Brevet FR2458772A1 — publié le 19810102

La présente invention a pour objet un dispositif dessicateur à microondes, ce dispositif étant plus particulièrement destiné à sécher des graines afin d'en assurer une bonne conservation. En effet, les graines présentent un haut degré d'humidité, ce qui est nuisible à leur bonne conservation et entraine chaque année des pertes importantes des récoltes. Il est connu de traiter des graines a fin de conservation dans des séchoirs à air chaud, mais ces séchoirs, grands consom- mateurs d'énergie, ne peuvent sécher les graines qu'en surface. Le dispositif microondessuivant l'invention qui est simple, robuste, efficace, et de bon rendement assure la conservation des graines dans leur masse. Suivant l'invention, un dispositif dessicateur à microondes pour le séchage de produits en grains, comportant une source microondes, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal formé d'un guide d'onde couplé électromagnétiquement à la source microondes,des moyens permettant d'injecter à l'une des extrémités de ce canal le produit à traiter, des moyens permettant d'entrainer ce produit vers l'autre extrémité du canal, des moyens permettant une circulation d'air sec dans le canal, des moyens permettant d'évacuer l'air chargé de l'humidité rejetée par le produit à sécher, et des moyens permettant de recueillir à l'autre extrémi- té du canal le produit séché. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels: - la figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dis- positif dessicateur à microondessuivant l'invention. - les figures 2 à 9 représentent respectivement d'autres exemples de réalisation du dispositif suivant l'invention. Le dispositif dessicateur à microondessuivant l'invention plus particulièrement destiné au séchage de graines, comporte, dans un premier exemple de réalisation montré en figure 1, une source microondeSi couplée électromagnétiquement, au moyen d'une boucle 2 de couplage (ou d'un trou de couplage), à un guide d'onde 3 microondes.Ce guide d'onde 3 qui forme un canal pour la circulation des graines, est muni à chacune de ses extrémités des guides d'onde 4, 5 à la coupure, c'est-à-dire dont les dimensions ne permettent pas la propagation du signal microondes injectée dans le guide 3. L'une des parois 6 du guide d'onde 3 est percée d'une pluralité d'orifices, ou mieux est formée par une grille 7 métallique dont les mailles sont petites devant la dimension des graines à traiter et également petites devant la longueur d'onde du signal microondesinjectée dans le guide 3 formant canal. Cette grille 7 qui forme une paroi non transparente pour l'énergie microondespermet l'évacuation de l'air humide ah résultant du traitement des graines. Des fenêtres 8, 9 en matériau électriquement isolant (enpolytétrafluor éthylène par exemple) séparent de façon étanche la partie du guide d'onde 3 dans laquelle doivent circuler les graines et les tronçons de guide 10 et Il reliant respectivement au guide d'onde 3 la source 1 microondes et une charge 12 adaptée. Au-dessus de la paroi du guide d'ondé 3 formée par la grille 7. est disposée une hotte 13 destinée à recueillir l'air chargé de vapeur d'eau provenant du traitement des graines. Un ventilateur assure l'évacuation de cet air humide vers l'extérieur. En fonctionnement, les-graines g sont envoyées, au moyen d'un jet d'air sec, dans le guide d'onde 3 formant canal. Ces graines g sont alors soumises dans le guide d'onde 3 à un champ é-lectrique microondes.Le chauffage diélectrique de ces graines ainsi réalisé permet l'évacuation d'une quantité déterminée de l'eau qu'elles contiennent. L'air sec a introduit avec les s. graines g se chargent alors de vapeur d'eau, et l'air humide a après avoir traversé la grille 7, passe dans la hotte 13 puis est évacué à l'aide du ventilateur 14. Les graines g convenable- ment séchées sortent du canal 3 par le guide d'onde 5 à la coupure pour être stockées. Le degré de dessication des graines est réglable. En effet, il- dépend de la puissance microondesdissipée dans celles-ci, cette puissance P étant proportionnelle au carré du champ élec- trique E microonde, à la fréquence f utilisée et à la constante diélectrique c présentée par les graines, soit P = k.E2.f.s k étant un coefficient numérique dépendant de la nature des graines. Il peut être avantageux d'utiliser une source microondes fonctionnant vers 2840 MHz par exemple, cette fréquence étant celle utilisée couramment dans la construction de cuisinières à microondes qui sont équipées de magnétrons de prix de revient peu élevé et ayant des puissances microondesde sortie de plusieurs kilowatts. Dans une variante de réalisation du dispositif à mieroondes suivant l'invention, comme le montre la figure 2, une tubulure , reliée au ventilateur 14, traverse la charge 12 microondes, puis est racordée au guide