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La présente invention est relative au séchage de matériaux tels que tissus textiles sous forme de feuilles, dits, dans la suite et dans les revendications, "tissus" et a pour objet de procurer un procédé plus effi- cace nécessitant moins d'encombrement superficiel, pour le séchage continu de tissus,spécialement de tissus textiles, en utilisant un agent de trans- fert de chaleur perfectionné.
La nécessité de sécher de façon continue des tissus se présente dans un vaste domaine de procédés de fabrication. Dans la fabrication et le finissage par exemple de tissus textiles, il est bien connue de sécher le tissu après lessivage, blanchissage, teinture, mercerisage, antimita- ge et après traitement pour produire de la résistance au froissement. Dans la fabrication et le traitement de divers autres matériaux fibreux tels que du papier, il est également nécessaire de sécher en diverses étapes. Le sé- chage est aussi une particularité des procédés pour la fabrication de feuil- les de produits polymérisés divers.
Divers procédés ont été utilisés ou proposés pour un tel sécha- ge, y compris le traitement au moyen de cylindres chauds, d'air chaud ou de vapeur surchauffée et de rayons infra-rouges mais dans ces cas l'appareil- lage nécessaire habituellement présente un ou plusieurs défauts; d'ineffi- cacité, de prix d'établissement élevé, d'utiliser une forme coûteuse de cha-- fage, et particulièrement dans le cas de chauffage à l'air chaud, une gran- ,de installation pour utiliser les grandes vitesses d'air qui sont nécessai- res à cause de la faible capacité thermique de ce gaz.
Suivant la présente invention, du tissu est séché en faisant passer le tissu humide disposé dans un plan sensiblement vertical, à tra- vers un lit de particules discrètes chaudes, tout en soumettant le lit à un courant gazeux ascendant, la grosseur et le poids des particules et la vitesse etla nature du courant étant choisies telles que la force exeroe par le courant soit suffisante pour contrebalancer la force de gravitation sur les particules libres et pour dilater,le lit, permettant ainsi le mou- vement des particules, mais ne suffit pas à transformer le lit en un courant de particules.
Un lit pade rticules solides discrètes soumis à un courant gazeux ascendant et dilaté par un tel courant gazeux ascendant de la maniè- re décrite est appelé dans ce qui suit et dans les revendications "un lit chaud fluidisé' de petites particules solides discrètes".
La technique de "fluidisation" de lits de particules solides discrètes au moyen d'un courant ascendant suffisamment rapide de gaz est bien connue dans l'industrie des fabrications chimiques, particulièrement pour le cracking des hydrocarbures mais de tels lits fluidisés étaient uti- lisés jusqu'à présent pour le but entièrement différent d'amener des matiè- res catalytiques finement divisées en contact intime à hautes températures avec un courant mobile de vapeur d'hydrocarbure. La fluidisation d'un lit de petites particules solides discrètes a également été appliquée dans 1' industrie de la meunerie de farine mais pour le but tout différent de ren- dre les particules suspendues de farine plus aisément transportables.
L' utilisation d'un lit fluidisé de petites particules solides discrètes chau- des dans le séchage des tissus humides a d'importants avantages par compa- raison avec les procédés connus de séchage au moyen d'air chaud ou de vapeur surchauffée. La capacité thermique d'un volume donné d'un tel lit fluidisé peut être rendue beaucoup plus grande que celle du même volume d'air ou de vapeur surchauffée, par l'usage d'un matériau:solide approprié.
Les par- ticules solides du lit fluidisé possédant une très grande surface totale agissant comme un excellent système échangeur de chaleur avec l'air utili- sé pour la fluidisation et comme les particules sont également libres de se mouvoir et de cogner la surface du tissu, transportant ainsi de la cha- leur et aussi dérangeant la couche gazeuse immédiatement adjacente au tis-
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La demankresse a trouvé qu'un matériau siliceux finement divisé, tel que du sable, est une phase solide convenable et que l'air est une phagazeuse convenable d'un lit fluidisé pour leÇséchage de tissus textiles humidifiés à l'eau ou à d'autres liquides inertes mais la nature des phases solide et gazeuse du lit fluidisé peut être changée dans chaque cas indi-
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viduel: pour slaccomoder de la nature du tissu à sécher et des caractéris- tiques du liquide humidifiant.
