Brevet FR2669412A1 — publié le 19920522

"Enceinte de séchage à rayonnement ultraviolet" La présente invention concerne d'une manière générale les fours de séchage du genre comportant, le long d'un convoyeur apte à porter les objets à sécher, une enceinte de séchage dans laquelle intervient au moins une lampe à rayonnement ultraviolet. De tels fours de séchage sont par exemple mis en oeuvre en aval d'une machine d'impression lorsque l'encre utilisée pour l'impression des objets concernés est une encre polymérisable. L'un des problèmes à résoudre dans la réalisation des fours de séchage de ce type tient à la nécessité qu'il y a d'assurer une efficacité maximale à la lampe à rayonnement ultraviolet mise en oeuvre. De manière usuelle, l'enceinte de séchage dans laquelle elle intervient comporte, outre deux parois transversales d'extrémité, une paroi globalement cylindrique dont les génératrices sont parallèles à la direction d'avance du convoyeur associé. Cette paroi cylindrique a à charge de former réflecteur. Elle est usuellement pour ce faire en tôle polie. Par exemple, le profil de sa section transversale est elliptique, pour concentration par focalisation du rayonnement sur les objet à sécher, la lampe à rayonnement ultraviolet correspondante intervenant alors suivant un plan, dit ci-après par simple commodité plan de rayonnement, qui, parallèle à ses génératrices, est perpendiculaire à son plan longitudinal de symétrie et contient l'un des foyers de sa section, tandis que les objets à sécher, dûment portés par le convoyeur associé, circulent suivant un plan, dit ci-après par simple commodité plan de défilement, qui, parallèle au plan de rayonnement, contient l'autre de ces foyers. La tôle mise en oeuvre est alors lisse. Si cette disposition convient à la rigueur pour les objets de relativement petite surface, il n'en est pas de même pour ceux présentant une surface relativement développée, comme cela est le cas par exemple de flacons posés droits sur le convoyeur qui les porte. I1 a été proposé, dans ce cas, de mettre en oeuvre, non plus de la tôle lisse, mais, pour la constitution de facettes, de la tôle martelée, pour que la réflexion sur la paroi cylindrique correspondante conduise non plus à une focalisation du rayonnement, mais, au contraire, à une diffusion plus générale de celui-ci dans l'ensemble du volume intérieur à cette paroi cylindrique. Par mesure de simplicité, le profil de la section transversale de celle-ci est alors à ce jour circulaire. Mais, lorsque les objets à sécher présentent un certain développement en hauteur, et c'est le cas des flacons, il est fréquemment observé que leur pied reçoit moins d'énergie de rayonnement que leur tête, et que, par conséquent, le séchage à leur pied se fait dans de moins bonnes conditions qu'à leur tête, ce qui, les conditions étant égales par ailleurs, impose d'allonger en conséquence les temps de parcours dans l'enceinte de séchage, au détriment de la productivité. La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'uniformiser au mieux dans ce cas les conditions de séchage et conduisant en outre à d'autres avantages. De manière plus précise, elle a pour objet une enceinte de séchage à rayonnement ultraviolet du genre comportant une paroi globalement cylindrique dans le volume intérieur de laquelle intervient, suivant un plan dit ici plan de rayonnement, qui, parallèle à ses génératrices, est perpendiculaire à son plan longitudinal de symétrie, une lampe à rayonnement ultraviolet, cette enceinte de séchage étant d'une manière générale caractérisée en ce que le profil de la section transversale de sa paroi cylindrique est au moins pour partie formé d'arcs d'ellipse qui, d'une part, ont tous en commun un même premier foyer, situé sur l'axe suivant lequel se recoupent le plan de rayonnement et plan longitudinal de symétrie, et dont, d'autre part, les deuxièmes foyers respectifs sont échelonnés en hauteur perpendiculairement au plan de rayonnement. Ainsi, le rayonnement ultraviolet se trouve focalisé en une succession de zones, dites ci-après par simple commodité zones de focalisation, dûment échelonnées sur la hauteur des objets à sécher. Le nombre d'arcs d'ellipse mis en oeuvre pour le profil de la section transversale de la paroi cylindrique formant réflecteur peut être choisi au gré des nécessités, avec, bien entendu, si