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Appareil à réduire et classer les minerais,charbons et autres matières
La présente invention a trait à la réduction de matières ou matériaux à un état de fine division et également à leur mise en l'état voulu en vue de leur utilisation. Elle a pour objet un nouvel appareil et un nouveau procédé pour réduire diverses matières, la matière devant être réduite étant soumise à un mouvement tourbil- lonnant, à un tournoiement ou à une action cyclonique ou circulaire exercée uniformément par un fluide réducteur con- tre la masse de la matière pour assurer une réduction uniforme de ses particules.
Ce procédé et @et appareil sont fondés sur l'idée consistant à placer le dispositif servant à produire le mouvement tourbillonnant, le tournoiement ou l'action cyclonique @u circulaire par rapport au corps de la matière
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devant être réduite de façon à faire agir le mouvement tour- billonnant ou action circulaire du fluide réducteur unifor- mément contre la masse de matière,' à seule fin que les particules soient plus uniformément distribuées dans le fluide réducteur, en raison du frottement de l'une sur l'autre sous l'uniformité des efforts imprimés par le mouvement tourbillonnantou action cyclonique.
L'invention est applicable à la réduction de toute matière réductible, mais, à titre d'illustration, elle sera décrite ici sous la forme d'un appareil réducteur de combustible. Elle est caractérisée par un nouvel appareil réducteur de combustible dans lequel le combustible est réduit uniformément et transformé à l'état fluide et mélan gé avec un agent entretenant la combustion tel que l'air.
L'invention comporte aussi l'utilisation d'un fluide tel que l'air pour effectuer la réduction sensiblement uniforme et égale de la matière par une action similaire à l'érosion par un fluide. La masse de fluide chargée de matière est ensuite conduite à un dispositif où elle est traitée pour obtenir le degré de finesse et le degré de concentration désirés puis elle est menée au lieu ou aux lieux de consommation selon un état d'uniformité, suivant la demande.
L'invention est encore caractérisée par un nouveau dispositif servant à diriger le courant fluide uniforme ou égal dans la chambre et dans la région du mouvement tourbillonnant. Le mode de réalisation explicatif qui est représenté, comporte une chambre extérieure propre à diriger une masse fluide ou réductrice, telle que de l'air, à un certain nombre de points situés autour dos aubes d'une turbine ou dispositif similaire.
La masse réductrice fluide est ensuite dirigée par l'action de cette turbine dans la région du mouvement tourbillonnant ou action circulaire, point auquel elle agit sur la matière uniformément pour
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causer une usure ou détachage de ses particules et pour distribuer uniformément dans cette masse fluide les par- ticules de matière détachée80 La masse chargée de matiè- re en résultant est ensuite conduite à un dispositif où elle est traitée pour obtenir le degré de finesse et le degré de concentration désirésp les particules trop grosses et trop lourdes en étant séparées et ramenées dans la chambre pour être de nouveau réduites
L'invention comprend encore un nouveau dis- positif servant à placer la matière dans la chambre, par rapport à la région du mouvement tourbillonnant, du tournoiement,
de l'action cyclonique ou circulaire, afin que les particules de la matière puissent être traitées uniformément par le mouvement tourbillon- nant ou action cyclonique du fluide réducteur pour effectuer une réduction uni forme des particules dans le corps. Le mode de réalisation choisi pour illustrer l'invention comporte une paroi ondulée conjuguée avec les parois de la chambre pour ralentir le mouvement de la matière dans la chambre, le ventilateur ou tur- bine agissant pour entasser et élever la matière autour desdites parois,les surfaces de la masse occupant une position voulue pour que le mouvement tourbillonnant du fluide exeree une action uniforme sur la masse de matière o
L'invention comprend, en outre, un dispositif pour amener uniformément la matière dans la région du mouvement tourbillonnanto
L'invention englobe encore d'autres buts;
caractéristiques, avantages et possibilités qui res- sortiront de la description qui suit .