Par exemple dans certains cas lorsqu'on sèche des tissus teints
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ou traités il peut convenir d'utiliser un gaz f7.a.s.,pha¯edu lit fluidi- sé, qui en outre de servir au but d'équilibrer l'attraction gravitationnel- le sur les particules de la phase solide, aide aussi chimiquement au sécha- ge ou au traitement du tissu.
Semblablement, en séchant des tissus tels que des tissus textiles pour être utilisés dans la suite dans la fabrication de diélectriques'dans des appareils électriques, il peut être nécessaire d'éviter dans la phase solide du lit fluidisé des particules dont des tra- ces dans le tissu fini puissent affecter de façon fâcheuse les propriétés diélectriques du tissu fini.Il peut être avantageux, dans le cas de tissus consistant en ou comprenant des matériaux fibreux, tels que le papier, d' utiliser des particules, dans la phase solide, qui lorsqu'elles sont chas- sées du lit fluidisé comme fine couche à la surface du tissu séché, pui sent aider à une autre étape du traitement ou du finissage du tissu.
Lorsqu'elle utilise du sable silicieux comme phase solide du lit fluidisé pour sécher @ des tissus textiles, la demanderesse pré- fère utiliser une grosseur de particules qui ne soit pas inférieure à 100 microns et qui ne soit pas supérieure à 200 microns de diamètre maximum.
La demanderesse a trouvé qu'avec des particules de dimensions de moins de 100 microns il y a une tendance accrue des particules à être chassées hors du lit, d'abord, par la vapeur résultant de l'évaporation du liquide sur
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ou dans le tissu et, deuxièmem,par le tissu lui-même, tandis qu'avec des particules de dimension de plus de 200 microns la.quantité d'air néces- saire pour dilater le lit à l'état fluidisé est augmentée.
La vitesse du gaz nécessaire pour fluidiser le lit est relative- ment faible en comparaison des vitesses utilisées dans des installations de séchage à Vair, et pour l'air elle est de l'ordre de 0,5 à 2,0 pieds/ sec. La densité du sable fluidisé correspond de très près à celle de l'eau et la pression d'air nécessaire pour la fluidisation est par suite à peu près égale à une pression d'eau de la hauteur du lit. Le courant gazeux vers le haut peut être appliqué aux particules de la phase solide du lit fluidisé par tous moyens convenables mais la demanderesse préfère utilisér une cloison céramique poreuse, qui sert à donner une résistance uniformément distribuée au trajet gazeux et, en conséquence, une fluidisation sensible- ment homogène des particules de la phase solide du lit fluidisé.
L'espace occupé par le lit fluidisé peut être subdivisé au moyen de grillages de fil métallique ou analogue, dans le but de réduire ou d'éliminer la turbulence.
Les gaz s'échappant comprennent le liquide évaporé du tissu et ceci, dans le cas de vapeur, peut être utilisé avantageusement pour préchauf- fer un tissu textile.
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Le tissu à sécher peut être disposé dans un plan sensiblement vertical en étant descendu à travers le lit fluidisé en direction sensible- ment verticale ou en étant passé à travers le lit dans une direction et sui- vant un angle avec le tissu, le plan du tissu étant sensiblement vertical.
Le tissu peut être amené dans le lit et hors du lit à travers des garnitu- res étanches aux fluides ou bien ou peut se passer de ces garnitures en con- duisant le tissu verticalement vers le bas'dans le lit et verticalement vers le haut hors du lit, des moyens de guidage tels qu'un rouleau étant.pré- vus pour'Changer la direction du tissu dans le lit. Le rouleau est de pré- férence fait d'un matériau céramique poreux et est pourvu d'une source, d'air intérieure pour aider à maintenir un état fluidisé dans l'esapce en- tre les feuilles montantes et descendantes du tissu. Les moyens pdur ame- ner le tissu dans ou à travers le bain peuvent comprendre des courroies por- teuses, des calibres ou des feutres.
Le lit fluidisé peut être combiné à des moyens de ramage?
Le lit fluidisé peut être chauffé par tous moyens convenables mais on préfère loger les moyens de chauffage dans le lit fluidisé et dans ce but on peut utiliser des tuyaux chauffés au gaz ou à la vapeur ou des dispositifs de chauffage à résistance électrique, par exemple.
