PT82231B

PT82231B - Aperfeicoamentos no processo e dispositivos de formacao de fibras minerais por meio de rodas de centrifugacao

Info

Publication number: PT82231B
Application number: PT82231A
Authority: PT
Inventors: Raymond Julien Savary Didier
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 1985-03-21
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1992-05-29
Also published as: FR2579196A1; CN86101642A; FI79691C; EP0195725A1; ES8702869A1; PT82231A; IN165365B; DK116486D0; DE3664626D1; FI861186A; ES553064A0; DK162837B; US4668267A; FR2579196B1; FI861186A0; IE860623L; ZA861677B; EP0195725B1; CN1009081B; DK116486A

Description

í APERFEIÇOAMENTOS NO PROCESSO E DISPOSITIVOS DE FORMAÇÃO

DE FIBRAS MINERAIS POR MEIO DE RODAS DE CENTRIFUGAÇÃO¹¹

A invenção diz respeito a um dispositivo para a fa-| bricação de fibras minerais, a partir dum material estirável, ipor centrifugação.

São conhecidas técnicas, chamadas de centrifugação livre, nas quais o material a fibrar é levado no estado fun! dido do exterior para a periferia de rodas de fibragem e é | arrastado por estas rodas para se destacar das mesmas sob a ! forma de fibras devido ao efeito da força centrífuga. í

I i

Nestas técnicas, são utilizadas, em geral 3 on 4 ro4 i “ idas de centrifugação dispostas na proximidade umas das outras. 0 material fundido é deitado sobre uma primeira roda, ί í

Ie acelerado e enviado para a roda seguinte. 0 material esti- | rável passa assim duma roda para a outra, transformando cada

Iroda uma parte do material fundido em fibras e enviando o ex |cedente para a roda seguinte.

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Estas técnicas sao usadas muito particularmente na |produção industrial de lã de rocha a partir de vidros basáliticos, de escórias de altos fornos ou mais geralmente de todos os materiais com ponto de fusão muito elevado.

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Têm sido propostos numerosos melhoramentos para es- 1 jtas técnicas, sendo oportuno mencionar neste caso especiaiimente os que são objecto do pedido de patente europeia !82.400315.6,

As rodas de centrifugação são submetidas a temperaturas elevadas devido ao contacto com o material fundido. Esίtas temperaturas elevadas não devem ho entanto ser de forma

Ía acarretarem uma deformação e/ou desgaste prejudicial à duração dessas rodas. É por esta razão que os dispositivos tra-} dicionais descritos no pedido de registo acima indicado comportam meios de arrefecimento, constituídos em particular por uma circulação de àgua pelo eixo da roda e até à face interina da parte periférica da roda.

Para levar a àgua de arrefecimento até aos cubos da troda, dispõe-se, de preferência de uma canalização de alimen-j _r í tação no eixo, coaxialmente com este. Esta canalização de í alimentação é imóvel e mantida por jogos de rolamentos no ei-j 1x0 da roda que está em rotação rápida. Estes rolamentos es- ) tão situados habitualmente na extremidade da canalização, do | 'lado da roda. Juntas garantem a estanquicidade do circuito ; ‘de arrefecimento e protegem estes rolamentos, |

I i _ -r ’ : Como a velocidade de rotaçao das rodas e muito ele- | vada, os rolamentos que mantêm a canalização de alimentação j ‘ ’ sao muito solicitados, tanto mais que apesar das juntas de í ** ί estanquicidade, torna-se muito difícil a sua protecção perfei ta nas condições habituais de funcionamento. Da mesma forma estes rolamentos desgastam-se com muita rapidez e tem de ser ^substituídos com frequência para evitar gripagens que acarreΪ ·* _w pariam uma rotura da canalizaçao de alimentaçao.

Uma finalidade do presente invento é a de propôr uma —ΐ ítécnica melhorada da alimentaçao de àgua de arrefecimento daS t rodas de centrifugação, a qual permita sobretudo prolongar !

WI consideravelmente a duraçao de vida óo dispositivo.!

Os inventores demonstraram ser possível obter resul

I tados muito satisfatórios utilizando-se canalizações de ali' mentação solidárias das rodas de centrifugação correspondens tes, e sem que para tal fosse necessário recorrer a juntas jgiratórias, o que constituiria um novo ponto fraco da insta; lação tendo em conta as velocidades atingidas.

