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DISPOSITIF DE CHARGEMENT DOSE D'UN MELANGE
DE PETITS FRAGMENTS, NOTAMMENT VEGETAUX, DANS LA CHAMBRE DE REMPLISSAGE ET DE COMPRESSION D'UNE EXTRUDEUSE OU PRESSE
A BOUDINER
La présente invention concerne un dispositif de chargement dosé d'un mélange de petits fragments, en particulier de petits fragments végétaux, dans la chambre de remplissage et de compression d'une extrudeuse ou presse à boudiner, dans laquelle le mélange précité est compacté et éjecté.
De tels dispositifs de chargement d'un mélange dans la chambre de remplissage et de compression d'une extrudeuse sont supposés connus, par exemple, en se référant au brevet allemand DE 28 10 070.
L'invention du brevet protecteur précité part de l'idée qu'un dispositif désigné par coulisseau de fermeture est pourvu d'une ouverture de passage qui est aussi grande que l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression. En position centrale, au-dessus de l'ouverture d'entrée et du coulisseau de fermeture est à cet effet agencé un puits d'admission dont la section transversale correspond à peu près à l'ouverture de passage du coulisseau de fermeture.
Pendant que le piston de compression de l'extrudeuse se déplace en avant et en arrière, l'ouverture de passage du coulisseau de fermeture se trouve à l'extérieur de l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression, si bien que l'ouverture d'entrée est obturée par le coulisseau de fermeture.
Le degré de densification de la chambre de
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remplissage et de compression détermine de manière tout à fait décisive la capacité d'expulsion d'une extrudeuse. si l'on doit obtenir avec le dispositif mentionné un degré de densification d'environ 80 % de la chambre de remplissage et de compression, l'ouverture de passage du coulisseau de fermeture doit en pratique être déplacée selon trois cycles de va-et-vient au-dessus de l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression de telle sorte que, à chaque course simple du coulisseau de fermeture, l'ouverture d'entrée soit complètement traversée au moins à deux reprises.
Un inconvénient déterminant de ce dispositif réside dans le fait que la durée du remplissage d'une extrudeuse prend 70 à 80 % du temps d'un cycle de travail. De ce fait, la capacité d'expulsion d'une telle extrudeuse-en particulier du fait que le coulisseau de fermeture ne peut être déplacé à une vitesse tellement grande-est relativement faible.
Dans le document publié DE 38 20 828 Al et dans la demande de brevet européenne 0 339 495, les inconvénients du document DE 20 10 070 sont réduits de manière considérable.
Dans les figures 3 et 4 du DE 38 20 828 Al, on peut identifier une division de la chambre de dosage qui permet une répartition plus uniforme du mélange.
Dans le document E 339 495, on propose, outre des extrudeuses à plusieurs lignes, une chambre de remplissage s'évasant dans la direction de compression.
Grâce à l'évasement, il se produit en outre un compactage (poids spécifique) égal ou presque égal du mélange comprimé par rapport à la longueur d'une course de compression respective.
En pratique, en particulier dans le cas d'une
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ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression étroite-d'une largeur inférieure à environ 120 mm-dans la direction de compression, il s'est révélé certes qu'un cycle de va-et-vient simple du coulisseau de fermeture était suffisante, mais que le coulisseau de fermeture devait, lorsque son ouverture de dosage se trouve au-dessus de l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression, être secoué une à plusieurs fois avec une amplitude de 2 à 10 mm. Dans le cas de plus larges ouvertures d'entrée, ce secouement n'est plus nécessaire, bien qu'il faille un cycle de va-et-vient pour remplir l'extrudeuse.
Les dispositifs et les considérations connus actuels qui permettent d'effectuer le remplissage accéléré de chambres de remplissage et de compression ne peuvent être assurés en pratique qu'au prix de gros efforts de construction technique et de coûts élevés.
