transmitters / reflectors separate, implementing a distribution of radiation emitted by a beam or a filament according to two embodiments, namely radiation primary from the source in a flow divergent, and secondary radiation which, starting from the source, are reflected on a surface having a cross section along a curve mathematical to arrive at the irradiated plane according to a convergent or parallel flow.
- primary radiation therefore does not have the same optimized trajectory, and consequently the same efficiency as secondary radiation.
- Document US-A-3885181 describes a lighting lamp high pressure sodium intended to emit lines in the visible range. It includes a tubular discharge envelope, made in a polycrystalline material loaded with alumina. She owns a non-circular section for a distribution asymmetric polar of the light emitted by the lamp. The emissive source is diffuse from a surface luminous, and its plasma section is imposed by the internal geometry of the envelope. Source radiant is not punctual, and the lamp is without reflector or monobloc transmitter / reflector. Such a lamp is used for public lighting, or traffic lights.
- Document US-A-2254962 relates to a device optical composed of a cylindrical lens having a central refractive surface, and a reflector additional elliptical reflection and same virtual focus refraction.
- the light source is separate, and is housed in a semi-open notch by being dissociated from the reflector, which does not can restore all of the radiation.
- the walls of the notch are arranged so as to obtain in the lens, divergent fluxes as the dioptric planes formed by the edges delimiting the notch.
- Such a device does not constitute a monoblock transmitter / longitudinal reflector likely to recover 360 ° the entire radiation emitted.
- the present invention aims to provide a transmitter tube radiation, a device and a method using using such a tube, responding better than those previously known to the requirements of practice.
- a first object of the invention consists in producing a compact and space-saving tube, suitable for rendering homogeneous, complementary, and in the same direction towards the irradiated product, primary radiation and ⁇ secondary, to optimize the radiant energy photochemical, photothermal and / or photoluminous, usable
- a second object of the invention consists in recovering all the spatial radiation emitted by a tube electromagnetic transmitter to increase the focus and energy efficiency.
- the invention starts from the idea of giving the bore a substantially square cross section or rectangular, at least two opposite sides of which are of cross section in the shape of a convex curve, so as to obtain flows parallel to the passage of dioptric planes formed by said sides.
- convex is meant here a convex curve interior, the apex of which is directed towards the axis of the bore.
- the center of the plasma beam, or the radiating filament is arranged to be at the center of the geometric optics of said dioptric surfaces.
- the convex dioptric surfaces of the bore modify the divergent radiant flux from the geometric center of the convex curves, to form a parallel, or substantially parallel, flow in the transparent solid medium, then parallel or again converge on the plane to be irradiated, in combination with the dioptric exit surface of the tube and / or a reflective surface of emitted radiation located on the sides, on both sides, for example symmetrically with respect to the axial plane of the bore.
- the tube according to the invention is characterized in that the bore has a cross section of shape substantially square or rectangular of which at least two opposite sides are shaped like convex curves, said sides forming dioptric surfaces arranged to change direction of radiation emitted from filament or beam axis transmitter to make them parallel or substantially parallels in the solid transparent medium of the glass.
- the sides of the bore are respectively symmetrical with respect to the planes of symmetry of the square or rectangle, the direction of rays being substantially parallel to that of a plane of symmetry of the square or the rectangle of the bore.
- the present invention uses a tube rectilinear transmitter whose geometric center emission is confused with the focus of a reflector correspondent, also rectilinear and of section transverse at least partly flat or substantially flat to treat flat, or cross-sectional surfaces transverse at least partially reverse parabolic to focus the radiation, the generator at top of the reflector curve being parallel to the axis coincides with the focal line, and the edges end of straight or parabolic portions being located below the axis of the bore, on the other side of it relative to said generator at the top.
- inverse parabola is meant the reflection curve which transforms parallel flow into convergent flow focused on a line.
- radiation emitters ultraviolet, and / or visible, and / or infrared of the invention more particularly described here are tubes with very high electrodes temperature (above 1000 ° C) called electrodes heat generating an emission plasma arc continuous or discontinuous photonics.
- the electric arc generated by the two electrodes, respectively located on each side of the tube transparent non-fluorescent, generates a cylinder bright constant cross section generally formed by one or more metal iodides to the plasma state, or by xenon or a mercury / xenon mixture or other gases or rare earths
- the light cylinder has a total length constituted by the distance between the two electrodes, for example between a few mm for short arc transmitters and more generally between 30 mm and 2500 mm or even several meters, for example ten or fifteen meters, and also presents a section of the bright area with high plasma concentration lower than the inner section of the transparent tube which contains it.
- a voltage between electrodes between 20 volts / cm and 150 volts / cm, for example 30 volts / cm or 100 volts / cm indeed leads to a cross section of substantially reduced extremely cylindrical beam, forming a luminous brush appearing as fully detached from the bore walls, creating a space of a relative vacuum that generates pressure reduced substantially equal to atmospheric pressure at the inner wall of the cylindrical tube or the monobloc transmitter / reflector tube.
- the plasma concentration promotes a electronic vacuum and plasma gas in the vicinity internal walls which slow down heat transfer outward, causing walls of the envelope colder.
