WO2005094129A1 - Inertage des dechets domestiques ou industriels par conjugaison de cavites resonnantes et guides d’onde generant la composante preferentielle d’un rayonnement haute frequence - Google Patents

Inertage des dechets domestiques ou industriels par conjugaison de cavites resonnantes et guides d’onde generant la composante preferentielle d’un rayonnement haute frequence Download PDF

Info

Publication number
WO2005094129A1
WO2005094129A1 PCT/FR2005/000404 FR2005000404W WO2005094129A1 WO 2005094129 A1 WO2005094129 A1 WO 2005094129A1 FR 2005000404 W FR2005000404 W FR 2005000404W WO 2005094129 A1 WO2005094129 A1 WO 2005094129A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
applicator
impedance
cavity
waste
tube
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/000404
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Caterini
Original Assignee
Richard Caterini
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richard Caterini filed Critical Richard Caterini
Publication of WO2005094129A1 publication Critical patent/WO2005094129A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/72—Radiators or antennas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/704—Feed lines using microwave polarisers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/70—Feed lines
    • H05B6/705—Feed lines using microwave tuning
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/80—Apparatus for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/045—Microwave disinfection, sterilization, destruction of waste...
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/04—Heating using microwaves
    • H05B2206/046—Microwave drying of wood, ink, food, ceramic, sintering of ceramic, clothes, hair
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/82—Recycling of waste of electrical or electronic equipment [WEEE]

