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Cette invention est relative à un procédé et un 'appareil de classification de matière pulvérisée, plus parti- culièrement pour la séparation de particules de matière rela- tivement grosses dans des limites de grosseurs prédéterminées d'un courant de fluide contenant un mélange de ces particules ,avec des matières relativement plus fines. Ce procédé et cet appareil sont particulièrement utilisables avec des broyeurs, frais il est bien entendu que leur emploi n'est pas limita à ces machines et en fait ils ont d'autres -applications.
De nombreux types de classificateurs de matières sont en usage actuellement et un grand nombre de ceux-ci sont du type dans lequel on ne fait appel à aucune ou à peu près aucune pièce mobile et dans lesauels on compte sur la force du courant
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de fiuide arriv9nt pour produire toute l'action de séparation qui 3, 1 leu -dans le, c14ssificatevr. Des cl,:..::'3ifi cpteurs de ce type ont
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été représentés et décrits, par exemple, dans les brevets amé- ricains n s 1.709.848, 1.721.594 et 2.381.954. Bien que ces types de classificateurs aient eu un succès commercial, la présente invention offre sur eux un avantage marqué en ce qui concerne l'efficacité du fonctionnement, la réduction de l'usure de l'appareil et la diminution de la puissance absorbée.
Un problème qu'on rencontre habituellement dans les classificateurs est celui de la stratification et de l'agglomé- ration de la matière pendant son passage dans l'appareil. Diverses tentatives ont été faites pour réduire cette tendance, mais jusqu'à présent, ces tentatives n'ont pas atteint le degré d'efficacité désiré et de nombreux classificateurs sont de construction coûteuse et compliquée.
Le but principal de la. présente invention est de fournir un procédé et un appareil pour classer une matière pul- vérisée et particulièrement pour aspirer une matière relativement ,grosse d'une matière' relativement fine entraînées en mélange dans un courant de fluide..
ce procédé et cet appareil ne donnant en substance pas de stratification ni d'agglomération des parti- cules pendant leur passage dans l'appareil*
Accessoirement à ce but, le procède et l'appareil de la présente invention envisagent l'usage d'un agitateur entraîné mécaniquement qui non seulement enlève de force les particules les plus grosses d'un courant fluide de la matière, mais.encore ce courant est aussi soumis à une action de vannage pour rendre plus efficace la séparation de la matière plus grosse de la matière plus fine, cet agitateur produisant aussi des courants à l'intérieur du courant principal qui se déplace en contact avec l'agitateur.
L'invention a encore pour buts : d'introduire un courant fluide contenant des particules Mélangées dans 1-'appareil classificateur de préférence sous la force produite par un ventilateur, un vide partiel étant aussi utilisé dans la forme de réalisation préférée de l'inventionpour induire
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,en eutre le mouvement du courant dans l'appareil ce qui-fait qu'adtun élévateur n'est requis; de fournir un procédé et un appareil grâce auxquels les particules plus grosses dans un courant de fluide de narti- cules Mélangées soient positivement séparées de celui-ci par la force centrifuge;
dans la forme préférée de réalisation de l'invention, d'utiliser un déflecteur qui cause initialement la séparation d'au moins les particules les plus grosses du courant ce qui fait que l'autre mécanisme de séparation d l'appareil n'est pas chargé de toutes les grosses particules se trouvant initialement dans le courant ; de fournir un procédé et un appareil grâce auxquels un courant fluide de particules entraînées de grosseurs diverses est amené dans un boîtier et un moulinet ou agitateur est mobile à l'intérieur de ce boîtier de manière à lancer positivement les particules plus grosses dans ce courant contre les parois du boîtier d'ou elles gagnent de préférence par gravité le dispo- sitif collecteur;
de fournir un procédé et un appareil qui puissent être réglés de manière appropriée et qui puissent être variés de manière à être susceptibles de donner des produits d'une gamme étendue de finesse maintenus de grosseur très uniforme dans des limites qui soient en substance larges en variables en ce qui concerne les charges de matière et la grosseur des particules dans le courant de fournir un appareil classificateur qui, bien que de fonctionnement beaucoup plus économique et efficace, soit relativement simple et peu coûteux à construire et dont l'usure des différentes parties est réduite au minimum; de fournir dans un apparu;
elessificatieur un support pour l'agitateur ou moulinet mobile oui soit placé de telle ma- nire par rapport à la sortie de l'enveloppe du classificateur,
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avec cette sortie établie également de telle manière, que le courant de fluide qui est soumis à une action de rotation à l'intérieur du classificateur, soit forcé de se déplacer dans la même direction générale de rotation en passant par cette sortie, ce qui fait que toute chute de pression' dans le courant se pro- duisant dans cette sortie est maintenue minimum; cette disposi- tion a aussi pour résultat de réduire l'usure et la consommation d'énergie dans cette partie de l'appareil et la hauteur requise pour le mécanisme de sortie est aussi réduite par rapport aux autres classificateurs utilisés jusqu'à présent.
Des détails des.buts précités ainsi que d'autres buts encore de l'invention smt donnés dans la description faite ci- -après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une élévation de coté, partiellement en coupe, montrant une forme de réalisation de l'appareil classi- ficateur incorporant'les principes de la présente invention; la figure 2 est un plan schématique partiel de la partie supérieure de l'appareil représenté sur la figure 1; la figure 3 est une élévation de côté, partiellement en coupe, montrant une autre forme de réalisation de l'appareil basé sur les principes de la présente invention; la figure 4 est une coupe verticale de la forme de réalisation de la figure 3 suivant la ligne 4-4;
la figure 5 est une élévation verticale, partiellement en coupe, d'une autre variante de l'appareil appliquant les prin- cipes de la présente invention; la figure 6 est une élévation de côté, partiellement en coupe, d'encore une autre variante de l'appareil appliquant les principes de la présente invention ; la figure 7 est une coupe verticale suivant la ligne 7-7 de la figure 6; la figure 8 est une élévation verticale, partiellement ¯ en coupe, d'un exemple de système de classification comportant un
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pareil classificateur incorporant les principes de la présente invention, et
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la figure 9 est une vue sc7q' atîque du des>us du système représenta sur la figure 8.
Le procédé de la présente invention peut être mis en application dans un certain nombre de différents types spécifiques
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d'appareils dont certaines formes de r4alisatio4sont représentées sur les dessins et sont décrites ci-après,, toutes ces formes de réalisation appliquant les mêles principes de base de l'invention.
La figure 1 représente une forme d'appareil de clas- sification 10 dans lequel une enveloppe 12 est prévue, ayant dans ce cas une forme d'ensemble tronconique, l'axe de l'enve- loppe étant en substance vertical. L'extrémité inférieure de l'enveloppe 12 est reliée à un collecteur 14 qui reçoit les particules plus grosses séparées d'un courant de fluide dans le- quel ces particules sont entrainées. comme il sera décrit en détail ci-après.
Un conduit d'entrée 16 s'étend vers le haut à travers le collecteur 14. Ce conduit s'étend de préférence dans l'axe de l'enveloppe 12. La partie supérieure de l'enveloppe 12 est fermée par un couvercle 18 que traverse en substance verticale- ment un conduit d'échappement 20 de préférence dans l'alignement de l'axe de l'enveloppe 12. Un arbre 22 est placé dans le conduit 20 et il tourne dans des paliers appropriés 24 qui le supportent et qui sont fixes par rapport au conduit 20. Un moteur 26 qui est de préférence du type à vitesse variable, est fixé par rapport au conduit 20 et une courroie 28 relie des poulies appropriées sur le moteur 26 et l'arbre 20, comme le montre clairement la figure 1, ce qui fait que le moteur entraîne l'arbre 20.
Un agitateur ou moulinet 30 est fixe à l'extrémité inférieure de l'arbre 22. Ce moulinet 30 comporte' dans cette ronne de réalisation, une paire de pièces 32 et 34 en orme de
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l' 1 rt.u-r qui s'éten4oXtfl*-wwleoemYt à 1..rbr 22 auquel elles
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sont fixées en étant espacées longitudinalenent l'une par rapport à l'autre. Plusieurs palettes allongées 36 s'étendent entre les pièces en forme de plateau 32 et 34 auxquelles elles sont fixées, ces palettes étant de préférence espacées à la périphérie de distances égales autour de ces pièces et les bords extérieurs des palettes 36 sont aussi disposés de préférence en substance parallèlement aux parois latérales de l'enveloppe 12.
Dans la forme d'exécution représentée sur la figure 1, cela est possible parce que la pièce 34 a un diamètre supérieur à celui de la pièce 32.
