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Procédé et appareils pour la séparation pneumatique de matières de densités différentes.
Cette invention se rapporte à la séparation pneu- matique de matières de densités différentes et notamment au classement pneumatique des charbons. On a déjà proposé dans ce domaine de nombreux procédés basés sur l'action qu'un courant d'air envoyé par-dessous des tamis inclinés ou une succession de plans inclinés se chevauchant comme des lames de persienne, exerce sur les matières à séparer cheminant sur ces tamis ou plans inclinés.
Dans certains de ces procédés, le courant d'air est utilisé simplement pour débarrasser de leurs poussières et impuretés légères les matières plus lourdes qui sont classées ensuite d'après leur
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densité, ou plus exactement d'après leur calibre, par les tamis sur lesquels elles circulent, à moins que le classe- ment ne soit limité à la séparation des poussières et matiè- res légères emportées par le courant d'air. Dans d'autres appareils, les tamis sont remplacés par des grilles disposées entre deux plans inclinés successifs et à travers lesquelles le courant d'air est envoyé de bas en haut de telle façon que seules les matières ayant le calibre admis par la grille et un poids suffisant peuvent tomber à travers celle-ci, les autres matières étant refoulées par le courant d'air sur le plan incliné suivant.
Les tamis, plans inclinés et grilles de tous ces appareils sont animés de vibrations ou de'secous- ses,ce qui nécessite un mécanisme et destransmissions,rela- tivement compliqués, en augmentant le prix des appareils et les risques de détérioration.
La présente invention a pour objet un procédé et des appareils de séparation pneumatique qui ne présentent pas ces inconvénients et se distinguent de ce qui est con- nu par leur grande simplicité et la perfection du classement qu'ils permettent d'obtenir, uniquement d'après la densité des matières et non d'après le calibre de celles-ci.
Sui- vant cette invention, on effectue le classement en provoquant d'abord une stratification en couches de densités différentes au sein d'un lit de matières descendant un plan incliné fi- xe, par l'action d'un courant d'air ou autre gaz traversant de bas en haut des interstices de ce plan incliné et le lit de matières, après quoi on opère la séparation proprement dite en faisant passer les matières ainsi stratifiées au-des- sus d'une succession de fentes ouvertes dans le plan incliné et traversées également de bas en haut par un courant d'air ou autre gaz, de telle manière que les matières lourdes cons-
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tituant la couche inférieure tombent dans la première fente tandis que leos couchs supérieures plus légéres, supportées par le courant d'air,
franchissent cette fente pour tomber plus loin, par ordre de densité, dans les fentes successives du plan incliné. Il est utile de rétablir dans le lit de ma- tières, après le passage de chaque fente, la stratification qui a pu être quelque peu dérangée par la violence du courant d'air au-dessus de la fente, et dans ce but on fait parcourir aux matières, entre deux fentes successives du plan incliné, une partie de celui-ci ne présentant que de petits intersti- ces à travers lesquels l'air agit sans violence. D'autre part, on règle la largeur des fentes suivant la nature et le volume des matières à séparer, chaque fente pouvant être ré- glée indépendamment des autres.
On peut indifféremment faire passer le courant d'air à travers le plan incliné par aspiration ou par refoulement et, suivant les cas, on laisse échapper l'air à l'atmosphère du on le fait circuler en circuit fermé. Pour certaines appli- cations il est avantageux d'imprimer au courant d'air des pulsations, par exemple en interrompant périodiquement son écoulement; cette façon de procéder permet d'activer la stra- tification des matières par suite des vibrations qui leur sont transmises par l'air, sans que l'on ait à supporter les inconvénients des installations vibratoires mécaniques, le plan incliné restant toujours fixe pendant l'opération de classement.
Pour réaliser le procédé de la présente invention, on peut utiliser différentes formes d'appareils. De préféren- ce, ceux-ci comportent un couloir incliné et fermé de toutes parts dont le fond est formé d'une série de lames de persien-
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ne laissant entre elles des interstices pour le passage de l'air. Certaines de ces lames sont mobiles, par exemple dans des glissières, de façon qu'en retirant plus ou moins une la- me mobile en-dessous de la lame fixe qui la précède, on puis- se ménager dans le fond du couloir une fente de largeur régla- ble. En-dessous de chaque fente se prouve une trémie destinée à recueillir les matières séparées par densité.