Segundo o invento, a alimentação de àgua de arrefecimento de cada uma das rodas de centrifugação é realizada por meio duma canalização disposta no eixo da árvore da roda a arrastada solidáriamente no movimento de rotação da roda de centrifugação.

Esta canalização está provida de meios cujo movi j mento de rotação faz progredir a àgua de arrefecimento em di-f I í irecção à roda. Estes meios são solidários da canalização e j iapresentam-se, de preferência, sob a forma duma parede com a( i - ¹

I configuração duma rosca helicoidal, mas podem ser utilizados| f i (outros meios equivalentes, para este efeito, sobretudo pás í Í ' í | ou aletas, tais como as utilizadas para constituir um rotor I | de turbina. 0 movimento também,pode ser comunicado por uma ou mais ranhuras helicoidais escavadas na parede da canalização.

Na extremidade do eixo que nao tem a roda de centri-r fugação, a canalização que conduz a àgua de arrefecimento | * I está associada a meios de injecçao coordenados. Trata-se, por exemplo, duma tubeira disposta face à extremidade da canalização. Nesta extremidade a canalização está aberta, não estando aí colocada nenhuma junta giratória para garantir a estanquicidade entre a tubeira de injecção e a canalização* Quanto muito, para facilitar a continuidade dos meios que i

conduzem a àgua de refrigeração, a tubeira pode avançar para o interior da canalização por mais uma curta distância, soi !

mente para evitar qualquer risco de contacto entre a canali-| ização em rotação e a tubeira fixa. I

I

A agua introduzida na canalização fica rapidamente i ί em contacto com os meios que garantem o seu avanço para evi-| ' tar um refluxo» No caso em que os meios em questão não se esí ! tendem senão sobre uma parte sômente do comprimento da cana-i w w* lizaçao, estes ficarao de preferência situados na proximida-i de desta extremidade pela qual a àgua é introduzida.j ’i

1i

I!

débito máximo de alimentação é função do diâmetroj ‘I ί ** ; interior da canalizaçao, da velocidade de rotaçao da roda de I

Ji i centrifugação e do passo da hélice.I i

i A velocidade de rotação é comandada por considera- I | çôes relativas à formação das fibras e por consequência não j l é regulável de forma independente. Pelo contrário, em certosj ! limites, o diâmetro da canalização e o passo da hélice ou ί meios equivalentes podem ser modificados conforme a necessi- ;

ί dade. | ί i

Quando a capacidade máxima da canalização corres- | ;ponder ao débito da àgua injectada nas condições de utiliza-I I i i ção escolhidas, a bombagem realizada pela canalização efec-f !tua-se sem se desferrar. Esse regime pode ser obtido intervin do-se também no débito da àgua injectada. Na hipótese inversa, quando o débito injectado fôr inferior a este máximo e !| portanto a canalizaçao nao estiver completamente cheia, os i h „ I riscos de refluxo sao práticamente inexistentes, por um lado^ pelo facto de a canalização estar numa posição horizontal e

I por outro lado, pelo facto de, como já indicámos, os meios |que arrastam o líquido estarem situados imediatamente na ori|gem. 0 líquido injectado com uma certa velocidade é logo toroado por estes meios tão depressa que o enviam na direcção i I ^:da roda. Nestas condições, a presença de ar na canalização > * í •nao tem efeito sobre um bom funcionamento.

De resto, quando as fibras produzidas são destinadas è fabricação de placas isolantes, que é o caso mais vulj gar, devem ser impregnadas por pulverização com uma solução

I

plíquida de ligantes, por exemplo, do tipo de resinas formo: fenólicas, que após a politnerização conferem ao produto fi: nal as suas propriedades mecânicas e a sua coesão. Esta impregnação deve ser o mais homógenea possível e não perturbar ;a operação de fibragem pròpriamente dita. Uma solução parti₍ cularmente bem adaptada é apresentada no pedido de registo | i europeu, supracitado. Ela propõe a utilização dum orgão de j ' projecçao por centrifugação do ligante, que toma sobretudo a ' i ; forma dum disco unido à roda na qual se formam as fibras. Esj | te disco compõe-se de duas flanges unidas e que determinam jum compartimento em comunicação com o exterior por um ou vájrios orifícios de onde se escapa a composição de ligantes em ί direcção às fibras que acabam justamente de ser formadas. A ¹ composição de ligantes é encaminhada para esse compartimento | por uma conduta de alimentação disposta igualmente no eixo : da roda. ί ί τ

Vantajosamente, são utilizadas canalizações concen_:tricas de alimentação de àgua e de ligantes. De preferência, a canalização de àgua cerca a dos ligantes, estando assim a ;composição de ligantes protegida dum aumento eventual de tem i

!peratura antes da pulverização.