Le moulinet sert à obtenir des résultats désirables, conformément à la présente invention, qui seront décrits en détails ci-après lorsque seules les pièces 32 et 34 sont fixées dessus, mais l'efficacité de l'appareil et par conséquent du procédé, est :accrue en prévoyant un écran 38 qui est de pré- férence un cône en matière appropriée comme par exemple une tôle métallique et s'étend entre les pièces 32 et 34 ainsi qu'entre les palettes 36 adjacentes aux bords intérieurs de celles-ci.
Cette disposition forme un espace annulaire ou passage bien défini 40 entre l'enveloppe 12 et le moulinet 30. Un autre conduit 42 s'étend tangentiellement et communique avec le con- duit de sortie 20 et 1'extrémité supérieure du conduit 20 est fermé par un couvercle ou une plaque 44 qui peut avoir la même longueur que la paroi supérieure du conduit 42 comme le montre la figure 1.
Bien qu'un classificateur du type décrit ci-dessus et représenté sur les figures 1 et 2 soit utile pour effectuer divers genres d'opérations de classification, il est particu- lièrement utile dans un système de pulvérisation et de classifi- cation. Un exemple de ce système est représenté sur les figures 8 et 9 dans lesquelles le classificateur 10 est représenté en coupe..On peut utiliser ce système conjointement avec un broyeur, non représentée si on le désire. En tout cas, on envisage que la
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matière à classifier soit sous forme de courant de fluide dans lequel une gamme relativement grande de particules de matière pulvérisée est entraînée et ce courant est introduit car l'entrée
46 dans le système.
Comme c'est représenté ici, cette entrée est pourvue d'un clapet d'air équilibré 48 placé de manière à commander l'entrée de la matière dans le conduit ascendant 50.
Le système comporte aussi un ventilateur 52 qui souffle de 1'air vers le haut dans le conduit 50 et crée ainsi le courant de fluide dans lequel la matière pulvérisée est entraînée dans le classificateur 10. On a constaté en pratique que suivant évidemment la force de refoulement du ventilateur 52, le courant de fluide sortant du conduit 50 et du classificateur 10., est susceptible d'emporter des particules de grosseur -relativement importante de l'ordre d'un pouce (25 mm) de diamètre et plus dans le classificateur 10. Il est évident qu'une large gamme de p.articules de plus petite grandeur sont aussi entraînées dans ce courant se déplaçant vers le classificateur.
La figure 1 montre en particulier que le courant de fluide 54 avec les particules entrafnées, en entrant dans l'enve- loppe 12, se heurte à la *surface de la pièce 32 en forme de plateau qui est de préférence plane et non perforée et placée en travers de la trajectoire du courant. Au moins les plus grosses particules se'trouvant dans le courant sont déviées transversalement et sont lancées contre les parois latérales de l'enveloppe 12 comme c'est indiqué, par exemple, par les flèches en traits interrompus 56. La rotation de la pièce 32 facilite cette fonction.
Ces particules plus grosses séparées heurtent les côtés de l'enveloppe 12 et tombent par gravité le long des c6tés dans le collecteur 14. La matière recueillie dans le collecteur 14 est déchargée par la goulotte de grosses particules et le clapet d'air 58.
Le courant de matière d'où une partie des particules plus grosses à ainsi été retirée monte alors dans l'espace 40
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-lui est délimité par 1-'enveloppe 12 et le moulinet 30. Ce mouline est évidemment mis en rotation à une vitesse appropriée cour obtenir la plus grande efficacité pendant l'opération de classification. Les palettes 36 du moulinet entrent en contact avec d'autres particules relativement grosses dans le courant se déplaçant d'une façon générale vers le haut dans l'espace 40 et les lancent contre les cotes de l'enveloppe 12 et de là ces particules tombent dans le collecteur 14 sous l'effet de la gravité.
Il est à remarquer que le passage 40 est relativement long et que les aubes 36 agissent aussi continuellement pour troubler et rompre toute tendance à un déséquilibre de charge d'une partie du classificateur par rapport à 1-1-autre, ce qui fait que les vitesses de l'air sont plus uniformément distribuées qu'il nest possible autrement et les charges d'air sont mainte- nues en substance constantes lorsqu'on utilise l'air comme fluide.
En outre, l'effet de portance de l'air et la force centrifuge provoquée par la rotation de la pièce 30 sont maintenus en substance constants avec pour résultat que les particules plus grosses qui sont lancées hors du courant par les palettes du moulinet sont conservées en substance propres des fines qui autrement auraient tendance à être entraînées avec elles dans une charge déséquilibrée.
Les grosses particules en se déposant et en tombant dans le collecteur 14, contiennent donc le minimum possible de fines.
Les fines, conjointement avec les particules plus fines de trop gros calibre, montent entre les palettes 36 et traversent l'espace 40 lorsque le courant s'élève vers le conduit de sortie 20. Dans la forme de réalisation particulière représentée sur les figures 1 et-8 dans laquelle on utilise un type d'enveloppe conique 12, l'effet divergent des palettes 36 provoque un ac- croissement de la vitesse du courant et de la force centrifuge produite par le moulinet 30, amenant ainsi un nouveau raffinement dans la classification des particules dans cette qertie de l'appa-
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al sans la lourde charge des particules plus grosses qui ont té retirées du courant avant que la matière n'atteigne la zone supérieure de celui-ci.
Les palettes 36 produisent aussi une action de vannage qui force le courant à suivre un trajet légèrement hésitant mais généralement ascendant indiqué par la flèche en trait plein
60,ce courant contenant les fines mélangées à des particules relativement plus fines de trop-gros calibre. Une partie de ces dernières sont lancées hors du courant par les palettes
36 de sorte qu'elles heurtent les parois de l'enveloppe @2 comme c'est indiqué par les flèches 62 en traits interrompus. Ces particules tombent le long des parois de l'enveloppe 12 sous l'effet de la gravité comme c'est indiqué par d'autres flèches 62 en traits interrompus.
Les palettes 36, conjointement avec l'action de déviation de l'organe 32, forcent le courant à se diriger d'abord vers les parois latérales de l'enveloppe 12 et ce courant est alors dévié d'une manière erratique vers l'in- trieur vers le moulinet 30 qui provoque le contact des particules plus grosses de calibre trop gros dans ce courant avec les palettes 36. La forcecentrifuge du moulinet provoque aussi une déviation du courant en retour vers les parois de l'enveloppe 12 d'où ce courant est ultérieurement réfléchi de nouveau vers le moulinet de préférence plusieurs fois comme c'est indiqué par les flèches 60 et il en résulte un effet combiné erratique et de déviation sur le courant traversant l'espace 40.
Comme il a été dit ci-dessus, le fonctionnement de ce type de classificateur est relativement efficace même lorsque l'écran 38 est supprimé. Cependant, on obtient un nettoyage plus efficace des particules de trop gros calibre si l'écran 38 est incorporé au moulinet 30. Cet écran délimite aussi avec plus de précision l'espace ou passage annulaire 40 qui tend à diminuer la consommation d'énergie et l'usure des pièces dans cette zone en éliminant un espace où la turbulence est provoquée mais qui n'a que peu ou pas d'utilité.
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#: .'- -?'.''.'3i trouve que si les 3 ï'i'.''.è'Gi'S des pièces 3 . ' 1?±, ?'étendent quelque peu au delà de l'écran 38, C0!9île le ,,:¯I.;';::-e la figure 1 , le passage du courant de fluide entre les '':'J::-''¯s ou péri.T'1è'1a"eE de ces pièces et l'enveloppe 12 est 4'ci>angÀ4 :: '.::n plus grand degré que l'étranglement entre l'écran 38 et 2 enveloppe 12. La vitesse du courant au droit des périmètres .des pièces en forne de plateau 32 et 34 est donc accrue et cet ¯c=:ioissenv de vitesse facilite- aussi l'action erratique et -:61 sédimentation retardée das particules à l'intérieur ou courant
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par rapport au fonctionnement d'un appareil dans lequel ces pièces 32 et 34 ne s'étendent pas au delà de l'écran 38.
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La figure 1 montre particuller'aaent que la pièce :3upérieu.re 34 est écartée d';ne distance substantielle du C011.- cercle 18 de l'enveloppe 12 aussi bien que du conduit de sortie 2'J, r%ee en particulier a la configuration conique de !1'emre- --De 12, une -sone élargie 64 est foée dans la partie oub7é-- :7±:#1>.re de l'enveloppe 12. Les extrémités supérieures des palettes :-:1& étG.':ldent vers le haut au delà de la pièce 34 et pénètrent <:. "C":' ne- distance substantiel-le dans la zone 64. En outre, dans 3,a forsi'3 de réalisation préférée de l'invention, l'extr41ùitë :!:.1'1féri::mre du conduit de sortie 20 fait saillie dans la :zone 6.