L'entrée et la sortie du couloir sont fermées par des dispositifs d'étanchété laissant passer d'une part les matières à classer et d'autre part le refus de l'appareil, d'air mais empêchant les rentrées ai/defaçon que sensiblement tout l'air soit obligé de passer à travers le fond ajouré'du cou- loir. Ce fond ajouré est lui-même soit exposé à l'air libre, soit enfermé dans une caisse dans laquelle l'air est admis ou refoulé-, soit librement, soit à travers un dispositif lui imprimant des pulsations, par exemple une vanne rotative.
Quand l'alimentation d'air se fait par aspiration, on emploie de préférence un ventilateur dont le conduit est branché sur l'extrémité inférieure du couloir et, au-delà de ce ventila- teur, l'air peut être laché à l'atmosphère ou bien renvoyé en circuit fermé dans la caisse, en-dessous du fond ajouré du couloir. On peut aussi refouler l'air dans la caisse au moyen d'une soufflerie alimentée d'air frais ou d'air repris à la sortie du couloir et ramené en circuit fermé à la souffle- rie.
Quatre formes d'exécution d'appareils séparateurs pneu- matiques suivant l'invention sont représentées schématique- ment à titre d'exemples sur le dessin annexé, dans lequel:
Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil fonctionnant par aspiration simple, avec échappement à l'atmosphère; @ Fig. 2 montre à plus grande échelle un détail de cet
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appareil ;
Fig. 3 est une vue analogue à celle de la Fig. 1, représentant un appareil à aspiration p7ulsatore dans lequel l'air circule en circuit fermé;
Fig. 4 montre en élévation de côté, partie en cou- pe verticale, un appareil analogue à celui de la Fig. 1, mais comportant un dispositif pulsatoire à l'admission d'air, et
Fig. 5 représente, également en élévation de côté et partie en coupe verticale, un appareil à compresseur avec dispositif pulsatoire et échappement à l'atmosphère.
La partie principale de ces divers appareils consis- te en un couloir incliné 1 fermé au-dessus par un toit 2 et supporté par une charpente 3 à laquelle il est articulé en 4 à son extrémité supérieure et suspendu en 5 à son extrémité inférieure, à l'aide de tirants 6 dont on peut modifier la longueur pour régler l'inclinaison du couloir. Le fond de celui-ci est constitué d'une série de lames de persienne 7 imbriquées de manière à laisser entre elles d'étroits inter- stices 8. Ces lames 7 sont fixes, sauf trois d'entre elles désignées par 7a, qui sont mobiles dans des glissières 9 (Fig.
2) de manière à pouvoir coulisser sous l'action de leviers 10 et de biellettes 11, pour rentrer sous la lame fixe 7 surplombante en ménageant ainsi dans le fond du couloir trois fentes 12, 13 et 14 dont la largeur peut être réglée à volon- té. En-dessous de ces fentes s'ouvrent troisbtrémies 15, 16 et 17, une quatrième trémie 18 étant disposée au bas du cou- loir 1. Bien entendu, le nombre des lames mobiles et par con- séquent celui des fentes et des trémies, est arbitraire et sera déterminé suivant les nécessités du fonctionnement de l'appareil.
@ L'entrée du couloir 1 est fermée par un distribu-
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teur rotatif 19 surmonté d'une trémie-magasin 20 et disposé de manière à laisser entrer dans le couloir les matières à traiter, mais non l'air extérieur. De même, la sortie 18 du couloir compàrte un clapet obturateurb21 qui permet la sortie des matières constituant le refus de l'appareil, mais empêche toute rentrée d'air.