- the metal iodide (s) can come from pure metals or alloys namely and for example a pure mercury, pure iron, pure gallium, iron / cobalt (mixture), one gallium / lead (mixture), one mercury / gallium (mixture), etc.
- the gas or gases used can be pure (for example xenon) or as a mixture (e.g. mercury / xenon), as it is known to frequencies other than 50Hz, or alternating current, either pulsed current or not, constant polarity and of varying intensity.
- mixtures of metals, rare earths and / or gases mentioned above is of course not limiting. Furthermore, their respective proportions, such as those of the choice of frequency, pulsation or modulation, are determined based on specific wavelengths of radiation.
- a third object of the invention consists in making a transmitter / reflector device implementing a or several tubes as described above.
- the device comprises, located on the plane focal point of emitted radiation, a slide with parallel or substantially lateral sides funnel-shaped parallels with a radiation input dioptric surface specific to transform the convergent radiation received into a parallel flow of radiation.
- the device has reflective surfaces separate from the tube and constituted by reflective plates, which can advantageously be flat.
- a fourth subject of the invention relates also to a method of applying radiation to a product in sheet form or placed on a flat surface or curve. It consists in irradiating the product with a element (plasma beam or electrical filament) radiation emitter and having a section cylindrical or substantially cylindrical very weak, that is to say with a diameter less than about 10 mm, for example of the order of 4 mm, of the order of 2 mm, or even up to 1 mm or even 0.5 mm (by the order of, should be understood ⁇ 1 mm and / or 10 to 15%), centered in the bore of a straight glass tube, elongated around an axis, said bore being of cross section of substantially square shape or rectangular with at least two opposite sides in form of convex curves, said sides forming dioptric surfaces arranged to modify the direction of the radiation emitted from the axis of the bore to make them parallel or substantially parallels in the solid transparent medium of the glass, before being deflected by reflecting surfaces metallic or dioptric towards the product.
- the bore has four convex sides, opposite sides being identical two by two.
- the emitting element is a beam tubular plasma of photon radiation ultraviolet, and / or visible, and / or infrared.
- the plasma tubular bundle of ultraviolet radiation is of section presenting a maximum radial dimension less than or equal to on the order of 4 mm.
- the emitting element can be constituted by a filament electric, infrared emitter.
- it is irradiated with the same tube two irradiation planes located symmetrically on either side of said emitter tube.
- Figures 1 and 2 show a tube 1 in section transverse, straight in glass, for example in extruded quartz.
- the tube 1 is drilled end to end by a bore 2, for example obtained by spinning.
- the sides 4 form dioptric surfaces which modify the direction of the rays 5 emitted at from axis 3, or substantially from axis 3, for example by the plasma beam or the infrared filament with axis coincident with axis 3 and shown at 6 in the figures, to make them parallel or substantially parallel (radiation 5 ') in the solid transparent medium 7 of the glass.
- the tube is closed each time end with electrode-carrying plugs (not shown), and contains an ionized gas, for example iodide, or mercury, or xenon, or krypton, suitable for emitting 5 or ultraviolet radiation, either infrared or essentially in the spectrum visible light when the tube is energized and that it creates a plasma arc between the electrodes, in a manner known in itself.
- an ionized gas for example iodide, or mercury, or xenon, or krypton
- the surface 9 of the central portion 11 in cylindrical part C3, symmetrical with respect to the plane 12, is covered, for example by spraying cathodic under vacuum or any other known means of a person skilled in the art allowing adhesion to quartz, a film 13 (in broken lines in the figure 1) a material reflecting ultraviolet (U.V.) emitted, for example consisting of a metallic layer micron thick aluminum, for Wavelength UV from 100 nm to 500 nm, by example of 360 nm.
- U.V. ultraviolet
- This same reflection material can be used for radiant emissions in the visible or infrared spectrum.
- the tube 1 closes on the other side of the portion 11 relative to bore 2 by a solid wall 14, extending between the ends 15 of the side wings solid 16 formed by satellite sections inverse symmetrical with respect to the axial plane 12.
- the intensity radiated in any direction is equal to the product of the intensity radiated in the direction of the normal to the surface irradiated by the cosine of the angle that this direction makes with the normal to the irradiated plane (Lambert law).
- the external face 17 of FIGS. 1 and 2 is convex to the center along a curve C1 forming a portion of cylinder of radius R1 and substantially straight C6 towards the ends, from or substantially from the point of the curve C1 situated in the extension of the radius passing through the end 19 of the lateral points 20 of the bore located on the side of the plane to be irradiated.
- the transmitter / reflector device is a monobloc entity, in extruded quartz glass material, very high quality of transparency in the band bandwidth from 180 nm to 2000 nm and with a very low fluorescence level, in which are intimately linked, confused and inseparable, the issuer and its reflector.
- the other part, facing the irradiated product, is transparent and arranged to direct all radiation emitted to the product in such a way that all or most of the radiation primary and secondary, parallel flow or substantially parallel perpendicular to the product irradiated, according to Lambert's law, or in the direction of axial plane 12 towards the focal point F ′ of the reverse parabola in the focused case.
