Brevet FR2632055A1 — publié le 19891201

La présente invention concerne un four industriel à micro ondes à fentes rayonnantes travaillant les matibr-s en continu. Âctuellement, dans le domaine des fours à micro ondes, on travaille toujours les matières dans des enceintes parfaitement closes, car on connaît les dangers que peuvent apporter les micro ondes0 Cette technique de travail dans des fours clos est très conteuse car elle nécessite des menu- tentions de matières très importantes et de ce fait, le four à micro ondes classique est très peu utilisé dans l'industrie Le dispositif, suivant l'invention, permet de remédier à ces inconvénients Il comporte en effet un four de section la plus souvent carré ou rectangulaire mais pourrait prendre d'autres formes. Sa longueur comme sa section sont calculées et établies selon les besoins du travail à effectuer. Chaque extrémité du four est ouverte et des sas de protection munis de pièges empochent les micro ondes de sortir. Le four métallique soit en inox ou en cuivre ou autre peut être construit, suivant besoins d'une simple paroi ou double paroi, c'est à dire qu'il pourra avoir une section double, avec un espace entre les deux parois. fln chevauchement des parois aux jonctions devra entre effectué pour éviter toutes fuites. Dans le premier cas, l'intérieur du four sera muni de parois capillaires permettant aux liquides évaporés de passer au travers de celles-ci sous forme de vapeur et de venir se condenser sur la paroi interne du four, puis de J'écouler dans des goulottes de récupération de condensats pour être rejeté à l'égout. Dans ce premier cas de figure, le four sera un séchoir ou cuiseur avec évaporation complète ou partielle de l'eau contenu dans la matière. Dans un second cas, l'intérieur du four sera identique au premier mais un dispositif rapport d'eau ou de produit quelconque, sauf explosif, injecté à coté des guides à fentes rayonnantes permettra de créer de la vapeur et d'élever plus ou moins suivant les besoins le taux hydrométrique de la matière0 Dans un troisième cas de figure, et cela n'est pas limitatif, un premier four sert à sécher ou cuire, le four suivant monté juste après peut redonner à la matière un certain taux d'humidité d'un liquide qui n'est pas forcément celui évaporé dans le premier four. Le four selon l'invention pourra en continu ou non servir aussi, entre autre à maintes applications non décrites ici. Exemple servir à thermorétracter certaines matières ne contenant pas d'eau et cela par plat brunisseur contenant du métal. Celui-ci s'échauffant au contact des micro ondes rétractera la matière. Le four selon l'invention pourra être formé de tunnels modulaires assemblés les uns aux autres. Selon l'invention un des avantages est qu'il suffit d'obstruer les extrémités, qui sont ouvertes pour le défilement de la matière, pour en faire un four à micro ondes classique. La position du four dans l'espace peut être quelconque et de ce fait peut aussi bien travailler horizontalement que verticalement en passant par tous les stades angulaires0 Une bande transporteuse quelconque, mais non métalli- que, supportant la chaleur dont sera l'objet la matière & BR Un générateur à micro ondes travaillant sur des fréquences de plus ou moins 1,2 GEZ à 2400 MHZ, fréquences internationales, fourni les micro ondes. Ce générateur sera soit du type magnétron pour de faibles puissances jusqutà environ 2 K soit de type klystron pour de plus fortes puissances g exemple 80 et 100 Kw ou beaucoup plus, car il n'y a pas de limite de puissance dans ce type. On pourra envisager plusieurs générateurs type magné- trons travaillant sur la môme matière ou plusieurs générateurs de type klystron travaillant également sur la lame matière, où lame travailler avec un klystron et plus loin avec un magnétron faisant l'appoint. Enfin beaucoup de solutions sont envisageables. Exemple, indiquant que les combinaisons sont multiples, selon l'invention, on peut coupler un générateur de micro ondes avec un chauffage à infrarouge type quartz, le premier cuisant la matière uniformément très rapidement et le second faisant un croutage ou gratiné suivant que la matière est industrielle ou alimentaire. Du générateur un guide d'ondes