Dans les exemples des Figs. 1, 3 et 4, un ventila- teur-aspirateur 22 communiquant par un conduit 23 avec la partie inférieure du couloir 1, crée dans celui-ci une dé- pression qui a pour effet d'appeler un courant d'air de bas en haut à travers les interstices 8 des lames 7 et les fen- tes 12, 13, 14 du fond du couloir. Le ventilateur 22 refoule cet air à l'atmosphère par une cheminée 24 (Figs. 1 et 4) ou bien le renvoie en circuit fermé, par un conduit 25, en- dessous du fond du couloir, dans une caisse 26 (Fig. 3) où sont ménagées les trois trémies 15, 16, 17 qui, dans ce cas, sont munies également de clapets 21 empêchant les rentrées d'air. L'appareil de la Fig. 4 et celui de la Fig. 5 compor- tent également une caisse 26 sous le couloir 1, mais la cir- culation de l'air ne s'y fait pas en circuit fermé.
Au lieu d'un ventilateur aspirateur, l'appareil de la Fig. 5 est muni d'une soufflerie 27 qui refoule l'air ex- térieur dans la caisse 26, en-dessous du fond ajouré du cou- loir 1. D'air sortant du couloir s'échappe à l'atmosphère par la cheminée 24, mais il va de soi qu'il pourrait aussi bien être ramené en circuit forma' à la soufflerie 27.
Les trois appareils représentés sur les Figs. 3,
4 et 5 comportent à l'entrée de la caisse 26, un dispositif destiné à imprimer des pulsations à l'air aspiré ou soufflé et consistant en une palette rotative 28 qui tourne dans un boisseau 29 intercalé dans le conduit 30 par lequel l'air
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pénètre dans la caisse 26. Cette palette 28 interrompt le passage de l'air deux fois par tour, tandis qu'un papillon 31 également disposé dans le conduit 30 permet de régler la quantité d'air admis dans la caisse.
Le fonctionnement des divers appareils est sensi- blement le même. Dans chaque cas, après avoir mis en marche le ventilateur-aspirateur ou la soufflerie de façon à provo- quer le passage du courant d'air à travers les interstices 8 et les fentes 12, 13Y 14 du fond du couloir 1, on introduit dans celui-ci, par le distributeur 19, les matières à classer, par exemple du charbon. L'inclinaison du couloir 1 n'est pas suffisante pour que les matières puissent descendre simple- ment par gravité si l'action du courant d'air traversant le fond du couloir n'intervenaitpas pour soulever légèrement le lit de matières en réduisant ainsi son frottement et en lui permettant de progresser par gravité.
En même temps, le cou- rant d'air agit à l'intérieur du lit de matières pour le stratifier, de sorte qu'après avoir parcouru la première par- tie du couloir 1, les matières sont séparées par densité en couches superposées et atteignent dans cet état la premiè- re fente 12. Les matières de la couche inférieure, ayant la plus forte densité, tombent dans cette fente au fur et à mesure quelle lit de matières descend dans le couloir et sont recueillies dans la trémie 15. Les matières plus légères des couches supérieures, par contre, sont empêchées de tomber dans la fente 12 par la force du courant d'air traversant celle-ci et elles franchissent ainsi la fente pour continuer à descendre dans le couloir.
Si la stratification de ces couches restantes a été dérangée par le courant d'air de la
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fente 12, l'action des filets d'air filtrant par les intersti- ces des lames 7 situées entre cette première fente et la fen- te suivante 13 rétablit l'ordonnance avant que le lit de ma- tières n'atteigne cette dernière.
A la fente 13, le même phé- nomène que précédemment se,produit, la couche des matières les plus denses tombant dans cette fente, tandis que les ma- tières plus légères la franchissent pour continuer à suivre le couloir jusqu'à la fente 14 où celles de ces matières res- tantes qui sont les plus lourdes tombent à leur tour. eules les matières relativement légères franchissent la fente 14 et sont recueillies finalement dans la trémie 18, à moins que l'on ne juge utile de ménager encore d'autres fentes dans le fond du couloir en vue de rendre la séparation encore plus complète.
