Appareil pour le chauffage diélectrique. La présente invention se rapporte à un appareil pour chauffer des objets en matière diélectrique, notamment des bandes, au moyen d'un champ électrique uniforme à très haute fréquence et grande intensité produit par un générateur à cavité de résonance. On entend par très haute fréquence des fréquences supé rieures à 30 mégacycles.
Dans le domaine du chauffage diélectri que, on admet généralement que la quantité de chaleur. produite au sein de la charge, c'est- à-dire de la substance à chauffer ou sécher, augmente en même temps que la fréquence. Nous avons trouvé que l'emploi d'une très haute fréquence, de l'ordre de 90 mégacycles, est particulièrement utile, lorsqu'on l'emploie judicieusement au chauffage et séchage de bandes minces.
L'application adéquate de ce procédé re quiert la mise en ouvre d'un champ uniforme de grande intensité. Nous avons trouvé qu'un générateur à cavité de résonance à très haute fréquence peut satisfaire à ces conditions en y prévoyant une ouverture dans deux parois et en établissant un passage continu de la, bande, par exemple à travers la cavité de ré sonance, cette bande étant portée par une eourroie transporteuse qui passe par les deux ouvertures latérales de la cavité.
Il est connu, dans le domaine des cavités de résonance, que des ouvertures pratiquées dans les parois de celles-ci forment des sources d'énergie radiante, ce qui représente une dissipation d'énergie appréciable, et il est également connu que le rendement et l'effica cité d'une cavité de résonance augmentent avec la diminution de cette énergie dissipée.
Il en résulte qu'un" des buts essentiels de l'invention consiste à réaliser un générateur à cavité de résonance ayant des parois ou- . vertes formant l'.entrée et la sortie du maté riau à chauffer, et qui, malgré cela, possède de bonnes caractéristiques d'oscillation et une énergie de champ électrique suffisante pour assurer la production de la grande quantité . de chaleur requise.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique latérale. La fig. 2 est une coupe schématique selon 2-2 de la fig. 1, montrant seulement la ca vité de résonance de l'appareil,, ainsi que le circuit électrique extérieur.
La fig. 3 est une vue en plan d'une va riante de la, cavité de résonance.
La fig. 4 est une vue latérale en élévation d'une autre variante de- la cavité -de résonance. En se référant aux fig. 1 et 2, 10 montre une cavité de résonance possédant des plaques de condensateur 11 et 12 et des selfs d'induc tion en forme de lobes 13 et 14, de préférence des cylindres creux dont le diamètre interne est approximativement égal à trois fois la dis tance d'écartement entre les plaques 11 et 12; ces lobes pourraient aussi avoir une section rectangulaire ou autre, bien que la forme cy lindrique soit la plus commode.
De plus, les lobes 13 et 14 ont des bouts ouverts, mais cela n'est pas essentiel, bien qu'il soit nécessaire que le résonateur ou la cavité résonnante soit ouverte des deux côtés des plaques 11 et 12 afin de livrer passage à. la bande.
Nous avons constaté que pour une bande de la largeur 24 cm, le résonateur 10 peut avoir une longueur de 1,20 m et environ 30 cm de largeur avec un écartement. des plaques 11 et 12 de 3,8 cm; les cylindres 13 et 14 ayant un diamètre interne de 25 cm. Une telle ca vité de résonance, lorsqu'elle est chargée, oscillera aux environs de 90 mégacycles.
Le générateur comprend, outre la -cavité, un tube oscillateur haute fréquence 20, dont l'anode 21 est logée dans la plaque capacitive 22 qui est montée parallèlement et près de la plaque inférieure 12 du résonateur et dont l'anode et le ballon sont situés dans des ouver tures convenables des plaques 11 et 12, comme illustré à la fig. 2.
La grille 23 du tube 20 est reliée avec -un conducteur court 24 à la plaque de résonateur 11, et les deux bornes du fila ment 25 portent les conducteurs 26 et 27 pas sant par des ouvertures étroites 28 et 29 dans la plaque 11 jusqu'aux plaquettes de conden sateur. 30 et 31 respectivement, qui sont mon tées parallèlement aux et à mi-chemin entre les plaques 11 et 12, des côtés opposés du tube 20.
