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Etre
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DANS
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LG4
(1)
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CES
(1)
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Fre
(1)
[11][_]
Physical
(9/ 11)
[12][_]
de 2450 MHz
(3)
[13][_]
200 Megahertz
(1)
[14][_]
3 mm
(1)
[15][_]
172 mm
(1)
[16][_]
124 mm
(1)
[17][_]
43 mm
(1)
[18][_]
31 mm
(1)
[19][_]
62 mm
(1)
[20][_]
~ 31 mm
(1)
[21][_]
Generic
(1/ 2)
[22][_]
metal
(2)
[23][_]
Molecule
(1/ 2)
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DES
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2520160A1
Family ID 8098992
Probable Assignee Sairem Sarl
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE TRAITEMENT HO
EN Title HOMOGENEOUS THERMAL TREATMENT OF MATERIALS BY MICROWAVES -
TRANSMITTED BY PAIRS OF AERIALS PENETRATING THE WAVEGUIDES
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF DE TRAITEMENT DES MATERIAUX PAR
LES MICRO-ONDES PARTICULIEREMENT ADAPTE AU TRAITEMENT DE PRODUITS AU
DEFILE. L'INVENTION PERMET UNE REPARTITION HOMOGENE DE LA DENSITE DE
L'ENERGIE DANS L'ESPACE OU SE TROUVE LE PRODUIT A TRAITER.
LE DISPOSITIF EST CONSTITUE D'UN OU PLUSIEURS GUIDES D'ONDES 6
ALIMENTE PAR UN GENERATEUR PAR GUIDE. CHAQUE GUIDE SUPPORTE DES
ANTENNES 1, 2, 3, 4 GROUPEES PAR PAIRES 1, 2 ET 3, 4 ISOLEES
ELECTRIQUEMENT DE CELUI-CI PAR L'ISOLANT 5.
LA DISTANCE ENTRE DEUX TRONCONS D'ANTENNES D'UNE MEME PAIRE A
L'INTERIEUR DU GUIDE EST DE LG4. LA DISTANCE ENTRE LES TRONCONS
EMETTEURS DE LONGUEUR L2 EST DE L4 A L'EXTERIEUR DU GUIDE. CES
TRONCONS EMETTEURS SONT PARALELES A LA FACE DU GUIDE TRAVERSEE PAR LES
ANTENNES ET PARALLELES ENTRE EUX.
Appts. for the thermal treatment of material by microwaves consists of
an ultra-high frequency generator delivering its energy to the inside
of a rectangular metal wave guide with a short-circuit plate at each
end. One or more pairs of adjustable aerials traverse one face of the
guide to transmit the energy from the interior of the guide in the
direction of the material to be irradiated. The electromagnetic energy
profile radiated from the guide can be tailored to the dielectric
properties of the material being treated and its distribution within
the treatment chamber. The treatment field is homogeneous. Energy
transfer to the material is good because of the electric field
parallel to the largest dimension of the material. There are not
dangerous interactions between the emissions of different guides.
Description
_________________________________________________________________
L'invention est relative a un dispositif de traitement thermique de
materiaux mettant en oeuvre les hyperfrequences.
On sait que la mise en oeuvre industrielle, scientifique et medicale
des hyperfrequences combine generalement trois sous-ensembles: un
generateur d'hyperfrequences, un guide d'ondes et un applicateur qui
renferme la matiere a traiter.
Le generateur d'ondes est generalement constitue d'un klystron ou d'un
magnetron qui delivre son energie electromagnetique a l'interieur d'un
guide d'ondes metallique de section generalement rectangulaire, l'onde
est ensuite guidee jusqu'a l'applicateur constitue generalement d'une
enceinte metallique ou cavite, dans laquelle se trouve le materiau que
l'on desire chauffer: l'energie electromagnetique des ondes est
transformee en energie thermique lorsque la matiere renfermee dans
l'applicateur a les proprietes dielectriques requises et que les ondes
electromagnetiques sont couplees correctement au materiau.
On connait ainsi de nombreuses applications mettant en oeuvre les
ondes guidees e des frequences superieures a 200 Megahertz. De telles
applications font souvent appel a des guides d'ondes debouchant
directement dans la cavite metallique. D'autres systemes font appel a
des guides d'ondes a fentes rayonnantes; dans ce cas, le guide d'ondes
de section generalement rectangulaire est caracterise par des fentes
sur au moins une de ses faces; ces fentes permettent aux ondes
electromagnetiques de rayonner dans l'applicateur. Des systemes plus
elabores font eventuellement appel a des antennes rayonnantes
disposees sur une ou plusieurs faces du guide d'ondes.