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Na técnica anterior, a canalização para a alimentação de ligantes, situada no interior da alimentação de àgua, i tal como esta, está imóvel no interior do eixo principal.

i

I Segundo o invento, quando fôr conveniente introduzir simultaneamente a àgua de refrigeração e o ligante, dis|põem-se as duas canalizações concentricamente no eixo dc veio do qual são solidárias.

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I | Meios análogos aos que foram descritos a propósito j

da alimentação de àgua são utilizados na canalização do ligante. Em particular, cada uma destas canalizações está provida de meios tais como uma hélice para ft zer progredir o lí-

Jquido, e a introdução do líquido faz-se por injecção na ext

I

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!; tremidade aberta da canalização. Neste caso, é evidente que ! uma das tubeiras de injecção está disposta segundo o eixo da icanalização que ela alimenta e que a outra tubeira se encontra descentrada. Também é possível utilizar como segunda tu-| ! beira, uma tubeira de injecção de forma anular rodeando a i >primeira tubeira.

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Outras particularidades do invento serão indicadas _;na descrição pormenorizada seguinte, fazendo referência aos j jdesenios anexos, nos quais:

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I !

I | - A. figura 1 apresenta em perspectiva, de forma esç ^: quemática, um dispositivo de fibragem i

do tipo utilizado segundo o invento,

- A figura 2a do protótipo é um corte esquematizado duma roda de centrifugação compreendendo um conjunto de alimentação de àgua de arrefecimento e de composição| de ligantes segundo a técnica ante- I | rior, l

í j - A figura 2b é um corte esquematizado análogo ao j •l precedente compreendendo um conjunto | de alimentação segundo o invento,j i!

’· í ,I

I - A figura 3 e um corte pormenorizado da zona de | injecção dum conjunto de alimentação segundo o invento, ! - A figura 4 é uma vista parcial em corte da extrjj midade do dispositivo que tem a roda

I de fibragem, ΐ A descrição que se segue é mais especialmente rela-i | tiva ao caso em que uma composição de ligantes é igualmente i injectada pelo veio mas é evidente que as soluções apresen- 6 1 utilizadas com arranjos eventuais do âmbito do presente invento.

í tadas poderiam também ser j * X-. 1 imas que nao se afastassem

Na figura 1 está representado um dispositivo de í

fíbragam do tipo utilizado segundo o invento e que compreende i três rodas de centrifugação 1, 2, 3 duas rodas sucessivas gi·]

I rando em sentido inverso uma da outra. Dispositivos do mesmo | tipo com quatro rodas de centrifugação são também corrente- | mente utilizados. 0 material estirável 4, no estado fundido.

i i i é vertido por uma calha 5 sobre a primeira roda de centrifu|gação 1 que é ainda chamada roda de distribuição, visto que ínão produz práticamente fibras e tem essencialmente a função | * !

de acelerar e distribuir o material fibrável 4 sobre a roda seguinte 2, sobre a qual é enviado e a ela adere parcialmente. 0 material fundido que adere, destaca-se da roda 2 sob o efeito da força centrífuga e forma então filamentos que são ίarrastados pela corrente gasosa, gerada pelos orifícios da coroa de sopragem 6, enquanto que o material não aderente é ;reenviado para a roda de centrifugação seguinte 5 para a proÍdução, da mesma maneira, dum complemento de fibras 3.

