Brevet FR2483970A2 — publié le 19811211

FR 2483970 A2 19811211 FR 8013024 A 19800606 PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE D'ELEMENTS FILIFORMES. La présente invention concerne un perfectionnement au procédé pour le traitement thermique de produits filiformes en mouvement faisant l'objet de la demande de brevet a 79/15 083, déposee le 7 Juin 1979 par la demanderesse. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans sa demande de brevet n2 79/15 083 la demanderesse a décrit et revendiqué un procédé pour le traitement thermique de films en mouvement par passage dans une cavité résonnante à UHF dans laquelle le champ électrique est parallèle au fil en mouvement à traiter ce procédé se caractérisant par le fait que l'on amortit le coefficient de surtension de la cavité par accroissement de ses pertes et que l'on transforme cette énergie d'amortissement perdue en énergie infrarouge produite au voisinage du fil à traiter. Avantageusement, selon la revendication 2 de la demande précitée, le procédé se caractérise en ce que l'on dispose dans l'axe longitudinal de la cavité un matériau tubulaire, au travers duquel passe le fil en mouvement, présentant des pertes diélectriques en UHF. Un tel procédé, ainsi que le dispositif pour sa mise en oeuvre permet de chauffer un fil en mouvement a la fois par l'action du rayonnement infrarouge ainsi émis ainsi que par l'action du rayonnement des micro-ondes et peut être utilise par exemple - pour le gainage ou l'enrobage des fils, par exemple la réalisation de fibres optiques, - pour la thermofixation des fils, par exemple lors d'une opération de texturation, pour la fabrication de fibres de carbone. Eventuellement, dans un mode de mise en oeuvre illustré par la figure 3 de la demande de brevet précitée, il peut être envisagé de réaliser une installation comportant deux cavités résonnantes disposées en séries permettant ainsi de faire subir au fil en mouvement deux traitements thermiques successifs. La présente invention concerne un perfectionnement au procédé de la demande de brevet précitée perfectionnement qui permet non seulement, tel que cela est décrit et illustré par la figure 3 de cette demande, de soumettre un fil a plusieurs traitements thermiques et successifs mais également de traiter plusieurs fils en parallèle, le nombre de cavités résonnantes alimentées par le générateur unique pouvant être quelconque. D'une manière générale, le procédé selon l'invention pour le traitement thermique de fil en mouvement, est du type, conformément a la demande de brevet principale, selon lequel on fait passer le fil dans une cavité résonnante a UHF dans laquelleWle coefficient de surtension est amorti par accroissement de ses pertes et l'énergie d'amortissement perdue est transformée en énergie infrarouge produite au voisinage du fil a traiter, ce procédé se caractérisant par le fait que le générateur à micro-ondes alimente une piuralité de cavités résonnantes qui sont couplées audit générateur par un guide d'ondes unique. Selon un premier mode de mise en oeuvre, les cavités sont -disposées en série sur le guide d'ondes unique ce qui permet de soumettré un fil en mouvement a une succession de traitements thermiques.Dans un autre mode de mise en oeuvre, les ca vités sont montées en parallèle sur le guide d'ondes unique ce qui permet de traiter simultanément une pluralité de fils. L'invention concerne également divers dispositifs permettant la mise en oeuvre du procédé précité. Etant donné que les moyens utilisés (générateur microondes, guide d'ondes et applicateur) sont réalisés conformément aux enseignements du brevet principal, ces éléments ne seront pas décrits a nouveau dans la présente demande. Par ailleurs, dans la suite de la description, par mesure de simplification, l'élément a base dtun matériau présentant des pertes diélectriques importantes en UHF, élément qui est disposé conformément à la demande principale à l'intérieur de la cavité résonnante, sera désigné par l'expression élément tubulaire".Par ailleurs, cet élément sera décrit pour une application selon laquelle il ne comporte qu'un seul canal longitudinal, ledit élément étant disposé également dans l'axe longitudinal de chaque cavité résonnante, mais bien entendu, cela n'est pas limitatif et l'on pourrait également envisager d'autres types d'éléments tubulaires, par exemple d'utiliser un élément tubulaire comportant une pluralité de canaux sur sa longueur, ce qui permettrait de traiter simultanément plusieurs fils ou éventuellement de disposer plusieurs éléments tubulaires en parallèle à l'intérieur d'une seule cavité. