Brevet FR2646537A1 — publié le 19901102

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGULATION PAR RADIOHETRIE HICRO-ONDE D'UNE INSTALL & ION DE SECHAGE D'UN lATERIAU PLAN EN DEFILEHENT, NOTAMMENT TEXTILE La présente invention concerne le séchage d'un matériau plan en défilement dans une installation appropriée de séchage, par exemple un tissu ou une étoffe dans un tunnel ou rame de séchage. Elle concerne plus particulièrement la régulation d'un tel séchage, basée sur l'émissivité dudit matériau dans la gamme des micro-ondes. On connaît par le brevet français NO 2.572.176 une installation de régulation de la température d'un matériau plan en défilement basée sur 1 emissivité du matériau. Dans une telle installation, le matériau plan passe à travers un guide de propagation des micro-ondes , fendu, associé à un récepteur amplificateur qui mesure l'émissivité du matériau pendant son séjour dans le guide d'onde. Le récepteur amplificateur agit sur les moyens de chauffage ou sur les moyens moteurs de l'installation en fonction da l'émissivité mesurée. Pour mettre en oeuvre cette régulation deux versions sont proposées.Selon une première version on a préalablement étalonné le récepteur en fonction du matériau sachant qu'en fonction de la composition du matériau son facteur de perte variera différemment avec la température et on a déterminé la valeur de I'émissivité sur laquelle est basée la régulation. Selon une seconde version, la régulation est fonction de la mesure de l'émissivité différentielle entre le premier guide d'ondes et un second guide d'onde identique au premier, traversé par le même matériau, mais placé dans une enceinte portée à la température sur laquelle est basée la régulation. Cette seconde version permet de s'affranchir de l'étalonnage préalable , cependant elle nécessite la mise en oeuvre d'une enceinte régulée et d 'autre part elle nécessite de connaître avec précision la température de régulation. Or on a trouvé et c'est ce qui fait l'objet de l'invention un procédé de régulation d'une installation de séchage qui pallie les inconvénients précités en ce qu'il ne nécessite ni. enceinte régulée ni connaissance précise de la température de régulation. Selon l'invention , le procédé consiste à mesurer l'émissivité du matériau dans la gamme des micro-ondes lors de son déplacement en différents points situés à l'intérieur et au moins un-point situé à la sortie de l'enceinte de séchage , à suivre en permanence la courbe représentant l'évolution de l'émissivité du matériau le long de ces différents points et à commander les moyens de chauffage de l'enceinte ou les moyens de défilement du matériau de telleZsorte que la valeur de l'émissivité mesurée au point situé à la sortie de l'enceinte soit constamment au minimum de la courbe. La régulation du séchage n'est plus basée comme dans le procédé décrit dans le brevet NO 2.572.176 sur la température du matériau à la sortie , mais sur l'évolution de l'émissivité du matériau au cours du séchage. En effet on a constaté que lors du séchage d'un matériau son émissivité était fonction non seulement de sa température mais également de sa teneur en eau. Bien plus lors du séchage d'un matériau en défilement dans une enceinte la température du matériau reste sensiblement constante dans la première partie de l'enceinte, alors que l'émissivité décrot jusqu'à atteindre une valeur minimale .Cette diminution de 1 emissivité correspond à l'évaporation progressive de l'eau jusqu'à une certaine teneur au-delà de laquelle la température du matériau augmente et corrélativement ltémissivité. Ainsi, conformément à l'invention , on maintient le matériau dans l'enceinte de séchage pour que l'émissivité soit minimale à la sortie de l'enceinte, moyennant quoi le séchage est effectué dans les meilleures conditions, puisque le matériau conserve sa teneur en eau d'équilibre,san- surséchage. De préférence on suit en permanence la courbe représentant l'évolution de 1 emissivité du matériau le long des différents points en calculant les écarts des émissivités pour chaque groupe de deux points successifs et on commande les moyens de chauffage ou les moyens de défilement de telle sorte que les écarts constatés pour les deux derniers groupes soient constamment nuls. C'est un autre objet de l'invention que de protéger un dispositif spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé précité. Ce dispositif est d'un type connu par le brevet français NO 2.572.176 en ce qu'il comprend au moins un guide de propagation des micro-ondes, fend" selon deux ouvertures destinées à laisser passer le matériau en défilement , les deux ouvertures étant pratiquées de telle sorte qu'elles ne