WO1999044393A1 - Method and device for microwave heating of a material - Google Patents

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WO1999044393A1
WO1999044393A1 PCT/FR1999/000438 FR9900438W WO9944393A1 WO 1999044393 A1 WO1999044393 A1 WO 1999044393A1 FR 9900438 W FR9900438 W FR 9900438W WO 9944393 A1 WO9944393 A1 WO 9944393A1
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dielectric resonator
resonator
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Definitions

  • the present invention relates generally to the heating of a material, for example for the treatment of this material. More specifically, the invention relates to a method and a device for heating an absorbent material using a microwave field. According to a particular application of the invention, the material is an elastomer to be vulcanized or a polymer to be crosslinked.
  • microwave applicators apply a microwave electromagnetic field to the material to be heated.
  • the electric / magnetic field of this microwave field then interacts with the material, so that dielectric / magnetic losses occur in the latter.
  • a first type of microwave heating device essentially consists of a waveguide associated with a microwave source.
  • the microwave electromagnetic field produced by the microwave source is directed towards the material to be heated by the waveguide.
  • the heating efficiency obtained with this type of device is relatively low, since the microwave field applied through the material is in the form of traveling waves, the peak power of which cannot exceed that delivered by the micro source. -wave.
  • a metal resonator is provided to produce an electromagnetic resonance field which is applied to the material to be heated.
  • the metal resonator is excited by a microwave source.
  • This resonator consists of a metallic resonant cavity inside which is placed the material to be heated.
  • This type of device allows efficient heating of the material, since the microwave field used for heating is a resonant field, the instantaneous intensity of which is higher than that of the excitation field provided by the microwave source.
  • the metallic resonant cavities are of more relatively bulky. Also, it is difficult, with resonant cavities, to achieve selective heating of certain parts of the material.
  • the present invention aims to provide a method and a device for heating a material by microwave capable of remedying the aforementioned drawbacks.
  • a microwave heating method of an absorbent material comprises the following steps: producing, by means of at least one cylindrical dielectric resonator excited in an electric transverse TEOl mode, a microwave field intended for heating the material, and placing the material near said at least one cylindrical dielectric resonator.
  • absorbent material is meant a material capable of absorbing electrical and / or magnetic energy.
  • the material has at least dielectric losses.
  • the microwave field used to heat the material is therefore a resonant field, which makes it possible to heat the material with a higher yield than that obtained according to the heating techniques not using a resonator.
  • the present invention offers greater flexibility of use.
  • the material to the exterior of the dielectric resonator (s), which is made possible by the fact that dielectric resonators, unlike metallic resonators, produce an external electromagnetic field, selective heating of the material can be carried out and specific areas can be selected with great precision to be heated in the material.
  • the present invention does not require the use of complicated guide means for positioning the material to be heated inside a cavity.
  • the dielectric resonator (s) have a cylindrical shape and are excited according to a transverse electric mode TEOl.
  • the field lines of the electric field produced by a given resonator are thus circular around the cylindrical surface of the latter.
  • This configuration of the electric field has several advantages. In particular, it makes it possible in particular to selectively heat certain zones of the material with great precision.
  • the field lines of the electric field have a simple and well-defined shape, which is also identical to the shape of the radial section of each dielectric resonator. It is therefore easy to determine how to place the material relative to the dielectric resonator (s) to heat a particular area.
  • the field lines of the electric field produced by the resonator (s) having said at least one cylindrical surface generally become parallel to the exposed surface of the material.
  • Such a configuration of the electric field relative to the material is advantageous for example when it is desired to carry out a surface treatment of the material, or when the material to be heated has a slender shape.
  • the heating efficiency is significantly increased by placing the material so that its length is substantially orthogonal to the axis of the resonator (s) having said at least one cylindrical surface.
  • the step of placing the material comprises a step consisting in scrolling said material behind said at least one surface.
  • this step can be implemented by means of a conveyor which brings the material to be heated near said at least one cylindrical dielectric resonator, and in particular in the region of the external electromagnetic field produced by it.
  • Said at least one cylindrical dielectric resonator can thus be integrated into an "on-line" production chain.
  • the material to be heated is in the form of an extrudate, partly composed of an elastomer. Heating the material then makes it possible to vulcanize the latter, which can then be used, for example, for the manufacture of seals.
  • said at least one cylindrical dielectric resonator consists of several cylindrical dielectric resonators magnetically coupled together. At least one of these dielectric resonators is excited by a microwave excitation source. The other dielectric resonators are excited by magnetic coupling with the resonator associated with the microwave excitation source.
  • the use of dielectric resonators magnetically coupled together makes it possible to produce greater heating power. Indeed, the power which can be transmitted from a microwave excitation source to a given dielectric resonator without risk of deterioration thereof is limited by the breakdown threshold of the resonator. Thanks to the presence of several coupled dielectric resonators, the power supplied by the microwave excitation source is distributed between these resonators, and can therefore be increased.
  • the method is characterized in that it further comprises a step consisting in adjusting the distance between two adjacent resonators given among said magnetically coupled dielectric resonators.
  • This adjustment step makes it possible to adjust the resonance frequency of the resonator assembly formed by the coupled dielectric resonators.
  • the resonant frequency of the resonator assembly is precisely tuned to the emission frequency of the microwave excitation source.
  • the distance between resonators it is possible, by significantly varying the resonant frequency of the resonator assembly, to modify the heating power supplied to the material.
  • At least one of the cylindrical dielectric resonators supports a magnetic element, and the method further comprises the following steps: applying a static magnetic field through the magnetic element, and adjusting the intensity of the static magnetic field.
  • the magnetic element is preferably composed of metal oxide, generally called "ferrite". The adjustment of the intensity of the static magnetic field modifies the magnetization of the magnetic element and, consequently, the magnetic coupling between the dielectric resonators, which makes it possible to adjust their resonant frequency.
  • the present invention also relates to a microwave applicator for heating an absorbent material, characterized in that it comprises a microwave excitation means, and at least one cylindrical dielectric resonator, excited by the excitation means microwave in an electric transverse TEOl mode, to produce a microwave field intended to heat the material.
  • the microwave excitation means can comprise a microwave source for producing an electromagnetic excitation field, and a waveguide for transmitting the electromagnetic excitation field from the microwave source to said at least one resonator. dielectric.
  • the excitation electromagnetic field is transmitted to one or more dielectric resonators arranged opposite a window provided on an outlet face of the waveguide.
  • the present invention also relates to a device for heating an absorbent material, characterized in that it comprises the microwave applicator as defined above and a support means capable of supporting the material and placed close to at least one cylindrical dielectric resonator of said microwave applicator.
  • the support means comprises a conveyor making it possible to pass the material opposite at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator.
  • a microwave applicator for heating an absorbent material characterized in that it comprises a microwave excitation means, and several dielectric resonators magnetically coupled together. , at least one of the dielectric resonators being excited by the microwave excitation means, to produce a microwave field intended to heat the material.
  • means are provided for adjusting the distance between two adjacent resonators given among said magnetically coupled dielectric resonators.
  • At least one of said magnetically coupled dielectric resonators supports a magnetic element
  • the heating device also comprises means for applying a static magnetic field, of adjustable intensity, through the magnetic element.
  • the magnetic element is for example designed in ferrite.
  • the present invention also relates to a device for heating an absorbent material, characterized in that it comprises the microwave applicator with dielectric resonators magnetically coupled as defined above, and a support means capable of supporting the material. and placed near said dielectric resonators.
  • FIG. 1 is a schematic sectional front view of a microwave heating device of a material according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic bottom view of part of the device of Figure 1; - Figures 3 and 4 respectively illustrate a bottom view and front of the magnetically coupled dielectric resonators included in the device of Figure 1; and
  • FIG. 5 illustrates in bottom view in schematic section a device for modifying the magnetic coupling between the dielectric resonators included in the device of Figure 1.
