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Perfectionnements aux procédés et aux moyens d'emmaga- sinement de gaz, et en particulier de l'acétylène ,dans des récipients sous pression
Convention internationale: .priorité de la demande de ùrevet déposée en Grande Bretagne,le 9 juin 1926
La présente invention concerne un procédé et un moyen perfectionné pour emmagasiner et transporter en toute sécurité des gaz et des solutions gazeuses qui sont normalement suscepti -bles de produire une détonation ou une décomposition explosive plus spécialement lorsqu'ils sont emmagasinés à des pressions supérieures à la pression normale,comme c'est la cas par exemple pour l'acétylène.
C'est un fait bien connu que la tendance inhérente à ces gaz de faire explosion peut être efficacement combattue par l'em- ploi d'une matière poreuse,appelée usuellement,une masse poreu- se qui,lorsqu'elle est convenablement constituée et uniformément répartie à l'intérieur du récipient d'emmagasiné ment, réalise la principale condition essentielle de sécurité,en scindant et en subdivisant à l'infini, le volume intérieur du récipient en de petites cellules ou pores,dans lesquels sont reçues séparément les particules infiniment petites mais innombrables de gaz qui,
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jour leur ensemble, constituent la charge totale du récipient d'@magasinement.
Il est bien connu quasi que la capacité d'emmagasinement de gaz d'un récipient contenant une semblable masse poreuse peut. pour n'importe quelle pression donnée,être notablement augmentée par le fait qu'on mouille la masse poreuse au moyen d'un dissolu vant approprié, par une combinaison appropriée de ces caracté- ristiques,il est possible de loger de grands volumes de gaz dans des récipients compacte, de sorte qu'on peut en effectuer le transport de lagon sure et commode pour les besoins du commerce.
La composition et les constituants des masses poreuses qui ont été employées ou proposées jusqu'à présent sont de natures variées nais par une clas ification générale,il est possible de les diviser en deux classes,savoir: les masses cohérentes et les masses non cohérentes.
Les masses cohérentes sont celles dans lesquelles les éléments constitutifs de la masse sont maintenus juxtaposés au moyen d'une matière adhésive ou d'un ciment, de telle sorte que la masse qui est virtuellement en une pièce ou en un bloc est capable de conserver sa forme sans y être aidée par l'influence du récipient. les -nasses non cohérentes sont celles dans lesquelles les éléments constitutifs de la masse sont maintenus en juxtaposi- tion Car le support fourni par le récipient entourant la masse.
Comme exc :ple de la première classe ou classe des masses cohérentes, on peut citer une masse composée d'un mélange de morceaux de charbon de bois mélangés à une matière fibreuse telle que de l'asbeste et à une matière pulvérulente comme le kiesel- guhr, mélange auquel on ajoute des proportions appropriées d'o- xyde et de chlorure de zinc pour former un ciment d'oxychlorure, Ces ingrédients sont mélangés sous la forme d'une pâte avec de l'eau pour la commodité de l'introduction dans le rédipient, ' après quoi,l'eau est éliminée par évaporation et on laisse la cimentation s'opérer de façon qu'il reste dans tout l'intérieur
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du récipient,un bloc an une pièce, plein mais poreux.
Un autre exemple est donné par une masse forcée de fibres d'asbeste comprimées dans des moules jusqu'à la densité voulue, et formant des blocs de section appropriée pour coïncider avec la. forme de l'intérieur du récipient, olocs qui sont traités à leur surface par un adhésif tel que du silicate de sodium qui sèche et sert a maintenir les olocs sous la forme donnée par moulage.
Dans le premier exemple,la. matière mélangée à l'état humi- de et pâteux peut commodément être introduite par un petit gou- lot ou orifice dams le récipient terminé,étanche au gaz, tandis que dans le second exemple, la masse doit être introduite par un fond ouvert du récipient,qui est ensuite muni d'un couvercle ou d'une pièce de fond appropriée et rendu et anche d'une manière appropriée,
Les masses non cohérentes peuvent encore être su bdivisées davantage par voie de classification.