Definitions

  • the present invention relates to the melting of industrial or domestic waste in temperature ranges between 500 degrees and 2500 degrees centigrade using a radio frequency field.
  • the present invention relates to the production of a device using the joint properties of the resonance cavities (1) combined with the properties of the waveguides (8) to cause the thermal melting of materials in frequency ranges from 100 MHZ to 2500. MHZ.
  • the waste is crushed, packaged and then conveyed to the RF showroom.
  • the waste is brought to a sterilization temperature ranging from 90 degrees to 100 degrees.
  • the heating temperature is between 20 degrees and 80 degrees.
  • the device described in US 2003/006867 A1 of 2003 relates to a dielectric heating by inductive coupling.
  • This method is based on the construction of a multi-filament inductance whose strands are arranged such that the RF field is the most homogeneous
  • the temperature obtained is less than 350 degrees.
  • the device described in DE 197 58 282 A of 1999 uses an RF field generated by planar electrodes to decontaminate by surface heating wood housing materials.
  • the heating of materials reaches temperatures between 40 degrees and 220 degrees.
  • HF installations operate in frequency ranges at 6.78 MHz, 13.56 MHz and 27.12 MHz, and typically include a generator. high-frequency waves, a power transmission line, an applicator, an adapter box whose function is to match the impedance of the circuit.
  • any HF generator is characterized by four basic variables: the useful power, the efficiency, the frequency and the nominal impedance.
  • the useful power of the generator depends essentially on the high-voltage DC source (1000 to 25 000 Volts) and the operating point of the tube itself. • The efficiency of the generator, between RF power and mains, is mainly determined by the operating point of the tube. This efficiency depends on the impedance "seen" by the tube between anode and cathode, the polarization of the gate, and the coupling between the gate and the oscillating circuit.
  • the frequency of the output signal and its stability are related to the design of the oscillating circuit: resonant frequency, overvoltage.
  • the nominal impedance of the generator is equal to the impedance of the applicator which, connected to the output of the generator, allows the tube to work at the chosen operating point.
  • the impedance that the applicator presents is a function of the characteristics of the material to be treated. Any variation thereof will cause a shift in the resonant frequency of the applicator because the material absorbs only a portion of the energy emitted by the generator. The unabsorbed energy is consumed partly in the assembly chokes (heating) or goes back to the generator, thus creating a stationary wave phenomenon, responsible for flashes and radiation disturbances.
  • HF power generators are often designed from a self oscillator arrangement that includes an oscillating circuit as well as a fast switch and a DC high voltage source.
  • the oscillating circuit is excited by pulses from a vacuum tube.
  • This electron tube may be a magnetron, a klystron, a traveling wave tube, a single radiofrequency transmitter tube.
  • the operating frequency is stabilized around the resonant frequency of the oscillating circuit.
  • An output coupling takes the power of the oscillating circuit to transmit it to the applicator.
  • the oscillating circuit must have a high Q overvoltage coefficient.
  • the values of 100 are hardly exceeded for "Q" because the reactive current increases with Q, which rapidly increases the losses.
  • the reflection coefficient When the reflection coefficient is zero, the reflected power level is zero; all the energy from the source is absorbed by the applicator and there is no standing wave phenomenon.
  • the notion of impedance matching is essential because it allows to assimilate the conditions to be respected on a high frequency or microwave mounting to ensure optimal transmission of the energy of the generator to its load and thus ensure the survival of elements of the device.
  • the present invention replaces the conventional LC circuit design with localized elements, a "resonant cavity” design (1) whose particularity is to favor a propagation mode of the electric field that is perfectly suited to the intended application.
  • the present invention overcomes the disadvantage related to the impedance mismatch by introducing into the mounting one or more passive elements mounted on a removable system whose variable value is adjusted by actuators according to the parameters related to the behavior of the tube itself. So the rise of power radiated in the applicator follows the variation of the nominal impedance of the product to be treated while ensuring the protection of the HF tube
  • This device ensures the gradual transfer of all the energy from the generator H F to the product located in the applicator.
  • the RF generator is coupled to the cavity (1).
  • the coupling mode is chosen to favor the capture of the electric component TE.
  • the energy is captured by a capture loop (6) and is then conducted in the applicator (9) by a waveguide (8).
  • the dimensions of the cavity (1) are adjustable by motorizing the movable panel (3) because it is mounted on a panel to slides (4).
  • the optimization of the energy transfer is also adjusted by the dimensioning of the capacitor (2) by motorizing one of its walls (5) and by an adjustable capacitor
  • the HF generator is coupled to the cavity (3a) by a conductive strand (6a) resonant antenna. Orientation of the RF field is preferred in TE mode from the exit of the cavity
  • (5a) can be fully or partially closed at its end (4a) to capture the exhaust fumes.