Dans le cas où l'appareil séparateur comporte un dispositif pulsatoire 28, les pulsations de l'air aspiré ou soufflé à travers le fond du couloir 1 engendrent dans le lit de matières passant dans celui-ci des vibrations de fréquence plus ou moins élevée suivant la vitesse de rotation de la pa- lette 28. Ces vibrations exercent une influence favorable sur le processus de stratification des matières à séparer, ce qui permet dans certains cas de faire passer celles-ci plus rapidement à travers l'appareil tout en obtenant une sépara- tion très complète.
Quelle que soit la forme d'appareil adoptée, la sé- paration se fait en marche continue et si l'on prend soin de régler convenablement l'inclinaison du couloir, la puissance et le volume du courant d'air et la largeur des différentes fentes, on peut atteindre une extrême précision dans le classe-
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ment des matières, même lorsque celles-ci sont composées d'éléments de densitéstrès différentes.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à,l'em- 'air ploi/ni aux détails d'exécution ici décrits et représentés à titre d'exemple et l'on pourrait utiliser tout autre gaz approprié ou modifier les détails sans sortir de son cadre.
- REVENDICATIONS- ---------------------------
1.- Procédé pour la séparation pneumatique de ma- tières de densités différentes, consistant à opérer d'abord une stratification en couches de densités différentes au sein d'un lit de matières descendant un plan incliné fixe, par l'action d'un courant d'air ou autre gaz traversant de bas en haut des interstices de ce plan incliné et le lit de ma- tières, puis à effectuer la séparation proprement dite en faisant passer les matières ainsi stratifiées au-dessus d'une succession de fentes ouvertes dans le plan incliné et traver- sées également de bas en haut par un courant d'air ou autre gaz, de telle manière que les matières lourdes constituant la couche inférieure tombent à travers la première fente tan- dis que les couches supérieures plus légères, supportées par le courant d'air,
franchissent cette fente pour tomber succes- sivement, par ordre de densité, dans les fentes suivantes.
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Method and apparatus for the pneumatic separation of materials of different densities.
This invention relates to the pneumatic separation of materials of different densities and in particular to the pneumatic classification of coals. Numerous processes have already been proposed in this field based on the action that a current of air sent under inclined screens or a succession of inclined planes overlapping like louver blades, exerts on the material to be separated as it travels. on these sieves or inclined planes.
In some of these processes, the air current is used simply to rid the heavier materials of their dust and light impurities which are then classified according to their size.
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density, or more exactly according to their size, by the sieves on which they circulate, unless the classification is limited to the separation of dust and light matter carried by the air current. In other devices, the sieves are replaced by screens arranged between two successive inclined planes and through which the air current is sent from the bottom up so that only the materials having the size admitted by the screen and a sufficient weight can fall through it, the other material being forced by the air current on the next inclined plane.
The screens, inclined planes and grids of all these devices are animated by vibrations or jolts, which necessitates a relatively complicated mechanism and transmissions, increasing the price of the devices and the risks of deterioration.
The subject of the present invention is a process and apparatuses for pneumatic separation which do not exhibit these drawbacks and differ from what is known by their great simplicity and the perfection of the classification which they make it possible to obtain, only from after the density of materials and not according to their caliber.
According to this invention, the classification is carried out by first causing a stratification in layers of different densities within a bed of material descending a fixed inclined plane, by the action of an air current or another gas passing from bottom to top of the interstices of this inclined plane and the bed of materials, after which the actual separation is carried out by passing the materials thus stratified over a succession of open slits in the inclined plane and also traversed from bottom to top by a current of air or other gas, so that the heavy materials
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the lower layer falls into the first slit while the lighter upper layers, supported by the draft,
cross this slit to fall further, in order of density, into the successive slits of the inclined plane. It is useful to re-establish in the bed of matter, after the passage of each slit, the stratification which may have been somewhat disturbed by the violence of the air current above the slit, and for this purpose we make travel through the materials, between two successive slits in the inclined plane, a part of it exhibiting only small interstices through which the air acts without violence. On the other hand, the width of the slots is adjusted according to the nature and volume of the materials to be separated, each slot being able to be adjusted independently of the others.