J,0 srirtc QU'9 le courant de fluide contenant des fines entraînées '..-:1. <:le:'. 7el1t être enlevées par le conduit 20 monte dans la "20ne 6.. ccsne le montrent les flèches 6 ;J ce courant descend ensuite vers les surfaces suoêrieures de l'a pièce 34 de manière à pouvoir ï4'', É;''a" , dans l'extrémité inférieure du conduit 20. Dans ces c'r"cût.nces, la pièce 34 agit corne une chicane.
Des parties d-3 ae courant sont lancées par l'3g extRites supérieures des "miettes 36 prticu1i9r1?-Qt de telle manière qu'elles produisent ,'')± '-''il'ori 66 qui ont quelque peu tendance à s'enrouler au- : ¯â,' 4es extr1it0s supérieures des palettes COTr'a3TF? le montrent 2" 0' floches indi'=plpnt ces courants et ceux-ci ont aussi tendance - 3,..;",1>',s,.: vers la surface supérieurs de la pi%ce 34 avec pour
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résultat que les particules plus grosses qui s'y trouvent sont lancées contre la surface supérieure de la pièce 34.
Ce déport de particules plus grosses peut être déchargé de la pièce 34 par la force centrifuge produite par la rotation du moulinet 30 si sa vitesse est suffisante dans ce but. Cepen- dant, dans certaines circonstances suivant la charge du courant et la vitesse avec laquelle ce courant est introduit dans le classificateur, la vitesse de rotation du moulinet 30 peut être telle qu'ellene développe qu'une force centrifuge insuffi- sante pour provoquer une décharge suffisante des particules plus grosses de la pièce 34. Pour assurer un enlèvement en substance complet de ces particules plus grosses de la pièce 34, un racloir 68 est placé près de cette surface supérieure, supporté, par exemple, par un support 70 fixé au conduit 20.
Ce racloir fait de préférence un angle approprié dans un plan parallèle à la pièce 34 de manière à assurer le raclage et la décharge des parti- cules de la surface supérieure de la pièce 34 et les faire tomber contre les parois de l'enveloppe 12 et glisser vers le bas dans le collecteur 14.
Bien qu'il soit difficile de déterminer exactement ce qui se passe dans la zone élargie 64 du classificateur, des essais effectués dans des modèles transparents tendent générale- ment à indiquer que deux forces semblent s'exercer sur le courant dans cette zone. L'une d'elles est la force du courant traversant le classificateur depuis le conduit d'entrée 16 jusqu'au conduit de sortie 20 et l'autre force est la force centrifuge créée par la rotation des palettes 36. Le résultat semble être une poussée vers 1-'intérieur et vers le bas du courant avec les particules plus fines entraînées dedans et qui n'ont pas été déposées antérieurement. Dans cette zone, il apparait un degré aigu de classification du à la différende d'inertie des particules iians le courant.
Les particules plus presses tendent à aller vers un point où il y a moins d'agitation et il
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@ trouve près de la partie supérieure de la pièce 34 comme c'est indiqué par les flèches 66. Sur l'organe en rotation 34 ou juste au dessus, l'agitation semble être grandement réduite avec pour résultat que les particules plus grosses dans le courant tombent dehors et se déposent ou sont lancées par la force centrifuge de l'organe 34 comme c'est décrit ci-dessus. Ces particules se déplacent à travers les palettes 36 et tombent sur les parois de l'enveloppe 12 d'où elles glissent vers le bas dans le collecteur 14 comme c'est décrit ci-dessus.
Le courant de fluide d'où les particules plus grosses ont été enlevées et dans lequel les fines sont encore entrainées, circule vers le haut à travers le conduit de sortie 20 et dans la prise du conduit 42. Le moulinet 30 provoque un mouvement de rotation du courant et cette rotation a une telle direction qu'il entre naturellement dans la prise du conduit 42 qui est placée tangentiellement sur le côté du conduit 20 qui reçoit naturellement le courant eN.rotation comme le montrentclairement les figures 2 et 9. Cette disposition a pour résultat de réduire toute chute de pression à l'extrémité de sortie ou d'échappement du classificateur et réduit aussi les pertes par friction d'où il résulte une diminution de l'usure et de la puissance absorbée dans cette partie du système.
En outre il faut moins d'espace en hauteur en comparaison du système conventionnel de cette na- ture et il est aussi possible d'avoir un montage très simple pour le moulinet et sa commande-
Bien qu'on l'ait représentée dans un classificateur pourvu d'un moulinet entraîné mécaniquement avec un conduit de sortie et une prise comme celle décrite ci-dessus, il est bien entendu que cette disposition peut être incorporée avec le même bénéfice dans des classificateurs dans lesquels il n'y a pas de moulinet actionné mécaniquement mais simplement des aubes fixes ou un autre dispositif pour provoquer le tourbillonnement du courant de fluide à l'intérieur du classificateur.
La disposition
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tangentielle de la prise du conduit qui reçoit naturellement le courant tourbillonnant lorsqu'il sort de l'enveloppe du classificateur permet une réduction marquée de la hauteur nécessaire pour le conduit d'échappement quelque soit le type particulier de dispositif qui produit le tourbillonnement du courant.
La prise du conduit 42 est représentée sur la figure 8 conduisant le courant de fines dans un séparateur 72 qui sépare le produit fin du fluide, tel que l'air, d'une manière bien connue en pratique. Le produit fin est alors récupère par un clapet d'air approprié 74. ,L'air ainsi débarassé du produit fin est renvoyé au souffleur ou ventilateur 52 par le conduit 76.
Le souffleur 52 étant en communication ave le conduit 76,-le séparateur 72 et le conduit 42, crée donc une succion dans le con- duit de sortie 20 et facilite ainsi le mouvement du courant de fluide du classificateur 10 dans le conduit de sortie 20.
L. circulation de l'air dans le système représenté sur les figures et 9 est aussi commandéepar un modérateur 78 d'une manière bien connue dans les systèmes de cette nature. La contre pression produite par le modérateur 78 est suffisante pour créer une pression négative de l'autre côté du modérateur 78 mettant ainsi le système sous un vide partiel comme il e t bien connu en pra- tique. Toute rentrée d'air dans le système par les divers clapets d'air ou autrement est refoulée par un tuyau approprié 80 et ce refoulement est commandé par un modérateur 82 au seul point du système qui soit sous pression.
La description précédente concerne la forme de réalisa- tion d'un classificateur représenté particulièrement sur les figures 1 et 2 et inclus dans un système complet de classifica- tion représenté sur les figures 8 et 9. D'autres types de classi- ficateurs peuvent utiliser les principes de la présente invention incorporasdans la forme de réalisation du classificateur repré- sentée sur les figures 1 et 2. Une de ces variantes est représentée
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par les figures 3 et 4 et elle est caractérisée en ce qu'une enveloppe en substance horizontale et cylindrique 84 est supportée par un dispositif approprié, non représenté.
Un collecteur de matière 86 est suspendu à la partie inférieure de l'enveloppe 84 avec laquelle il communique et ses parois convergent vers le fond pour communiquer avec une sortie 88. Cette sortie neuf être pourvue d'un clapet d'air qui y est attaché si on le désire dans le but de commander la décharge par cette sortie des grosses particules de matière séparées du courant qui pénètre dans 1-'en- veloppe par le conduit d'entrée 90. Le moulinet 92 dans cette forme de réalisation comporte un arbre horizontal 94 qui est supporté à ses extrémités par des paliers approprias 96. Le palier intérieur 96 est supporté par un étroit support approprié.97 qui présente le moindre obstacle au déplacement du courant de fluide.
L'arbre 94 s'étend axialement dans le conduit de òrtie 98 qui communique de préférence tangentiellement avec le conduit de prise 100.
Le moulinet 92 est pourvu d'un. organe 102 s'étendant transversalement et qui a de préférence la forme d'un plateau et dont la fonction correspond à celle de l'organe 32 dans la foire de réalisation représentée sur les figures 1 et 2. Plusieurs palettes 104 sont espacées à la circonférence autour du moulinet et elles font saillie'en substance radialement sur l'axe de celui- ci. Ces palettes sont aussi relativement longues et de préférence en substance parallèles aux parois latérales de l'enveloppe 84.
Les bords extérieurs de ces palettes sont espacés des parois de l'enveloppe de manière à laisser un espace 106 en substance annu- laire dont la fonction correspond à celle de l'espace 40 dans la forme de réalisation des figures 1 et 2. Un écran 108 est de préférence placé entre les palettes 92 au voisinage des bords intérieurs de celles-ci et cet écran peut aussi s'étendre longi- tudinalement depuis l'organe 102 vers l'extrémité de sortie de l'enveloppe 84 mais il se termine avant les extrémités des parltees
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9? les plus poches de l'extrémité de sortie de l'enveloppe comme le montre clairement la figure 3.
Il est bien entendu que l'arbre 94 et l'ergane qui en est solidaire est entraîne par un moteur appropria non représenté mais qui peut être sem- blable à celui représenté sur les figures 1 et 8.
