Brevet FR2478930A1 — publié le 19810925

La pros ente invention concerne un applicateur à micro-ondes pouvant servir notamment, mais non exclusive mentsà la vulcanisation ou à la réticulation en continu de profilés, de tuyaux ou de cibles à base de caoutchouc. D'une manière générale, pour effectuer un tel traitement, on fait défiler le profilé à l'intorieur d'un guide d'ondes connecté à un générateur de micro-ondes, tel qu'un magnétron. Toutefois, en raison des caractéristiques de propagation des micro-ondes à intérieur du guide, on constate, en particulier lorsque l'on doit traiter des profilés de forme particulière, telle qu'une forme en bande, des formes exprimant dans leur section des différences de masse importantes, ou même dans le cas où l'on fait défiler cate à côte plusieurs profilés dans un même guide, on ne parvient pas à une bonne homogéndité du traitement, la partie du profilé (ou le profilé) se trouvant au centre du guide étant soumise à une élévation de température beaucoup plus élevée que les parties latérales du profilé (ou les autres profilés). Pour atténuer cet inconvénient qui peut entrainer des brûlures locales du profilé, notamment lorsque celuici comprend des parties minces telles que des lèvres, deux solutions ont été envisagées et qui consistent - soit à diminuer la puissance délivrée par le générateur de micro-ondes, - soit à diminuer les propriétés d'absorption de la matière à traiter. Toutefois, ces deux solutions imposent parallèlement une augmentation du temps de traitement et, en conséquences une diminution de la vitesse dtavance du profilé à ltintérieur du guide. Ces deux solutions qui, de toutes façons, ne conduisent pas à une homogénéité parfaite du traitement, présentent en outre l'inconvénient de ralentir considérablement les cadences de production. C'est la raison pour laquelle on a également proposé de faire défiler le profilé dans une succession de cavités résonnantes dans lesquelles la multiplicité des modes de propagation agissent lors du défilement de la matière, comme des répartiteurs d'énergie. Toutefois, il s'agit là d'une solution conteuse en raison de la multiplicité des éléments qu'elle fait intervenir (cavités résonnantes, générateurs de micro-ondes, Pour supprimer tous ces inconvénients,l'invention propose un applicateur de structure simple et conçu de manière à obtenir une répartition sensiblement uniforme de l'intensité du champ électrique qui, comme on le sait, joue un role prépondérant dans le calcul de la puissance absorbée (cette puissance est en effet proportionnelle au carré du champ électrique). Pour parvenir à ce résultat, l'applicateur selon l'invention comprend donc une cavité rayonnante, constituant l'applicateur proprement dit, et au moins un guide d'ondes d'alimentation, connecté à un générateur de microondes, par exemple, par l'intermédiaire d'un guide d'adaptation, adjacent à l'une des faces longitudinales de ladite cavité rayonnante, le couplage entre ladite cavité rayonnante et ledit guide d'alimentation s'effectuant au moyen de deux séries de fentes ménagées sur la paroi commune entre ladite cavité et ledit guide et qui s'étendent parallèlement et respectivement de part et d'autre de l'axe médian longitudinal de ladite paroi commune, les fentes de l'une des séries étant disposées en quinconce par rapport aux fentes de l'autre série. Selon une autre caractéristique -de l'inventionwla la susdite cavité rayonnante et le susdit guide d'alimentation consistent en deux guides d'ondes rectangulaires présentant un côté commun, la propagation des ondes à l'intérieur de la cavité rayonnante s'effectuant selon le mode transverse magnétique (TM). Dans ce cas, et d'une façon plus précise,la longueur des susdites fentes doit être égale à 2 ( A o étant la longueur d'onde on espace libre) tandis que leur espace #g ment est égal à # (#g étant la longueur d'onde dans 2 le guide d'alimentationp Par ailleurs, en vue d'obtenir un profil do rayonnement homogène le long de la cavité rayonnante, l'écar- tement x des fentes par rapport au susdit axe médian longitudinal est déterminé par la formule dans laquelle est la longueur d'onde dans le guide d'alimentation, K est une constante, de préférence égale à 2,069 a est la largeur du côté du guide d'alimentation, commun aux deux guides, b est la hauteur de la section du guide d'alimentation, x est le numéro de la fente considérée. Selon une autre caractéristique de l'invention, le guide d'alimentation est terminé par un court-circuit positionné approximativement à un multiple impair 4 de la dernière fente. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-aprèst à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente en coupe longitudinale un tunnel à micro-ondes comprenant un guide d'application alimenté par deux guides d'alimentation t La figure 2 est une coupe verticale longitudinale, à plus grande échellede do l'applicateur utilisé dans le tunnel représenté figure 1, avec ses ensembles d'alimentation La figure 3 est une coupe horizontale, longitudinale de l'applicateur représenté figure 2, au niveau des guides d'alimentation La figure 4 est un diagramme permettant de représenter la position des fentes dans la paroi commune entre le guide d'alimentation et le guide d'application Les figures 5 et 6 sont deux schémas électriques équivalents représentatifs du couplage réalisé par les fontes. Avec référence à la figure 1, le tunnel à micro-ondes comprend une cavité rayonnante 1, tubulaire.)de section rectangulaire, montée à la partie supérieure d'un bâti 2. A l'intérieur de cette cavité 1 circule une bande transporteuse 3 montée sur deux ensembles de galets 4, 5 disposés à l'extérieur et à chacune des extrémitds respectives de la cavité 1. L'ensemble de galets 4 est entraîné en rotation par un moteur 6, tandis que l'ensemble de galets 5 est mobile en translation axiale, de manière à servir de tendeur. Pour permettre l'accès à l'intérieur de la cavité rayonnante t, la face supérieure 7 de celle-ci-peut être amovible ou montée sur charnières. La face inférieure 8 de la cavité rayonnante 1 est commune avec la face supérieure de deux guides d'alimentation 9, 10 successifs s'étendant parallèlement à l'axe de la cavité rayonnante 1, le couplage s'effectuant au moyen de deux séries de fentes successives 12, 12' ménagées dans la susdite paroi commune 8, respectivement de part et d'autre de l'axe médian longitudinal de cette paroi 8. Sur l'une des extrémités de chacun de ces guides d'alimentation 9, 10 est connecté, à angle droitsun guide de transmission et d'adaptation 13, 14, couplé à un magnétron 15, 16. L'adaptation de cet ensemble de transmission et d'alimentation s'effectue au moyen de trois adaptateurs consistant chacun en un piston réglable, à savoir - un piston 17, 17' monté à l'extrémité inférieure du guide d'ondes d'adaptation 13, 14, - un piston 18, 18' monté à l'extrémité du guide d'alimentation 9, 10, du côté de sa connexion avec le guide d'adaptation 13, 14, - un piston 19, 19' monté sur un retour horizontal 20, 20' à angle droit prolongeant le guide d'alimentation 9, lu, du caté opposé à sa connexion avec le guide d'adaptation. Gens divers éléments ont plus particulièrement pour but d'adapter la cavité rayonnante 1 le mieux possible au générateur de micro-ondes, c'est-à-dire que le taux d'ondes stationnaires (TOS) vu du générateur 15,16 doit tendre vers 1 en présence d'une charge. Une telle contrainte conditionne en outre le positionnement des fentes rayonnantes 12, 12' sur le guide d'alimentation 9, 10. A cet effet,et selon le diagramme représenté figure 4, les fentes 12, 12' ont une longueur de résonnance égale à( ( 0 étant la longueur d'onde en espace libre). Leur réactance est donc nulle et elles sont équivalente à une résistance réduite r, ou à une conductance g = La distance n de ces fentes 12, 12' à l'axe médian r longitudinal du guide 9, 10 est fournie par la relation suivante dans laquelle a et b sont les dimensions du guide d'alimentation 9,10, K est une constante égale à 2,09 dans le cas idéal de Stevenson mais qui est à modifier pour tenir compte de la largeur non nulle de la fente, des pertes par effet joule dans les parois du guide et de l'atténuation de 0,1 dB/m. il est donc nécessaire d'effectuer préalablement une mise au point expérimentale et de prévoir des paramètres d'ajustement, dans le cas d'une fabrication en série. Les fentes 12, 12' sont espacées les unes des autres d'une distance égale à( ( au étant la longueur d'onde à l'intérieur du guide d'alimentation) et sont disposées, comme précédemment mentionné, de part et d'autre de l'axe médian longitudinal du guide 9, 10. Ces fentes 12, 121 peuvent donc être considérées comme étant en parallèle conformément aux circuits equivalents représentés figures 5- et- 6. Selon ces circuits, la condition d'adaptation peut donc s'écrire s relations dans lesquelles n est le numéro de la fente 12, 12'. Si l'on souhaite que le profil de rayonnement le long de la cavité rayonnante 1 soit homogène, cette condition devient g = îce qui permet de déterminer la n distance x des fentes par rapport Bl'axe médian longitudinal du côté du guide d'alimentation 9, 10 commun avec la cavité rayonnante 1. En outre, le coupe circuit terminal (piston 18,18') est positionné approximativement à un multiple impair de de de la dernière fente 12,12'. Sa résistance r est donc 4 infinie, ou sa conductance nulle. Les magnétrons 15, 16 associés aux deux guides d'alimentation 14, 15 sont identiques, refroidis par circulation d'eau et par un ventilateur de cathode, et dont la stabilisation en fonction