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PROCEDE ET APPAREIL AUTOCLAVE POUR L'IMPREGNATION DES BOIS
PAR CIRCULATION ASCENTIONNELLE FORCEE DE L'AGENT D'IREGNATION.
La présente invention est relative à un nouveau procédé et un appareil autoclave pour l'imprégnation rationnelle des bois par circulation ascentionnelle forcée de l'agent d'imprégnation,constitué par un liquide de préservation approprié.
L'on est'parvenu récemment,par l'adoption d'un liquide d'impré- gnation'mieux approprié (et'notamment d'un liquide connu sous le nom de "créosite") ,à augmenter l'efficacité de l'imprégnation,et par conséquent la durée de conservation du bois imprégné,qui aupara- vant laissait beaucoup à désirer.Des études approfondies et des ex- ériences au sujet de la question de l'imprégnation des bois ont,en outre,démontré que l'imprégnation pouvait être considérablement favo risée et rendue plus efficace,plus aisée,plus rapide,plus économi- que,et d'une façon générale pouvait être réalisée non seulement dans de meilleures conditions,mais avec de meilleurs résultats,
en adoptant pour l'opération d'imprégnation une manière de procéder strictement rationnelle par le fait qu'elle est essentiellement ba- sée sur l'observation des lois naturelles,dont l'on a jusqu'à pré- sent négligé de tenir compte,et en vertu desquelles la sève qui,
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pourrait-on dire,imprègne l'arbre vivant,circule dans.'ce dernier et en pénètre les capillaires suivant une direction substantielle- ment verticale montante.Tenant compte de ce que les canaux capil- laires,dans lesquels le liquide d'imprégnation doit prendre la pla- ce de la sève, ont été prévus par la nature pour cette montée soute- nue de la sève,
les études et expériences précitées ont permis de conclure que la condition essentielle de la rationalisation dont il est question plus haut est donc de se conformer pour l'imprégnati- on,c'est-à-dire d'adapter les conditions de réalisation de cette dernière, à ces lois naturelles qui régissent le trajet de la sève dans l'arbre vivant.
Ce résultat est atteint par le nouveau procédé d'imprégnation des bois d'après l'invention,qui consiste essentiellement à placer les bois à traiter verticalement dans une enceinte d'imprégnation fermée qui fait partie d'un appareil autoclave vertical et 'est rem- plie de liquide d'imprégnation; ensuite, à obtenir'par des moyens appropriés,tels qu'un compresseur d'air,annexés à l'autoclave pro- prement dit,une pression initiale de valeur, ou comprise entre des limites,déterminées dans la dite enceinte d'imprégnation de même que dans une enceinte fermée d'alimentation qui communique avec le bas de cette enceinte d'imprégnation et contient une réserve de li- quide d'imprégnation formant masse de circulation, et dans une encein- te de réception ou de récupération qui communique avec le haut de l'enceinte d'imprégnation;
puis, à provoquer pendant une durée appro- priée le passage de liquide ainsi tenu sous pression de l'enceinte d'alimentation au-travers de l'enceinte d'imprégnation,suivant une direction verticale ascendante,vers l'enceinte de réception ou de récupération sous l'action d'une surpression entretenue communi- quée à l'air agissant sur la réserve de liquide dans l'enceinte d' alimentation par rapport à l'air de l'enceinte de réceptionna con- server la pression initiale pendant que la réserve de liquide,pas- sée dans l'enceinte de récupération,se trouve directement renvoyée de cette dernière dans l'enceinte d'alimentation,sans traverser l' enceinte d'imprégnation,sous l'action d'une surpression entretenue communiquée à l'air agissant sur le liquide dans la dite enceinte de récupération par rapport à l'air de l'enceinte d'alimentation;
et,enfin,à provoquer à nouveau le passage de liquide au-travers de
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l'enceinte d'imprégnation et la répétition d%ffs *ôp-éitt 16ns subsé- quentes jusqu'à imprégnation suffisante du bois.
D'après ce procédé,l'imprégnation dans l'enceinte d'imprégnati- on a donc lieu par périodes de pression et de circulation ascenti- onnelle combinées alternant avec des périodes de pression seule.
Il est à observer qu'au lieu de commencer,lors d'une opération d'imprégnation,à provoquer la circulation du liquide seulement à partir du moment où la pression initiale est obtenue,l'on pourrait éventuellement,si on le désire,réaliser cette circulation égale- ment pendant que la pression augmente progressivement jusqu'au mo- ment où la pression initiale voulue est obtenue.