coupent pratiquement pas les lignes de courant présentes sur les parois du guide et que le plan passant par celles-ci soit dans une zone de champ maximum, parallèle au champ électrique dans le mode de propagation du guide, un récepteur amplificateur relié au guide et capable de mesurer l'émissivité du matériau séjournant dans le guide et des moyens de commande des moyens de chauffage de l'enceinte ou des moyens de défilement du matériau.Selon l'invention, le dispositif comprend a) un ensemble de guides d'onde de ce type traversés par le 'matériau au cours de son défilement depuis l'entrée jusqu'à la sortie de l'enceinte, comportant au moins trois guides à l'intérieur de l'enceinte et un dernier guide à l'extérieur à proximité de la sortie de l'enceinte, b) des moyens de calcul aptes à suivre la courbe représentant l'évolution de l'émissivité du matériau dans leR différents guides actionnant les moyens de commande en sorte que l'émissivité du matériau dans le dernier guide soit constamment au minimum de la courbe De préférence les moyens de calcul calculent les écarts des émissivités pour chaque jeu de deux guides successifs et actionnent les moyens de commande de sorte que les écarts pour les deux derniers jeux soient constamment nuls. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va être faite d'un exemple de réalisation d'une installation de séchage équipée d'un dispositif de régulation équipé de cinq guides d'onde fendus reliés G un récepteur amplificateur.Cette installation est illustrée par le dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un guide d'onde fendu La figure 2 est une vue schématique partielle en coupe selon le plan médian des petites faces du guide de la figure La figure 3 est une vue de côté de la transition guide d'onde/coaxial La figure 4 est une vue schématique de l'installation de séchage régulée selon l'invention La figure 5 représente sous forme de deux courbes l'évolution de ltémissivité (la) et de la tetrpérature( 19 ) d'un tissu lors de son séchage. Chaque guide 1 de propagation des micro-ondes comporte deux éléments distincts 2 et 3 de neumes dimensions ayant la forme d'un parallélépipède rectangle , placés d'un côté et de l'autre du matériau plan 4 en défilement continu. Le premier élément 2 , en trait plein sur la figure 1, est relié par un coaxial 5 à un récepteur amplificateur. Les deux éléments 2 et 3 sont positionnés en regard l'un de l'autre par des moyens non représentés , laissant entre eux un espace libre 6 d'une même largeur e, suffisante pour. permettre le passage du matériau plan 4. L'ensemble consistant dans le premier élément 2, l'espace intermédiaire 6 et le second élément 3 constitue un guide d'onde rectangulaire , fonctionnant selon le mode TELL, dont le petit côté b correspond à la hauteur d'un élément et dont le grand côté a correspond à la somme des largeurs des deux éléments2, 3 et de la largeur e de l'espace libre 6. Lesparties extrêmes des deux éléments 2,3 sont terminées par des courts-circuits 7, 7' fixes. La transition entre le guide d'onde et le coaxial 5 est obtenue par couplage magnétique. Comme cela est montré à la figure 2, le coaxial 5 qui est un fil conducteur rigide traverse le court-circuit et pénètre dans le premier élément 2, où il forme une boucle 8. On a représenté sur la figure 2 les lignes de champ magnétique dans le guide d'onde, selon le mode de propagation TELL. Pour réaliser la boucle 8, l'extrémité du coaxial 5 est repliée,suivant un arc de cercle compris entre 270 et 3600, dans un plan qui forme avec les grandes faces correspondant au grand côté a du guide un angle.compris entre 40 et 900. En première approximation , le couplage est basé sur le même principe de fonctionnement que celui d'un transformateur , les lignes de champ magnétique passant à travers la boucle 8. On comprend , au vu de la figure 2 , que le couplage magnétique peut être réalisé dans de bonnes conditions en plaçant la boucle 8 en décalage par rapport au plan médian des grandes faces du guide, et qu'ainsi la fente pratiquée dans le guide selon ce plan médian ne gêne pas le couplage. Dans sa liaison vers le récepteur amplificateur , le coaxial 5 est entouré d'une gaine 19 de téflon. Dans un exemple précis de réalisation , le grand côté a du guide était de 22,5 mm, le petit côté b de 10 mm, la largeur e de l'espace libre 6 entre les deux éléments 2 et 3 de 2,5 mm, la longueur des deux éléments de 41 cm, la boucle 8 avait un diamètre de l'ordre de 1 cm, et le plan de la boucle faisait un angle de 450 avec la grande face du guide. L'entrée du coaxial 5 dans le premier élément 2 correspondait à l'axe de symétrie dudit élément, et l'extrémité libre 20 de la boucle 