Pour sécher des tissus il y a une relation entre la température du lit fluidisé et le temps de séchage nécessaire ; plus la température est élevé, moindre est le temps nécessaire pour le séchage. On a trouvé qu'en séchant certains tissus textiles humidifiés à l'eau, une température de bain fluidisé comprise entre 100 C et 170 C était convenable. Des durées de séchage aussi petites que 7 secondes peuvent être atteintes avec des tissus textiles humidifiés à l'eau et avec des températures de la tranche supérieure dudit domaine.
L'invention de la demanderesse comprend aussi des appareils pour le séchage de tissus, cpmprenant un réservoir propre à contenir un lit de particules solides discrètes à l'état fluidisé et à l'état fluidisé-chaud, le diamètre hors tout des particules étant de préférence non moindre que 100 microns et de préférence non supérieur à 200 microns, des moyens pour appliquer un courant gazeux ascendant audit lit à une pression et avec une vitesse suffisante pour équilibrer la force de gravitation sur les particu- les libres et pour 1 dilater le lit en permettant ainsi le mouvement des particules mais insuffisante pour transformer le lit en un courant de par- ticules, des moyens pour chauffer.le lit fluidisé et des moyens pour trans- porter du tissu, disposé dans un plan sensiblement vertical,
continuellement à travers ledit lit fluidisé.
L'invention sera décrite à présent par un exemple appliqué au sé- chage d'un tissu textile en se référant aux schémas suivants dans lesquels; - la figure 1 est une élévation latérale d'un appareil ou d'une machine grâce à quoi un procédé suivant 1'invention peut être mis en oeuvre et montrant en particulier, l'agencement de commande, et d'autres parties principales en croquis; - la figure 2 est une élévation latérale, montrant les diverses parties avec plus de détails, et étant en partie en coupe pour montrer plus clairement le trajet pris par le tissu ppur être séché; - la figure 3 est une élévation en bout vue de la droite de la figure 2 avec l'extrémité du compartiment du lit fluidisé brisée pour mon- ter plus clairement l'agencement interne;
- la figure 4 est une vue en plan correspondant à la figure 2 avec certains couvercles enlevés, et
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- la figure 5 est une vue en perspective de la machine telle que vue dans le sens de la flèche à la figure 4.
L'appareil ou machine comprend essentiellement une structure porteuse sur laquelle est monté un récipient à travers lequel le matériau à sécher est amené à avancer. La partie inférieure du récipient (dite ci- après, dans la description, "compartiment du lit") est propre à maintenir un lit formé par une masse de particules, et un appareillage auxiliaire par lequel ledit lit peut être fluidisé et chauffé.
La structure de support comprend quatre fers en chenal ou fers U verticaux 10, un à chaque coin de l'étendue du plancher rectangulaire recoupée par la machine et deux fers U horizontaux 11 s'étendant en tra- vers du haut des paires respectives des fers U 10 situés aux coins des cô- tés les plus longs du rectangle. Chaque fer U horizontal-1-1 est fixé à la paire respective de fers U verticaux 10 et des éléments de renforcement sont prévus aux angles entre les fers verticaux et horizontaux. D'autres éléments de support de la structure sont utilisés pour porter d'autres parties de la machine comme cela apparaîtra maintenant avec évidence mais les six éléments qui viennent d'être décrits avec leurs éléments de renfor- cement constituent la structure de support principale.
Le récipient est fabriqué de tôle métallique et a deux parties verticales 13, 14-reliées par une partie horizontale 15. Une partie ver- ticale 13 qui a environ 12 pieds de haut, s'étend de la région comprimé en-- tre les fers U verticaux 11 à une extrémité de la machine presque au ni- veau du plancher et ses sept pieds inférieurs (sauf le dernier pied) forme le compartiment du lit 16 pour une masse de particules. Ce compartiment est presque aussi large que la distance entre les deux fers U horizontaux 11 (environ six pieds) mais n'a qu'un pied de longueur.