à emboîtements spéciaux amènera celles-ci dans des guides à fentes rayonnantes connus depuis un certain temps déjà. Ces guides à fentes rayonnantes selon l'invention pourront entre placés indifféreaent en partie supérieure, inférieure ou latérale selon les résultats recherchés. A partir d'un guide d'ondes on peut alimenter plusieurs guides à fentes rayonnantes selon que l'on va avoir un, deux, trois fours etc... ou selon les puissances nécessaires à l'intérieur d'un lame four. Un dispositif de sécurité toujours selon l'invention sera installé dans un conduit guide d'ondes empochant les va- peurs, gaz et liquides de parvenir jusqu'au générateur lui provoquant des dégats. Ce dispositif sera composé d'une simple plaque de verre ou plastique rendant étanche l'autre partie du guide0 Selon l'invention le fait d'utiliser un ou des guides à fentes rayonnantes est une application tout à fait nouvelle puisque jusqu'à présent, on a utilisé des brouilleurs dindes qui sont des ventilateurs venant en quelque sorte perturber le défilement des ondes à la sortie du guide d'ondes. Selon l'invention on utilise un ou des guides à fentes rayonnantes sans pertubateur et on guidera les ondes, par la ou les fentes, permettant à celles-ci de rayonner à l'inté- rieur du four dans une limite qu'on leur aura fixé pour qu'elles puissent effectuer leur travail sur la matière sans s'échapper par les ouvertures du four. Selon l'invention en guidant les ondes exactement à l'endroit voulu sur la matière et en continu ou non on séchera des masses très compactes ou lame très dures, faire de la cuisson, modification de la température etc... Toujours selon l'invention on peut réguler très très précisément à quelques degrés près la température souhaitée pour travailler la matière soumise aux micro ondes, qui sera uniforme du coeur de la masse jusque l'extérieur, chose que lton ne peut arriver à faire avec n'importe quel système traditionnel de chauffage. Les autre systèmes de four en continu ou non chauffent la matière par l'extérieur, la chaleur étant lus forte à cet endroit qu'à l'intérieur, celle-Çi pénètre dans la matière par capillarité, La cuisson ou le séchage ne se faisant pas uniformément n'apporte pas la certitude d'une bonne température au coeur de la matière.Pour réguler la température de la matière selon l'invention une sonde électronique ou autre est installée dans le four, celle-ci étant au contact d'un liquide dans un circuit fermé, muni d'un vase d'expansion, donne les tops marche arret du générateur, une temporisation préréglée ou un automate régira le tout. Selon l'invention l'élévation de température dans la matière étant uniforme, rapide, sans problème de capillarité pour pénétrer jusqu'au coeur de la matière. On gagne donc le temps de la capillarité que ce soit dans un four en continu ou non. Le temps de chauffe sera donc beaucoup plus court donc on fera avancer la matière beaucoup plus vite dans le four. On peut évaluer pour la lame longueur d'un four tradi tionnel, si on emploie un four à micro ondes à fentes rayon nantes à un gain de vitesse de deux à trois fois celle existante d'un conventionnel et est lame plus suivant les matières travaillées, nombre et la puissance des générateurs d'ondes dtoù un gain de productivité énormément accru. Un autre but de la présente invention est de proposer des fours micro ondes fonctionnant en continu beaucoup plus court que les monstres actuels faisant 50 à 60 mètres de longueur, réduisant celle-ci au tiers de leur longueur tout en gardant une meilleure productivité et réalisant un gain énergétique pouvant Entre 5 fois moindre que celui existant, et cela que ce soit par n'importe quelle forme de chauffage. Par exemple, un four nécessitant actuellement 100 Kw par le chauffage classique, tel que charbon, gaz, fuel, haute fréquence etc... devrait pouvoir entre tout à fait suffisante en utilisant que 20 Kw d'énergie en employant ce procédé micro-ondes. On peut citer aussi dlautres avantages du four micro ondes à fentes rayonnantes travaillant en continu ou non. Le premier est qu'il ne chauffe pas son environnement ce qui exclut toute isolation du four, car on ne chauffe pas l'air contenu dans le four mais seulement la matière, doù