  • a slot (10a) also fulfills the function of an outward communication orifice for the extraction of fumes or the addition of gas intended to reduce the risks of electrical ignition.
  • the impedance of the waveguide (8) is chosen such that the image of the input and output impedances is substantially equal.
  • the applicator (9) may be mainly reactive and in this case the input impedance image will be chosen as being itself reactive. The relationship between these two impedances will condition the choice of the waveguide (8).
  • the waveguide (8) is constructed in a resonance mode equal to an integer of one quarter of the wavelength of the radio frequency wave.
  • the propagation mode of the HF wave in the cavity (1) is chosen to favor the capture of the electric component TE on the magnetic component TM.
  • This cavity is coupled to the electron tube itself by any coupling means such as iris, slots, antennas ...
  • the present invention offers the possibility of also adjusting the dimensions of the cavity (1) by motorizing the movable panel (3). ) because it is mounted on a slide panel (4).
  • the tuning frequency of the assembly is also adjusted by sizing the capacitor (2) by motorizing one of its walls (5).
  • the capture of the electric field in the cavity (1) can be done by any usual means depending on the type of cavity chosen.
  • the sampling mode is achievable by slot articulated on a waveguide or directly by antenna, panel, self, capture loop .
  • a particular application is shown with an open cavity (1) in which the capture is carried out by a capture loop (6).
  • an adjustable capacitor (7) is connected in parallel with the sensing loop (6).
  • the waveguide (8) can be made in different ways: two-wire line, solid guide of any parallelepipedal or cylindrical or mixed geometry. The waveguide must favor the TE propagation mode, the TE101 mode being perfectly suitable.
  • the waveguide used (8) is made with a two-wire line (8) whose length is an odd multiple of a quarter of the wavelength of the RF wave.
  • the construction impedance of the waveguide (8) is therefore directly related to the image of the applicator (9) read at the beginning of the guide (8).
  • an adjustable capacitor (7) is mounted at the input of the guide (8).
  • the motorization of the adjustable capacitor (7) is carried out automatically by an actuator as and when the needs related to the variations in charges related to the material present in the applicator (9). This adaptation follows those of both the cavity (1) and the capacitor (2) of the output power stage of the tube.
  • the system with three variable elements as constituted by 3 stubs adapts by acting on at least two of the elements.
  • the applicator (9) can be made according to different technologies. In the case of a solid guide with parallelepipedal geometry, the applicator (9) can continue the geometry of the guide and be provided with slots giving access to the electric field in which the material to be treated will plunge.
  • the applicator (9) is made from a metric dimension inductor in which is placed a cylindrical container constructed of material with very low losses. This cylindrical container receives the waste to be melted.
  • the electron tube consists of a magnetron coupled to the cavity by a conductive strand (6a) resonating in an antenna.
  • the orientation of the RF field is preferred in TE mode from the output of the magnetron. This field propagates through the cavity (1a) followed by its connecting strand (6a) towards the guide (8a). Finally the RF wave reaches the product placed in the applicator (9a) behaving like a resonant cavity.
  • the variations of the load during the course of the melting of the waste are adjusted upstream by one or more screws (7a) plungers adjustable in depth in the guide light (8a) and downstream by a sliding device (5a) on the portion terminal of the guide itself (2a).
  • a part of the tuning elements (7a) between the cavity (1a) and the applicator (9a) can be installed in the guide itself (8a) when the latter is constructed according to a parallelepiped geometry or cylindrical.
  • This system performs an impedance matching between the filler to be melted in the applicator (9a) and the electron tube. This impedance matching is maintained during the course of the melting of the materials by all the devices (7a, 5a) for regulating the standing wave ratio.
  • An applicator cooling system (9a) limits the temperature rise of the device.
  • the fumes are evacuated by slots (10a) formed in the adequate wall of the guide itself (8a).
  • the function of the waveguide (8a) is to conduct this energy in the material placed in the applicator (9a).
  • the stubs may be constituted by screws more or less plunging into the light of the guide itself (7a) as well as by a mobile device of agreement (5a ) modifying the dimension of the guide itself (2a) closed at the end (4a).
  • the impedance matching technology used will be chosen according to the type of transmission line used.
  • the present invention applies to domestic and industrial waste and transforms them into vitrifiats.
  • the waste initially contains a certain amount of silicate material such as for example asbestos waste
  • vitrification can be carried out on the product itself.
  • the present invention offers the possibility of vitrifying these nonsilicate waste by adding a certain amount of sand.
  • the waste may be mixed with sand in order to produce an easily transportable glaze that is easily storable and reusable later. In this way the waste can be stored with great security.
  • the waste, silicates or not is placed in a smoke-tight container (9a) in which the RF radiation is brought by a guide (8a). The fumes are evacuated by slots (10a) formed in the guide itself (8a).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)