- the geometric shape of the dioptric surfaces of sides of the bore is designed with reference to the hearth geometrical of the device comprising a tube according to the invention, home generally confused with the axis of the bore, which will therefore be called the axis below focal.
- any light point coming from the focal axis radiates radially as shown later in the figures.
- any light point of the beam located outside the focal axis, only partially responds to this mode of radial irradiation corresponding to the design of the dioptric surfaces. Only the radiations emitted in the plane passing through the focal axis correspond to this conception.
- Figure 2 shows a tube 1, including a bore 2 and a cross section similar to those described with reference to Figure 1. Only the angle incidence / reflection of rays 5, ⁇ 1 ⁇ 2 x 42 ° east different here, needing to cover the surface external 9 of a reflective layer 13, for example obtained by metallization of the entire curve reflection represented in broken lines by C3 and C5.
- the diopter curve C6 of the external face 17 of the bottom wall 14, unlike that of Figure 1, is here in all point perpendicular to the secondary rays 5 'which pass through (so the radiation is not deflected) to end up with the primary radiation crossing the curve C1, the virtual focus F '.
- Figure 3 shows a variant of Figure 2 with the upper face 8 'of the tube truncated by a surface horizontal plane C3 covered with film reflective 13 ', shown in broken lines.
- the rays 5 pass through the transparent solid medium 7, in strictly parallel flow, and meet a dioptric reflection curve C5 in reverse parabola in which the angles of incidence / reflection of the rays 5 are such that ⁇ 3> ⁇ 2> ⁇ 1 ⁇ 2 X 42 °.
- the metallic reflection curve C3 of planar shape responds to the inverse light image. Recall that the limiting angle ⁇ L of refraction taken here equal to 42 ° is a function of the wavelength used.
- Figure 4 is the same type as Figure 3, but ⁇ ⁇ ⁇ , and ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 2 x 42 ° imposing a layer of 13 "metallic reflection over the entire surface outer 9 of the upper wall 8 'characterized in C'3 and C'5, with R '# R and therefore the C' curves of the figure different from the curves C of figure 3.
- Figure 5 shows a transmitter / reflector tube 22 monobloc called "head to tail” with two virtual homes opposite irradiated and arranged at an angle of 180 °, F 'and F' ', characterized in that the radiation reflected 5 'never goes back through the hearth plasma.
- the tube comprises two wings 23 symmetrical with respect to to the perpendicular axial planes 24 and 25, and has on both sides an external face 26 of the type of that described with reference to Figures 1 and 2 and two reflecting surfaces 27 and 28 in the form of portion of symmetrical reverse parabola, forming between they an obtuse angle 29.
- the 5 'radiation here crosses the solid medium 32 transparent with strictly parallel flow.
- the tube 30 has an external upper face 33 comprising two surfaces 34 symmetrical with respect to the axial plane 35 perpendicular to the irradiated plane 36, reflecting dioptric, flat, inclined at 45 ° to the axial plane 35 in which ⁇ 1 is equal to 90 ° (therefore> 2 x 42 °).
- the upper face of the tube also has a rectangular, flat central part 37, covered a reverse image reflective layer 38, the face lower 39 being flat, rectangular and parallel on face 37 and on plane 36 to be irradiated.
- This type of embodiment of the transmitter / reflector monobloc allows irradiation by primary and secondary radiation fully returned perpendicularly or substantially perpendicular to the irradiated plane 36.
- the curve C3 of the central part 37 is identical to that of Figure 3 covered with a material reflective.
- flux 5 ' passing through the solid transparent medium can be slightly divergent, so that ⁇ 1 becomes ⁇ 2 x 42 °. In this case, we accept a tolerance in the divergence of plus or minus 5 °.
- Figure 6A fall under the same principle of design, construction and use upside down as that of Figure 5.
- the tube 40 has two identical parts 41, symmetrical with respect to the axial plane 42, centered on the geometric center 43 bore 44 with four convex sides of the type described in FIG. 1.
- Such a device comprises four rectangular exit planes, two by two parallel, making it possible to attack the irradiation planes 47 with the rays 46 perpendicularly.
- FIG. 7 describes a tube 50, formed by spinning, with a bore 51 with four convex faces 52 in portion of cylinder of radii R2 and R4, with R2 ⁇ R4, or R4 ⁇ R2, as described with reference to the previous figures.
- the outer dioptric circle is "notched" on its periphery at 53, so as to receive (see FIGS. 8 and 9) elements of right and left wings in the form of a parabolic inverse curve 54 or plane at 45 °, with a surface of dioptric or metallic reflection or on the same principle, head-to-tail wings 55 as described above.
- the radius R3 can have an infinitely large dimension, the axial origin of which is distant and situated on the vertical axis, so that the curve C3, initially constituted by a portion of cylinder, then becomes a portion of the plane characterizing the reverse light image.