moins de perte calorifique d'où gain énergétique. Le second c1est qu'il nty a plus de déplacement d'air provoqué par l'air froid sur l'air chaud donc plus de poussière etc... Le troisième est que l'on a plus à véhiculer souvent sur de grandes distances l'énergie telle que la vapeur, l'air chaud avec leurs générateurs et transporteurs cottes à l'achat et à la maintenance et qui prennent énormément de place, ce qui n'est pas le cas des générateurs de micro ondes. Selon l'invention l'énergie économisée provient aussi du fait que l'on est plus obligé de préchauffer le four corne actuellement. Dès la mise sous tension du générateur micro ondes la réaction est immédiate0 Le quatrième est de mieux fixer certains colorants sur des tissus lors du séchage exemple écheveaux de teinture ou autre, ce qui pose parfois des problèmes lorsqu'on travaille avec de la vapeur. Un avantage certain est qu'il nty aura plus de rejets toxiques tel que fumée, gaz, vapeur polluée, déchets de combustion etc... On limite également les pertes en matière dues aux évaporations. On peut aussi travailler sur des matières contenant moins d'eau par rapport à d'autres applications. Citons au passage que selon l'invention on pourra traiter en continu sur la bande transporteuse des oxydes métalliques servant à faire des colorants soit pour les fixer soit pour les modifier. Selon l'invention pour la sécurité et pour savoir si les micro ondes sont susceptibles autre émises dans le four, on installe sur le guide d'ondes un tube de serre ou de plastique contenant de l'eau et on installe à l'autre extré- mité un pressostat quiouvre ou ferme un contact qui permet de démarrer ou dtarrter la machine lorsque le générateur de micro ondes se met en route instantanément, on obtient de la vapeur qui fait réagir le pressostat et empoche les portes de s'ouvrir ou autres sécurités0 D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite à titre indicatif et d'exemples non limitatifs au regard des deux pages de dessins ci-annexés qui représentent schématiquement sur la première page 1/2. - figure 1 s Une vue générale en coupe d'un module de four à micro ondes, en continu selon l'invention. - figure 2 t Une vue générale en coupe d'un module de four à micro ondes en continu transformé selon l'invention en four étanche traditionnel. - figure 3 t Vue en coupe du four0 - figure 4 t Un détail des jonctions du four et guides d'ondes Sur la seccnde.page.2/2. - figure 5 î Un dispositif de sécurité avec pressostat. - figure 6 t Un dispositif de protection, contre les vapeurs gaz et autres, du générateur. - figure 7 t Une vue schématique d'un système de régulation de température. - figure 8 t Un détail des parois captllaires en coupe. En se reportant à la page 1 figure 1, on soit un générateur de micro ondes (1) fonctionnant soit avec un magnétron, soit avec un klystron non représentés. Le générateur (1) duquel part un guide d'ondes rectangulaire ou carré (2) dont la longueur peut varier selon la -distance, relié au guide à fentes rayonnantes (3) disposé et orienté suivant besoin dans le four (4). Le guide à fentes rayonnantes (3) étant placé à une distance calculée (X) du bord du four (4) et dirigé de telle manière que les ondes soient guidées et restent dans la zone qui leur ont été imparties pour effectuer leur travail (y) sans jamais quitter cette zone. Les guides à fentes rayonnantes (3) peuvent autre placées dans le four (4) selon la figure 1 en quinconce (43) aussi bien que dans le four en continu (4) figure2 . Les guides à fentes peuvent aussi Autre installés décalés et indifféremment sur les parois (44) (24) ou (25) ou directement sur les parois capillaires (23). Des sas (5) munis de chaînettes métalliques (6) ou des lanigères comportant du métal empêchent les ondes de sortir soit par les ouvertures de l'entrée du four (7) ou la sortie du four (8) des sécurités par cellules électroniques (9) forment barrage et stoppe l'émission de micro ondes au cas ou un objet quelconque venait à essayer d'entrer dans le four. Un détecteur de métaux (10) empOche toute entre de métal se trouvant sur la bande transporteuse (11) en stoppant celle-ci, et arrêtant éventuellement les émissions de micro ondes. Le four (4) est