On peutdistinguer: les masses granulaires qui comprennent des solides sous la-l'orna granulaire tels que la pierre ponce,la silice,la ter- re cuite,le charbon de bois,la sciure de bois, le cois en pe- tits morceaux ,1e liage,etc., ou de petites balles ou coules de matières cohérentes produites par un mélange semblacle au premier exemple donné pour des masses cohérentes. Les granules dont la dimension varie d'environ 0,5 à 3,5 millimètres de largeur de mailles d'un taiais,suivant la matiere utilisée, sont introduits à l'état meuble par le goulot du récipient , puis ce dernier est secoué ou agité pour obliger les granules à se tasser,jusqu'à obtention de la densité voulue. b.
Des masses composites solides dans lesquelles des masses granulaires suivant la classe a sont mélangées à une matiere se- condaire,de nature générale semblable mais de dimensions plus po- tites,allant jusqu'à la grosseur de poudre,qui est capable de sc placer dans les interstices formés entre les granules de lamasse granulée. c.
Des masses fibreuses composées de matières fibreusesou
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-ila...tens3 d'origine .:1inérale, anima.le ou v0t:;:étale ,par exemple de (;oJ':;O..,:1'...s:'esve,:1e soie,de cellulose,de pâte de bois,de copeaux .;balliues,de filaments métalliques,de fibres de coco, de fierez végétales du relire du kalo4etc.. ,introduites dans le récipient et amenées à l'état de compression dans celui-ci.
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3, jes .lasses fibreuses composites dans lesquelles une ma- ! tijre solide pulvérulente finement divisêetPexeple du kiesel-* cub. est mélangée à une matière fibreuse en vue de remplir les 3CGS .L.nt;rstiGE3l:I, ç¯. jes masses composées (oranulaires-ficreuses) dans les- qaallcs les aatiàres granulaires décrites dans la classe a sont éla.l1écs une .datière secondaire de nature générale différente, par exemple de nature fioreuse,gui est disposée entre les grana- les ou dans les interstices formés entre les granules.
Il résulte de la classification donnée ci-dessus que les
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t:.SSeS peuvent 2'tre groupées en trois types généraux, savoir;les nas gs pleines cellulaires,les masses granulaires, les masses irgjcs. La différence 2ondanentale entre ces masses réside dans le deré Je compression que la matière subit pendant l'opé- ration de façonnage de la masse à l'intérieur du récipient,et dans le decré correspondant de pression intérieure contre la pa- roi du récipient entourant la masse, pression due à la tendance
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;lJ t a. la :
jasse de se dilater jusqu'au volume nor nal,
Les .nasses cohérentes pleines cellulaires ne peuvent pas, Je par la nature de leur formation, être sujettes à une réduction de volume et n'exercent par conséquent aucune prossion intérieu- re parce que la .nasse n'a aucune tendance à augmenter de volume.
Les masses granulaires non cohérentes,toutes forcées de
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UJ...ùt3.l::.ces qui sont- de nature plus oa moins friable et ne peu- V';.lt pwr conéDent être soumises qu'à une compression trias lé- ,;2e, si :1ê,lle elles supportent une compression,pendant la aise ' sous forme de 1- masse dans le récipient, n'exercent que peu oa pas de pression intérieure,à part celle qui peut résulte!: d'une légère dilatation des granules lorsqu'ils sont "mouillés" par le dissolvanteCette pression est habituellement annihilée
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entièrement par la contraction,la désagrégation et la tassement des granules pendant les manipulations et le transport.
.,.\Il contraire,les masses fibreuses non cohérentes sont for- mées de substances qui sont habituellement susceptibles d'une
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réduction eonsidérable de volume,c'est-à-dire d'une forte compression et qui exercent par conséquent une pression intériea -re appréciable sur les parois du récipient,par suite de leur é-
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plasticité naturelle qui sert à contrebalancer toute tendance au tassement pendant les manipulations et le transport.