- Figure 9 shows a tube 50, composite, finding in all respects the characteristics and advantages of monobloc of Figure 1, and formed by assembly of the tube 50 of FIG. 7 with similar wings 61 to those described with reference to Figure 1, which have clean ends 62 to come to the contact cooperate and click into place with the notches 53 of the tube 50, and an internal face 63 cooperating in contact and partly complementary to the face cylindrical outer 64 of the tube 50.
- FIG. 10 shows a device 70 comprising a tube 1 identical to that described with reference to the FIG. 1, and a blade element or blade 71, transparent, with 72 parallel side faces.
- the transparent blade 71 with a thickness Lcr has on the upper edge 75 a concave shape of radius of curvature R'3, and located at a distance dF1 with respect to the virtual focus F ', so that the rays 76 arriving on this concave dioptric plane are rectified in parallel radiating flux represented in the drawing by the width Luv.
- the mechanical link between the monoblock transmitter / reflector and the radiant collector can be for example produced by two sheets 78, or T index, represented in a heavy dashed line in Figure 10.
- FIGS. 13 and 14 show tubes 84 and 85 of the same external shape as that of the tubes represented in FIGS. 11 and 12, adapted to a different form of bore 86 comprising an upper side 87 concave, of cylindrical shape but reversed from that of three other identical convex sides 88 and 89.
- the radii of curvature of the upper 87 concave and lower 88 convex faces are for example identical, the sides 89 being identical.
- the 90 ends of the bore are tangent to surfaces upper and lower faces, which removes blind spots 91 (see FIG. 13) shown in dashed lines in the figures.
- the tubes 84 and 85 also have a transparent internal cylindrical tube made of glass 92 which makes it possible to center the emitting beam 93 at the geometric center of the cylinder 94 (in phantom in the figures).
- a transparent internal cylindrical tube made of glass 92 which makes it possible to center the emitting beam 93 at the geometric center of the cylinder 94 (in phantom in the figures).
- FIGS. 15 and 15 A show a tube 95, 95 ′ formed by four biconvex lenses 96, 96 ′ inserted in a quartz tube 97 of cylindrical or substantially cylindrical external shape according to FIGS. 7 and 8.
- Each lens 96 has an outer surface of shape complementary to that of the cylindrical inner face of the tube 97, and is arranged in contact to form with its convex inner part 98 the bore 99 according to the invention.
- a lens 96 ′ may be smaller (see FIG. 15A) and leave a dioptric space 100 between its external face 101 which is convex, and the internal face of the tube 97.
- the tube 95 ′ in FIG. 15A also comprises an internal cylindrical tube 102 for retaining the plasma centered on its axis, as described above.
- FIG. 16 shows a tube 105 belonging to the same principle of bore formation, with a transmitter / reflector with wings, of monobloc shape, with or without internal tube 102.
- the tube includes a bore cylindrical 110 provided with the four biconvex elements 96 as described above to form bore 99 in four pointed star.
- Figures 17 to 19 show a monoblock transmitter 120 or 120 ′ with symmetrical bore 121 in a four-star convex walls.
- the tubes 120 have a cross-sectional shape circular and the 120 'tube crushed on top with a strong radius of curvature associated with walls planar reflectors 122 at 45 °.
- the curve C3 becomes a plane when the radius R3 tends to infinity.
- the radiation passes through the transparent solid medium with a divergent flow, the value of the angle of divergence is compatible with the curve of dioptric refraction of the outer cylinder, such so that the refracted rays 123 form a flux parallel coming out of the tube 120.
- cylindrical emitter associated with two faces 122 symmetrical and flat reflection, inclined at 45 ° gives a low construction cost, a luminous effect irradiate identical to that of the best reflector parabolic.
- the tube 120 of Figure 18 has a upper face 125 covered with film, curved shape, metallization C3. which allows a return of the reflected radiation elsewhere than on the 126 emission focus.
- Figure 20 shows a tube 130 similar to that of Figure 19 with two sheets 131 extending longitudinally along the tube, symmetrical by relative to the axial plane 132, in the form of parabolas inverses, the radii of curvature being such way that all of the primary radiation and secondary are found in the irradiated virtual home F '.
- the convex curves of the bore modify the divergent radiating flux from the focal point located in the plasma gas medium, by a parallel flow, or substantially parallel in the transparent solid quartz medium.
- the effect more generally resulting from the reflector with an elliptical or parabolic curve is obtained from reflection curves whose mathematical form, as a reflector, is therefore new.
- the fasteners of the entire transmitter tube, convex lens-shaped spacers and casing are easy to make.
- the line voltage has a value greater than or equal to 50 Volts / cm, advantageously greater than or equal to 100 Volts / cm.
- the radius of the cross section of the cylindrical plasma beam, with respect to the diameter d of the circle inscribed at the apices of the bore, is such that 1 / 100d ⁇ r ⁇ 1 / 2d, for example 1 / 50d ⁇ r ⁇ 1 / 4d or r ⁇ 1 / 8d, r ⁇ 1 / 10d, and / or r ⁇ 1 / 20d.
- the invention also relates to apparatus which allow in particular the sterilization of water, i.e. for the reflector with reverse parabola around an axis, either in ply for the 45 ° plane reflector, and the drying ink and varnish to polymerize on wired or circular products around an axis such as the marking of electrical wires, cables, pipes rubber, P.V.C. tube, etc.
