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DESCRIPTION
TITRE : Réacteur à micro-ondes pour un traitement continu par micro-ondes
d'un milieu fluidique en écoulement
La présente invention se rapporte à un réacteur à micro-ondes pour
un traitement continu par micro-ondes d'un milieu fluidique en écoulement,
ainsi
qu'a une installation à micro-ondes associée et à un procédé de traitement
continu par micro-ondes d'un milieu fluidique en écoulement.
L'invention se situe dans le domaine du traitement continu par micro-
ondes d'un milieu fluidique en écoulement, tel qu'un milieu liquide, un milieu
visqueux, un milieu pâteux, un milieu en mélange diphasiques liquide/solide ou
liquide/gaz.
L'invention trouve une application favorite, mais non limitative, dans
le traitement thermique continu par micro-ondes de produits pompables,
notamment de produits agroalimentaires et notamment de produits liquides
homogènes ou de produits avec morceaux distribués régulièrement dans une
phase suffisamment porteuse.
En référence à la figure 1, il est connu de l'état de la technique
d'employer un réacteur à micro-ondes RM, appelé généralement réacteur
downstream , comprenant un tube d'écoulement TE en matière transparente
aux micro-ondes, un guide d'ondes GO raccordé à un générateur micro-ondes
et couplé au tube d'écoulement TE pour un traitement continu par micro-ondes
du milieu fluidique, et une enceinte EN à l'intérieur de laquelle s'étend au
moins
en partie le tube d'écoulement TE, une telle enceinte EN étant réalisée dans
un
matériau réfléchissant aux micro-ondes.
Comme visible sur cette figure 1, il est classique d'avoir, d'une part,
un tube d'écoulement TE s'étendant longitudinalement selon un axe
d'écoulement et, d'autre part, un guide d'ondes GO ayant une section
rectangulaire avec deux grands côtés GC (i.e. côtés ayant la plus grande
dimension) et deux petits côtés PC (ie. côtés ayant la plus petite dimension),
où
les grands côtés GC du guide d'ondes GO sont orthogonaux à l'axe
d'écoulement, tandis que les petits côtés PC du guide d'ondes GO sont
parallèles à l'axe d'écoulement.
Un tel réacteur downstream , également décrit, par exemple, par
le document US 2006/0213759, s'avère relativement efficace pour des milieux
fluidiques peu absorbants, c'est-à-dire ayant un faible coefficient de perte
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diélectrique (ou un faible angle de perte, une faible tangente de perte, une
faible
tangente delta ou un faible facteur de pertes). En effet, avec un milieu
fluidique
peu absorbant, les microondes traversent assez facilement le milieu fluidique
car
les pertes diélectriques sont faibles et de plus le champ absorbé dans le
milieu
fluidique est assez homogène.
Par contre, un tel réacteur downstream s'avère relativement peu
efficace pour des milieux fluidiques absorbants, voire très absorbants, c'est-
à-
dire ayant un fort coefficient de perte diélectrique (ou un fort angle de
perte, une
forte tangente de perte, une forte tangente delta ou un fort facteur de
pertes),
comme par exemple des milieux à base d'eau, certains solvants pour
l'extraction,
des produits agro-alimentaires comme de la compote, certains produits
chimiques, etc.
En effet, comme représenté sur la figure 3, le champ électrique (Ey)
dans un guide d'onde de section rectangulaire est typiquement distribué
parallèlement aux petits côtés (b) du guide d'onde, et est maximum aux milieux
des grands côtés (a) du guide d'onde. Ainsi, dans le cas d'un réacteur
downstream avec un milieu fluidique absorbant, le champ électrique va,
d'une part, avoir du mal à pénétrer dans le milieu et, d'autre part, réfléchir
les
ondes car le champ électrique va voir une frontière et un changement très
brutal
des pertes diélectriques au niveau du tube d'écoulement parce que:
- le champ électrique est parallèle aux petits côtés PC du guide d'ondes GO
et
est donc parallèle au tube d'écoulement TE dans lequel s'écoule le milieu
fluidique, et
- le champ électrique est maximum aux milieux des grands côtés GO du guide
d'ondes GO, soit à l'endroit où est placé le tube d'écoulement TE.
En conséquence, dans un réacteur downstream , le champ
électrique va comme rencontrer un miroir et être en grande partie, ou du moins
dans une proportion non négligeable, réfléchi vers le générateur micro-ondes,
quand à la partie du champ absorbée, elle ne le sera que du côté du générateur
micro-ondes car les ondes ne peuvent traverser le milieu fluidique absorbant.
En
conséquence, cette conformation du réacteur downstream crée localement
un point chaud, et le chauffage devient donc hétérogène et inefficace.
La présente invention a notamment pour but de proposer un réacteur
à micro-ondes pour un traitement continu par micro-ondes d'un milieu fluidique
en écoulement, qui soit particulièrement adapté à la fois pour les milieux
fluidiques peu absorbants et aussi pour les milieux fluidiques très
absorbants.
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Un but de l'invention est de permettre un chauffage homogène ou
uniforme, sans point chaud localisé au niveau du milieu fluidique.
A cet effet, elle propose un réacteur à micro-ondes pour un
traitement continu par micro-ondes d'un milieu fluidique en écoulement, un tel
réacteur à micro-ondes comprenant :
- un tube d'écoulement, en matière transparente aux micro-ondes, s'étendant
longitudinalement selon un axe d'écoulement pour un écoulement du milieu
fluidique le long dudit axe d'écoulement ;
- un guide d'ondes d'entrée s'étendant selon un axe de propagation pour une
.. propagation de micro-ondes le long dudit axe de propagation, ledit guide
d'ondes
d'entrée ayant une section rectangulaire avec deux grands côtés définissant
une
grande dimension et deux petits côtés définissant une petite dimension
inférieure
à la grande dimension, et ledit guide d'ondes d'entrée étant couplé au tube
d'écoulement pour un traitement continu par micro-ondes du milieu fluidique,
avec l'axe d'écoulement orthogonal à l'axe de propagation ; et
- une enceinte à l'intérieur de laquelle s'étend au moins en partie le tube
d'écoulement, ladite enceinte étant réalisée dans un matériau réfléchissant
aux
micro-ondes et s'étendant longitudinalement selon l'axe d'écoulement ;
le réacteur à micro-ondes selon l'invention étant remarquable en ce
que:
- les grands côtés du guide d'ondes d'entrée sont parallèles à l'axe
d'écoulement, tandis que les petits côtés du guide d'ondes d'entrée sont
orthogonaux à l'axe d'écoulement ;
- l'enceinte présente une dimension latérale mesurée parallèlement aux
petits
côtés du guide d'ondes d'entrée, ladite dimension latérale étant supérieure à
la
petite dimension du guide d'ondes d'entrée, ledit guide d'ondes d'entrée étant
fixé transversalement sur l'enceinte, ladite enceinte présentant une fenêtre
d'entrée entourée par le guide d'ondes d'entrée pour une propagation de micro-
ondes à travers la fenêtre d'entrée à l'intérieur de l'enceinte ; et
- l'enceinte s'étend longitudinalement selon l'axe d'écoulement sur une
longueur
d'enceinte donnée entre une première extrémité et une seconde extrémité
opposées, ladite longueur d'enceinte étant strictement supérieure à la grande
dimension du guide d'ondes d'entrée.