d'onde 3 au niveau de l'injection des graines. Entre le ventilateur 14 et la charge 12 est placé un condenseur i6 dans lequel peut circuler un fluide refrigérant et qui permet à l'air ah issu de la hotte 13 de perdre son humi- dité qui est évacuée sous forme liquide par la tubulure 17. En fonctionnement,la chaleur dissipée dans la charge 12 par la puissance microond esnon utilisée dans le guide d'onde 3 permet d'élever la température de l'air débarrassé de son humidité. Cet- air régénéré et sec étant alors réintroduit dans le circuit du dispositif suivant l'invention. La figure 3 montre un autre exemple de réalisation du dispositif suivant l'invention. Ce dispositif utilise un anneau 23 résonnant permettant d'augmenter le rendement du dispositif suivant l'invention. - Le dispositif microond essuivant l'invention comporte, dans cette variante, un guide d'onde ayant la forme d'un anneau 23 rectangulaire, une partie 24 de cet anneau formant le canal dans lequel circule les graines. La source 1 microondesest couplée au guide d'onde 23 annulaire au moyen d'un coupleur directionnel 25. Un déphaseur 26 permet le réglage de la phase de façon à obtenir un rendement optimum du dispositif suivant l'invention. Les exemples de réalisationdécrits ne sont pas limitatifs, en particulier, il est possible de mettre en série, ou en parallèle, n dispositifs S1, S2,... du type décrit précédemment, ainsi quele montrent les figures 4 et 5. Des hottes H1, H2... sont reliées à une tubulure T d'évacuation ou de recyclage (Figure 4). L'énergie microondes injectée dans les différents guides d'onde S1, S2... peut,tre fournie par une seule source 1 microonde (figure 4) ou par n sources G1, G2, G3... microondes(figure 5). La figure 6 représente un autre exemple de réalisation d'un dispositif microondesde séchage de graines suivant l'invention, ce dispositif comprenant un guide d'onde W1 de section rectangu- laire replié plusieurs fois sur lui-même en accordéon de façon à présenter des portions de guide d'onde rectiligne 31, 32, 33... inclinées par rapport à une droite horizontale. Une des parois latérales formant les petits côtés de chacun des guides 31, 32, 33... est constituée, au moins partiellement, d'une grille 310 (ou 320, ou 330). A l'extérieur des guides 31, 32, 33 et devant chacune de ces grilles 310, 320, 330 sont disposées des hottes 311, 321, 331 d'aspiration qui peuvent être munies à leur sortie de venti- lateurs 312, 322, 332. Des tubulures t1, t2, t3 d'arrivée d'air sec sont fixées sur le guide d'onde W1 en amont des portions de guide 31, 32, 33. Le générateur 1 microondesest couplé électro- magnétiquement au guide d'onde %Ti par l'intermédiaire d'un tronçon de guide d'onde 10 de section rectangulaire par exemple; Une fenêtre 18 en matériau diélectrique transparent à l'énergie microondes est placée au niveau du raccordement du guide W1 et du tronçon de guide 10. A l'extrémité de sortie du guide d'onde W1 est couplée électromagnétiquement une charge microondesI2, en graphite par exemple, cette charge étant placée dans un tronçon de guide il f-ixé sur le guide d'onde W1, une fenêtre 19 en matériau diélec- trique séparant les guides Il et W1. Des tubulures 4 et 5 formant des guides d'onde à la coupure sont placées aux deux extrémités du guide d'onde W1 afin de permettre l'introduction des graines dans le guide d'onde W1 et l'évacuation de ces graines après traitement. En fonctionnement, les graines g placées dans le silo R sont envoyées au moyen d'un jet d'air secas de pression déterminée dans la portion de guide 31 rectiligne du guide d'onde W1. Les graines g, qui se déplacent dans le guide 31 par gravitation et sous l'action du jet d'air sec envoyé par la tubulure t1, forment une masse diélectrique qui est chauffée par l'énergie microondes injectée par le générateur 1 microondes,un magnétron par exemple, dans le guide d'onde W1. Les graines ainsi chauffées rejettent une partie de leur humidité, et l'air ah chargé de cette humidité est évacué au travers de la grille 310, dans la hotte 311 au moyen du ventilateur 312. Les graines g quittent alors la portion de guide 31 et pénètrent dansies portions de guide 32, 33 succes- sivement, pour y subir des traitements analogues. Un jet d'air sec est introduit dans le guide 32 au moyen de la tubulure t2. Le degré de dessication des graines g à la sortie du guide d'onde W dépend de la vitesse de déplacement de ces graines g, de la pression de l'air sec introduit dans le guide W1, de la nature des graines g et de la puissance du signal microondes injecté dans le guide W1. La figure 7 montre une variante de l'exemple représenté en figure 6. Dans cette variante, la source 1 microondesest couplée électromagnétiquement au guide - canal W1 au moyen d'un guide d'onde 100 auxiliaire de section rectangulaire dont les deux extrémités s'ouvrent dans le guide-canal W1. Un