  • the microwave heating device mainly comprises a microwave source 1, of the magnetron type, a rectangular waveguide 2, a set of coupled dielectric resonators 3, and a conveyor 4. Elements 1 to 3 constitute a microwave applicator.
  • the conveyor 4 makes it possible to cycle through a material, or product, to be heated MT in a predetermined direction DR, for example horizontal, facing the set of resonators 3.
  • the heating device according to the invention also comprises support means (not shown) to hold the microwave applicator 1 -3.
  • the MT material is an absorbent material, that is to say a material capable of absorbing electrical and / or magnetic energy.
  • the material MT is capable of absorbing at least electrical energy.
  • the MT material is an elastomer to be vulcanized or a polymer to be crosslinked, which is in the form of an extrudate.
  • a vulcanization / crosslinking agent is introduced, in known manner, into the elastomer / polymer, then said elastomer / polymer is heated.
  • the microwave applicator 1-3 produces a microwave electromagnetic field 5 (represented in FIG. 1 by the field lines of the corresponding electric field), through which the MT material is moved by the conveyor 4.
  • the electromagnetic field 5 is produced by the set of resonators 3 in response to an excitation field transmitted from an antenna 10 of the magnetron 1 to the resonator assembly 3 via the waveguide 2.
  • the set of coupled dielectric resonators 3 is composed, according to the embodiment shown in FIG. 1, of a central resonator 30, centered relative to an output face 20 of the waveguide 2, and of two peripheral resonators 31 and 32 adjacent to the central resonator 30.
  • the resonators 30-32 are preferably designed exclusively from dielectric material, such as ceramic.
  • each resonator 30 to 32 has a cylindrical shape and is excited according to the transverse electric mode TEOl, as shown in FIGS. 1 and 3.
  • the lines of the microwave electric field produced by each resonator 30 to 32 are thus circular and coaxial with the cylindrical surface of the resonator (see Figure 1), while the lines of the corresponding microwave magnetic field each form a loop around a peripheral part of the resonator (see Figure 3).
  • the resonators 30 to 32 are aligned in a direction which is preferably parallel to the direction DR of travel of the material MT under the applicator 1-3, and are each separated from an adjacent resonator by a non-zero distance.
  • the planar faces of the resonators 30-32 are perpendicular to the outlet face 20 of the waveguide 2. According to the invention, the planar faces of the resonators 30-32 are also perpendicular to the plane defined by the conveyor 4, so that the conveyor 4, and therefore the MT material, are opposite the dielectric cylindrical surface of the resonators. In this way, the field lines of the electric field produced by each resonator 30 to 32 are generally parallel, in the material, to the exposed surface 50 thereof.
  • the heating efficiency is increased by placing said material so that its length 51 is substantially orthogonal to the respective axis 30a, 31a, 32a (cf. FIG. 2) of each resonator 30 , 31, 32, that is to say parallel to the planar faces of the resonators 30 to 32 and to the direction of travel DR, as shown in FIG. 1.
  • the dielectric resonators 30 to 32 are excited by the microwave source 1 via the waveguide 2. More precisely, the excitation microwave field produced by the source 1 and emitted by its antenna 10 is transmitted by the guide of waves 2 to the central dielectric resonator 30 through a window 21, formed on the outlet face 20 of the waveguide 2 and facing the central resonator 30.
  • the dimensions of the window 21 are preferably determined so that the excitation microwave field arrives on the central resonator 30 with an angle of
  • the excitation microwave field excites the central resonator 30, which in turn excites, by magnetic coupling, its two adjacent resonators 31 and 32.
  • the resonant frequency of the dielectric resonators 30 to 32 depends on the one hand on the intrinsic characteristics of each of these resonators, and on the other hand on the distances d1 and d2. Said intrinsic characteristics of the resonators 30 to 32 and the range of variation of the distances dl and d2 are chosen so that the resonant frequency of the resonators remains at all times substantially equal to the emission frequency of the magnetron 1.
  • the dimensions of the cross section (parallel to the outlet face 20) of the waveguide 2 and of the window 21 are respectively 86 mm x 43 mm and 20 mm x 40 mm.
  • the diameter and height of a given resonator 30 to 32 are 21 mm and 11 mm respectively.
  • An impedance matching means associated with the waveguide 2 is also provided for adapting the impedance between the magnetron 1 and the set of coupled resonators 3.
  • the impedance matching means is for example constituted by metal plungers 22, playing the role of a capacitor, partially introduced through a lateral face 23 of the waveguide 2 in a substantially central part thereof, as shown in FIG. 1.
  • the distances dl and d2 between adjacent resonators can be adjusted respectively by two identical mechanical mechanisms 6 ⁇ and 6, 10
  • FIG. 2 associated with the peripheral resonators 31 and 32.
  • Each mechanism 6 ⁇ , 6 2 when actuated, moves the peripheral resonator 31, 32 closer or apart from the central resonator 30.
  • the peripheral resonators 31 and 32 are for this purpose slidably mounted parallel to their direction of alignment. A variation of at least one of the distances d1 and d2 results in a corresponding variation in the resonance frequency of the set of coupled resonators 3.
  • FIG. 5 illustrates a particular variant of the present invention in which the resonance frequency of the resonator assembly 3 can be adjusted other than by adjusting the distances d1 and d2.
  • at least one of the resonators 30-32 for example the peripheral resonator 32, supports a magnetic element 32b.
  • the magnetic element 32b is for example designed in ferrite, and is in the form of a disc. It is preferably fixed on a flat face of the corresponding resonator.
  • a static magnetic field 32c is applied through the magnetic element 32b by means of a magnetic field generator such as an electromagnet 32d.
  • the magnetization of the magnetic element 32b and therefore the magnetic coupling between the dielectric resonators 30-32 are modified.
  • the modification of the magnetic coupling leads to a modification of the resonance frequency of the resonator assembly 3.
  • the heater according to the present invention can be used to selectively heat certain parts of the MT material.
  • the positioning of the MT material on the conveyor 4 can in fact be adjusted relative to the resonators 30 to 32, depending on the zones of the material that it is more particularly desired to heat.
  • the conveyor 4 can be replaced by a movable plate in at least two directions, in order to increase the precision of the guiding of the material with respect to the resonators. 11
  • the heating device according to the present invention has been described with three dielectric resonators coupled by way of example only. It will be clear to those skilled in the art that a different number of resonators can be used.
  • the heating device can comprise only the central resonator 30, the peripheral resonators 31 and 32 being omitted.
  • the device according to the invention can be used to heat other absorbent materials, such as heat-transformable materials, for example of the polyester type, etc.
  • the material to be heated MT is preferably in solid or liquid form.
  • the MT material When the MT material is liquid, it is brought before the microwave applicator by the conveyor 4 in a suitable receptacle, transparent to microwaves.

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Abstract

The invention concerns a microwave source (1), of magnetron type, a waveguide (2), a set of magnetically coupled cylindrical dielectric resonators (3), and a conveyor (4) for displacing a material (MT) to be heated beneath the coupled resonators (3). The coupled dielectric resonators (3) are excited by the microwave source (1) via the waveguide (2) according to a transverse electric mode TE01. The material is placed opposite the cylindrical surfaces of the resonators. Said device is particularly adapted, in particular, for elastomer vulcanisation and polymer cross-linking.

Description

Procédé et dispositif de chauffage d'un matériau par micro-ondes Method and device for heating a material by microwave
La présente invention concerne de manière générale le chauffage d'un matériau, en vue par exemple d'un traitement de ce matériau. Plus spécifiquement, l'invention concerne un procédé et un dispositif de chauffage d'un matériau absorbant à l'aide d'un champ micro-onde. Selon une application particulière de l'invention, le matériau est un élastomère à vulcaniser ou un polymère à réticuler.The present invention relates generally to the heating of a material, for example for the treatment of this material. More specifically, the invention relates to a method and a device for heating an absorbent material using a microwave field. According to a particular application of the invention, the material is an elastomer to be vulcanized or a polymer to be crosslinked.