des variations du secteur est obtenue par asservissement des courants cathodiques à une valeur de consigne, les courants de filament étant quant à eux asservis aux courants cathodiques suivant une loi linéaire. L'alimentation de ces magnétrons s'effectue au moyen de générateurs classiques 21 montés à l'intérieur du bâti 2 au-dessous de la cavité rayonnante et des guides d'alimentation 9,10. La ventilation du volume intérieur du bâti est assurée par des turbines 22 associées à des ouvertures de sortie de ventilation 23. Tel que représenté sur la figure 1, le tunnel à micro-ondes comprend en outre une console de commande 24 contenant tous les organes de commande, tels que la commande de la puissance des magnétrons 15,16, la vitesse d'avance de la bande transporteuse 3, les organes de signalisation, indication des puissances rayonnées, tem pératureet les organes de sécurité auxiliaires pouvant comprendre - un bouton d'arrêt d'urgence, - des minirupteurs de fermeture de la face supérieure 7 de la cavité rayonnante, - des thermiques de surveillance des températures de coups de magnétrons 15, 16, - un débitmètre d'eau de refroidissement, - deux détecteurs de présence de courant fllament, - deux détecteurs de non dépassement du courant cathodique, - deux circuits de coupure rapide de la HT en cas de dépassement dcun seuil prédéterminé de TOS. On rappelle que, dans les exemples représentés figures 1 à 3, le tunnel à micro-ondes comprend deux ensembles d'alimentation (magnétron 15,16, guides d'adaptation 13,14, guidesd'alimentation 9,10) associés à une seule cavité rayonnante 1. il est clair que l'invention ne se limite pas à une telle disposition. Elle pourrait ne comprendre qu'un seul ensemble d'alimentation associé à une cavité rayonnante. Elle pourrait également comprendre plus de deux ensembles d'alimentation aEoíVs à une seule cavité rayonnante. REVENDICATIONS 1.- Applicateur à micro-ondes, caractérisé en ce qu'il comprend une cavité rayonnante 1, constituant l'applicateur proprement dit, et au moins un guide d'onde d'alimentation 9,10, connecté à un générateur de microondes, par exemple par l'intermédiaire d'un guide d'adaptation 13, 14, adjacent à ltune des faces longitudinales de ladite cavité rayonnante 1, le couplage entre ladite cavité rayonnante 1 et ledit guide d'alimentation 9,10 s'effectuant au moyen de deux séries de fentes 12,12t ménagées sur la paroi commune entre ladite cavité 1 et ledit guide 9, 10 et qui s'étendent parallèlement et respectivement de part et d'autre de l'axe médian longitudinal de ladite paroi commune, les fentes 12 de l'une des séries étant disposées en quinconce par rapport aux fentes 12' de l'autre série. 2.- Applicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite cavité rayonnante 1 et le susdit guide d'alimentation 9, 10 consistent en deux guides d'onde rectangulaires présentant un coté commun, la propagation des ondes à l'intérieur de la cavité rayonnante s'effectuant selon le mode transverse magnétique (TM). 3.- Applicateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que'une façon plus précisesla lon gueur des susdites fentes 12, 12' est égale à ss Ao (Ao étant la longueur d'onde en espace libres tandis que leur espacement est égal à 2 (Ag étant la longueur d'onde dans le guide d'alimentation 9, 10). 4.- Applicateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en vue d'obtenir un profil de rayonnement homogène le long de la cavité rayonnate 1, l'écartement n des fentes 12, 12' par rapport au susdit axe médian longitudinal est déterminé par la for mule dans laquelle : est est la longueur d'onde dans le guide d'alimentation, K est une constante, de préférence égale à 2,069 a est la largeur du côté du guide d'alimentation, commun aux deux guides, est la hauteur de la section du guide d'alimentation, n est le numéro de la fente considérée. 5.- Applicateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide d'alimentation est terminé par un court-circuit positionné approximativement à un multiple impair de de la dernière fente. 4 6.- Applicateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'adaptation de l'ensemble de transmission et d'alimentation s'effectue au moyen de trois adaptateurs consistant chacun en un piston réglable, à savoir - un piston 17, 17' monté à l'extrémité inférieure du guide d'ondés d'adaptation 13, 14, - un piston 18,18' monté à l'eztrémité du guide d'alimentation 9, 10 du cOté de sa connexion avec le guide d'adaptation 13, 14, - un piston 19, 19' monté sur un retour horizontal 20 20' à angle droit prolongeant le guide d'alimentation 9, 10, du côté opposé à sa connexion avec le guide d'adaptation. 7.- Adaptateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que,à l'intérieur de la cavité rayonnantecircule une bande transporteuse 3.