Brevet FR2166368A1 — publié le 19730817

La présente invention concerne un appareil de chauffage de liquides par hyperfréquences, Les appareils de chauffage par hyperfréquences connus com- portent généralement un guide d'onde le plus souvent rectangulaire, ou une cavité résonante. Dans les appareils à guide d'onde, l'énergie est généralement rayonnée selon le mode TE10. Pour des fréquences relativement élevées de 2'400 à 7'500 mégahertz; la largeur du guide onde rectangulaire est relativement faible (environ 5 cm) et nécessite l'aménagement d'ouvertures p-;lr le passage du produit, au risque de provoquer des fuites.Dan les appareils à cavité résonunte, on obtient ou on recherche delibé rément, au moyen d'organes mobiles placés dans la cavité par exemple, un mélange de modes de propagation des ondes, mais cette variété de modes diminue le rendement. L'appareil selon l'invention ne présente pas les inconvénients précités et apporte certains avantages. L'invention concerne un appareil de chauffage de liquides par hyperfréquences, caractérisé par le fait coutil comprend un applicateur cylindrique, un dispositif de rayonnement d'énergie en mode TEC1 et une enceinte contenant le liquide à chauffer dont la forme générale constitue au moins une partie d'un tube dont le diamètre est sensiblement la moitié du diamètre intérieur de l'ap- applicateur Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'invention. La Figure I est une toupie en élévation, selon I - I de la Figure 2, d'un appareil de chauffage de liquides par hyperfréquences. La Figure 2 est une coupe partielle en plan selon II- II de l'appareil représenté à la Figure 1. La Figure : est une coupe horizontale, selon iii - III de la Figure 4, d'un autre appareil de chauffage de liquides par hyperfréquences. La Figure 4 est une coupe transversale selon IV - IV de l'appareil représenté à la Figure 3. Au dessin, 1 représente un générateur dlhyperfrEqu2nces relié à un guide d'onde 2 de section intérieure rectangulaire ter miné par un piston 5 permettant de régler le couplage. Le guide d'onde 2 est relié par des orifices 4 à un applicateur constitué par un guide d'onde 3, de forme cylindrique. L'énergie se propage dans le guide d'onde 3 selon le mode TEO1 (transversal électrique, 0 dans l'axe des x, 1 dans l'axe des y; voir C.G. Montgomery "Technique of micro-wave measurements"). La répartition de l'énergie le long du rayon R est représentée par la courbe 6, avec un maximum à r = 0,48 R. On voit que cette répartition est spécialement favorable pour le chauffage d'un serpentin 7 parcouru par un liquide.L'enveloppe de ce serpentin constitue un tube dont le diamètre moyen r est sensiblement la moitié du diamètre intérieur de l'applicateur. Le piston 5 permet de faire face aisément aux variations de réglage résultant des différentes caractéristiques diélectriques des liquides parcourant le serpentin 7. L'énergie qui n'est pas absorbée dans le liquide du serpentin est absorbée par une charge adaptée 8. Selon une forme d'exécution préférée, les caractéristiques de cet appareil sont les suivantes Fréquence du générateur 1 2450 t 25 MHz Longueur d'onde dans l'espace 12,24 cm Section intérieur du guide d'onde 2 109 x 54,6 mm Diamètre des trous de couplage 4 4 mm Diamètre intérieur du guide d'onde 3 R = 108 mm r = 52 mm L'appareil représenté aux Figures 3 et 4 comporte un applicateur constitué par une cavité résonante cylindrique 9 d'axe ho- rizontal. L'énergie sous forme d'ondes de mode TEO1 est introduite radialement par un générateur 10 à travers un guide d'onde rectangulaire 11. La répartition de l'énergie dans un plan transversal à l'axe de la cavité (Figure 4) est analogue à celle de l'exemple précédent.La cavité est traversée dans le sens de la longueur par un ruban transporteur 12 en matière isolante telle que le téflon. Ce rubant porte deux files de récipients allongés 13 en matière plastique contenant le liquide à chauffer, placés sensiblement à mi-rayon de part et d'autre de l'axe de l'applicateur. Ces files de récipients constituent une partie d'un tube dont le diamètre est sensiblement la moitié du diamètre intérieur de l'applicateur. Dans le sens longitudinal, en raison des réflexions sur les parois, l'énergie forme des noeuds et des ventres, de sorte qu'à vide, elle pourrait être représentée graphiquement par une série de monticules 14 (Figure 3). Ainsi l'énergie est nulle le long des parois et une des parois d'extrémité 15 au moins peut être mobile afin d'adapter exactement la longueur de la cavité de sorte qu'il y ait résonance, sans risque de fuite d'énergie par l'inter stice entre la paroi d'extrémité et la paroi cylindrique. Par mesure de précaution, des tunnels 16 ont été placés à l'entrée et à la sortie des récipients pour éviter les fuites d'énergie. Leur longueur est environ 2i fois celle des récipients. Selon une forme d'exécution préférée, les caractéristiques de cet appareil sont les suivantes Fréquence du générateur 10 2450 t 25 MHz Puissance du générateur 10 1400 Watts Longueur d'onde dans l'espace 12,24 cm Longueur d'onde dans la cavité 9 12,60 cm Diamètre intérieur de la cavité 9 300 mm Longueur intérieure de la cavité 9 1008 mm Débit (nombre horaire de récipients) 250 - 300 Elévation de température dans les récipients 60 - 100 C En variante, l'appareil comporte deux rubans transporteurs placés l'un en dessus de l'autre et portant chacun deux files de récipients placés sensiblement à mi-rayon par rapport à l'axe de l'applicateur sur des diagonales à 450 par rapport à l'horizontale et se croisant sur l'axe. Revendications 1. Appareil de chauffage de liquides par hyperfréquences, caractérisé par le fait qu'il comprend un applicateur cylindrique, un dispositif de rayonnement d'énergie en mode TEO1 et une enceinte contenant le liquide à chauffer dont la forme générale constitue au moins une partie d'un tube dont le diamètre est sensiblement la moitié du diamètre intérieur de l'applicateur. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'applicateur est un guide d'onde cylindrique. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un guide d'onde rectangulaire relié d'une part à un générateur d'hyperfréquences, d'autre part au guide d'onde cylindrique par des trous de couplage. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'applicateur est une cavité résonante. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'applicateur est un cylindre d'axe horizontal et que l'enceinte contenant le liquide est constituée par deux files de récipients placés sur un ruban transporteur sensiblement à mi-rayon de part et d'autre de l'axe de l'applicateur.