Plusieurs dispositifs de chauffage par micro-ondes d'un matériau absorbant diélectrique/magnétique pour le traitement de ce matériau sont connus. Ces dispositifs, également appelés "applicateurs micro-onde", appliquent un champ électromagnétique micro-onde sur le matériau à chauffer. Le champ électrique/magnétique de ce champ micro-onde interagit alors avec le matériau, de sorte que des pertes diélectriques/magnétiques se produisent dans ce dernier.Several devices for microwave heating of a dielectric / magnetic absorbent material for the treatment of this material are known. These devices, also called "microwave applicators", apply a microwave electromagnetic field to the material to be heated. The electric / magnetic field of this microwave field then interacts with the material, so that dielectric / magnetic losses occur in the latter.
Un premier type de dispositif de chauffage par micro-ondes consiste essentiellement en un guide d'ondes associé à une source micro-onde. Le champ électromagnétique micro-onde produit par la source micro-onde est dirigé vers le matériau à chauffer par le guide d'ondes. L'efficacité du chauffage obtenue avec ce type de dispositif est relativement faible, du fait que le champ micro-onde appliqué à travers le matériau se présente sous forme d'ondes progressives, dont la puissance crête ne peut excéder celle délivrée par la source micro-onde.A first type of microwave heating device essentially consists of a waveguide associated with a microwave source. The microwave electromagnetic field produced by the microwave source is directed towards the material to be heated by the waveguide. The heating efficiency obtained with this type of device is relatively low, since the microwave field applied through the material is in the form of traveling waves, the peak power of which cannot exceed that delivered by the micro source. -wave.
Selon un second type de dispositif de chauffage par micro-ondes, un résonateur métallique est prévu pour produire un champ électromagnétique de résonance qui est appliqué sur le matériau à chauffer. Le résonateur métallique est excité par une source micro-onde. Ce résonateur consiste en une cavité résonnante métallique à l'intérieur de laquelle est placé le matériau à chauffer. Ce type de dispositif permet un chauffage efficace du matériau, puisque le champ micro-onde utilisé pour le chauffage est un champ résonnant, dont l'intensité instantanée est plus élevée que celle du champ d'excitation fourni par la source micro-onde. Toutefois, il est nécessaire d'assurer un guidage précis du matériau à chauffer de façon à positionner ce dernier au centre de la cavité, c'est-à-dire à l'endroit où le champ micro-onde est le plus intense. Les cavités résonnantes métalliques sont de plus relativement encombrantes. Egalement, il est difficile, avec des cavités résonnantes, de réaliser un chauffage sélectif de certaines parties du matériau.According to a second type of microwave heating device, a metal resonator is provided to produce an electromagnetic resonance field which is applied to the material to be heated. The metal resonator is excited by a microwave source. This resonator consists of a metallic resonant cavity inside which is placed the material to be heated. This type of device allows efficient heating of the material, since the microwave field used for heating is a resonant field, the instantaneous intensity of which is higher than that of the excitation field provided by the microwave source. However, it is necessary to ensure precise guidance of the material to be heated so as to position the latter in the center of the cavity, that is to say at the place where the microwave field is most intense. The metallic resonant cavities are of more relatively bulky. Also, it is difficult, with resonant cavities, to achieve selective heating of certain parts of the material.
Le brevet américain US-A-4 392 039 décrit un troisième type de dispositif de chauffage par micro-ondes, consistant en un diélectrique de forme cylindrique monté dans un tube métallique. Un mode transverse magnétique TMOl est excité dans le diélectrique par une antenne métallique reliée à une source micro-onde. Le matériau à chauffer est placé en contact direct avec une surface plane, non métallisée, du diélectrique. Ce dispositif présente l'inconvénient de nécessiter une métallisation de la surface cylindrique du diélectrique, et de n'offrir qu'un seul accès au diélectrique, à savoir la surface non métallisée précitée. D'autre part, il produit, à l'extérieur du diélectrique, un champ électrique dont les lignes de champ sont généralement perpendiculaires à la surface exposée du matériau, ce qui limite dans certains cas l'efficacité du chauffage.American patent US-A-4 392 039 describes a third type of microwave heating device, consisting of a dielectric of cylindrical shape mounted in a metal tube. A transverse magnetic mode TMOl is excited in the dielectric by a metal antenna connected to a microwave source. The material to be heated is placed in direct contact with a flat, non-metallized surface of the dielectric. This device has the drawback of requiring metallization of the cylindrical surface of the dielectric, and of offering only one access to the dielectric, namely the aforementioned non-metallized surface. On the other hand, it produces, outside the dielectric, an electric field whose field lines are generally perpendicular to the exposed surface of the material, which in some cases limits the efficiency of the heating.
La présente invention vise à fournir un procédé et un dispositif de chauffage d'un matériau par micro-ondes capables de remédier aux inconvénients précités.The present invention aims to provide a method and a device for heating a material by microwave capable of remedying the aforementioned drawbacks.
A cette fin, un procédé de chauffage par micro-ondes d'un matériau absorbant est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : produire, au moyen d'au moins un résonateur diélectrique cylindrique excité selon un mode transverse électrique TEOl, un champ micro-onde destiné à chauffer le matériau, et placer le matériau à proximité dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique.To this end, a microwave heating method of an absorbent material is characterized in that it comprises the following steps: producing, by means of at least one cylindrical dielectric resonator excited in an electric transverse TEOl mode, a microwave field intended for heating the material, and placing the material near said at least one cylindrical dielectric resonator.
Par "matériau absorbant", on entend un matériau capable d'absorber de l'énergie électrique et/ou magnétique. De préférence, le matériau comporte au moins des pertes diélectriques.By "absorbent material" is meant a material capable of absorbing electrical and / or magnetic energy. Preferably, the material has at least dielectric losses.
Le champ micro-onde utilisé pour chauffer le matériau est donc un champ résonnant, qui permet de chauffer le matériau avec un rendement plus élevé que celui obtenu selon les techniques de chauffage n'utilisant pas de résonateur.The microwave field used to heat the material is therefore a resonant field, which makes it possible to heat the material with a higher yield than that obtained according to the heating techniques not using a resonator.
En outre, par rapport aux techniques de chauffage par micro-ondes impliquant un résonateur métallique, la présente invention offre une plus grande souplesse d'utilisation. En particulier, selon l'invention, en plaçant le matériau à l'extérieur du ou des résonateurs diélectriques, ce qui est rendu possible par le fait que les résonateurs diélectriques, contrairement aux résonateurs métalliques, produisent un champ électromagnétique extérieur, on peut réaliser un chauffage sélectif du matériau et sélectionner avec une grande précision des zones particulières à chauffer dans le matériau. La présente invention ne nécessite pas l'emploi de moyens de guidage compliqués pour positionner le matériau à chauffer à l'intérieur d'une cavité.In addition, compared to microwave heating techniques involving a metal resonator, the present invention offers greater flexibility of use. In particular, according to the invention, by placing the material to the exterior of the dielectric resonator (s), which is made possible by the fact that dielectric resonators, unlike metallic resonators, produce an external electromagnetic field, selective heating of the material can be carried out and specific areas can be selected with great precision to be heated in the material. The present invention does not require the use of complicated guide means for positioning the material to be heated inside a cavity.
Selon l'invention, le ou les résonateurs diélectriques ont une forme cylindrique et sont excités selon un mode transverse électrique TEOl. Les lignes de champ du champ électrique produit par un résonateur donné sont ainsi circulaires autour de la surface cylindrique de celui-ci.According to the invention, the dielectric resonator (s) have a cylindrical shape and are excited according to a transverse electric mode TEOl. The field lines of the electric field produced by a given resonator are thus circular around the cylindrical surface of the latter.