Ainsi, avec un tel réacteur selon l'invention, le champ électrique est
parallèle aux petits côtés du guide d'ondes d'entrée et est donc orthogonal
(ou
perpendiculaire) au tube d'écoulement dans lequel s'écoule le milieu
fluidique,
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et ainsi le champ électrique ne verra pas de frontière ni de transition
brutale vers
de fortes pertes diélectriques car il pourra contourner le tube d'écoulement,
même dans le cas de milieux fluidiques absorbants ou à fortes pertes
diélectriques.
Par ailleurs, ce couplage entre le guide d'ondes d'entrée et le tube
d'écoulement va favoriser la pénétration des ondes tout autour du tube, créant
ainsi un chauffage plus uniforme sur la section du tube d'écoulement.
Pour favoriser une pénétration progressive des ondes le long du tube
d'écoulement, ce dernier est entouré par une enceinte formant une cavité
s'étendant de chaque côté du guide d'ondes d'entrée, et ainsi l'onde va rester
progressive et être absorbée en quasi-totalité avant d'atteindre les
extrémités du
tube d'écoulement.
Selon une possibilité, la longueur d'enceinte est entre 1,5 fois et 6
fois supérieure à la grande dimension du guide d'ondes d'entrée.
Cette caractéristique permet d'assurer une absorption progressive
des micro-ondes par un milieu fluidique absorbant, et d'éviter l'apparition
d'un
phénomène de résonance à l'intérieur de l'enceinte : lorsque cette enceinte
présente une longueur d'enceinte inférieure ou égale à la grande dimension du
guide d'ondes d'entrée, l'absorption des micro-ondes n'est pas progressive le
long de l'axe d'écoulement, favorisant ainsi la formation de points chauds à
l'intérieur du milieu fluidique, menant à un chauffage hétérogène de celui-ci.
Dans une réalisation avantageuse, l'enceinte est de section
circulaire avec un diamètre correspondant à la dimension latérale.
Selon une possibilité, la fenêtre d'entrée est délimitée par deux bords
longitudinaux parallèles aux grands côtés du guide d'ondes d'entrée et par
deux
bords latéraux parallèles aux petits côtés du guide d'ondes d'entrée, où les
bords
longitudinaux présentent une longueur inférieure ou égale à la grande
dimension
et les bords latéraux présentent une longueur inférieure ou égale à la petite
dimension.
Ainsi, la fenêtre d'entrée est de section rectangulaire équivalente ou
plus petite que la section rectangulaire du guide d'ondes d'entrée.
Avantageusement, les bords longitudinaux de la fenêtre d'entrée
présentent une longueur inférieure à la grande dimension et les bords latéraux
de la fenêtre d'entrée présentent une longueur égale à la petite dimension, de
sorte que la fenêtre d'entrée forme un iris d'entrée.
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Ainsi, le guide d'onde d'entrée est fixé à l'enceinte par une fenêtre
d'entrée ayant pour caractéristique des bords longitudinaux plus petits que
les
grands côtés du guide d'onde d'entrée, formant ainsi un iris d'entrée. Un tel
iris
d'entrée est un paramètre important sur lequel l'utilisateur peut jouer en
5 modélisation pour s'adapter au milieu fluidique en écoulement à des fins
d'optimisation du traitement.
En particulier, la forme en iris de la fenêtre d'entrée provoque une
modification du module des micro-ondes traversant un tel iris d'entrée,
permettant d'améliorer la pénétration de ces micro-ondes dans le milieu
fluidique
circulant dans le tube d'écoulement.
Ainsi, grâce à la présence d'un iris d'entrée, il est possible
d'optimiser le dimensionnement d'un réacteur à micro-ondes selon l'invention
en
adaptant, par exemple, la taille de cet iris d'entrée à un produit particulier
amené
à circuler dans le tube d'écoulement.
Par contre, si les bords longitudinaux de la fenêtre d'entrée
présentent une longueur équivalente à la grande dimension, alors la fenêtre
d'entrée ne forme pas un iris d'entrée.
Selon une possibilité, l'enceinte ne comporte aucun élément interne
disposé entre la fenêtre d'entrée et le tube d'écoulement.
En d'autres termes, la portion de l'enceinte se trouvant entre la
fenêtre d'entrée et le tube d'écoulement est inoccupée et ne présente en
particulier aucun élément susceptible de modifier ou d'entraver la propagation
des micro-ondes depuis la fenêtre d'entrée jusqu'au tube d'écoulement.
En particulier, l'enceinte ne comporte aucun dispositif de mise en
circulation d'un fluide de refroidissement autour dudit tube d'écoulement,
permettant de contrôler la température du milieu fluidique en écoulement dans
ce dernier.
En effet, il est connu de l'état de la technique de faire circuler un tel
fluide de refroidissement dans un tube hélicoïdal ceignant le tube
d'écoulement :
ce tube hélicoïdal est alors positionné parallèlement aux petits côtés du
guide
d'ondes d'entrée (et donc parallèlement au champ électrique des micro-ondes
circulant dans celui-ci) et empêche la propagation des micro-ondes dans le
tube
d'écoulement.
Ainsi, en n'interposant aucun élément dans le cavité définie par
l'enceinte entre la fenêtre d'entrée et le tube d'écoulement, il est possible
de
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garantir une meilleure pénétration des micro-ondes dans le milieu fluidique à
l'intérieur du tube d'écoulement.
Dans une réalisation particulière, le réacteur à micro-ondes
comprend un guide d'ondes de sortie fixé transversalement sur l'enceinte de
manière diamétralement opposée au guide d'ondes d'entrée, où :
- ledit guide d'ondes de sortie s'étend selon l'axe de propagation et a une
section rectangulaire avec deux grands côtés définissant une grande dimension
et deux petits côtés définissant une petite dimension inférieure à la grande
dimension, les grands côtés du guide d'ondes de sortie étant parallèles à
l'axe
d'écoulement, tandis que les petits côtés du guide d'ondes de sortie sont
orthogonaux à l'axe d'écoulement, la grande dimension du guide d'ondes de
sortie étant équivalente à la grande dimension du guide d'ondes d'entrée et la
petite dimension du guide d'ondes de sortie étant équivalente à la petite
dimension du guide d'ondes d'entrée ;
- ladite enceinte présente une fenêtre de sortie diamétralement opposée à la
fenêtre d'entrée et entourée par le guide d'ondes de sortie pour une
propagation
de micro-ondes à travers la fenêtre de sortie.
Selon une possibilité, la fenêtre de sortie est délimitée par deux
bords longitudinaux parallèles aux grands côtés du guide d'ondes de sortie et
par deux bords latéraux parallèles aux petits côtés du guide d'ondes de
sortie,
où les bords longitudinaux présentent une longueur inférieure ou égale à la
grande dimension et les bords latéraux présentent une longueur inférieure ou
égale à la petite dimension.
Ainsi, la fenêtre de sortie est de section rectangulaire équivalente ou
plus petite que la section rectangulaire du guide d'ondes de sortie.
