Brevet FR2250254A1 — publié le 19750530

La présente invention vise un dispositif pour le traitement thermique des matériaux. A certains des traitements de matériaux on impose des conditions qui rendent malaisée l'application d'un chauffage selon les procédés conventionnels. Il en est ainsi si lton doit éviter toute pollution du matériau à traiter, exigence qui exclut le chauffage par contact. Ou encore si les matériaux à traiter se combinent aux corps réfractaires destinés à leur servir de creusets ou de récipients... Il peut encore être requis d'obtenir un chauffage quasi instantané ou encore d'éviter tout échauffement ou tout rayonnement ambiant. Au nombre des matériaux dont le traitement thermique présente des difficultes, il convient de citer les émulsions sensibles, telles les émulsions employées en photographie. Aussi a-t-on recherché depuis longtemps des procédés de traitement qui sauvegardent les propriétés particulières de ces substances. On a obtenu de bons résultats en soumettant ces substances sensibles à des traitements par exposition à l'action d'ondes électromagnétiques. Le brevet d'invention français n0 803 o64 déposé le 9 mars 1936 sous priorité en Allemagne du 22 mars 1935, mentionne un tel procédé de fabrication des émulsions photographiques,caractérisé en ce que les émulsions sont, avec refroidissement simultané, exposées à des oscillations soit pendant la formation du bromure d1argent, soit pendant le traitement ultérieur.Ce brevet décrit les conditions du traitement préconisé. I1 fait intervenir un apport d'énergie électrique oscillante de telle sorte que !'émulsionnement, la première digestion et la digestion complémentaire" aient lieu à 380C, temperature inférieure à la température nécessaire pour réaliser ces opérations lorsqu'on ne fait intervenir que l'énergie thermique apportée par un procédé classique de chauffage. Les qualités de ltémulsion produite par l'emploi du procédé préconisé sont accrues. On doit remarquer que dans ce document les ondes étaient produites par un émetteur de cent mitres de longueur d'onde. Par ailleurs, il est connu d'appliquer, pour des traitements thermiques spéciaux,des ondes hyperfréquences dites microondes. Ces considérations ont abouti à Itelaboration d'un dispositif destine à soumettre des substances sensibles à un traitement physique par ondes électro magnétiques. Ce dispositif est remarquable en ce outil utilise des microondes, en ce qutil comporte des premiers moyens générateurs aptes à délivrer les microondes dans un espace d'action prédélimité, et ce par couplage avec ledit espace, en ce qu'il comporte de-seconds moyens pour exposer les substances à traiter dans l'espace action des microondes, enfin en ce que le traitement physique opère éventuellement le passage desdites substances de l'état solide à itetat liquide. Ce dispositif est remarquable en particulier en ce que les moyens générateurs comportent au moins une source hyperfréquence, du type magnétron par exemple, couplée sur une cavité hyperfréquence servant d'espace d'action,. en ce que les seconds moyens comprennent un récipient assorti d'un arrangement interne de nature à séparer la partie de substance aéja traitée d'avec la partie de substance en cours de traitement, ledit récipient et son arrangement interne étant faits d'un matériau perméable aux hyperfréquences, et en ce que le couplage intervient dans la zone de la cavité correspondant au niveau du récipient où se trouve localisée la charge de substance en instance de traitement. Un tel dispositif est remarquable en outre en ce que les substances actives dont il permet le traitement par microondes peuvent être des émulsions sensibles,telles celles employées en photographie. Enfin on a réalisé un appareillage complet destiné au traitement de fusion d'émulsions photographiques émulsionnées dans la gélatine. Cet appareillage répondant aux définitions précédemment énoncées est encore caractérisé en ce que les premiers moyens générateurs sont constitués par une pluralité de magnétrons couplés individuellement chacun à la cavité hyperfréquence par l'intermédiaire d'un guide y débouchant, et en ce que les ouvertures de couplage desdits guides sont disposées sur la paroi. de ladite cavité le long d'une courbe hélicoldale H. L'appateillage est encore caractérisé en ce qu'il comprend en une enceinte monobloc unique, la cavité, la pluralité des sources microondes, les organes de chargement et de déehargement de la substance à traiter, les guides de couplages des sources à la cavité et le récipient de traitement proprement dit, complets par une grille constituant l'arrangement interne de séparation précité. Un tel appareillage,dans une version améliorée,comporte de plus entre chaque guide de couplage et le magnétron correspondant un circulateur prévu pour protéger le magnétron de lténergie en retour et susceptible d'être utilisé pour asservir l'arret de l'alimentation du magnétron correspondant dès que lténergie absorbée dépasse un certain seuil,qui peut être le signal de l'epuisement de l'absorption par le milieu diélectrique constitué par le volume de substance à traiter. Les objets et caraetéristiques de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation en relation avec le dessin dans lequel La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale axiale d'un appareil selon l'invention destiné à fondre la gélatine d'une émulsion sensible. La figure 2 représente une vue de dessus de l'appareil illustrE par la figure 1, dans le cas ot celui-ci est pourvu de circulateurs. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale axiale de ltappareil qui comporte une enceinte métallique monobloc 7-13 dans laquelle est placé un récipient 15-1-3-4 destiné à contenir les substances qui font ltobået du traitement. De forme quelconque, ce récipient est réalisé en un matériau perméable aux hyperfrequences ,tel le polypropylène. Il est, dans exemple choisi, de révolution autour de l'axe A'A de l'appareil. Il comprend dans sa partie supérieure un espace de chargement 15 tronconique, une zone de travail 1 cylindrique, une zone de post-traitement 3 cylindrique, un espace de déchargement 4 tronconique. Enfin, il est assorti d'une grille 2 constituant un séparateur entre la région 1 et la région 3 pour la substance traitée. L'enceinte métallique 7-13 comporte une région supérieure 7 fermée par un couvercle il qui peut etre articulé par une eharnibre 16 et une région inférieure 13 limitée en haut par la paroi 12 qui,évidée au centre pour permettre le passage du récipient, affleure la paroi 1 dudit récipient sans entrer en contact avec lui, et en bas par le fond horizontal 14. L'ensemble 12, 13, 14 constitue la cavité hyperfrequence qui peut etre révisée en un matériau inoxydable tel l'acier inoxydable 18/8.De façon évidente la paroi 12, non jointive au recipient 1 ,limite ltexposition aux microondes dans la région supérieure du récipient 1 de façon à préserver le volume de chargement 15 de l'action des microondes. L'enceinte est, par exemple, de forme parallélépipédique. La partie cavité 13 comporte quatre ouvertures latérales coopérant avec quatre guides d'ondes pour introduire dans la cavité les microondes émises par quatre gen#rateurs,comme le montrent le guide 8 et le magnétron 9. La figure 2 qui représente une vue de dessus du dispositif souligne les positions respectives des quatre magnétrons : 9, 9', 9", 9"'. Ils sont situés sur les faces de l'enceinte à angle droit les uns des autres, autour de la trace de l'axe longitudinal A'A du récipient 1, 3, 4. Les distances entre axes des guides dans deux directions perpendiculaires sont comprises entre O et X /2. g La coupe de la figure 1 illustre le décalage vertical compris entre O et A /2 des guides qui sont disposés selon un contour spiral par rapport à la g génératrice du récipient cylindrique 1-3. Les quatre magnétrons, de 3 kilowatts chacun, sont disposés verticalement ; l'émission se fait par l'antenne, telle 10, pour le magnétron 9. Entre chaque guide et chaque magnétron on peut interposer un circulateur de type classique, tel un circulateur a' ferrite, comme on le voit en 21 entre le guide 8 et le magnétron 9 sur la figure 2. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : on emplit le récipient 1 par l'espace de chargement 15 avec le produit solide que l'on se propose de traiter thermiquement pour le fondre. Les particules solides sont retenues au-dessus de la grille ajourne 2. On ferme le couvercle 1 1 qui assure la fermeture étanche vis-à-vis de l'atmosphere ambiante. On alimente les quatre magnétrons periphériaues. Les antennes émettrices rayonnent simultanément chacune. L'énergie est transférée par l'intermédiaire de chaque guide individuel à la cavité 13. Cette dernière est houppée pour la fréquence émise de 2450 MEz. tes parois du récipient 1 sont perméables au rayonnement, la masse solide dielectrîque contenue y est le siège d'un échauffement qui entraîne la fusion du solide. te liquide s'#ecoule,par les "jours" de la grille ajourée 2, en 3,puis vers l'extérieur de la cavité par le conduit 5. Il peut etre recueilli à sa sortie au fur et à mesure de la fusion. L'appareil est recharge en substances à traiter en soulevant le couvercle 11 et en remplissant la partie supérieure 15 du récipient de traitement. Lorsque toute la charge des substances à traiter a subi le traitement, il n'y a plus absorption d'énergie hyperfréquence dans le milieu diélectrique constitué par ces substances, il sien suit que toute l'énergie reflue dans les circulateurs 21, 21 ... Gracie à un thermocouple situé par exemple dans l'eau de ces cîrculateurs la rupture du circuit d'alimentation des magnétrons peut être assure automatiquement au-dessus d'un certain seuil qui correspond à la fin de l'opération. Les avantages du dispositif sont multiples - une grande rapidité de chauffe, ce qui procure un gain de temps - une homogénéité de chauffe1 meme si la masse solide est fragmentée en morceaux entre lesquels le contact est très imparfait - la source d'échauffement est sans rayonnement visible et n'entrain pas d'échauffement ambiant.Cette circonstance rend le dispositif précieux pour les traitements de produits photographiques à produire en chambre noire préparation des bains, fonte de la gélatine, traitement sur les émulsions sensibles ...., les produits alimentaires ou pharmaceutiques, etc - des dimensions d'encombrement faibles ; - l'absence