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Classeurs de particules*
L'invention a pour objet des classeurs et plus particulière- ment des classeurs du typerotatif dans lesquels les particules à classer sont soumises à des forces antagonistes de masse et d'entraîement.
L'efficacité, 1* économie et la reproductibilité de nom- breux processus industriels nécessitent l'obtention de particule classées entre des limites étroites dans des ordres de grosseur prédéterminés
Le tamisage et les procédas similaires de classement mé- canique était limités en pratique aux particules supérieures à 250 microns, les classeurs les plus modernes effectuent le classe- ment des particules en les soumettant à des forces antagonistes de masse et d'entraînement.
Etant donné que la force de masse
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v-riv en fonction du volurte de la particule, donc en fonction dit tube. de sa dimension, tandis que la force d'entraînement va- ele en .fonction de levire frontale, donc en fonction du carré de la dimension, on peut arriver à ce que les grosses particules se meuvent contre le courant de fluide tandis que les particules plus petites sont entraînées par celui-ci. En réglant la vitesse du fluide jusque ce que les forces d'entraînement et de
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,eusse soient éats au point de discrimination d6siré, on 31 eut opérer la séparation à n'importe quelle gros-* tour désirée.
La plupart des classeurs antérieure utilisent 1' air cocue fluide de travail pour engendrer le force d'entr&1n- 11l0nt, aiais on a aussi employé l'eau et d'autres liquidée, particulièrement pour les grosses particules cornue celles qu'on trouve dans certains minerais.
Les constructions antérieures cornue celle qui est décrite
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dans le brevet américain n* 1-384-929 utilisent la gravitation pour engendrer la force de masse et un courant d'air ascendant pour créer la force antagoniste dientratneuient. Toutefois, pour les particule? fines, la vitesse d'air nécessaire est si faible eue des phénomènes d* écoulement secondaire, par exemple des courants de convection, deviennent dominants et que la précision du procédé devient entièrement insuffisante pour un
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usage industriel iloderne.
Eu egard aux défauts du procédé antérieur, on a ensuit* mis au point des constructions qui utilisent des forces cen- tritures de .liasse et un écoulement centripète de fluide de travail en spirale pour engendrer la force d'entraînement.
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La. romposa.."lte tanpe'1tielle- de l'écouleaent en spirale peut avoir une vitesse angulaire pratiquement constante eoswe dans le brevet américain n* 2.338.779 ou bien elle peut être août la fox-ne d'un écoulement tourbillonnaire libre cornue dans les brevets américains n 2.753.996 et 2.796.173.
Les variations de ces trois conceptions indiquent à
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elles seulet. le nombre énorme de par=êtres Impliqué$ dans 1#étl- de, ce qui explique aussi pourquoi la technique antérieure est -volumineuse alors que peu de constructions sont utilisables et qu'aucune n'est entièrement satisfaisants.
Compte tenu de ce qui précède, le but principal de l'in-
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ven.tion est de réaliser des clasrcurs perfectionnés qui fonction- nent avec une précision , une efficacité et une comà.2odîté non atteintes, avec les dispositifs extérieurement connus.
Un autre but de l'Invention est de réaliser un classeur de construction nouvelle présentant pour la première fois toutes les caractéristiques et tous les avantages suivants :
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1) les particules à cl&r-sar sont menées dans 10ppre11 par un tunnel d'alimentation ouvert, ce Qui 6l1rJlne l'alimenta- tion sous pression ou les riupapos qui étaient nécessaires dans de tombreux types antérieurs ;
2) le classeur est autonome, ce qui élimine la nécessité de ventilateurs ou collecteurs auxiliaires 3) le classeur est réglable 'en cours de fonctionnement, et
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des mesures sont prises pour assurer uns large gasvae de réglage, par exemple de 1:15 avec des rûjlcscs rtrorîuctiblos z4) le classeur réalisa une classification da ,,,rende préci- sion avec le nombre minimal de passes, de morte que la total des particules trop grosses dans la fraction fine et des parti-
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cules trop fines dans la fraction due sortie est lnfti- rïeure à 10% du produit total ;
, 5) l'évacuation des particules cet extptc do souffle, ce qui,permet de recueillir les particules cincscps dans ôtee ci- . pients ouverts, tout en évitant le; poilu hion de l'ûtosph-ro dans laquelle le classeur fonctionne ; 6) le classeur fonctionna avec une '*rnc'<9 efficacité rt ti--a grande cf)!1aetté pour uni5 -sv-r-i t; vrc " 9 kv i <:- bec.-r u puissance réduits ;
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7) on peut faire fonctionner le classeur avec un liquide
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ou un gaz coame fluide de travail, en circuit fermé, et ai on le désire, dans des gemmes appréciables de température et de pression
8) le classeur n'est pas sujet à l'encrassement et il est conçu pour faciliter le nettoyage et le remplacement des pièces sur lesquelles porte l'usure.