déphaseur 26 microondespermet de régler le déphasage de l'onde à l'entrée et à la sortie de ce guide d'onde 100. Des fenêtres 18, 19 transpa- rentes à l'onde microondessont placées aux extrémités du guide empêchant les graines g de pénétrer dans ce guide 100. Le dispositif de séchage de graines suivant l'invention montré en figure 8, comporte un guide d'onde 40 cylindrique de section circulaire, disposé verticalement. Le guide d'onde 40 comporte, à sa partie inférieure, un manchon 41 formé d'une grille métallique fixée de façon rigide sur le guide d'onde 40. Ce guide d'onde 40 est fermé, à sa partie supérieure, par un plateaugrille 42 de forme circulaire, au-dessus duquel est placé un ventilateur 43. Le guide d'onde 40 est terminé à sa partie inférieure par une tubulure 44 formant un guide d'onde à la coupure, cette tubulure 44 étant destinée à l'évacuation des graines traitées. Une source 1 microondesest couplée électromagné- tiquement au guide d'onde 40 au moyen d'un guide d'onde 45 auxili- aire dont les deux extrémités sont couplées au guide d'onde 40. Comme dans les exemples décrits précédemment, le circuit microondes associé à la source microondesl comporte un coupleur directionnel et un déphaseur 26 permettant de régler le déphasage de l'onde microondesconsidérée aux extrémités du guide d'onde 45. Des fenêtres 18 et 19 transparentes à l'onde microondesémise par la source 1 microondessont placées aux deux extrémités du guide d'onde 45. En fonctionnement, les graines g contenues dans le silo R sont introduites par gravité dans le guide d'onde 40 formant une colonne de chauffage.. Un jet d'air sec as, dont la pression est déterminée de façon à ralentir notablement la vitesse des graines descendant dans le guide d'onde 40-par gravité, traverse ce guide d'onde 40 de bas en haut. Ce déplacement de bas en haut de l'air sec as pénétrant dans le guide d'onde 40 à travers la grille 41 est obtenu par la dépression créée dans le guide d'onde 40 au moyen du ventilateur 43 (ou d'une turbine). Des ailettes, non représentées, peuvent créer un déplacement tourbillonnaire de l'air sec as dans le guide d'onde 40, de façon que les graines occupent différentes position dans le champ électrique microondes de chauffage créé dans le guide d'onde 40. Les graines abandonnent leur humidité au cours de leur descente dans la colonne de chauf- rage formée par le guide d'onde 40, l'air ah chargé de cette humi- dite étant évacué à la partie supérieure de la colonne de chauf- fage 40 et les graines séchées étant évacuées par la tubulure 44. Dans un autre exemple de réalisation montré en figure 9, le dispositif à microondessuivant l'invention comporte un guide d'onde 40 cylindrique placé verticalement et s'évasant à sa partie supérieure pour former un cône 47 destiné à recevoir-les graines à traiter, ce cône 47 étant muni d'un manchon central 48 dans lequel est placé un ventilateur 43, ce manchon central 48 compor- tant à sa partie inférieure une grille 46 interdisant le passage des graines. Le guide d'onde 40 comporte à sa partie inférieure un manchon 41 constitué d'une grille métallique fixée de façon - rigide sur le guide d'onde 40 et, placé au-dessous de ce manchon 41, un guide d'onde 44 à la coupure, ce guide d'onde 44 permettant l'évacuation des graines traitées. Les différents modes de réalisation du dispositif dessicateur à microond essuivant l'invention, permettent un traitement continu de produits, tel que des graines par exemple, qui pourront ensuite être stockées dans de bonnes conditions de conservation. REVENDICATIONS 1. Dispositif dessicateur à microondespour le séchage de produits en grains, comportant une source microondeS,caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal formé d'un guide d'onde couple électromagnétiquement à la source microondes,des moyens permettant d'injecter à l'une des extrémités de ce canal le produit à traiter, des moyens permettant d'entraîner ce produit vers l'autre extrémité du canal, des moyens permettant une circu- lation forcée d'air sec dans le canal, des moyens permettant d'évacuer l'air chargé de l'humidité rejetée par le produit à traiter, et des moyens permettant de recueillir à l'autre extré- mité du canal le produit séché. 2. Dispositif microondessuivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le guide d'onde formant canal, de section rectan- gulaire, comporte à ses extrémités des tubulures permettant l'introduction dans ce guide d'onde et l'évacuation du produit à traiter, ces tubulures formant des guides à la coupure interdi- sant la propagation, dans ces tubulures, du signal microondes injectée dans le guide d'onde. 3. Dispositif microondessuivant la revendication 2, caracté- risé en ce que l'une des parois latérales du guide d'onde formant canal est constituée, au moins partiellement, d'une grille à mailles fines permettant le passage de l'air humide mais interdi- sant le passage du produit à traiter. 