de contamination puisqu'il n'y a aucun contact avec la matière à traiter et aucune production d'émanation dans son voisinage - un microbrassage à coeur des substances soumises aux microondes, ce qui augmente l'homogénéité du produit. L'absorption de l'énergie hyperfréquence résiduelle dans la région 3-h par la substance déjà traitée sert au maintien de ladite substance à ltétat fondu Jusqu'à son issue à l'extérieur. Les applications sont nombreuses : photographie, pharmacie, traitement de laboratolre, industrie, traitement sur des produits de haute pureté, etc.... On peutypar exemple, utiliser le dispositif pour fondre et purifier en une seule opération. Pour cela, on dispose un corps filtrantaperméable aux microondes, sur le fond ajouré 2 et on réalise à la fois la fusion et le filtrage d'une substance reçue à l'état solide. Des opérations de purification plus complexes peuvent aussi etre envisagées grâce à cet appareil simple. Toutes les variantes possibles de cet appareil et du récipient de traitement peuvent être imaginées. On peut en particulier prévoir un chargement continu en substances à traiter. Il suffit pour cela, d'une part, de donner à l'espace de chargement, tel 15, des dimensions suffisantes pour lui permettre de contenir une pleine charge de travail et, d'autre part, de protéger des fuites l'entrez de chargement De tels aménagements restent dans le cadre de protection de lTinventîon,e-tant du domaine technique connu. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour soumettre à un traitement physique d'ondes électromagnétiques des substances sensibles, caractérisé en ce aue, utilisant des ondes électromagnétiques courtes, dites microondes, dont la fréquence se situe dans la gamme des hyperfréquences, il comporte en relus d'un espace de chargement et d'un espace de de chargement - des premiers moyens générateurs aptes à délivrer les microondes dans un espace d'action prédélimité, et ce par couplage avec ledit espace - des seconds moyens pour exposer les substances à traiter dans espace d'action précité ; - et en ce que ledit traitement physique opère éventuellement le passage de la phase solide à la phase fondue desdites substances. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que - les premiers moyens générateurs comprennent au moins une source hyperfréquence, tel un magnétron, l'espace d'action étant constitué en cavité hyperfréquence - les seconds moyens comprennent un récipient, assorti d'un arrangement interne séparant la substance traitée de la substance en cours de traitement ; ledit récipient et ledit arrangement étant faits d'un matériau perméable aux hyperfréquences, tel le polypropylène ; - et en ce que le couplage intervient dans la zone de la cavité qui correspond au niveau du récipient où se trouve contenue la substance en instance de traitement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les substances sensibles soumises au traitement physique par ondes éleetromagnétiques courtes sont des émulsions sensibles, telles celles employées en photographie. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, étant adapte à la fusion de couches sensibles en émulsion dans la gélatine, il comporte dans une structure monobloc - des organes de chargement et de déchargement ; - pour moyens générateurs, une pluralité de magnétrons - pour le couplage desdits magnétrons, une égale pluralité de guides ; chacun d'entre ceux-ci étant relié d'une part au magnétron correspondant, d'autre part à une ouverture individuelle de ladite cavité ; - un récipient, assorti d'une grille de séparation, en matériau pendable aux microondes pour contenir l'émulsion ~ - et en ce que lesdites ouvertures individuelles sont disposées sur la paroi de la cavité de long d'un tracé de prérerence hélicoidal, un intervalle d inf'erieur ou au plus égal à une demi-longueur d'onde du rayonnement hyper fréquence séparant les axes de deux ouvertures -voisines tant selon la direction de l'axe du récipient que dans le plan qui est perpendiculaire à cet axe. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'entre chaque guide de couplage et chaque magnétron est inséré un circulateur pour dévier et-absorber l'énergie hyperfrEquence en retour de la cavité, de manière à en préserver le magnétron et a assurer l'asservissement automatique de ltarret de l'alimentation électrique de la source au moment où la puissance émise n'est plus soumise à l'absorption de la matière diélectrique que constitue, en service, la substance exposée au traitement, ce qui manifeste l'epuisement de la charge à traiter dans le récipient de traitement. 6. Appareil selon la revendication 1, earactérisé en ce que son fonctionnement est assuré en régime continu, les dimensions de espace de chargement étant prévues de façon à correspondre à au moins une charge totale de la zone du récipient de traitement et l'arret automatique du fonctionnement pouvant éventuellement etre assuré selon la revendication 5. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la fusion des substances sensibles dont la préparation exige une protection de l'atmosphère ou du rayonnement1 tels les produits alimentaires, pharmaceutiques, chimiques ou les réactifs biologiques, etc.