Toutes ces substances fibreuses sont naturellement très diffé -rentes non seulement par leurs densités réelles ou absolues
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mais aussi par la densité de -tuasse sotest-à-diDcc7 l'espace normal occupé par unité de poids de la matière lorsqu'elle se dilate jusqu'à sa limite libre de dilatation. De plus,elles différent considérablement par le degré de souplesse ou d'élasticité ou 'elles présentent.
En comparaison d'autres matières fibreuses appropriées connues, les fibres végétales de la catégorie connue sous le nom de "kapok" sont, d'après l'expérience,les plus légères et ont de loin le degré plus élevé d'élasticité.
Elles ont de plus les plus grandes densités de masses par rapport aux densités réelles ou absolues et par conséquent,elles subissent le plus grand degré de compression lorsqu'elles sont introduites dans le récipient ou lorsqu'elles forment une masse poreuse.Une mas -se fibreuse formée de fibres végétales de la catégorie connue
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sous le nom de Ilzal)o.1t,11 (eriodendron aiifractuosura,couvran*b les variétés de l'Inde, de Java et du Japon, tant sauvages que cul- tivées) exerce par conséquent,la pression intérieure la plus élevée dans le récipient par suite de sa tendance à revenir à son volume normal.
On a toutefois observé en pratique que la capacité d'une substance fibreuse de maintenir une pression intérieure et de résister au tassement et à la contraction,à l'état sec,peut être modifiée par la présente du dissolvait liquide dont la masse est humectée,probablement par suite de la perte d'élasti
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-cité et par suite du poids du dissolvant qui doit être supporté dans toute la masse.
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j,e pouvoir -' (oreant" des substances fi-breuses pour les liquides varie au,-,si considérablement, certaines étant très . If sorcJ.t1tesTf. e-:; par conséquent, "mouillées" même à l'excès tan mis ue d'autres comme par exemple, les fibres végétales du gan -re kapo± sont connues comme étant résistantes au mouillage.
Le
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ter.:e >r3orntion!t ainsi que lesdérivés "sorjjtive" et "soroant" sont déclinés à couvrir les phénomènes combinés d'adsorption
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et d'acsorption. l'expérience a montré que les substances qui sont lesplus sorbantes et par conséquent,les plus susceptibles de se mouiller sont les plus sujettes à perdre leur élasticité, et inverse- ment que les matières fibreuses telles que le kapok qui sont les plus résistantes au mouillage ne perdent pas leur capacité d'exercer une pression intérieure et résistant par conséquent à la contraction et au tassement de la -niasse à l'intérieur du récipient lorsque ce dernier est soumis à des vibrations ou à les secousses répétées ,comme cela se présente ordinaire .lent. dans les manipulations ou le transport.
On dispose donc dans les fibres végétales du genre du Kapok qui sont caractérisées par leur masse volu-aineuse pat unité de poids,par leur élasticité. leur structure capillaire et leur capacité de flottement dans l'eau par suite de leur résistance exceptionnelle au mouillage, .
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d'une S.J';3t:ce fibreuse capable d* tre mise sous la forme d'une liasse percuse pour des récipients dte,;1r;lagasinemsnt d'un :J.z,s.1ivant le brevet belge rIo 27ô365'-e-:I; J"e.
Brovot frlma.1a : n 4C53 et qui procure une masse poreuse ca9able d'exercer uns grande près ion intérieure par suite du degré de compression nécessaire pour son introduction dans le récipient,dont les , eu alités ne souffrent pas du mouillage par le dissolvant et qui résiste Jonc à la tendance.naturelle au serrage et au tas- sement dans le récipient lorsque la masse est sou,nise à des vibrations et à des secousses répétées,occasionnées par les
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manipulations normales et par. le transport.
Le but de la présente invention est de fournir un nouveau type ou une nouvelle catégorie de niasse poreuse pour les réci- pients d'emmagasiné ment de gaz du genre indiqué ci-dessus, masse dans laquelle les défauts et les inconvénients inhérents aux masses poreuses formées d'autres substances fibreuses ou filamenteuses sont supprimée.