9)Pour atteindre ces buts ainsi que d'autres, l'invention prévoit un classeur dans lequel les particules à traiter sont
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a.K34cs dans la portion centrale d'un rotor h trois étages* On impT Me aux particules une vitesse radiale appréciable tout en les distribuant de façon uniforme sur la circonférence du rotor,
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Lee particules sont alors amenées dans une zone annulaire de claat" seront dont une portion est forcée par des parois immobiles tfmîir;
qur te reste est forme par des parois du deuxième étage du rotor. Le fluide de travail est mis en mouvement par le premier et le troisième otages du rotor, le premier étage ame.-
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ruent le fluide vers la zone d4 classement et le troisième étage évacuant de la zone de classement le fluide de travail qui entraîne les particules fines.
Les particules grossières se meuvent à travers la zone de classement vers l'extérieur et arrivent dans une volute de sortie qui mène de préférence directement à un cyclone, Les particules fines sont agences à une volute de sortie de parti- cules fines, pour être conduites un deuxième cyclone par le troisième étage du rotor.
A la sortie du troisième étage de
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rotor, l'air passe à travers un épurateur et est renvoyé au pruuier 6te de rotor de sorte que le système fonctionne avec un circuit ferté de fluide. eu circuit frrinti d'air est superposé un petit courant rl'{d.1:' de v(!.nttlt1on dont le rôle est de dissiper la cnalour Cl1';<::f\,h'.:e rt''t' frotte.-sent et de forcer un système qui permet d? '-#? .;rt.bcr avec M-rti't11dc . onJo.ryfe¯cnt de certains interstices
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resserrés qui existât dcns le classeur. 1'.f.r de ventilation- est aitiené à des niches voisines de ces Interstices resserra pour tFiblir un écoulement d'air propre rejoignant le courant principal et empêchant les particules de pénétrer danse ces Inters- tices.
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La structure et le fonction-nement des classeur selon l'in- vention ainsi que d'autres buts et avantages de l'invention appa- 4 rattront au cours de la description el-après, en référence aux dessins années, sur lesquels - la figure 1 est une vue de face en élévation d'un classeur construit suivant 1-*Invention
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- la figure 2 est une vue de de$sue en plan du classeur de la figure 1 ; @ la figure 3 est une demi-coupe verticale et centrale du classeur ; @ la figure 4 est une coupe partielle agrandie suivant la ligne 4-4 des figures 3 et 5. montrant la portion du rotor qui amène et distribue les particules à traiter ;
- la figure 5 est une coupe partielle agrandie, suivant la
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ligne 5-5 de la figure A - la figure 6 est une coupe partielle agrandie suivant la ligne 6-6 de la figure 5 ; - la figure 7 est une coupe partielle agrandie suivant la
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ligne 7-7 de la figure 3, montrant des détails d'une forme d' épu- rateur d'air ; - la fîf, .ire 8 est une vue similaire à la figure 7,montrant un épura leur d*air modifié, et - le figure 9 est une coupe partielle de la moitié de la por- tion supérieure d'un classeur .modifié pour utiliser un liquide
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com-e fluide de travail.
On se référera maintenant plus particulièrement aux dessins le classeur de l'invention est de forme générale cylindrique et comprend un soubassement 20 contenant le moteur 22 (figure 3)
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et les principales commandes manuelles, tandis que la auperstruc-
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turc 24, qui contient le classeur proprement dit, est fixée de façon détachable au soubassement par une série de loquets 26.
Comme on l'explique en détail ci-après, les particules à'
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classer sont a'enes dano une trémie 28 montée coaxialement la superstructure 24, les particules grossières sont recueillies dans une volute supérieure 30 pour être amendes à un cyclone
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32, et les particules fines sont recueillies dans une volute 111.... f Prieure 34 pour être amenées à un cyclone 36.
Le soubassement 20 comprend une enveloppe annulaire 38 munie de pieds de nivellement 40 et d'un rebord supérieur 42 auquel la bride de montage 44 du moteur 22 est fixée par des vis 46. L'arbre moteur 48 dirigé vers le haut est relié par
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un accouplement 50 à l'arbre de rotor 52 qui traverse l'appareil vers le haut, coax1ale.aent à le superstructure 24. L'arbre de rotor 52 est supporta par des ense;nbles de palier 'î.'t supérieur et inférieur 54 et 56, mis en place par des Manchons annulaires intérieur et extérieur 58 et 60, les cuvettes exté- rieures des paliers étant supportées par une portion cylindrique
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creuse d'un support intermédiaire dt.*ign6 par la référence gê- nérale 64.
Les cuvettes intérieures des paliers 54 et 56 sont -serrées entre des organes inférieurs de retenue 56 et 68 supportai par une bagae élastique 70 sur l'arbre du rotor, et un chapeau 72. La vis 74 bloque l'ensemble de rotor désigné par la référence
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jtt-néralc 76 contre l'extrémité supérieure de l'arbre de rotor 52, Des lumières de graissage appropriées (non représentées) sont
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prévues dans le support intermédiaire 64 pour assurer un apr-ort continu de lubrifiant aux paliers 54 et 56. L'ensemble de support intermédiaire est muni d'une portion conique 78 qui relie la portion centrale du soutien 62 à un rebord extérieur cylindrique 80 dont l'arête inférieure repose sur le rebord 42 du soubassement 20.