Les systemes connus presentent de nombreux inconvenients. Le champ
electromagnetique est generalement d'une tres mauvaise homogeneite
dans les differents points de l'applicateur; le traitement thermique
du materiau devient alors aleatoire, puisque celui-ci chauffe
preferentiellement aux points ou la densite d'energie
electromagnetique est la plus importante.
D'autres defauts des systemes connus sont l'existence d'ondes
stationnaires a l'interieur des guides d'ondes et des interactions
dangereuses entre les ondes rayonnees emanant de plusieurs guides.
La presente invention a pour objet d'eliminer ces inconvenients
couramment rencontres. Les avantages qui resultent de la mise en
oeuvre de l'invention peuvent s'enumerer ainsi - Possibilite de regler
le profil de l'energie electromagnetique rayonnee a l'exterieur d'un
guide d'ondes selon les particularites dielectriques des materiaux a
traiter et selon la repartition des dits materiaux a l'interieur de la
cavite.
- Regularite et hosogeneitedu champ electromagnetique dans le materiau
a traiter.
- Bon transfert de l'energie electromagnetique au materiau grace au
champ electrique incident parallele a la plus grande dimension dudit
materiau.
- Absence d'interactions dangereuses entre les guides emetteurs, que
la cavite soit tres amortie ou qu!elle soit presque a vide.
L'invention a egalement pour but de permettre la realisation de
dispositifs siwples, economiques et modulaires destines au traitement
de materiaux quelles que soient leurs epaisseurs en statique ou au
defile.
Le dispositif conforme a l'invention est caracterise en ce qu'il
coaprend seul ou en combinaison - Un ou plusieurs generateurs
hyperfrequences delivrant l'energie dans un ou plusieurs guides
d'ondes de section preferentiellement rectangulaires, disposes
generalement dans un meme plan bout a bout et/ou cote a cote.
Chaque guide d'ondes etant termine a chacune de ses deux extremites
par une plaque de court-circuit. Avantageusement, chaque guide d'ondes
est alimente en son milieu ou a une de ses extremites par un seul
generateur.
- Une ou plusieurs paires d'antennes par guide d'ondes, isolees
electriquement de celui-ci, puisant l'energie hyperfrequences a
l'interieur du guide d'ondes, pour la reemettre en direction du
produit a irradier. Les formes desdites antennes sont caracterisees
par le fait que la distance entre deux troncons d'antennes d'une meme
paire a l'interieur du guide est de Ag/4 (Ag etant la longueur de
l'onde guidee pour la frequence de fonctionnement du generateur et les
caracteristiques dimensionnelles du guide d'ondes) et que la distance
entre deux troncons emetteurs d'antennes d'une meme paire a
l'exterieur dudit guide est de Ro/4 (Ro etant la longueur de l'onde
-dans l'air pour ladite frequence de fonctionnement du
generateur).Selon une caracteristique importante de l'invention, les
troncons emetteurs des antennes sont paralleles a la face du guide
d'ondes traversee par lesdites antennes, selon une caracteristique
complementaire, ces troncons emetteurs sont paralleles entre eux et
ont une longueur egale a Ro/2 ou a un multiple.
- Un plan support des produits ou des materiaux a irradier
sensiblement parallele au plan forme par les guides d'ondes et
parallele aux parties emettrices des antennes, caracterise en ce que
ce plan support n'absorbe pas et ne reflechit pas les hyperfrequences
et que sa distance est reglable par rapport au plan forme par les
guides d'ondes et la partie emettrice des paires ' antennes.
- Un plan metallique parallele au plan des guides d'ondes mais dispose
de l'autre cote du plan support caracterise en ce que les distances
entre ce plan metallique et le plan support d'une part, entre le plan
metallique et le plan des guides d'ondes d'autre part, peuvent etre
reglables independam ment l'une de l'autre.
Il existe differents modes de realisations de l'invention permettant
de respecter une distance Ag/4 a l'interieur du guide d'onde entre
deux an tennes d'une meme paire, ainsi que la distance Ro/4 entre les
troncons emetteurs des memes antennes externes au guide et paralleles
entre eux
1 / Les deux antennes formant une paire traversent une face du guide
selon deux points situes sur l'axe median xy a egale distance des deux
faces ad jacentes de ladite face.Les deux antennes sont
perpendiculaires a la face consideree et presentent une tres legere
courbure soit a l'interieur du guide, soit d l'exterieur de facon a
respecter les distances Ag et Bo pour les deux troncons internes et
externes perpendiculaires a la face du guide selon l'axe xy. Les deux
antennes sont alors inclinees parallelement a la face consideree du
guide et orientees preferentiellement de part et d'autre de l'axe xy
et perpendiculairement au-dit axe.