Dans une réalisation particulière, les bords longitudinaux de la
fenêtre de sortie présentent une longueur inférieure à la grande dimension et
les
bords latéraux de la fenêtre de sortie présentent une longueur égale à la
petite
dimension, de sorte que la fenêtre de sortie forme un iris de sortie.
Ainsi, le guide d'onde de sortie est fixé à l'enceinte par une fenêtre
de sortie ayant pour caractéristique des bords longitudinaux plus petits que
les
grands côtés du guide d'onde de sortie, formant ainsi un iris de sortie.
Par contre, si les bords longitudinaux de la fenêtre de sortie
présentent une longueur équivalente à la grande dimension, alors la fenêtre de
sortie ne forme pas un iris de sortie.
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Il peut ainsi être prévu de n'avoir qu'un iris d'entrée (comme décrit
ci-dessus), ou de n'avoir qu'un iris de sortie, ou d'avoir un iris d'entrée et
un iris
de sortie.
Avantageusement, le réacteur à micro-ondes comprend en outre un
dispositif de court-circuit fixé sur le guide d'ondes de sortie, ledit
dispositif de
court-circuit étant soit du type piston de court-circuit ajustable le long de
l'axe de
propagation, soit du type court-circuit statique.
En variante, l'enceinte est fermée en regard du guide d'ondes
d'entrée et offre ainsi une surface réfléchissante incurvée située de manière
diamétralement opposée au guide d'ondes d'entrée.
Selon une caractéristique, le guide d'ondes d'entrée est fixé
transversalement sur l'enceinte :
- soit à une distance de la première extrémité comprise entre 0,4 et 0,6 fois
la
longueur d'enceinte (donc substantiellement au milieu de l'enceinte) ;
- soit à une distance de la première extrémité comprise entre 0,1 et 0,4 fois
la
longueur d'enceinte (donc substantiellement plus proche d'une extrémité de
l'enceinte).
Selon une autre caractéristique, l'axe d'écoulement est un axe
vertical de sorte que le tube d'écoulement et l'enceinte s'étendent
verticalement,
et l'axe de propagation est un axe horizontal de sorte que le guide d'ondes
d'entrée s'étend horizontalement.
Avantageusement, l'enceinte repose en hauteur sur une embase de
support, telle qu'une embase de support munie de plusieurs pieds de support,
de sorte que l'enceinte est surélevée du sol grâce à l'embase de support.
Dans un mode de réalisation particulier, l'enceinte comporte des
couvercles prévus sur la première extrémité et la seconde extrémité, lesdits
couvercles étant munis de manchons de raccordement pour raccorder une
première extrémité et une seconde extrémité du tube d'écoulement
respectivement à une première canalisation et à une seconde canalisation d'un
système de mise en écoulement pour une mise en écoulement du milieu
fluidique.
Il est à noter que l'enceinte peut avoir un diamètre constant sur toute
sa longueur, ou en variante l'enceinte peut avoir un diamètre qui réduit à ses
extrémités de sorte que l'enceinte peut être conique ou tronquée aux
extrémités.
Dans un mode de réalisation, le réacteur à micro-ondes comporte un
autre guide d'ondes d'entrée s'étendant parallèlement à l'axe de propagation,
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ledit autre guide d'ondes d'entrée ayant une section rectangulaire avec deux
grands côtés définissant une grande dimension et deux petits côtés définissant
une petite dimension inférieure à la grande dimension, et ledit autre guide
d'ondes d'entrée étant couplé au tube d'écoulement pour un traitement continu
par micro-ondes du milieu fluidique ;
dans lequel les grands côtés dudit autre guide d'ondes d'entrée sont
parallèles
à l'axe d'écoulement, tandis que les petits côtés dudit autre guide d'ondes
d'entrée sont orthogonaux à l'axe d'écoulement ;
dans lequel la dimension latérale de l'enceinte est supérieure à la petite
dimension dudit autre guide d'ondes d'entrée, ledit autre guide d'ondes
d'entrée
étant fixé transversalement sur l'enceinte, ladite enceinte présentant une
autre
fenêtre d'entrée entourée par ledit autre guide d'ondes d'entrée pour une
propagation de micro-ondes à travers ladite autre fenêtre d'entrée à
l'intérieur de
l'enceinte, et
dans lequel la longueur d'enceinte est strictement supérieure à la grande
dimension dudit autre guide d'ondes d'entrée.
En d'autres termes, le réacteur à micro-ondes comporte, en sus du
guide d'onde d'entrée, un autre guide d'autre d'entrée disposé parallèlement à
celui-ci et présentant des caractéristiques structurelles et géométriques
similaires.
Cet autre guide d'ondes d'entrée permet ainsi d'introduire des micro-
ondes dans l'enceinte par l'intermédiaire d'une autre fenêtre d'entrée
déportée
par rapport à la fenêtre d'entrée le long de l'axe d'écoulement.
Cette introduction de micro-ondes déportée par rapport à l'axe de
propagation du guide d'ondes d'entrée permet un meilleur traitement du milieu
fluidique en écoulement dans le tube d'écoulement (en particulier, un
traitement
plus homogène le long de l'axe d'écoulement), notamment lorsque ce milieu
fluidique est fortement absorbant.
Avantageusement, l'autre guide d'ondes d'entrée est identique au
guide d'ondes d'entrée, et présente en particulier une grande dimension et une
petite dimension identiques à celles dudit guide d'ondes d'entrée.
Il est également avantageux que l'autre guide d'ondes d'entrée soit
réalisé dans le même matériau que le guide d'ondes d'entrée, de manière que
la cinématique de la propagation des micro-ondes dans cet autre guide d'ondes
d'entrée soit identique à celle dans le guide d'ondes d'entrée.
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Selon une possibilité, le guide d'ondes d'entrée et l'autre guide
d'onde d'entrée sont reliés à un même guide d'ondes amont prévu pour
l'introduction de micro-ondes à l'intérieur de chacun desdits guide d'onde
d'entrée et autre guide d'ondes d'entrée, ledit guide d'ondes amont présentant
une section rectangulaire avec deux grands côtés définissant une grande
dimension et deux petits côtés définissant une petite dimension inférieure à
la
grande dimension, les grands côtés dudit guide d'ondes amont étant parallèles
à l'axe d'écoulement, tandis que les petits côtés dudit guide d'ondes amont
sont
orthogonaux à l'axe d'écoulement.
Il est ainsi possible, en raccordant le guide d'ondes amont à un
générateur à micro-ondes, de réaliser la propagation de micro-ondes
simultanément dans le guide d'ondes d'entrée et dans l'autre guide d'ondes
d'entrée, parallèlement à l'axe de propagation.
Le guide d'ondes amont a donc pour fonction de transmettre les
micro-ondes se propageant en son sein à chacun du guide d'ondes d'entrée et
de l'autre guide d'ondes d'entrée.
Il est également avantageux que la grande dimension du guide
d'ondes amont soit équivalente à la grande dimension du guide d'onde d'entrée
et de l'autre guide d'ondes d'entrée, et que la petite dimension du guide
d'ondes
amont soit équivalente à la petite dimension du guide d'onde d'entrée et de
l'autre guide d'ondes d'entrée.
De la sorte, la propagation des micro-ondes dans le guide d'ondes
amont est identique à celle dans le guide d'ondes d'entrée et dans l'autre
guide
d'ondes d'entrée.