Abstract

La présente invention concerne la fusion des déchets domestiques ou industriels à partir d'un rayonnement haute fréquence (HF) fournissant préférentiellement la composante électrique du champ électromagnétique dans une gamme de températures allant de 500 °C à 2500 °C. La présente invention concerne la réalisation d'un dispositif utilisant les propriétés conjointes des cavités de résonance (la, 9a) alliées aux propriétés des guides d'ondes (2a, 8a) pour des gammes de fréquence allant de 100 MHZ à 2500 MHZ. L'utilisation conjointe de ces éléments confère au dispositif des propriétés particulières en terme d'utilisation du champ électrique ainsi qu'en terme d'adaptation des impédances ramenées de l'applicateur (9a) vers le générateur de puissance HF connecté à l'entrée du guide (8a). L'optimisation du transfert d'énergie étant sous la dépendance d'un ensemble de dispositifs adaptateurs (7a, 5a). Selon la nature des déchets à fondre, une quantité de sable plus ou moins grande pourra être adjointe afin de réaliser une vitrification complète du déchet. De cette manière les déchets peuvent être entreposés avec une grande sécurité.

Description

INERTAGE DES DECHETS DOMESTIQUES OU INDUSTRIELS PAR CONJUGAISON DE CAVITES RESONNANTES ET GUIDES D'ONDE GENERANT LA COMPOSANTE PREFERENTIELLE D'UN RAYONNEMENT HAUTE FREQUENCE
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne la fusion de déchets industriels ou domestiques dans des gammes de températures comprises entre 500 degrés et 2500 degrés centigrades en utilisant un champ radiofréquence.
La présente invention concerne la réalisation d'un dispositif utilisant les propriétés conjointes des cavités de résonance (1) alliées aux propriétés des guides d'ondes (8) pour entraîner la fusion thermique des matériaux dans des gammes de fréquence allant de 100 MHZ à 2500 MHZ.
L'utilisation conjointe de ces éléments confère au dispositif des propriétés particulières en terme d'orientation du champ électromagnétique ainsi que de l'adaptation des impédances ramenées de l'applicateur (9) vers le générateur de puissance HF.
TECHNIQUE ANTERIEURE
Sur le plan des applications industrielles, les exemples d'application des ondes RF ne manquent pas mais ce type de rayonnement n'est employé que dans des gammes basses de températures, en particulier pour la stérilisation de matériel médical.
C'est ainsi que le procédé décrit dans le brevet US 5,641,423 A de 1997 concerne le chauffage par radiofréquences (RF) pour stériliser du matériel médical en utilisant la chaleur produite par la vapeur d'eau. La température atteinte par la vapeur d'eau est de l'ordre de 125 degrés centigrades, température nécessaire à la stérilisation des produits médicaux.
De même, le dispositif décrit dans le brevet US 6,344 638 B1 de 2002 consiste à désinfecter les déchets médicaux.
Les déchets sont concassés, conditionnés.puis convoyés vers la chambre d'exposition RF. Dans cette chambre d'exposition RF, les déchets sont portés à une température de stérilisation allant de 90 degrés à 100 degrés.
Le procédé décrit dans le brevet WO 95/24818 A de 1995 se rapporte à un appareillage destiné à chauffer un matériau diélectrique à basse température en vue de réaliser sa stérilisation.
La température de chauffage se situe entre 20 degrés et 80 degrés. De même, le dispositif décrit dans le brevet US 2003/006867 A1 de 2003 se rapporte à un chauffage diélectrique par couplage inductif.
Ce procédé s'appuie sur la construction d'une inductance multffilaire dont les brins sont agencés de telle sorte que le champ RF soit le plus homogène La température obtenue est inférieure à 350 degrés.
De même, le dispositif décrit dans le brevet DE 197 58 282 A de 1999 utilise un champ RF généré par des électrodes planes pour décontaminer par chauffage de surface des matériaux d'habitation en bois. Le chauffage des matériaux atteint des températures comprises entre 40 degrés et 220 degrés.
Sur le plan de la technologie mise en œuvre, les installations « haute fréquence » (HF) industrielles fonctionnent dans des gammes de fréquences situées à 6,78 MHz, 13,56 MHz et 27,12 MHz et comprennent en général un générateur d'ondes haute-fréquence, une ligne de transmission d'énergie, un applicateur, une boîte d'adaptation dont la fonction est d'accorder l'impédance du circuit.
D'une façon classique, tout générateur H F est caractérisé par quatre grandeurs fondamentales: la puissance utile, le rendement, la fréquence et l'impédance nominale.
• La puissance utile du générateur dépend essentiellement de la source haute tension continue (1 000 à 25 000 Volts) et du point de fonctionnement du tube lui-même. • Le rendement du générateur, entre puissance HF et réseau, est surtout déterminé par le point de fonctionnement du tube. Ce rendement dépend de l'impédance « vue » par le tube entre anode et cathode, de la polarisation de la grille, et du couplage entre la grille et le circuit oscillant.
• La fréquence du signal de sortie et sa stabilité sont liées à la conception du circuit oscillant: fréquence de résonance, surtension.
• L'impédance nominale du générateur est égale à l'impédance de l'applicateur qui, reliée à la sortie du générateur, permet au tube de travailler au point de fonctionnement choisi.
Or, dans une installation HF industrielle, l'impédance que présente l'applicateur est fonction des caractéristiques du matériau à traiter. Toute variation de celles-ci va entraîner un décalage de la fréquence de résonance de l'applicateur car le matériau n'absorbe qu'une partie de l'énergie émise par le générateur. L'énergie non absorbée est consommée en partie dans les selfs de montage (chauffage) ou remonte vers le générateur, créant ainsi un phénomène d'onde stationnaire, responsable de flashes et de perturbations par rayonnement. Dans l'état actuel de la technique, les générateurs HF de puissance sont souvent conçus à partir d'un montage auto-oscillateur qui comprend un circuit oscillant ainsi qu'un interrupteur rapide et une source de haute tension continue.