La superstructure 24 comprend un anneau inférieur 82 qui re- pose sur un rebord annulaire 84 du support intermédiaire 64,une
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enveloppe intermédiaire 86 munie d'une portion de paroi 88 di- verge, te vers le haut, et un client supérieur désigna par la
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rfr'''rce générale 90, fixé à l'enveloppe 86 par des vis 91, La surface supérieure de l'anneau 82 ou la surface adjacente inférieure de l'élurent lnterrditire 86 est munie de plusieurs. encoches fraises 92 de forte que, lorsque les pièces sont fixées ensable par exemple par des vis 94, il se forme une sortie annu-
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laire :
,}^r.snt 1* intérim r de la volute inférieure 34, qui est bloquée entre le$ rebords 96 et 98 des éléments respectifs 82 et 86.
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La sertie qui mène à l'Intérieur de la volute supérieure 80 serrée entre les rebords 102 et 104 que présentent les éléments respectifs 86 et 90, est formée entre des ailettes 106 disposée
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cl tre les âl,ent: 86 et 90. Conme le montre la figure 6,cer tannés des ailettes reçoivent les vis 91. Les autres ailettes sont munies d'ouvertures 107 alignées sur des ouvertures des
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01f.nents 90 et 86 (non représentées) pour former des passages d'air cornue expliqué ci-après.
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Un mince couvercle extérieur .fl$ est fixé à l'enveloppe eu* pdrieure 90 par de multiples vis 110, de maniëre à fortusr un pas- sage d'air annulaire 112 dans un but qui sera expliqué plus loin.
La trémie 28 est vissée dans la plaque 116 dont la périphérie extérieure repose sur de multiples renflements espacés 118 de l'enveloppe supérieure 90. Un couvercle extérieur 120 est bloque entre la plaque 116 et un rebord de la trémie 28, la périphérie extérieure du couvercle 120 formant avec le couvercle 108 une étroite ouverture annulaire d'admission d'air 122, dans un but qui apparattra plus .loin.
La portion supérieure de 1' ensemble de rotor 76 est
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étroitement entourée par une Dlt,QU'9 z4 fixée par des vis 126 à l'enveloppe 90 , tire plaque 128 et un anneau toroïdal 130
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fixé à plaque 124 par de Multiple*; vis 132. La plaque 128
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est Mpcée de la plaque 124 par de riultiples ailettes 134 fs,,.. sant corps avec la plaque 124 ou la pl&que 128, et l'anneau 130 est espacé de la plaque 128 par de multiples colliers cylindriques 136.
Une caractéristique de l'invention réside dans le fait que l'on peutsoulever verticalement toutes les structures immobile!!
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situées au-dessus du rebord 84 du rup;ort intermédiaire 64f et les séparer du reste de l'appareil, en détachant simplement les loquets 26 pour dégager le rotor en vue 'de l'inspection, du net-
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t07a et de la réparation.
L'ense .t?e de rotor 76 comprend un élément principal de rotor 1I0 Muni de multiples ailettes radiales 142 de manière à forcer un ventilateur à air, et de fl\11tiples ailettes radiales rôti-f lignes 144 qui constituent le premier étage de ventilateur et qui propulsent le courant d'air principal.
L'ensemble de rotor porte aussi plusieurs tubes d'alimentation en particules 146,
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par exemple de do'tze à seize., dont les extrémités intérieures cor.u::un.tuent avec la région située en bas de la trémie 28 et dont les extrémités extérieures communiquent avec une chambre de distribution 148 ménagée entre une portion de 1'élément principal de rotor 140 et un élément secondaire de rotor indiqué par la
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référé" ce générale 150, qui est fixé à l'élément principal de rotor par plusieurs vis 1.5;.
A l'élément secondaire de rotor 150 sont fixés par collage ou autrement, à l'intérieur de la chambre de distribution 148, de ..ultiples déflecteurs de distribution 154 que l'on décrira en détail ci-après . De multiples aubes d'entraînement 156 sont encastrées dans de?, évidements fraises de l'élément secondaire de rotor 150 et sont bloquées entre les éléments principal et
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secondaire du rotor par des vis 1 .
L'élément secondaire du rotor porte aussi des ailettes radiales rectilignes alternées, longues et courtes, 15$'et 160 (figure 6) qui s'étendent autour d'un élément de séparation en U 162 et se dirigent radialement
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vers l'extérieur par rapport h celui-ci pour former la portion d'aube de rotor d'étape final 164.
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Quand le rotor tourne, l'air est alnené à suivre un circuit principal indique' car ion flèches 170, en se dirigeant vers l'extérieur par les ailettes 144, et en faisant le tour de la
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cloison 130 pour se diriger r,,dialement vers l'intérieur en tra- versant la zone de classement, dont les limites intérieures et extérieures sont indiquées approximativement par les traits
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mixtes 1 fit Oe et se diriger ensuite vers l'extérieur à travers IPetRfye final 164 du rotor, puis vers l'intérieur à travers le séparateur immobile 174 décrit en détail plus loin, et vert:
le haut, sur la portion conique 78 de l'ensemble de support inter..
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médiaire 64. afin de passer entre les tubes d'alimentation 146 et de revenir au premier ét8J;e de rotor.
