Brevet FR2521810A1 — publié le 19830819

Installation pour le traitement thermique ou thermochimique en continu. par micro-ondes de matières au moins en partie Polaires. La présente invention concerne une installation pour le traitement thermique ou thermochimique en continu, par micro-ondes de matières au moins en partie polaires. Elle sgapplique notamment,mais non exclusivement, à la vulcanisation en continu de profilés en caoutchouc de forme et de dimensions variées. On sait que pour effectuer un tel traitement en continu on fait défiler le profilé qui sort éventuellement d'une extrudeuse à l'intérieur d'un tunnel dans lequel sont émises des micro-ondes provenant d'un ou plusieurs générateurs tels que des magnétrons. Le but recherché consiste à élever d'une manière homogène la température de chacune des sections éléientaires du profil et de les maintenir à cette température (température de traitement) pendant une durée déterminée, qui correspond au temps de passage de la section élémentaire à l'intérieur du tunnel. Il se pose alors un double problème qui consiste à obtenir ,d 'une part ,une bonne homogénéité de température dans la section élémentaire (la température doit étre sensiblement égale en chacun des points de cette section) et, d'autre part,le maintien de la température de cette section à une valeur constante, tout au long de son passage dans le tunnel. Ce problème se pose avec d'autant plus dtacuité que la section du profil est complexe. L'invention a donc tout d'abord pour but de résoudre ce problème d'homogénéisation et de constance de l'énergie calorifique dissipée tout au long du tunnel de traitement. Pour parvenir à ces résultats,elle propose un tunnel résonnant en x, y, z alimenté en micro-ondes au moyen de deux séries longitudinalement alternées d'organes d'émissior de micro-ondes émettant respectivement selon les modes TE et TM de sorte que chaque section du profil à traiter passe successivement d'une zone de propagation selon le mode TE à une zone de propagation selon le mode TM, et inversement. Une telle solution présente tout d'abord l'avantage d'utiliser, au lieu d'un nombre limité de générateurs de micro-ondes relativement puissants, une pluralité de générateurs de plus faible puissance. On évite ainsi toute possibilité de concentration localisée d'énergie dissipée à l'intérieur du tunnel. En outre, 1'alternance des zones de propagation selon les modes TE et TM et leur conbinaison permet d'obtenir une meilleure homogénéité de traitement. Selon un premier mode de réalisation de l'invention les susdits organes d'émission de micro-ondes sont disposés sur l'une des parois du tunnel, de préférence sur la paroi constituant le fond. Dans ce cas ces organes d'émission de micro-ondes peuvent étre disposés dans des plan, de section droite successifs distants les uns des autres d'une longueur constante déterminée et à raison d'un ou plusieurs organesd#emission d'un même mode par plan de section droite. Toutefois, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, les organes d'émission de micro-ondes sont répartis sur au moins deux parois perpendiculaires du tunnel. Dans ce cas, la répartition des organes d'émission selon les modes de propagation TE et TM peut etre envisagée de différentes façons. Une première solution consiste à faire alterner les modes TE et TM générés dans les différents plans de section droite, en faisant également alterner les parois du tunnel sur lesquelles se trouvent montés les organes d'émission de micro-ondes. A titre d' exemple, dans le cas où les organes d'émission ne sont montés que sur deux parois adjacentes perpendiculaires du tunnel, on prévoit dans l'un des plans de section droite, un ou plusieurs organes d'émission émettant selon un premier mode de propagation et monté sur la première paroi, puis, dans le plan de section droite suivant, un ou plusieurs organes d'émission émettant selon le second mode de propagation et monté sur la seconde paroi. Dans le troisième plan de section droite on prévoira alors, monté sur la première paroi,un ou plusieurs organes d'omission émettant selon le premier mode de propagation, et ainsi de suite en respectant l'alternance des modes de propagation et des parois. Une autre solution consiste à faire alterner à l'intérieur du tunnel des zones de propagation