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A corrente gasosa que transporta as fibras está dirigida transversalmente ao sentido de projecção das fibras fora da roda. Graças ao orgão de projecção 7, a composição de ligantes é projectada por centrifugação sob a forma de pequenas gotas na corrente gasosa que a divide finamente de forma a que as fibras formadas fiquem impregnadas uniforme- i mente.

orgão de projecção 7 de preferência está rodeado por uma flange rebordada 8 que protege as fibras dos orifí! cios. | i

í Estas rodas de centrifugação são arrefecidas com làgua, de preferência, com débitos de àgua de arrefecimento ΐregulados por cada roda em função da temperatura de equilí•brio a atingir. Normalmente a temperatura das rodas em con2

tacto com o material fundido vai diminuindo da primeira 1 i até à última 3· ; ! 1 í | I ? j A alimentação de agua de arrefecimento e da composi-j ição de ligantes é realizada por meio de canalizações concentricas representadas nas figuras 2a e 2b. | ' I i ? I _e > j Segundo um dispositivo de técnica conhecida, esque-! I * * j imatizado na figura 2a, as canalizações de alimentaçao de j |âgua de arrefecimento 9 e de composição de ligantes 10 es- i itão montadas de forma imóvel e dispostas no veio 12 segundo i i _{w w} I |o eixo de rotaçao da roda de centrifugação 11 correspondente.! |Cada roda 11 é posta em rotação por intermédio do veio 12, •movimento transmitido por um motor aqui não representado, por •correias dispostas nas gargantas dapoli 13.

rados no vexo 12.

A roda de centrifugação 11 comporta uma banda periférica 14, lisa no esquema mas, na prática, esta banda tem | de preferência, asperezas, ranhuras, etc... que facilitam a I aderência do material fundido. A sua face interna 15 está ex4 posta à àgua de arrefecimento encaminhada logo no inicio pe- | la.canalização 9 depois por uma série de orlficios 16 perfu- I í ί i

A composição liquida de ligantes, encaminhada pela j canalização 10 penetra no atomizador 22 que compreende o com·» — * partimento 17, delimitado pelas flanges unidas 10 e 19, a | composição de ligantes escapa-se sob o efeito da força cen- j

I |trifuga pelos orifícios 20.!

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A centragem sobre o eixo do veio 12 e a manutenção | ’ . .í iem posição pretendida das duas canalizações concêntricas 9 e i

I10 é garantida por, pelo menos, um rolamento 21 montado no :atomizador 22.ί

!.I ;i ί Na prática, este rolamento pareceu estar na origem i

<da rotura frequente das canalizações de alimentação.

f Segundo o invento e tal como representado na figura ΐ j í

2b, as canalizações de alimentação de composição de ligantes j i 23 e de àgua de arrefecimento 24 estão montadas solidárias i do veio 12 arrastando a roda de centrifugação 25 por meios i !26 que garantem a permanência duma centragem perfeita sobre í |o eixo de rotação 27 destas canalizações 25 e 24; a canalizaição 24 de àgua de arrefecimento está à volta da canalizaçao j 23 da composição de ligantes, afim de a preservar de qualI quer aquecimento indesejável. I i í !

i Para garantir a progressão das composições líquidas ΐnestas canalizações, estas estão munidas cada uma, duma hé- í lice respectivamente 28 e 29. Estas hélices têm a função de í i i ¹ bomba à maneira dum parafuso de Arquimedes e permitem acele-j ^:rar os líquidos suficientemente para que atinjam a roda de i •centrifugação 25, ^no Q^ue diz respeito à àgua de arrefecimento e o orgão de projecção ou atomizador 3θ, no que diz res-j ipeito à composição de ligantes. Com as velocidades de rota- | ‘i

J *i çao utilizadas, as duas bombas assim formadas têm uma aspiraί j ção suficiente para evitar que os líquidos recuem para os in jectores de àgua 31 e de composição de ligantes 32, dispôs1í tos cada um na extremidade respectivamente das canalizações | 23 e 24.| ιí

I A figura 3 é um corte pormenorizado da zona de in- j í » »i

I jecçao dum conjunto de alimentaçao segundo o invento,I

I;

Um motor, aqui não representado e de preferência ifora da zona de fibragem onde o seu funcionamento seria per; turbado pelas fibras formadas, põe em movimento a árvore 33 í da roda de centrifugação. Este movimento de rotação é transmitido à arvore 33 pela»*poli« 34, mantida com uma posição correcta sobre a árvore por meio das contra-porcas 35.