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Dans le dessin annexé :
Figure 1 est une coupe verticale transversale d'un appareil construit conformément à l'invention et relié à un dispositif séparateur ou classeur
Figure 2 en est une coupe transversale hori- zontale, suivant la ligne 2-2 de la figure 1
Le mode de réalisation représenté comprend une chambre réductrice 1, dans laquelle est supporté un rotor 2, comportant des saillies radiales 3, sur lesquelles sont montées de façon amovible des aubes 4; ce rotor est monté sur un arbre 5, tourillonné dans un palier 6 monté sur le fond de la chambre 1 ; cet arbre est commandé par une source de forée convenable.
Sur un coté de la chambre est disposée une tré- mie 7, dans laquelle de la matière 8 peut être maintenue et-chargée dans la partie inférieure 9 de la chambre, où elle forme un lit ou couche sous le rotor 2.
Une quantité uniforme de matière est mainte- nue dans la partie inférieure 9 de la chambre 1 au moyen d'un dispositif distributeur comportant un bras 10 passant sur. la partie inférieure d'une des parois d'une trémie 7 ; ce bras est relié à un châssis 12 placé sous la chambre 1 et la trémie 7 et entraîné par une bielle 13, reliée à ce châssis 12; cette bielle est entraînée par un excentrique 14, claveté sur un arbre 15, qui est à son tour entraîné par une source convenable de force (non représentée)* Un bras 11, analogue au bras 10, !et relié au châssis 12 passe par la partie inférieure de la paroi de la chambre 1.
Ce bras auxiliaire 11 est destiné à agiter
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et déplacer la matière qui est constamment rejetée de la région du mouvement tourbillonnant ou de l'ae- tion cyclonique dans une région où elle est de nouveau traitée par le mouvement pour qu'elle soit finement pulvérisée .
La quantité de matière amenée dans la partie inférieure 9 peut être réglée en faisant varier la vitesse de 1 arbre 15 ou en réglant la longueur de la course du châssis 12 et pareillement du bras 10 .
Le mouvement alternatif de ce bras fournit un moyen très efficace pour amener et agiter uniformément la matière dans la chambre 1. D'autres modes d'amenage peuvent être utilisés pour amener de la matière dans la chambre à une vitesse uniformeo
Les parois de la partie inférieure 9 de la chambre 1 peuvent comporter des parties rugueuses ou ondulées 16, dont les ondulations forment des arrêts qui ralentissent les couches ou parties inférieures et extérieures de la matière qui se déplace autour de la chambre dans le sens de rotation du rotor e En s'élevant autour des parois de la chambre,
la matière forme une surface contre laquelle le fluide qui tourne ou tourbillonne produit par les aubes 4 du rotor 2 peut agir uniformément pour assurer une ré- duction uniforme ou un détachage uniforme des par- ticules de matière formant la surface du lit de ma- tière .
Un logement 17 est prévu dans la paroi de la partie inférieure 9 de la chambre 1; la matière non friable ou non réductible est accumulée dans ce loge- ment et peut en être retirée par un-couvercle 18.
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Un fluide réducteur et entretenant la com- bustion est introduit dans la chambre 1 par un con- duit d'arrivée 19 ; ce fluide est distribué de façon égale autour du rotor 2 par des canaux radiaux 20 qui mènent dans un caisson d'admission 21 percé d'une ouverture circulaire 22, associée avec des bras 3 du rotor 2; ces bras dirigent ou distribuent ce fluide de façon égale et uniforme dans la région du mouvement tourbillonnant, de tournoiement ou action cyclonique produit par la rotation du rotor 2. L'air ou autre agent d'entretien de la combustion intro- duit par ces canaux à air dans ces régions peut être préalablement chauffé ou non, comme on le désire.
La quantité de fluide réducteur entrant dans la cham- bre peut être réglée de façon que la quantité de matière soit réduite et que, de même, on puisse régler le degré de ooncentration de la matière dis- tribuée.
La matière est introduite à une vitesse uniforme par le dispositif d'avancement à l'endroit où la surface du lit de matière se trouvant dans la chambre 1 vient en contact avec l'agent tourbil- lonnant, ou tourbillon de fluide réducteur pro- duit par le rotor 2 et est soumis à son action cy- clonique ou tourbillonnante. Lorsque le fluide réducteur est introduit de façon égale autour du rotor 3, le mouvement tourbillonnant du fluide agit uniformément contre les particules de matière pour assurer l'uniformité de leur réduction par l'effet rongeur du mouvement tourbillonnant.