constitué d'un tunnel (12) en cuivre de préférence ou en acier inoxydable pouvant être de section carrée, rectangulaire etc... Ce tunnel peut Store doublé par un autre tunnel (19), augmentant la sécurité afin que le micro ondes ne s'échappe pas de cette enceinte, les jonctions (14) de ces deux tunnels se chevauchant page 1/2 figure 4 par rapport au flux d'ondes (13). Le fond de ce tunnel (16) est incliné vers une goulotte (17) de récupération des liquides évaporés Cette goulotte (17) est raccordée en (18) sur un tuyau (19) permettant soit d'évacuer ces liquides vers un lieu quelconque ou de les réinjec- ter avec une pompe (20) dans un autre four non représenté pour redonner un certain taux hydrométrique à la matière. Le tunnel intérieur (12) étant relié d'une manière quelconque (21) au tunnel extérieur (13) figure 3 page 1/2 Plusieurs tunnels d'une certaine longueur, peuvent être reliés ensemble, non représentés sur les dessins, pour former un très long four ai cela était nécessaire. Dans certain four où l'on voudra récupérer le liquide et donc faire un séchoir ou cuiseur, on utilisera pour éviter que le liquide ne soit retransformer en vapeur et ne revienne sur la matière travaillée, des parois capillaires (23) dont on voit un détail grossi plusieurs fois page 2/2 figure (8). Ces parois capillaires seront en telle d'acier inox ou cuivre percée de trous permettant à la vapeur de passer au travers et de venir se condenser sur les parois (24) et (25). La section des trous (26) étant calculée de sorte que la vapeur puisse passer mais pas les micro ondes. Le liquide condensé sera évacué par des goulottes (27), ellee-m6mes reliées à la goulotte (17). Dans d'autres cas, on ne voudra pas faire du four selon l'invention un séchoir ni un cuiseur mais un humidificateur. Par exemple, on installe figure t2) page 1/2 à côté du conduit à fentes rayonnantes (3) un système d'amené de liquide (41). Le système apporte le liquidequi est pulvérisé ou projeté plus largement sur la matière, par l'effet des micro ondes le liquide est transformé en vapeur qui humidifie la matière à travailler. Dans un autre cas et ils sont infinis citons la projection dans une atièren'en contenant pas, pour permettre à celle-ci de chauffer. Une bande transporteuse (11) supportant la matière (28) glisse sur des supports (29) non métalliques ou selon le cas cette bande transporteuse est supportée par des supports quelconque non métalliques (30) avançant à la lame vitesse que la bande transporteuse (11) Dtautres possibilités sont possibles pour ne citer que quelques exemples. La toile (11) sera résistante à la chaleur car les matières travaillées seront chauffées-par les micro ondes. Un système motorisé quelconque(31) fera avancer la toile par des moyens tout à fait conventionnels. Dans le conduit guide d'ondes (2) est installé une paroi en verre ou plastique (32) empechant les vapeurs gaz, liquides, etc,.(49) de remonter jusqu'au générateur, pour éviter toute dégradation de celui-ci. Un détail page 2/2 figure (6) de cette sécurité protégeant le générateur avec un recouvre- ment de brides d'assemblages (48) par une protection métallique. Un système de régulation de température selon l'invention sera installé à l'intérieur du four en (33) voir figure 7 de la page 2/2. Un schéma montre un tube en verre ou plastique (34) permettant.aux ondes de chauffer le liquide (35) à l'intérieur, celui-ci donnant son degré de température à une sonde électronique (36) couplée avec une temporisation (37) ou avec un automate ou tout autre système qui régira les tops en marche arrêt du générateur (1) envoyant ou stoppant l'émission de micro ondes. il est bien évident que tout autre système quelqu'il soit, adapté à l'invention pourra être utilisé et réalisé exemple tout appareil donnant le taux d'humidité de l'air ou de la matière etc... Selon l'invention, on installe en (38) un système de sécurité que détaille schématiquement la figure 5, page 2/2 qui servira à mettre hors service le générateur (1) au cas ou on devrait accéder dans un four à micro ondes soit en y pénétrant si le four est assez grand ou en ouvrant certaines portes d'accès. Le système de sécurité basé sur l'émission ou non de micro ondes à savoir si