- an ultraviolet transmitter / reflector according to the invention can be mounted on a sterilization or polymerization for example in opposition around a transparent cylinder serving as sterilization or polymerization chamber, or again, also and for example, in opposition to on either side of a liquid sheet contained between the two transparent walls formed by the flat faces of the planar emitter / reflector, thus achieving a sterilization chamber.
Landscapes
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Description
- les côtés de l'alésage sont agencés pour former des surfaces dioptriques pour, en combinaison avec la surface dioptrique de sortie du tube ou avec une surface réflectrice associée avec la surface dioptrique de sortie du tube, diriger les rayonnements en flux parallèle ou convergent vers une surface ou une ligne à irradier;
- les quatre côtés de l'alésage sont de forme convexe, par exemple les côtés opposés étant identiques deux à deux;
- la forme convexe des parois internes de l'alésage est une portion de cercle dont le rayon de courbure est déterminé par un calcul classique de rayon de courbure de lentille épaisses biconvexe . Par exemple, le rayon du cercle R1 de valeur 10 mm est, pour une distance des surfaces convexes opposées de 12,6 mm pour focaliser le rayonnement au foyer virtuel F', à une distance de 50 mm de la surface externe de la paroi inférieure.
- le tube comporte une paroi externe supérieure, dite face supérieure, de surface externe agencée pour renvoyer les rayonnements vers l'axe de l'alésage, ladite paroi externe étant recouverte, d'une matière réfléchissante, pour fonctionner sous une forme dite en rayonnement inverse. La surface externe est symétrique par rapport au plan axial longitudinal de l'alésage, vertical ou perpendiculaire au plan à irradier, et par exemple en arc de cercle ou plane;
- le tube comporte une surface réflectrice solidaire dudit cube ;
- il comporte une surface réflectrice des rayonnements émis située d'un côté dudit tube, comportant deux ailes latérales longitudinales symétriques par rapport à un plan axial de l'alésage, la portion de surface réflectrice dioptrique ou métallique desdites ailes latérales s'inscrivant dans une surface de section transversale droite ou parabolique inverse, ou encore sensiblement droite ou sensiblement parabolique inverse;
- la surface réflectrice est formée au moins en partie par les faces internes des ailes, par réfraction dioptrique ;
- la surface réflectrice est formée au moins en partie par un matériau réfléchissant ;
- le tube comporte une face externe inférieure de jonction des ailes, située du côté opposé à la génératrice au sommet du tube par rapport à l'alésage. La face est convexe au centre et sensiblement droite aux extrémités, selon une courbe symétrique par rapport au plan axial contenant la génératrice au sommet, de manière à diriger les rayons émis vers une ligne de focalisation située sur le plan d'irradiation. Dans le cas où la surface réflectrice est formée au moins en partie de deux plans symétriques par rapport au plan axial vertical de l'alésage, la génératrice est remplacée par la droite d'intersection des faces planes s'inscrivant dans un « chapeau chinois » dont l'arête supérieure est ladite croite d'intersection ;
- le tube est symétrique par rapport à un plan axial de l'alésage parallèle au plan d'irradiation.
- le plan d'irradiation est en général une surface perpendiculaire au plan axial longitudinal de symétrie du tube ;
- la paroi externe, ou face supérieure, du tube est partiellement cylindrique du côté de la génératrice au sommet du tube entre les faces externes des ailes latérales ;
- la face supérieure du tube est tronquée, formant une face externe plane entre les faces externes des ailes latérales ;
- le tube est de forme sensiblement cylindrique et comporte deux ailes rapportées en verre, symétriques ou non par rapport au plan axial de l'alésage perpendiculaire au plan d'irradiation.
- l'alésage est formé par quatre quartiers en verre répartis radialement, jointifs par leurs extrémités et s'encastrant dans un cylindre en verre périphérique ou un alésage cylindrique effectué dans le tube ;
- le tube comporte un deuxième tube, cylindrique, interne à l'alésage propre à contenir le faisceau plasmatique et/ou contenant un filament émetteur ;
- l'espace entre le tube externe et le tube interne, jointif ou non au tube externe, peut être favorablement utilisé pour la circulation d'un fluide de refroidissement gazeux ou liquide ;
- le deuxième tube, cylindrique, peut être en contact avec la génératrice au sommet des surfaces internes convexes ;
- le deuxième tube cylindrique peut ne pas être en contact avec les surfaces internes convexes dans la mesure où la poussée d'Archimède créée par l'espace interne de l'enveloppe baignant dans un milieu liquide est égale ou sensiblement égale au poids de l'enveloppe, le deuxième tube cylindrique, porté à ses deux extrémités, s'autocentrant alors sur toute sa longueur ;
- l'alésage comporte une surface supérieure de section transversale concave.
- l'alésage est agencé pour contenir un gaz ionisé normalement sous moyenne ou forte pression, les rayonnements émis étant des rayonnements ultraviolets, et/ou visibles, et/ou infrarouges;
- le tube comporte des chambres d'électrode de section interne supérieure ou égale à la section interne de la partie rayonnante émettrice du tube ;
- le tube comporte un filament émetteur de rayonnement infrarouge.