20/ La distance Ag a l'interieur du guide d'onde peut etre rendue
artificiellement egale a la distance ho en intercalant dans le guide
entre ces paires d'antennes ou entre les antennes d'une meme paire ou
en combinaison un ma teriau presentant des caracteristiques
dielectriques adequates. Dans ce cas les antennes peuvent alors avoir
une forme de L, dont une branche est perpendiculaire a la face du
guide selon l'axe xy. L'autre branche est alors parallele au guide a
une distance r E de celui-ci, selon une orientation perpendiculaire a
l'axe xy.
30/ Dans un troisieme mode possible de realisation de l'invention, les
antennes sont egalement en forme de L. La branche du L formant la
partie emettrice est toujours parallele a la face du guide d'ou est
issue la partie receptrice, mais les parties emettrices sont orientees
preferentiellement parallelement et symetriquement par rapport a l'axe
xy, la distance entre ces parties emettrices etant de Po/4. La cote
entre deux sections du guide d'ondes au point de passage de l'antenne
a travers la face consideree du guide d'ondes est de Gag/4.
40/ Dans un quatrieme mode possible de realisation de l'invention, on
peut utiliser le couplage magnetique entre la partie receptrice des
antennes et les ondes guidees. La partie exterieure au guide des
paires d'antennes aura alors preferentiellement la forme d'un T, alors
que la partie interne au guide aura une forme de boucle. La distance
d'entraxe des boucles sera de Agit4 et celle entre la partie
superieure et parallele des-dits T sera de Po/4.
Une caracteristique complementaire de l'invention est la-diposition du
generateur par rapport aux paires d'antennes permettant un rayonnement
uniforme de l'energie guidee au niveau de chaque antenne. Selon le
mode dapplica- tion desire de l'invention, le generateur peut etre
dispose au milieu du guide d'ondes si le nombre des paires d'antennes
est un nombre pair ou a une extremite du guide d'ondes, quel que soit
le nombre de paires d'antennes. Pour assurer ce rayonnement uniforme
la longueur r1 du troncon d'antennes interne au guide sera variable
d'une antenne a l'autre selon la disposition de cette antenne par
rapport au generateur. La cote rI est determinee en fonction du
couplage souhaite par rapport a l'onde propagee dans le guide.
D'autres buts, avantages et dispositions de 11 invention apparaitront
plus clairement a la lecture de la description de differents modes de
reali sation de l'invention qui suit, cette description etant faite
d'une maniere non limitative en se referant aux dessins ci-annexes sur
lesquels - La figure 1 illustre la vue en perspective d'un guide
d'ondes supportant deux paires d'antennes selon un premier mode
particulier de realisation de l'invention.
- La figure 2 illustre une vue des antennes de la figure 1 selon une
coupe Al-Al du guide d'ondes.
- La figure 3 illustre une vue des antennes de la figure 1 selon une
coupe Bj-Bl du guide d'ondes.
- La figure 4 illustre la vue en perspective d'un guide d'ondes
supportant deux paires d'antennes selon un deuxieme mode particulier
de realisation de l'invention.
- La figure 5 illustre une vue des antennes de la figure 4 selon une
coupe Bs-Bs du guide d'ondes.
- La figure 6 illustre la vue en perspective d'un guide d'ondes
supportant deux paires d'antennes selon un troisieme mode particulier
de realisation de l'invention.
- La figure 7 illustre une vue des antennes de la figure 6 selon une
coupe 4 -A6 du guide d'ondes.
- La figure 8 illustre la vue en perspective d'un guide d'ondes
supportant deux paires d'antennes selon un quatrieme mode particulier
de realisation de l'invention. - La figure 9 illustre la vue en
perspective d'un guide d'ondes supportant deux paires d'antennes selon
un cinquieme mode particulier derealisationde l'invention.
- La figure 10 illustre la vue en perspective d'un guide d'ondes
supportant deux paires d'antennes selon un sixieme mode particulier de
realisation de l'invention.
- La figure 11 illustre la vue d'une antenne de la figure 10 selon une
coupe
C- C du guide d'ondes.
- Les figures 12 et 13 illustrent tres schematiquement les coupes
longitudinales completes de deux guides d'ondes alimentes chacun par
un generateur selon deux modes particuliers de mise en oeuvre de
l'invention.
- La figure 14 illustre tres schematiquement un mode particulier
d'application de l'invention pour l'irradiation de materiaux au defile
par hyperfrequences selon une vue, en coupe longitudinale de plusieurs
guides d'ondes (Coupes selon
E-E de la figure 15).
