Brevet FR2266543A1 — publié le 19751031

Dispositif monobloc ou modulaire avec commande manuelle, semi-automatique ou automatique permettant de tratter, en continu et avec une variation de d4bit très étendue, toutes matières @ranuleuses par l'action des ondes électromagnétiques sur les grains en mouvement et en particulier de faire éclater le maîs et le millet. La présente invention concerne la technique de transformation des matières granuleuses particulièrement, mais non exclusivement, d'origine agricole telles que le maîs et le millet dont l@ produit fini est du type" @o@ corn" (maîs écla t@@ ou" pop millo" (millet éclaté) servant dans l'alimentation des animaux et de l'homme. Dans les dispositifs de ce genre, seuls ceux appelés " poper " sont connus. Cet appareillage fonctionne principalement au gaz naturel ou de ville, à des températures entre 500 et 10P.0 o Celsius. Sa fabrication n'cessite une résistan- ce très grande à la chaleur, par conséquent des matériaux et des systèmes lourds et onéreux, des systèmes de commande et de controle précis et coûteux. Son trains nort est cher et délicat cause de non poids et de l'encombrement des pinces détachées. Son installation, pour être ra@ide, et sa maintenance demandent un personnel nombreux et qualifié.Son alimentation en gaz est parfois impossible ou conduit à des prix de revient prohibitifs. -Son usure est forcément importante t son remplacement pose de lourds problèmes de transport et d'encombrement. Son débit est faible et limité. Le produit obtenu n'a pas la qualité de celui fait de façon artisanale et le rendement, produit transformé sur produit traîté, est de faible satisfaction. Le dispositif suivant l'invention, permet de limiter ces inconvénients, d'en éviter certains et d'améliorer les caractéristiques techniques. Dans celui-ci, en effet, le gaz est remplacé par l'électricité, d'où un moindre coût d'installation et une possibilité pratiquement totale d'implantation grâce au réseau de distribution d'électricité ou aux groupes électrogènes.D'autre part sa conception réduit au maximum la température de fonctionnement et sa construction modulaire permet ltemnloi de matériaux moins lourds et moins coûteux, des pièces lus petites, un transport moins cher, une installation rapide, style jeux de construction, une maintenance facile grâce au peu d'usure et au changement rapide des pièces standard, un maniement simple pouvant être effectué par une personne sans hautes qualifications dans le cas d'une automation la plus réduite, ou par un contrôleur temporaire sans qualification dans le cas d'une automation très poussée. Non seulement le coût de fabrication industrielle est échelonné suivant le style de l'appareil mais est, ainsi que le colt de fonctionnement, en moyenne bien moins élevé.Ce procédé améliore la qualité du produit fini en augmentant sa grosseur et en évitant la diminution des propriétés nutritives qui étaient dues @ la carbonisation partielle en surface. La quantité dépend du type d'appareil, mais le rendement, produit transformé sur produit traîté, ainsi que les débits possibles sont nettement supérieurs. Le disnositif, objet de l'invention comnorte une alimentation d'électricité Drovenant du secteur public ou d'un groupe éleftrogène et une alimentation en matières granuleuses provenant d'un silo, d'un entrepôt ou d'un Réservoir. Un interrupteur, disjoncteur général, est installé sur la première alimentation qui est conduite vers un transformateur.Celui-ci donne en sortie différents courants et tensions disjonctables localement, alimentant les parties respectives du dispositif : un système de vannes laisse passer avec un débit réglable les matières granuleuses du silo vers un système de contrôle, de tri, de prétraîtement de cette matière la rendant apte au traitement par ondes électromagnétiques fournies par un générateur.Ce contrôle peut être , par exemple, celui de l'humidité dans les grains de mais ou de millet. Si l'action des ondes lectromagnétiques permet de rendre apte au traitement des grains