Que l'imprégnation des bois soit réalisée en autoclave horizon- tal suivant la méthode employée dans la grande majorité des cas jus- qu'à présent, ou qu'elle soit réalisée par toute autre méthode en u- sage jusqu'à ce jour,l'on est en droit de supposer que si aucune de ces méthodes précédemment adoptées ne tient suffisamment compte des lois naturelles exposées plus haut et dont le nouveau procédé d'après l'invention s'inspire,cela tient à la sérieuse difficulté de réaliser pratiquement un appareil qui permet,par la simple ac- tion d'un compresseur d'air ou appareil équivalent,d'assurer auto- matiquement,en même temps que le maintien sous une pression déter- minée du liquide d'imprégnation dans des enceintes qui doivent dans ce but nécessairement être fermées,une circulation continuellement répétée du dit liquide,
comportant un trajet 'ascendant au-travers de l'enceinte d'imprégnation entre une enceinte de départ et une enceinte d'aboutissement de la circulation qui doivent être distin- ctes (car dans le cas contraire l'uniformité de pression dans l'en- semble des enceintes rendrait impossible toute circulation sous pres- sion dans un sens déterminé'),alors que cependant le retour du li- quide de circulation vers l'enceinte de départ,pour que ce liquide puisse être remis en circulation,doit être assuré sans que le dit liquide traverse l'enceinte d'imprégnation précitée,car il devrait pour ce retour de l'enceinte d'aboutissement vers l'enceinte de dé- part de la circulation traverser la dite enceinte d'imprégnation suivant une direction verticale descendante et par conséquent en op- position avec le principe même du procédé.
L'appareil prévu d'après l'invention pour la réalisation du pro-
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cédé résoutentièrement ces difficultés d'application de ce derni- er,et présente en outre l'avantage de constituer un ensemble homo- gène qui peut être placé sur châssis roulant aisément déplaçable, ce qui permet de réaliser l'imprégnation d'une façon beaucoup plus économique que précédemment grâce au fait que cet appareil d'après l'invention,qui est de construction relativement peu compliquée et dont le fonctionnement simple et automatique,une fois mis en marche, ne demande pas de main d'oeuvre expérimentée,peut être facilement rendu sur place et employé aux divers lieux d'abattage et de débi- tage ou d'utilisation des bois à imprégner,ce qui serait impossible avec les chantiers et les installations d'imprégnation connus jus- qu'à ce jour.
Cet appareil d'après l'invention est constitué par un autoclave vertical qui comprend en substance:une chambre centrale d'imprégna- tion à parois métalliques,de forme préférablement cylindrique,fer- mée à la partie supérieure par un couvercle amovible et destinée à contenir les bois à traiter;une chambre fermée,également à parois métalliques,qui entoure annulairement la chambre centrale et est divisée par une cloison horizontale en un compartiment annulaire supérieur et un compartiment annulaire inférieur,ce dernier en com-- munication directe et permanente avec le bas de la chambre centrale; une pompe à air ou un compresseur d'air ou l'équivalent,annexé ex- térieurement à l'appareil;
des tuyauteries de distribution et de communication,accessoires et dispositifs annexes appropriés pour as- surer,par l'action de la pompe à air ou son équivalent,d'abord la mise sous une pression initiale déterminée de l'air dans les deux compartiments annulaires et d'une masse de liquide d'imprégnation remplissent la chambre centrale de même que d'une réserve de ce li quide contenue dans le compartiment annulaire inférieur,et ensuite, de façon répétée et pendant que la dite pression initiale est sub- stantiellement conservée,le passage de la réserve de liquide préci- tée du compartiment annulaire inférieur au-travers de la chambre centrale,dans une direction montante,vers le compartiment annulaire supérieur,suivi du retour direct du dit liquide de ce dernier com- partiment dans le compartiment inférieur;
des accessoires de contrô- le et de sécurité,tels qu'indicateurs de niveau ' de liquide, manomè- .-très indicateurs de pression,et soupapes de sûreté;des dispositifs
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permettant l'échappement de l'air des compartiments annulaires fer- més pendant le remplissage de liquide,et éventuellement un disposi- tif pour l'introduction sous pression du liquide.