Selon une caractéristique, le réacteur à micro-ondes comprend un
autre guide d'ondes de sortie fixé transversalement sur l'enceinte de manière
diamétralement opposée à l'autre guide d'ondes d'entrée, où :
- ledit autre guide d'ondes de sortie s'étend parallèlement à l'axe de
propagation
et a une section rectangulaire avec deux grands côtés définissant une grande
dimension et deux petits côtés définissant une petite dimension inférieure à
la
grande dimension, les grands côtés de l'autre guide d'ondes de sortie étant
parallèles à l'axe d'écoulement, tandis que les petits côtés de l'autre guide
d'ondes de sortie sont orthogonaux à l'axe d'écoulement, la grande dimension
de l'autre guide d'ondes de sortie étant équivalente à la grande dimension de
l'autre guide d'ondes d'entrée et la petite dimension de l'autre guide d'ondes
de
sortie étant équivalente à la petite dimension de l'autre guide d'ondes
d'entrée ;
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- ladite enceinte présente une autre fenêtre de sortie diamétralement
opposée à
l'autre fenêtre d'entrée et entourée par l'autre guide d'ondes de sortie pour
une
propagation de micro-ondes à travers l'autre fenêtre de sortie.
Autrement dit, le réacteur à micro-ondes comporte un autre guide
5 d'ondes de sortie associé à l'autre guide d'ondes d'entrée, cet autre guide
d'ondes de sortie présentant des caractéristiques structurelles et
géométriques
similaires et la même fonction que le guide d'ondes de sortie associé au guide
d'ondes d'entrée.
En particulier, cet autre guide d'ondes de sortie peut présenter la
10 même grande dimension et la même petite dimension que le guide d'ondes de
sortie et le guide d'ondes d'entrée.
Cet autre guide d'ondes de sortie peut également, de la même
manière que le guide d'ondes de sortie, être muni d'un dispositif de court-
circuit,
par exemple du type piston de court-circuit ajustable parallèlement à l'axe de
propagation ou du type court-circuit statique.
La présente invention concerne également une installation à micro-
ondes pour un traitement continu par micro-ondes d'un milieu fluidique en
écoulement, un telle installation à micro-ondes comprenant :
- un réacteur à micro-ondes selon l'invention ;
- un générateur à micro-ondes raccordé au guide d'ondes d'entrée ; et
- un système de mise en écoulement raccordé au tube d'écoulement en amont
et en aval pour assurer un écoulement du milieu fluidique à l'intérieur du
tube
d'écoulement.
Lorsque le réacteur à micro-ondes comporte un autre guide d'ondes
d'entrée, il est avantageux que le générateur à micro-ondes de l'installation
à
micro-ondes soit également raccordé à cet autre guide d'ondes d'entrée.
Dans le mode de réalisation où le réacteur à micro-ondes est tel que
précédemment décrit et comporte un guide d'ondes amont relié au guide
d'ondes d'entrée et à l'autre guide d'ondes d'entrée, il est avantageux que le
générateur à micro-ondes de l'installation à micro-ondes soit raccordé à ce
guide
d'ondes amont : il est alors indirectement raccordé à la fois au guide d'ondes
d'entrée et à l'autre guide d'ondes d'entrée.
Le générateur à micro-ondes génère des micro-ondes, par exemple
dans l'une au moins des bandes de fréquences micro-ondes d'usage industriel,
scientifique et médical (ISM) attribuées par l'Union internationale des
télécommunications (UIT), et notamment les bandes de fréquences micro-ondes
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2,450 GHz 50,0 MHz, 5,800 GHz 75,0 MHz, 433,92 MHz 0,87 MHz, 896
MHz 10 MHz et 915 MHz 13 MHz.
L'invention se rapporte également à un procédé de traitement
continu par micro-ondes d'un milieu fluidique en écoulement, un tel procédé de
traitement continu par micro-ondes comprenant les étapes suivantes :
- génération de micro-ondes au moyen d'un générateur à micro-ondes raccordé
au guide d'ondes d'entrée d'un réacteur à micro-ondes selon l'invention ;
- mise en écoulement d'un milieu fluidique à l'intérieur du tube
d'écoulement
dudit réacteur à micro-ondes, au moyen d'un système de mise en écoulement
raccordé au tube d'écoulement en amont et en aval.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple
de
mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans
lesquelles :
[Fig.1] déjà décrite, est une vue schématique d'un réacteur à micro-ondes
downstream de l'état de la technique ;
[Fig.2] déjà décrite, est une représentation schématique d'un champ électrique
à l'intérieur d'un guide d'ondes de section rectangulaire ;
[Fig.3] est une vue schématique d'un réacteur à micro-ondes selon un premier
mode de réalisation de l'invention ;
[Fig.4] est une vue schématique en coupe du réacteur de la figure 3, selon un
plan de coupe comprenant l'axe d'écoulement et orthogonal aux petits côtés du
guide d'ondes d'entrée, avec une illustration de l'amplitude du champ
électrique
dans un exemple de milieu fluidique absorbant ou à fortes pertes
diélectriques,
en échelle logarithmique
[Fig.5] est une vue schématique en coupe du réacteur de la figure 3, selon un
plan de coupe comprenant l'axe d'écoulement et orthogonal aux petits côtés du
guide d'ondes d'entrée, avec une illustration de l'amplitude du champ
électrique
dans un exemple de milieu fluidique absorbant ou à fortes pertes
diélectriques,
en échelle linéaire ;
[Fig.6] est une vue schématique en coupe du réacteur de la figure 3, selon un
plan de coupe orthogonal à l'axe d'écoulement et passant au milieu du guide
d'ondes d'entrée, avec une illustration de l'amplitude du champ électrique
dans
l'exemple de milieu fluidique absorbant ou à fortes pertes diélectriques des
figures 4 et 5, en échelle logarithmique ;
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[Fig.7] est une vue schématique en perspective d'un réacteur à micro-ondes
selon l'invention, avec un guide d'onde de sortie sur lequel est fixé un
dispositif
de court-circuit du type piston de court-circuit ajustable le long de l'axe de
propagation ;
[Fig.8] est une vue schématique en perspective d'un réacteur à micro-ondes
selon l'invention, avec un guide d'onde de sortie sur lequel est fixé un
dispositif
de court-circuit du type court-circuit statique ;
[Fig.9] est une vue schématique en perspective, selon un autre angle, du
réacteur à micro-ondes selon les figures 7 et 8, sans le dispositif de court-
circuit ;
[Fig.10] est une vue schématique en coupe du réacteur à micro-ondes selon les
figures 7 et 8, sans le dispositif de court-circuit, selon un plan de coupe
comprenant l'axe d'écoulement et orthogonal aux petits côtés du guide d'ondes
d'entrée ; et
[Fig11] est une vue schématique en perspective d'une installation à micro-
ondes
selon l'invention, équipée au moins du réacteur à micro-ondes selon les
figures
7 et 8 et d'un générateur à micro-ondes raccordé au guide d'ondes d'entrée.
[Fig.12] est une autre vue schématique en perspective d'une installation à
micro-
ondes selon l'invention, équipée au moins du réacteur à micro-ondes selon les
figures 7 et 8 et d'un générateur à micro-ondes raccordé au guide d'ondes
d'entrée.