La présente invention a donc pour objectif un dispositif de chargement dosé d'un mélange de petits fragments, en particulier de petits fragments végétaux, dans la chambre de remplissage et de compression d'une extrudeuse ou d'une presse à boudiner pour atteindre les avantages suivants :
1. La chambre de remplissage et de compression d'une extrudeuse doit être remplie par une course unique du coulisseau de dosage (désigné ci-dessus par coulisseau de fermeture) ayant un degré de densification de 80 %.
2. Le remplissage de la chambre de remplissage et de compression doit se faire dans la direction de la compression de telle sorte que, après compression, on obtienne un compactage (poids spécifique) uniforme ou presque uniforme de la matière comprimée tout en n'aménageant pas la chambre de remplissage et de
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compression de façon évasée dans la direction de la compression.
3. La durée-et donc les coûts qui lui sont liés doit être portée à un niveau relativement faible, en particulier pour l'opération de remplissage de la chambre de remplissage et de compression d'extrudeuses.
On atteint cet objectif par la solution selon l'invention énoncée dans les revendications 1 et 2.
La présente invention part de l'idée que la capacité d'une extrudeuse pour de petits fragments, en particulier pour de petits fragments végétaux, ne peut être augmentée de manière optimale que si l'opération de remplissage se fait en une seule course.
A cet effet, on utilise selon la présente invention deux puits d'admission agencés de préférence verticalement dans la direction de compression dont au moins un est agencé à gauche et au moins l'autre à droite latéralement à côté de l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression. Par suite, le déroulement d'un cycle de travail se fait de la manière suivante :
L'ouverture de dosage du coulisseau de dosage se trouve sous un puits d'admission, par exemple celui de gauche, et est rempli du mélange à comprimer. Comme simultanément l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression est obturée par la partie de droite du coulisseau de dosage, le piston de compression réalise dans cet intervalle sa course de compression-expulsion et sa course de retour.
Le coulisseau de dosage se déplace ensuite en dessous du puits d'admission de droite. Dans cette position, la partie de gauche du coulisseau de dosage ferme l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression si bien que le piston de compression peut de nouveau effectuer l'opération précitée.
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Dans les documents DE 38 20 828 Al et E 0 339 495, la chambre de dosage du coulisseau de dosage est divisée par des clavettes longitudinales. La distance entre les surfaces limites de gauche et de droite des chambres de dosage du coulisseau de dosage est de moindre dimension que la largeur d'admission de l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression.
Le dispositif selon l'invention part à l'opposé de cela dans la mesure où le coulisseau de dosage comporte deux ou plusieurs ouvertures de dosage s'étendant parallèlement dans la direction de compression, dont les ouvertures de sortie ont au maximum une largeur égale, mais de préférence légèrement moins importante (2 à 10 mm) que la largeur de l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression.
Cela apporte cet avantage selon l'invention que la chambre de remplissage et de compression, lorsqu'elle se trouve en position de chevauchement entre l'ouverture de dosage et l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression, est remplie à environ 55 à 70 %. Un autre remplissage à 85 à environ 95 % se fait par l'ouverture de dosage suivante. dans le cas d'ouvertures d'entrée particulièrement étroites de la chambre de remplissage et de compression dans la direction de compression, il s'est révélé efficace de réaliser le coulisseau de dosage avec trois ou plusieurs ouvertures de dosage.
Comme, d'une part, le mélange de petits fragments à charger dans la chambre de remplissage et de compression diminue à chaque ouverture de dosage et que, d'autre part, le trajet et donc la durée de déplacement du coulisseau de dosage sont respectivement plus grand ou plus long, la capacité d'expulsion optimale de l'extrudeuse peut impliquer des
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ouvertures de dosage en nombres différents. Par exemple, dans une extrudeuse circulaire d'un diamètre de 82 mm et d'une largeur d'ouverture de la chambre de remplissage et de compression de 40 mm, trois ouvertures de dosage d'une largeur de 37 mm se sont révélées particulièrement appropriées. Le degré de densification atteint pour une seule ouverture de dosage environ 50 %, pour deux ouvertures de dosage environ 82 % et pour trois ouvertures de dosage environ 95 %.