La rotation des- ailettes 142 cause aussi un écoulement d'air secondaire vers l'intérieur 8 travers l'ouverture annulaire 122 et à travers des espaces (non représentes) qui mènent à
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la région voisine de l' extraite intérieure des aubes de rotor 142, puis vert l'extérieur par les ailettes de diffuseur 134 et par des ouvertures 176 de l'élément 90, à travers l'espace
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lJ 2, à travers le passaçe qui comprend les ouvertures 107 (figure 6) pour arriver dans l'espace 178 entre les rebords dirigés vprs l'intérieur 180 et 182 de l'élément 86.
L'air de ventilation quitte l'espace 178 par des Interstices étroits 184 et 186 f,;>rilll}!1 t-itre le? extraites intérieures des rebords 180 et 12 et If-o . .ornons adjacentes du rotor. L'écoulement de l'air, r.ay les iLrt1 1, et 186, vers la son* de classement et le tro1 fli(';, f't ?e do rotor, e'lpt\che la pénétration de!! parti- cules dans ces interstices et évite ainsi les fortes pertes par frotteml-it, l'usure la pollution et le dèg,*,irement de cha- leur qui se produiraient autrement. L'air de ventilation rejoint alorsle courant d'air principal et un volume d'air correspondant,
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e1 tenps Que l'air entrant par les tubes d'alimentation,
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port d(\ !* < uareti pour arriver dans les volutes 30 et 34.
Une
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portion de l'air de ventilation fait. aussi le tour du haut de
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la pli1<;u(' 1245 par.se par les ouvertures 188 et 190 de l'élément 90 et travers l'interstice étroit 192 formé entre les portions due l'ense.'ble de rotor 76 et un rebord dirige vers le ba.<* 193 d(, 1 'In)ent 90, voisin de l'entrée des tubes d'ali- Mpntation 1.6 Une portion de L'air panse aussi ;-t travers les pA.Sw('r: perces 194 et 195 du rotor et à travers l'interstice 196 entre le rotor et le pou-oet de la saillie 12, pour protéger
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l'arbre de rotor contre les impuretés.
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Les particule? classer Sont amenées il un débit uniforme dans la tr'nie ni. tuée h la partie- supérieure de l'enveloppe, et le 16ger vide qui existe C'1 bas ce 1 tréwie facilite l'in- troduction et le dplcent des particules dans les tubes <t* alimentation 346.
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Le? particules se dirigent vers l'extérieur en arrivant dans
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la chambre 148 où elles sont interceptées par les déflecteurs de distribution 1554. Cor: ne le montrent les figures 4 et 5, les dé- flE'cteur sont munis d'une surface incurvée et inclinée 200 qui part de la zone située en face de chacun des tubes d'alimentation il-46. se dirige vers l'extérieur dans le pens de rotation du ro- tor et se torrjne en un point tr* p rapt-roché du bord intérieur de? cubée et* entraînèrent 156. 1,,g surface 200 serait idéalement une portion de spirale 3oeerlthn.io,ue avec un al1le au. cercle d'environ 30 à 400. En pratique on respipee la spirale par un cercle ce rayon constant. La surface .200 est parallèle à l'âxe du rotor cornue le contre la figure 5.
La surface 200 présente 'n'If' \1,<H1t.f'nt' conptan oit d'croisrante lOl'r;qu'on n'élo1r.no de la r-ortie des tubes d'ali.Lientut1on. te configuration remarqua* ble, la position et la dimension des déflecteurs 154 sont telles qoe l'on obtient une distribution pratiquement tout z fait uni-
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forme des particules lorsqu'elles sont amenées aux bords tinté- rieurs des aubes d'entraînement 6.
Les particules se dirigent plors vers 1extérieur travers les espaces compris entre les aubes d'entraînement 156 et sont amendes à la surface ,ntr- rieure d'un anneau cylindrique de butée 202 convenablement fixé à la cloison 130. L'anneau de butée est sous la fora d'une bande séparée pour faciliter son remplacement, car il est exposa ?' une uure relativement grande. Après avoir .touché l'anneau de butée 202, les particules descendent verticalement à travers l'encoche
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2c. rorr!i'e e'1.tre le bord inférieur de l'anneau de butée et le bord extérieur de l'ensemble de rotor pour arriver directement au centre de la zone de classement.
Etant donné que l'anneau de
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butée 202 est cylindrique ou n'est que lcgèretae t conique,la vitesse radiale des particules leur entrée dans la zone de classement est nulle. Cela est seulement possible quand l'anneau
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de butée est imHlobl1e, com le dans l'appareil considéré. Un anneau de butée qui tourne avec le rotor doit avoir une paroi !;l'lncl1.-. naison supérieure ît l'angle de frottement de la ratière d"a1rnen'1 talion sur la surface en question, soit généralement de l'ordre de /v5 .
Etant donné qu'il doit y avoir une marge entre l'angle ef- fectif de frottement et l'inclinaison de la surface de l'anneau de butée, des particule? glisseront le long de cette surface avec une vitesse considérable sous l'influence du. champ cen- trique et auront une composante radiale de vitesse considé- rable à leur entrée dans la zone de classement, ce qui complique notablement, le classement ultérieur des particules.
Cornue on le voit surtout sur la figure 5, la zone da classe-, ment comprend une zone annulaire immobile extérieure 2-6 formée
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entre la paroi inférieure de 1 'élément 130 et la paroi aup.. rieJ1:rf' du rebord 182 et une zone annulaire tournante intérieure ' ;.wu qui contient 1er- aubes 1)8 et 160.