Les ondulations de la paroi 16 maintiennent la matière dans une position telle par rapport au dispositif
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à aubes ou turbine qu'elle est réduite de façon sensiblement uniforme sur toute la surfaceo La masse de fluide chargée de matière qui en résulte contenant de la matière distribuée de façon prati- quement uniforme, à un état de fine division, sort ensuite par une buse allant à un dispositif sépara- teur ou classeur o
Le dispositif séparateur et classeur com- porte une chambre 23, placée au-dessus de la chambre 1 de 1 appareil réducteur, et il est séparé de celle-ci par un diaphragme ou cloison 24 convenablement plaeé entre les extrémités des parois 1 et 23 des chambres de réduction et de séparation.
Ce diaphragme 24 comporte une ouverture 25, placée au centre et comportant une jupe 26,formant un dispositif de sortie à orifice convergente de la chambre de réduc- tion 1 à la chambre de classement ou séparation 23.
L'arbre 5, sur lequel est monté le rotor 2 dans la chambre de réduction 1, s'élève et, en passant par l'orifice 25, il traverse la chambre 23 et est touril- lonné dans des paliers convenables 24 et 25 , reliés par tous dispositifs convenables à une plaque- couvercle 26 de la chambre 23.
Un rotor 27 formant ventilateur monté dans la chambre 23 est relié de façon réglable à l'arbre 5 au moyen d'une vis de réglage 28 ou organe analogueo Un collier 29, relié à l'arbre 5 au moyen d'une vis de réglage 30, est monté pour régler de façon plus positive la position de ce ventilateur sur l'arbre 5
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Le ventilateur 27 et le rotor 2 sont mis en 'rotation par une poulie 31, reliée à l'arbre 5 à la partie supérieure de cet arbre et la poulie est entraînée par un dispositif approprié, tel qu'une courroie venant d'une source de force motrice ap- propriée (non représentée)
Une pièce 32 est prévue dans la partie su- périeure de la chambre 23 et délimite une ehambre annulaire 33 avec les parois de la chambre 23,
au- dessus du ventilateur 27. Ce ventilateur est, de préférence, espacé du diaphragme 24; lorsqu'il est mis en rotation, il produit un mouvement tourbillon- nant dans l'espace ménagé entre lui et ce diaphragme et autour de l'orifice 25, ainsi que dans l'espace ména- gé entre les extrémités des aubes et les parois de la chambre 23, et dans la chambre 33. La masse de fluide chargée de matière venant de la chambre de réduc- tion 1 est aspirée à travers l'orifice 25 dans la chambre de séparation ou de classement 23, où le mouvement tourbillonnant, le tournoiement ou l'ac- tion cyclonique ou circulaire produit par le ventila- teur 27 assure la séparation des particules trop lour- des et trop grosses, qui frappent la partie inférieure des parois de la chambre 30 et qui tombent sur le diaphrag- me 24.
Le reste de la masse fluide continue à tourbillon ner selon un trajet.'cyclonique ou tourbillonnant conti- nu dans le sens de la rotation du ventilateur 27 .
Plusieurs orifices 34, prévus dans le diaphrag- me 24 détournent les particules trop grosses et trop lourdes de la masse de fluide chargée de matière pour la ramener à la chambre de réduction 1 afin d'être
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réduite de nouveauo La grosseur de ces orifices 34 peut être réglée à 1 aide d'une soupape annulaire 35 disposée sur le dessous du diaphragme 24 et coulissant sur le fer cornier annulaire 36.
Cette soupape annulai- re 35 porte un secteur à crémaillère 37,qui attaque un pignon 38, monté sur un arbre 39 traversait la paroi de la chambre 1 et tourillonné convenablement dans cette paroi elle est commandée par un volant 40, fixé à l'extrémité extérieure de l'arbre o
Plusieurs orifices de sortie, de préférenee répartis de façon uniforme, sont prévus dans la plaque de dessus 26; ils sont reliés à des conduits de sortie 41 servant à distribuer la masse de fluide chargé de matière en différents lieux de consom- mation.