selon les modes TE et TM, chacune des zones de propagation étant alimentée par des organes d'émission émettant dans le mOme mode et montés successivement sur les différentes parois, dans des plans de section droite successifs du tunnel. A titre d'exemple, dans le cas où l'on n'utilise que deux parois adjacentes perpendiculaires du tunnel on prévoit pour deux zones de propagation consécutives - dans le premier plan de section droite, un ou plusieurs organes d'émission émettant selon le premier mode et monté sur la première paroi, - dans le plan de section droite suivant, un ou plusieurs organes d'émission émettant selon le premier mode et monté sur la deuxième paroi, - dans le plan de section droite suivant, un ou plusieurs organes d'émission émettant selon le second mode et monté sur la première paroi, - dans le plan de section droite suivant, un ou plusieurs organes démission émettant selon le second mode et monté sur la seconde paroi. Bien entendu, les dispositions relatives aux autres zones de propagation se déduisent de façon évidente de celles précédemment décrites. Selon une autre caractéristique de l'invention le tunnel de traitement thermique est réalisé à l'aide d'un ou plusieurs tronçons autonomes de structure modulaire équipé d'organes d'émission de micro-ondes selon l'une des dispositions précédemment décrites pouvant directement se raccorder à un ou plusieurs tunnels de traitement à air chaud. Une telle solution permet la réalisation de tunnel de traitement thermique ou thermochimique parfaitement adapté à la nature des objets à traiter. L'invention concerne en outre un tunnel de traitement thermique réalisé à l'aide d'un ou plusieurs tronçons autonomes du type de ceux précédemment décrits et comprenant en outre un dispositif intégré de chauffage annexe par convexion, comprenant des moyens permettant le recyclage du gaz à l'intérieur du tunnel selon une boucle de recyclage longitudinale ou tranversale par rapport- au tunnel, et des moyens permettant le chauffage du gaz recyclé. Des modes de réalisation de l'invention seront décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une perspective schématique simplifiée d'un tunnel de traitement thermique ou thermochimique de matières polaires par micro-ondes, selon un premier mode de réalisation de l'invention Les figures 2 et 3 sont des perspectives schématiques des deux types d'antenne de couplage servant à l'émission des micro-ondes dans le tunnel représenté figure 1 La figure 4 est une perspective partielle schématique illustrant la disposition des guides d'ondes d'alimentation et des orifices de couplage, destinés à l'alimentation d'un tunnel de traitement thermique ou thermochimique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, Les figures 5 et 6 sont des coupes schématiques, longitudinale (figure 5) et transversale (figure 6) d'un tronçon modulaire de tunnel de traitement thermique ou thermochimique utilisant les dispositions de la figure 4 La figure 7 est une coupe transversale schématique d'un tunnel de traitement thermique ou thermochimique par micro-ondes avec chauffage annexe par convexion. Avec référence à la figure 1,le tunnel de traitement thermique ou thermochimique se compose d'une structure métallique tubulaire 1 de section carrée ou rectangulaire qui constitue une cavité résonnante en x, y, z. Dans cette structure, la paroi supérieure 2 peut être rigidement fixée aux parois latérales 3, 4 ou mame être articulée sur l'une de celles-ci de manière à former un couvercle basculant permettant l'accès à l'intérieur du tunnel. Sur les parois latérales 3, 4 sont montés une série de rouleaux transversaux de transport 5, sur lesquels peut venir circuler le profilé en matière polaire à traiter. Ces rouleaux 5 peuvent être libres ou même entraînés par exemple au moyen d'une chalande ou d'une courroie mue par un moteur. L'alimentation du tunnel en micro-ondes s'effectue au moyen d'une pluralité de guides d'ondes d'alimentation transversaux 6, 7 montés contre la paroi de fond 8 du tunnel et qui sont chacun alimentés par un magnétron de moyenne puissance 9, par exemple de 1,1 KW. Ces guides d'ondesd'alimentation 6, 6,7 sont écartés les uns des autres d'une distance prédéterminée et communiquent avec le volume intérieur du tunnel grâce à des orifices 10 munis d'antennes