d'humidité interne très faible, ceux en dessous d'ure limite fixée suivent l'appareil sont triés et évacués vers la sortie nour être mélangé s avec le produit fini, ou simplement jetés.Ce contrôle peut se faire par variation de l'amplitude du signal électromagnétique atténué venant du générateur car un guide d'ondes. Ce générateur, refroidi par ventilation, est branchu sur le transformateur et produit des ondes électromagnétiques dont labande de fréquences est variable selon l'utilisation et dont la puissance est réglable. Ces ondes sont conduites par des guides d'ondes vers la zone de trama tement. Cette zone de traitement est constituée d' un circuit guide d'ondes, d' un circuit guide de matière, d'un circuit déflecteur, d'un circuit réflecteur, d'un circuit isolant. et d'un circuit détecteur d'ondes.La disposition de ces circuits entre eux et leur forme rescective dépendent de paramètres opposés, tels que cout et rendement, le Dremier étant lié au second nar la complexité des formes, assurant la puissance et la surface de contact maxima, régies suivant la thorite des cavités électromagnétiques et les propriétés des ondes sur 1 matière. Ce aui nermet une con-struction de formes infinies suivant l'utilisation, le coût les besoins et les moyens technologiques. Seule, la position des circuits reflec- teur, isolant et détecteur d'ondes dans le sens du circuit guide d'ondes vers 1' extérieur doit être assurée pour éviter le danger que constituent les ondes électromagnétiques de grande puissance à hautes, tr?s hautes et hyper fréquences sur les corns étrangers au dispositif de l'invention.Le circuit d'alimentation entre le système de prétraîtement et le circuit guide de matières peut être, par exemple soit un tapis roulant, soit une vis sans fin dans un tube, soit un circuit d'entraînement car vibration, soit une gaine soufflante ou aspirante nar un moteur à pression ou dénression d'air ou de gaz, soit un flexible contenant des spires métalliques d'entraînement des grains. Le circuit guide de matières granuleuses peut utiliser les mêmes procédés, mais des formes différentes peuvent être choi aies pour satisfaire des besoins variés et optimiser le traîtement. Dans tous les cas les matériaux uti'lis.'s- doivent être le clus transparent possible aux ondes électromagnétiques ou jouer le rôle de déflecteurs appropriés afin d'éviter leur endommagement ou destruction. Ils ne doivent pas, en outre, être préjudiciable à la matière traitée.Le circuit guide d'ondes doit posséder des paro@s fa@tes d'un très bon conducteur. Les circuits déflecteur et réflecteur doivent avoir un pouvoir réfléchissant très grand pour éviter les pertes d'énergie par échauffement. Ils doivent résister aux élévations de température et garder leur propriétés, empêcher les ondes de franchir les zones extérieures au dispositif par les par@is et- car l'orifice d'évacuation des matières granuleuses . Le circuit isolant double et complète les propriétés des circuits précédents. Son épaisseur doit être suffisante et sa matière appropriée. Le circuit détecteur est un ensemble de capteurs d'ondes électromagnétiques placés sur une paroi isolante entoutant la zone de tralatement et N la sortie du circuit guide de matières. T1 avertit de la gra- vité du danger d@ à un rayonnement intempestif.Les matières granuleus@s traîtées peuvent être conduites par les mêmes systèmes que ceux de l'alimentation de la zône de traîtement, vers une zone de contrôle de qualité pour être ensuite stockées dans des silos, entrepôts et réservoirs ou mises en sac. Ce contr@le de qua lit@ peut être par exemple dans le cas du maïs éclaté une mesure de la gro@seur du grain éclaté, qui est fonction de l'humidité et de la gr@sseur du grain @ traiter, de la rapidité de l'action des ondes électromagnétiques sur les grains, car conséquent de la puissance effective du générateur d'ondes, du prétraîtement du grain, de la configuration de la zone de traîtement. On peut envis@@er pour cette mesure une fonction inversement proportionnelle @ une constante