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" Brosseuse sous-menine".
La présente invention est relative à une brosseuse du type sous-marin destinée notamment à l'élimination par brossage sous eau de mer ou de riviè- re des salissures fixées aux oeuvres vives d'un navire ou, de façon générale, fixées à la surface d'une struc- ture immergée.
L'invention s'appliquant particulièrement au nettoyage et au ponçage des carènes sera décrite en référence à cet exemple, étant entendu qu'il ne s'agit là que d'une application préférée, non exclusive des autres utilisations possibles de la brosseuse de l'invention.
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Les brosseuses sous-marines actuellement uti- lisées sont au mieux dès brosseuses à entraînement auto- matique qui, malgré les avantages qu'elles procurent sur le simple brossage manuel, sont entachées de nombreu- ses imperfections ayant notamment pour origines le fait qu'une telle brosseuse est à un seul sens de rotation, et que sa variation de vitesse s'obtient par modifica- tion du volume d'air moteur.
Une brcsseusé sous-marine, destinée à être portée et maniée sous l'eau par un plongeur ou un sca- phandrier dans des conditions de travail relativement difficiles ne peut en effet excéder un certain encombre- ment, et cette limitation de l'encombrement ne permet pas de la pourvoir d'un moteur à air comprimé qui serait conçu pour provoquer à volonté dans un sens ou dans l'autre la rotation d'un arbre portant une brosse, soit qu'un tel moteur serait trop encombrant, soit que l'in- version du sens de marche s'obtenant par inversion des pignons du réducteur nécessiterait une remontée du plon- geur en surface pour cette opération or la rotation de la brosse donne naissance à des forces centrifuges qui suffisent à provoquer un déplacement longitudinal de l'outil le long de la carène,
l'opérateur libéré de la pesanteur et jouissant des avantages d'une grande mobilité n'ayant qu'à se laisser entraîner par la bros- seuse; on conçoit que dans ces conditions, un plongeur muni d'une brasseuse à un sens unique de rotation ne peut être entraîné que dans une seule direction le long de la carène, et qu'il doit revenir par ses propres moyens à son point de départ lorsqu'il a terminé une première phase de travail, sans pouvoir se servir de l'outil pendant sa course de retour puisque cet emploi provoquerait son entraînement dans une direction op- posée à la direction de retour, ou en étant obligé de
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pousser fortement l'outil pour procéder au brossage.
Les variations de la vitesse de rotation de la brosse, qui sont nécessaires pour obtenir dans tous les cas de bonnes conditions de travail tenant compte de la nature et de l'état de la brosse et de la proliféra- tion et de l'adhérence des salissures sur la structure à nettoyer, ne sont Guère possibles lorsqu'on utilise une brosseuse à entraînement pneumatique, car ces varia- tions s'obtiennent alors par modification du volume d'air, modification qui dans le cas d'une réduction pro- voque la chute du couple moteur et rend l'outil inuti- lisable.
La faiblesse du couple moteur d'une brosseuse à entraînement pneumatique interdit aussi pratiquement l'emploi de brosses de gran diamètres, car il serait alors nécessaire d'interposer un réducteur de vitesse entre le moteur et la brosse, ce qui conduirait à une surélévation du centre de gravité de la machine au dé- triment de sa stabilité, et à une augmentation de son poids ; l'élévation du centre de gravité de la brosseuse par rapport à la brosse provoquerait un déséquilibre de cette dernière quand la brosse rencontrerait une aspéri- té et l'amorce d'un mouvement pendulaire ne s'arrêtant qu'aveo l'arrêt du moteur.
Il est à noter en outre que l'emploi d'une brosseuse à entraînement pneumatique exige des compres- seurs puissants et par conséquent onéreux, un faible pourcentage seulement de la puissance du compresseur (10 à 12 %) pouvant être utilisé efficacement.
De plus un moteur à turbine à air comprimé perd assez rapidement une partie de sa force par suite de l'usure des palettes et du. stator, et les fuites d'air qui en résultent représentent autant de puissance perdue.