Par ailleurs, on a constaté selon l'invention que, dans le cas de coulisseaux de dosage pourvus de deux ou plusieurs ouvertures de dosage, les puits d'admission de gauche et de droite dans leur ensemble devaient être divisés dans la direction de compression dans le même nombre respectif de puits individuels. La largeur d'un puits individuel respectif dans la direction de compression est à nouveau au maximum aussi grande, mais de préférence un peu moindre que la largeur de l'ouverture d'entrée d'une ouverture de dosage respective du coulisseau de dosage. Les puits individuels sont agencés les uns vis-à-vis des autres dans la direction de compression de telle sorte qu'ils soient dans la position de remplissage respective sans sans qu'une arète susceptible de gêner le remplissage ne dépasse au-dessus de l'ouverture de dosage respective associée.
Comme les plus petits fragments du mélange tombent de manière connue plus rapidement que les gros dans la chambre de remplissage et de compression, il se produit, avec la forme de réalisation selon l'invention du coulisseau de dosage, une répartition approximativement égale des petits et des gros fragments du mélange dans la chambre de remplissage et de compression, car l'admission de fragments du mélange
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dans la chambre de remplissage et de mélange se fait par l'ouverture d'entrée pendant la durée totale du passage des chambres de dosage.
Dans le document E 0 339 495, il est proposé de réaliser la chambre de remplissage et de compression de manière évasée dans la direction de compression. Comme mentionné ci-dessus, on obtient de la sorte un compactage (poids spécifique) aussi grand ou approximativement aussi grand sur la longueur d'un tronçon de boudin respectif produit par un cycle de compression. Du reste, la réalisation d'une telle chambre de remplissage et de compression est très compliquée à réaliser et ne peut se faire qu'au prix de très lourds sacrifices financiers. Il en est ainsi en particulier des profilés et des surfaces extérieures non circulaires, non plates et également rectangulaires.
De la sorte, la chambre de remplissage et de compression est soumise de plus en plus à une forte usure dans la direction de compression. La durée de vie à espérer d'une extrudeuse n'atteint que 3 à 9 mois environ (on se met dans le cas d'une exploitation à trois postes) en fonction de la présence de sable dans le mélange et de la capacité de la presse.
La présente invention propose donc de revêtir la chambre de remplissage et de compression de parois internes parallèles dans la direction longitudinale.
Pour obtenir malgré tout un compactage uniforme de chaque tronçon de boudin sur sa longueur de compression, selon l'invention, les chambres de dosage des coulisseaux de dosage à une ou deux chambres sont conformées de manière à s'évaser de 3 à 120 dans la direction de compression, de telle sorte que puissent être chargées moins de fragments du mélange à l'extrémité de la chambre de remplissage et de
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compression du côté du piston de compression qu'à l'extrémité du côté du boudin. Dans ce cas, il va de soi que les puits d'admission se présentent avec une forme conique égale. L'angle du cône peut atteindre environ 3 à 100.
Les chambres de dosage de coulisseaux de dosage à trois chambres ou plus se présentent dans le plan horizontal avec une forme évasée également dans la direction de compression, si bien que l'effet précité est obtenu. Comme les parois internes verticales ou à peu près verticales des chambres de dosage sont disposées parallèlement les unes aux autres, les puits d'admission sont également parallèles les uns aux autres dans leurs parois internes.
Les puits d'admission ou leurs puits individuels sont répartis perpendiculairement à la direction de compression dans deux ou plusieurs sous-puits individuels avec des parois intermédiaires transversales. Les parois intermédiaires transversales sont selon l'invention-lorsqu'aucune dépression ne prédomine-conformées avec une épaisseur différente en sorte que la paroi intermédiaire la plus épaisse se trouve sur le côté du piston de compression et la paroi intermédiaire la plus mince du côté du boudin.
Pour fabriquer des entretoises de palettes qui requièrent un profil de boudin de 10 x 145 mm, l'emploi de trois sous-puits individuels s'est révélé utile.