4. Dispositif microondessuivant la revendication 3, caracté- risé en ce qu'une hotte d'évacuation de l'air humide est disposée audessus de la grille et en ce qu'un ventilateur est placé à la sortie de la hotte. 5. Dispositif microondessuivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le canal est couplé électromagnétiquement, au voisinage de l'une de ses extrémités, à la source microondes,et, au voisinage de l'autre extrémité, à une charge microondesadaptée. 6. Dispositif microondessuivant la revendication 5, caracté- risé en ce que la source microondeset la charge microondes sont couplées électromagnétiquement au canal de circulation du produit à traiter au moyen de deux tronçons de guide d'onde et en ce que deux fenêtres en matériau diélectrique assurent la séparation de ces tronçons de guide et du canal. 7. Dispositif microondessuivant les revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'une canalisation est raccordée à la sortie de la hotte, en ce que des moyens permettent d'éliminer l'humi- dité de l'air issu de la hotte, en ce que cette canalisation traverse la charge microondes,cette charge, par cession de chaleur, permettant de réchauffer l'air asséché, et en ce que des moyens permettent de réinjecter l'air sec réchauffé dans le canal. 8. Dispositif microondessuivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un guide d'onde refermé sur lui-même, en ce qu'une partie de ce guide d'onde forme le canal destiné au passage du produit à traiter, ce canal, rectiligne, étant relié à ses extrémités à des tubulures permettant l'introduction et l'évacuation du produit, ces tubulures formant des guides d'onde à la coupure. 9. Dispositif microondessuivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un guide d'onde W1 replié plusieurs fois sur lui-même, en accordéon, de façon à présenter des portions rectilignes, chacune de ces portions de guide étant inclinées par rapport à une droite horizontale, en ce qu'une des parois latéra- les de ces portions de guide est constituée d'une grille à mailles fines interdisant le passage du produit et permettant l'évacuation de l'air chargé de l'humidité rejetée par le produit soumis à l'énergie microondesinjecté dans le guide d'onde W1, en ce que le guide d'onde W1 est couplé électromagnétiquement, à l'une de ses extrémités, à la source microondeset à l'autre extrémité, à un tronçon de guide muni d'une charge microondesadaptée destinée à absorber la fraction de l'énergie microondesnon utilisée, et en ce qu'une tubulure est placée à l'extrémité du guide muni de la charge adaptée, cette tubulure destinée à l'évacuation du produit traité, ayant des dimensions d'un guide à la coupure pour la fréquence de fonctionnement du.générateur microond esutilisé. 10. Dispositif microondessuivant la revendication 9, caracté- risé en ce que le générateur microondesest couplé à un guide d'onde auxiliaire dont les deux extrémités sont électromagnétique- ment couplées à l'une et à l'autre extrémités du guide d'onde 14 respectivement. 11. Dispositif microondessuivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un guide d'onde cylindrique de section circulaire, disposé verticalement, ce guide d'onde étant muni à sa partie inférieure d'un manchon constitué d'une grille métalli- que fixée de façon rigide sur le guide d'onde et permettant l'in- troduction d'air sec dans le guide, ce guide d'onde étant fermé à sa partie supérieure par un plateau-grille au-dessus duquel est placé un ventilateur, en ce que ce guide d'onde cylindrique est couplé électromagnétiquement à la source microondesau moyen d'un guide d'onde auxiliaire formant avec le guide d'onde cylindrique un anneau résonnant, et en ce que ce guide d'onde cylindrique est terminé à sa partie inférieure par une tubulure d'évacuation du produit traité, cette tubulure formant un guide à la coupure. 12. Dispositif microondessuivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un guide d'onde cylindrique de section circulaire, disposé verticalement, ce guide d'onde étant muni à sa partie inférieure d'un manchon constitué d'une grille métalli- que fixée de façon rigide sur ce guide d'onde, ce guide d'onde s'évasant à sa partie supérieure pour former un cône destiné à recevoir le produit à traiter, en ce que ce cône est muni d'un manchon central dans lequel est placé un.ventilateur, ce manchon central comportant à sa partie inférieure une grille interdisant le passage du produit à traiter, en ce que le guide d'onde cylin- drique est couplé électromagnétiquement, à l'une de ses extrémités, à la source microondeset, à l'autre extrémité, à une charge micro- ondesadaptée, et en ce que le guide d'onde cylindrique est terminé à sa partie inférieure par une tubulure d'évacuation du produit traité qui forme un guide à la coupure.