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lies demandeurs ont cherché à supprimer tous ces inconvénients propres aux brosseuses à entrainement pneumatique en réalisant une brosseuse de conception nouvelle.
Un premier but de l'invention est de fournir une brosseuse d'encombrement réduit ayant deux sens possibles de rotation.
Un second but de l'invention est de fournir une brosseuse à couple moteur élevé et à variation de vitesse possible sans diminution sensible du couple moteur, de façon à permettre la variation de vitesse et l'utilisation de brosses de grand diamètre, par exemple de 400 mm de diamètre au.lieu du diamètre cou- rant de 200 mm, conduisant à une amélioration élevée du rendement de la brosseuse et par abaissement du centre de gravité supprimant les risques de mouvement pendulaire.
La brosseuse de l'invention qui répond à ces vues est de façon caractéristique pourvue d'un moteur d'entraînement à deux sens possibles de rotatbn fonctionnant à l'aide'd'un liquide moteur.
Suivant l'invention, ce liquide moteur est de préférence un liquide de densité inférieure à la densi- té de l'eau, une huile à faible densité par exemple, circulant en circuit fermé entre une centrale de pompage et la brosseuse, et de préférence envoyé à cette derniè- re par une canalisation d'alimentation contenue dans une conduite de plus grand diamètre servant au retour du liquide dans la centrale de pompage, cette conduite de retour pouvant avoir un diamètre suffisamment grand pour que le liquide qu'elle contient soit en quantité suffisante pour procurer l'allégement et la flottabili- té de la conduite du fait de sa densité inférieure à
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celle de l'eau.
Il est à noter qu'un autre avantage de cette disposition provient du fait que le passage du liquide dans une conduite de plus grand diamètre provoque un ralentissement de sa vitesse et assure son refroidisse- ment pendant son paroours au contact des parois de la conduite baignant dans l'eau.
A titre d'exemple, la canalisation d'alimenta- tion peut avoir un diamètre d'environ 10 mm et être contenue dans une conduite de retour ayant un diamètre d'environ 30 mm, et longue de 50 mètres.
Dans ces conditions, pour un liquide moteur arrivant sous une pression de l'ordre de 100 kg/cm2, la déter.te qui se produit pour un débit déterminé a pour effet d'abaisser la pression d'écoulement à 2 kg/cm2 environ pour le retour de ce liquide.
On notera. que l'alimentation en circuit fermé du liquide moteur permet d'obtenir et de conserver la même puissance quelle que soit la profondeur d'immersion de l'outil.
La pression d'écoulement élevée du liquide circulant dans la conduite d'alimentation pourrait don- ner lieu à des coups de bélier importants et dangereux à l'occasion de l'arrêt brusque de cette circulation à la fermeture de la vanne réglant la distribution du liquide dans la brosseuse, aussi l'invention prévoit- elle de munir la brosseuse d'une vanne telle que le liquide ne soit pas arrêté par la vanne lorsque celle- ci est réglée pour commander l'arrêt du moteur, mais soit alors dévié pour rejoindre la conduite de retour sans passer par le moteur.
Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, la brosse peut être montée directement en bout
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de l'arbre du moteur hydraulique ce qui permet un mon- tage offrant une grande stabilité, et une butée à billes c autres corps de roulement peut être placée sous l'arbre pour annuler les poussées axiales susceptibles de se transmettre aux engrenages.
L'invention prévoit encore de disposer le moteur de la brosseuse dans un bottier étanche de pro- teotion contenant un volume d'air calculé en fonction de la masse de la brosseuse pour que le poids dans l'eau de l'ensemble immergé, grâce à la poussée d'Archimède, ne dépasse pas une valeur acceptable pour que l'ensem- ble puisse être manipulé par le plongeur.
Suivant une autre particularité importante de l'invention, la brosseuse peut être munie d'au moins un flotteur muni de moyens permettant son ballastage.
En outre un tel flotteur peut être disposé de façon à contenir le moteur de la brosseuse ou le boîtier le contenant.
Ce flotteur peut être une enveloppe étanche supplémentaire entourant le moteur de la brosseuse ou le boîtier le contenant et pourvue de vannes de ballastage et d'une entrée contrôlée de fluide sous pression, de l'air comprimé par exemple.