Une soupape annulaire 42 porte un segment à denture de crémaillère 42a,qui engrène avec un pignon 42b, monté sur un arbre 42c,supporté à rotation de façon appropriée dans la paroi de la chambre 23; l'extrémité extérieure de cet arbre porte un volant à main 43. En manoeuvrant ee volante on peut faire varier la quantité de la masse du fluide chargé de matière qui passe par le conduit de sortie.
Comme la matière réduite portée par la masse fluide subit une action tourbillonnante ou cyclonique dans la chambre de classement 23, les particules les plus grosses et les plus lourdes sont rejetées à l'extérieur et retombent par gravité dans la chambre. En raison de la différence de pression dans la chambre 23 et dans la chambre de
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réduction 1, il passe par les orifices 34 un courant d'air qui est réglé pour tirer et ramener dans cette chambre les plus grosses et plus lourdes particules de matière qui se sont rassemblées sur le diaphragme 24 autour des ouvertures 34.
Il est possible d'obtenir un contrôle très étroit du degré de concentration et de finesse de la matière, ainsi que de l'uniformité de sa distribution dans la masse de fluide chargée de cette matière qui est utilisée et consommée aux lieux de consommation. Dans la chambre de réduction 1, les particules sont réduites de façon égale et distribuées uniformément dans le fluide réducteur, puis aspirées dans la chambre de classement à un état tel que les particules plus lourdes et plus grosses sont rejetées à l'extérieur, le degré de finesse et le degré de concentration étant ainsi obtenus, après quoi la masse de fluide chargée de matière est distribuée aux points de consommation.
Bien qu'on ait décrit et représenté un mode de réalisation explicatif de l'invention, celle- ci n'est pas limitée à cette construction, mais englobe d'autres détails, dispositions d'éléments, et constructions.
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Apparatus for reducing and classifying ores, coals and other materials
The present invention relates to reducing materials or materials to a state of fine division and also to bringing them into the desired state for use. It relates to a novel apparatus and method for reducing various materials, the material to be reduced being subjected to swirling motion, whirling, or cyclonic or circular action uniformly exerted by a reducing fluid against the material. mass of the material to ensure a uniform reduction of its particles.
This method and apparatus is based on the idea of placing the device for producing the swirling motion, whirling or cyclonic action or circular relative to the body of matter.
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to be reduced so as to cause the swirling motion or circular action of the reducing fluid to act uniformly against the mass of material, 'for the sole purpose of making the particles more uniformly distributed in the reducing fluid, due to the friction of the 'one on top of the other under the uniformity of the forces imparted by the swirling movement or cyclonic action.
The invention is applicable to the reduction of any reducible material, but, by way of illustration, it will be described herein in the form of a fuel reducing apparatus. It is characterized by a novel fuel reducing apparatus in which the fuel is uniformly reduced and transformed into a fluid state and mixed with a combustion sustaining agent such as air.
The invention also includes the use of a fluid such as air to effect the substantially uniform and equal reduction of material by an action similar to fluid erosion. The mass of fluid loaded with material is then taken to a device where it is treated to obtain the desired degree of fineness and the desired degree of concentration, then it is carried to the place or places of consumption according to a state of uniformity, according to demand .
The invention is further characterized by a new device for directing the fluid flow uniform or equal in the chamber and in the region of the swirling motion. The explanatory embodiment which is shown comprises an external chamber capable of directing a fluid or reducing mass, such as air, to a certain number of points located around the blades of a turbine or similar device.
The fluid reducing mass is then directed by the action of this turbine into the region of the swirling motion or circular action, at which point it acts on the material uniformly to
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cause wear or spotting of its particles and to evenly distribute in this fluid mass the particles of loose material80 The resulting mass loaded with material is then taken to a device where it is treated to obtain the degree of fineness and the desired degree of concentration p particles that are too large and too heavy by being separated and brought back into the chamber to be reduced again
The invention further comprises a new device for placing the material in the chamber, relative to the region of the whirling motion, the whirling,
cyclonic or circular action, so that the particles of matter can be treated evenly by the swirling motion or cyclonic action of the reducing fluid to effect uniform reduction of the particles in the body. The embodiment chosen to illustrate the invention comprises a corrugated wall conjugated with the walls of the chamber to slow down the movement of the material in the chamber, the fan or impeller acting to pile up and raise the material around said walls, the latter. surfaces of the mass occupying a desired position so that the swirling motion of the fluid exerts a uniform action on the mass of matter o
The invention further comprises a device for uniformly bringing the material into the region of the whirling motion.