[Fig. 13] est une vue schématique en perspective d'un deuxième mode de
réalisation du réacteur à micro-ondes selon l'invention, comportant un autre
guides d'ondes d'entrée.
En référence aux figures 3 et 7 à 10, un réacteur à micro-ondes 1
selon un premier mode de réalisation de l'invention constitue un réacteur pour
un traitement continu par micro-ondes d'un milieu fluidique en écoulement,
c'est-
à-dire un milieu fluidique qui s'écoule ou qui est en déplacement.
Ce réacteur à micro-ondes 1 trouve une application favorite, mais
non limitative, dans le traitement thermique continu par micro-ondes de
produits
pompables, notamment de produits agroalimentaires et notamment des produits
liquides homogènes ou des produits avec morceaux distribués régulièrement
dans une phase suffisamment porteuse.
Ce réacteur à micro-ondes 1 comprend un tube d'écoulement 2 de
forme cylindrique, réalisé intégralement en matière diélectrique et
transparente
aux micro-ondes, telle qu'en verre borosilicate, en quartz, en alumine, en
matière
polymérique comme du polytétrafluoroéthylène ou PTFE.
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Ce tube d'écoulement 2 s'étend longitudinalement selon un axe
d'écoulement 20 et présente une première extrémité 21 et une seconde
extrémité 22 opposées, pour un écoulement du milieu fluidique à l'intérieur du
tube d'écoulement 2 le long de cet axe d'écoulement 20 de la première
extrémité
21 vers la seconde extrémité 22. Cet axe d'écoulement 20 constitue l'axe
central
ou axe de révolution du tube d'écoulement 2 cylindrique. Dans les exemples des
figures 7 à 12, l'axe d'écoulement 20 est un axe vertical.
Ce réacteur à micro-ondes 1 comprend une enceinte 3 à l'intérieur
de laquelle s'étend le tube d'écoulement 2, où cette enceinte 2 est réalisée
dans
un matériau réfléchissant aux micro-ondes, tel qu'un matériau conducteur ou un
matériau métallique.
Cette enceinte 3 est de forme cylindrique avec un diamètre DE
donné, et elle s'étend longitudinalement selon l'axe d'écoulement 20 sur une
longueur d'enceinte LE donnée entre une première extrémité 31 et une seconde
extrémité 32 opposées ; cet axe d'écoulement 20 constituant l'axe central ou
axe
de révolution de cette enceinte 3 cylindrique. Ainsi, le tube d'écoulement 2
et
l'enceinte 3 s'étendent verticalement, ou en variante ils s'étendent
horizontalement ou de manière inclinée par rapport à un axe vertical ou
horizontal.
Il est à noter que le diamètre DE de l'enceinte 3 peut être ajusté en
fonction du diamètre du tube d'écoulement 2 ainsi que des propriétés du milieu
fluidique. Le diamètre interne et le diamètre externe du tube d'écoulement 2
peuvent également faire l'objet d'ajustements selon les propriétés du milieu
fluidique.
Comme visible sur les figures 7 à 10, cette enceinte 3 peut reposer
en hauteur sur une embase de support 7 munie de plusieurs pieds de support
70, éventuellement des pieds de support 70 ajustable verticalement.
Par ailleurs, l'enceinte 3 entoure le tube d'écoulement 2 et elle
présente :
- sur sa première extrémité 31, un premier couvercle 33 maintenant la première
extrémité 21 du tube d'écoulement 2, et
- sur sa seconde extrémité 32, un second couvercle 35 maintenant la seconde
extrémité 22 du tube d'écoulement 2 ;
- un premier manchon de raccordement 34 fixé sur le premier couvercle 33 et
raccordé de manière étanche à la première extrémité 21 du tube d'écoulement
2 pour pouvoir connecter de manière étanche une première canalisation 61
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(visible sur les figures 7, 11 et 12) à la première extrémité 21 du tube
d'écoulement 2 ;
- un second manchon de raccordement 36 fixé sur le second couvercle 35 et
raccordé de manière étanche à la seconde extrémité 22 du tube d'écoulement 2
pour pouvoir connecter de manière étanche une seconde canalisation 62 (visible
sur les figures 7, 11 et 12) à la seconde extrémité 22 du tube d'écoulement 2.
Ainsi, le milieu fluidique arrive dans le tube d'écoulement 2 via la
première canalisation 61, circule de la première extrémité 21 jusqu'à la
seconde
extrémité 22 puis repart via la seconde canalisation 62, de sorte que la
première
canalisation 61 forme la canalisation amont et la seconde canalisation 62
forme
la canalisation avale. Bien entendu, le sens d'écoulement du milieu fluidique
peut
être inversé dans le tube d'écoulement 2 comme expliqué ci-dessous.
Dans l'exemple illustré, avec une enceinte 3 et un tube d'écoulement
2 verticaux, la première extrémité 21 raccordée à la première canalisation 61
est
prévue en bas, tandis que la sa seconde extrémité 22 raccordée à la seconde
canalisation 62 est prévue en haut, de sorte que le milieu fluidique s'écoule
dans
le tube d'écoulement 2 du bas vers le haut, ce qui présente l'avantage de
réduire
voire d'éviter la formation de bulles ou d'inhomogénéités dans le milieu
fluidique.
Bien entendu, il est également envisageable d'avoir un sens d'écoulement
inversé, c'est-à-dire du bas vers le haut.
Par ailleurs, dans des variantes non illustrées, l'axe découlement 20
et le tube d'écoulement 2 peuvent être horizontaux, de sorte que le milieu
fluidique s'écoule horizontalement. Il est aussi envisageable que l'axe
découlement 20 et le tube d'écoulement 2 soient inclinés par rapport à un axe
horizontal ou un axe vertical d'un angle inférieur à 90 degrés.
Ce réacteur à micro-ondes 1 comprend en outre un guide d'ondes
d'entrée 4 fixé transversalement sur l'enceinte 3, autrement dit sur sa paroi
périphérique ou sur son pourtour. Ce guide d'ondes d'entrée 4 est réalisé dans
un matériau réfléchissant aux micro-ondes, tel qu'un matériau conducteur ou un
matériau métallique. A titre d'exemple non limitatif, ce guide d'ondes
d'entrée 4
est fixé par soudage sur l'enceinte 3.
Ce guide d'ondes d'entrée 4 a une section rectangulaire avec deux
grands côtés 41 définissant une grande dimension GD (ie. côtés ayant la plus
grande dimension) et deux petits côtés 42 définissant une petite dimension PD
inférieure à la grande dimension GD (ie. côtés ayant la plus petite dimension)
;
la grande dimension GD correspondant à la longueur de la section rectangulaire
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et la petite dimension PD correspondant à la largeur de la section
rectangulaire.
Ce guide d'ondes d'entrée 4 présente une terminaison libre 43 munie d'une
couronne ou platine de connexion propre à permettre une jonction par
boulonnage avec un guide d'ondes amont 8 (voir figures 11 et 12), pour un
5
raccordement du guide d'ondes d'entrée 4 avec un générateur à micro-ondes 9.
A cet effet, cette terminaison libre 43 formant une couronne ou platine de
connexion est munie de trous sur tout son pourtour pour le passage de vis.