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif mais non limitatif et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels - la figure 1 illustre un mode de réalisation permettant de traiter deux fils en parallèle, - les figures 2, 3, 4 illustrent divers exemples de réalisation permettant de soumettre un fil en mouvement a une pluralité de traitements thermiques successifs, - la figure 5 illustre schématiquement un mode de couplage par antenne utilisable pour la mise en oeuvre de l'inven- tion, - les figures 6, 7 et 8 illustrent un mode de réalisation particulier permettant de traiter a volonté, soit plusieurs fils en paralle, soit un fil unique auquel on fait subir une succession de traitements thermiques. Dans la suite de la description, par mesure de simplification, les mêmes éléments seront désignés par des références similaires éventuellement affectees d'un indice a, b... Dans tous les exemples illustrés par les schémas annexés, le dispositif pour le traitement thermique de fils en mouvement conformément au procédé selon l'invention comporte - des moyens d'alimentation du fil 10 a traiter (moyens non représentés), - un système résonnant comportant un générateur à micro-ondes 1, un guide d'ondes d'excitation 2 unique, relié audit générateur 1 et destiné a véhiculer l'énergie émise par ce générateur 1, une pluralité de cavités résonnantes 4 présentant des ouvertures opposées destinées à permettre le passage du fil 10, -ces cavités étant reliées guide d'ondes par un organe de couplage tel qu'un iris 3. des moyens pour réceptionner le fil traité. Par ailleurs, conformément aux enseignements du brevet principal, à l'intérieur de chaque cavité 4 est disposé un é lément 8 à base d'un matériau présentant des pertes diélectriques importantes en UHF et-dans lequel est réalisé au moins un canal dont l'axe est parallèle à l'axe longitudinal de la cavité 4 et est confondu avec l'axe passant- par les ouvertures prévues dans la cavité résonnante 4, canal à l'intérieur duquel passe, sans contact, le fil 10 en mouvement, ledit élément tubulaire 8 étant destiné à amortir le coefficient de surtension de la cavité résonnante 4 et à transformer cette énergie amortie en énergie infrarouge. Les dispositifs réalisés conformément à l'invention se caractérisent en ce que le générateur à micro-ondes alimente une pluralité de cavités 4, ces cavités étant couplées à un guide d'ondes 2 unique alimenté par ledit générateur 1. De tels modes de réalisation présentent un grand intérêt par le fait que, à ce jour, les constructeurs de générateurs d'hyperfréquence construisent des modules ayant une puissance de 1KW, modules qui sont d'un coût peu élevé compte-tenu du fait qu'ils sont réalisés en grande sériè. Or une telle puissance est cependant quatre à cinq fois supérieure à l'énergie requise pour un seul applicateur. Par ailleurs, pour certaines applications, il peut être intéressant de soumettre un fil à une pluralité de traitements thermiques successifs ou de traiter en parallèle une nappe de filaments. Les modes de réalisation conformes à l'invention et qui sont illustrés par les figures 1 à 8 permettent d'atteindre ces objectifs. Dans le premier type de montage illustré par les figures 1 à 4, les applicateurs 4a, 4b sont couplés sur la grande face du guide d'ondes 2 ,l'axe des cavités 4a, 4b étant perpendiculaire à l'axe du guide d'excitation 2.Dans ce mode de réalisation, le couplage est réalisé de manière connue par iris 3. La figure 1 illustre un exemple de réalisation permettant de traiter simultanément deux fils 10, mais bien entendu cela n'est pas limitatif, les cavités 4a, 4b étant alimentées par une source unique 1 reliée à un guide d'ondes unique 2. La figure 2 illustre, en coupe partielle, un mode de réà- lisation permettant d'effectuer un traitement par exemple sur un fil animé d'une grande vitesse. Dans ce mode de réalisation, les deux cavités 4a, 4b sont disposées en série, de part et d'autre du guide d'ondes d'excitation 2 qui est alimenté par un générateur unique 1. Comme pour l'exemple illustré par la figure 1, l'axe des cavités est perpendiculaire à l'axe du guide d'ondes 2. Bien entendu, conformément à l'invention, les