Dans ce cas, l'épaisseur de la paroi intermédiaire transversale du côté du boudin peut atteindre entre 10 et 20 mm et la paroi intermédiaire transversale du côté du piston de compression entre 20 et 50 mm.
Une dépression accélère de manière connue l'opération de remplissage de la chambre de remplissage et de compression. Cependant les formes de réalisation connues jusqu'à présent sont très chères, compliquées
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au plan de la technique de construction et tendent à produire des"bouchons". A cet effet, la présente invention offre une solution très simple et très efficace.
Comme les puits d'admission présentent une hauteur considérable, selon le cas d'application jusqu'à 2 m, ils possèdent en outre un grand espace intermédiaire. si cet espace intermédiaire est fermé du côté du piston de compression et du côté du boudin ainsi que par une cloison étanche longitudinale approximativement de la hauteur du puits d'admission, mais par contre ouvert vers l'ouverture d'entrée de la chambre de remplissage et de compression, un dispositif générateur de dépression peut être raccordé à la plus grande hauteur possible au-dessus de la chambre de remplissage et de compression. Contrairement aux solutions connues, cette forme de réalisation est très simple ; par exemple, elle peut se faire par un tube flexible à vide ou un tuyau.
Dans ce cas, les fragments du mélange constitués éventuellement de fine poussière seront aspirés dans le courant d'air. Les particules de poussière aspirées peuvent être réacheminées de manière simple aux puits d'admission.
Si le remplissage se fait sous dépression, les parois intermédiaires transversales auront la même épaisseur. Les épaisseurs de parois courantes atteignent entre 8 et 25 mm. La dépression est appliquée dans les sous-chambres individuelles de sorte qu'elle soit la plus forte du côté du boudin et la plus faible du côté du piston de compression. Il s'est avéré utile, par exemple, dans un puits d'admission avec deux sous-chambres individuelles qui sont réparties respectivement en trois autres sous-chambres individuelles, d'appliquer une dépression de 0,1 bar du côté du piston de compression, une dépression centrale de 0,25 bar et une dépression du côté du boudin de 0,5
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bar.
De manière connue, la vitesse d'entrée du mélange augmente sous dépression croissante et, par suite, la dépression sera choisie la plus grande possible. Il est avantageux en l'occurrence que la quasi chambre de dépression formée entre les puits d'admission ait un volume plusieurs plus grand que le volume de la chambre de remplissage et de compression ; la chambre de dépression sert quasiment d'accumulateur et, par suite, seul un dispositif générateur de dépression relativement petit sera nécessaire. Dans la forme de réalisation de l'invention, il ne peut donc se produire de bouchon.
De la même manière, un agencement des puits d'admission sur un seul côté par rapport à la chambre de remplissage et de compression est indiqué ; il repose sur les mêmes considérations que celles mentionnées ci-dessus. Dans ce cas, la position de base à droite correspond à la position de remplissage, dans laquelle les ouvertures de dosage du coulisseau de dosage se trouvent sous les puits d'admission. Par déplacement transversal du coulisseau de dosage, les chambres de dosage remplies de mélange sont amenées au-dessus du puits d'admission de la chambre de remplissage et de compression. Dans cette forme de réalisation, le remplissage de la chambre de remplissage et de compression se fait de la même manière que décrit ci-dessus.
La présente invention sera décrite ci-dessous à titre d'exemple sans limiter en aucune manière le champ de l'invention à la lumière de formes de réalisation et sur base des dessins ci-annexés auxquels on se réfère par ailleurs expressément pour découvrir tous les détails selon l'invention qui ne sont pas expliqués à fond dans le texte et dans lesquels :
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La figure 1 est une vue en coupe transversale schématique d'une extrudeuse en"position de remplissage de droite",
La figure 2 est une vue en coupe transversale schématique d'une extrudeuse en"position de remplissage de gauche",
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une extrudeuse selon la ligne de coupe I-I,
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une extrudeuse selon la ligne de coupe II-II,
La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une extrudeuse selon la ligne de coupe IV-IV,
La figure 6 est une vue en coupe d'une extrudeuse selon la ligne de coupe décalée III-III,
La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une extrudeuse selon la ligne de coupe IV-IV,
La figure 8 est une vue en coupe transversale schématique d'une extrudeuse avec des puits d'admission sur un seul côté, et
La figure 9 est une vue en coupe transversale schématique d'une extrudeuse avec des puits d'admission sur un seul côté dans la position de remplissage de la chambre de remplissage et de compression.