Ce guide d'ondes d'entrée 4 s'étend selon un axe de propagation 40
pour une propagation de micro-ondes, issues du générateur à micro-ondes 9, le
10 long dudit axe de propagation 40 ; étant noté que cet axe de propagation 40
est
orthogonal à l'axe d'écoulement 20. Dans les exemples des figures 7 à 12,
l'axe
de propagation 40 est donc un axe horizontal, et ainsi le guide d'ondes
d'entrée
4 s'étend horizontalement.
Bien entendu, le guide d'ondes amont 8 peut quant à lui être vertical
15 et/ou être horizontal et/ou présenter des coudes et/ou être formé de
plusieurs
sections de guide d'ondes selon la disposition et la localisation du
générateur à
micro-ondes 9 par rapport au réacteur à micro-ondes 1 et selon les
inclinaisons
de l'axe d'écoulement 20 et de l'axe de propagation 40.
Ce guide d'ondes d'entrée 4 est couplé au tube d'écoulement 2 pour
un traitement continu par micro-ondes du milieu fluidique circulant dans le
tube
d'écoulement 2.
Pour ce faire, l'enceinte 3 présente une fenêtre d'entrée 37 de forme
rectangulaire, entourée par le guide d'ondes d'entrée 4 pour une propagation
des micro-ondes, issues du générateur à micro-ondes 9 et qui se propagent dans
le guide d'ondes d'entrée 4, à travers la fenêtre d'entrée 37 à l'intérieur de
l'enceinte 3 où se situe le tube d'écoulement 2.
Il est à noter que ce couplage répond aux exigences géométriques
suivantes :
- les grands côtés 41 du guide d'ondes d'entrée 4 sont parallèles à l'axe
d'écoulement 20,
- les petits côtés 42 du guide d'ondes d'entrée 4 sont orthogonaux à l'axe
d'écoulement 20;
- le diamètre DE de l'enceinte 3 est supérieur à la petite dimension PD du
guide
d'ondes d'entrée 4.
Dans l'exemple des figures 7 à 12, le guide d'ondes d'entrée 4 est
fixé transversalement sur l'enceinte 3 substantiellement au milieu (ou à mi-
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longueur ou mi-hauteur) de l'enceinte 3, soit de manière générale à une
distance
de la première extrémité 31 (ou de la seconde extrémité 32) comprise entre 0,4
et 0,6 fois la longueur d'enceinte LE.
De plus, il est à noter que la fenêtre d'entrée 37, de forme ou section
rectangulaire, est délimitée par:
- deux bords longitudinaux 371 parallèles aux grands côtés 41 du guide
d'ondes d'entrée 4, et donc parallèles à l'axe d'écoulement 20 ; et par
- deux bords latéraux 372 parallèles aux petits côtés 42 du guide d'ondes
d'entrée 4 et donc orthogonaux à l'axe d'écoulement 20.
Du fait de la forme cylindrique de l'enceinte 3, les bords longitudinaux
371 de la fenêtre d'entrée 37 sont rectilignes tandis que les bords latéraux
372
de la fenêtre d'entrée 37 sont arqués.
La fenêtre d'entrée 37 est entourée par le guide d'ondes d'entrée 4,
et donc ses bords longitudinaux 371 présentent une longueur inférieure ou
égale
à la grande dimension GD et ses bords latéraux 372 présentent une longueur
inférieure ou égale à la petite dimension PD.
Dans l'exemple illustré sur les figures 9 et 10, les bords longitudinaux
371 de la fenêtre d'entrée 37 présentent une longueur inférieure à la grande
dimension GD et les bords latéraux 372 de la fenêtre d'entrée 37 présentent
une
longueur égale à la petite dimension PD, de sorte que la fenêtre d'entrée 37
forme un iris d'entrée. Sur la figure 9, la fenêtre d'entrée 37 est en arrière-
plan
tandis que la fenêtre de sortie 38 est au premier plan.
Il est également envisageable que les bords longitudinaux 371 de la
fenêtre d'entrée 37 présentent une longueur égale à la grande dimension GD et
les bords latéraux 372 de la fenêtre d'entrée 37 présentent une longueur égale
à la petite dimension PD, et ainsi la fenêtre d'entrée 37 ne forme pas un iris
d'entrée.
On notera par ailleurs que, comme visible sur la figure 9 en
particulier, la longueur d'enceinte LE est nettement supérieure (ici, environ
6 fois
supérieure) à la grande dimension GD du guide d'ondes d'entrée 4.
Cette caractéristique permet d'assurer un traitement homogène, le
long de l'axe d'écoulement 20, du milieu fluidique en écoulement dans le tube
d'écoulement 2 par les micro-ondes issues du guide d'ondes d'entrée 4, sans
occasionner l'apparition d'un phénomène de résonance dans l'enceinte 3.
On notera également, sur les figures 9 et 10, que le réacteur à micro-
ondes 1 ne comporte aucun élément disposé entre la fenêtre d'entrée 37 et le
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tube d'écoulement 2 et susceptible de perturber ou entraver la propagation des
micro-ondes depuis cette fenêtre d'entrée 37 vers ce tube d'écoulement 2.
Le réacteur à micro-ondes 1 peut également comprendre un guide
d'ondes de sortie 5 fixé transversalement sur l'enceinte 3 de manière
diamétralement opposée au guide d'ondes d'entrée 4. Ce guide d'ondes de
sortie 5 est réalisé dans un matériau réfléchissant aux micro-ondes, tel qu'un
matériau conducteur ou un matériau métallique. A titre d'exemple non
limitatif,
ce guide d'ondes de sortie 5 est fixé par soudage sur l'enceinte 3.
Ce guide d'ondes de sortie 5 s'étend lui aussi selon l'axe de
propagation 40, dans l'alignement du guide d'ondes d'entrée 4.
Ce guide d'ondes de sortie 5 a une section rectangulaire avec :
- deux grands côtés 51 définissant une grande dimension équivalente à la
grande dimension GD du guide d'ondes d'entrée 4, où ces grands côtés 51 sont
parallèles à l'axe d'écoulement 20 ; et
- deux petits côtés 52 définissant une petite dimension équivalente à la
petite
dimension PD du guide d'ondes d'entrée 4, où ces petits côtés 52 sont
orthogonaux à l'axe d'écoulement 20.
Par ailleurs, l'enceinte 3 présente une fenêtre de sortie 38
diamétralement opposée à la fenêtre d'entrée 37 de forme rectangulaire et
entourée par le guide d'ondes de sortie 5 pour une propagation de micro-ondes
à travers la fenêtre de sortie 38 entre le guide d'ondes de sortie 5 et
l'intérieur
de l'enceinte 3. Ce guide d'ondes de sortie 5 présente une terminaison libre
50
munie d'une couronne ou platine de connexion propre à permettre une jonction
par boulonnage avec un dispositif de court-circuit 55, 56 fixé sur le guide
d'ondes
de sortie 5. A cet effet, cette couronne ou platine de connexion est munie de
trous sur tout son pourtour pour le passage de vis.