Cette configuration du champ électrique présente plusieurs avantages. En particulier, elle permet notamment de chauffer sélectivement certaines zones du matériau avec une grande précision. En effet, les lignes de champ du champ électrique ont une forme simple et bien définie, qui est en outre identique à la forme de la section radiale de chaque résonateur diélectrique. On peut donc facilement déterminer comment placer le matériau par rapport au(x) résonateur(s) diélectrique(s) pour chauffer une zone particulière.This configuration of the electric field has several advantages. In particular, it makes it possible in particular to selectively heat certain zones of the material with great precision. Indeed, the field lines of the electric field have a simple and well-defined shape, which is also identical to the shape of the radial section of each dielectric resonator. It is therefore easy to determine how to place the material relative to the dielectric resonator (s) to heat a particular area.
En outre, en plaçant le matériau à chauffer en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique, les lignes de champ du champ électrique produit par le ou les résonateurs ayant ladite au moins une surface cylindrique deviennent généralement parallèles à la surface exposée du matériau. Une telle configuration du champ électrique relativement au matériau est intéressante par exemple lorsque l'on souhaite réaliser un traitement en surface du matériau, ou lorsque le matériau à chauffer a une forme longiligne. Dans le cas d'un matériau de forme longiligne, tel qu'un ruban ou un profilé sortant d'une chaîne d'extrusion, on augmente de manière significative l'efficacité du chauffage en plaçant le matériau de telle sorte que sa longueur soit sensiblement orthogonale à l'axe du ou des résonateurs ayant ladite au moins une surface cylindrique. Avantageusement, l'étape de placer le matériau comprend une étape consistant à faire défiler ledit matériau en reεard de ladite au moins une surface cylindrique. En pratique, cette étape peut être mise en oeuvre au moyen d'un convoyeur qui amène le matériau à chauffer à proximité dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique, et notamment dans la zone du champ électromagnétique extérieur produit par celui-ci. Ledit au moins un résonateur diélectrique cylindrique peut ainsi être intégré dans une chaîne de production "en ligne". A titre d'exemple, le matériau à chauffer se présente sous la forme d'un extrudat, en partie composé d'un élastomère. Le chauffage du matériau permet alors de vulcaniser ce dernier, qui peut ensuite être utilisé, par exemple, pour la fabrication de joints d'étanchéité. De préférence, ledit au moins un résonateur diélectrique cylindrique consiste en plusieurs résonateurs diélectriques cylindriques couplés magnétiquement entre eux. L'un au moins de ces résonateurs diélectriques est excité par une source d'excitation micro-onde. Les autres résonateurs diélectriques sont excités par couplage magnétique avec le résonateur associé à la source d'excitation micro-onde. L'utilisation de résonateurs diélectriques couplés magnétiquement entre eux permet de produire une plus grande puissance de chauffage. En effet, la puissance qui peut être transmise depuis une source microonde d'excitation à un résonateur diélectrique donné sans risque de détérioration de celui-ci est limitée par le seuil de claquage du résonateur. Grâce à la présence de plusieurs résonateurs diélectriques couplés, la puissance fournie par la source d'excitation micro-onde est répartie entre ces résonateurs, et peut donc être augmentée.Furthermore, by placing the material to be heated opposite at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator, the field lines of the electric field produced by the resonator (s) having said at least one cylindrical surface generally become parallel to the exposed surface of the material. Such a configuration of the electric field relative to the material is advantageous for example when it is desired to carry out a surface treatment of the material, or when the material to be heated has a slender shape. In the case of a material of elongated shape, such as a ribbon or a profile emerging from an extrusion chain, the heating efficiency is significantly increased by placing the material so that its length is substantially orthogonal to the axis of the resonator (s) having said at least one cylindrical surface. Advantageously, the step of placing the material comprises a step consisting in scrolling said material behind said at least one surface. cylindrical. In practice, this step can be implemented by means of a conveyor which brings the material to be heated near said at least one cylindrical dielectric resonator, and in particular in the region of the external electromagnetic field produced by it. Said at least one cylindrical dielectric resonator can thus be integrated into an "on-line" production chain. For example, the material to be heated is in the form of an extrudate, partly composed of an elastomer. Heating the material then makes it possible to vulcanize the latter, which can then be used, for example, for the manufacture of seals. Preferably, said at least one cylindrical dielectric resonator consists of several cylindrical dielectric resonators magnetically coupled together. At least one of these dielectric resonators is excited by a microwave excitation source. The other dielectric resonators are excited by magnetic coupling with the resonator associated with the microwave excitation source. The use of dielectric resonators magnetically coupled together makes it possible to produce greater heating power. Indeed, the power which can be transmitted from a microwave excitation source to a given dielectric resonator without risk of deterioration thereof is limited by the breakdown threshold of the resonator. Thanks to the presence of several coupled dielectric resonators, the power supplied by the microwave excitation source is distributed between these resonators, and can therefore be increased.
Avantageusement, le procédé est caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à régler la distance entre deux résonateurs adjacents donnés parmi lesdits résonateurs diélectriques couplés magnétiquement. Cette étape de réglage permet d'ajuster la fréquence de résonance de l'ensemble résonateur formé par les résonateurs diélectriques couplés. En particulier, afin d'obtenir un rendement de chauffage optimal, on accorde précisément la fréquence de résonance de l'ensemble résonateur sur la fréquence d'émission de la source d'excitation micro-onde. Egalement, en réglant la distance entre résonateurs, il est possible, en faisant varier sensiblement la fréquence de résonance de l'ensemble résonateur, de modifier la puissance de chauffage apportée au matériau.Advantageously, the method is characterized in that it further comprises a step consisting in adjusting the distance between two adjacent resonators given among said magnetically coupled dielectric resonators. This adjustment step makes it possible to adjust the resonance frequency of the resonator assembly formed by the coupled dielectric resonators. In particular, in order to obtain an optimal heating efficiency, the resonant frequency of the resonator assembly is precisely tuned to the emission frequency of the microwave excitation source. Also, by adjusting the distance between resonators, it is possible, by significantly varying the resonant frequency of the resonator assembly, to modify the heating power supplied to the material.
En variante, l'un au moins des résonateurs diélectriques cylindriques supporte un élément magnétique, et le procédé comprend en outre les étapes suivantes: appliquer un champ magnétique statique à travers l'élément magnétique, et régler l'intensité du champ magnétique statique. L'élément magnétique est de préférence composé d'oxyde métallique, appelé généralement "ferrite". Le réglage de l'intensité du champ magnétique statique modifie l'aimantation de l'élément magnétique et, par conséquent, le couplage magnétique entre les résonateurs diélectriques, ce qui permet d'ajuster leur fréquence de résonance.Alternatively, at least one of the cylindrical dielectric resonators supports a magnetic element, and the method further comprises the following steps: applying a static magnetic field through the magnetic element, and adjusting the intensity of the static magnetic field. The magnetic element is preferably composed of metal oxide, generally called "ferrite". The adjustment of the intensity of the static magnetic field modifies the magnetization of the magnetic element and, consequently, the magnetic coupling between the dielectric resonators, which makes it possible to adjust their resonant frequency.
La présente invention concerne également un applicateur micro-onde pour le chauffage d'un matériau absorbant, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'excitation micro-onde, et au moins un résonateur diélectrique cylindrique, excité par le moyen d'excitation micro-onde selon un mode transverse électrique TEOl, pour produire un champ micro-onde destiné à chauffer le matériau.The present invention also relates to a microwave applicator for heating an absorbent material, characterized in that it comprises a microwave excitation means, and at least one cylindrical dielectric resonator, excited by the excitation means microwave in an electric transverse TEOl mode, to produce a microwave field intended to heat the material.
Le moyen d'excitation micro-onde peut comprendre une source micro-onde pour produire un champ électromagnétique d'excitation, et un guide d'ondes pour transmettre le champ électromagnétique d'excitation depuis la source micro-onde vers ledit au moins un résonateur diélectrique. Le champ électromagnétique d'excitation est transmis à un ou plusieurs résonateurs diélectriques disposés en regard d'une fenêtre ménagée sur une face de sortie du guide d'ondes.The microwave excitation means can comprise a microwave source for producing an electromagnetic excitation field, and a waveguide for transmitting the electromagnetic excitation field from the microwave source to said at least one resonator. dielectric. The excitation electromagnetic field is transmitted to one or more dielectric resonators arranged opposite a window provided on an outlet face of the waveguide.