Cette partie de la portion verticale 13 au-dessus du compartiment du lit est de même largeur mais de longueur environ double de la longueur qui s'étend vers l'arrière, c'est-à-dire vers la portion verticale 14, et cette portion rencontre la portion horizontale 15 du récipient juste au-dessus du niveau des fers U horizontaux 11. La portion horizontale 15 continue à ce niveau vers l'ar- rière de la machine et y rencontre l'autre portion verticale 14 du récipient dont le sommet est conique de forme et va vers un conduit @ d'évacuation 17.Tout lerécipient est normalement fermé sauf les fentes transversales 18,19, à la partie supérieure des faces arrière et avant quisontprévues pour per- mettre l'entrée et la sortie du matériau, à sécher.
La portion verticale 13 et la portion horizontale 14 du récipient définissent ainsi ensemble un trajet enfermé de section transversale rectangulaire par lequel-le matériau $ sécher peut être conduit.
Près de la face arrière du récipient se trouve montée une paire de rouleaux presseurs 20, 21, des blocs à paliers pour ceux-ci étant montés directement sur les fers U horizontaux 11. Le rouleau inférieur 21 est nor- malement tourillonné tandis que le rouleau supérieur 20 repose de manière verticalement réglable sur le rouleau inférieur 21. Un contres-poids régla- ble 23 est prévu en sorte que la pressinn de contact du rouleau supérieur 20 sur le rouleau inférieur 21 peut être modifiée.
Dans le récipient sont disposés, entravers de celui-ci, plusieurs rouleaux qui servent à faire avancer et à guider le matériaux qui doit être séché, à travers l'appareil. Premièrement, il y a une série de cinq rouleaux 24 disposés successivement au même niveau dans la partie horizontale 15 du récipient. Ceux-ci 'sont suivis à environ 2/3 du chemin suivant cette por- tion du récipient, par une paire de dispositifs de guidage de drap 25 du type connu à palpeur. Juste au-dessus du bord arrière de la partie supérieu- re agrandie 16a de la portion verticale 13 du récipient est tourillonné un
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rouleau spépial 26 dont la surface est striée en sens opposé dans les deux moitiés de telle manière qu'en tournant en contact avec une feuille de ma- tériau une tension latérale sera induite dans cette dernière.
Dans la par- tie agrandie 16a est tourillonné de manière réglable verticalement un rou- le-au de guidage 27 pourvu d'un support de poids 28 qui passe vers le bas et hors du récipient en sorte que le poids 29 puisse y être appliqué. Au mê- me niveau que le rouleau strié 26 et quelque peu en avant de celui-ci est tourillonné un rouleau de guidage 30 et au même niveau que le rouleau les- té 27 mais au-dessus du compartiment! du lit il y a une autre rouleau de gui- ]age 31. Près du fond du compartiment du lit et disposé centralement, est tourillonné un rouleau cireux en matière céramique 32. Au haut de la par- tieantérieure verticale 13 du récipient et plus en avant encore est touril- lonnéeune paire de rouleaux 33, 34 dont l'ouverture de pinçage est sensi- blement en alignement avec la fente 19 à l'avant du récipient.
Quelque peu en dessous de ces rouleàux 33, 34 est tourillonnée une tige rectangulai--- re pouvant tourner.35'-
La disposition desrouleaux qui vient d'être décrite est clairement montrée à la figure 2 des dessins tandis qu'à la figure 1 sont montrés seu-r lement les rouleaux qui sont entraînés positivement. En se reportant à la figure 1, un moteur unique 36 fixé à l'arrière de la machine est utilisé pour entraîner les rouleaux presseurs 20, 21 et les six premiers rouleaux 24, 26 dans le récipient. La commande est transmise par l'intermédiaire d' une courroie ou chaine 37 et S'engrenages droits 38, 39 aux rouleaux pres- seurs 20, 21 et alors par l'intermédiaire d'une autre courroie ou chaine 40 aux cinq premiers rouleaux 24 dans le récipient.
Des roues à courroie ou à chaine convenables 41 sont prévues, qui servent à guider et à rendre réglable la courroie de commande ou chaine de commande 40. Une autre cour- roie ou chaine encore, 42, entraine le rouleau 26 par les engrenages 43, 44. Un deuxième moteur 45 monté sur une plateforme convanble 46 à l'avant de la machine transmet un mouvement par une chaine ou courroie 47, 'à la ti- ge rectangulaire 35. Un troisième et dernier moteur 48 entraine le rouleau en céramique 32 dans le compartiment du lit et entraine le rouleau inférieur 33 de la dernière paire de rouleaux dans le récipient, par les commandes à courroie ou à chaîne 49, 50 comme représenté.