! i ! A árvore 33 é suportada por um mancai de rolamentos

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37 disposto sobre a armação 3b. No centro do eixo 33, está

f. ~ disposto o tubo 39 no qual circula a composição de ligantes.

- 9 :Α parede interna do eixo 35 e a parede externa do tubo de li4 I j gante 39 determinam a canalização anular 42 na qual circula > i a àgua de arrefecimento da roda de centrifugação. i ’ í

Este tubo 39 está centrado por três aletas 40 cujo j iacoplamento de suporte 41 está aparafusado por uma filetagem) ί interior do eixo 33· Além da sua função de centragem, estas | aletas 40 também têm a função de criar uma turbulência que | :facilita o encaminhamento da àgua de arrefecimento para a ro4 t !da de centrifugação. Para evitar qualquer acumulação de àgua [ ia este nível, o acoplamento 41 comporta igualmente três ra- j inhuras de evacuação 45.

j ; í

Uma capota 3θ aparafusada à face externa do eixo 33 j bloqueia o acoplamento 41 na sua posição. · < As composições de líquidos são enviadas para o eixo í i pelo injector 43 para o ligante e pelo injector 44 para a | ^:àgua de refrigeração. De preferência, estes injectores penettram parcialmente no interior do eixo e, portanto, do tubo jde ligantes 39, a injecção do fluido de arrefecimento é ainI da mais facilitada pela extremidade tronco-conica do tubo 39 ique aumenta a secção de entrada do fluido de arrefecimento.

i j A circulação das composições líquidas é garantida | jrespectivamente pelas hélices 46 e 47»I íΐ j!

Para a composição do ligante, a hélice 46 é colocai ída no interior do tubo 39· Sabendo-se o pequeno diâmetro desjte tubo, não é necessário que a hélice 46 exista em todo o icomprimento do tubo, a composição de ligante admitida em con| ‘tínuo é obrigada a fluir automáticamente, na direcção da ro-j . j da. A hélice 46 pode estar fixada por solda forte ao tubo 391 ;ou muito simplesmente ser colocada â força. 1

I

I t 0 tubo 39 tem igualmente na sua parede externa, a i hélice 47 de preferência fixada por solda forte. Esta hélice, I 1 que nas figuras e 4 se estende a todo o comprimento do tu-!

bo 39, faz avançar a àgua de arrefecimento, |

Σ

Foram aqui representadas as hélices 46 e 4? com o j mesmo passo, ainda que não se trate neste caso de nenhuma i obrigação, A um passo de 20 cm corresponde por exemplo uma í velocidade de circulação das composições líquidas de 20m/s | para uma velocidade de rotação da ordem de 6000 rot/min. Ora ;como são utilizados de 300 a 400 litros de àgua por hora pa-| |ra o arrefecimento e entre 150 e 500 litros por hora de com-| iposição de ligante, as velocidades de entrada das composi- i ções de líquidos estão compreendidas aproximadamente entre | 12 e 16 m/s para a àgua de arrefecimento e de 6 a 20 m/s pa-j ! - I ;ra a composição de ligantes, e isto com injectores que apre-ι i sentem um diâmetro de abertura de 3 mm, Assim, a velocidade i I de circulação das composições líquidas é sempre superior ou | i igual à sua velocidade de entrada e não se efectua nenhum !

irecuo mas, pelo contrário, também 6 aspirada uma certa quan'tidade de ar,

I í Este sistema de hélices apresenta uma grande flexibilidade de emprego, na verdade, se por várias razões, por exemplo, débitos de composições líquidas maiores tiverem de ser injectados, basta substituir o tubo com a composição de ligantes 39 por um tubo dotado de hélices com passo maior.

i |

| A outra extremidade do eixo 33 está representada na !figura 4 que é um semi-corte superior da roda de centrifugaição. Neste eixo 33 está montada a roda de centrifugação 48.

! 0 arrefecimento da roda de centrifugação 48 e mais especialmente da sua superfície periférica é garantido pela jàgua trazida pela canalização 42 até à câmara 49 que é fecha jda à direita pelo anel 57 que, por um lado, impede que a j àgua se misture com a composição de ligantes e, por outro lj» jdo, fixa o tubo 39 que fica assim solidário do eixo da roda i

!de centrifugação.