celles-ci, comme on ne les perçoit pas à l'oeil nu, sont présentes ou non dans le guide ondes. Un liquide quelconque de l'eau ou autre contenu dans un tube en plastique ou verre (39) sera en {bullition cons- tante lorsque les ondes le traverseront. Un pressostat (4Q) agissant sous l'effet de la vapeur dégagée ouvrira ou fermera un contact, on donnera par l'inter- médiaire d'autres appareils l'information désirée. il est bien évident que des sécurités électromécaniques ainsi qu'élec- troniques protégeront tous les accès évitant ainsi tout accident. Des portes ou fermetures (42) peuvent être installées faisant du four micro ondes à fentes rayonnantes en continu un four micro ondes à fentes rayonnantes fermé. Les modes de réalisation décrits ne sont donnés qu'à titre indicatif et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient Store adaptées, sans pour autant sortir du cadre de celles-ci. Le four industriel à micro ondes à fentes rayonnantes travaillant les matières en continu selon l'invention met à la disposition de toutes les industries existantes et à venir des possibilités de travail incalculables dont on ne peut encore évaluer la bénéficité. Les utilisations dans l'industrie selon l'invention sont illimitées et non limitatives. REVENDICATIONS 1) Four industriel à micro ondes à fentes rayonnantes (4) travaillant les matières en continu, caractérisé par le fait qu'il possède un générateur (1) duquel par un guide d'ondes relié à un guide à fentes rayonnantes (3) installé dans un tunnel (12) possédant des ouvertures (7) et (8) fermées par des pièges souples à micro ondes (6) laissant passer un transporteur (11) de matière (28) possédant aussi des sécu rités (9) (32) (38) d'une régulation de température-(33) et d'un système d'amené de liquide (41), des parois capillaires sont disposées de chaque côté du four, des goulottes (17) et (27) de récupération des condensats se déposant sur les parois (24) et (25). 2) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ouvertures (7) et (8) sont munis de sas d'une certaine longueur (5) comportant des pièges à ondes (6) en chaînettes ou fils métalliques. 3) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce qutun transporteur le traverse (11) et ses supports (29) (30) ne sont pas métalliques et résistant à la chaleur dégagée par la matière (28). 4) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les guides à fentes rayonnantes (3) sont disposEs selon les résultats attendus, en ligne sur l'une des parois quelconque (44) (24) (25) ou directement sur les parois capillaires (23) ou en quinconce (43). 5) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un tunnel (12) ou de deux tunnels (12) et (13) concentriques dont les Jonctions (14) se chevauchent par rapport au flux d'ondes (15) 6) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que les parois capillaires (23) sont percées de trous laissant passer la vapeur mais pas les micro ondes. 7) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que le guide ondes (3) est disposé à une distance (X) du bord des sas (5) délimitant le rayonnement des ondes. 8) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que la sécurité empêchant les vapeurs, gaz, liquide de remonter Jusqu'au générateur est une plaque de verre ou plastique (32). 9) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que la régulation de la température est faite par un tube de verre ou plastique (34) installé à l'intérieur du four et contenant un liquide qui chauffe par les micro ondes donnera son degré de température à une sonde électronique (36) couplée avec une temporisation (37) qui régira les tops marche arrt du générateur (t) 10) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de sécurité (38) est un tube de verre ou plastique (39) contenant un liquide approprié (45) entrant en ébullition et dont la vapeur (46) fait fonctionner un pressostat (40) envoyant un signal à un appareil quelconque coupant Icarriv8e d'énergie. 11) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que le four en continu (4) muni de fermetures (42) étanches est un four conventionnel. 12) Four industriel selon la revendication 1 caractérisé en ce que le générateur (i) est un klystron ou magnétron.