Ces plaques de condensateur 30 et 31 peu vent être déplacées par des moyens adéquats, non représentés, aux fins de réglage, entre les plaques 11 et 12, comme indiqué par les flèches.
La lettre P indique conventionnellement un groupe d'alimentation réglable, capable de fournir un voltage élevé à travers la self de choc 32 à la plaque 21, un potentiel de polari sation convenable à la grille par le conduc teur 33 et par la résistance de polarisation 34 jusqu'au lobe 14, et un courant de chauf fage du filament par les conducteurs 35 et 36 comportant les filtres à self 37 et 38 jusqu'aux bornes du filament 25. Le circuit ainsi décrit est en substance l'ancien circuit ultra audion , dans lequel la capacité plaque-filament est la capacité inter électrode plaque-filament du tube.
Afin d'augmenter la capacité plaque-filament dans le but d'obtenir un couplage suffisant de la grille et maintenir les oscillations, une capa cité supplémentaire est introduite à l'exté rieur du tube et comprend, en l'occurrence, l'utilisation des plaques de condensateur ré glables 30 et 31, situées dans le champ élec trique entre les plaques 11 et 12, et de ce fait couplées à la plaque capacitive 2\-3, reliée à l'anode et placée à courte distance de la pla que 12.
Il est clair que le potentiel de polari sation de grille est appliqué à la grille par voie du conducteur 33, lobe 14, plaque 11 et conducteur 24, tandis qu'un couplage anodi que et la mise en phase filament-grille est obtenue par les condensateurs réglables 30 et 31 dans le champ électrique du résonateur pour établir les oscillations à la, fréquence voulue.
En fonctionnement, un champ concentré et uniforme à haute-intensité est établi dans la section centrale de la cavité de résonance, entre les plaques 11 et 12 par suite du mon tage du système oscillant, le champ étant à angle droit avec les plaques 11 et 12 et s'éten dant entre celles-ci, comme indiqué par les lignes pointillées f.
Tout produit diélectrique qui doit être ra pidement séché ou chauffé peut être placé dans ce champ ou peut y passer de façon continue. Comme illustré, une courroie trans porteuse sans fin 40 est montée pour traverser le champ électrique entre les plaques 11 et 12 du résonateur 10, cette courroie passe d'abord sur un rouleau fou 43 qui sert à appliquer la. courroie sur la périphérie du rouleau 42. Le retour de la courroie passant du rouleau 43 au rouleau 41 est suspendu en dessous de l'appa reil, comme indiqué au dessin.
Tout type de courroie capable de résister à la chaleur intense dans la cavité de résonance peut être utilisé, mais nous préférons l'usage d'une courroie de caoutchouc à base de silicone, qui se conserve fort bien malgré la chaleur impo- sec. La bande à chauffer, caractérisée par la référence 44, est transportée à travers le ré sonateur sur la courroie 40, comme indiqué aux fig. 1 et 2. La fig. 2 montre également que la courroie 40 et la bande 44 occupent le plan médian entre les plaques 11 et 72 et pas sent entre la plaque 30 et le lobe 13.
Il est important de pouvoir régler 1a vitesse de pas sage de la bande dans le résonateur, et dans ce but on utilise un moteur de commande à vitesse variable ou bien une commande à vi tesse variable actionnée par un moteur à vi tesse constante.
La fig. 1 indique schématiquement, par les lignes hachurées, les contours de l'enveloppe extérieure 46 qui renferme le résonateur 10, et il en résulte que cette enveloppe est située entre le rouleau d'introduction et le rouleau de sortie de la bande, des ouvertures adéquates pour la courroie étant prévues dans l'enve loppe. Dans le cas où une atmosphère réfri gérée est désirée, et qu'une réfrigération du local entier 47 est exclue, on se contente de réfrigérer l'intérieur de l'enveloppe 46. Un appareil de réfrigération. quelconque peut être utilisé.
De même, le local 47 ou à défaut l'enveloppe 46 peuvent avoir un conditionne ment d'air, c'est-à-dire que le degré d'humi dité peut être abaissé suivant les nécessités.