Dans la ferme de réalisation représentée sur les figures 3 et 4. certaines des particules plus grosses sont déviées du courant entrant en arrivant en contact avec le dé- flecteur 102 et elles heurtent les parois de l'enveloppe 84 et tombent de là dans le collecteur 86. Le courant qui est ainsi débarrassé d'une partie de ces particules plus grosses continue alors d'une manière erratique à travers l'espace 106 d'une façon générale comme c'est indiqué par les flèches 110 en traits pleins.
Des particules sont heurtées par les palettes 92 et les plus grosses sont lancées eontre les parois latérales de l'enveloppe tandis que le courant contenant les particules plus fines continue à se déplacer d'une manière générale longitudinalement à travers l'espace 106 vers le conduit d'échappement 98. Les particules de trop gros calibre ainsi séparées du courant tombent dans le
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collecteur 86mais tiniel',c'liquettd'u.e manière générale les flèches 112 en traits interrompus. Le courant ainsi débarassé des parti- cules de trop gros calibre mais dans lequel sont encore entraînées les fines, passe dans le conduit de sortie 98 et le conduit asso- cié 100. Du conduit 100., le courant peut passer dans un mécanisme approprié tel qu'un séparateur 72 représenté sur la figure 8, par exemple.
Excepté la disposition horizontale de ceux-ci,, le fonctionnement général du moulinet du classificateur de la forme de réalisation représentée sur les figures 3 et 4 et en particulier l'empêchement de l'agglomération et de la stratifi- cation aussi bien que l'efficacité de la séparation des particules plus grosses des particules plus fines, est semblable à celui du.moulinet et du classificateur incorporés dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 et 2. On peut donc se
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sispenser de donner une nouvelle description détaillée de ces fonctions pour éviter toute répétition.
Une autre variante encore de l'appareil de classifi- cation est représentée sur la figure 5, cette variante com- portant une enveloppe cylindrioue 114 semblable à celle représen- tée sur les figures 3 et 4 sauf qu'elle est montée de manière à s'étendre verticalement et que le collecteur de particules plus grosses est suspendu à sa partie inférieure. L'arbre 116 du moulinet 118 s'étend aussi verticalement. Le conduit d'entrée 120 introduit dans l'enveloppe 114 le courant contenant les particules entraînées qui doivent être classifiées.
Ces particules rencontrent d'abord un déflecteur placé transversalement 122 qui dévie les particules plus grosses du courant vers les'. parois de l'enveloppe 114, comme l'indiquent les flèches en traits interrompus et de là vers un collecteur de particules 124 comme dans les formes de réalisation décrites ci-dessus. Le moulinet 118 comporte une série de palettes 126 espacées à la circonférence et qui s'étendent vers le haut depuis le déflec- teur 122. Cependant, dans cette variante, aucun écran n'est représenté entre les palettes comme dans les formes de réalisa- tions décrites ci-dessus.
Toutefois, le déflecteur 122 force d'abord le courant à s'infléchir vers l'extérieur contre les parois de l'enveloppe 114 et le déplacement ultérieur du courant dans une direction axiale vers le haut suivant les flèches'128'a pour résultat que le courant se rapproche de l'axe du moulinet de sorte que le courant rencontre les palettes 126 avec pour résultat la séparation des particules plus grosses du courant par le heurt comme il a été décrit pour les formes de réalisa- tions précédentes.
Il y a aussi une sorte d'enroulement du courant ascen- dant autour des nalettes 126 semblable à celui décrit relatif aux extrémités sunérieures des palettes dans la forme de réalisa- tion représentée sur les figures 1 et 2. Donc, en général, la fore-
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centrifage produite par la rotation des palettes 126 provoque le deplacement du courant vers l'extérieur vers les palettes plus loin le long du chemin généralement longitudinal suivi par le courant se déplaçant du conduit d'entrée 120 vers le conduit de sortie 130 à l'extrémité supérieure de l'enveloppe 114. Une action de vannage est produite par le moulinet et simultanément les particules plus grosses entraînées dans le courant sont physiquement amenées en contact avec les palettes 126 qui lancent ces particules contre les parois de
l'enveloppe 114 d'où elles tombent dans le collecteur de particules 124 réalisant ainsi la séparation des particules du courant de matière ascendant d'une manière générale à travers l'enveloppe 114.
Le courant de matière qui contient principalement des particules relativement fines, quand il atteint la zone supérieure élargie 132 de l'enveloppe 114, pénètre dans le con- duit de sortie 130 avec un mouvement circulaire produit par le moulinet 118. Le conduit de prise 134 communique tangentielle- ment avec le conduit 130 dans une direction naturelle pour recevoir le courant se déplaçant en tounant avec les mêmes avantages que ceux expliqués ci-dessus relativement aux formes' d'exécution de l'invention décrites ci-dessus.
Il est évidemment bien entendu que l'appareil de classification représenté sur la figure 5 peut être substitué 1'appareil 10 incorporée ei on le désire, dans un système de classification tel que celui représente sur la figure 8, par exem- ple. Bien que le moulinet 118 ne possède pas d'écran incorporée les palettes sont néanmoins efficaces pour produire une action de vannage et de séparation hautement désirable d'une gamme pire- déterminée de grosses particules de trop gros calibre du courant de
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matière dans lequel elles étaient initialement entraînées.
Une autre forme de réalisation de l'appareil de clas sification basé sur les principes de la présente invention est représentée sur les figures 6 et 7. Dans cette variante, l'en- veloppe 136 est conique et elle est supportée de telle manière que son axe est en substance horizontal, Un conduit d'entrée 138 communicue avec le plus petit bout de l'enveloppe conique et un courant de fluide dans lequel desarticules de différentes grosseurs .sont entraînées pénètre dans l'enveloppe par ce conduit.
L'extrémité opposée de l'enveloppe 136 est couverte par un couvercle 140 et au centre de ce couvercle est placé un conduit de sortie qui communique ainsi avec l'intérieur de l'enveloppe.
Un conduit de prise 144 communique tangentiellement avec le conduit de sortie 142 de la même manière que les conduits de sortie des autres formes de réalisation communiquent avec les conduits supplémentaires qui les relient entre eux.
Un arbre de moulinet 146 coïncida en substance avec l'axe de l'enveloppe 136 et pénètre dans cette enveloppe longi- tudinalement par le conduit de sortie 142. Des paliers appropriés 148 sont fixés par rapport à l'enveloppe et au conduit de sortie dans le but de tourillonner les extrémités opposées de l'arbre 146. Les paliers 148 qui supportent l'extrémité intérieure de cet arbre peuvent être montés sur un support approprié 150, par exemple, qui est relié à l'enveloppe 136. Ce support a une largeur minimum de manière à ne présenter qu'un obstacle aussi petit que possible au passage du courant de fluide dans l'enve- loppe 136.
Le moulinet 152 comporte plusieurs pièces trans- versales 154 et 156 solidaires de l'arbre 146 et espacées les unes des autres, ces pièces étant semblables aux pièces 32 et 34 de la tonne de réalisation représentée sur la figure 1. Plusieurs palettes 158 sont espacées à la circonférence autour des périmètres des pièces 154 et 156 parallèlement et espacées des parois laté- raies de l'enveloppe 136, comme dans la fone de réalisation' représentée sur la figure 1.
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L'extrémité plus large de l'enveloppe 136 est pourvue d'un collecteur suspendu 160 qui est pourvu à son extraite inférieure d'un clapet d'air 162. Lorsque le moulinet 152 est mis en rotation, il provoque ainsi une action de vannage du courant de fluide qui se déplace d'une manière générale dans le sens longitudinal de l'enveloppe 136 et ce vannage produit un mouvement erratique du courant, comme le montrent les flèches dessinées en traits pleins sur la figure 6, semblable à celui décrit dans la forme de réalisation représentée sur les figures
3 et 4.
Simultanément, les palettes 158 heurtent les plus grosses particules de trop gros calibre dans le courant de fluide et les lancent contre les parois de l'enveloppe 136 d'où elles descen- dent par gravite dans le collecteur 160 comme le montrent les flèches en traits interrompus de la figure 6. Ces particules sortent par le clapet d'air 162 tandis que le courant contenant principalement des fines de grosseur prédéterminée désirée passedans le conduit da sortie 142 et s'élève dans le conduit arrivant 144. De là, le courant peut passer dans tout appareil - approprie tel qu'un séparateur 72 dans le système de classifica- tion représenté, par exemple, sur la figure 8.
Il est à remarquer qu'aucun écran n'est représenta sur le moulinet 152 mais celui-ci fonctionne néanmoins avec une efficacité acceptable d'une manière' analogue à celui de la forme d'exécution représentée sur la figure 5 dans laquelle aucun écran n'est associé au moulinet. Il est toutefois bien entendu que si on le désire, on peut incorporer un écran aux moulinets de ces deux formes de réalisation et que l'efficacité de la classifica- tion de l'appareil est accrue en conséquence pour les raisons qui ont été données ci-dessus.