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Les aubes radiales situes dans la zone intérieure de classa* ment 208 diminuent la vitesse de pointe de l'air et diminuent par suite les pertes dues au frottement. En l'absence de ces
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aubes, tl ee produirait dans cette région \1n écoulement à tour- billon libre. Etant donné que le rayon dans cette région vaut environ les deux tiers du rayon du bout des su!,.es 15$ la vitesse de tenir serait supérieure de 50 'é, et les pertes da1'5 cette partie du courant d'air principal seraient plus que doubles de
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celles ue l'on observe dans l'appareil de l'invention en utili- sant les aubes.
Les aubes permettent aussi une construction robuste de rotor d'une seule pièce et produisent un 4coulelaent désirable de couche limite ainsi qu'on 1'xp1 ioue en détsil ci-après, Dans l'anneau extérieur 2.f, If courant d'air se fait en un tourbillon libre dans lequel vr est constant, v étant la vitesse tanpentielle et r le rayon correspondant.
Dans la
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zone intérieure de classement 208, l'air tourne avec le 1'0.,. tor à une vitesse angulaire constante et le rapport v/r est constant. Pour assurer l'équilibre pour une grosseur limite de particule en tout point de la zone extérieure de classement 206, les parois de cette zone doivent converger avec un rayon réduit. ' Aucune forme de la zone extérieure de classement ne remplit à elle seule la condition exacte d'équilibre pour plus d'un nombre de Reynolds, qui peut varier assez largement selon la nature des
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particules considérées et le fluide de travail associé à ces particules.
Par exemple, les classeurs utilisant Pair comme fluide de travail fonctionnent normalement à des nombres de Reynolds compris entre 10 et 100. Les classeurs utilisant l'eau
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fonctionnent nor'l1à1ement des nombres de Reynolds de 1000 environ.
Dans les constructions antérieures, on a souvent néglige le fait que les nombres de Reynolds sont dans la plupart
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des applications bien supérieurs à ceux qui sont associer a la r'fion t]*> Stokc eC:)1)lt:';n t Ifl,l1inaire) et que dans bien des cas,
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ils rentrent dans la région de Newton (écoulement turbulent).
'La plupart des appareils antérieurs n'ont pas tenu compte de ce fait que les Squattons de Stoke sont valables seulement dans un champ de gravite unitaire, Nais non dans un champ centrifuge de 100 à 1000 g coin se celui que l'on peut rencontrer dans l'appareil considéré.
Pour remplir les conditions d'équilibre dans la zone intérieu- re de classement 208, il faut que les parois divergent sous un rayon Réduit. Dans chaque cas, la. différence entre les forces de zone théoriquement parfaites pour divers nombres de Reynolds impose une configuration de compromis. Dans le cas idéal, la paroi des deux zones de classement devrait être incubée. Toute- fois, on, a découvert que l'on peut se passer de la légère cour- bure et donner aux parois des zones des génératrices rectilignes, sans sacrifier la précision de classement réalisable.
Pour sim- plifier encore la fabrication ,il est entièrement satisfaisant de donrer à la zone de classe-sent une paroi plane et une paroi conique, et on adopté cette construction dans l'appareil de l'invention * Plus précisément, la paroi inférieure de l'élément 130 est conique et la paroi opposée du rebord 182 est plane.
Inversement, la paroi supérieure de la zone intérieure de classe- ment est plane tandis que la paroi inférieure est conique.
La hauteur de base de la zone de lcassement doit 'être comprise ; entre 0,05 et 0,25 fois le rayon des bouts des aubes 158. La précis! un du classe-tent augmente quand la hauteur de zone dimi- nue. Toutefois, la diminution de hauteur de la zone s'acco:spa- gne sues! d'une diminution de la capacité d'alimentation.
Afin de tenir compte de l'air qui entre dans la zone de clas- : sèment avec l'alimentation et qui traverse l'interstice 186, et de l'espace occupa par les aubes 158 et 160, il faut augraenter un peu la hauteur de base de la zone intérieure 208, Par exemple, ; dans un cas type, la hauteur de la zone intérieure de classement 208 doit être voisine de 1,12 fois la hauteur correspondante de
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la zone extérieure de classification 206.
Toute particule supérieure la grosseur critique se meut
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rtdialeinent vers l'extérieur de la zone de classement, contre le courant d'air, en traversant les espaces entre les ailettes 106 pour arriver dans la volute collectrice de particules gros- stères 30. Les particules plus fines suivent le courant d'air principal vers l'intérieur en faisant le tour de la cloison 150 et se dirigent vers 1'extérieur par les aubes 164 pour arriver dans l'espace limité par la paroi, conique 88.
Il est important d'éliminer les partie les fines du courant d'air intérieur avant que le courant ne retourne dans la région des aubes de rotor 144. Si on ne les élimine pas, certaines de ces partie les fines sortent et arrivent dans
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là volute 30 en mt1-Jlt" temps que les particules grossières avant d'atteindre une deuxième fois la zone de classement. tri Gansé*-* qoenee, avant que le courant d'air ne soit renvoyé dans la réez gion des ailettes 144* on le fait passer h travers l'ensemble séparateur grille 174 qui est de préférence de la fonte dé- crite dans la dépende de brevet américain 31.402 du 24 mai 1960.