- La figure 15 illustre tres schematiquement le meme mode de
realisation de l'invention que la figure 14 selon une vue en coupe
laterale de plusieurs guides d'ondes (Coupe selon D-D de la figure
14).
- La figure 16 illustre un mode particulier d'application de
l'invention particulierement avantageux pour traiter des produits en
masse.
Les antennes 1, 2, 3, 4, de la figure 1 sont couplees par paires (1,2)
et (3,4). Les troncons rectilignes internes I de ces antennes
representes sur les figures 2 et 3 sont perpendiculaires a la plus
grande face de largeur interne b du guide d'ondes metallique: 6 de
section interne a x b. Pour la fre- quence de 2450 MHz, on sait que
les cotes a et b standardisees sont respecti vexent de, 43 mu et 86
mu. Une rondelle isolante 5 permet d'isoler electriquement chaque
antenne du guide d'ondes. La partie externe des antennes est
caracterisee par les troncons E (representes sur la figure 2).Ces
troncons emetteurs E sont paralleles a la face du guide dont emergent
les antennes et sont orientes perpendiculairement a l'axe median xy de
ladite face; selon la figure 1 ces troncons E sont orientes
alternativement vers la gauche (antennes 1 et 3) et vers la droite
(antennes2 et 4) de l'axe xy. Les courbures pratiquees sur les
troncons C permettent de rapprocher les troncons emetteurs d'une meme
paire d'antennes, comme indique sur la figure 3, ces courbures sont
pratiquees a l'exterieur du guide d'ondes. Ces antennes peuvent etre
constituees de tout metal bon conducteur de l'electricite se
presentant sous la forme 'd'un fil de diametre d'environ 2 ou 3 mm et
pouvant se deformer a froid pour pratiquer de telles courbures.
La distance interne tI entre les troncons internes I d'une meme paire
d'antennes comme par exemple les antennes 3 et 4 sur la figure 3 a ete
determinee experimentalement satisfaisante lorsque tI Xg/4 et que QE
dis tance entre les troncons emetteurs E est egale a Ao/4 tandis que
la longueur t du troncon emetteur E est de Po/2. De meme, on a pu
determiner experimentalement la distance r E de la figure 2 (distance
entre le troncon emetteur E et la face du guide) comme satisfaisante
lorsque r E est sensiblement egale a Po/4. Dans ce qui precede
longueur de l'onde guidee selon la frequence consideree du generateur
et selon la cote b du guide d'onde.
= 341Ongueur de l'onde dans l'air selon la meme frequence du
generateur.
Dans le cas particulier d'une frequence de 2450 MHz et d'une cote b =
86 me on aura respectivement Ag = 172 mm et Bo = 124 mm donc t 3 43 mm
= 31 mm t = 62 mm r ~ 31 mm
Une telle disposition des paires d'antennes permet d'une part de
rendre nulle l'existence d'ondes stationnaires a l'interieur du guide
et d'autre part un excellent couplage entre les ondes guidees et les
antennes tout en gardant a ces antennes une surface apparente tres
faible.
Par ailleurs, le couplage maximum entre les antennes et l'espace a
irradier est realise grace au reflecteur forme par la face du guide
parallelement a la partie emettrice, de plus la propagation est
normale a cette face du guide. Pour obtenir un champ rayonne uniforme,
le couplage de chaque antenne est variable suivant le rang de cette
antenne par rapport au generateur. On peut definir le couplage de
l'antenne numero "n" comme n N-n+l n = numero d'ordre de l'antenne par
rapport au generateur
N = nombre total dantennes d'un c8te ou de l'autre du generateur
Le couplage "C" de chaque antenne par rapport a l'onde guidee au
niveau de celle-ci est fonction de la cote rI.La cote r1 est la
longueur de chaque troncon I rectiligne interne au guide d'ondes et
perpendiculaire a la face traversee du guide (figures 2 et 3).
La fonction entre le couplage "C" et rI est complexe. Bien que cette
fonction soit calculable par des formules connues, chaque application
fera l'objet d'un reglage empirique de cette cote rI par coulissage
selon tout procede mecanique connu des antennes dans les rondelles
isolantes 5.
Ainsi le reglage de chaque cote rI permet soit un rayonnement
identique en densite d'energie au niveau de chaque antenne soit une
adaptation du profil de la densite d'energie selon les
caracteristiques dielectriques et/ou geometriques du produit a
traiter.
A titre d'illustration, on indiquera ci-dessous la valeur des cotes rI
reglees experimentalement dans le cas d'un guide d'ondes sur lequel
ont ete adaptees 11 paires d'antennes realisees selon la figure 1.