Autrement, la séparation des particules plus grosses de trop gros calibre du courant entrant par 1.'appareil des figures 6 et 7 aussi bien que l'action de vannage du moulinet et l'empêchement de l'agglomération et de la stratification sont semblables à celles qui ont lieu dans les autres
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@@@mes de réalisation et en particulier- aans celle représentée sur les figures 3 et 4.
Il ressort de ce qui précède que toutes les diverses foes de réalisations décrites ci-dessus et représentées sur les dessins sont basées sur les mêmes principes fondamentaur qui comportent, par exemple, la déviation initiale des particules plus grosses du courant entrant lors de leur entrée dans l'en- veloppe du classificateur de manière à diminuer la charge de particules dans le courant lorsqu'il est soumis à une classifi- cation ultérieure,
la formation du courant en substance en un anneau et à forcer ce courant à se diriger vers les parois de l'enveloppe et de là vers l'intérieur vers le moulinet au fur et à mesure de la progression du courant d'une manière générale longitulinalement dans l'enveloppe vers son extrémité de sortie ce qui fait que le courant se déplace d'une manière générale suivant une trajectoire erratique et qu'un vannage se produit pendant que les particules plus grosses de trop gros calibre dans le courant sont heurtées par les palettes du moulinet ou sont autrement soufflées par les courants centrifuges provoqués par ces palettes de manière à forcer ces particules à heurter les parois de l'enveloppe agrès quoi ces particules descendent par gravité le long de ces parois ou autrement vers un dispositif de collecte approprié.
La vitesse du moulinet peut être variée afin que les vitesses de l'air à l'intérieur de l'enveloppe soient unitofrmément distribuées et les charges d'air maintenues en substance constantes afin que l'effet de portance de l'air et la forcecen- trifuge provoquée par l'organe en rotation soit maintenus en substance constants. Il en résulte aussi que les particules plus grosses qui sont enlevées du courant sont conservées relative- ment exemples de fines qui auraient autrement tendance à se mé- langer à elles dans une charge déséquilibrée. En outre, plus levées sont les vitesses et plus grandes sont les forces exer- cées et plus fin est le produit délivré par le système.
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Bien au'on n'ait décrit aucun dispositif spécifique autre qu'un moteur à vitesse variable pour faire varier ici la vitesse du moulinet, il est bien entendu qu'on peut utiliser n'importe lequel des nombreux autres systèmes standards comme par exemple des poulies en V extensibles ou une boite . de vitesses à engrenages entre le moteur et l'arbre d'entraine- ment du moulinet.
En incorporant un moulinet entraîné par un moteur dans le classificateur, on a trouvé que la consommation d'énergie est inférieure à celle des classificateurs utilisés couramment et dans lesquels l'air est mis en circulation à travers le classificateur par un dispositif de soufflage approprié uniquement, par exemple et la force de l'air lui même est néces- saire pour créer toute action centrifuge ou autre pour chasser les particules de trop gros calibre. Ainsi, dans les classifica- teurs décrits ici aussi bien que dans un système dans lequel ils sont incorporés, il y a-moins d'usure dans l'appareil, les conduits et le système en général par suite du fait que le courant contenant les particules entraînées peut se déplacer dans le système avec une vitesse moindre que cella requise dans les autres classificateurs qui ne possèdent pas de moulinet tournant.
Une des résultats les plus avantageux du procédé résultant des diverses formes de réalisation de classificateurs représentés ici aussi bien que des classificateurs en eux mêmes, est que grâce aux palettes des moulinets des divers classificateurs qui sont relativement longues et s'étendent longitudinalement dans les enveloppes, espacées et en substance parallèlement aux parois latérales de ces enveloppes, ces palettes troublent et brisent continuellement toute tendance à un déséquilibre de charge d'une partie du classificateur par rapport à l'autre ce qui réduit la stratification et l'agglomération dans les courants de fluide pendant leur passage dans le classificateur à un degré de loin plus important qu'il n'était possible d'attendre dans les
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l,ssifle.tuT$ prodults jusqu'% présent.
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Bien qu'on puisse obtenir des résultats désirables au moyen de moulinets dépourvus d'écran, la présence de cet écran sur les moulinets, comme c'est représenté dans les foires de réalisation représentées sur les figures 1 et 3, facilite le nettoyage des particules de trop gros calibre et la con- sommation d'énergie est légèrement réduite ce qui a aussi pour résultat de réduire l'usure des organes mobiles du classi- ficateur. L'inclusion d'un écran sur le moulinet définitaussi un passage annulaire plus précis et plus étranglé pour le courant qui traverse le classificateur et il en résulte un accroissement de la vitesse du courant dans ce passage annu- laire plus rétréci en comparaison avec les formes de construction des classificateurs dans lesquels il n'y a pas d'écran.
Cet accroissement de la vitesse du courant procure une portance plus grande des particules dans le courant sans exiger de puissance supplémentaire du moulinet ou du ventilateur qui serait nécessaire s'il n'y avait pas decran.
En outre, le vannage du courant t de fluide pendant son passage dans les diverses formes de constructions de classifica- teurs s'accomplit de telle manière qu'il se produit une va-cilla- tion du courant se rapprochant et s'écartant de l'axe du moulinet ce qui assure le contact entre le courant et les palettes du moulinet et des effets de courants centrifuges produits ainsi de manière à effectuer positivement l'enlèvement des particules plus grosses de ce courant-
On a représenté ici un certain nombre de forces de construction d'appareils basés sur les mêmes principes fondamen- taux de l'invention. Toutefois, chaque torse décrite comporte certains détails qui procurent des avantages particuliers dans cer- tain conditions d'emploi et relatifs à la structure.
Donc, bien que chaaue forme de construction puisse être utilisée pour atteindre les buts de l'invention, les formes désirées ne sont pas éguivelen- tes et la forme de r4alisation représentée sur les figures 1 et 2 doit être considérée comme la préférée.
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This invention relates to a method and apparatus for classifying pulverized material, more particularly for the separation of relatively large particles of material within predetermined size limits from a fluid stream containing a mixture of such particles. , with relatively finer materials. This method and this apparatus can be used in particular with grinders, it being understood that their use is not limited to these machines and in fact they have other applications.
Many types of material classifiers are in use today and many of these are of the type in which no or almost no moving parts are used and where the force of the current is relied upon.
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of fluid arr9nt to produce all the action of separation which 3, 1 leu -in the, c14ssificatevr. Keys: .. :: '3ifi counters of this type have
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have been shown and described, for example, in US Patents Nos. 1,709,848, 1,721,594 and 2,381,954. Although these types of classifiers have had commercial success, the present invention offers a marked advantage over them in terms of operating efficiency, reduction of apparatus wear and decrease in power input.
A problem commonly encountered in classifiers is that of the stratification and agglomeration of the material as it passes through the apparatus. Various attempts have been made to reduce this tendency, but so far these attempts have not achieved the desired level of efficiency and many classifiers are expensive and complicated to construct.
The main purpose of the. The present invention is to provide a method and apparatus for classifying pulverized material and particularly for aspirating relatively large material of relatively fine material entrained in admixture in a fluid stream.
this method and apparatus giving substantially no stratification or agglomeration of the particles during their passage through the apparatus *
Incidentally to this object, the method and apparatus of the present invention contemplates the use of a mechanically driven agitator which not only forcibly removes the largest particles from a fluid stream of the material, but also that stream. is also subjected to a winnowing action to make the separation of the coarser material from the finer material more efficient, this agitator also producing currents within the main stream which moves in contact with the agitator.
A further object of the invention is to: introduce a fluid stream containing Mixed particles into the classifier apparatus preferably under the force produced by a fan, a partial vacuum also being used in the preferred embodiment of the invention for induce
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, depending on the movement of the current in the apparatus, which means that an elevator is not required; to provide a method and apparatus whereby the larger particles in a fluid stream of Mixed particles are positively separated therefrom by centrifugal force;
in the preferred embodiment of the invention, to use a baffle which initially causes the separation of at least the larger particles from the stream so that the other separation mechanism of the apparatus is not loaded with all the large particles initially found in the stream; to provide a method and apparatus by which a fluid stream of entrained particles of various sizes is fed into a housing and a reel or stirrer is movable within that housing so as to positively launch the larger particles in that stream against the walls of the box from which they preferably gain by gravity the collector device;
to provide a method and apparatus which can be suitably adjusted and which can be varied so as to be capable of yielding products of a wide range of fineness maintained of very uniform size within limits which are substantially variable in size with regard to the material loads and the particle size in the stream to provide a classifier which, although much more economical and efficient in operation, is relatively simple and inexpensive to construct and whose wear of the various parts is reduced to a minimum; to provide in an appeared;
elessificatieur a support for the agitator or mobile reel yes is placed in such a way in relation to the exit of the casing of the classifier,
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with this outlet also established in such a way that the fluid stream which is subjected to a rotational action inside the classifier, is forced to move in the same general direction of rotation passing through this outlet, thereby causing that any pressure drop in the stream occurring through this outlet is kept minimum; this arrangement also results in reduced wear and energy consumption in this part of the apparatus and the height required for the output mechanism is also reduced compared to other classifiers used heretofore.