The invention encompasses still other objects;
characteristics, advantages and possibilities which will emerge from the following description.
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In the attached drawing:
Figure 1 is a vertical cross section of an apparatus constructed in accordance with the invention and connected to a separator or filing device
Figure 2 is a horizontal cross section, taken along line 2-2 of Figure 1
The embodiment shown comprises a reducing chamber 1, in which a rotor 2 is supported, comprising radial projections 3, on which vanes 4 are removably mounted; this rotor is mounted on a shaft 5, journaled in a bearing 6 mounted on the bottom of the chamber 1; this shaft is controlled by a suitable drill source.
On one side of the chamber is arranged a hopper 7, in which material 8 can be held and loaded in the lower part 9 of the chamber, where it forms a bed or layer under the rotor 2.
A uniform quantity of material is maintained in the lower part 9 of the chamber 1 by means of a dispensing device comprising an arm 10 passing over it. the lower part of one of the walls of a hopper 7; this arm is connected to a frame 12 placed under the chamber 1 and the hopper 7 and driven by a connecting rod 13, connected to this frame 12; this connecting rod is driven by an eccentric 14, keyed to a shaft 15, which is in turn driven by a suitable source of force (not shown) * An arm 11, similar to the arm 10,! and connected to the frame 12 passes through the lower part of chamber wall 1.
This auxiliary arm 11 is intended to agitate
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and moving the material which is constantly thrown out of the region of the swirling motion or the cyclonic aeration into a region where it is again processed by the motion to be finely pulverized.
The quantity of material fed into the lower part 9 can be regulated by varying the speed of 1 shaft 15 or by adjusting the length of the stroke of the frame 12 and similarly of the arm 10.
The reciprocating motion of this arm provides a very efficient means of uniformly feeding and agitating material in chamber 1. Other modes of feed can be used to deliver material into the chamber at a uniform rate.
The walls of the lower part 9 of the chamber 1 may have rough or corrugated parts 16, the corrugations of which form stops which slow down the layers or lower and outer parts of the material which moves around the chamber in the direction of rotation. of the rotor e Rising around the walls of the chamber,
the material forms a surface against which the rotating or swirling fluid produced by the vanes 4 of the rotor 2 can act uniformly to ensure a uniform reduction or a uniform release of the particles of material forming the surface of the bed of material .
A housing 17 is provided in the wall of the lower part 9 of the chamber 1; non-friable or non-reducible material is accumulated in this housing and can be removed therefrom by a cover 18.
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A reducing fluid and maintaining combustion is introduced into chamber 1 via an inlet pipe 19; this fluid is distributed equally around the rotor 2 by radial channels 20 which lead into an inlet box 21 pierced with a circular opening 22, associated with the arms 3 of the rotor 2; these arms direct or distribute this fluid evenly and uniformly in the region of the swirling, spinning, or cyclonic motion produced by the rotation of rotor 2. Air or other combustion sustaining agent is introduced through these channels Air in these regions may or may not be preheated, as desired.
The amount of reducing fluid entering the chamber can be controlled so that the amount of material is reduced and likewise the degree of concentration of the material dispensed can be controlled.
The material is introduced at a uniform rate by the advancing device at the point where the surface of the material bed in chamber 1 comes into contact with the swirling agent, or vortex of reducing fluid produced. by the rotor 2 and is subjected to its cyclonic or swirling action. When the reducing fluid is introduced equally around the rotor 3, the swirling movement of the fluid acts uniformly against the material particles to ensure the uniformity of their reduction by the gnawing effect of the swirling movement.