Avantageusement, des plongeurs métalliques sont introduits partiellement dans le guide d'ondes pour adapter l'impédance entre la source micro-onde et ledit au moins un résonateur diélectrique. La présente invention concerne également un dispositif de chauffage d'un matériau absorbant, caractérisé en ce qu'il comprend l'applicateur micro-onde tel que défini ci-dessus et un moyen de support apte à supporter le matériau et placé à proximité d'au moins un résonateur diélectrique cylindrique dudit applicateur micro-onde. Typiquement, le moyen de support comprend un convoyeur permettant de faire défiler le matériau en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique.Advantageously, metal plungers are partially introduced into the waveguide to adapt the impedance between the microwave source and said at least one dielectric resonator. The present invention also relates to a device for heating an absorbent material, characterized in that it comprises the microwave applicator as defined above and a support means capable of supporting the material and placed close to at least one cylindrical dielectric resonator of said microwave applicator. Typically, the support means comprises a conveyor making it possible to pass the material opposite at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator.
Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu un applicateur micro-onde pour le chauffage d'un matériau absorbant, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'excitation micro-onde, et plusieurs résonateurs diélectriques couplés magnétiquement entre eux, l'un au moins des résonateurs diélectriques étant excité par le moyen d'excitation micro-onde, pour produire un champ micro-onde destiné à chauffer le matériau. Avantageusement, un moyen est prévu pour régler la distance entre deux résonateurs adjacents donnés parmi lesdits résonateurs diélectriques couplés magnétiquement.According to another aspect of the invention, there is provided a microwave applicator for heating an absorbent material, characterized in that it comprises a microwave excitation means, and several dielectric resonators magnetically coupled together. , at least one of the dielectric resonators being excited by the microwave excitation means, to produce a microwave field intended to heat the material. Advantageously, means are provided for adjusting the distance between two adjacent resonators given among said magnetically coupled dielectric resonators.
En variante, l'un au moins desdits résonateurs diélectriques couplés magnétiquement supporte un élément magnétique, et le dispositif de chauffage comporte en outre un moyen pour appliquer un champ magnétique statique, d'intensité réglable, à travers l'élément magnétique. L'élément magnétique est par exemple conçu en ferrite.As a variant, at least one of said magnetically coupled dielectric resonators supports a magnetic element, and the heating device also comprises means for applying a static magnetic field, of adjustable intensity, through the magnetic element. The magnetic element is for example designed in ferrite.
La présente invention concerne également un dispositif de chauffage d'un matériau absorbant, caractérisé en ce qu'il comprend l'applicateur micro-onde à résonateurs diélectriques couplés magnétiquement tel que défini ci-dessus, et un moyen de support apte à supporter le matériau et placé à proximité desdits résonateurs diélectriques.The present invention also relates to a device for heating an absorbent material, characterized in that it comprises the microwave applicator with dielectric resonators magnetically coupled as defined above, and a support means capable of supporting the material. and placed near said dielectric resonators.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of particular embodiments given by way of example with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue de face en coupe schématique d'un dispositif de chauffage par micro-ondes d'un matériau selon l'invention ;- Figure 1 is a schematic sectional front view of a microwave heating device of a material according to the invention;
- la figure 2 est une vue de dessous schématique d'une partie du dispositif de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 illustrent respectivement en vue de dessous et de face des résonateurs diélectriques couplés magnétiquement inclus dans le dispositif de la figure 1 ; et- Figure 2 is a schematic bottom view of part of the device of Figure 1; - Figures 3 and 4 respectively illustrate a bottom view and front of the magnetically coupled dielectric resonators included in the device of Figure 1; and
- la figure 5 illustre en vue de dessous en coupe schématique un dispositif de modification du couplage magnétique entre les résonateurs diélectriques inclus dans le dispositif de la figure 1.- Figure 5 illustrates in bottom view in schematic section a device for modifying the magnetic coupling between the dielectric resonators included in the device of Figure 1.
En référence à la figure 1 , le dispositif de chauffage par micro-ondes selon la présente invention comprend principalement une source micro-onde 1, du type magnétron, un guide d'ondes rectangulaire 2, un ensemble de résonateurs diélectriques couplés 3, et un convoyeur 4. Les éléments 1 à 3 constituent un applicateur micro-onde. Le convoyeur 4 permet de faire défiler un matériau, ou produit, à chauffer MT suivant une direction prédéterminée DR, par exemple horizontale, en regard de l'ensemble de résonateurs 3. Le dispositif de chauffage selon l'invention comporte également des moyens de support (non représentés) pour maintenir 1 ' applicateur micro-onde 1 -3.With reference to FIG. 1, the microwave heating device according to the present invention mainly comprises a microwave source 1, of the magnetron type, a rectangular waveguide 2, a set of coupled dielectric resonators 3, and a conveyor 4. Elements 1 to 3 constitute a microwave applicator. The conveyor 4 makes it possible to cycle through a material, or product, to be heated MT in a predetermined direction DR, for example horizontal, facing the set of resonators 3. The heating device according to the invention also comprises support means (not shown) to hold the microwave applicator 1 -3.
Le matériau MT est un matériau absorbant, c'est-à-dire un matériau capable d'absorber de l'énergie électrique et/ou magnétique. De préférence, le matériau MT est capable d'absorber au moins de l'énergie électrique. Selon une application particulièrement appropriée de la présente invention, le matériau MT est un élastomère à vulcaniser ou un polymère à réticuler, qui se présente sous la forme d'un extrudat. Pour réaliser la vulcanisation/réticulation, un agent de vulcanisation/réticulation est introduit, de manière connue, dans l'élastomère/polymère, puis ledit élastomère/polymère est chauffé.The MT material is an absorbent material, that is to say a material capable of absorbing electrical and / or magnetic energy. Preferably, the material MT is capable of absorbing at least electrical energy. According to a particularly suitable application of the present invention, the MT material is an elastomer to be vulcanized or a polymer to be crosslinked, which is in the form of an extrudate. To carry out vulcanization / crosslinking, a vulcanization / crosslinking agent is introduced, in known manner, into the elastomer / polymer, then said elastomer / polymer is heated.
Pour chauffer le matériau MT, l'applicateur micro-onde 1-3 produit un champ électromagnétique micro-onde 5 (représenté à la figure 1 par les lignes de champ du champ électrique correspondant), à travers lequel le matériau MT est déplacé par le convoyeur 4. Le champ électromagnétique 5 est produit par l'ensemble de résonateurs 3 en réponse à un champ d'excitation transmis depuis une antenne 10 du magnétron 1 vers l'ensemble résonateur 3 via le guide d'ondes 2. L'ensemble de résonateurs diélectriques couplés 3 est composé, selon la réalisation montrée à la figure 1, d'un résonateur central 30, centré par rapport à une face de sortie 20 du guide d'ondes 2, et de deux résonateurs périphériques 31 et 32 adjacents au résonateur central 30. Les résonateurs 30-32 sont de préférence conçus exclusivement en matériau diélectrique, tel que la céramique. De préférence également, chaque résonateur 30 à 32 présente une forme cylindrique et est excité selon le mode transverse électrique TEOl, comme montré aux figures 1 et 3. Les lignes du champ électrique micro-onde produit par chaque résonateur 30 à 32 sont ainsi circulaires et coaxiales avec la surface cylindrique du résonateur (cf. figure 1), tandis que les lignes du champ magnétique micro-onde correspondant forment chacune une boucle autour d'une partie périphérique du résonateur (cf. figure 3).To heat the MT material, the microwave applicator 1-3 produces a microwave electromagnetic field 5 (represented in FIG. 1 by the field lines of the corresponding electric field), through which the MT material is moved by the conveyor 4. The electromagnetic field 5 is produced by the set of resonators 3 in response to an excitation field transmitted from an antenna 10 of the magnetron 1 to the resonator assembly 3 via the waveguide 2. The set of coupled dielectric resonators 3 is composed, according to the embodiment shown in FIG. 1, of a central resonator 30, centered relative to an output face 20 of the waveguide 2, and of two peripheral resonators 31 and 32 adjacent to the central resonator 30. The resonators 30-32 are preferably designed exclusively from dielectric material, such as ceramic. Preferably also, each resonator 30 to 32 has a cylindrical shape and is excited according to the transverse electric mode TEOl, as shown in FIGS. 1 and 3. The lines of the microwave electric field produced by each resonator 30 to 32 are thus circular and coaxial with the cylindrical surface of the resonator (see Figure 1), while the lines of the corresponding microwave magnetic field each form a loop around a peripheral part of the resonator (see Figure 3).