près @@@ flux lumineux traversant une conduite de mati@res granul@uses et @u d@@it de matières traitées dans cette conduite. Une autre mesure peut être envisagée : l@ degré de cuisson qui montre si le produit traîté est couleur nat@relle ou plus ou moins doré. Cette mesure peut se faire par variation du flux plus ou moins réfléch@ sur les grains éclatés selon qu'ils sont clairs ou foncés.Si les grains sont dor@s ils réfléchissent moins de lumière, ce qu'il faut éviter pour nepas détruire en partie les propriétés nutritives du mars éclaté. Un ensemble ce capteurs, tels que voltmètres, ampéremètres, débit-mètres, ondes-mètres, détecteurs d' humidité, est placé respectivement aux entrées et sorties de l'alimentation en électricit de l'interrupteur général, du transformateur interrupteur local, de la zone de prétraîtement des matires granuleuses, du générateur d'ondes, de la zone de traitement, de la zone de contrôle de qualité. Tous ces capteurs envoient leurs informations reçues à une console de contrôle, d'asservissement, d'alerte et de commande.Ainsi suivant les besoins et les moyens financiers, il est possible d'adjoindre à ce système un système électronique plus ou moins complexe permettant une automation du procédé plus ou motos grande. Cette console peut être dans le cas le plus simple un-controle visuel de bon fonctionnement des divers organes des indicateurs de puissance et de débit des commandes manuelles de réglage et d'interruption. Dans ce cas les seules automations souhaitables sont celles des alertes visuelles et auditives du mauvais fonctionnement du dispositif, celles. des interruptions concernant les alertes, l'arrêt général dû à un manque de matières premières ou d'énergie, celles de commande de vaporisation d'un fluide protecteur concer@ant les alertes dûes à une fuite des ondes électromagnétiques de force dangereuse. Si l'on choisit d'automatiser le dispositif progressivement, il est toujours possible d@ fixer les capteurs et de brancher les commandes nécessaires dont l'emplacement peut être prévu à l'avance sur chaque module.La console est alor@ soit reliée à un ordinateur temps réel qui gère le fonctionnement optimum du dispositif @ l'intérieur d'un vaste système automatisé ou soit plus simplement composés de modules électroniques capable@ d'asservir les commandes de débit, @'alerte et d'interruption en fonction des mesures effectuées par les capteurs et des besoins en o@timisant le rendement horaire et financier. Le dessin annex@ en pl. I/2 illustre, @ titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Du fait que la conception soit monobloc ou modulaire, que la construction des éléments ait un nombre infini de formes suivant les propriétés et les procédés décrits plus haut, qu'il existe un grand nombre de variantes dans l'interconnexion des éléments et le fait que l'on utilise ou pas certains de ces éléments pour offrir aux utilisateurs, selon leurs moyens financiers et leurs besoins, une gamme très complète d'appareile du genre de ce dispositif, ce dessin est l'exemple d'une configuration assez complète montrant les interconnexions possibles au nécessaires nour aboutir à un un produit fini de bonne qualité.Tol qu'il est représenté, le dispositif comporte une alimentation d'électricité 1 et une alimentation en matières granuleuses 2. Un interrupteur 3, disionctour général est placé sur la première alimentation 1 reliant un transformateur 4. Celui-ci peut disjoncter localement les alimentations électri cues des parties respectives du dispositif : un système de vannes 5 réglant le débit d'entrée des matières, un système de contrôle, tri et prétraîtement 6 relié 5 et conduisant @ la la zone de traitement 7 où les matières granuleuses reçoivent l'action des ondes électromagnétiques d'hyperfréquence fournies par un générateur 8, lui-même alimenté par le transformateur 4. L'alimentation en ondes se fait par des puides d'ondes de @ vers 6 et 7. La matière traitée en 7 est conduite vers une zone de contrôle de qualité 9 avant d'être stockée, entreposée