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1:n s'tbx=(i cette for.ne de séparateur comprend plusieurs bnrres identiques a 10 (figure 7) disposées en for,..e de grille circulaire.
Bons le cas présenta ces barres sont bloquées entre une plaque
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inférieure 212 portée par la ,.o;tvre 6L et une plaque supérieure 214 fixée à la .non tare 64 par de multiples vis 216. On notera que la plaque 214 fore aussi la paroi supérieure du canal Qui relie le côté aval de l'ensemble de séparateur 174 et le
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côté d'eitrée des aubes principales de rotor ll.. Les barres sont montées avec un espacement approprié pour forcer entre elles des gorges 218..
Les barres sont aussi munies chacune
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d'une ouverture centrale dirigée axialeA'nt 220 qui cOI1'<!.ron1- que avec l'extérieur des barres par des fentes d'entrée 222.
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Comme on l'explique plus coraplètesnent dans le brevet cité, lorsque l'air chargé de particules passe circonféren-
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tiennent autour de la surface extérieure des barres, dans le sens des flèches 224, les grosses particules situées dans le courant d'air décrivent une trajectoire descendante en spirale autour de la surface extérieure de la grille et quittent finale* ment le bord inférieur de la grille.
Lair qui passe à travers les gorges 218 est pratiquaient exempt de particules* Dans le cas présent, les particules relativement grosses qui font le tour de la surface extérieure de la grille aussi bien que les particules un peu plus petites, qui descendent à travers les ou.- vertures 220 sont amenées la portion conique de paroi 78 de l'élément 64 pour passer à travers la fente 92 et arriver à la volute collectrice de particules fines 34.
La figure 8 montre une autre forme de séparateur à grilles qui est un peu oins sujette à l'obstruction et qui peut être utilisée pour toute matière. Les éléments indivis duels de grille 226 sont légèrement plus grands que les éléments 210 et les gorges de sortie 228 sont aussi de gran- deur accrue. Pour cette raison, le séparateur de la figure 8 est moins efficace que celui du brevet cité plus haut. Toute- fois, il est satisfaisant pour servir dans le classeur de l'invention, et retire 80 à 99% des particules fines de l'air recyclée selon la grosseur des particules et d'autres facteurs.
Sur les 1 à 20% qui restent:, une petite fraction seulement suit la fraction grossière, et dans la plupart* des cas, il est possible de limiter à moins de 10% le total desparticules trop fines dans la fraction grossière de sortie et des parti- cules trop grosses dans la fraction fine de sortie.
L'une des caractéristiques de l'invention est que l'on peut régler la dimension critique de particule dans une large gamme pendant le fonctionnement de l'appareil On effectue le raclage au moyen d'un anneau d'étranglement 230 qui peut se mouvoir entre une position entièrement ouverte indiqué
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en trait plein sur la figure 3 et une position entièrement fermée. On a représenté en pointillé une position partielle ment fermée.
Lorsque l'anneau d'étranglement 230 descend vers la position en pointillé il coupe une ..roportion croissante du courant d'air principal. Par suite, la vitesse radiale dans la zone de classement est réduite snns que la vitesse tangen. tielle soit affectée. Il en résulte une diminution de la grosseur critique.
L'anneau d'étranglement 230 est monté sur trois tiges 232 (dont une seule est représentée) qui peuvent coulisser dans des colliers 234 portas par la Monture 64. Les extrémités inférieures de ces tiges sont vissées dans des manchons 236 qui -. peuvent tourner dans des saillies 238 d'un ensemble d'anneau 240 convenablement fixé au support intermédiaire 64 par des jeux intérieur et extérieur de vis 242 et 244.
A son extrémité inférieure, l'un des manchons 236 porte un engrenage 246 en prise avec un engrenage 248 disposé de Manière à pouvoir tourner avec un manchon 250 monté à rotation sur un axe 252 port.} par une saillie 254 du support intermédiaire 64..
Au Manchon 250 est également fixé, sans pouvoir tourner . un anneau de com iande 256 dont la périphérie dépasse à travers une ouverture de l'enveloppe pour permet- tre un ajustement manuel.
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VR.
Un cadran indicateur 258 qui porto des repères appro- priés est Monté de manière à tourner librement sur le manchon 250 en même temps qu'un engrenage 260 en prise avec un petit engrenage 262 pouvant tourner avec le manchon 236. Ainsi, quand on modifie le réglage en actionnant l'anneau de commande 256, le cadran 258 est aussi mis en rotation, mais à une vitesse réduite.
Les pièces sont proportionnées de telle façon que plu- sieurs tours de l'anneau de commande 258 produisent un mouvement complet de 1-*anneau d'étranglement pendant que le cadran 258 se déplace de 360 , de sorte qu'une seule échelle peut couvrir toute la gamme de fonctionnement..
On peut régler l'anneau 256 à tout moment pendant le fonctionnement de la machine et il permet de faire varier la gros- seur critique des particules de 1:15 ou davantage.
La précision du classement effectué par l'appareil de l'invention est obtenue grâce aux faits suivants, outre cer- tains des facteurs indiqués plus haut.