Le circuit oscillant est excité par des impulsions provenant d'un tube à vide. Ce tube électronique peut être un magnétron, un klystron, un tube à ondes progressives, un simple tube émetteur de radiofréquences.
En régime établi, la fréquence de fonctionnement est stabilisée autour de la fréquence de résonance du circuit oscillant.
Un couplage de sortie, analogue à un transformateur, prélève la puissance du circuit oscillant pour la transmettre à l'applicateur.
Pour limiter les dérives en fréquence et pour des raisons de rendement, le circuit oscillant doit posséder un coefficient de surtension Q élevé. On ne dépasse guère des valeurs de 100 pour "Q", car le courant réactif augmente avec Q, ce qui majore rapidement les pertes.
.EXPOSE DE L'INVENTION
On dit qu'un système est adapté en impédance si le coefficient de réflexion de l'onde électromagnétique est nul. Cette définition est valable quel que soit le type de ligne d'alimentation y compris dans la présente invention l'utilisation d'une cavité (1) conjuguée à un guide d'onde (8)..
Lorsque le coefficient de réflexion est nul, le niveau de puissance réfléchie est nul; toute l'énergie issue de la source est absorbée par l'applicateur et il n'y a pas de phénomène d'ondes stationnaires. La notion d'adaptation d'impédance est essentielle, car elle permet d'assimiler les conditions à respecter sur un montage haute fréquence ou micro-onde pour garantir une transmission optimale de l'énergie du générateur à sa charge et assurer ainsi la survie des éléments du dispositif.
La présente invention substitue à la conception classique en circuit LC à éléments localisés, une conception en «cavité résonnante» (1) dont la particularité est de privilégier un mode de propagation du champ électrique convenant parfaitement à l'application visée.
La présente invention pallie l'inconvénient lié à la désadaptation d'impédances en introduisant dans le montage un ou plusieurs éléments passifs montés sur un système amovible dont la valeur variable est ajustée par des actionneurs selon les paramètres liés au comportement du tube lui-même. Ainsi la montée en puissance de l'énergie rayonnée dans l'applicateur suit la variation de l'impédance nominale du produit à traiter tout en assurant la protection du tube H F
Ce dispositif assure le transfert graduel de toute l'énergie issue du générateur H F vers le produit situé dans l'applicateur.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
Planche 1 , figure 1
Le générateur HF est couplé à la cavité (1). Le mode de couplage est choisi pour privilégier le captage de la composante électrique TE. Le captage de l'énergie est réalisé par une boucle de captage (6) puis est conduite dans l'applicateur (9) par un guide d'onde (8).
Afin d'optimiser le transfert d'énergie de la cavité (1) vers l'applicateur (9), les dimensions de la cavité (1) sont ajustables en motorisant le panneau mobile (3) car celui ci est monté sur un panneau à glissières (4). L'optimisation du transfert d'énergie s'ajuste également par le dimensionnement du condensateur (2) en motorisant une de ses parois (5) et par un condensateur réglable
(7) lequel est monté en parallèle sur la boucle de captage (6).
Planche 2, figure 2
Le générateur HF est couplé à la cavité (3a) par un brin conducteur (6a) résonnant en antenne. L'orientation du champ RF est privilégiée en mode TE dés la sortie de la cavité
(3a). L'énergie se propage à travers la cavité (1 a) suivie de son brin de liaison (6a) vers le guide (8a). Enfin l'onde RF atteint le produit placé dans l'applicateur (9a) lequel se comportant comme une cavité résonnante.
L'optimisation du transfert d'énergie est ajustée en amont par une ou des vis (7a) plongeantes réglables en profondeur dans la lumière du guide (8a) et en aval par un dispositif coulissant (5a) sur la portion terminale du guide lui-même (2a). Ce dispositif
(5a) peut être totalement ou partiellement fermé à son extrémité (4a) afin de capter l'échappement des fumées.
Une fente (10a) remplie également la fonction d'orifice de communication vers l'extérieur pour l'extraction des fumées ou bien l'adjonction de gaz visant à diminuer les risques d'amorçage électrique.
MANIERE DE REALISER L'INVENTION
Dans la présente invention, l'impédance du guide d'onde (8) est choisie de telle sorte que l'image des impédances d'entrée et de sortie soit globalement égales. A ce paramètre lié à l'impédance du guide d'onde s'ajoute la longueur elle-même du guide d'onde. Ces deux paramètres convenablement ajustés conditionnent l'adaptation des impédances. En particulier l'applicateur (9) peut être principalement réactif et dans ce cas l'image d'impédance d'entrée sera choisie comme étant elle même réactive. La relation existant entre ces deux impédances va conditionner le choix du guide d'onde (8). Dans la présente invention, pour réaliser un tel accord, le guide d'onde (8) est construit selon un mode de résonance égal à un nombre entier de quart de la longueur d'onde de l'onde radiofréquence. Le mode de propagation de l'onde HF dans la cavité (1) est choisi pour privilégier le captage de la composante électrique TE sur la composante magnétique TM.