Dans le mode de réalisation des figures 7, 11 et 12, ce dispositif de
court-circuit est du type piston de court-circuit 55 ajustable le long de
l'axe de
propagation 40 ; un tel piston de court-circuit 55 ayant une fonction
classique
d'adaptation d'impédance. Le piston de court-circuit 55 permet ainsi de
procurer
une souplesse à l'adaptation d'impédance afin que le réacteur à micro-ondes 1
puisse répondre à de larges fenêtres des caractéristiques diélectriques du
milieu
fluidique.
Il est également envisageable de se passer d'un tel piston de court-
circuit 55, par exemple et comme illustré en figure 8, en fixant sur le guide
d'ondes de sortie 5 un dispositif de court-circuit du type court-circuit
statique 56.
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Un tel court-circuit statique 56 peut aisément être démonté (en ôtant les
boulons)
pour être remplacé par le piston de court-circuit 55, ou inversement.
Dans une variante non illustrée de ce court-circuit statique 56,
l'enceinte 3 peut être fermée en regard du guide d'ondes d'entrée 4 et offrir
ainsi
une surface réfléchissante incurvée (en lieu de place de la fenêtre de sortie
38)
située de manière diamétralement opposée au guide d'ondes d'entrée 4 et
formant ainsi un court-circuit statique.
De plus, il est à noter que la fenêtre de sortie 38, de forme ou section
rectangulaire, est délimitée par:
- deux bords longitudinaux 381 parallèles aux grands côtés 51 du guide
d'ondes de sortie 5, et donc parallèles à l'axe d'écoulement 20 ; et par
- deux bords latéraux 382 parallèles aux petits côtés 52 du guide d'ondes de
sortie 5 et donc orthogonaux à l'axe d'écoulement 20.
Du fait de la forme cylindrique de l'enceinte 3, les bords longitudinaux
381 de la fenêtre de sortie 38 sont rectilignes tandis que les bords latéraux
382
de la fenêtre de sortie 38 sont arqués.
La fenêtre de sortie 38 est entourée par le guide d'ondes de sortie 5,
et donc ses bords longitudinaux 381 présentent une longueur inférieure ou
égale
à la grande dimension GD et ses bords latéraux présentent une longueur
inférieure ou égale à la petite dimension PD.
Dans l'exemple illustré sur la figure 3, les bords longitudinaux 381 de
la fenêtre de sortie 38 présentent une longueur inférieure à la grande
dimension
GD et les bords latéraux 382 de la fenêtre de sortie 38 présentent une
longueur
égale à la petite dimension PD, de sorte que la fenêtre de sortie 38 forme un
iris
de sortie.
Dans l'exemple illustré sur les figures 9 et 10, les bords longitudinaux
381 de la fenêtre de sortie 38 présentent une longueur égale à la grande
dimension GD et les bords latéraux 382 de la fenêtre de sortie 38 présentent
une
longueur égale à la petite dimension PD, et ainsi la fenêtre de sortie 38 ne
forme
pas un iris de sortie.
La figure 13 illustre un deuxième mode de réalisation, dans lequel
un réacteur à micro-ondes 1' comporte, en sus du guide d'ondes d'entrée 4
précédemment décrit, un autre guide d'ondes d'entrée 4'.
Dans ce deuxième mode de réalisation, le réacteur à micro-ondes 1'
présente les mêmes éléments que le réacteur à micro-ondes 1 illustré
notamment par la figure 7 et décrit plus haut, et notamment :
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- l'enceinte 3 entourant le tube d'écoulement 2 s'étendant selon l'axe
d'écoulement 20,
- le guide d'ondes d'entrée 4, s'étendant selon l'axe de propagation 40 et
présentant la grande dimension GD et la petite dimension PD, la grande
dimension GD étant parallèle à l'axe d'écoulement 20, et
- le guide d'ondes de sortie 5 diamétralement opposé au guide d'ondes
d'entrée
4 et muni d'un dispositif de court-circuit de type piston de court-circuit 55.
Le réacteur à micro-ondes 1' comporte également un autre guide
d'ondes d'entrée 4' fixé sur l'enceinte 3 et s'étendant selon un autre axe de
propagation 40', parallèle à l'axe de propagation 40.
On remarquera que le guide d'ondes d'entrée 4 est ici fixé à une
distance de la première extrémité 31 environ égale à 0,3 fois la longueur
d'enceinte LE, et que l'autre guide d'ondes d'entrée 4' est fixé à une
distance de
la première extrémité 31 environ égale à 0,7 fois la longueur d'enceinte LE
(ou,
de manière équivalente, à une distance de la deuxième extrémité 32 environ
égale à 0,3 fois la longueur d'enceinte LE).
Cet autre guide d'ondes d'entrée 4' est par ailleurs en tout point
similaire au guide d'ondes d'entrée 4 ; il est notamment réalisé dans un
matériau
réfléchissant aux micro-ondes, de manière à permettre une propagation de
micro-ondes selon l'autre axe de propagation 40', et présente une section
rectangulaire avec deux grands côtés 41' définissant une grande dimension GD
égale à la grande dimension GD du guide d'ondes d'entrée 4 et deux petits
côtés
42' définissant une petite dimension PD égale à la petite dimension PD du
guide
d'ondes d'entrée 4.
Cet autre guide d'ondes d'entrée 4' entoure également une autre
fenêtre d'entrée (non visible sur la figure 13) ménagée dans l'enceinte 3 et
permettant, de la même manière que la fenêtre d'entrée 37 précédemment
décrite, aux micro-ondes circulant dans l'autre guide d'ondes d'entrée 4' de
pénétrer dans l'enceinte 3.
Comme pour la fenêtre d'entrée 37, il est envisageable que cette
autre fenêtre d'entrée présente la forme d'un iris d'entrée, lorsque cette
autre
fenêtre d'entrée présente des bords longitudinaux de longueur égale à la
grande
dimension GD et des bords latéraux de longueur égale à la petite dimension PD.
Le réacteur à micro-ondes 1' comporte également, dans ce
deuxième mode de réalisation, un autre guide d'ondes de sortie 5' fixé sur
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l'enceinte 3 en regard de l'autre guide d'ondes d'entrée 4' et s'étendant
selon
l'autre axe de propagation 40'.
Cet autre guide d'ondes de sortie 5' présente une structure et une
géométrie identiques à celles du guide d'ondes de sortie 5 : il est notamment
5 réalisé
dans un matériau réfléchissant aux micro-ondes, de manière à permettre
une propagation de micro-ondes selon l'autre axe de propagation 40', et
présente une section rectangulaire avec deux grands côtés 51' définissant une
grande dimension GD égale à la grande dimension GD de l'autre guide d'ondes
d'entrée 4' (et du guide d'ondes de sortie 5) et deux petits côtés 52'
définissant
10 une
petite dimension PD égale à la petite dimension PD de l'autre guide d'ondes
d'entrée 4' (et du guide d'ondes de sortie 5).
Cet autre guide d'ondes de sortie 5' entoure également une autre
fenêtre de sortie (non visible sur la figure 13) ménagée dans l'enceinte 3,
diamétralement opposée à l'autre fenêtre d'entrée et permettant, de la même
15 manière que la fenêtre de sortie 38 précédemment décrite, aux micro-ondes
circulant dans l'autre guide d'ondes de sortie 5' de sortir de l'enceinte 3.