Ces dernières dispositions permettent avanta- geusement d'introduire dans le flotteur de l'eau de mer en quantité voulue pour conférer à la brosseuse les caractéristiques désirées de flottabilité négative ou positive pour le travail des surfaces verticales, in- clinées ou horizontales, par exemple de chasser cette eau par introduction d'air pour donner à la brosseuse une flottabilité positive.
Cette flottabilité positive est mise à profit pour le traitement des surfaces horizontales ou sensi- blement horizontales des oeuvres vives d'un navire qui
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sont généralement rugueuses et sur lesquelles se mani- feste un fort développement de salissures aux endroits n'ayant pu recevoir une application de peinture toxique lors du dernier passage au bassin du bâtiment du fait de leur oontact avec le ber : le traitement de telles surfaces nécessite pratiquement l'emploi de brosses métalliques à gros poils tournant à vitesse réduite pour éviter l'arrachage des poils métalliques peu sou- ples, et cette réduction de vitesse correspond aussi à une réduction des forces qui tendent à appliquer les brosses contre la surface à traiter car ces forces ont pour origine la rotai;ion de l'outil.
La flottabilité positive conférée à l'outil suivant l'invention supplée à cette réduction d'attrao- tion en imprimant à la bros@@use une poussée dirigée de bas en haut.
La commande du fonctionnement de la brosseuse de l'invention peut avantageusement se réduire à la manipulation d'une manette agissant sur la partie mobi- le de la vanne du liquide moteur, et pouvant être dépla- cée à droite ou à gauche d'une poeition d'arrêt pour commander la rotation de la brosse dans un sens ou dans l'autre, un écartement progressif oommandant une augmen- tation progressive de la vitesse de rotation de la bros- se, par action sur le débit et la pression du liquide moteur.
Dans un exemple typique d'utilisation une brosseuse conforme à l'invention permet de traiter à l'heure une surface de 500 à 600 m2 et une équipe de quatre plongeurs peut brosser en trois heures un tanker long de 220 m, large de 30 m, ayant 6 m de tirant d'eau, le rendement ainsi obtenu représentant le double envi- ron du rendement obtenu avec des brosseuses classiques entraînées à air comprimé.
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Le liquide moteur de la brosseuse de l'inven- tion peut avantageusement être fourni par un groupe moto-pompe incorpore dans une centrale hydro-mécanique fournissant également l'air comprimé aux plongeurs opérateurs. Cette centrale peut être montée sur un ra- deau en matière plastique, le tout pouvant être embar- qué à bord du navire utilisateur.
Un navire ainsi équipé d'une ou de plusieurs brasseuses selon l'invention et d'une centrale montée sur radeau est parfaitement indépendant de toute ins- tallation portuaire en ce qui concerne le brossage de sa carène qui peut être effectué en tant que besoin par mise à flot du radeau, et manipulation des brosses par plongeurs, le déplacement du radeau se faisant progres- sivement autour du bâtiment au fur et à mesure de l'a- vanoement des travaux le long de la carène.
Le dessin joint montre essentiellement à titre indicatif une brosseuse conforme à l'invention, abstrao- tion faite des conduites d'alimentation et d'évacuation établies entre la brosseuse et un groupe de pompage l'alimentant en liquide moteur.
Sur le dessin on voit - en figure 1, une vue extérieure en perspec- tive d'une brosseuse à entraînement hydraulique confor- me au brevet principal ; - en figure 2, une coupe schématique d'une brosseuse à flottabilité variable conforme à la présente invention ; - en figure 3, une coupe partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 5 d'une brosseuse à 'entrai- nement hydraulique munie d'une vanne à tournant conforme à ia présente invention, le plan de coupe passant par l'axe de rotation du tournant. de la vanne et par les axes des canalisations d'alimentation et d'évacuation du liquide moteur, le tournant de la Vanne étant dans
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une position correspondant à la rotation dans un sens, à vitesse maximale, du moteur de la brosseuse ;
- en figure 4, une coupe partielle de la brosseuse suivant la ligne I-I de la figure 3 : - en figure 5, une coupe partielle de la brosseuse suivant la ligne II-II de la figure 3; - en figure 6, une coupe partielle de la brosseuse suivant la ligne III-III de la figure 3 ; - en figure 7, une vue partielle de la vanne telle qu'en figure 5, le tournant de la vanne étant dans une position correcpondant à l'arrêt du moteur, et - en figure 8, une vue partielle de la vanne telle qu'en figure 6, le tournant de la vanne étant dans une position correspondant à l'arrêt du moteur.