Les résonateurs 30 à 32 sont alignés suivant une direction qui est de préférence parallèle à la direction DR de défilement du matériau MT sous l'applicateur 1-3, et sont chacun séparés d'un résonateur adjacent par une distance non nulle. Les faces planes des résonateurs 30-32 sont perpendiculaires à la face de sortie 20 du guide d'ondes 2. Selon l'invention, les faces planes des résonateurs 30- 32 sont en outre perpendiculaires au plan défini par le convoyeur 4, de sorte que le convoyeur 4, et donc le matériau MT, sont en regard de la surface cylindrique diélectrique des résonateurs. De cette manière, les lignes de champ du champ électrique produit par chaque résonateur 30 à 32 sont généralement parallèles, dans le matériau, à la surface exposée 50 de celui-ci. Si le matériau MT a une forme longiligne, on augmente l'efficacité du chauffage en plaçant ledit matériau de telle sorte que sa longueur 51 soit sensiblement orthogonale à l'axe respectif 30a, 31a, 32a (cf. figure 2) de chaque résonateur 30, 31, 32, c'est-à-dire parallèle aux faces planes des résonateurs 30 à 32 et à la direction de défilement DR, comme montré à la figure 1.The resonators 30 to 32 are aligned in a direction which is preferably parallel to the direction DR of travel of the material MT under the applicator 1-3, and are each separated from an adjacent resonator by a non-zero distance. The planar faces of the resonators 30-32 are perpendicular to the outlet face 20 of the waveguide 2. According to the invention, the planar faces of the resonators 30-32 are also perpendicular to the plane defined by the conveyor 4, so that the conveyor 4, and therefore the MT material, are opposite the dielectric cylindrical surface of the resonators. In this way, the field lines of the electric field produced by each resonator 30 to 32 are generally parallel, in the material, to the exposed surface 50 thereof. If the material MT has a slender shape, the heating efficiency is increased by placing said material so that its length 51 is substantially orthogonal to the respective axis 30a, 31a, 32a (cf. FIG. 2) of each resonator 30 , 31, 32, that is to say parallel to the planar faces of the resonators 30 to 32 and to the direction of travel DR, as shown in FIG. 1.
Les distances respectives dl et d2 (cf. figure 2) entre les résonateurs adjacents 30, 31 et les résonateurs adjacents 30, 32 parallèlement à la direction d'alignement des résonateurs sont réglables, mais restent suffisamment petites pour qu'un couplage magnétique ait lieu entre les résonateurs. Les figures 3 et 4 illustrent le couplage magnétique entre les résonateurs 30-32, et notamment le couplage entre les champs magnétiques micro-onde respectifs (désignés par 300- 320) produits par ceux-ci.The respective distances dl and d2 (cf. FIG. 2) between the adjacent resonators 30, 31 and the adjacent resonators 30, 32 parallel to the direction of alignment of the resonators are adjustable, but remain small enough for a magnetic coupling to take place. between the resonators. Figures 3 and 4 illustrate the magnetic coupling between the resonators 30-32, and in particular the coupling between the respective microwave magnetic fields (designated by 300- 320) produced by them.
Les résonateurs diélectriques 30 à 32 sont excités par la source micro-onde 1 via le guide d'ondes 2. Plus précisément, le champ micro-onde d'excitation produit par la source 1 et émis par son antenne 10 est transmis par le guide d'ondes 2 au résonateur diélectrique central 30 à travers une fenêtre 21, ménagée sur la face de sortie 20 du guide d'ondes 2 et en regard du résonateur central 30. Les dimensions de la fenêtre 21 sont de préférence déterminées de sorte que le champ micro-onde d'excitation arrive sur le résonateur central 30 avec un angle deThe dielectric resonators 30 to 32 are excited by the microwave source 1 via the waveguide 2. More precisely, the excitation microwave field produced by the source 1 and emitted by its antenna 10 is transmitted by the guide of waves 2 to the central dielectric resonator 30 through a window 21, formed on the outlet face 20 of the waveguide 2 and facing the central resonator 30. The dimensions of the window 21 are preferably determined so that the excitation microwave field arrives on the central resonator 30 with an angle of
Brewster, afin d'éviter toute réflexion de ce champ au niveau de la fenêtre 21. Le champ micro-onde d'excitation excite le résonateur central 30, qui à son tour excite, par couplage magnétique, ses deux résonateurs adjacents 31 et 32. La fréquence de résonance des résonateurs diélectriques 30 à 32 dépend d'une part des caractéristiques intrinsèques de chacun de ces résonateurs, et d'autre part des distances dl et d2. Lesdites caractéristiques intrinsèques des résonateurs 30 à 32 et la plage de variation des distances dl et d2 sont choisies de façon que la fréquence de résonance des résonateurs reste à tout moment sensiblement égale à la fréquence d'émission du magnétron 1. A titre d'illustration, les dimensions de la section transversale (parallèle à la face de sortie 20) du guide d'ondes 2 et de la fenêtre 21 sont respectivement de 86 mm x 43 mm et de 20 mm x 40 mm. Le diamètre et la hauteur d'un résonateur donné 30 à 32 sont respectivement égaux à 21 mm et 1 1 mm.Brewster, in order to avoid any reflection of this field at the level of the window 21. The excitation microwave field excites the central resonator 30, which in turn excites, by magnetic coupling, its two adjacent resonators 31 and 32. The resonant frequency of the dielectric resonators 30 to 32 depends on the one hand on the intrinsic characteristics of each of these resonators, and on the other hand on the distances d1 and d2. Said intrinsic characteristics of the resonators 30 to 32 and the range of variation of the distances dl and d2 are chosen so that the resonant frequency of the resonators remains at all times substantially equal to the emission frequency of the magnetron 1. By way of illustration , the dimensions of the cross section (parallel to the outlet face 20) of the waveguide 2 and of the window 21 are respectively 86 mm x 43 mm and 20 mm x 40 mm. The diameter and height of a given resonator 30 to 32 are 21 mm and 11 mm respectively.