Les'rouleaux restnts 27, 30, 31, 34 dans le récipient tournent seulement par leur contact à friction avec le matériau en cours de traite- ment.
D'autres moyens de guidage pour la matière à traiter sont prévus à l'arrière et à l'avant de la machine. Le matériau lui-même, qui peut at- teindre quarante pouces de largeur peut avoir la forme d'un rouleau 51 qui est porté de façon à en permettre la rotation sur un pied convenable 52 sous la portion verticale arrière 14 du récipient. Une barre de tension 53 entre les deux fers U verticaux de l'arrière 10, sert de guide au maté- riau dans son trajet vers les rouleaux presseurs 20, 21. Le matériaux peut être repris de la machine par un rouleau entraîné, non montré, et un rou- leau lisse non entraîné 54 peut avantageusement être monté en travers de la partie supérieure de la machine pour guider le tissu tandis qu'il quitte le récipient.
Les six pieds supérieurs des sept pieds inférieurs de la partie antérieure verticale 13 du récipient, c'est-à-dire le compartiment du lit, sont propres à recevoir environ deux tonnes de sable siliceux à grains fins. Ce sable soit être fluidisé et chauffé et dans ce but on doit prévoir, premièrement, des moyens pour souffler de l'air vers le haut à travers le sable, et deuxièmement, des moyens pour chauffer le sable.
Par suite, pour fluidiser le sable, on prévoit une source d'air
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comprimé. Celle-ci se présente comme une soufflerie 55 qui alimente, par des tuyaux convenables 56 et un monomètre 57,de l'air sous pression au pied inférieur du récipient en dessous du compartiment du lit, lequel pied inférieur est séparé du compartiment du lit par une subdivision en céramique 58 grâce à laquelle l'air est distribué uniformément au lit de sable. La soufflerie 55 fournit également de l'air sous pression au rouleau en céramique 32 dans le lit de sable, par une conduite de liaison conve- nable 59.
Ceci dans le but de permettre la fluidisation de la partie du sable qui serait autrement protégé ducourant d'air principal par le maté- riau en cours de traitement.'
Pour chauffer le lit de sable, on a prévu des dispositifs de chauf- fage àu gaz. Ceux-ci ont la forme de tubes creux 60 qui passent dans le lit de sable depuis un côté du récipient et après avoir exécuté deux bou- cles s'étendant sur la largeur du compartiment du lit, sortent du récipient de l'autre côté. Il y a avantageusement quatorze de ces tuyaux 60, sept entrant de chaque côté. De chaque côté du récipient test disposée une man- che d'alimentation en gaz 61 par laquelle du gaz peut être fourni par des aju tages convenables 62 à chacun des sept tuyaux 60.
Egalement de chaque côté est prévue une machine d'aspiration 63 par laquelle les gaz brûlés sont extraits et dégagés vers l'atmosphère par des conduits jumelés 64 quivantà un ventilateur d'extraction 65 entraîné par un moteur 66 monté sur une plateforme 67 à l'avant de la machine, finalement partant par une cheminée verticale-68.
Comme la machine est d'une hauteur totale sensible, environ qua- torze pieds ou davantages, il est désirable de prévoir une plateforme 69 autour de la partie supérieure; comme illustré à la figure 5. Le dessus de la portion supérieure 15 du récipient est pourvu de couvercles amovibles,, dont l'un est montré ouvert et l'autre enlevé à la figure 5, et le fait d'avoir prévu une plateforme 69 facilite l'inspection de l'intérieur du ré- cipient après que ces couvercles aient été ouverts ou enlevés.
Pour la marche, le compartiment du lit est rempli d'environ 2 tonnes de sable siliceux. qui a été préalablement lavé pour le débarrasser des poussières, les diamètres maxima des particules étant compris entre les limites de 100 et de 200 microns. L'extrémité du tissu 71 à sécher qui peut avoir une teneur en humidité aussi forte que 100 % de son poids, est amené entre les rouleaux presseurs 20, 21 à l'arrière de la machine, à tra- vers la fente d'introduction 18 dans le récipient, au dessus des cinq pre- miers rouleaux entraîneurs 24, entre les rouleaux des dispositifs de guidage de tissu 25, sur le muleau entraineur suivant 26 ;
descendant dans la portion agrandie de la partie verticale antérieure 13 du récipient, en dessous du rouleau lesté 27, par dessus les deux rouleaux de guidage sui- vants 30, 31 dans le lit de sable en disposition sensiblement verticale, sous le rouleau en céramique 32, hors du lit de sable en disposition sen- siblement verticale, dans la fente de pinçage des deux rouleaux finaux 33, 34 et hors de la fente de sortie 19 du récipient, pour être repris.
