Brevet FR2606319A1 — publié le 19880513

La présente invention concerne un four tunnel pour le traitement thermique de pièces en élastomère, notamment en vue de réaliser une vulcanisation continue. On sait que la fabrication de pièces en élastomère notamment de profilés en élastomère est réalisée généralement par une série d'étapes successives ou distinctes, les matériels nécessaires, placés en ligne, assurant une fabrication du profilé enchaînée continue et synchronisée. La pièce ou le produit, par exemple un profilé étant préparé en amont de l'installation, la matière (élastomère) subit les phases de transformation suivantes extrusion cuisson refroidissement mise à longueur. La présente invention se propose d'apporter un four en vue de réaliser la phase "cuisson". A l'heure actuelle, les moyens généralement utilisés pour transferer l'énergie thermique sont les suivants : conduction, convection, rayonnement et les installations les plus performantes actuellement utilisées mettent en oeuvre les moyens de transfert d'énergie classiques convection / conduction ou rayonnement électromagnétique / convection. La présente invention se propose d'apporter un procédé et un dispositif de traitement thermique perfectionnés assurant le couplage de deux procédés performants de transfert d'énergie : convection en milieu fluidisé et rayonnement électromagnétique hyperfréquence XHz) et en opérant une combinaison localisée afin que les effets énergétiques soient compensatoires et complémentaires. En conséquence, cette invention a pour objet un four tunnel pour le traitement thermique des produits ou des pièces tels que notamment des profilés en élastomère issus d'une extrudeuse combinant le chauffage convectif par lit fluidisé et le chauffage de masse par micro-ondes caractérise en ce qu'il comprend une enceinte de préférence de forme parallélépipédique recevant le lit fluidisé comportant deux zones distinctes - d'une part une zone latérale de chauffage du lit fluidisé munie de résistances électriques blindées, immergées et uniformément réparties sur les parois verticales de ladite enceinte, et le diffuseur de gaz de fluidisation des particules du lit, - d'autre part une zone centrale de passage et de traitement du produit. soumise au chauffage par micro-ondes, cette zone étant munie à cet effet d'une pluralité de générateurs micro-ondes et de guides d'ondes concentrant l'énergie électromagnétique sur le produit à traiter. Selon une caractéristique de cette invention, , la zone centrale conr porte en outre un convecteur applicateur de micro-ondes, placé au dessus de chaque guide d'ondes, assurant en outre, une anto-circulation des particules du lit fluidisé venant de la zone latérale du four tunnel et, un diffuseur de particules placé à la base de cette zone centrale pour assurer le guidage du produit et son défilement sans apport de traction. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la figure 1 est une vue schématique, en élévation latérale représentant un four tunnel selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe verticale de la figure 1 et - la figure 3 est une vue schématique en plan de la figure 1. Comme on le comprend, l'idée à la base de cette invention consiste à combiner un chauffage convectif en lit fluidisé avec un chauffage de masse par micro-ondes. L'invention s'applique plus particulièrement, sans toutefois y être limitée, au traitement d'un profilé en élastomère issu d'une extrudeuse et dont la forme peut être telle qu'il présente une âme massive et des lèvres minces. Lorsqu'on utilise un chauffage en lit fluidisé, celui-ci chauffe rapidement les parties minces du profilé, la conductibilité thermique opérant sur les formes massives en enregistrant un retard. Pour pallier les inconvénients résultant d'un tel retard, on dispose, selon l'invention, des générateurs de micro-ondes judicieusement répartis, afin que le rayonnement électromagnétique pénètre préférentiellement les zones massives du matériau constituant le profilé. Ainsi, dans le procédé selon l'invention, le chauffage par micro-ondes assure le traitement thermique des zones massives du matériau à traiter et le chauffage par lit fluidisé assure une cuisson rapide des surfaces et une homogé neisation rapide de l'échauffement apporté par les micro-ondes. Le procédé objet de cette invention permet d'obtenir une réduction sensible de la mise à température du matériau. On a ainsi pu constater un facteur 5 d'améllioration du temps de traitement par rapport aux systèmes de chauffage classiques. En se référant aux dessins, on voit que l'installation selon.l'invention mettant en oeuvre le procédé défini ci-dessus, se présente sous la forme d'un four tunnel de forme parallèlèpipédique 10 constituant une enceinte fermée dans laquelle, selon l'invention, on distingue deux zones distinctes 20 et 30. La zone 20 constitue la zone latérale de chauffage du lit de particules fluidisées 12 contenues dans un moufle 14 étanche de préférence en acier inoxydable et comportant une pluralité de résistances électriques blindées 16, immergées dans le lit de particules et uniformément réparties sur les parois verticales dudit moufle. Cette zone comporte également le diffuseur 18 du gaz de fluidisation. Le gaz de fluidisationn est amené par un réseau de conduits tels que 22, dans une boite à vent 24 placée comme connu sous le diffuseur 18. La nature des particules du lit fluidisé 12 est choisie de manière que celles-ci soient insensibles au rayonnement hyperfréquence des générateurs micro-ondes, non