L'invention consiste à mélanger des ficres de la catégorie du kapox avec d'autres obstances fi@reuses ou filanenteuses, à introduire ce mélange dans le récipient d'emm-asinement poui y former une masse poreuse et à emmagasiner dans récipient con- venablement rempli de cette masse poreuse des gaz ou des solutions gazeuses qui sont ordinairement susceptibles de détonation ou de décomposition explosive, comme l'acétylène- , ou l'acétylène dis- sous,en vue de l'emmagasinement et du transport en toute sécu- rité sous des pressions supérieures à la pression normale.
Dans la ..lise en pratique de l'invention, on ne visu pas utiliser les fibres végétales de la catigorie du @apok comme une matière secondaire pour remplir les interstices encre les autres substances filamenteuses ou fibreuses dont la masse poreuse; est normalement constituée, mais bien à remplacer de façon définie une partie de la quantité ou du poids normal de ces matières fibreuses par une quantité proportionnée de fibres végétales de la catégorie indiquée, de façon que la porosité normale,c'est-à -dire l'espace libre total dans toute la masse perméable au gaz, ne soit pas réduite.
On a déterminé par des essais en pratiqua, et les règlements officiels Spécifient habituellement, que la limite maxima de sé- curité pour la porosité ou l'espace liore résiduel perméable au gaz, après que la masse a été introduite dans le récipient,est égale à 80% de la capacité totale du récipient avant que la mas -se y soit introduite.Il est nécessaire en pratique, pour des raisons économiques d'obtenir une porosité de 80% ou l'entrant dans ce maximum mais aussi voisine que possible de celui-ci;
sinon,la capacité d'emmagasinement du gaz dans le récipient est
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influencée défavoraoloment. lu 3 thode proposée antérieurement et consistant à disposer u..e a J3sse secondaire dans les.interstices ='.ne masse primaire réduit la porosité et pat conséquent,la capacité d'e'f1'Ilu.gasinemeItt du cylindre ou du récipient,tandis que le remplacement d'une
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:J :).l't16 de la masse par las fibres végétales de la catégorie du .":J:J ":
3)eT .let de J3intenir la degré maxilll1f11 de porosité admissible :':1 similitude de forme de la substance ou des substances fi- creuses Cl.l1x,¯';el:l.. s les fi ores de Á.B.gOlt sont ajoutées permet d'ob- tenir Ul1 mélange intime et homogine spécialement lorsque le mélange est effectué par des machines semblables à celles employ- ées pour carder, par exemple dans l'industrie du coton ou les in-
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dustries analosues.et dans lesquelles on peut introduire des quantités appropriées pour former le mélange désiré.
De plus, la force naturelle de cohésion des fibres mélangées
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02 .1pChC qu'elles se séparent même lorsque le mélange est dans son état volumineux libre, tandis que la possibilité dé sépara- tion apres que lé mélange est introduit dans le récipient est
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entidre..aent supprimée par le degré de compression nécessaire pour former une masse ayant dans la récipient une porosité de 805 ou environ. pour la mise en pratique de Itinvention,la proportion de
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,ee de a?o introduite dans le mélange peut varier suivant les conditions d'emploi et la nature de l'autre substance fibre.
-se ou filamenteuse ou du mélange d'autres substances fibreuses
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ou iilaaenteoses,90ur ce qui concerne le poids,le degré de oom- -,ession,le pouvoi adsorbant ou absorbant et la faiblesse relar tive de cette dernière substance ou de ce mélange pour exercer une pression inLérieure,etest-à-dire la charge statique du m6- lange lorsqu'il est mouillé par le dissolvant, charge qui doit
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être supportée par la masse. on a ,par -.###;- tique d'employer pour ces gaz,des récipients transportables de
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dimensions variables de façon à assurer des capacités drecnagi nement allant d'une valeur basse comme 2 pieds cubes jusqu'à
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3. 000 pieus eu bas;
on voit donc que la longueur et la section transversale du récipient peuvent varier considérablement,soit individuellement,soit l'une par rapport à l'autre.