Un moyen d'adaptation d'impédance associé au guide d'ondes 2 est par ailleurs prévu pour adapter l'impédance entre le magnétron 1 et l'ensemble de résonateurs couplés 3. Le moyen d'adaptation d'impédance est par exemple constitué par des plongeurs métalliques 22, jouant le rôle d'un condensateur, introduits partiellement à travers une face latérale 23 du guide d'ondes 2 dans une partie sensiblement centrale de celui-ci, comme montré à la figure 1. Selon l'invention, les distances dl et d2 entre résonateurs adjacents sont réglables grâce respectivement à deux mécanismes mécaniques identiques 6\ et 6 , 10An impedance matching means associated with the waveguide 2 is also provided for adapting the impedance between the magnetron 1 and the set of coupled resonators 3. The impedance matching means is for example constituted by metal plungers 22, playing the role of a capacitor, partially introduced through a lateral face 23 of the waveguide 2 in a substantially central part thereof, as shown in FIG. 1. According to the invention, the distances dl and d2 between adjacent resonators can be adjusted respectively by two identical mechanical mechanisms 6 \ and 6, 10
représentés schématiquement à la figure 2, associés aux résonateurs périphériques 31 et 32. Chaque mécanisme 6\, 62, lorsqu'il est actionné, rapproche ou écarte le résonateur périphérique 31, 32 du résonateur central 30. Les résonateurs périphériques 31 et 32 sont à cet effet montés à coulissement parallèlement à leur direction d'alignement. Une variation de l'une au moins des distances dl et d2 entraîne une variation correspondante de la fréquence de résonance de l'ensemble de résonateurs couplés 3.shown diagrammatically in FIG. 2, associated with the peripheral resonators 31 and 32. Each mechanism 6 \, 6 2 , when actuated, moves the peripheral resonator 31, 32 closer or apart from the central resonator 30. The peripheral resonators 31 and 32 are for this purpose slidably mounted parallel to their direction of alignment. A variation of at least one of the distances d1 and d2 results in a corresponding variation in the resonance frequency of the set of coupled resonators 3.
La figure 5 illustre une variante particulière de la présente invention dans laquelle la fréquence de résonance de l'ensemble résonateur 3 peut être ajustée autrement qu'en réglant les distances dl et d2. Selon cette variante, l'un au moins des résonateurs 30-32, par exemple le résonateur périphérique 32, supporte un élément magnétique 32b. L'élément magnétique 32b est par exemple conçu en ferrite, et se présente sous la forme d'un disque. Il est fixé de préférence sur une face plane du résonateur correspondant. Un champ magnétique statique 32c, d'intensité réglable, est appliqué à travers l'élément magnétique 32b au moyen d'un générateur de champ magnétique tel qu'un électro-aimant 32d. En faisant varier l'intensité du champ magnétique statique 32c, on modifie l'aimantation de l'élément magnétique 32b et donc le couplage magnétique entre les résonateurs diélectriques 30-32. La modification du couplage magnétique entraîne une modification de la fréquence de résonance de l'ensemble résonateur 3. Les moyens magnétiques 32b,FIG. 5 illustrates a particular variant of the present invention in which the resonance frequency of the resonator assembly 3 can be adjusted other than by adjusting the distances d1 and d2. According to this variant, at least one of the resonators 30-32, for example the peripheral resonator 32, supports a magnetic element 32b. The magnetic element 32b is for example designed in ferrite, and is in the form of a disc. It is preferably fixed on a flat face of the corresponding resonator. A static magnetic field 32c, of adjustable intensity, is applied through the magnetic element 32b by means of a magnetic field generator such as an electromagnet 32d. By varying the intensity of the static magnetic field 32c, the magnetization of the magnetic element 32b and therefore the magnetic coupling between the dielectric resonators 30-32 are modified. The modification of the magnetic coupling leads to a modification of the resonance frequency of the resonator assembly 3. The magnetic means 32b,
32d peuvent également être utilisés en combinaison avec les mécanismes 6\ et 6 , c'est-à-dire qu'il est possible, selon l'invention, d'ajuster la fréquence de résonance en faisant varier à la fois les distances dl et d2 et la valeur du champ magnétique statique 32c. Le dispositif de chauffage selon la présente invention peut être utilisé pour chauffer sélectivement certaines parties du matériau MT. Le positionnement du matériau MT sur le convoyeur 4 peut en effet être ajusté par rapport aux résonateurs 30 à 32, en fonction des zones du matériau que l'on souhaite plus particulièrement chauffer. Egalement, le convoyeur 4 peut être remplacé par un plateau mobile dans au moins deux directions, afin d'augmenter la précision du guidage du matériau par rapport aux résonateurs. 1132d can also be used in combination with mechanisms 6 \ and 6, that is to say that it is possible, according to the invention, to adjust the resonant frequency by varying both the distances dl and d2 and the value of the static magnetic field 32c. The heater according to the present invention can be used to selectively heat certain parts of the MT material. The positioning of the MT material on the conveyor 4 can in fact be adjusted relative to the resonators 30 to 32, depending on the zones of the material that it is more particularly desired to heat. Also, the conveyor 4 can be replaced by a movable plate in at least two directions, in order to increase the precision of the guiding of the material with respect to the resonators. 11
Le dispositif de chauffage selon la présente invention a été décrit avec trois résonateurs diélectriques couplés à titre d'exemple seulement. Il apparaîtra clairement à l'homme du métier qu'un nombre différent de résonateurs peuvent être utilisés. En particulier, le dispositif de chauffage peut comprendre seulement le résonateur central 30, les résonateurs périphériques 31 et 32 étant supprimés.The heating device according to the present invention has been described with three dielectric resonators coupled by way of example only. It will be clear to those skilled in the art that a different number of resonators can be used. In particular, the heating device can comprise only the central resonator 30, the peripheral resonators 31 and 32 being omitted.
Bien que la présente invention soit particulièrement adaptée pour la vulcanisation d'élastomères ou la réticulation de polymères, le dispositif selon l'invention peut servir à chauffer d'autres matériaux absorbants, tels que des matériaux thermo-transformables, par exemple du type polyesters, etc. Le matériau à chauffer MT est de préférence sous forme solide ou liquide.Although the present invention is particularly suitable for the vulcanization of elastomers or the crosslinking of polymers, the device according to the invention can be used to heat other absorbent materials, such as heat-transformable materials, for example of the polyester type, etc. The material to be heated MT is preferably in solid or liquid form.
Lorsque le matériau MT est liquide, celui-ci est amené devant l'applicateur microonde par le convoyeur 4 dans un réceptacle approprié, transparent aux microondes. When the MT material is liquid, it is brought before the microwave applicator by the conveyor 4 in a suitable receptacle, transparent to microwaves.

Claims

12REVENDICATIONS 12 CLAIMS
1. Procédé de chauffage par micro-ondes d'un matériau absorbant (MT), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : produire, au moyen d'au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30- 32) excité selon un mode transverse électrique TEOl, un champ micro-onde destiné à chauffer le matériau, et placer le matériau à proximité dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique.1. A method of heating an absorbent material (MT) by microwave, characterized in that it comprises the following steps: producing, by means of at least one cylindrical dielectric resonator (30-32) excited in a mode transverse electric TEOl, a microwave field intended to heat the material, and place the material near said at least one cylindrical dielectric resonator.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de placer le matériau comprend une étape consistant à placer le matériau en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique.2. Method according to claim 1, characterized in that said step of placing the material comprises a step consisting in placing the material opposite at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau a une forme longiligne, et ladite étape de placer le matériau comprend une étape consistant à placer le matériau en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique et de telle sorte que la longueur du matériau soit sensiblement orthogonale à l'axe du ou des résonateurs diélectriques cylindriques ayant ladite au moins une surface cylindrique.3. Method according to claim 1, characterized in that the material has a slender shape, and said step of placing the material comprises a step of placing the material opposite at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator and such that the length of the material is substantially orthogonal to the axis of the cylindrical dielectric resonator (s) having said at least one cylindrical surface.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de placer le matériau comprend une étape consistant à faire défiler le matériau en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique.4. Method according to claim 1, characterized in that said step of placing the material comprises a step of scrolling the material opposite at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau a une forme longiligne, et ladite étape de placer le matériau comprend une étape consistant à faire défiler le matériau en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique et de telle sorte que la 135. Method according to claim 1, characterized in that the material has a slender shape, and said step of placing the material comprises a step of passing the material opposite at least one cylindrical surface of said at least one dielectric resonator cylindrical and so that the 13
longueur du matériau soit sensiblement orthogonale à l'axe du ou des résonateurs diélectriques cylindriques ayant ladite au moins une surface cylindrique.length of the material is substantially orthogonal to the axis of the cylindrical dielectric resonator (s) having said at least one cylindrical surface.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit au moins un résonateur diélectrique cylindrique consiste en plusieurs résonateurs diélectriques cylindriques (30-32) couplés magnétiquement entre eux.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said at least one cylindrical dielectric resonator consists of several cylindrical dielectric resonators (30-32) magnetically coupled together.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à régler la distance (dl/d2) entre deux résonateurs adjacents donnés parmi lesdits résonateurs diélectriques couplés magnétiquement, afin par exemple d'ajuster la fréquence de résonance de ces derniers.7. Method according to claim 6, characterized in that it further comprises a step consisting in adjusting the distance (dl / d2) between two adjacent resonators given among said magnetically coupled dielectric resonators, in order for example to adjust the frequency of resonance of these.