En premier lieu, la vitesse tangentielle de l'air et la vitesse angulaire du bout des aubes 158 et 160 de la zone de classement sont soigneusement équilibrées. A cette fin, on rend le diamètre de bout des aubes 144 suffisaient supérieur au diamètre de bout des aubes 158 et 160 pour compenser la perte de vitesse d'air due au frottement entre la sortie des aubes 144 et l'entrée des aubes 18 et 160. Cette relation est fonction des dimensions des pièces, et une fois que les relations correctes de dimension sont établies, on obtient la relation correcte de vitesse quelles que soient les variations de la vitesse de rotation du rotor.
En conséquence, il n'st pas nécessaire de régler avec précision la vitesse de l'appareil.
De même,le diamètre de bout des aubes d'entraînement d'alimentation 156 est rendu assez grand pour compenser le frotte- ment contre l'anneau de butée d'alimentation 202, Le mode d'usure des aubes 158 et 160 indique clairement si la vitesse d'alimenta-
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tlon est correcte ou non. Le mouvement des particules libres dans la sone de suit la même loi que le fluide du tourbillon
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libre c'e$t-à-dil'c que 3m est constant. Les particules doivent Î3*:.%pper le dos des aubes, en partant juste à l'intérieur des bouts..
Bien aue la différence de vitesse relative soit faible, cer, chocs aident à dt:n;:;gloN(5rer les particules et à renforcer la pr-'-clr. ton du Une fois qu'une particule égale ou in- férieure à la grosseur critique a frappé l'aube, sa vitesse,tangen-
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tioile est logeraient réduite et elle ne peut pas traverser la zone extoTiourc 206 avec son courant en tourbillon libre, même si elle . reçoit une lJ(;re vite1e radiale dirigée vers 1* extérieur* par collision avec une autre particule. Une particule légèrement plus f:ï*ose oui serait <?ntr-5e dmr l'anneau intérieur 208 et aurait frappé le dos d'une aube pénétrerait encore dans l'anneau extérieur- et atteindrait la sortie de fraction grossière à cause de sa plus grande force de nasce.
Comme on l'a dit, la configuration cylindrique de l'anneau
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de 'bute 202 assure des particules dans la sone de classa ment avec une vitesse radiale nulle, ce qui garantit la précision du classement et simplifie fortement la structure de la zone de
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¯).11ssot1.ent.
Le que l'anneau de butée et sa structure porteuse, i* anneau 130, soient ;t1"!110bilcs, présente aussi une importance car cela râ-iliso tm réglage de couche limite qui élinine les "fuites* de particules à travers les couches limites vers la fraction qu'il ne faut pas. Etant donné que l'anneau 130 et le rebord 182 forcent
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la sone extérieure de classement 206 et sont 1>1.'1.1obl1es.. le fluide situ dans cette zone tourne en un tourbillon libre dans lequel la pression dirinue vers le centre. Ainsi.. les couches limites situées
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cur les l>o.rois 1,,'lobile de la zone extérieure de clans--entent succulent vers le centre de la zone.
Si ce? parois tournaient t la nfeie vitesse ancula,1re que l'air qui se trouve dans la tenta d'alimentation 204, elles auraient une plus grande vitesse que l'air en tous les
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autres points, et le sens d'écoulement de la couche linite serait
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inverse c'est-à-dire qu'il se ferait radialestent "rs l'extérieur.
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Les parois de la zones intérieure de classement 208 ont
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la mS'ae vitesse tangentielle que l'air, et étant donné qu'ici, .a. ; croisse.en* nécessaire de hauteur de zone est assez grand pour au[7- monter l'aire totale d'eeoulenent quand le rayon diminue, il se pro- duit une légère diffusion. u#:;i.* la couche linite située sur ces parois se déplace radia lu lent vers l'extérieur et vers la tente
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d'alimentation 204- En conséquence, les articules arrivées dans les couches
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limites (où i*ü..rc do cl--sce:-,ent ne peut pas être maintenu) sont transportées, Lu:.ri. bien de la xone erttorieure 206 que de la sone intérieure 208, vers le centre de la zone de c.sc;:.zt* en face de la fente c*:z.3.::tion ,''0i.
Là? las partieules sont renvoyas" au courant d'air principal par 1--la.i-r de ventilation qui s'écoule à f travers la fpiite d* alimentation 204. et 1 interstice 186. quand elles sont r¯xne:. au courant priticil elles sont à nouveau soumises aux forces de classement r.^¯;2;'â':;1 >rS et sont finalonont recueillies dans les volutes de fraction fine eu grossière, suivant leur eros-' seur.
La précision de elenreoent ent etissi am4lior4e notable- Ment par le fait que 1er m-iio'jslr-? tort asnées . en un rideau annulaire 1T^ F! S r.t ttr.iferno d.-nîî 1-1 zone l.,i classe- ment, grâce à l'utilieatloa Cgï d'lt-,#: de distribution 151.