Dans ce cas, les valeurs des densites de l'energie rayonnee
representent des differences de moins de 20 X en resonance et en
surtension importante entre les maximas et une les minimas selon des
points situes sur/ligne parallele au guide a une distance de 250 ws de
celui-ci.La frequence du generateur etant de 2450 MHz pour un guide
d'ondes standard.
N de la paire d'antenne 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 par rapport au
generateur
Cote rI en mu pour la
1ere antenne de la paire 12,5 13 13,5 14 14,5 15 16 17 18 19 22,5 par
rapport au generateur
Cote rI mu pour la 13 14 14,5 15 16, 18 19, 21 22 40
2eme antenne de la paire
Le mode de realisation selon les figures 4 et 5 presente les memes
caracteristiques que le mode de realisation selon les figures 1, 2 et
3. La seule difference est la position des courbures permettant de
respecter les cotes t E = Ao/4 et t = Ag/4 entre les antennes 7 et 8
et entre les antennes 9 et 10. Comme indique sur la figure 5, ces
courbures sont effectuees dans ce casa l'interieur du guide d'ondes.
Les cotes t, r E et rI restent identiques au mode de realisation
precedent.
Le mode de realisation de l'invention selon les figures 6, 7 et 8
utilise le principe physique connu-selon lequel la longueur de l'onde
propagee varie en fonction des caracteristiques dielectriques du
materiau dans lequel cette onde se propage.
Ainsi pour un materiau situe a l'interieur du guide d'ondes Agm =
Agm = longueur de l'onde guidee a l'interieur du materiau ' P
caracteristique dielectrique du materiau
Pour simplifier la realisation de l'invention, il peut etre
interessant de rendre les distances physiques egales entre les
troncons d'antennes internes au guide et entre les troncons externes
pour deux antennes d'une meme paire.
Si le guide etait rempli d'un materiau dielectrique cette
simplification serait realisee lorsque #gm = A0 soit lorsque
A 2450 MHZ pour un Ac
Dans la mise en oeuvre pratique de l'invention on choisit un materiau
ayant une constante dielectrique un peu plus elevee que la valeur
theorique ' definie ci-dessus et on adapte les formes geometriques
dudit materiau.
Selon les figures 6 et 7 les distances t entre les antennes (10 et 11)
et entre les antennes (12 et 13) sont identigues a l'interieur comme a
l'exte rieur du guide, cette distance est de: # = #0. Les antennes 10,
11, 12, 13
4 ont alors la forme de la lettre L. Des pieces 14, 15, 16, 17 de
formes cylindoriques de hauteurs egales a a, de diametre adequat,
entourent respectivement les troncons d'antennes 10, 11, 12, 13
internes au guide d'ondes 18, tout en isolant electriquement ces
antennes du guide.
Selon la figure 8, une piece 19-de section rectangulaire e x a est
disposee a l'interieur du guide 20 grace a une fente de largeur e
pratiquee le long du guide au milieu d'une de grandes faces de
celui-ci de part et d'autre de l'axe median xy.
Comme precedemment les antennes 21, 22, 23, 24 ont la forme de la
lettre L. Elles coulissent a l'interieur de la piece 19, qui les isole
du guide 20 grace a des trous distants de t = A pratiques dans cette
piece 19 perpendiculairement a la face fendue du guide. L'epaisseur e
de la piece 19 est adaptee empiriquement.
Bien evidemment dans les modes de realisation selon les figures 6, 7
et 8 les cotes rg, rI et t restent identiques aux modes de realisation
precedents.
Le mode de realisation selon la figure 9 utilise egalement des
antennes 24, 25, 26, 27 ayant la forme de la lettre L, groupees par
paires (24,25) et (26,27), isolees du guide metallique 28 par des
pieces isolantes 29, 30, 31, 32.
La particularite de ce mode de realisation de l'invention est
l'orientation des parties emettrices des antennes selon une direction
parallele a l'axe x,y. Les deux antennes (24,25) ou (26,27) d'une meme
paire sont orientees en sens inverse.
La distance t = gag/4 est donnee par la distance entre deux sections
laterales du guide aux points ou les antennes 24 et 25 traversent la
face B.
La distance tE est determinee par la distance entre les deux parties
emettrices des antennes. Les cotes t, re, et rI restent celles
indiquees dans ce qui precede.