de couplage 11, 12. Dans l'exemple représenté on a prévu deux orifices 10 par guide d'onde d'alimentation 6, 7. Les antennes de couplage 11, 12 équipant les orifices sont de deux types différents, à savoir - des antennes droites 12 coaxiales aux orifices 10 pour une émission selon le mode de propagation TE (figure 3), et - des antennes coudées à angle droit 12 pour une émission selon le mode de propagation TM (figure 2). La répartition de ces deux types d'antennes 11, 12 s'effectue comme suit - les antennes 11, 12 associées à un même guide d'onde d'alimentation 6, 7 sont d~ même nature - les antennes 11, 12 associées à deux guides d'ondes consécutifs 6, 7 sont de naturesdifférentes. Cette disposition permet d'obtenir dans le tunnel une succession de zones de propagation alternativement selon le mode TE et le mode TM. Une telle alternance de zones de propagation peut également entre obtenue à l'aide du mode de réalisation représenté sur les figures 4, 5 et 6. Selon ce mode de réalisation, des guides d'onde d'alimentation transversaux 14, 15, 16 montés sur les deux parois latérales 17, 18 du tunnel sont intercalés entre les guides d'onde d'alimentation 19, 20, 21 montés sur la paroi de fond 22 dans l'ordre alterné suivant .Un guide d'alimentation 19 monté sur la paroi de fond 22 et couplé au volume interne du tunnel au moyen de deux orifices 23, 24 équipés d'antennes pour une propagation selon le mode TE. Un guide d'alimentation 14 monté sur la paroi latérale 17 et couplé au volume interne du tunnel au moyen d'un orifice 25 équipé d'une antenne pour une propagation selon le mode TM. Un guide d'alimentation 20 monté sur la paroi de fond 22 et couplé au velume interne du tunnel au moyen de deux orifices 26, 27 équipés antennes pour une propagation selon le mode TM. Un guide d'alimentation 15 monté sur la deuxième paroi latérale 18 et couplé au volume interne du tunnel au moyen d'un orifice 28 équipé d'une antenne pour une propagation selon le mode TM. Un guide d'alimentation 21 monté sur la paroi de fond et couplé au volume interne du tunnel au moyen de deux orifices 29, 30 équipés d'antennes pour une propagation selon le mode TE. et Un guide d'onde d'alimentation 16 monté sur la première paroi latérale 17 et couplé au volume interne du tunnel au moyen d'un orifice 31 équipé d'une antenne pour une propagation selon le mode TE Il est évident que le tunnel pourrait comprendre un nombre plus important de guides d'ondes d'alimentation agencé selon l'ordre précédemment mentionné. Dans les exemples représentés figures4 et 5 le tunnel de traitement se présente sous la forme d'une structure modulaire autonome. Il se compose du tunnel proprement dit 32 constitué par une enceinte métallique tubulaire de section rectangulaire dont la paroi supérieure 33 se trouve articulée d'un côt (axe 34) de manière à former un couvercle permettant l'accès au tunnel. A l'intérieur de ce tunnel 32 est prévu un convoyeur à bande 35 circulant sur des rouleaux 36 montés rotatifs sur les parois latérales du tunnel 32. L'ensemble du tunnel 32 se trouve revêtu par une couche épaisse en matériau thermiquement isolant 37. Contre les parois latérales et la paroi de fond sont montés des guides d'onde d'alimentation 38, 39, 40 selon un agencement du type de celui représenté sur la figure 4, ces guides d'onde étant chacun raccordés à un magnétron 41. Le tunnel 32 se trouve supporté par une structure tubulaire 42 de section rectangulaire munie d'un coté de portes d'accès 43. Cette structure tubulaire 42 renferme notamment les circuits électriques 44 d'alimentation des magnétrons 41 ainsi que, éventuellement, des dispositifs de ventilation (non représentés). Le tunnel de traitement représenté sur la figure 7 présente une structure très voisine de celle représenté figures5 et 6. Toutefois il comprend en outre un système de chauffage annexe intégré fonctionnant par convexion. C'est la raison pour laquelle la coupe transversale représentée met essentiellement en relief le circuit de chauffage par courant d'air recyclé et réchauffé. Selon ce mode de réalisation entre le tunnel proprement dit 46 et sa garniture isolante 47 est ménagé un volume intercalaire 48 sensiblement en forme de U qui communique avec le volume interne du tunnel 49, d'une part,pour des orifices 50 ménagés dans la