La figure 1 présente une vue en coupe transversale schématique d'une extrudeuse. Le coulisseau de dosage 1 est pourvu de deux chambres de dosage 2a, 2b qui se trouvent sous l'admission de droite 3 avec les puits d'admission individuels 4a et 4b. Le coulisseau de dosage 1 est déplacé par une commande linéaire via le clabot 5. Le mélange 6 constitué de petits fragments descend par les puits d'admission de droite 4a, 4b dans les chambres de dosage 2a et 2b, tandis que la surface 7 du coulisseau de dosage 1 ferme les puits d'admission individuels 8a, 8b de l'admission de gauche 9. La chambre de remplissage et de compression 10 est fermée
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par la partie de gauche 11 du coulisseau de dosage 1.
Dans cette position, le piston de compression 12 effectue sa course de compression-éjection et sa course de retour. Ensuite, le coulisseau de dosage 1 est déplacé dans la position de gauche.
Au cours du déplacement du coulisseau de dosage 1 de la position de droite à la position de chargement de gauche, les ouvertures d'entrée 14 de la chambre de remplissage et de compression 10 chevauchent les chambres de dosage 2a, 2b et la chambre de dépression 15. Sous l'effet de la dépression, le remplissage de la chambre de remplissage et de compression 10 est considérablement accéléré. Du fait de ces chevauchements, les admissions 8a, 8b et 4a, 4b sont en outre désaérées, si bien que le volume des fragments du mélange 6 est réduit. Une plus grande quantité de petits fragments parvient donc à la chambre de remplissage et de compression. Cela entraîne avantageusement une augmentation de la capacité d'expulsion de l'extrudeuse.
La figure 2 montre le coulisseau de dosage 1 dans sa position de gauche. Le mélange descend à nouveau par les puits d'admission individuels 8a, 8b dans les chambres de dosage 2a, 2b. A présent, la partie de droite 13 obture la chambre de remplissage et de compression, tandis que le piston de compression effectue sa course de compression et d'éjection et sa course de retour.
La figure 3 montre une vue en coupe longitudinale d'une extrudeuse selon la ligne de coupe I-I. Dans la forme de réalisation, une des chambres de dosage chevauche justement la chambre de remplissage et de compression 10 qui est déjà partiellement remplie de petits fragments. La dépression est produite dans la chambre 15 par un générateur de dépression 18 via un
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tube d'aspiration 17. Du fait de la grandeur de la chambre de dépression et de la petite taille de la chambre de remplissage et de compression par rapport à celle de la chambre de dépression, les petits fragments sont à peine aspirés par la soufflante 18, tout au plus la fine poussière. Le piston de compression 12 est alors dans sa position arrière. La position finale avant correspond à l'extrémité arrière 19 du boudin déjà compacté 20.
La figure 4 montre une vue longitudinale d'une extrudeuse selon la ligne de coupe II-II. Dans la forme de réalisation, le coulisseau de dosage 1 avec sa chambre de dosage 2a est mis à l'abri de toute chute du mélange par la plaque de base 21. Celle-ci est, comme on peut le voir dans les figures 1 et 2, reliée aux plaques limites de la chambre de remplissage et de compression 10. Le puits d'admission individuel 8b est réparti en sous-chambres individuelles 21a, 21b et 21c par l'emploi de parois intermédiaires. Les épaisseurs des parois intermédiaires dl et d2 peuvent être d'égale valeur (5 à 10 mm) lorsqu'on applique une dépression de différente grandeur.