Suivant un mode de réalisation de l'invention qui est don- né à titre d'exemple seulement,une matière comprenant un tiers en poids de kapok et deux tiers en poids de crocidolite fi- breuse (asbeste bleue) est mélangée complètement et intimement au moyen d'une machine à carder,puis empaquetée dans un cylin- dre d'acier en passant par le goulot de celui-ci; elle est alors immobilisée en position au moyen de tiges ou de pilons jusqu'à ce qu'elle occupe entièrement le volume intérieur du cylindre et jusqu'à ce qu'une densité suffisante de serrage soit obtenue pour fournir un degré de porosité ne dépassant pas,dans le mé- lange,plus de 80% du volume libre de l'intérieur du cylindre.
La masse poreuse est ensuite mouillée au moyen du dissolvant, c'est-à-dire d'acétone,de préférence après évacuation de l'air' et de l'humidité,et la cylindre est muni d'une soupape de retenue de façon à retenir le gaz qui est comprimé dans le cylindre après . que le mouillage de la masse a été effectué.
Des cylindres ayant une capacité intérieure libre de 2 pieds cubes et un diamètre intérieur- de 9 pouces, approximativement, préparés suivant cet exemple et ayant un poids total approximatif de 250 livres,ont donné des résultats satisfaisants pour l'emma- gasinement et le débit de gaz lorsqu'on les charge d'acétylène à là pression maxima légale de 15 atmosphères (225 livres par pouce carré) à 60 Fahrenheit,et après avoir été soumis à un essai'de secouement prolongé,notamment par le fait qu'on les lais -se tomber 250.000 fois par leur propre poids, sur leur base, d'une hauteur de 1 1/2 pouce (approximativement 37,5mm),
ils n'ont donné aucun signe observable d'affaissement ou de contraction.
Il doit être entendu expressément que l'emploi d'un mélan- ge des fibres végétales de la catégorie du Kapok à d'autres sou- stances fibreuses ou filamenteuses n'est pas limité à une substan -ce seulement,mais qu'on peut les ajouter aussi à deux ou
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plusieurs de ces substances préalablement mélangées ensemble ou
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roi sont ajoutées séparément ou si malt au lrapo.' pendant l'opération de mélange ou pendant le remplissage du récipient.
L'adjonction de kapo peut,en outre,être faite aux autres substances fi creuses ou filamenteuses individuelles oa aux
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mélanges de semblables saostances qui,bien que ne résistant pas au mouillage et étant seulement capables d'exercer une légère pression intérieure pour résister au tassement,ont cependant dtautres propriétés désirables comme celles de résister à la chaleur ou d'être réfractaires,comme par exemple,la classe de natives connues sous le nom dtasbestes,ou aux substances qui ont été soumises à un traitement approprié pour leur permettre de résister à la chaleur ou d'être réfractaires,
par exemple à an traitaient . par du silicate ou du tungstate de sodium.du sulfate
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ou du phosphate d'aciionium et d'autres produits oien connus pour ignifuger les matières textiles et les bois. Dans les cas
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talc:lant où il est désiracle de réduire au minimum,3.a charge statique,c'est-à-dire le poids pour la hauteur verticale de.la lasse,on peut choisir une .latine fibreuse ou filamenteuse in- dividuelle ou des mélanges de ces substances ayant un faible
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poids .: .:.1êc':".Ü,:ue et qui sont donc légers.
On peut également combift ner ces deux caractéristiques désiracles en choisissant, et en
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i6r.ixKc.urt ensuite une substance fibreuse où filamenteuse légère ou un 1élnbc léç8r ue substances,au oien en choisissant parmi las satanées ficreuses résistant à la chaleur 'et au feu,celle oa cel
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-les ayant un poids spécifique approprié.Par 8x6mpla .da.ns la oa -téorie des matières fibreuses appelées asbestes,l'ayante (as .
-Leste cloche) est comparativement coûteuse et possède an poids spécifique d'environ 2,Cj à 2,3, tandis que la crocidolite (asbeâ -te bleue) est moins coûteuse mais a un poids spécifique d'envi.
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ron 3,0 à 3,Z et une qgaliti appelée amosite.est moins coûteuse encore mais a un poids spécifique d'environ 3,2 % à 3,5.