ou mise en sac à la sortie 10 du dispositif. Les matières triées en 6 sont soit mélangées en @ortie 11 avec les matières traitées en 10 soit sépar@es ou jetées en 12. Des capteurs placés dans les éléments 7, 8, 9 et sur les circuits d'alimentation en électricité 1, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 21 et en matières granuleuses 10, 19, 20, 22, transmettent des informations de mesures @ la la console 2n, alimentée par 4, oui visualise et contrôle le fonctionnement du dispositif en assurant les comman des d'asservissement optimum des léments 5, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et les alertes de défection par déclenchement d'une alarme visuelle sur le tableau de la console 23 St sonore 24, et par celui d'une vanorisation d'un fluide protecteur 25 en cas de @anger grave dû @ des fuites d'ondes ou à une surchauffe. L'élément 7 étant la partie la plus importante, avec son système de commande sur la console 23, du dispositif, les dessins annexés en Pl. II/2 illustrent, à titre d'exemple, diverses fa@ons d'as@urer le traîtement des matières granuleuses, conformes à la présente invention. En raison de la multiplicité des formes et des matériaux utilisés, les figures de cette planche représentent symboliquement les fonctions propres des éléments employés ou (et) leurs fonctions péciproques, souvent liées par leurs positions respectives. Les figures 1 et 2 représentent les solutions les plus simples des positions possibles entre le circuit quide d'ondes 26, le circuit guide de matières 27, le circuit déflecteur 28, le circuit réflecteur 29,le circuit isolant 30 et la circuit détecteur d'ondes 31. Les circuits 31, 30 et 29 r@stent dans la même position.Sur la première figure, la guide 27 est au centre. Ainsi les ond@s él@ctromagnétiques trans@ises dans le guide 26 sont orientées par les déflecteurs du circuit 21 vers le circuit 27. Les parois de ce guide 27 sont transparentes aux ondes totalement ou seulement par endroit. Des zones d'activation sont ainsi crées, suivant les formes des parois transparentes déflectives ou réfléchissantes, qui agissent sur les matières granuleuses les traversant pour donner, par exemple, du maïs ou du millet éclaté appelé "pop corn ou pop millo". Dans la seconde figure le circuit 26 est central. Son action première est alors divergente vers le circuit 27 et non pas convergente comme précéemment. Les formes des sections @es circuits sont rectangulaires par commodité d'écriture et aussi de fabrication des guides d'ondes, mais leur forme peut être circulaire, disav@étrique, d'centrée. Le nombre des circuits 26, 27, 28, peut être trés varié avec des interconnexions appropriées. Ceci entraîne une complexité de plus en plus grande mais qui peut être nécessaire pour satisfaire@les rendements demandés.Les figures @ et 4 de la planche Pl. II/2 montrent un exemple de configuration de la zone de traîtement 7 où seuls sont représentés, les circuits 26, 27, 28, 29. Dans ce cas le dispositif est caractéri@@ par l'emploi de l'air pulsé ou aspiré comme moyen de conduire le@ matières granuleuses à travers la zone de traîtement 7. Le circuit 27 est alors un tube cYlindrio@@ en verre "PXrex" par exemple, qui traverse une zone d'activation 33. Cette zone 33 peut garder la forme du tube 32 mais peut être aussi un tube 34 de section plus grande que celle du tube 32 ou de forme sphérique.La sortie de la zone 33 peut re@evenir un tube comme celui d'entrée ou être conique, de section plus grande, ou avoir la forme d'un ensemble de sphères soudées en chaîne ou tout autre forme facilitant la circulation des matières traîtées. Le circuit @@i@e d'ondes 26 est contrecollé sur la paroi de verre de la zone 33. Il est composé d'un guide 39, provenant d'un générateur d'ondes électroma@@étiques du type "magn'tron" ou "clystron", suivi d'une diode électromagnétique 35, assurant le p@ssage des ondes uniquement dans le sens générateur vers la zone 33. Ces ondes traversent la zone d'activation 33 pour être récupérées dans un guide 36 qui revient