It is equally possible to pass the air current through the inclined plane by suction or by discharge and, depending on the case, the air is allowed to escape to the atmosphere and it is circulated in a closed circuit. For certain applications it is advantageous to impart pulsations to the air current, for example by periodically interrupting its flow; this way of proceeding enables the stratification of the materials to be activated as a result of the vibrations transmitted to them by the air, without having to endure the drawbacks of mechanical vibratory installations, the inclined plane always remaining fixed during the process. classification operation.
To carry out the method of the present invention, different forms of apparatus can be used. Preferably, these comprise an inclined corridor closed on all sides, the bottom of which is formed by a series of louver slats.
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leaving between them interstices for the passage of air. Some of these blades are movable, for example in slides, so that by withdrawing more or less a movable blade below the fixed blade which precedes it, a slot can be made in the end of the corridor. adjustable width. Below each slot is a hopper intended to collect the material separated by density.
The entrance and the exit of the corridor are closed by sealing devices allowing on the one hand the materials to be classified and on the other hand the refusal of the device, of air but preventing the re-entries ai / way that noticeably all the air is obliged to pass through the perforated bottom of the passage. This perforated bottom is itself either exposed to the open air, or enclosed in a box in which the air is admitted or discharged, either freely, or through a device imparting pulsations to it, for example a rotary valve.
When the air supply is by suction, a ventilator is preferably employed, the duct of which is connected to the lower end of the corridor and, beyond this ventilator, the air can be released to the air. atmosphere or returned in a closed circuit to the cash register, below the perforated back of the corridor. The air can also be forced back into the body by means of a blower supplied with fresh air or air returned from the corridor exit and returned in a closed circuit to the blower.
Four embodiments of pneumatic separating devices according to the invention are shown schematically by way of example in the appended drawing, in which:
Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an apparatus operating by simple suction, with exhaust to the atmosphere; @ Fig. 2 shows on a larger scale a detail of this
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device;
Fig. 3 is a view similar to that of FIG. 1, showing a p7ulsatore suction device in which the air circulates in a closed circuit;
Fig. 4 shows in side elevation, partly in vertical section, an apparatus similar to that of FIG. 1, but comprising a pulsating device at the air intake, and
Fig. 5 shows, also in side elevation and partly in vertical section, a compressor apparatus with pulsating device and exhaust to the atmosphere.
The main part of these various devices consists of an inclined corridor 1 closed above by a roof 2 and supported by a frame 3 to which it is articulated at 4 at its upper end and suspended at 5 at its lower end, at using tie rods 6, the length of which can be changed to adjust the inclination of the corridor. The bottom of the latter consists of a series of louver blades 7 nested so as to leave between them narrow inter- stices 8. These blades 7 are fixed, except three of them designated by 7a, which are movable in slides 9 (Fig.
2) so as to be able to slide under the action of levers 10 and rods 11, to enter under the overhanging fixed blade 7, thus leaving three slots 12, 13 and 14 in the bottom of the corridor, the width of which can be adjusted as desired. - summer. Below these slots open three hoppers 15, 16 and 17, a fourth hopper 18 being placed at the bottom of the passage 1. Of course, the number of movable blades and consequently that of the slots and hoppers, is arbitrary and will be determined according to the operational requirements of the device.
@ The entrance to corridor 1 is closed by a distribution
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Rotary tor 19 surmounted by a hopper-store 20 and arranged so as to allow the materials to be treated to enter the corridor, but not the outside air. Likewise, the outlet 18 of the corridor compàrte a shutter valve b21 which allows the exit of the materials constituting the refusal of the apparatus, but prevents any re-entry of air.
In the examples of Figs. 1, 3 and 4, a ventilator-vacuum cleaner 22 communicating by a duct 23 with the lower part of the corridor 1, creates in the latter a depression which has the effect of calling up a current of air from the bottom to the bottom. up through the interstices 8 of the slats 7 and the windows 12, 13, 14 at the end of the corridor. The fan 22 returns this air to the atmosphere through a chimney 24 (Figs. 1 and 4) or else returns it in a closed circuit, through a duct 25, below the end of the corridor, into a box 26 (Fig. 3). ) where the three hoppers 15, 16, 17 are formed which, in this case, are also provided with valves 21 preventing the inflow of air. The apparatus of FIG. 4 and that of FIG. 5 also include a box 26 under the passage 1, but the air circulation does not take place in a closed circuit.