- Les figures 1 et 2 sont des vues en coupe transversale de deux variantes d'un premier mode de réalisation de tube émetteur/réflecteur selon l'invention, monobloc, comportant une face supérieure formant la surface réflectrice et comportant deux portions latérales présentant une section parabolique inverse ou sensiblement parabolique inverse.
- Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe transversale de deux autres variantes du tube monobloc selon l'invention avec une portion supérieure du tube tronquée, plane recouvert d'un matériau réfléchissant.
- La figure 5 montre un autre mode de réalisation de l'invention avec tube monobloc, du type tête-bêche par rapport au plan axial de l'alésage parallèle aux plans d'irradiation, et à deux foyers virtuels symétriques ou non symétriques, irradiés, et disposés selon un angle de 180°.
- Les figures 6 et 6A montrent des vues en coupe transversale de deux autres modes de réalisations du tube selon l'invention, muni de faces planes de part et d'autre de l'alésage.
- Les figures 7, 8 et 9 sont des vues en coupe transversale d'autres modes de réalisation de tube selon l'invention, sensiblement cylindriques, sans et avec ailes rajoutées, dissymétriquement ou symétriquement.
- La figure 10 est une vue en coupe transversale d'un dispositif comprenant le tube de la figure 1 et une lame de redressement à flux parallèle disposée au foyer, accompagnée de vues partielles à grande échelle montrant deux positionnements de la lame en fonction du foyer.
- Les figures 11 et 12 sont des vues en coupe transversale d'une variante d'un autre mode de réalisation du tube selon l'invention de la figure 1, comprenant un second tube cylindrique émetteur de rayonnements interne à l'alésage d'un tube soit monobloc, soit constitué de quatre éléments assemblés pour être semblables à un monobloc, ledit second tube pouvant être centré par contact aux génératrices des quatre courbes convexes, ou centré sans contact.
- Les figures 13 et 14 sont des vues en coupe d'un autre mode de réalisation du tube selon l'invention avec alésage comprenant une face supérieure concave.
- Les figures 15 et 15A montrent un autre mode de réalisation d'un tube selon l'invention avec un alésage formé par quatre quartiers en forme de lentilles longitudinales biconvexes, enfermées dans un tube cylindrique.
- La figure 16 est une vue en coupe d'une autre variante de tube selon l'invention, du type représenté aux figures 1 et 2, l'alésage étant formé par l'assemblage de lentilles biconvexes.
- Les figures 17 à 20 sont des vues schématiques en coupe de plusieurs modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention avec un tube de forme sensiblement cylindrique et des parois réflectrices latérales dissociées du tube, de forme planes ou en portion de section transversale parabolique inverse.
- que l'énergie rayonnante (totale ou quasi totale) qui irradie à partir du foyer 10 d'émission, est constituée par la somme de deux énergies rayonnantes, comprenant l'énergie rayonnante primaire, qui irradie directement dans un espace prismatique fermé 18, d'angle au sommet ∝' par exemple de 7°, et dont les limites sont sensiblement les extrémités 19 des pointes latérales 20 formant des angles aigus par exemple inférieurs à 40°, par exemple compris entre 35° et 10°, de l'alésage 2, et l'énergie rayonnante secondaire, qui irradie de façon sensiblement parallèle sur la courbe de réflexion du réflecteur pour y être réfléchie et revenir vers la face externe 17 de jonction entre les extrémités des ailes vers le produit situé dans le plan irradié 21 perpendiculaire au plan axial 12,
- que le rendement énergétique d'un faisceau divergent dépend de la distance qu'il parcourt de son point d'émission à son point de réception; en raccourcissant cette distance du point d'émission au plan de réflexion d'une part, et du plan de réflexion au produit irradié d'autre part, l'invention optimise donc le rendement,
- qu'une meilleure pénétration du produit à irradier dépend d'une forte densité de puissance rayonnante.
Par contre, on notera que tout point lumineux du faisceau, situé en-dehors de l'axe focal, ne répond que partiellement à ce mode d'irradiation radiale correspondant à la conception des surfaces dioptriques. Seuls les rayonnements issus dans le plan passant par l'axe focal correspondent à cette conception.
On remarque ici que la courbe de réflexion métallique C3 de forme plane répond à l'image lumineuse inverse. Rappelons que l'angle limite ∝L de réfraction pris ici égal à 42° est fonction de la longueur d'onde utilisée.
Dans le même esprit que précédemment, on pourrait avoir quatre faces planes irradiantes et disposées selon un angle de 90°. Un tel dispositif comporte quatre plans de sortie rectangulaires, parallèles deux à deux, permettant d'attaquer perpendiculairement les plans d'irradiation 47 avec les rayons 46.