partie supérieure des parois latérales 51, 52 du tunnel et par un orifice(virole d'entrée d'air 53)prévu dans le fond 54 du tunnel 46. Contre cette virole d'entrée d'air 53 est montée une turbine de circulation d'air 55 entraînée par un moteur 56, qui aspire l'air contenu dans le tunnel 46 et le refoule par les cotés latéraux du volume intercalaire 48 où il se réchauffe au contact de résistances thermiques à ailettes 57. L'air réchauffé retourne ensuite dans le tunnel 46 gr ce aux orifices 50 et vient réchauffer les pièces à traiter qui circulent sur le convoyeur 59. A l'intérieur de la structure 60 supportant le tunnel proprement dit se trouve inclus un ventilateur 61 couplé à un circuit de ventilation des magnétrons 62. REVENDICATIONS 1.- Installation pour le traitement thermique ou thermochimique en continu, par micro-ondes de matières au moins en partie polaires,cette installation comprenant un tunnel 1 équipé de moyens 5 permettant de faire défiler longitudinalement la matière à traiter, caractérisée en ce que ledit tunnel est un tunnel résonnant en x, y, z, alimenté en micro-ondes au moyen de deux séries longitudinalement alternées d' organes d' émission de micro-ondes 6, 7, 10, 11, 12 émettant respectivement selon les modes TE et TM de sorte que chaque section de la matière à traiter passe successivement d'une zone de propagation selon le mode TE à une zone de propagation selon le mode TM et inversement. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les susdits organes d'émission de microondes 6, 7, 10, 11, 12 sont disposés sur l'une des parois 2, 3, 4, 8 du tunnel 1, de préférence, la paroi de fond 8. 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les organes d'émission de micro-ondes 6, 7, 10, 11, 12 sont disposés selon des plans de section droite successifs du tunnel 1, distants les uns des autres d'une longueur prédéterminée, à raison d'un ou plusieurs organes d'émission d'un même mode par plan de section droite. 4.- Installation selon la revendication 1, caractériséeen ce que les organes d'émission de micro-ondes 6, 7, 10, 11, 12 sont répartis sur au moins deux parois du tunnel 1. 5.- Installation selon la revendication 4, caractériséeen ce que l'on fait alterner les modes TE et TM génères dans les différents plans de section droite en faisant également alterner les parois 2, 3, 4, 8 du tunnel 1 sur lesquelles se trouvent montés les organes d'émission de micro-ondes 6, 7, 10, 11, 12. 6.- Installation selon la revendication 4, caractériséeen ce que l'alternance des zones de propagation selon les modes TE et TM à l'intérieur du tunnel 1 est obtenue en alimentant chacune de ces zones par des organes d'émission 6, 7, 10, 11, 12 émettant dans le meme mode et montés successivement sur les différentes parois 2, 3, 4, 8, dans des plans de section droite successifs du tunnel 1. 7.- Installation selon l'une des revendications précédentes,caractérisée en ce qu'elle comprend dans chacun des susdits plans de section droite successifs, un organe d'émission de micro-ondes faisant intervenir un guide d'onde d'alimentation transversal 6, 7, monté sur une des parois 2, 3, 4, 8 du tunnel 1, alimenté par un générateur de micro-ondes 9 et couplé au volume interne du tunnel par au moins un orifice de communication 10 et une antenne 11, 12 correspondant au mode de propagation désiré. 8.- Installation selon la revendication 7, caractériséeen ce que pour une propagation selon le mode TE l'antenne 12 est droite et est coaxiale à l'orifice 10 de communication et pour une propagation selon le mode TH, l'antenne il est coudée à angle droit. 9.- Installation selon l'une des revendications précédentes,caractérisée en ce que le susdit tunnel 1 est réalisé en au moins un tronçon modulaire autonome équipé des susdits organes d'émission de micro-ondes, ce tronçon pouvant se raccorder à au moins un tunnel de traitement thermique à chauffage de nature différente. 10.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le susdit tunnel de traitement thermique 52 comprend en outre un dispositif intégré de chauffage annexe par convexion, ce dispositif comprenant des moyens 55, 56, 57, permettant le recyclage du gaz à l'intérieur du tunnel 52 et le chauffage du gaz recyclé selon une boucle de recyclage longitudinale ou transversale par rapport au tunnel 52.