De cette manière le captage du champ électrique dans la cavité sera principalement soumis à la composante électrique apportant ainsi l'énergie nécessaire au matériau présent dans l'applicateur (9). Cette cavité est couplée au tube électronique lui-même par tout moyen de couplage tels que iris, fentes, antennes... La présente invention offre la possibilité d'ajuster également les dimensions de la cavité (1) en motorisant le panneau mobile (3) car celui ci est monté sur un panneau à glissières (4). La fréquence d'accord de l'ensemble s'ajuste également par le dimensionnement du condensateur (2) en motorisant une de ses parois (5). Le captage du champ électrique dans la cavité (1) peut se faire par tout moyen habituel selon le type de cavité choisi. Selon que la cavité est ouverte, semi-ouverte, réentrante ou non, le mode de prélèvement est réalisable par fente articulée sur un guide d'onde ou bien directement par antenne, panneau, self, boucle de captage.. Dans la présente invention une application particulière est montrée avec une cavité ouverte (1) dans laquelle le captage est réalisé par une boucle de captage (6). Afin de ramener une impédance acceptable sur la boucle de captage (6), un condensateur réglable (7) est monté en parallèle sur la boucle de captage (6). Le guide d'onde (8) peut être réalisé de différentes manières: ligne bifilaire, guide solide de toute géométrie parallélépipédique ou cylindrique ou mixte. Le guide d'onde doit privilégier le mode de propagation TE, le mode TE101 convenant parfaitement. Dans la présente invention, le guide d'onde utilisé (8) est réalisé avec une ligne bifilaire (8) dont la longueur est un multiple impair du quart de la longueur d'onde de l'onde HF. Dans la présente invention, l'impédance de construction du guide d'onde (8) est donc directement liée à l'image de l'applicateur (9) lue en début du guide (8). Pour affiner l'adaptation des impédances, un condensateur réglable (7) est monté en entrée du guide (8). Dans une application particulière, la motorisation du condensateur réglable (7) est réalisée automatiquement par un actionneur au fur et à mesure des besoins liés aux variations de charges liées au matériau présent dans l'applicateur (9). Cette adaptation suit celles à la fois de la cavité (1) et du condensateur (2) de l'étage de puissance de sortie du tube.
Dans une autre application particulière il est possible de réaliser cette adaptation d'impédance par des stubs placés sur le guide d'onde et dont la longueur varie en fonction de l'adaptation recherchée. Pour des impédances de charge quelconques, le système à trois éléments variables tel que constitué par 3 stubs, réalise une adaptation en agissant sur au moins deux des éléments.
L'applicateur (9) pourra être réalisé selon différentes technologies. Dans le cas d'un guide solide à géométrie parallélépipédique, l'applicateur (9) pourra poursuivre la géométrie du guide et être ménagé de fentes donnant accès au champ électrique dans lequel plongera le matériau à traiter. Dans la présente invention, l'applicateur (9) est réalisé à partir d'une self de dimensions métriques dans laquelle est placé un contenant cylindrique construit en matériau à très faibles pertes. Ce contenant cylindrique reçoit les déchets à fondre.
MEILLEURE MANIERE DE REALISER L'INVENTION Dans une application particulière, le tube électronique est constitué d'un magnetron couplé à la cavité par un brin conducteur (6a) résonnant en antenne. L'orientation du champ RF est privilégiée en mode TE dés la sortie du magnetron. Ce champ se propage à travers la cavité (1a) suivie de son brin de liaison (6a) vers le guide (8a). Enfin l'onde RF atteint le produit placé dans l'applicateur (9a) se comportant comme une cavité résonnante.
Les variations de la charge lors du déroulement de la fusion des déchets sont ajustées en amont par une ou des vis (7a) plongeantes réglables en profondeur dans la lumière du guide (8a) et en aval par un dispositif coulissant (5a) sur la portion terminale du guide lui-même (2a). Dans une application particulière, une partie des éléments d'accord (7a) entre la cavité (1a) et l'applicateur (9a) peuvent être installés dans le guide lui-même (8a) lorsque ce dernier est construit selon une géométrie parallélépipédique ou cylindrique. Ce système réalise une adaptation d'impédance entre la charge à fondre située dans l'applicateur (9a) et le tube électronique. Cette adaptation d'impédance est maintenue pendant le déroulement de la fusion des matériaux par l'ensemble des dispositifs (7a, 5a) de régulation du taux d'ondes stationnaires. Un système de refroidissement de l'applicateur (9a) limite la montée en température du dispositif. Les fumées sont évacuées par des fentes (10a) ménagées dans la paroi adéquate du guide lui-même (8a). Le guide d'onde (8a) a pour fonction de conduire cette énergie dans le matériau placé dans l'applicateur (9a).
Sachant que les déchets domestiques et industriels sont faiblement conducteurs et se comportent comme des isolants, il est impératif de soumettre de tels matériaux à un champ électrique particulièrement important. Ce champ est obtenu à l'intérieur de l'applicateur (9a), lequel se comporte comme une cavité résonnante à fort coefficient de surtension.
Si le guide d'onde est réalisé à partir d'un solide parallélépipédique, les stubs peuvent être constitués par des vis plongeant plus ou moins dans la lumière du guide lui-même (7a) ainsi que par un dispositif mobile d'accord (5a) modifiant la dimension du guide lui- même (2a) fermé à l'extrémité (4a).
De ce fait il apparaît à l'intérieur de l'applicateur (9a) un fort champ électrique apte à entraîner la fusion thermique des déchets.
Ce principe étant établi, la technologie d'adaptation d'impédance utilisée sera choisie en fonction du type de ligne de transmission utilisée.
POSSIBILITES D'APPLICATION INDUSTRIELLE
La présente invention s'applique aux déchets domestiques et industriels et les transforme en vitrifiats. Dans le cas où les déchets comporteraient au départ une certaine quantité de matière silicatée comme par exemple les déchets amiantes, la vitrification peut être conduite sur le produit lui-même.
Dans le cas où il s'agirait de déchets ne comportant pas de composés silicates, la présente invention offre la possibilité de vitrifier ces déchets non silicates par ajout d'une certaine quantité de sable. Dans ce cas les déchets pourront être mélangés à du sable afin de réaliser un vitrifiât facilement transportable, aisément stockable et réutilisable ultérieurement. De cette manière les déchets peuvent être entreposés avec une grande sécurité. Dans une autre application particulière, les déchets, silicates ou non, sont placés dans un container étanche aux propagations des fumées (9a) dans lequel le rayonnement RF est amené par un guide (8a). Les fumées sont évacuées par des fentes (10a) ménagées dans le guide lui-même (8a).