8 affleurait le court-circuit 7 dans une zone comprise entre l'espace libre 6 et le plan parallèle aux petites faces du guide et passant par le coaxial 5.Le couplage obtenu dans cette réalisation est particulièrement efficace , car le coefficient de réflexion est en moycnnc de -lOdB sur unc bandc passante de 1,2 CH et de -12dB sur une bande passante de 0,5GHz. décrit ont été mis en place sur une rame textile 1 1 réalisant le séchage d'un tissu 4i après que celui-ci ait été imprégné par passage dans le foulard 12. Le tissu 4 est maintenu en largeur par des picots métalliques 9 piqués dans les zones latérales 10 du tissu 4, correspondant aux lisières . Quatre guides 1 sont placés à l'intérieur de la rame 11, tandis que le dernier guide 1' est placé à 1' extérieur de la rame 11, juste à la sortie de celle-ci. Les cinq guides 1,1' sont tous reliés au meme récepteur amplificateur 13 par l'intermédiaire de la bascule 14, de sorte que le récepteur 13 ne peit recevoir les signaux de bruits thermiques émis par le tissu 4 que d'un seul guide à la fois. Le récepteur 13 est connecté à un circuit électronique 15 composé de microprocesseurs. Ce circuit 15 est relié soit aux moyens de chauffage 16 de la rame 11 soit au moteur 17 entraînant en rotation l'axe de la bobine 1S réceptionnant le tissu 4 après son passage dans la rame 11. On a représenté sur la figure 5 la courbe 21 représentant l'évolution dans le temps de ltêmissivité du tissu 4 lors de son séchage , et en regard la courbe 22 représentant l'évolution dans le même temps de la température du tissu. Il s'agissait , pour les courbes représentées , d'un tissu de laine séché à une température uniforme de 27"C. Pendant une première période AB variable en fonction de la teneur en eau du tissu, la température du tissu reste constante. Cette étape AB correspond à l'évaporation de l'eau contenue par le tissu ; elle dure jusqu'à ce que la teneur en eau du tissu corresponde à la teneur en eau de l'air de séchage. Ensuite la température - du tissu augmente jusqu'à atteindre la température de l'air de séchage. Par comparaison entre les deux courbes 21,22 on remarque que pendant la première période AB l'émissivité du tissu décroît progressivement pour atteindre un minimum en fin de période B. Ceci s'explique par le fait que l'émissivité émise correspond pour une même température, à la fois à celle du tissu proprement dit et à celle de l'eau contenue dans le tissu. Une fois que la teneur en eau s est stabilisée à sa valeur d'équilibre l'émissivité augmente du fait de l'augmentation de la température du matériau. Les cinq guides d'onde ont été placés sur le parcours du tissu lors de son passage dans la rame en sorte que l'émissivité mesurée corresponde sensiblement aux points C,D,E,F pour les quatre premiers guides 1 à l'intérieur de la rame 11 et au point B pour le dernier guide 1' à l'extérieur de la rame 11. La régulation de la rame s'effectue de la manière suivante. Le tissu imprégné du bain contenu dans le foulard 12 pénètre dans la rame 11, passe successivement à travers les quatre premiers guides d'onde 1, sort de la rame 11, passe à travers le cinquième guide 1' et est enroulé sur la bobine 18. La bascule 14 relie , selon un séquencement approprié, le récepteur amplificateur 13 à chaque guide 1, 1' pris dans l'ordre du déplacement du tissu 4 dans la rame 1i. Le récepteur 13 mesure l'émissivité du tissu , traversant le premier guide 1, pendant un temps donné, transmet l'information correspondante au circuit électronique 15 qui la garde en mémoire, puis la bascule relie le récepteur 13 au deuxième guide 1, pendant le même temps , qui mesure l'émissivité et transmet l'information au circuit 15, qui la garde en mémoire .De plus le circuit 15 calcule l'écart entre les deux informations reçues * et ainsi de suite jusqu'au dernier guide 1'. En fonctionnement optimal , tel que réprésenté sur la figure 5, les écarts calculés par le circuit 15 entre le troisième et le quatrième , puis entre le quatrième et le cinquième guides sont sensiblement nuls. Par contre les écarts calculés entre le premier et le deuxième , puis entre le deuxième et le troisième sont positifs. Lorsqu'on s'écarte de ce fonctionnement normal , le circuit 15 ,actionne soit les moyens de chauffage 16, soit le moteur 17. Il en est ainsi lorsque l'écart des émissivités mesurées entre le quatrième et le cinquième guides est négatif cela correspond à un surséchage , auquel cas le circuit 15 commande soit la diminution du chauffage soit l'accélération du déplacement du tissu. Il en est également ainsi lorsque l'écart des émissivités entre le quatrième et le cinquième guide est positif ; cela correspond à une insuffisance de chauffage , auquel cas le circuit 15 commande soit l'augmentation du chauffage soit la diminution du déplacement du tissu. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'etre décrit à titre d'exemple non exhaustif, mais en couvre toutes les variantes. En particulier , le matériau plan en défilement continu peut etre un tissu ou n'importe quel type de matériau textile ,par exemple un tricot, ou non-textile , par exemple un non-tissé ou un papier. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation d'une installation de séchage d'un matériau plan en défilement continu caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer lsémissivité du matériau dans la gamme des micro-ondes lors de son déplacement en différents points situés à l'intérieur et au moins un point situé à la Sortie de l'enceinte de séchage, à suivre en permanence la courbe représentant l'évolution de l'émissivité du matériau le long de ces différents points et à commander les moyens de chauffage de l'enceinte ou les moyens de défilement du matériau de telle sorte que la valeur de 1 emissivité mesurée au point situé à la sortie de l'enceinte soit constamment au minimum de la courbe. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que on suit en permanence la courbe représentant l'évolution de I'émissivité du matériau le long des différents points en calculant les écarts des émissivités pour chaque groupe de deux points successifs et on commande les moyens de chauffage ou les moyens de défilement de telle sorte que les écarts constatés pour les deux derniers groupes soient constamment sensiblement nuls. 3. Dispositif de régulation d'une installation de séchage d'un matériau plan en défilement continu du type comprenant au moins un guide (1) de propagation des micro-ondes, fendu selon deux ouvertures destinées à laisser passer le matériau (4) en défilement, les deux ouvertures étant pratiquées de telle sorte qu'elles ne coupent pratiquement pas les lignes de courant présentes sur les parois du guide et que le plan passant par celles-ci soit dans une zone de champ maximum , parallèle au champ électrique dans le mode de propagation du guide, un récepteur amplificateur (13) relié au guide et capable de mesurer l'émissivité du matériau séjournant dans le guide et des moyens de commande des moyens de chauffage (16) de-l'enceinte ou des moyens (17) de défilement du matériau, caractérisé en ce qu il comprend a) un ensemble de guides d'onde de ce type traversés par le matériau au cours de son défilement depuis l'entrée jusqu'à la sortie de l'enceinte (11), comportant au moins trois guides (1) à l'intérieur de l'enceinte et un dernier guide (1') à l'extérieur à proximité de la sortie de l'enceinte, b) des moyens de calcul (15) aptes à suivre la courbe représentant l'évolution évolut in de l'émissivité du matériau (4) dans les différents guides et à actionner les moyens de commande (15) en sorte que l'émissivité du matériau dans le dernier guide (1') soit constamment au minimum de la courbe. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens de calcul (15) calculent les écarts des émissivités pour chaque jeu de deux guides successifs et actionnent les moyens de commande de sorte que les écarts pour les deux derniers jeux soient constamment nuls. 5. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que chaque guide d'onde (1,1') étant un guide rectangulaire fonctionnant sur le mode TEOl, terminé par deux courts-circuits fixes, le guide d'onde et les deux courts-circuits (7) sont en deux tronçons distincts (2,3) correspondant à une coupe selon le plan médian des deux grandes faces du guide et maintenus en position en regard l'un de l'autre avec un écartement (e) rendant possible le passage du matériau plan (4) sur toute la longueur du guide et en ce qu'il comporte un moyen de couplage magnétique monté sur l'une des extrémités de I'un des tronçons (2 ou 3) et relié au récepteur (13). 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen de couplage magnétique consiste en un fil conducteur rigide (5), pénétrant par l'un des courts-circuits (7) dans I'un (2) des deux tronçons du guide d'onde et dont la partie (8) située à l'intérieur du guide est recourbée en forme de boucle. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le fil conducteur (5) pénètre dans le tronçon (2) suivant l'axe longitudinal de symétrie dudit tronçon (2) ; et en ce que la partie (8) formant boucle est recourbée vers le court-circuit (7) suivant un arc de cercle compris entre 270 et 3600. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que la boucle (8) est sensiblement dans un plan qui fait un angle de l'ordre de 45 avec les grandes faces du guide.