Les mêmes références désignent sur les dif- férentes figures des éléments identiques ou correspon- dants.
Un exemple de réalisation de la brosseuse sous-marine à entraînement hydraulique de l'invention est représenté en perspective et vue de l'extérieur sur la figure 1 qui montre en 1 le carter de la brosseu- se, en 2 la brosse qui est montée sur l'arbre du mo- teur hydraulique contenu dans le carter, en 3 et 4 les embouts de raccordement des tuyaux d'alimentation et d'évacuation de l'huile servant à faire fonctionner le moteur, en 5 la manette de commande de la vanne de distribution de l'huile dans la brosseuse, et en 6 et 7 les poignées qui permettent la manipulation de l'ap- pareil.
La manette 5 est représentée dans une position 5a qui est celle voulue pour que la brosse tourne dans un sens donné avec une vitesse de rotation maximale; les positions 5b et 5c désignent respectivement les positions de la manette qui commandent l'arrêt de la
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brosse et sa rotation à vitesse maximale en sens opposé,
La figure 2 montre en coupe et de façon très schématique une brosseuse disposée conformément à l'in- vention dans une enceinte étanche 30 qui est munie de vannes de ballastage 32 et 33 et dans laquelle peut être introduit, sous contrôle d'une vanne 31a, de l'air ali- menté par une conduite 31.
Le moteur de la brossause est figuré par son carter 1 tandis que la référencé 5 désigne la poignée de commande de la vanne de distribution du liquide mo- teur dans la brosseuse, poignée qui agit sur un arbre 35 prolongeant la partie mobile de la vanne et passant à travers un passage étanche approprié la de l'encein- te 30.
Des passages étanohes (non représentés sur la figure 2) sont égalemènt prévus¯en tant que besoin à travers cette enceinte pour l'introduction des canali- sayions amenant et évacuant de la brosseuse le liquide nécessaire au fonctionnement de:son moteur hydraulique qui entraine une brosse 2.
L'ouverture des vannes 32 et 33 provoque une introduction d'eau de mer dans l'enceinte et l' alour- dissement de la brosseuse, dont'les vannes sont fermées lorsque l'outil a atteint le poids désiré.
Pour traiter une surface horizontale disposée au-dessus de lui, comme la surface représentée en 34 sur la figure 2, le plongeur ferme la vanne 32 et ouvre les vannes 31a et 33 jusqu'à échappement de l'air par cette dernière vanne, conférant ainsi à la brosseuse ,une flottabilité positive, l'outil étant soumis à une poussée dirigée de bas en haut (ce que schématisent les flècjes 36) qui l'applique de la façon voulue, aveo une intensité réglable suivant le volume d'air admis dans l'enceinte 30, contre la surface à brosser,
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Une telle brosseuse'ballastée est susceptible de nombreuses variantes par le nombre et l'emplacement des passages étanches percés dans l'enceinte, par la forme et le volume de cette dernière, par le montage du moteur dans l'enceinte,
celui-ci pouvant former au moins partiellement un des côtés de l'enoeinte ou s'y trouver tout entier contenu, par le type du moteur uti- lisé, etc., et toutes ces variantes rentrent dans le cadre de l'invention qui prévoit également que le moteur peut être disposé directement dans l'enceinte sans être lui-même entouré d'un carter étanche tel que 1, dans les cas où le moteur est lui-même étanche.