Details des.buts aforementioned as well as further objects of the invention are given in the description given below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a side elevation, partially in section, showing an embodiment of the classifier incorporating the principles of the present invention; Figure 2 is a partial schematic plan of the upper part of the apparatus shown in Figure 1; Fig. 3 is a side elevation, partially in section, showing another embodiment of the apparatus based on the principles of the present invention; Figure 4 is a vertical section of the embodiment of Figure 3 taken on line 4-4;
Figure 5 is a vertical elevation, partially in section, of another variation of the apparatus embodying the principles of the present invention; Figure 6 is a side elevation, partially in section, of a still further variation of the apparatus applying the principles of the present invention; Figure 7 is a vertical section taken on line 7-7 of Figure 6; FIG. 8 is a vertical elevation, partially ¯ in section, of an example of a classification system comprising a
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such a classifier incorporating the principles of the present invention, and
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Figure 9 is a sc7q 'atic view of the system des> us shown in Figure 8.
The method of the present invention can be implemented in a number of different specific types.
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of apparatuses of which certain forms of r4alisatio4sont shown in the drawings and are described below, all these embodiments applying the same basic principles of the invention.
Figure 1 shows one form of classifying apparatus 10 in which a casing 12 is provided, in this case having a generally frustoconical shape, the axis of the casing being substantially vertical. The lower end of the shell 12 is connected to a manifold 14 which receives the larger particles separated from a fluid stream into which these particles are entrained. as will be described in detail hereinafter.
An inlet duct 16 extends upwardly through the collector 14. This duct preferably extends along the axis of the casing 12. The upper part of the casing 12 is closed by a cover 18 which passes substantially vertically through an exhaust duct 20 preferably in line with the axis of the casing 12. A shaft 22 is placed in the duct 20 and rotates in suitable bearings 24 which support it and which. are fixed relative to conduit 20. A motor 26 which is preferably of the variable speed type is fixed relative to conduit 20 and a belt 28 connects suitable pulleys on motor 26 and shaft 20, as clearly shown. Figure 1, which causes the motor to drive shaft 20.
An agitator or reel 30 is fixed to the lower end of the shaft 22. This reel 30 comprises' in this embodiment, a pair of parts 32 and 34 made of elm.
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the 1 rt.u-r which extends4oXtfl * -wwleoemYt to 1..rbr 22 to which they
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are fixed by being spaced longitudinally with respect to each other. Several elongated paddles 36 extend between the tray-shaped pieces 32 and 34 to which they are attached, these paddles preferably being spaced at the periphery by equal distances around these pieces and the outer edges of the paddles 36 are also preferably disposed. substantially parallel to the side walls of the casing 12.
In the embodiment shown in Figure 1, this is possible because the part 34 has a diameter greater than that of the part 32.
The reel serves to achieve desirable results, in accordance with the present invention, which will be described in detail hereinafter when only parts 32 and 34 are attached to it, but the efficiency of the apparatus and hence of the process is: This is further enhanced by providing a screen 38 which is preferably a cone of suitable material such as, for example, sheet metal and extends between parts 32 and 34 as well as between pallets 36 adjacent to the inner edges thereof.
This arrangement forms an annular space or well-defined passage 40 between the casing 12 and the reel 30. Another duct 42 extends tangentially and communicates with the outlet duct 20 and the upper end of the duct 20 is closed by. a cover or plate 44 which may have the same length as the top wall of duct 42 as shown in Figure 1.
Although a classifier of the type described above and shown in Figures 1 and 2 is useful in performing various kinds of classification operations, it is particularly useful in a spraying and classifying system. An example of this system is shown in Figures 8 and 9 in which classifier 10 is shown in section. This system can be used in conjunction with a crusher, not shown, if desired. In any case, we consider that the
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material to be classified is either as a fluid stream in which a relatively large range of particles of pulverized material is entrained and this stream is introduced because the inlet
46 in the system.
As shown here, this inlet is provided with a balanced air valve 48 positioned so as to control the entry of material into the ascending duct 50.
The system also includes a fan 52 which blows air upwardly into conduit 50 and thereby creates the fluid stream in which the pulverized material is entrained through classifier 10. It has been found in practice that obviously depending on the force of discharge of the fan 52, the flow of fluid exiting the duct 50 and the classifier 10., is liable to carry relatively large particles of the order of one inch (25 mm) in diameter and more in the classifier 10. It is evident that a wide range of smaller sized particles are also entrained in this current moving towards the classifier.
Figure 1 shows in particular that the fluid stream 54 with entrained particles, entering the casing 12, collides with the surface of the tray-shaped part 32 which is preferably flat and unperforated and placed across the path of the current. At least the larger particles in the stream are deflected transversely and are thrown against the side walls of the casing 12 as indicated, for example, by the dashed arrows 56. The rotation of the part 32 facilitates this function.
These separated larger particles collide with the sides of the casing 12 and fall by gravity along the sides into the manifold 14. The material collected in the manifold 14 is discharged through the large particle chute and the air valve 58.
The stream of material from which some of the larger particles have thus been removed then rises in space 40
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it is delimited by 1-'envelope 12 and the reel 30. This reel is obviously rotated at an appropriate speed in order to obtain the greatest efficiency during the classification operation. The reel vanes 36 come into contact with other relatively large particles in the stream moving generally upward through the space 40 and throw them against the sides of the casing 12 and from there these particles fall. in the collector 14 under the effect of gravity.
It should be noted that the passage 40 is relatively long and that the vanes 36 also act continuously to disturb and break any tendency for a load imbalance of one part of the classifier relative to the 1-1-other, so that the Air velocities are more evenly distributed than is otherwise possible and air charges are kept substantially constant when using air as the fluid.
Further, the air lift effect and the centrifugal force caused by the rotation of the workpiece 30 are kept substantially constant with the result that the larger particles which are thrown out of the stream by the reel paddles are retained. substantially clean from fines which would otherwise tend to be carried with them in an unbalanced load.
The large particles, settling and falling into the collector 14, therefore contain the minimum possible of fines.
The fines, together with the finer particles of too large size, rise between the vanes 36 and pass through the space 40 as the flow rises to the outlet duct 20. In the particular embodiment shown in Figures 1 and -8 in which a type of conical casing 12 is used, the divergent effect of the vanes 36 causes an increase in the speed of the current and of the centrifugal force produced by the reel 30, thus bringing a new refinement in the classification particles in this qertie of the apparatus
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al without the heavy load of the larger particles which were removed from the stream before the material reached the upper region of the stream.
The paddles 36 also produce a valve action which forces the current to follow a slightly hesitant but generally upward path indicated by the solid arrow.
60, this stream containing the fines mixed with relatively finer oversize particles. A part of these are thrown out of the current by the pallets
36 so that they strike the walls of the envelope @ 2 as indicated by arrows 62 in broken lines. These particles fall along the walls of the envelope 12 under the effect of gravity as indicated by other arrows 62 in dashed lines.
The vanes 36, together with the deflection action of member 32, force the current to flow first to the sidewalls of casing 12 and this current is then erratically deflected in. - sorter towards the reel 30 which causes the contact of larger particles of too large caliber in this stream with the paddles 36. The centrifugal force of the reel also causes a deflection of the return current towards the walls of the casing 12 hence this Current is subsequently reflected back to the reel preferably several times as indicated by arrows 60 and a combined erratic and deflection effect on current passing through gap 40 results.
As said above, the operation of this type of classifier is relatively efficient even when screen 38 is removed. However, a more effective cleaning of particles of too large caliber is obtained if the screen 38 is incorporated in the reel 30. This screen also delimits with more precision the space or annular passage 40 which tends to reduce energy consumption and the wear of parts in this area by eliminating a space where turbulence is caused but which has little or no use.
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#: .'- -? '.' '.' 3i finds that if the 3 ï'i '.' '. È'Gi'S of pieces 3. '1? ±,?' Extend somewhat beyond the screen 38, C0! 9isle ,,: ¯I.; '; :: - e figure 1, the passage of the fluid stream between the' ': 'J :: -' '¯s or peri.T'1è'1a "eE of these parts and the envelope 12 is 4'ci> angÀ4 ::'. :: n greater degree than the constriction between the screen 38 and 2 envelope 12. The speed of the current at the right of the perimeters of the pieces of plate form 32 and 34 is therefore increased and this speed ¯c =: ioissenv also facilitates the erratic action and -: 61 delayed sedimentation i particles inside or current
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with respect to the operation of an apparatus in which these parts 32 and 34 do not extend beyond the screen 38.