Lorsqu'on n'applique pas de dépression ou qu'on applique une dépression d'une égale grandeur, l'épaisseur de la paroi intermédiaire du côté du boudin d2 sera moindre que l'épaisseur de la paroi intermédiaire du côté du piston de compression di. Comme le mélange 6 est repoussé par le piston de compression au départ presque sans pression et est ensuite compacté et éjecté, il y aura moins de mélange du côté du piston dans la section tranversale de la chambre de remplissage et de compression que du côté du boudin. Par suite, à chaque cycle de compression, on produira un tronçon de boudin qui sera compacté uniformément dans la direction longitudinale de compression.
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La figure 5 montre une vue en coupe transversale d'une extrudeuse selon la ligne de coupe IV-IV. Dans la forme de réalisation, la chambre de dépression est réparti en chambres de dépression individuelles 22a, 22b et 22c. On applique du côté du boudin une dépression plus importante, au centre une dépression moyenne et du côté du piston de compression une dépression moindre (par exemple, 22a = 0,5 bar, 22b = 0,25 bar, 22c = 0,1 bar). Le remplissage de la chambre de remplissage et de compression 10 sera par suite inégal, de sorte qu'on ait à nouveau dans le tronçon de boudin compacté un poids spécifique uniforme. La dépression peut être appliquée par exemple par les tubes 23a, 23b, 23c.
La figure 6 montre une vue en coupe décalée selon la ligne de coupe III-III. Les parois latérales 24a et 24b de la chambre de remplissage et de compression 10 sont agencées parallèlement l'une à l'autre, tandis que le puits d'admission de gauche 25 avec les admissions individuellles 26a et 26b est évasé dans la direction de compression. La conformation des chambres de dosage 27a et 27b du coulisseau de dosage correspond également à la conformation évasée des puits d'admission. leur largeur 1D est au maximum aussi grande que la largeur lE des puits d'admission individuels, mais de préférence de 1 à 5 mm plus petite pour éviter des arètes gênantes lors du remplissage du mélange.
L'angle alpha est approximativement de 93 à 102 C. Les largeurs LD ont au maximum la largeur LFP de la chambre de remplissage et de compression 10, mais de préférence elles seront de 1 à 5 mm plus petites pour éviter des arètes gênantes pour le flux de matière.
La figure 7 montre une vue en coupe longitudinalle d'une extrudeuse selon la ligne de coupe IV-IV. Ici, le coulisseau de dosage 1 est évasé en hauteur dans la
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direction de compression. L'angle d'ouverture bêta atteint 5 à 200, selon la longueur SFP de la chambre de remplissage et de compression 10 dont les surfaces limites inférieure 28 et supérieure 29 s'étendent parallèlement l'une à l'autre. Ici également, on arrive à ce résultat selon l'invention que moins de matière est chargée du côté du piston de compression dans la chambre de remplissage et de compression 10 que du côté du boudin, si bien que l'on obtient après compression un tronçon de boudin très compacté uniforme sur sa longueur.
La figure 8 montre une vue en coupe transversale d'une extrudeuse agencée avec des puits d'admission 4a et 4b disposés sur un seul côté vis-à-vis de la chambre de remplissage et de compression. Dans la position représentée du coulisseau de dosage 1, les ouvertures de dosage 2a et 2b se trouvent directement sous les puits d'admission individuels 4a et 4b pour le remplissage. Le piston de compression 12 effectue sa course de compression et sa course de retour dans cette position ; ici également, la chambre de remplissage et de compression 10 est obturée par le coulisseau de dosage 1. Dans cette forme de réalisation, on a renoncé à une chambre de dépression.
La figure 9 montre la forme de réalisation représentée dans la figure 8 dans la position dans laquelle la chambre de remplissage et de compression 10 est remplie par la chambre de dosage 2a. La chambre de dépression désignée par la notation de référence 15 facilite l'opération de remplissage contrairement à la représentation de la figure 8. En outre, il est prévu dans la paroi intermédiaire 30 une autre chambre de dépression 31 qui précomprime le mélange 6 par appel d'air, tandis que la chambre de dosage se déplace en dessous de la paroi intermédiaire 30, pour encore
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augmenter le taux de remplissage.