On peut également soumettre la matière fibreuse ou filamen-
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-teuse ou un mélange de ces matières à un traitement préalable capable d'augmenter leurs propriétés respectives ou combinées, au point de vue' de la. capillarité,du pouvoir absorbant ou adsor- bant et de la solidité, par exemple .dans le cas où la substance ou les substances autres que le Kapok entrant dans la constitu- tion du mélange sont de nature animale ou végétale cornue le coton,la soie,le lin,la bourre ou des fibres végétales ou textiles analogues,on peut les traiter pour l'enlèvement de matières crasses ou dresses par des procédés bien connus dans l'industrie textile,
ou bien la forme et la résistance des fibres peuvent être modi- fiées par un procédé analogue à la mercerisation, avant que la ou les substances soient incorporées dans le mélange, jans le cas de fibres minérales comme les différentes qualités d'asbestes.on peut les soumettre à une opération de dessication pour en enlever l'hu -midité et les matières volatiles ou bien à un traitement chimique pour enlever les traces de sels ou d'impuretés métalliques indésirables. les fibres végétales ou animales peuvent on outre, être trai- tées pour être rendues résistantes à la chaleur ou au.
feu,par un traitement faisant de préférence suite à l'extraction de la aire ou de la graisse et utilisant du silicate de soude ou un autre réactif analogue pour rendre les fibres incapables de s'enflammer ou résistantes à la chaleur En outre,si las fibres employées ont une longueur naturelle qui les rend impropres au tassement,on peut la diminuer en la coupant jusqu'à ce qu'on produise une masse finement divisée mais fibreuse.
Pour mélanger au kapok la substance fioreuse ou filamenteuse, on peut employer un loup ou une machine analogue,ou bien les matières filamenteuses séparées peuvent être introduites dans une machine à carder,et la bande produite peut être regardée pour augmenter l'homogénéité du produit.
La nature fibreuse du mélange dont la nouvelle masse est .constituée permet de l'introduire dans le récipient soit par le type ordinaire de goulot qui est destiné par sa forme à recevoir la soupape ou la garniture de sortie,soit par une extrémité
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ouverte ou par plasieurs extrémités ouvertes du cylindre,qui sont fermées et rendues étanches au gaz après introduction de la masse dans le récipient. L'opération d'introduction de la masse peut, en elle-même, se aire à la main ou par des moyens mécaniques.
En vue d'ooteijir une meilleure répartition de la substance ou des s@ostances fibreuses ou filamenteuses auxquelles le kapok est mélangé,on peut,pour la totalité ou pour une partie de ces substances ou de ces mélanges de substances,réduire la longueur des fibres par une opération de division avant ou après le mélange du kapok.On obtient le même résultat plus économiquement en employ -ant des déchets de fibres oa des substances qui ne peuvent pas être employées ordinaire ¯lent dans l'industrie, par exemple des fibres textiles courtes ne pouvant être traitées ou des fibres courtes des différentes qualités d'asbestes qui,ne convenant pas pour être ' filées ou tissées, sont soupées en longueur ou pulvérisées.
Résumé
L'invention vise:
1) le procédé d'emmagasinement d'acétylène ou de gaz analogues ordinairement explosifs, sous pression,qui consiste à tasser dans un récipient d'emmagasinement, un mélange de deux ou de plusieurs substances fibreuses ou filamenteuses constituant une masse poreuse dont le Kapok ou des fibres végétales de la catégorie connue soas le nom de kapok forcent l'une des substances,et à introduire le gaz sous pression dans le récipient ainsi garni,avec oa sans addi- tion,à la masse d'un dissolvant pour le gaz à emmagasiner.
2) Le moyen d'emmagasiné ment de ces gaz consistant en une ruasse poreuse placée dans le récipient et formée d'un mélange de deux ou de plusieurs substances fibreuses ou filamenteuses dont l'une est le kapo ou est constituée par des fibres végétales de la catégorie du kapok, avec ou sans addition à la masse d'un dissolvant pour le gaz à emmagasiner.
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