Instead of a vacuum fan, the apparatus of FIG. 5 is fitted with a blower 27 which delivers the outside air into the body 26, below the perforated bottom of the corridor 1. Air leaving the corridor escapes to the atmosphere through the chimney 24 , but it goes without saying that it could as well be brought back in circuit forma 'to the wind tunnel 27.
The three devices shown in Figs. 3,
4 and 5 comprise at the inlet of the body 26, a device intended to impart pulsations to the air drawn in or blown out and consisting of a rotating paddle 28 which rotates in a plug 29 inserted in the duct 30 through which the air
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enters the body 26. This pallet 28 interrupts the passage of air twice per revolution, while a butterfly 31 also disposed in the duct 30 makes it possible to adjust the quantity of air admitted into the body.
The operation of the various devices is essentially the same. In each case, after having started the fan-vacuum cleaner or the blower so as to cause the air stream to pass through the interstices 8 and the slots 12, 13Y 14 at the end of the corridor 1, it is introduced into the latter, by the distributor 19, the materials to be classified, for example coal. The inclination of the corridor 1 is not sufficient for the materials to be able to descend simply by gravity if the action of the air current passing through the end of the corridor does not intervene to slightly raise the bed of materials thereby reducing its flow. friction and allowing it to progress by gravity.
At the same time, the air flow acts inside the bed of materials to stratify it, so that after passing through the first part of the lane 1, the materials are separated by density into superimposed layers and in this state reach the first slit 12. The materials of the lower layer, having the highest density, fall into this slit as the bed of matter descends in the passage and are collected in the hopper 15. Lighter upper layer materials, on the other hand, are prevented from falling into slit 12 by the force of the air stream passing therethrough and thus pass through the slit to continue down the aisle.
If the stratification of these remaining layers has been disturbed by the draft of the
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slot 12, the action of the air streams filtering through the interstices of the blades 7 situated between this first slot and the following slot 13 re-establishes the order before the bed of material reaches the latter.
At slot 13, the same phe- nomenon as before occurs, the layer of the densest material falling into this slot, while the lighter materials pass through it to continue following the corridor up to slot 14 where those of these remaining materials which are the heaviest fall in turn. Only the relatively light materials pass through slot 14 and are ultimately collected in hopper 18, unless it is deemed useful to provide further slots in the end of the passage to make the separation even more complete.
In the case where the separator apparatus comprises a pulsating device 28, the pulsations of the air sucked in or blown through the bottom of the passage 1 generate in the bed of materials passing through it vibrations of higher or lower frequency depending on the speed of rotation of the pallet 28. These vibrations exert a favorable influence on the process of stratification of the materials to be separated, which in certain cases allows them to pass more quickly through the apparatus while obtaining a very complete separation.
Whatever form of appliance is adopted, the separation is carried out in continuous operation and if care is taken to properly adjust the inclination of the corridor, the power and volume of the air current and the width of the different slots, one can achieve extreme precision in the class-
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materials, even when they are composed of elements of very different densities.
Of course, the invention is not limited to, the use / or the details of execution here described and shown by way of example and one could use any other suitable gas or modify the details. without going outside its framework.
- CLAIMS- ---------------------------
1.- Process for the pneumatic separation of materials of different densities, consisting in first carrying out a stratification in layers of different densities within a bed of materials descending a fixed inclined plane, by the action of a current of air or other gas passing from bottom to top of the interstices of this inclined plane and the bed of matter, then in effecting the separation proper by passing the materials thus stratified over a succession of open slits in the inclined plane and also traversed from bottom to top by a current of air or other gas, in such a way that the heavy materials constituting the lower layer fall through the first slit while the lighter upper layers, supported by the air current,
cross this slit to fall successively, in order of density, into the following slits.