en 33. Une diode 37 est placée avant le rebouclage pour assurer le sens de circulation.Un système de réglage 38 de la longueur du guide 36 permet d'assurer l'addition en phase des ondes passant per 35 et 37. La puissance augmente ainsi pendent un régime transitoire. Le sassage des matières pranuleuses absorbe cette puissance par traitement des grains. Un contrôle du débit de matière et du déphasage de ondes en asservissant le système 38 assure une stabilité et un rendement maxima. Le circuit déflecteur 28 est placé à l'entrée et @ la sortie da la zone ?3, dans le circuit 27, pour dévier les ondes sortant de celles-ci vers son centre sans atténuer 1 puissance réaction@elle du milieu.Le circuit réflecteur 29 est une paroi réfléchissante adhérente aux parois ext,rieures des éléments 32 et 33 assurant ainsi une étanchéit aux ondes. Sur la figure 4 les circuits 26 et 27 sont perpendiculaires entre eux et l'ensemble est vertical pour bénéfic@er de la pesanteur. En effet les forces, exercées sur les grains par une pression choisie de l'air pulsé, s'équilibrent avec leur poids à une certeine hauteur correspondant à la zone 33. Les grains éclatés ont une surface portante plus grande qui augmente l'action de la pression et sont évacués tr@s rapidement vers le haut. Mais d'autres façons facilement imaginables placent ces éléments dans d'autres positions adéquates.Une multiplicité de zone d'activation 33 peut être placée soit en série sur un même tube 32 soit en parallèle sur plusieurs tubes 32. Les guides 26 peuvent provenir alors d'un générateur unique ayant plusieurs sources d'émission. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où une matire granuleuse ou un mélange de celles-ci, dont les grains peuvent atteindre des tailles ou des poids très faibles ou très importants dans les limites du type d'amoareil ut4lisé, a besoin d subir un traitement compatible avec son état physico-chimique et le procéd utilisé. La diversification des apnareils que cette invention permet de construire, assure leur utilisation dans des petites, moyennes, et grandes entreprises aussi bien que dans des laboratoires, des petits ateliers de transformation industriels et commerciaux, par exemple dans l'industrie agricole pour l'élevage des bêtes, par des coopératives ou des particuliers, dans les conserveries, dans les fêtes foraines, dans l'industrie d'alimentation, dans 1' industrie des matières plastiques èt de produits chimiques. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de traiter industriellement toute matière granuleuse et en particulier de faire éclater le ma1s et le millet, caractérisé par le fait que le traitement est effectué en continu par l'action des ondes électromagnétiques sur les grains en mouvement. 2. Dispositif selon la revendication 1, permettant sa fabrication monobloc ou modulaire, caractérisé par le fait qu'il comporte une alimentation d'électricité 1 et une alimentation en matières granuleuses 2 ainsi qu'un interrupteur 3, disjoncteur général placé sur la première alimentation 1 reliant un transformateur 4 qui peut disjoncter localement les alimentations électriques des parties respectives du dispositif : un système de vannes 5 réglant le débit d'entrée des matières, un système de contrôle, tri et prétraitement 6 relié - 5 et conduisant N la zone de traitement 7 où les matières granuleuses reçoivent l'action des ondes électromagnétiques d'hyperfréquence fournies par un générateur 8 alimenté par le transformateur 4.L'alimentation en ondes se fait par des guidas d'ondes de 8 vers 6 et 7. La matira traitée en 7 est conduite vers une zone de controle de qualité 9 avant d'entre stockée, entreposée ou mise en sac @ la sortie 10 du dispositif. Les matières triées en 6 sont mélangées en sortie 11 avec la matière traitée en 10, séparées ou jetées en 12. Des capteurs placés dans les éléments 7, 8, 9, et sur les circuits d'alimentation en électricité 1, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 21 et en matières granuleuses 10, t9, 20, 22, transmettent des