The corrugations of the wall 16 keep the material in such a position relative to the device
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vane or impeller that it is reduced substantially uniformly over the entire surface o The resulting mass of fluid laden with material containing substantially uniformly distributed material in a finely divided state then exits through a nozzle going to a separator or binder o
The separating and filing device comprises a chamber 23, placed above the chamber 1 of the reducing apparatus, and it is separated from the latter by a diaphragm or partition 24 suitably placed between the ends of the walls 1 and 23 of the reduction and separation chambers.
This diaphragm 24 has an opening 25, placed in the center and comprising a skirt 26, forming an outlet device with a converging orifice from the reduction chamber 1 to the classification or separation chamber 23.
The shaft 5, on which the rotor 2 is mounted in the reduction chamber 1, rises and, passing through the orifice 25, passes through the chamber 23 and is journaled in suitable bearings 24 and 25, connected by any suitable device to a cover plate 26 of the chamber 23.
A rotor 27 forming a fan mounted in the chamber 23 is connected in an adjustable manner to the shaft 5 by means of an adjusting screw 28 or the like. A collar 29, connected to the shaft 5 by means of an adjusting screw 30, is mounted to more positively adjust the position of this fan on shaft 5
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The fan 27 and the rotor 2 are rotated by a pulley 31, connected to the shaft 5 at the upper part of this shaft and the pulley is driven by a suitable device, such as a belt coming from a source. of suitable driving force (not shown)
A part 32 is provided in the upper part of the chamber 23 and delimits an annular chamber 33 with the walls of the chamber 23,
above the fan 27. This fan is preferably spaced from the diaphragm 24; when it is rotated, it produces a swirling movement in the space provided between it and this diaphragm and around the orifice 25, as well as in the space provided between the ends of the blades and the walls. from chamber 23, and into chamber 33. The mass of fluid laden with material from reduction chamber 1 is drawn through port 25 into separation or classification chamber 23, where the swirling motion, the spinning or cyclonic or circular action produced by the ventilator 27 ensures the separation of the particles too heavy and too large, which strike the lower part of the walls of the chamber 30 and which fall on the diaphragm 24.
The remainder of the fluid mass continues to vortex in a continuous cyclonic or vortex path in the direction of rotation of the fan 27.
Several orifices 34, provided in the diaphragm 24 divert too large and too heavy particles from the mass of fluid loaded with material to return it to the reduction chamber 1 in order to be
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Reduced again The size of these orifices 34 can be adjusted by means of an annular valve 35 disposed on the underside of the diaphragm 24 and sliding on the annular angle iron 36.
This annulus valve 35 carries a rack sector 37, which engages a pinion 38, mounted on a shaft 39 passing through the wall of the chamber 1 and suitably journaled in this wall it is controlled by a handwheel 40, fixed at the end. outer shaft o
Several outlet orifices, preferably distributed uniformly, are provided in the top plate 26; they are connected to outlet conduits 41 serving to distribute the mass of fluid laden with material to different places of consumption.
An annular valve 42 carries a rack-toothed segment 42a, which meshes with a pinion 42b, mounted on a shaft 42c, suitably rotatably supported in the wall of chamber 23; the outer end of this shaft carries a handwheel 43. By maneuvering the flywheel it is possible to vary the quantity of the mass of the fluid laden with material which passes through the outlet duct.
As the reduced material carried by the fluid mass undergoes a swirling or cyclonic action in the classification chamber 23, the larger and heavier particles are thrown out and fall back by gravity into the chamber. Due to the pressure difference in chamber 23 and in the pressure chamber
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reduction 1, a current of air passes through the orifices 34 which is adjusted to draw and bring back into this chamber the larger and heavier particles of material which have gathered on the diaphragm 24 around the openings 34.
It is possible to obtain very close control of the degree of concentration and fineness of the material, as well as of the uniformity of its distribution in the mass of fluid loaded with this material which is used and consumed at the places of consumption. In the reduction chamber 1, the particles are reduced evenly and distributed evenly in the reducing fluid, and then sucked into the grading chamber in such a state that the heavier and larger particles are rejected to the outside, the degree of fineness and the degree of concentration being thus obtained, after which the mass of fluid loaded with matter is distributed to the points of consumption.
Although an explanatory embodiment of the invention has been described and shown, the latter is not limited to this construction, but encompasses other details, arrangements of elements, and constructions.
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