Le mode de realisation illustre par les figures 10 et 11 montre une
possibilite de couplage magnetique entre l'onde guidee et les
antennes. Dans ce cas les antennes 30, 31, 32, 33 groupees par paires
(30,31) et (32,33) traversent preferentiellement une petite face de
cote interne a du guide d'ondes selon l'axe median zz'. Ce reglage du
couplage des boucles dans le guide est obtenu en orientant ces boucles
plus ou moins dans le champ, ceci par rotation de la piece 35. La
rondelle 5 est un materiau isolant. Quand cette boucle est
positionnee, on oriente parallelement entre elles les parties
emettrices par sur rotation/le sommet exterieur de la boucle. Ces
parties. Emettrices sont fixees par le milieu sur ce sommet, comme
indique a la figure 11. La partie metallique 35 est ensuite fixee par
soudage ou vissage sur le guide d'ondes 29. La hauteur r E reste egale
a Po/4. L'entraxe entre 2 antennes est A0/4; la distance Ag/4. est
beaucoup moins critique que dans le cas du couplage electrique, et
pour rapprocher cette cote, la dissymetrie de la boucle suffit.
Comme l'illustrent les figures 12 'et 13 chaque guide d'ondes muni de
paires d'antennes peut former une unite d'irradiation par
hyperfrequences.
Les caracteristiques de chaque guide emetteur sont determinees par les
applications desirees, en particulier par la densite de puissance
necessaire au traitement envisage a proximite de l'echantillon ou a
l'interieur de celui-ci.
Un irradiateur elementaire represente par la figure 12 comprend un
generateur 37, un guide d'ondes 38 represente en coupe longitudinale.
Chaque extremite du guide d'ondes est terminee par des plaques
metalliques de court-circuit 39 et 40. Le generateur de micro-ondes 37
delivre son energie a l'interieur du guide d'ondes par l'intermediaire
de son antenne emettrice -A.La distance de l'antenne A a la plaque de
court-circuit 39 permet la reflexion des ondes par cette plaque de
court-circuit, et une transmission optimum de l'energie aux antennes
41, 42, 43, 44, 45, 46, n -1, n, groupees par paires (41,42), (43,44),
(45,46), (n-l,n). Lesdites paires d'antennes se presentent selon l'un
quelconque desmodes de realisation decrit precedemment, l'adaptation
de la cote rI interne permet a chaque antenne de puiser une quantite
egale d'energie a l'interieur du guide quelque soit le rang de cette
antenne.La densite d'energie selon une ligne situee parallelement au
guide d'ondes a une distance quelconque de celui-ci pouvant etre tres
homogene, l'application de cette forme d'irradiateur est
particulierement avantageuse pour le traitement de produits
d'epaisseur constante. Lorsque le produit a traiter n'est pas
d'epaisseur constante, il est possible d'adapter par des reglages
simples les cotes rI pour obtenir la repartition souhaitee de la
densite d'energie dans l'espace.
Un irradiateur elementaire selon la figure 13 comprend un generateur
47 dont l'antenne emettrice 48 est situee a egale distance des plaques
de courtcircuit 49 et 50. Le guide d'ondes 51 supporte un nombre pair
de paires d'antennes. La moitie de ces paires d'antennes est situee a
droite du generateur, l'autre moitie, a gauche, par symetrie.
L'homogeneite du champ d'electromagnetique rayonne est comme
precedemment assuree par l'adaptation des cotes rI.
La cote rI du troncon interieur d'une antenne situee a gauche du
generateur est la meme que celle de l'antenne symetrique situee a
droite du generateur.
Les antennes 52, 53, 54, 55 groupees par paires (52,53) et (54,55) ont
respectivement des cotes r1 de rI 52 rI 53 r1 54 tu.55 respectivement
egales aux cotes r1 56 rI 57 greater than r1 58 rI 59 des antennes 56,
57, 58, 59 groupees par paires (56,57) et (58,59).
L'avantage des irradiations elementaires selon les figures 12 et 13 en
dehors de la possibilite de maitriser la repartition de l'energie
rayonnee, est de permettre des mises en oeuvres souples et tres
modulaires, permettant de resoudre de nombreux problemes poses par les
applications industrielles et scientifiques des micro-ondes.
Ainsi, des modules selon la figure 12 pourront etre mis bout a bout,
c'est gdire la plaque de court-circuit 39 contre la plaque de court
circuit 40 du module suivant. De meme, ces modules pourront etre mis
cote a cote dans un meme plan, mais a condition que les antennes d'un
guide soient disposees en quinconce par rapport au guide suivant, ce
qui conduira encore a une amelioration de la repartition homogene de
la densite d'energie si c'est le but recherche. Le nombre des modules
elementaires determinera la puissance totale de l'irradiateur, la
proximite de ces modules determinera la densite moyenne d'energie du
niveau de la surface du materiau a traiter. les figures 14 et 15
illustrent un mode de mise en oeuvre particulier des irradiateurs
modulaires pour le traitement de materiau au defile.