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de fusion des déchets domestiques et industriels selon une méthode mettant en jeu le chauffage diélectrique dans une gamme de températures s' étendant de 500 °C à 2500° C
2. Dispositif répondant à la revendication 1 dans lequel le circuit de puissance haute fréquence (HF) peut être constitué ou bien d'un tube oscillateur auto-oscillant ou bien d'un tube piloté par un système préamplificateur de puissance stabilisé en fréquence.
3. Dispositif répondant à la revendication 2 dans lequel la montée en tension du tube est contrôlée selon des paramètres liés à l'adaptation des impédances de charge
4. Dispositif répondant aux revendications 2 et 3 dans lequel les constantes localisées des circuits d'adaptation et de propagation H F sont principalement remplacées par des constantes réparties matériellement représentées par une cavité de résonance (3a) et un guide d'onde (8a)
5. Dans une application particulière la cavité (1) utilisée est une cavité ouverte (1) dont la géométrie privilégie le champ électrique sur le champ magnétique.
6. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel une des parois de la cavité (1) ainsi que le condensateur (2) sont réglables soit de manière figée soit de manière automatique par actionneur motorisé
7. Dans la présente invention le circuit de captage du champ électrique est réalisé par une boucle de captage (6) pourvue d'un condensateur réglable d'accord (7) afin d'affiner les accords d'impédance entre l'applicateur (9) et le tube électronique fournissant la puissance électrique à la charge
8. Selon une application particulière le guide d'onde (8) peut être réalisé à partir d'une ligne bifilaire (8) dont la longueur est telle que résonnant en nombre impair de quart de longueur d'onde et dont l'impédance caractéristique est adaptée au couplage à réaliser entre l'impédance de charge liée à l'applicateur et l'impédance de travail du tube de puissance.
9. Selon une autre application particulière, les ajustements d'impédance sont réalisés en amont de l'applicateur (9a) par une ou des vis (7a) plongeantes réglables en profondeur dans la lumière du guide (8a) et, en aval de l'applicateur, (9a) cet ajustement d'impédance est réalisé par l'allongement ou le raccourcissement du guide lui-même (8a). Cette variation de longueur du guide (8a) est obtenue par tout dispositif coulissant (5a) sur la portion terminale du guide lui-même (2a). Selon une application particulière, l'applicateur (9a) est réalisé à partir d'un ensemble étanche aux fumées et il parcouru par un liquide réfrigérant.
PCT/FR2005/000404 2004-02-27 2005-02-22 Inertage des dechets domestiques ou industriels par conjugaison de cavites resonnantes et guides d’onde generant la composante preferentielle d’un rayonnement haute frequence WO2005094129A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0401987 2004-02-27
FR0401987A FR2867012A1 (fr) 2004-02-27 2004-02-27 Inertage des dechets domestiques ou industriels par conjugaison de cavites resonnantes et guides d'onde generant la composante preferentielle d'un rayonnement haute frequence