Suivant une autre particularité de l'invention, la brosseuse peut être avantageusement munie d'une bu- tée à corps de roulement, @@s billes par exemple, dis- posés à l'emplacement figuré en 37 sur la figure 2, sous l'arbre porte-brosse, pour absorber les poussées axia- les qui sinon pourraient se transmettre aux engrenages.
Une brosseuse à entraînement hydraulique conforme à l'invention fonctionne avec un liquide mo- teur, généralement de l'huile, qui arrive à la brosseu- se sous une pression pouvant atteindre 100 kg/cm2, et . qui en est évacué sous une pression beaucoup plus fai- ble de l'ordre de 2 kg/cm2, et dans ces conditions, en l'absence de dispositions particulières, l'ouverture et la fermeture de l'admission de l'huile dans l'appa- reil pourraient provoquer des coups de bélier importants dans lescanalisations de circulation d'huile, dont la résistance mécanique devrait alors être renforcée au détriment de la flexibilité, du poids et de l'encombre- ment de ces canalisations.
Suivantl'invention, l'apparition de ces coups de bélier peut être évitée en munissant la brosseuse d'une vanne de commande de la distribution du liquide
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moteur de conception particulière et dont un exemple dé réalisation est représenté sur les figures 3 à 8.
Cette vanne qUi commande le fonctionnement du moteur hydraulique 8 sur l'arbre 8a duquel est montée la brosse 2 (non représentée sur les figures 3 à 6) est du type à pièce fixe (boisseau) et pièce mobile (clef) montée à rotation dans un alésage de la pièce fixe. Le boisseau et la clef sont ici désignés par les références générales 9 et 10.
Le boisseau 9 présente un alésage 9a à un pre- mier niveau duquel débouchent par un orifice 11a, la canalisation 11 qui alimente la brosseuse aveo le liquide moteur provenant d'une centrale de pompage (non repré- sentée), par un orifice 12a , un conduite 12 communi- quant aveo la ohambre du moteur hydraulique 8, et par un orifice 12'a, une autre conduite 12' communiquant avec cette chambre,
Les conduites de distribution 12 et 12' servent pour alimenter la chambre du moteur en liquide moteur, o u pour évacuer ce fluideles entres de ces oonduites dans la ohambre sont disposées de façon que l'huile, lors- qu'elle arrive par la conduite 12 fait tourner l'arbre mbteur dans un sens et est évacuée par la conduite 12', , alors que son introduction par la conduite 12' fait tourner le moteur en sens inverse,
l'huile étant alors évacuée par la conduite 12.
A un autre niveau de l'alésage 9a débouchent dans ce dernier, par des orifices 13a et 13'a, deux conduites d'évacuation 13 et 13' qui communiquent avec une chambre d'évacuation 14 dans laquelle débouche la canalisation 15 par laquelle l'huile sort de la @rosseu- de sous une pression voisine de 2 kg/cm2 et revient à la pompe.
Dans cette chambre 14 débouche également, une
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tubulure 16 qui conduit à la chambre les fuites d'huile du moteur 8,
Dans l'alésage 9a du boisseau 9 est montée à pivotement la clef 10 de la vanne utilisée suivant l'invention.
Cette clef 10 présente deux canaux déflecteurs 17 et 17' séparés par une partie pleine 10a dans la- quelle sont percées deux lumières 20 et 20' dont le rôle sera expliqué plus loin.
Le canal déflecteur 17 est destiné à dévier vers la conduite de distribution 12 l'huile sous haute pression qui est alimentée par la canalisation d'alimen- tation générale 11, et le canal défleoteur 17' joue un rôle analogue vis-à-vis de la conduite de distribution 12'.
Dans la clef 10 sont percées en outre deux cheminées 19 et 19' s'ouvrant respectivement, à leur partie supérieure, l'une dans le canal déflecteur 17 par une ouverture d'entrée 19a et l'autre dans le canal déflecteur 17' par une ouverture d'entrée 19'a. A leur partie inférieure, les deux cheminées débouchent sur la surface latérale de la clef par des orifices de sortie 19b et 19c (pour la cheminée 19) et 19'b et 19'o (pour la cheminée 19').