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Figure 1 shows particuller'aaent that the part: 3upérieu.re 34 is spaced a substantial distance from C011.- circle 18 of the casing 12 as well as of the outlet duct 2'J, r% ee in particular at the conical configuration of the emre- --De 12, an enlarged -sone 64 is formed in the oub7é--: 7 ±: # 1> .re part of the casing 12. The upper ends of the paddles: - : 1 & etG. ': Teeth upward beyond room 34 and enter <:. "C": a substantial distance in zone 64. Further, in 3, a preferred embodiment of the invention, the end:!:. exit 20 protrudes into: zone 6.
J, 0 srirtc that the fluid stream containing entrained fines' ..-: 1. <: the: '. 7el1t be removed by the conduit 20 goes up in the "20ne 6 .. as shown by the arrows 6; J this current then descends to the suoërieure surfaces of the part 34 so as to be able to ï4", É; "a ", in the lower end of the duct 20. In these c'r" cût.nces, the part 34 acts horn a baffle.
Parts d-3 ae current are thrown by the upper 3g extracts of the "crumbs 36 prticu1i9r1? -Qt in such a way that they produce, '') ± '-' 'il'ori 66 which tend to s 'wind up at: ¯â,' 4th upper ends of the COTr'a3TF pallets? show 2 "0 'floches indi' = plpnt these currents and they also tend - 3, ..;", 1> ', s,.: towards the upper surface of the pi% ce 34 with for
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the result is that the larger particles therein are thrown against the top surface of the part 34.
This offset of larger particles can be discharged from the part 34 by the centrifugal force produced by the rotation of the reel 30 if its speed is sufficient for this purpose. However, under certain circumstances depending on the load of the current and the speed with which this current is introduced into the classifier, the speed of rotation of the reel 30 may be such that it develops insufficient centrifugal force to cause a centrifugal force. sufficient discharge of the larger particles from the workpiece 34. To ensure a substantially complete removal of these larger particles from the workpiece 34, a scraper 68 is placed near this upper surface, supported, for example, by a support 70 attached to the workpiece. led 20.
This scraper is preferably made an appropriate angle in a plane parallel to the part 34 so as to ensure the scraping and discharge of the particles from the upper surface of the part 34 and to drop them against the walls of the casing 12 and slide down into the collector 14.
Although it is difficult to determine exactly what is happening in the extended area 64 of the classifier, tests performed in transparent models generally tend to indicate that two forces appear to be acting on the current in this area. One of them is the force of the current flowing through the classifier from the inlet duct 16 to the outlet duct 20 and the other force is the centrifugal force created by the rotation of the vanes 36. The result appears to be a pushing in and down the stream with the finer particles entrained therein and not previously deposited. In this zone, there appears an acute degree of classification due to the difference in inertia of the particles in the current.
The more pressed particles tend to go to a point where there is less agitation and there is
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@ found near the top of part 34 as indicated by arrows 66. On or just above the rotating member 34, agitation appears to be greatly reduced with the result that larger particles in the streams fall out and settle or are initiated by the centrifugal force of member 34 as described above. These particles move through the vanes 36 and fall onto the walls of the casing 12 from where they slide down into the collector 14 as described above.
The fluid stream from which the larger particles have been removed and in which the fines are still entrained flows upwardly through the outlet duct 20 and into the outlet of the duct 42. The reel 30 causes a rotational movement. of the current and this rotation has such a direction that it naturally enters the socket of the duct 42 which is placed tangentially on the side of the duct 20 which naturally receives the current in rotation as clearly shown in FIGS. 2 and 9. This arrangement has as a result of reducing any pressure drop at the outlet or exhaust end of the classifier and also reducing friction losses resulting in reduced wear and power absorbed in this part of the system.
In addition, less space is needed in height compared to the conventional system of this nature and it is also possible to have a very simple assembly for the reel and its control.
Although it has been shown in a classifier provided with a mechanically driven reel with an outlet duct and a plug like that described above, it is understood that this arrangement can be incorporated with the same benefit in classifiers. in which there is no mechanically operated reel but simply fixed vanes or some other device for causing the fluid stream to swirl inside the classifier.
The disposition
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tangential to the outlet of the duct which naturally receives the swirling current as it exits the casing of the classifier allows a marked reduction in the height required for the exhaust duct whatever the particular type of device which produces the swirling current.
The outlet of conduit 42 is shown in Figure 8 leading the stream of fines into a separator 72 which separates the fine product from the fluid, such as air, in a manner well known in the art. The fine product is then recovered by an appropriate air valve 74. The air thus freed of the fine product is returned to the blower or fan 52 via the duct 76.
The blower 52 being in communication with the duct 76, the separator 72 and the duct 42, therefore creates suction in the outlet duct 20 and thus facilitates the movement of the fluid stream from the classifier 10 in the outlet duct 20. .
The circulation of air in the system shown in Figures and 9 is also controlled by a moderator 78 in a manner well known in systems of this nature. The back pressure produced by moderator 78 is sufficient to create negative pressure on the other side of moderator 78 thereby placing the system under a partial vacuum as is well known in the art. Any re-entry of air into the system by the various air valves or otherwise is discharged through a suitable pipe 80 and this discharge is controlled by a moderator 82 at the only point in the system which is under pressure.
The foregoing description relates to the embodiment of a classifier shown particularly in Figures 1 and 2 and included in a complete classification system shown in Figures 8 and 9. Other types of classifiers may use. the principles of the present invention incorporated into the embodiment of the classifier shown in Figures 1 and 2. One of these variants is shown.
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by Figures 3 and 4 and it is characterized in that a substantially horizontal and cylindrical envelope 84 is supported by a suitable device, not shown.
A material collector 86 is suspended from the lower part of the casing 84 with which it communicates and its walls converge towards the bottom to communicate with an outlet 88. This new outlet be provided with an air valve attached thereto. if desired for the purpose of controlling the discharge from this outlet of large particles of material separated from the stream entering the casing through inlet conduit 90. Reel 92 in this embodiment has a shaft. horizontal 94 which is supported at its ends by suitable bearings 96. The inner bearing 96 is supported by a suitable narrow support 97 which presents the slightest obstacle to the movement of the fluid stream.
The shaft 94 extends axially in the end duct 98 which preferably communicates tangentially with the intake duct 100.
The reel 92 is provided with a. member 102 extending transversely and which is preferably in the form of a plate and whose function corresponds to that of member 32 in the embodiment shown in Figures 1 and 2. Several pallets 104 are spaced circumferentially around the reel and they protrude substantially radially from the axis thereof. These pallets are also relatively long and preferably substantially parallel to the side walls of the casing 84.
The outer edges of these pallets are spaced from the walls of the casing so as to leave a substantially annular space 106 whose function corresponds to that of the space 40 in the embodiment of FIGS. 1 and 2. A screen 108 is preferably placed between the pallets 92 in the vicinity of the inner edges thereof and this screen may also extend longitudinally from the member 102 towards the outlet end of the casing 84 but it ends before the ends of the parltees
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9? the most pockets of the exit end of the envelope as clearly shown in Figure 3.
It is understood that the shaft 94 and the member which is integral with it is driven by a suitable motor, not shown, but which may be similar to that shown in FIGS. 1 and 8.
In the embodiment shown in Figures 3 and 4, some of the larger particles are deflected from the incoming stream upon contacting the baffle 102 and strike the walls of the casing 84 and thence fall into the collector. 86. The stream which is thus stripped of some of these larger particles then continues in an erratic fashion through space 106 generally as indicated by arrows 110 in solid lines.
Particles are struck by the vanes 92 and the larger ones are thrown against the sidewalls of the casing as the stream containing the finer particles continues to move generally longitudinally through the gap 106 to the conduit. exhaust 98. The oversized particles thus separated from the stream fall into the
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collector 86but tiniel ', itliquettd'u.e generally arrows 112 in dotted lines. The current thus freed of particles of too large a caliber but in which the fines are still entrained passes into the outlet duct 98 and the associated duct 100. From the duct 100, the current can pass through a suitable mechanism such as than a separator 72 shown in Figure 8, for example.
Except for the horizontal arrangement thereof, the general operation of the classifier reel of the embodiment shown in Figures 3 and 4, and in particular the prevention of agglomeration and stratification as well as The efficiency of separating the larger particles from the finer particles is similar to that of the reel and the classifier incorporated in the embodiment shown in Figures 1 and 2. It is therefore possible to consider
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Please give a new detailed description of these functions to avoid any repetition.