I

Ao contacto com a roda 48, uma parte da agua vapo- ΐ j-riza-se e a mistura de àgua e de vapor obtida é arrastada pej : la força centrífuga através dos orifícios 50· j

I

A composição de ligante que circula no tubo 39 é ) trazida até ao orgão de projecçao 51, formado por duas flan-j 5 ges unidas 52 e 53 que delimitam um compartimento 54 no qual | jo ligante penetra antes de se escapar pelos orifícios 55· i Este orgão de projecção está aparafusado á cabeça do eixo 33 j e mantido em rotação pelos parafusos 5&· • J

I 0 dispositivo de arrefecimento e de alimentação da | i „ !

I composição de ligantes que foi descrito nao comporta portan-í > to mais nenhum rolamento ou junta de estanquicidade especí- j |fica deste dispositivo. Assim, a duração de vida do disposi-j !tivo de fibragem é nitidamente prolongada e para mais o disipositivo melhorado segundo o invento apresenta a vantagem du ma grande flexibilidade porque permite uma variação muito grande de débitos de composições líquidas injectadas.

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- 12 RESUMO

A invenção diz respeito a um dispositivo para a fabricação de fibras minerais a partir dum material estirável, tal como, jprodutos vidreiros, que é vertido em estado fundido sobre uma :primeira roda de centrifugação antes de ser enviado para a roda seguinte, transformando cada roda uma parte do material J fundido em fibras e enviando o excedente para a seguinte.

A invenção propõe uma canalização de alimentação de àgua de jarrefecimento e eventualmente também de composição de liganj te, disposta no eixo de cada roda de centrifugação e arrastai da solidariamente no movimento de rotação da referida roda j

I com meios, do tipo por exemplo, duma parede helicoidal, cuja !

rotação faz avançar a àgua de arrefecimento.

Claims

R E I V IN' L· I C Á ; Ct E S i

1& - Processe e dispositivo para a fabricação de ’ fibras minerais a partir õue material estíravel a ponto de fusão muito elevado, vertido em estade fundiído sobre uma primeira roda de centrifugação antes de ser enviado para uma roda seguinte, cada roda transformande em fi'^as uma parte do material fundido e reenviando o exceí -nte sobre a seguinte, car-cterizadc pelo facto de uma canaliza_;ção de alimentação de agua de arrefecimento estar disposta ’ sobre o eixo do veio de cada roda de centrifugação e solida- ’ -riamente arrastada no movimento de rotação da referida roda, ; í a canalização de alimentação de àgua de arrefecimento estan- ;

do provida de meios cuja rotação faz avançar ε àgua de arre- ^;fecimentc e pelo facto de uma canalização de alimentação de composição de ligantes estar colocada concêntrica e solideriamerite no interior da canalização de alimentação df àgua jde arrefecimento.

2® - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os referidos meios de avanço terem a forma duma parede solidária com a ca^ nalização de alimentação de àgua de arrefecimento e formar do < uma rosca helicoidal.

3* - Dispositivo de acordo coe a reivindicação 2.

li caracterizado p< lo facto de oe referidos meios ide progressão estarem coiocadoí na proximidade da exíremida- ; Ide da canalização pela qual é introduzida àgua*i i» i

I

4® - Dispositivo de acordo com uma das reivindica-J ; çÕes 1 a 3, caracterizado pelo facto de meiosi

I ;

jde irjecção da àgua de arrefecimento estarem situadas na ex- tremxdade do eixo que não tem a roda de centrifugação«i ΐ

5® ” Dispositivo c < ac&róc cc® & reivindicir ção 4, | caracterizado pelo facto de- os referidos| í

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i óe arrefecimento.

uiaa das reivindica oco da roda de centrifugação.

7^ê Dispositivo ce acordo com a reivindicação 6, j caracterizado pelo facto de a canalização de j composição de ligantcs estar fixada solidariaj a roda de centrifugação, por um anel (57)· ΐ tes estar proxida duma parede ma uma rosca helicoidal.

Qfe - Dispositivo de reivindicações acordo com qualquer uma das ί i anteriores, caracterizado peloj facto de a canalização de alimentação da composição de liganJ ί tes apresentar na sua extremidade oposta à roda de centrifugação, uma forma em tronco de cone.

Correspondente pedido foi depositado em França, sob c 85.O417Õ, em 21 de Março de 1985, cuja prioridade reivindica.