La cheminée 19 est destinée notamment à déchar- ger dans certaines conditions l'huile présente dans la conduite 12, décharge qui se réalise lorsque la position de la clef est telle que l'orifice de sortie 19b de cette cheminée se trouve en face de l'ouverture 13a de la conduite d'évacuation 13.
Des considérations analogues s'appliquent à la décharge de la conduite 12' via la cheminée 19' lorsque l'orifice de sortie 19'b de cette cheminée se trouve en face de l'ouverture 13'a de la conduit d'éva-
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ouation 13', comme dans le cas représente sur la figu- re 6.
Le fonctionnement de la clef 10 qui, suivant l'invention peut être déplacée vers la gauche ou vers la froite. sur des plages de 45 , à partir d'une position de repos , pour commander la rotation du moteur de la brosseuse dans l'un ou l'autre de deux sens opposés, la position de repos étant une position d'arrêt du mo- teur, est expliqué ci-après, en référence aux figures 3 à 8.
Les figures 3 à 6 sont relatives à une posi- tion de la clef pour laquelle le liquide d'entraînement fait tourner le moteur de la brosseuse à vitesse maxi- male suivant un sens donné de rotation, et les figures 7 et 8 sont relatives à une position de la clef comman- dant l'arrêt du moteur de la brosseuse.
Dans la position représentée sur les figures 3 à 6, le liquide d'entraînement arrivant sous forte pressibn par la canalisation 11 (figure 5) est reçu par le canal 17, sans possibilité d'évacuation par la chemi- née 19 dont l'orifice de sortie 19b, 19c est au contact de la paroi de l'alésage (figure 6); le liquide passe donc dans la conduite 12 jusque dans la chambre du moteur dont il ressort par la conduite 12', le canal 17' et la cheminée 19' dont l'orifice de sortie 19'b est en vis à vis de l'ouverture 13'a de la conduite d'évacua- tion 13' (figure 6). Le liquide s'écoule enfin dans cette conduite pour rejoindre la chambre 14 et la cana- lisation d'évacuation 13.
Une rotation de la clef dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre réduit progressive- ment le débit du liquide dans la canalisation 12 et provoque un ralentissement du moteur.
Lorsque la clef a atteint la position représen-
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tée sur les figures 7 et 8, c'est-à-dire après un pivo- tement de 45 à partir de la position de pleine ouverture des figures 3 à 6, le liquide arrivant par la canalisa- tion 11 ne rejoint plus la chambre du moteur mais n'est cependant pas arrêté.
Suivant l'invention en effet, il peut alors passer par les lumières 20 et 20' pour re- joindra directement les cheminées 19 et 19' (figure 7) dont il sort par les orifices 19c et 19'c qui à ce moment se trouvent en regard des ouvertures 13a et 13'a des conduites 13 et 13'; par ces conduites le liquide rejoint enfin la chambre 14 et la canalisation d'éva- cuation.15'
Un pivotement supplémentaire de la clef provoquerait la rotation du moteur dans le sens opposé au sens de rotation précédent, la circulation du liquide d'entraînement se faisant cette fois par le canal 17', la conduite 12', etc ...
Si la vanne représentée à titre d'exemple sur les figures 3 à 8 est conçue pour qu'un pivotement de sa clef, de 45 à droite ou à gauche d'une position de repos, commande la rotation de la'brosse dans un sens ou dans l'autre, à une vitesse maximale, on comprendra qu'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en dispo- sant autrement les orifices coopérant des conduites et des canaux de façon que l'angle de pivotement maximal de la clef, dans un sens ou dans l'autre, soit différent de la valeur indiquée précédemment.
Les canalisations d'alimentation et de retour de l'huile ou d'un autre liquide moteur peuvent être contenues l'une dans l'autre sur une grande partie de leur longueur, comme cela est expliqué plus haut ou être indépendantes. En outre ces canalisations peuvent sortir du boîtier de la brasseuse par des ouvertures distino- tes ou par une seule ouverture; de plus, lorsque ces
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canalisations sortent par des ouvertures distinctes, il peut être avantageux de les faire passer à l'intérieur de poignées oreuses montées sur ces ouvertures.