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'un au moins (32) des résonateurs diélectriques cylindriques couplés magnétiquement supporte un élément magnétique (32b), et en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes: appliquer un champ magnétique statique (32c) à travers l'élément magnétique, et régler l'intensité du champ magnétique statique, afin par exemple d'ajuster la fréquence de résonance des résonateurs diélectriques cylindriques couplés magnétiquement.8. Method according to claim 6 or 7, characterized in that at least one (32) of the magnetically coupled cylindrical dielectric resonators supports a magnetic element (32b), and in that it further comprises the following steps: applying a static magnetic field (32c) through the magnetic element, and adjusting the intensity of the static magnetic field, for example to adjust the resonance frequency of the magnetically coupled cylindrical dielectric resonators.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour vulcaniser un élastomère ou réticuler un polymère.9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is used to vulcanize an elastomer or crosslink a polymer.
10. Applicateur micro-onde pour le chauffage d'un matériau absorbant (MT), caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen d'excitation micro-onde (1, 2), et au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30-32), excité par le moyen d'excitation micro-onde selon un mode transverse électrique TEOl, pour produire un champ micro-onde destiné à chauffer le matériau. 1410. Microwave applicator for heating an absorbent material (MT), characterized in that it comprises: a microwave excitation means (1, 2), and at least one cylindrical dielectric resonator (30- 32), excited by the microwave excitation means according to a transverse electric mode TEOl, to produce a microwave field intended to heat the material. 14
11. Applicateur micro-onde selon la revendication 10, caractérisé en ce que le moyen d'excitation micro-onde comprend une source micro-onde (1) pour produire un champ électromagnétique d'excitation, et un guide d'ondes (2) pour transmettre le champ électromagnétique d'excitation depuis la source micro-onde11. Microwave applicator according to claim 10, characterized in that the microwave excitation means comprises a microwave source (1) for producing an electromagnetic excitation field, and a waveguide (2) to transmit the electromagnetic field of excitation from the microwave source
(1) vers ledit au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30).(1) towards said at least one cylindrical dielectric resonator (30).
12. Applicateur micro-onde selon la revendication 1 1, caractérisé en ce des plongeurs métalliques (22) sont introduits partiellement dans le guide d'ondes pour adapter l'impédance entre la source micro-onde (1) et ledit au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30).12. Microwave applicator according to claim 1 1, characterized in that metal plungers (22) are partially introduced into the waveguide to adapt the impedance between the microwave source (1) and said at least one resonator cylindrical dielectric (30).
13. Applicateur micro-onde selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30) est disposé en regard d'une fenêtre (21) ménagée sur une face de sortie (20) du guide d'ondes (2).13. Microwave applicator according to claim 11 or 12, characterized in that at least one cylindrical dielectric resonator (30) is disposed opposite a window (21) formed on an outlet face (20) of the guide d 'waves (2).
14. Dispositif de chauffage par micro-ondes d'un matériau absorbant (MT), caractérisé en ce qu'il comprend: un applicateur micro-onde tel que défini dans l'une quelconque des revendications 10 à 13, et un moyen de support (4) apte à supporter le matériau et placé à proximité d'au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30-32) dudit applicateur microonde.14. Device for heating an absorbent material (MT) by microwave, characterized in that it comprises: a microwave applicator as defined in any one of claims 10 to 13, and a support means (4) able to support the material and placed near at least one cylindrical dielectric resonator (30-32) of said microwave applicator.
15. Dispositif de chauffage selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen de support (4) est placé en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30-32).15. Heating device according to claim 14, characterized in that the support means (4) is placed opposite at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator (30-32).
16. Dispositif de chauffage selon la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen de support comprend un convoyeur (4) permettant de faire défiler le 1516. Heating device according to claim 14, characterized in that the support means comprises a conveyor (4) making it possible to scroll the 15
matériau en regard d'au moins une surface cylindrique dudit au moins un résonateur diélectrique cylindrique (30-32).facing material of at least one cylindrical surface of said at least one cylindrical dielectric resonator (30-32).
17. Applicateur micro-onde pour le chauffage d'un matériau absorbant (MT), caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen d'excitation micro-onde (1, 2), et plusieurs résonateurs diélectriques (30-32) couplés magnétiquement entre eux, l'un au moins (30) des résonateurs diélectriques étant excité par le moyen d'excitation micro-onde, pour produire un champ micro-onde destiné à chauffer le matériau.17. Microwave applicator for heating an absorbent material (MT), characterized in that it comprises: a microwave excitation means (1, 2), and several coupled dielectric resonators (30-32) magnetically between them, at least one (30) of the dielectric resonators being excited by the microwave excitation means, to produce a microwave field intended to heat the material.
18. Applicateur micro-onde selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (6j, 6 ) pour régler la distance (dl, d2) entre deux résonateurs adjacents donnés parmi lesdits résonateurs diélectriques couplés magnétiquement (30-32).18. Microwave applicator according to claim 17, characterized in that it further comprises a means (6j, 6) for adjusting the distance (dl, d2) between two adjacent resonators given among said magnetically coupled dielectric resonators (30- 32).
19. Applicateur micro-onde selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que l'un au moins (32) desdits résonateurs diélectriques couplés magnétiquement supporte un élément magnétique (32b), et en ce qu'il comporte en outre un moyen (32d) pour appliquer un champ magnétique statique (32c), d'intensité réglable, à travers l'élément magnétique.19. Microwave applicator according to claim 17 or 18, characterized in that at least one (32) of said magnetically coupled dielectric resonators supports a magnetic element (32b), and in that it further comprises means ( 32d) for applying a static magnetic field (32c), of adjustable intensity, through the magnetic element.
20. Applicateur micro-onde selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'élément magnétique est conçu en ferrite.20. Microwave applicator according to claim 19, characterized in that the magnetic element is designed in ferrite.
21. Applicateur micro-onde selon l'une quelconque des revendications 17 à 20, caractérisé en ce lesdits résonateurs diélectriques couplés magnétiquement sont au nombre de trois.21. Microwave applicator according to any one of claims 17 to 20, characterized in that said magnetically coupled dielectric resonators are three in number.
22. Dispositif de chauffage d'un matériau absorbant, caractérisé en ce qu'il comprend: 1622. Heating device for an absorbent material, characterized in that it comprises: 16
un applicateur micro-onde tel que défini dans l'une quelconque des revendications 17 à 21, et un moyen de support (4) apte à supporter le matériau (MT) et placé à proximité de résonateurs diélectriques couplés magnétiquement dudit applicateur micro-onde.a microwave applicator as defined in any one of claims 17 to 21, and a support means (4) capable of supporting the material (MT) and placed near dielectric resonators magnetically coupled to said microwave applicator.
23. Dispositif de chauffage selon la revendication 22, caractérisé en ce que le moyen de support comprend un convoyeur (4) permettant de faire défiler le matériau en regard des résonateurs diélectriques.23. Heating device according to claim 22, characterized in that the support means comprises a conveyor (4) making it possible to pass the material opposite the dielectric resonators.
24. Utilisation du dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 14 à 16 et 22, 23 pour vulcaniser un elastomère ou réticuler un polymère. 24. Use of the heating device according to any one of claims 14 to 16 and 22, 23 for vulcanizing an elastomer or crosslinking a polymer.
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