nécessaire, un lissage de ce profil d'un de ces arcs d'ellipse à l'autre. Mais, dans tous les cas, suivant un développement de l'invention, les angles solides sous-tendus par ces arcs d'ellipse par rapport au premier foyer qui leur est commun sont préférentiellement entre eux comme le carré de leurs grands axes respectifs. Ainsi qu'on le sait, ces grands axes sont égaux à la somme, constante, des distances séparant de leurs foyers respectifs chacun des points des arcs d'ellipse conernés, et, donc, à la distance de parcours du rayonnement pour les diverses zones de focalisation correspondantes. L'énergie de rayonnement reçue dans ces zones de focalisation étant inversement proportionnelle au carré de cette distance de parcours, tandis que celle émise est proportionnelle à l'angle solide correspondant, les objets à sécher reçoivent avantageusement ainsi une même énergie de rayonnement sur toute leur hauteur. Il en résulte, comme recherché, une uniformisation sur toute leur hauteur de leurs conditions de séchage. Conjointement, la distance de parcours du rayonnement se trouvant réduite par rapport à ce qu'elle est lorsque le profil de la section transversale de la paroi cylindrique formant réflecteur est circulaire, la puissance globale de l'enceinte de séchage suivant l'invention est avantageusement supérieure à celle d'une enceinte de séchage équivalente comportant une paroi cylindrique dont le profil de la section transversale est circulaire. Conjointement, son emprise au sol est avantageusement moindre. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une enceinte de séchage à rayonnement ultraviolet suivant l'invention, suivant la ligne I-I de la figure 2 la figure 2 en est une vue en coupe longitudinale, suivant la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est un diagramme illustrant l'établissement du profil de la section transversale de la paroi cylindrique que comporte cette enceinte de séchage la figure 4 est un diagramme analogue à celui de la figure 3 pour une variante de réalisation. Tel qu'illustré sur ces figures, l'enceinte de séchage à rayonnement ultraviolet 10 suivant l'invention comporte, d'une manière générale, une paroi globalement cylindrique 11 dans le volume intérieur 12 de laquelle intervient, suivant un plan P1 dit ici par simple commodité plan de rayonnement, qui, parallèle à ses génératrices, est perpendiculaire à son plan longitudinal de symétrie P2, une lampe à rayonnement ultraviolet 13. Suivant des dispositions, qui, ne relevant pas de la présente invention, ne seront pas décrites en détail ici, elle intervient le long d'un convoyeur 14, dont la direction d'avance est parallèle à ses génératrices, et sur lequel sont posés, suivant un plan P3 parallèle au plan de rayonnement P1, dit ici par simple commodité plan de défilement, les objets 15 à sécher. Par exemple, et tel que schématisé en traits interrompus à la figure 1, ces objets 15 sont des flacons, et ceux-ci sont posés droits sur le plan de défilement P3 du convoyeur 14. En pratique, la paroi cylindrique 11 est, à sa base, tronquée suivant deux génératrices, parallèlement au plan de défilement P3 du convoyeur 14. Suivant des dispositions qui, ne relevant pas non plus de la présente invention, ne seront pas non plus décrites en détail ici, l'enceinte de séchage 10 comporte également, disposées chacune respectivement aux extrémités de sa paroi cylindrique 11, deux parois transversales d'extrémité 17, qui, pour le passage des objets 15 à sécher, sont, l'une et l'autre, ajourées, à leur base, et en correspondance l'une avec l'autre, d'une échancrure de contour rectangulaire 18. En pratique, la lampe à rayonnement ultraviolet 13 mise en oeuvre forme un tube, qui s'étend en biais par rapport aux génératrices de la paroi cylindrique 11, et donc par rapport à la direction d'avance du convoyeur 14, et qui, pour sa fixation, fait saillie hors du volume intérieur 12 de la paroi cylindrique 11, à la faveur d'ajours 20 prévus à cet effet dans les parois transversales d'extrémité 17. Suivant l'invention, et ainsi qu'il ressort mieux du diagramme de la figure 3, le profil de la section transversale de la paroi cylindrique 11 est, au moins pour partie, formé d'arcs d'ellipse E1, E2, E3 ... Ei, qui, d'une part, ont tous en commun un même premier foyer C, situé sur l'axe suivant lequel se recoupent le