informations de mesure à la console 23 alimentée nar 4 qui visualisa et controle le fonctionnement du dispositif en assurant les commandes d'asservissement optimum des éléments 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 et les alertes de défection par déclenchement d'une alarme visuelle sur le tableau de la console 23 et sonore 24 et Dar celui d'une vaporisation d'un fluide protecteur 25 en cas de danger, comme le montre le schéma bloc de la figure 1 ri. i. 3. Dispositif selon la revendication 2, permettant se fabrication sous forme d'une gamme de machines d'une très grande variété selon les besoins et les moyens technologiques et financiers du fabricant et de l'utilisateur, grâce au nombre, R la disposition réciproque, i la forme, N la matière et aux interconnee tions,possibles des éléments du système, caractérisé par le fait que la zone de traitement 7 est constitué d'un circuit guide d'ondes électromagnétiques , d'un circuit guide de matières granuleuses, d'un circuit déflécteur, d'un circuit reflecteur, d'un circuit isolant et d'un circuit détecteur d'ondes, dont les figures 1 et 2 pi. II montrent des exemples. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que cette zone de traitement 7 peut utiliser un systeme de rétroaction schématisé par les figures 3 et 4 pl. II/# où le circuit 36,guide d'ondes est Ir rétroaction positive en puissance par rapport au circuit 27 guide de matière et le circuit 27, la rétroaction négative en puissance par rapport au circuit 36, assurant ainsi le stabilité de l'ensemble et le maximum de puissance active sur les matières granuleuses dans la zone 33 délimitée par deux diodes électromagnétiques orientées vers son centre et fixées sur le circuit 27 pour empêcher toute propagation d'ondes . l'intérieur de la zone 33, du guide de matitre provoquant des pertes énergétiques. 5. Dispositif selon 15. rovendication 2, assurant la commande et le contrôle d'une facon plus ou moins automatique, caractérisé par le fait cue chaque élément du dispositif posséde un ensemble de commandes de réglage, de marche arrêt, actionnable directement ou par l'intermédiaire de la console, l'aide des circuits électriques, électroniques et électromécaniques. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les circuits électriques, électroniques et électromécaniques sont des circuits de mesure tels que débitmètres, ondemètre;ampéremètre, voltm%tre, compteur, balance, d'tecbeur d'humidité, des circuits de controlle, des circuits de commande , d'asservissement optimum, d'alerte, de visuali sation toutes ces fonctions se faisant soit par le matériel en circuits précablés, soit par le logiciel sur calculateur numérique. 7. Dispositif selon la revendication 6, permettant une variation de débit étendue, caractérisé ner le fait sue l'ensemble des élements du disnositif assure le trans port d'énergie ou de matière, soit par des câbles électriques, soit par des interfaces électroniques ou électromécaniques, soit par des guides d'ondes électromagnétiques, soit par des guides de matières granuleuses, par des tapis roulants, des vis sans fin dans des tubes, des circuits d'entraînement par vibration, des gaines soufflantes, aspirantes ou mixtes nsr moteur 1 flression ou dépression d'air ou de gaz, des flexibles contenant des spires métalliques d'entraînement des grains. 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérise par le fait one la zone de prétraitement 6 est un humidificateur i reflux de vapeur d'eau mis N ébullition par action des ondes électromagnétiques en provenance du générateur 8. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait oue la zone de prétraitement 6 est un humidificateur à vapeur d'eau surpressée. 10. Dispositif selon la revendication 2, caractéris@ par le fait aue la zone de prétraitement 6 est un humidificateur par trempage dans l'eau suivi d'un séchage électrique en surface. 11. Dispositif selon la sevendication 10, caractérisé par le fait que la zone de prétraitement 6 est un humidificateur par trempage centrifuge.