Le cercle dioptrique extérieur est " encoché " sur sa périphérie en 53, de façon à recevoir (Cf. figures 8 et 9) des éléments d'ailes droites et gauches en forme de courbe parabolique inverse 54 ou plane à 45°, à surface de réflexion dioptrique ou métallique ou sur le même principe, des ailes tête-bêche 55 comme décrites précédemment. Le rayon R3 peut avoir une dimension infiniment grande, dont l'origine axiale est éloignée et située sur l'axe vertical, de telle manière que la courbe C3, initialement constituée par une portion de cylindre, devienne alors une portion de plan caractérisant l'image lumineuse inverse.
- haute densité de puissance des rayonnements focalisés obtenue par la focalisation du rayonnement 73 d'un système parabolique inverse,
- rayonnements focalisés rendus perpendiculaires conformément à l'enseignement de la loi de Lambert par l'élément de lame 71, dit collecteur rayonnant ou " C.R. ".
- entre quelques millimètres,
- et plusieurs mètres, de manière rectiligne ou curviligne, conduisant le flux lumineux dans l'épaisseur selon la même méthode et la même qualité de restitution des performances lumineuse que celles de la fibre optique.
- soit coupé droit pour traverser le plan dioptrique sans être dévié,
- soit usiné de forme concave pour sortir en flux divergent,,
- soit usiné de forme convexe pour sortir en flux convergent.
A l'intérieur du tube de la forme conventionnelle du monobloc dessiné en un seul élément pour la figure 11, et en plusieurs éléments pour la figure 12, il est prévu un tube cylindrique 81, émetteur ultraviolet, et/ou visible, et/ou infrarouge, dont le diamètre extérieur de l'enveloppe cylindrique en quartz est :
- soit de dimension quasiment identique à la distance minimum entre les courbes convexes 82 de l'alésage 83 (Cf. figure 11), avec lesquelles il est tangent,
- soit de dimension inférieure à cette même distance (Cf. figure 12). Au quel cas des moyens de fixation et de centrage du tube 81 dans l'alésage sont prévus de façon connue en elle-même (non représentés), ou tel que décrit précédemment en ce qui concerne l'exemple d'un liquide de refroidissement circulant dans l'espace libre 83 entre le tube extérieur 80 et le tube intérieur 81 pour lequel le poids de l'enveloppe du tube intérieur par unité de longueur, serait égal ou sensiblement égal à la poussée d'Archimède.
Les rayons de courbure des faces supérieure 87 concave et inférieure 88 convexe sont par exemple identiques, les côtés 89 étant identiques.
Bien entendu et de la même manière, ces configurations avec tube interne à l'alésage d'un émetteur ultraviolet ou infrarouge de forme cylindrique conventionnelle se présente selon le même principe, pour les formes des figures 3, 4, 5, 6 et 6A.
Chaque lentille 96 présente une surface externe de forme complémentaire à celle de la face interne cylindrique du tube 97, et est agencée au contact pour former avec sa partie intérieure convexe 98 l'alésage 99 selon l'invention.
Une lentille 96' peut être plus petite (Cf. figure 15A) et laisser un espace dioptrique 100 entre sa face externe 101 convexe, et la face interne du tube 97.
Le tube 95' de la figure 15A comporte également un tube cylindrique interne 102 de rétention du plasma centré sur son axe, comme décrit précédemment.
L'effet résultant plus généralement du réflecteur à courbe elliptique ou parabolique est obtenu à partir de courbes de réflexion dont la forme mathématique, en tant que réflecteur, est donc nouvelle.
- pour les flux correspondant aux rayonnements primaires, des rayons sensiblement parallèles,
- et, pour des flux correspondant aux rayonnements secondaires, des rayons parallèles. Ceci s'obtient en jouant sur les rayons de courbures des courbes convexes dioptriques opposées haute et basse C2 différentes de celles opposées droite et gauche C4.
- soit pour positionner quatre conducteurs électriques susceptibles de créer suivant les cas, un champ magnétique ou un effet capacitif autour du plasma qui va encore mieux favoriser sa concentration au foyer géométrique et permettra d'aider à l'amorçage plus rapide de l'arc de la lampe,
- soit pour servir de lieu de fixation à des supports mécaniques dans le cas d'émetteurs de grandes longueurs,
- soit pour réaliser une distribution aéraulique longitudinale, avec un gaz neutre ou de l'air de refroidissement par exemple,
- soit pour créer par filage, d'une part deux pièces quartz haute (côté bouclier) et basse (côté rayonnement primaire), et d'autre part une pièce quartz unique (gauche et droite) comme on l'a vu en référence aux figures 12 et 14.
Claims (31)
- Tube émetteur de rayonnements électromagnétiques, réalisé en une matière transparente non fluorescente, notamment à base de verre ou de quartz, et ayant une structure rectiligne percée de bout en bout d'un alésage (2, 44, 51) allongé autour d'un axe, délimitant un logement propre à contenir un filament ou un faisceau plasmatique émetteur de rayonnements, l'alésage (2, 44, 51) étant de section transversale de forme sensiblement carré ou rectangulaire, caractérisé en ce que au moins deux côtés (4) opposés de l'alésage sont en forme de courbes convexes, lesdits côtés formant des surfaces dioptriques agencées pour modifier la direction des rayonnements (5) émis à partir du filament ou de l'axe (3) du faisceau émetteur pour les rendre parallèles ou sensiblement parallèles dans le milieu (7) transparent solide du verre.
- Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits côtés sont agencés pour former des surfaces dioptriques pour, en combinaison avec la surface dioptrique de sortie du tube (1, 40, 80, 120) ou avec une surface réflectrice associée avec la surface dioptrique de sortie du tube, diriger les rayonnements en flux parallèle ou convergent vers une surface ou une ligne à irradier.
- Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les quatre côtés (4) de l'alésage (2) sont de formes convexes.
- Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la forme convexe des parois internes de l'alésage est une portion de cercle.
- Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que il comporte une paroi externe (8, 9) supérieure, dite face supérieure, de surface externe agencée pour renvoyer les rayonnements émis vers l'axe de l'alésage, ladite paroi externe étant recouverte d'une matière réfléchissante (13).
- Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une surface réflectrice solidaire dudit tube.
- Tube selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est doté d'une surface réflectrice des rayonnements émis située d'un côté dudit tube, comportant deux ailes (16) latérales longitudinales symétriques par rapport à un plan axial (12) de l'alésage (2), la portion de surface réflectrice desdites ailes latérales s'inscrivant dans une surface de section transversale droite ou parabolique inverse, ou encore sensiblement droite ou sensiblement parabolique inverse.
- Tube selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface réflectrice est formée au moins en partie par les faces internes des ailes, par réfraction dioptrique.
- Tube selon la revendication 7, caractérisé en ce que la surface réflectrice est formée au moins en partie par un matériau réfléchissant.
- Tube selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le tube comporte une face externe (17) de jonction des extrémités des ailes, dite face inférieure, située du côté opposé à la génératrice au sommet du tube, par rapport à l'alésage, convexe au centre, et sensiblement droites aux extrémités, selon une courbe symétrique par rapport au plan axial contenant la génératrice au sommet, ladite face inférieure étant agencée pour diriger les rayons émis vers le plan axial (12) de l'alésage (2), vers une ligne de focalisation située sur le plan d'irradiation.
- Tube selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est symétrique par rapport à un plan axial de l'alésage parallèle au plan d'irradiation.
- Tube selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la face supérieure du tube est partiellement cylindrique du côté de la génératrice au sommet du tube entre les faces externes des ailes latérales (16).
- Tube selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la face supérieure (8') du tube est tronquée, formant une face externe plane entre les faces externes des ailes latérales.
- Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est de forme sensiblement cylindrique.
- Tube selon la revendication 14, caractérisé en ce que il comporte deux ailes (23) rapportées en verre, symétriques ou non par rapport au plan axial de l'alésage perpendiculaire au plan d'irradiation.
- Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alésage est formé par quatre quartiers en verre répartis radialement, jointifs par leurs extrémités et s'encastrant dans un cylindre en verre périphérique ou un alésage cylindrique effectué dans le tube.
- Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième tube (81) cylindrique interne à l'alésage, et propre à contenir le faisceau plasmatique et/ou contenant un filament émetteur.
- Tube selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte un espace (83) intermédiaire ménagé entre le tube interne (81) et le tube externe pour autoriser la circulation d'un fluide de refroidissement gazeux ou liquide
- Tube selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'alésage comporte une face supérieure de section transversale concave.
- Tube selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte des chambres d'électrodes de section interne supérieure ou égale à la section interne de la partie rayonnante émettrice du tube.
- Tube selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alésage ( 2, 4, 51, 121) est agencé pour contenir un gaz ionisé excité à des fréquences variables, les rayonnements émis étant du type ultraviolet, et/ou visible, et/ou infrarouge.
- Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que il comporte un filament émetteur de rayonnement infrarouge.
- Dispositif émetteur/réflecteur de rayonnements électromagnétiques comprenant un tube en verre rectiligne selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 22.
- Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comporte au plan focal de concentration des rayonnements émis, une lame (71) à faces latérales parallèles ou sensiblement parallèles en forme d'entonnoir, comportant une surface dioptrique d'entrée des rayonnements propre à transformer les rayonnements convergents reçus en un flux parallèle de rayonnements.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 ou 24, caractérisé en ce qu'il comporte des surfaces réflectrices séparées du tube et constituées par des plaques réfléchissantes.
- Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce que les plaques sont planes.
- Procédé d'application de rayonnements à un produit en nappe ou disposé sur une surface plane ou courbe, caractérisé en ce qu'on irradie le produit avec un tube émetteur de rayonnements électromanégnétiques selon la revendication 2.
- Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que le faisceau plasmatique est un faisceau tubulaire qui émet des rayonnements ultraviolets, et/ou visibles , et/ou infrarouges.
- Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que le faisceau tubulaire plasmatique est de section présentant une dimension radiale maximale inférieure ou égale à 4 mm.
- Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que le filament est un filament électrique, émetteur de rayonnements infrarouges.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 27 à 30, caractérisé en ce qu'on irradie avec un même tube au moins deux plans d'irradiation situés symétriquement de part et d'autre dudit tube émetteur.
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