La figure 14 est une vue en coupe de l'ensemble irradiateur selon une
coupe longitudinale des guides d'ondes irradiateurs disposes bout a
bout (coupe E-E de la figure 15). La figure 15 est une vue en coupe de
l'ensemble irradiateurselon une coupe laterale des guides d'ondes
irradiateurs disposes cote a cote (coupe D-D de la figure 14). les
guides d'ondes irradiateurs 38 et 51 de la figure 14 sont identi
quesaceuxrepresentes aux figures 12 et 13. Ils sont termines par les
plaques de court-circuit 39, 40 et 49, 50. Les guides 51 sont
identiques aux guides 61, 62,63, 64 representes en coupes
transversales sur la figure 15. L'ensemble des guides d'ondes est
supporte par un plan metallique 60 dont emergent les paires d'antennes
67, 68, 69, 70, 71, 72, 73..., comme cela a ete decrit precedemment,
les parties emettrices de ces paires d'antennes sont paralleles au
plan 60. La longueur des guides 38, 51 ainsi que les distances entre
chaque ligne de guides 61, 62, 63, 64, determineront la puissance
totale de l'installation ainsi que la densite d'energie au niveau du
materiau a traiter 65 dispose sur un plan support 66.Ce plan support
66 est constitue d'un materiau non metallique n'absorbant pas les
micro-ondes.
De facon a obtenir un couplage optimum entre les ondes emises par les
parties emettrices des paires d'antennes 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73
etc... et le produit a traiter 65, ia distance n entre le plan 60 et
le plan support 66 est reglablemecaniquement, le plan 60 des guides
d'ondes est naturellement parallele au plan support 66. Une surface
reflechissante metallique 74 est d'autre part dlsposee parallelement
au plan 66 mais de l'autre cote de celuici par rapport au plan 60. La
distance in entre les plans 74 et 66 est egalement reglable
mecaniquement. Le reglage des distances m et n permet d'obtenir d'une
part la resonance, d'autre part le couplage optimum entre les ondes et
le materiau 65.
Selon un mode particulier de realisation de 1 invention, le plan
support 66 pourra etre une partie de tapis roulant ou de bande
transporteuse dont l'entree a l'interieur de l'applicateur se fera en
75 et la sortie en 76. Les entrees et sorties 75 et 76 sont munies de
dispositifs connus de protection qui evitent la propagation des ondes
electromagnetiques vers l'exterieur de l'applicateur. L'applicateur se
presente selon un caisson metallique clos forme par les plaques
metalliques 74, 60, 77, 78, 79, 80, 81,- 82.Ainsi, grace a
l'orientation de la partie emettrice des paires d'antennes selon une
direction parallele a la plus grande dimension du materiau a traiter
65 et grace a l'optimisation du couplage entre les ondes et le
materiau par les plaques 60 et 74, on peut arriver a traiter avec un
rendement excellent dans un meme applicateur des produits tres
differents dans leur dimension, dans leur constante dielectrique a
l'ambiance et en temperature, dans leur masse, etc.
La figure 16 illustre un mode particulier d'application de l'invention
avantageusement adapte au traitement des produits se presentant
enmasse.
Le produit a traiter 83 est supporte par exemple par un plateau
circulaire 84 en rotation mecanique autour de l'axe 85. L'applicateur
est constitue par un caisson metallique forme par les plaques 86, 87
et par les plans 88 et 89 sur lesquels sont disposes les guides
d'ondes. L'echantillon est introduit dans la cavite par la porte 90.
Les guides d'ondes rayonnants 91 et 92 sont du type de ceux
representes respectivement par les figures 12 et 13. Une telle
configuration permet de traiter des produits en masse avec une
repartition relativement homogene de la densite d'energie.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 - Dispositif d'irradiation par micro-ondes forme par un generateur
d'hyperfrequences delivrant son energie a l'interieur d'un guide
d'ondes rectangulaire termine a chaque extremite par une plaque de
court-circuit, une face du guide etant traversee par une ou plusieurs
paires d'antennes isolees electriquement de celui-ci,caracterise'en ce
que - la distance a l'interieur du guide entre les troncons internes
de deux antennes formant une paire est de Gag/4. - la distance a
l'exterieur du guide entre les troncons emetteurs de deux antennes
formant une paire est de Tao/4. - les troncons emetteurs d'antennes
situes a l'exterieur. du guide sont paralleles entre eux et paralleles
a la face du guide dont les antennes emergent a une distance
sensiblement egale a axe/4 de ladite face. - les longueurs des
troncons emetteurs des antennes sont de X02 (ou un multiple de cette
longueur). Ag: est la longueur de l'onde guidee pour la frequence de
fonctionnement du generateur et pour la forme geometrique du guide
d'ondes. Ao: est la longueur de l'onde dans l'air pour la meme
frequence de fonctionnement du generateur.