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005094129A1 true WO2005094129A1 (fr) 2005-10-06

Family

ID=34834091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2005/000404 WO2005094129A1 (fr) 2004-02-27 2005-02-22 Inertage des dechets domestiques ou industriels par conjugaison de cavites resonnantes et guides d’onde generant la composante preferentielle d’un rayonnement haute frequence

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2867012A1 (fr)
WO (1) WO2005094129A1 (fr)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995024818A1 (fr) * 1994-03-08 1995-09-14 Lars Sven Erling Ekemar Procede et installation de production de chaleur dans un materiau dielectrique
US5641423A (en) * 1995-03-23 1997-06-24 Stericycle, Inc. Radio frequency heating apparatus for rendering medical materials
US5822879A (en) * 1996-04-23 1998-10-20 Commissariat A L'energie Atomique Method and oven for homogeneously melting by microwaves with oscillation of stationary waves for vitrifying materials and gas outlet flow
EP0892586A2 (fr) * 1997-06-13 1999-01-20 Chelmsford Services Limited Four à micro-ondes pour fusion décomposition ou incipération à haute température
US5886326A (en) * 1996-01-19 1999-03-23 Thermotrex Corporation Microwave waste incinerator
DE19758282A1 (de) * 1997-12-31 1999-07-08 Binker Materialschutz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Schadstoffen aus Materialien
US6344638B1 (en) * 1998-06-01 2002-02-05 Stericycle, Inc. Method for the disinfection of medical waste in a continuous manner
US20030006867A1 (en) * 2000-07-06 2003-01-09 Blaker Glenn Craig Dielectric heating using inductive coupling

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995024818A1 (fr) * 1994-03-08 1995-09-14 Lars Sven Erling Ekemar Procede et installation de production de chaleur dans un materiau dielectrique
US5641423A (en) * 1995-03-23 1997-06-24 Stericycle, Inc. Radio frequency heating apparatus for rendering medical materials
US5886326A (en) * 1996-01-19 1999-03-23 Thermotrex Corporation Microwave waste incinerator
US5822879A (en) * 1996-04-23 1998-10-20 Commissariat A L'energie Atomique Method and oven for homogeneously melting by microwaves with oscillation of stationary waves for vitrifying materials and gas outlet flow
EP0892586A2 (fr) * 1997-06-13 1999-01-20 Chelmsford Services Limited Four à micro-ondes pour fusion décomposition ou incipération à haute température
DE19758282A1 (de) * 1997-12-31 1999-07-08 Binker Materialschutz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Schadstoffen aus Materialien
US6344638B1 (en) * 1998-06-01 2002-02-05 Stericycle, Inc. Method for the disinfection of medical waste in a continuous manner
US20030006867A1 (en) * 2000-07-06 2003-01-09 Blaker Glenn Craig Dielectric heating using inductive coupling

Also Published As

Publication number Publication date
FR2867012A1 (fr) 2005-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6917165B2 (en) Low power plasma generator
US4609808A (en) Plasma generator
US8258687B2 (en) Coaxial waveguide electrodeless lamp
KR101716130B1 (ko) 마이크로파에 의해서 전력이 공급되는 광원
US20080272114A1 (en) Microwave irradiation apparatus
US20050172902A1 (en) PCVD apparatus and method of manufacturing a preform
JP2009510709A (ja) 外部共振器／キャビティ無電極プラズマランプおよび無線周波数エネルギーで励起する方法
HUT74897A (en) Microwave source for electrodeless lamps
US6046545A (en) Light source apparatus using coaxial waveguide
WO2005117069A1 (fr) Source lumineuse a resonance cyclotronique d'electrons
Kazantsev et al. Laser Controlled Loop Antenna
WO2005094129A1 (fr) Inertage des dechets domestiques ou industriels par conjugaison de cavites resonnantes et guides d’onde generant la composante preferentielle d’un rayonnement haute frequence
Mallavarpu et al. Behavior of a microwave cavity discharge over a wide range of pressures and flow rates
RU2171554C2 (ru) Способ генерации плазмы и устройство для его осуществления
FR2867940A1 (fr) Inertage des dechets domestiques ou industriels par conjugaison de cavites resonnantes et guides d'onde generant la composante preferentielle d'un rayonnement haute frequence
EP2258144A1 (fr) Appareil de traitement par rayonnement electromagnetique d'un milieu reactif
KR100832396B1 (ko) 무전극 수은대체 자외선 램프
US6130512A (en) Rf capacitively-coupled electrodeless light source
WO2014184357A1 (fr) Générateur de plasma étendu comprenant des générateurs élémentaires intégrés
CN103346064B (zh) 一种无极灯系统及其点灯方法
KR100500360B1 (ko) 고효율 상압 마이크로웨이브 플라즈마시스템
Debord et al. UV light generation induced by microwave microplasma in hollow-core optical waveguides
CN216122971U (zh) 一种基于微波非线性器件的高效设备
FR2503451A1 (fr) Tube electronique micro-onde a collecteur
RU2274963C2 (ru) Сверхвысокочастотный плазмотрон

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005731045

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2005731045

Country of ref document: EP

122 Ep: pct application non-entry in european phase