Ainsi, le local 47 peut contenir soit de l'air à un degré de siccité voulu, soit un gaz inerte comme l'hélium. Comme illustré à la fig. 1, un ventilateur 48 fait circuler et dirige au moyen de tuyères 48a le gaz provenant du local 47 à travers l'extrémité de l'enveloppe 46, de manière à créer une circulation de gaz à travers le champ électrique, ce gaz étant ensuite déchargé à l'extrémité opposée de l'en ceinte par une ouverture 49.
Ainsi, une circu lation permanente d'une atmosphère séchante est entretenue dans l'enveloppe 46, et en par ticulier à travers le champ électrique du réso nateur où la bande est en cours de séchage, emportant les matières volatiles et l'eau évapo rée par la bande. Tous moyens convenables peuvent être mis en oeuvre pour réaliser les différents buts poursuivis, et ces moyens peu vent être fournis par les fabricants spécialisés. Le brin de retour de la courroie est situé à la partie inférieure de l'enveloppe 46.
Tous moyens adéquats pour supporter l'enveloppe peuvent être envisagés, et comme l'invention ne les concerne pas, leur description n'est pas donnée. De même, le résonateur devra évi demment être monté d'une manière adéquate à l'intérieur de l'enveloppe 46, mais ces dé tails de montage sont du domaine des gens du métier et ne figurent pas dans cette descrip tion. Cependant, la fig. 1 indique schémati quement l'utilisation de l'isolateur 50 pour supporter le résonateur par les lobes.
Dans certains cas, lorsqu'on traite une bande très large, de l'ordre de 105 cm ou da vantage, il devient difficile de maintenir les oscillations dans le résonateur vu l'impor tance de l'installation; on peut alors prévoir l'emploi de deux résonateurs distincts 10a et 10b qui--peuvent osciller facilement si l'on prévoit une coupure de la section centrale suivant un plan vertical placé diagonalement tout en séparant quelque peu les deux sec tions (fig. 3).
En se référant à la fig. 3, on voit que les sections de la plaque centrale sont séparées par une fente diagonale 60 ayant quelques pouces de largeur et située dans un plan diagonal vertical, de sorte que les plaques supérieure et inférieure du réso nateur 10a se terminent suivant un plan verti cal diagonal 61, tandis que les plaques cen trales du résonateur 10b se terminent suivant tin plan vertical diagonal 62, lesdits plans étant parallèles et espacés mutuellement de quelques pouces.
En l'occurrence, les deux ré sonateurs résultant de la coupe le long du plan diagonal sont indépendants et doivent être excités individuellement.
De ce fait, chaque résonateur possède son tube oscillateur haute fréquence propre, qui peut être -du type illustré à la fig. 2. La vue en plan de la fig. 3 montre les deux tubes haute fréquence, comme indiqué en 20a et 20b, montés chacun dans son résonateur correspon dant, avec les connexions nécessaires au réso nateur et au groupe d'alimentation suivant la fig. 2.
La courroie de transport et la bande sont montrées à la fig. 3 par pointillés en 64, et comme on le voit, elles passent par la sec tion centrale des résonateurs entre les tubes 20a et 20b.
Chacun des deux résonateurs 10a et 10b de la fig. 3 oscillera individuellement, for mant le même type de champ électrique trans versal entre les deux plaques centrales. Il est clair que tout point de la bande passant par le résonateur sera porté en dehors du champ électrique pendant la traversée de la fente-60, mais chacun de ces points de la bande devant parcourir la même distance dans cette fente pendant le même laps de temps, et le chauf fage uniforme est de la ,sorte assuré sur toute la largeur de la bande.
Les deux résonateurs accouplés selon la fig. 3. peuvent ainsi per mettre le chauffage de bandes de plus grandes largeurs que dans le cas d'un résonateur uni que selon les fig. 1 et 2.
La fig. 4 est une variante de résonateur représenté à la fig. 1. En effet, la section centrale est formée de plaques lle et 12c, qui sont courbées pour s'adapter aux articles qui doivent être chauffés. Dans le cas particulier, ces articles sont des portemanteaux en ma tière plastique portés par une bande de trans port incurvée 40c et guidés aux extrémités par des guides en céramique 70.
L'appareil de chauffage diélectrique se lon l'invention peut être utilisé pour le chauf fage rapide et uniforme des matériaux non conducteurs les plus divers et particulière ment au séchage des \bandes de grandes lon gueurs, pour le collage de feuilles plastiques, pour le séchage de papiers enduits ou non, etc.