Yet another variant of the classification apparatus is shown in Figure 5, this variant comprising a cylindrical casing 114 similar to that shown in Figures 3 and 4 except that it is mounted so as to be seated. 'extend vertically and the larger particle collector is suspended from its lower part. The shaft 116 of the reel 118 also extends vertically. The inlet duct 120 introduces into the casing 114 the stream containing the entrained particles which are to be classified.
These particles first encounter a transversely placed baffle 122 which deflects the larger particles from the stream towards them. walls of casing 114, as indicated by the dashed line arrows and thence to a particle collector 124 as in the embodiments described above. Reel 118 has a series of circumferentially spaced paddles 126 which extend upward from deflector 122. However, in this variation, no screen is shown between the paddles as in the embodiments. tions described above.
However, the deflector 122 first forces the current to bend outwardly against the walls of the casing 114 and the subsequent movement of the current in an upward axial direction along the arrows '128' results in that the stream approaches the axis of the reel so that the stream meets the vanes 126 resulting in the separation of larger particles from the stream by the impingement as described for the previous embodiments.
There is also some sort of winding of the updraft around the vanes 126 similar to that described for the lower ends of the vanes in the embodiment shown in Figures 1 and 2. Therefore, in general, the foreground -
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centrifugation produced by the rotation of the paddles 126 causes the current to move outward to the paddles further along the generally longitudinal path followed by the stream moving from the inlet duct 120 to the outlet duct 130 at the end upper casing 114. A valve action is produced by the reel and simultaneously the larger particles entrained in the stream are physically brought into contact with the vanes 126 which launch these particles against the walls of the stream.
the envelope 114 from which they fall into the particle collector 124 thereby effecting the separation of the particles from the ascending material stream generally through the envelope 114.
The material stream which mainly contains relatively fine particles, when it reaches the enlarged upper zone 132 of the casing 114, enters the outlet duct 130 with a circular motion produced by the reel 118. The intake duct 134 communicates tangentially with conduit 130 in a natural direction to receive the rotating current with the same advantages as explained above with respect to the embodiments of the invention described above.
It is of course understood that the classification apparatus shown in Fig. 5 may be substituted for the incorporated apparatus 10, if desired, in a classification system such as that shown in Fig. 8, for example. Although the reel 118 does not have a built-in screen the paddles are nonetheless effective in producing a highly desirable winnowing and separating action from a worse-determined range of coarse particles to too large caliber in the flow stream.
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material in which they were initially trained.
Another embodiment of the classification apparatus based on the principles of the present invention is shown in Figures 6 and 7. In this variation, the envelope 136 is conical and is supported such that its axis is substantially horizontal. An inlet conduit 138 communicates with the smaller end of the conical casing and a fluid stream in which particles of different sizes are entrained enters the casing through this conduit.
The opposite end of the envelope 136 is covered by a cover 140 and in the center of this cover is an outlet duct which thus communicates with the interior of the envelope.
An outlet duct 144 communicates tangentially with the outlet duct 142 in the same way that the outlet ducts of the other embodiments communicate with the additional ducts which connect them together.
A reel shaft 146 substantially coincides with the axis of the casing 136 and enters this casing longitudinally through the outlet duct 142. Appropriate bearings 148 are fixed relative to the casing and the outlet duct in. the purpose of journaling the opposite ends of the shaft 146. The bearings 148 which support the inner end of this shaft may be mounted on a suitable support 150, for example, which is connected to the casing 136. This support has a minimum width so as to present only as small an obstacle as possible to the passage of the fluid stream in the casing 136.
The reel 152 comprises several transverse parts 154 and 156 integral with the shaft 146 and spaced from each other, these parts being similar to the parts 32 and 34 of the embodiment shown in FIG. 1. Several pallets 158 are spaced apart. circumferentially around the perimeters of pieces 154 and 156 parallel and spaced from the side walls of casing 136, as in the embodiment shown in Figure 1.
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The wider end of the casing 136 is provided with a suspended manifold 160 which is provided at its lower extract with an air valve 162. When the reel 152 is rotated, it thus causes a valve action. flow of fluid which moves generally in the longitudinal direction of the casing 136 and this winnowing produces an erratic movement of the flow, as shown by the arrows drawn in solid lines in Figure 6, similar to that described in the embodiment shown in the figures
3 and 4.
Simultaneously, the vanes 158 strike the larger particles of too large caliber in the fluid stream and throw them against the walls of the casing 136 from where they descend by gravity into the manifold 160 as shown by the arrows in lines. interrupted in Figure 6. These particles exit through air valve 162 while the stream containing mainly fines of the desired predetermined size passes through outlet duct 142 and rises into inlet duct 144. From there the stream can pass through any suitable apparatus such as a separator 72 in the classification system shown, for example, in Figure 8.
It should be noted that no screen is shown on the reel 152, but the latter nevertheless operates with acceptable efficiency in a manner analogous to that of the embodiment shown in FIG. 5 in which no screen is 'is associated with the reel. It should be understood, however, that if desired, a screen can be incorporated into the reels of these two embodiments and that the classification efficiency of the apparatus is increased accordingly for the reasons given above. -above.
Otherwise, the separation of larger oversized particles from the incoming stream by the apparatus of Figures 6 and 7 as well as the winnowing action of the reel and prevention of agglomeration and stratification are similar to those that take place in others
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@@@ my embodiment and in particular- aans that shown in Figures 3 and 4.
It is apparent from the foregoing that all of the various embodiments described above and shown in the drawings are based on the same fundamental principles which include, for example, the initial deflection of larger particles from the incoming current as they enter. the casing of the classifier so as to reduce the particle charge in the stream when it is subjected to a subsequent classification,
forming the current in substance in a ring and forcing this current to flow towards the walls of the casing and from there inwards towards the current meter as the current progresses generally longitudinally in the shell towards its outlet end causing the current to generally move in an erratic path and winnowing occurs as larger particles of too large caliber in the stream are struck by the reel vanes or are otherwise blown by the centrifugal currents caused by these vanes so as to force these particles to strike the walls of the gear casing whereby these particles descend by gravity along these walls or otherwise to a suitable collecting device.
The speed of the reel can be varied so that the speeds of the air inside the casing are uniformly distributed and the air loads kept substantially constant so that the effect of air lift and the force - trifuge caused by the rotating organ be kept substantially constant. It also results that the larger particles which are removed from the stream are kept relatively exemplary of fines which would otherwise tend to mix with them in an unbalanced load. In addition, the higher the speeds and the greater the forces exerted and the finer the product delivered by the system.
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Although no specific device other than a variable speed motor has been described for varying the speed of the reel here, it is understood that any of the many other standard systems can be used, such as for example expandable V-pulleys or a box. gears between the motor and the reel drive shaft.
By incorporating a motor driven reel into the classifier, it has been found that the power consumption is lower than that of classifiers commonly used and in which air is circulated through the classifier by a suitable blower only. , for example, and the force of the air itself is necessary to create any centrifugal or other action to drive out particles of too large caliber. Thus, in the classifiers described herein as well as in a system in which they are incorporated, there is less wear in the apparatus, the conduits and the system in general due to the fact that the stream containing the entrained particles may move through the system at a slower rate than that required in other classifiers which do not have a spinning reel.
One of the most advantageous results of the process resulting from the various embodiments of classifiers shown here as well as classifiers per se, is that due to the reel paddles of the various classifiers which are relatively long and extend longitudinally into the casings, spaced apart and substantially parallel to the side walls of these casings, these pallets continually disturb and break any tendency for load imbalance of one part of the classifier relative to the other which reduces stratification and agglomeration in streams of fluid during their passage through the classifier to a degree far greater than could be expected in the
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l, ssifle.tuT $ products so far.
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Although desirable results can be achieved with reels without a shield, the presence of this shield on the reels, as shown in the construction fairs shown in Figures 1 and 3, facilitates the cleaning of particles. too large caliber and the energy consumption is slightly reduced which also has the result of reducing the wear of the moving parts of the classifier. The inclusion of a screen on the current meter also defines a more precise and constricted annular passage for the current passing through the classifier and results in an increase in the speed of the current in this narrower annular passage compared to the shapes. construction of classifiers in which there is no screen.
This increase in current velocity provides greater lift of the particles in the stream without requiring additional power from the reel or fan that would be required if there were no screen.
Further, the valve of the stream t of fluid as it passes through the various forms of classifier constructions is accomplished in such a manner that there is a flicker of the stream approaching and away from it. 'axis of the reel which ensures the contact between the current and the blades of the reel and the effects of centrifugal currents thus produced so as to positively effect the removal of the larger particles of this current.
A number of strengths in the construction of apparatuses based on the same fundamental principles of the invention have been shown herein. However, each torso described has certain details which provide particular advantages under certain conditions of use and relating to the structure.
Thus, although either form of construction can be used to achieve the objects of the invention, the desired forms are not equal and the form of construction shown in Figures 1 and 2 is to be regarded as the preferred.