susceptibles d'adhérer sur le matériau traité ;de granulométrie favorisant les échanges thermiques et facilement éliminables a la sortie du four.On emploiera de préférence des particules de polytétrafluoréthylène ("Teflon"), de polypropylène ou d'alumine, insensibles aux micro-ondes, présentant une granulometrie moyenne de l'ordre de 50 à 300 microns. La zone 30 constitue la zone centrale de passage et de traitement du produit à traiter, ici un profile schématisé par P qui constitue la zone d'application des micro-ondes. Cette zone centrale 30 comporte donc des générateurs de rayonnement hyperfréquence du type magnétron 28, équipés chacun d'un guide d'onde classique 32,munim, de plaques de refroidissement 34. On utilise de préférence une pluralité de magnétrons 28 e faible puissance unitaire utile, par exemple de 1,2 KW. Chaque générateur de micro-ondes 28 et son guide d'ondes correspondant 32 sont pourvus de moyens permettant de régler la position du générateur par rapport au produit P & traiter. Pour éviter un retour destructif des ondes dans le magnétron, on mesure à l'aide d'un TOS mètre, le taux d'ondes stationnaires dans le guide d'ondes. Dans cette zone centrale 30, on prévoit en outre un convecteur applicateur 36 pour chaque guide d'ondes, qui délimite la zone d'application des micro-ondes et dont la forme en entonnoir renversé assure, comme connu, une auto recirculation des particules fluidisées venant des zones latérales 20. Un diNiu- seur de particules 38, placé à la base du convecteur applicateur assure le guidage du produit P et son défilement sans effort de traction. Selon l'invention (figure 3), les guides d'ondes 32 sont répartis alternativement en quinconce par rapport à l'axe longitudinal du four tunnel, de manière à obtenir une concentration de l'énergie électromagnétique sur le produit P à traiter. Le four tunnel 10 comporte par ailleurs une entrée 40 pour l'introduction du produit P à traiter, avec des systèmes classiques d'étanchéité, des couvercles 42 formant porte d'accès par le haut, avec sortie des fumées et filtre pour les fuites d'ondes, les fumées étant extraites au travers des couvercles. Le fonctionnement du four selon l'invention est le suivant Le produit introduit dans le four tunnel par l'entrée 40 pénètre dans les particules du lit fluidisé 12, insensibles aux micro-ondes et assimilables à un pseudo-fluide, la charge énergique de convection atteignant une valeur de l'ordre de 300 à 400 Kcal/h/m2/6C (8 à 10 fois supérieure à l'air) échauffe et homogénéise la matière constitutive du produit P à traiter. Pour combler le retard que mettent les particules fluidisées a opérer sur les formes du produit P, le rayonnement micro-ondes obtenu par les magnétrons 28 et les guides d'ondes 32 judicieusement répartis, pénètre préférentiellement les zones massives du produit. Grâce à l'invention, on obtient une réduction du temps de mise en température et un gain de l'ordre de 50 % du temps de cuisson. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté mais qu'elle en englobe toutes les variantes. iEVENDICATIOWS 1- Procédé pour le traitement thermique, notamment des produits ou des pièces en élastomère, caractérisé en ce qu'il consiste à coupler un chauffage par convection en milieu fluidisé et un chauffage par rayonnement électro-magnétique dans la bande des micro-ondes, en opérant une combinaison localisée de ces deux modes de chauffage, afin que les effets énergétiques soient compensatoires et complémentaires. 2- Four tunnel pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : une enceinte (10) de préférence de forme parallèlépipédique, recevant un lit fluidisé de particules (12) et comportant deux zones distinctes - d'une part une zone latérale (20) de chauffage des particules du lit fluidisé, munies de résistances électriques blindées (16), immergées et réparties uniformément sur les parois verticales de ladite enceinte et un diffuseur (18) du gaz de fluidisation des particules du lit - d'autre part, une zone centrale (30) de passage et de traitement du produit (P), soumise au chauffage par micro-ondes, cette zone étant munie d'une pluralité de générateurs de rayonnement hyperfréquence (28) et de guides d'ondes (32) concentrant l'énergie électromagnétique sur le produit à traiter. 3- Four tunnel selon la revendication 2 caractérisé en ce que la zone centrale (30) comporte en outre un convecteur applicateur de micro-ondes (36), placé au-dessus de chacun des guides d'ondes (32) dont la forme est choisie de manière à assurer en outre une auto-recirculation des particules du lit fluidisé venant de la zone latérale du four tunnel et, un diffuseur de particules (38) placé à la base de cette zone centrale pour assurer le guidage du produit et son défilement sans apport de traction. 4- Four tunnel selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque générateur de micro-ondes (28) et son guide d'ondes correspondant (32) sont munis de moyens permettant de régler la position dudit générateur par rapport au produit 5- Four tunnel selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que les guides d'ondes (32) des générateurs du rayonnement électromagnétique micro-ondes sont disposés en quinconce par rapport à l'axe longitudinal du four tunnel. 6- Four tunnel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les particules du lit fluidisé sont des particules de polytétrafluoréthylène, de polypropylène ou d'alumine, insensibles aux micro-ondes, dont la granulométrie est comprise entre environ 50 et 300 microns.