plan de rayonnement P1 et le plan longitudinal de symétrie P2, et dont, d'autre part, les deuxièmes foyers Cl C1, C3 ... Cj respectifs sont échelonnés en hauteur perpendiculairement au plan de rayonnement P1. Par mesure de simplicité, seuls quatre arcs d'ellipse El, E2, E3, E4 ont été prévus sur la figure 3, à compter d'un point M1 supposé être situé dans le plan de défilement P3 du convoyeur 14. Par mesure de simplicité également, l'arc d'ellipse El est supposé s'étendre de ce point M1 à un point M2, l'arc d'ellipse E2 est supposé s'étendre du point M2 à un point M3, l'arc d'ellipse E3 est supposé s'étendre du point M3 à un point M4, et l'arc d'ellipse E4 est supposé s'étendre du point M4 à un point M5 situé dans le plan de ryonnement P1. Mais, en réalité, les arcs d'ellipse El, E2, E3, E4 ne sont pas nécessairement rigoureusement consécutifs les uns aux autres, un certain lissage étant au contraire pratiqué d'un de ces arcs d'ellipse à l'autre pour la continuité de surface de la paroi cylindrique 11 en cause. Dans la forme de réalisation représentée, le profil de la section transversale de la paroi cylindrique 11 au-delà du point M5, c'est-à-dire au-delà du plan de rayonnement P1, est un arc de cercle de centre C' situé entre ce plan de rayonnement P1 et le plan de défilement P3 du convoyeur 14 et de rayon R'. Bien entendu, les dispositions sont symétriques de part et d'autre du plan longitudinal de symétrie P2. Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 3, tous les deuxièmes foyers C1, C2, C3, C4 des arcs d'ellipse El, E2, E3, E4 sont échelonnés le long d'une même droite D contenue dans le plan longitudinal de symétrie P2. Sur la figure 3, cette droite D se confond donc avec la trace de ce dernier. En pratique, ces deuxièmes foyers C1, C2, C3, C4 sont les points milieux de segments de droite successifs Z1, Z2, Z3, Z4, qui, échelonnés en hauteur à compter du plan de défilement P3 du convoyeur 14, ont tous une même longueur H, et qui correspondent chacun respectivement à des zones de focalisation distinctes pour les objets 15 à sécher. Soit S1, S2, S3, S4 les angles solides sous-tendus par les arcs d'ellipse El, E2, E3, E4 par rapport au premier foyer C qui leur est commun. Préférentiellement, et pour les raisons exposées précédemment, ces angles solides S1, S2, S3, S4 sont entre eux comme le carré des grands axes Al, A2, A3, A4 des arcs d'ellipse El, E2, E3, E4 correspondants. Autrement dit SI = S2 = S3 = S4 (I) (au)2 (A2)2 (A3)2 (A4)2 Ainsi qu'on le sait, dans une ellipse, la somme des distances d'un quelconque point aux deux foyers est égale au grand axe. Autrement dit pour l'arc d'ellipse El : M1CI + M1C = Al pour l'arc d'ellipse E2 : M1C2 + M2C = A2 pour l'arc d'ellipse E3 : M3C3 + M3C = A3 pour l'arc d'ellipse E4 : M4C4 + M4C = A4. Or les distances MlCl + M1C, M2C2 + M2C, M3C3 + M3C, et M4C4 + M4C correspondent aux distances de parcours du rayonnement ultraviolet entre la lampe à rayonnement ultraviolet 13 supposée concentrée au premier foyer C et les zones de focalisation Z1, Z2, Z3, Z4 supposées chacune respectivement concentrées aux deuxièmes foyers C1, C2, C3, C4 correspondants. La relation (I) ci-dessus exprime donc le fait que les angles solides S1, S2, S3, S4 sous-tendus par les arcs d'ellipse El, E2, E3, E4 sont entre eux comme le carré des distances de parcours correspondantes pour le rayonnement. Or l'énergie de rayonnement émise par la lampe à rayonnement ultraviolet 13 est directement proportionnelle à l'angle solide S1, S2, S3, S4 correspondant, tandis que l'énergie de rayonnement reçue par les objets 15 à sécher est inversement proportionnelle au carré de la distance Al, A2, A3, A4 parcourue dans l'intervalle par ce rayonnement. En satisfaisant à la relation (I), il est ainsi assuré que l'énergie de rayonnement reçue par chacune des zones de focalisation Z1, Z2, Z3, Z4 tout au long de la hauteur des objets 15 à sécher est sensiblement constante. Préférentiellement, la paroi cylindrique 11 ainsi constituée est une paroi à facettes. En pratique, elle est réalisée en tôle polie martelée. I1 en est préférentiellement de même pour les parois transversales d'extrémité 17. Les dispositions correspondantes étant bien connues par elles-mêmes, elle ne seront pas décrites plus en détail ici. Ainsi qu'on le notera, et tel qu'il ressort d'un tracé en trait interrompu sur la figure 3, la demi-largeur maximale L de la paroi cylindrique 11 est en toute hypothèse inférieure au rayon R" d'une paroi cylindrique 11" présentant une section transversale circulaire, qui, de centre C", a un profil passant à la fois par la propre zone sommitale de cette paroi cylindrique 11 et par son point M1. L'emprise au sol de l'enceinte de séchage 10 suivant l'invention s'en trouve avantageusement réduite d'autant. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 4, et pour tenir compte de la largeur des objets 15 à sécher, pour certains au moins des arcs d'ellipse El, E2, E3 ... ex, les deuxièmes foyers sont dédoublés, avec, pour la partie de gauche de la section, des deuxièmes foyers C'1, C'2, C'3 ... C'j échelonnés suivant une droite D' qui, parallèle au plan longitudinal de symétrie P2, se situe à gauche de celuici, et, pour la partie de droite de la section, des deuxièmes foyers C"1, C"2, C"3 ... C11i échelonnés suivant une droite D" qui, située à droite du plan longitudinal de symétrie P2, est symétrique de la précédente par rapport à ce dernier. Dans la forme de réalisation représentée, il en est ainsi que pour les seuls trois premiers deuxièmes foyers C'l- C"1, C'2-C"2 et C'3-C"3, tandis que le deuxième foyer C4 se situe, comme précédemment, sur la droite D. En outre, dans cette variante de réalisation, trois autres deuxièmes foyers C5, C6 ont été prévus sur cette droite D. Mais, bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe toute variante d'exécution. En particulier, le nombre de deuxièmes foyers mis en oeuvre est quelconque. REVENDICATIONS 1. Enceinte de séchage à rayonnement ultraviolet du genre comportant une paroi globalement cylindrique (11) dans le volume intérieur (12) de laquelle intervient, suivant un plan (P1), dit ci-après par simple commodité, plan de rayonnement, qui, parallèle à ses génératrices, est perpendiculaire à son plan longitudinal de symétrie (P2), une lampe à rayonnement ultraviolet (13), caractérisée en ce que le profil de la section transversale de ladite paroi cylindrique (11) est au moins pour partie formé d'arcs d'ellipse (El, E2, E3 ... Ej) qui, d'une part, ont tous en commun un même premier foyer (C), situé sur l'axe suivant lequel se recoupent le plan de rayonnement (P1) et le plan longitudinal de symétrie (P2), et dont, d'autre part, les deuxièmes foyers (C1, C2, C3 ... Cj) respectifs sont échelonnés en hauteur perpendiculairement audit plan de rayonnement (P1). 2. Enceinte de séchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deuxièmes foyers (C1, C2, C3 ... Cj) de tous les arcs d'ellipse (El, E2, E3 ... Ej) sont échelonnés le long d'une même droite (D) contenue dans le plan longitudinal de symétrie (P2). 3. Enceinte de séchage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, pour certains au moins des arcs d'ellipse (El, E2, E3 ... Ej), les deuxièmes foyers sont dédoublés, avec, pour la partie de gauche de la section, des deuxièmes foyers C'1, C'2, C'3 ... C'j) échelonnés suivant une droite (D'), qui, parallèle au plan longitudinal de symétrie (P2), se situe à gauche de celui-ci, et, pour la partie de droite de la section, des deuxièmes foyers (C"1, C"2, C"3 ... C"i) échelonnés suivant une droite (D") qui, située à droite du plan longitudinal de symétrie (P2), est symétrique de la précédente par rapport à ce dernier. 4. Enceinte de séchage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les deuxièmes foyers (Cl-C'l-C"1, C2-C'2-C"2, C3-C'3-C"3 ... Cj-C'j-C"i) sont les points milieux de segments de droite successifs (Z1, Z2, Z3 ... Zj) de même longueur (H). 5. Enceinte de séchage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les angles solides (S1, S2, S3 ... Sj) sous-tendus par les arcs d'ellipse (El, E2, E3 ... Ej) par rapport au premier foyer (C) qui leur est commun sont entre eux comme le carré de leurs grands axes (Al, A2, A3 A1). 6. Enceinte de séchage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que sa paroi cylindrique (11) est une paroi à facettes. 7. Enceinte de séchage suivant la revendication 6, caractérisée en ce que sa paroi cylindrique (11) est en tôle polie martelée. 8. Enceinte de séchage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la lampe à rayonnement ultraviolet (13) forme un tube qui s'étend en biais par rapport aux génératrices de sa paroi cylindrique (11).