Comme pour la fenêtre de sortie 38, il est envisageable que cette
autre fenêtre de sortie présente la forme d'un iris de sortie, lorsque cette
autre
fenêtre de sortie présente des bords longitudinaux de longueur égale à la
grande
20
dimension GD et des bords latéraux de longueur égale à la petite dimension PD.
Enfin, cet autre guide d'ondes de sortie 5' est fixé à un autre dispositif
de court-circuit de type piston de court-circuit 55' ajustable le long de
l'autre axe
de propagation 40', identique au dispositif de court-circuit de type piston de
court-
circuit 55 et présentant la même fonction.
L'autre guide d'ondes d'entrée 4' permet donc une propagation de
micro-ondes de manière identique au guide d'ondes d'entrée 4, selon l'autre
axe
de propagation 40' déporté par rapport à l'axe de propagation 40 le long de
l'axe
d'écoulement 20 : cet autre guide d'ondes d'entrée 4' permet donc un
traitement
du milieu fluidique en écoulement dans le tube d'écoulement 2 au niveau d'une
deuxième zone de traitement déportée le long de l'axe d'écoulement 20 par
rapport à une première zone de traitement du milieu fluidique associée au
guide
d'ondes d'entrée 4.
De la sorte, il est possible de traiter le milieu fluidique de manière
plus homogène le long de l'axe d'écoulement 20 et sur la totalité de la
longueur
d'enceinte LE de l'enceinte 3.
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Chacun du guide d'ondes d'entrée 4 et de l'autre guide d'ondes
d'entrée 4' est par ailleurs relié à un même guide d'ondes amont 8' présentant
deux portions :
- une portion rectiligne 81' s'étendant parallèlement à l'axe de
propagation 40 et
à l'autre axe de propagation 40', entre ces deux derniers, et
- une portion de jonction 82' en forme générale de Y , adaptée pour
relier
ladite portion rectiligne 81' au guide d'ondes d'entrée 4 d'une part et à
l'autre
guide d'ondes d'entrée 4' d'autre part.
On notera par ailleurs que la portion rectiligne 81 présente une
section rectangulaire identique à celle du guide d'ondes d'entrée 4 et de
l'autre
guide d'ondes d'entrée 4', présentant la même grande dimension GD et la même
petite dimension PD.
Le guide d'ondes amont 8' est adapté pour être raccordé, au niveau
d'une extrémité 811' de la portion rectiligne 81', à un générateur à micro-
ondes
(non représenté sur la figure 13) : les micro-ondes ainsi introduites dans ce
guide
d'ondes amont se propagent le long de la portion rectiligne 81' puis sont
séparées en deux :
- une première partie des micro-ondes est introduite dans le guide d'ondes
d'entrée 4 et se propage selon l'axe de propagation 40, et rentre en contact
avec
le milieu fluidique au niveau de la première zone de traitement 400, et
- une deuxième partie des micro-ondes est introduite dans l'autre guide
d'ondes
d'entrée 4' et se propage selon l'autre axe de propagation 40', et rentre en
contact avec le milieu fluidique au niveau de la deuxième zone de traitement
400'.
On notera que, du fait de la structure strictement identique du guide
d'ondes d'entrée 4 et de l'autre guide d'ondes d'entrée 4' (ainsi que,
respectivement, de la fenêtre d'entrée 37 et de l'autre fenêtre d'entrée, du
guide
d'ondes de sortie 5 et de l'autre guide d'ondes de sortie 5', du dispositif de
court-
circuit de type piston de court-circuit 55 et de l'autre dispositif de court-
circuit de
type piston de court-circuit 55'), le champ électrique se propageant dans
chacun
d'entre eux présente la même orientation et une intensité similaire.
On notera qu'il est envisageable que ces divers éléments présentent
une structure et/ou une géométrie différente, en vue d'un traitement
hétérogène
du milieu fluidique le long de l'axe d'écoulement 20.
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Enfin, on remarquera que le réacteur à micro-ondes 1' est ici disposé
sur une embase de support 7', dont la géométrie est en particulier adaptée à
celle du guide d'ondes d'entrée 4 et du guide d'ondes amont 8'
Pour la mise en oeuvre d'un procédé de traitement continu par micro-
ondes d'un milieu fluidique en écoulement, il est nécessaire d'employer une
installation à micro-ondes 10 (partiellement illustrée sur les figures 11 et
12) qui
comprend :
- un réacteur à micro-ondes 1 tel que décrit ci-dessus ;
- un générateur à micro-ondes 9 raccordé au guide d'ondes d'entrée 4 via un
guide d'ondes amont 8 ; et
- un système de mise en écoulement 6 raccordé au tube d'écoulement 2 en
amont et en aval afin de permettre un écoulement du milieu fluidique à
l'intérieur
du tube d'écoulement 2.
Ce système de mise en écoulement 6 comprend :
- les première et seconde canalisations 61, 62 évoquées précédemment, qui
sont raccordées respectivement aux première et seconde extrémités 21, 22 du
tube d'écoulement 2 ;
- un dispositif (non illustré) propre à faire circuler le milieu fluidique
dans les
première et seconde canalisations 61, 62, comme par exemple une pompe, une
turbine, un dispositif à piston, ...
En fonctionnement, le système de mise en écoulement 6 est activé
pour mettre en écoulement d'un milieu fluidique à l'intérieur du tube
d'écoulement 2 et le générateur à micro-ondes 9 est activé pour générer des
micro-ondes qui sont guidées jusqu'au guide d'ondes d'entrée 4 et qui
traversent
la fenêtre d'entrée 37 pour irradier et traiter en continu le milieu fluidique
s'écoulant dans le tube d'écoulement 2.
Bien évidemment, il est envisageable que la mise en oeuvre d'un
procédé de traitement continu par micro-ondes d'un milieu fluidique en
écoulement soit réalisée au moyen d'une installation à micro-ondes comportant
un réacteur à micro-ondes 1' selon le deuxième mode de réalisation décrit ci-
dessus.
Dans ce cas, un unique générateur à micro-ondes peut être utilisé
pour la propagation de micro-ondes dans le guide d'ondes d'entrée 4 et dans
l'autre guide d'ondes d'entrée 4', par l'intermédiaire du guide d'ondes amont
8'.
Les figures 4 à 6 représentent l'amplitude du champ électrique (ou
champ micro-onde) calculé dans le réacteur à micro-ondes 1 et dans le milieu
CA 03118203 2021-04-29
WO 2020/104757 PCT/FR2019/052779
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fluidique pour un milieu fluidique équivalent à une eau minérale et avec une
fréquence micro-ondes de 915 MHz.
La figure 4 montre clairement que le champ micro-onde est absorbé
progressivement le long du tube d'écoulement 2.
La figure 5 correspond à la figure 4 mais avec une échelle linéaire,
pour mettre en évidence que presque plus aucune onde ne subsiste aux
extrémités du tube d'écoulement.
La figure 6 montre quant à elle que le champ électrique est plutôt
uniforme dans la section du tube d'écoulement 2 et est absorbé sur tout son
pourtour.
Ainsi il est net que le milieu fluidique va être chauffé de façon
progressive et homogène, en évitant les points chauds, ce qui est idéal pour
des
milieux fluidiques qui demandent une dynamique de chauffage relativement
douce, même avec des vitesses d'écoulement relativement lentes.