cavités 4 comportent dans leur partie centrale un élément tubulaire 8 à base d'un matériau présentant des pertes diélectriques en UHF. Les figures 3 et 4 illustrent des variantes dans lesquelles les guides d'ondes 2 ne sont pas rectilignes mais ont une configuration telle qu'ils permettent d'alimenter une pluralité de cavités résonnantes 4, réalisées conformément à la demande principale, ces cavités résonnantes étant disposées dans le prolongement les unes des autres. Les figures 5 à 8 illustrent une seconde Variante de montage. Selon cette variante, le couplage des cavités 4 sur la grande face du guide.d'ondes 2 est réalisé de manière que l'axe desdites cavités se trouve dans un plan parallèle à celui contenant l'axe de propagation des ondes dans le guide 2. Le couplage de ces différentes cavités 4 est réalisé par une antenne en forme de boucle ouverte telle que celle qui est illustrée schématiquement la figure 5. L'orientation des cavités 4 est telle qu'elle favorise l'excitation du mode de chauffage désiré. Eventuellement, tel que cela est illustré schématiquement à la figure 8, il est possible d'orienter, d'un angleec quelconque, les applicateurs 4 dans un même plan à condition toutefois de respecter l'orientation de l'antenne. Une telle configuration permet de traiter éventuellement une nappe de fils en parallèle avec un écartement quelconque, soit éventuellement de faire subir à un même fil 10 une pluralité de traitements successifs (voir figure 7). De telles réalisations réalisées conformément à l'invention permettent, comme dit précédemment, d'utiliser des générateurs a hyperfréquence peu coûteux et, par ailleurs, le fait d'avoir des facteurs de surtension relativement faibles pour chaque applicateur supprime pratiquement les problèmes de couplages mutuels entre cavités. En effet, le désaccord en fréquence sur une cavité ne se ressent pratiquement pas sur les autres et permet ainsi d'obtenir des températures différentes, si on le désire, sur chaque élément présentant des pertes diélectriques (céramique par exemple). REVENDICATIONS 1/ Procédé pour le traitement thermique de fils en mouvement selon l'une des revendications 1 et 2 de la demande de brevet ne 79/15 083 c'est-à-dire du type selon lequel on fait passer le fil en mouvement dans une cavité résonnante à ultra haute fréquence dans laquelle le champ électrique est paralle le au fil en mouvement à traiter, le coefficient de surtension de la cavité étant amorti par accroissement de ses pertes et l'énergie d'amortissement perdue étant transformée en énergie infrarouge produite au voisinage du fil à traiter caractérisé par le fait que le générateur à micro-ondes alimente une pluralité de cavités résonnantes qui sont couplées audit genérateur par un guide d'ondes unique. 2/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les cavités sont disposées-en série, au moins un fil en mouvement étant soumis à une succession de traitements thermiques par passage à l'intérieur des cavités 3/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les cavités sont montées en parallèle, au moins un fil en mouvement passant à l'intérieur de chaque cavité. 4/, Dispositif pour le traitement thermique d'au moins un fil en mouvement conformément au procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens d'alimentation du fil 10 à traiter, - un système résonnant comportant un générateur 1 à micro-ondes, un guide d'ondes d'excitation 2 unique, relié audit générateur 1 et destiné à véhiculer l'énergie émise par le générateur 1, une pluralité de cavites résonnantes 4 présentant des ouvertures opposées destinées à permettre le passage du fil 10 et reliées au guide d'ondes 2 par un organe de couplage 3. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le générateur à micro-ondes alimente un seul guide d'ondes 2 sur la grande face duquel sont couplées par iris, une plu ralité de cavités 4 dont les axes sont perpendiculaires au guide d'excitation 2. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5 caractérisé en ce que le générateur -à micro-ondes 1 alimente un seul guide d'ondes 2 sur la grande face duquel sont couplées des cavités circulaires 4, l'axe de l'applicateur 4 se trouvant dans un plan parallèle à celui contenant l'axe de propagation des ondes dans le guide 2, le couplage de chaque cavité 4 étant réalisé par antenne en forme de boucle ouverte dont l'orientation est réglable.