2 - Guide d'ondes irradiateur selon la revendication 1 caracterise en
ce. que les antennes emergent du guide d'ondes a des points situes sur
l'axe median xy de la face consideree du guide, les distances Tao/4
entre les tron cons emetteurs et Gag/4 entre les troncons internes de
deux antennes formant une paire obtenue par une courbure pratiquee
soit a l'interieur du guide, soit a l'exterieur a proximite du point
d'isolation, les troncons internes etant rectilignes, les troncons
emetteurs etant orientes dans une direction perpendiculaire a xy mais
alternativement en sens opposes.
3 - Cuide d'ondes irradiateur selon la revendication 1 caracterise en
ce que les distances geometriques entre les troncons d'antennes
internes au guide et les troncons externes d'antennes formant une
paire sont identiques grace a un materiau de caracteristiques
dielectriques adequates et de formes geometriques definies intercale
dans le guide entre les troncons internes d'antennes de facon a
modifier la longueur de l'onde guidee et a la rendre egale a Ao, les
troncons d'antennes internes etant rectilignes.
4 - Guide d'ondes irradiateur selon la revendication 1 caracterise en
ce que les antennes ont la forme de la lettre L, une branche du L
formant, la partie emettrice, une partie de l'autre branche formant la
partie interne au guide, les distances internes Gag/4 et les distances
externes Ao/4 etant determinees par les trajets moyens des ondes - les
points de passage des antennes a travers la face du guide sont situes
a des distances de Ao/8 de part et d'autre de l'axe median xy. - la
distance entre deux sections du guide'selon deux plans perpendi-
culaires a xy aux deux points de passage des antennes d'une meme prise
est de Gag/4 des parties emettrices sont orientees parallelement a xy
mais alternativement en sens inverse.
5 - Guide d'ondes irradiateur selon la revendication 1 caracterise en
ce que les troncons d'antennes situes a l'interieur du guide ont une
forme de boucle et les troncons externes la forme de la lettre T, la
partie superieure du T formant le troncon emetteur oriente
perpendiculairement aux aretes du guide.
6 - Guide d'ondes irradiateur selon une quelconque des revendications
precedentes caracterise en ce que les dimensions geometriques ou les
orientations des troncons d'antennes internes au guide d'ondes sont
variables d'une antenne a l'autre proportionnellement au flux
d'energie electromagnetique du niveau de l'antenne consideree de
maniere que l'energie puisee a l'interieur du guide soit identique
pour chaque antenne ou eventuellement que le profil de l'energie emise
a l'exterieur du guide soit adapte a la repartition de la
densited'energie recherchee selon les caracteristiques physiques du
produit a traiter.
7 - Dispositif d'irradiation par micro-ondes compose de guides d'ondes
irradiateurs selon l'une quelconque des revendications precedentes
caracterise en ce que les guides d'ondes irradiateurs peuvent etre mis
bout a bout ou face a face pour former un plan d'irradiation de
dimensions et de puissances modulables.
8 - Dispositif de traitement de materiaux par micro-ondes selon la
revendication 7 caracterise en ce que les materiaux a traiter sont
disposes sur un plan support insensible aux micro-ondes sensiblement
parallele au plan d'irradiation et parallele a un plan metallique
reflecteur dispose de l'autre cote du plan support par rapport au plan
d'irradiation, le plan d'irradiation et ledit plan metallique etant
constitutifs d'une cavite metallique fermee autour du produit a
traiter.
9 - Dispositif de traitement de materiaux par micro-ondes selon la
revendication 8 caracteriseen ce que les distances entre le plan
support et le plan d'irradiation d'une part, et entre le plan support
et le plan reflecteur d'autre part sont reglables independamment l'une
de l'autre.
10 - Dispositifs de traitement de materiaux au defile par micro-ondes
selon les revendications 8 et 9 caracterise en ce que Ieplan support
du materiau est une partie d'un tapis roulant qui traverse la cavite
metallique.
11 - Dispositif d'irradiation par micro-ondes selon une quelconque des
revendications 1 a 7 caracterise en ce que les guides d'ondes
irradiateurs peuvent 8tre-disposes dans des plans differents selon les
caracteristiques physiques du materiau a traiter notamment lorsque
celui-ci se presente sous une forme massique.
12 - Tout produit ayant au cours de sa phase de fabrication subi un
traitement aux hyperfrequences en vue d'un chauffage, d'une
polymerisation, d'une deshydratation, d'un changement d'etat physique
a l'aide d'un dispositif conforme a l'une quelconque des
revendications precedentes.
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