Avec le tissu monté de cette façon, lessmoyens de fluidisation et de chauf- fage.sont mis en route. L'air fourni est à une pression d'environ trois libres par pouce carré au basi du lit, le débit volumétrique étant d'en- viron quarante pieds cubes par minute à la température de fonctionnement.
La vitesse et la nature du courant d'air passant à travers la clois- son 58 et le rouleau 32 est telle que la force exercée par le courant est suffisante pour équilibrer la force de gravilation sur les particules li- bres et pour dilater le lit, permettant ainsi le mouvement des particules, mais est insuffisante pour transformer le lit en un courant de particules.
Le gaz est brûlé dans les ajutages 62 à un débit de 56 pieds cubes par mi-
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nute et les gaz chauds passent dans les tubes 60 pour maintenir la tempéra- ture du lit de sable fluidisé à environ 165 C. Cette température est main- tenue au moyen d'un contrôle thermôstatique qui coupe et ouvre l'alimenta- tion en gaz suivant les nécessités.
La vitesse des moteurs 36, 45, 48 entraînant les rouleaux d'a- vancement 24, 2e, 32,33 pour le tissu 71 est telle que le tissu avance à une vitesse de 90 pieds par minute à travers le récipient ce qui donne une durée de séjour dans le récipient d'environ une demie minute avec peut être dix secondes dans le lit actif.
La tige rectangulaire tournante 35 que le tissu 71 passe normale- ment avant'de sortir du récipient sert à agiter le tissu avant qu'il quit- te le lit fluidisé de sable et ainsi à chasser toutes les particules qui peuvent y avoir adhéré, en sorte qu'elles retombent dans le lit.
Si le lit de sable, lorqu'il est fluidisé, paraît trop turbu- lent, ceci peut être corrigé au moyen de grillages de fil métallique 72 ou analogues disposés sensiblement verticalement de chaque côté de chaque brin du tissu et horizpntalement en travers du dessus du lit.
Sur la machine qui vient d'être décrite, divers types différents de tissus textiles ont été sèches avec succès. Ceux-ci comprennent la " térylène", le nylon, la rayonne de viscose à 100 % et un mélange de rayon- ne de viscose à 50 % et de rayonne à l'acétate. Les détails de température, de denrées de séchage et autres qui sont donnés plus haut convenaient plus particulièrement à ces- deux derniers tissus.
Il s'est avéré convenable d'utiliser le grand volume de vapeur qui est libéré par le lit fluidisé de sable tandis qu'il fonctionne, pour effectuer le pré-chauffage du tissu qui s'approche du lit à travers la portion horizontale 15 du récipient et la portion supérieure agrandie 13 du récipient. Dans cette région il convient aussi de ramer le tissu.
La machine qui vient d'être décrite s'est révélée convenir pour sécher des tissus contenant de l'eau et tenant jusqu'à par exemple 100 % en poids d'humidité.
Des tissus mouillés de liquide de teinture et d'une solution de résine peuvent également être séchés avec succès par le procédé suivant l'invention. le liquide de teinture ou la solution de résine serait ha- bituellement tamponné sur le tissu de la manière normale et le tissu serait passé à travers ln lit fluidisé pour le sécher.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour sécher du tissu dans lequel on fait passer un tissu humide disposé dans un plan sensiblement vertical à travers un lit de par- ticules solides discrètes chaudes, tandis que le lit est soumis à un cou- rant gazeux vers le haut, la grosseur et le poids des particules et la vites- se et la nàture du courant étant choisis de telle sorte que;, la force exer- cée par le courant suffit à équilibrer la force de gravitation sur les particules libres et à dilater le lit en permettant ainsi le mouvement des particules, mais soit insuffisante pour transformer le lit en un courant de particules.