En l'absence de ce d'''-.,.' 1.';!': tulv--: 3.:::::cz 146 yro- dniraient des courants '';:.:.p j1.- r-y:.''.:5 S r?.'S, 3.s Fllrt i:' a, la vitesse radiale cl-'air r.'r... 1 -.or.:- :'. \ #:.t c <*il?s ,?pps,- 1.'l'.';11'.'I1'ii* tandis eue 1'' . .' .i f C, Z ¯,. r-'*',c.:? entre 1-rs courants fi'13.i;i'::-¯^.t.'.¯,C; : ,. t .t-.- ; "i-: ;-# -'t- '. *#f" F< "tcnt de chute de prclo "rv.- : : ; # le C , "'. v** ,'.*i.,?..i<":? #I, est évident que cet. s' i¯. 2 c''-'" ¯ ¯,s et* -,!:#*' *.& -i-'ecf 5*.c*r i>.,.' c.":>¯ ,.'f;ßtn4 .L xG'.::.L3.'4'C,a'f¯7It i 1" <:îj . i1" t v a c , n'*.'t.. '.- ;-,-ii- sce par 1* invention.
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On notera que l'appareil de l'invention est construit
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de Manière à éviter dans toutes les zones toute acoumulation de particules qui aboutirait à une obstruction, à une perte d'efficaci- té ou à une perte de précision et à des probités de nettoyage.
Les surfaces immobiles exposées au courant d'air principal sont nettoyées par l'air qui passe dessus. Toutes les surfaces tournant tes diriges vers l'axe du rotor sont inclinées par rapport à l'axe ou à un rayon, sous un angle plus petit que 45 , Ainsi, toutes les surfaces de rotor affectées 264, 266 et 268 sont coniques et ont une pente d'environ 30-400 par rapport à l'axe du rotor,
Les fentes dévaluation qui mènent aux volutes 30
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et 34 sont Interrompues seulement par des'"flots" assez grands pour recevoir les vis nécessaires au montage et, dans le cas de la volute 30, les passages perces destinés au courant d'air de barra ge ou de ventilation.
Pour faciliter le libre passage de l'air et des particules entraînées qui arrivent dans les volutes 30 et 34, les ailettes ou surfaces qui s'étendent en travers de l'ouverture sont profilées et réglées sous un angle qui coïncide avec le vec- tour vitesse de l'air entrant dans la fente,
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Le4coi--Ie-teiit libre de l'air est aussi facilite par la configuration des volutes 30 et 34 qui présentent ohacuneune aire totale de section graduellement croissante. Cela sert à main- tenir constante la vitesse de l'air dans ces volutes quand l'écou-
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le.1C'nt Ht constant dans toutes les parties des fentes 92 et 100. Dans le cystèrv*, la VitçoDSG <1a l'air est r.lain'cnue très au dessus du minimum nécessaire.
Pour séparer les particules de l'ait de ventilation avant leur évacuation finale, cyclones 32 et 36 sont munis de buses
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d'évacuation de particule a, 270, dirigées vers le bas. Les épura- "fceui'iï cent conçus do telle sorte que la pression aux buses est .;"T1:l"1vg iJt cu'il ne se jroduit aucun souffle, même quand on ittfXIr<,î '.::'; récipients ouverts recevoir les fractions grossière et Ciro, L'rdr rcrre est évacue par de larges ouvertures de sommet.
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Pour les appareils de petite dimension, les cyclones d'évacuation sont efficaces dans la plupart des cas. Par contre,
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pour les appareils plus grandse il est préférable d'utiliser des séparateurs à grille du type représenté par la fifure 7. Dans cer- j tains cas, ni les épurateursà cyclone ni les séparateurs à grille ne sont suffisamment efficaces. En pareil cas, on peut relier des
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filtres à sac ou autres eurateurs aussi efficaces aux sorties d'aire des cyclones.
Bien qu'il reste peu de particules résiduelles dans l'ap- pareil de l'invention après un cycle de travail, il est parfois né- cessaire de le nettoyé? complètement avant de cycle suivant. A cet effet, on peut facilitent retirer un cyclone d'évacuation car ils sont seulement naintenus en place par des colliers à ressort 271.
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Corne on l'a sigmio, en dotachant les loquets 26p on peut soulever toute la portion supérieure d'enveloppe de l'appareil selon l'in- venHon dégageant aussi le rotor et le séparateur à grille en vue du nettoyace, tout en Remettant d'accéder librement à l'inté- rieur de l'enveloppe.
Pour travailler avec un liquide au lieu d'un gaz comme fluide de travail, on retire le couvercle supérieur 120 et on le
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remplace par un récipient à liquide 272 indiqué sur la figure 9. Il faut renouveler continuellement 1 liquide pour remplacer la quan- tité perdue à travers les cyclones d'évacuation. Si le liquide @vacué est suffisaient purifia, on peut le recycler. Dans le cas
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ntra3.re, on anene du liquide neuf pour maintenir un niveau de fluide comme l'indique la ligne de référence 274 sur la figure 9.
On peut prévoir des tuyaux d'amenée et de trop-plein appropriés., respectivement 276 et 278.
Des ouvertures 280 de la trémite permettent au liquide d'entrer dans la trémie en quantité suffisante pour mettre en suspen- sion la matière d'alimentation et la propulser jusqu'à la zone de
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classenent. bi l'on dispose déjà d'une suspension, on peut lxamener dans la tremie à un débit qui est limite par la pression aux ouver-
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trues 280, qui doit toujours être telle qu'elle favorise l'écoule-
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ric-ilt V! 'l'S la Ironie. À cet effet, le fluide qui se trouve à 1 In-