Une forme d'exécution de l'appareil d'après l'invention se trouve,à titre d'exemple seulement,illustrée d'une façon purement schématique par les dessins annexés,dans lesquels : les figs.l,3,5,et 6 sont des coupes verticales axiales au-tra- vers de l'appareil avec les parties dans la position qu'elles occu- pent pendant les phases de fonctionnement correspondant au remplis- sage de liquide, à un premier et à un second stage d'obtention de la pression initiale,et la circulation ascentionnelle avec pressi- on maintenue respectivement;
et
Les figs.2,4 et 7 sont des coupes fragmentaires correspondant aux figs. 1,3 et 6 respectivement et montrant la tuyauterie d'aspi- ration de la pompe à air et les organes qui s'y rattachent,afin de permettre de voir la position de certains organes qui sont cachés dans les figs.1,3 et 6 en question,dans lesquelles cette tuyauterie d'aspiration est représentée en traits pointillés afin de la dis- tinguer de la tuyauterie de refoulement de la pompe à air.
Dans toutes les figures,certains organes ou accessoires qui en réalité sont distribués autour de-l'appareil sont,pour la facilité de la compréhension et la clarté de l'exposé,tous représentés dans un même plan.
Se référant aux dessins,l'appareil comporte une chambre centra- le d'imprégnation Ç à paroi ± en tôle de forme cylindrique.Cette chambre,de hauteur appropriée pour contenir les bois à traiter im- mergés dans le liquide d'imprégnation,possède à sa partie supéri- eure un couvercle ± aisément enlevable,et est munie d'un fond per- foré s' situé à un niveau légèrement plus élevé que le bord infé- rieur de la paroi cylindrique s. La chambre centrale Ç est entourée d'une chambre annulaire à paroi cylindrique en tôle r formant la paroi extérieure de l'appareil,cette chambre étant fermée dans le haut et dans le bas par une paroi annulaire horizontale en tôle.
Cette chambre annulaire est divisée par une cloison horizontale en un compartiment annulaire supérieur B et un compartiment annulai- re inférieur A. A quelque distance en-dessous du faux-fond perforé s' la, chambre centrale 0 possède un fond tronconique avec une par-
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tie circulaire horizontale r' qui peut être enlevée pour le nettoy- age de l'appareil,c'est-à-dire l'enlèvement des crasses qui se se- raient déposées au fond.
Chacune des chambres annulaires B et A est munie d'un indicateur y,y' de niveau d'eau-s'étendant sur la presque totalité de sa hau- teur,d'un manomètre indicateur de pression x, x', et d'une soupape de sûreté z, z'. Une tuyauterie a' aboutissant dans le bas du comparti- ment A et contrôlée par un robinet a peut éventuellement être rac- cordée à une pompe à liquide accolée à la paroi r pour permettre l' introduction forcée du liquide d'imprégnation par le bas du compar- timent !.Celui-ci communique,au moyen d'une série de trous s" dans la paroi s,avec la partie de la chambre Ç située sous le fond per- foré j.Le haut de la chambre Ç est relié au bas du compartiment B par un tuyau ± sur lequel se trouve un robinet d'isolement ± et,
en dessous de ce robinet,une soupape de retenue! qui permet le passa- ge de fluide de Ç vers B,mais s'oppose à tout passage dans le sens inverse.De même,la cloison n entre les compartiments B et A est tra- versée par une tubulure l' dans laquelle se trouve placé un robinet n et,en-dessous de ce robinet,une soupape de retenue 1 qui permet le passage de haut en bas,mais s'oppose au passage de bas en haut.
Le bras de commande de ce robinet n est à son extrémité libre relié par pivot à une tige v le long de laquelle peut glisser un flotteur w, le dit bras de commande étant désigné par n'. Sur la tige v se trot - vent deux butées réglables v' et v" (qui peuvent être constituées par exemple par des écrous sur une partie filetée de la tige v),de façon à ce que le flotteur en venant au bout de sa course montante buter contre la butée v' provoque l' ouverture du robinet n et en venant au bout de sa course descendante buter contre la butée v" provoque la fermeture de ce robinet n,dont le bras de commande n' est à cet effet agencé de façon à passer d'une position 45 sous l' horizontale quand le robinet est fermé à une position 45 au-dessus de l'horizontale lorsque le robinet est ouvert,et vice-versa.
A la paroi extérieure r se trouve accolée une pompe à air P de tout type approprié,présentant à l'aspiration et au refoulement les clapets ou soupapes habituels,et laquelle peut-être actionnée soit à la main,soit au moyen de toute force motrice commode et disponi- ble.
L'aspiration de cette pompe P,par une conduite h,peut,au moyen
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d'un robinet inverseur ou à double direction éifé .aise en com- munication soit avec une conduite i s'ouvrant à l'atmosphère,soit avec une conduite générale d'aspiration qui aboutit,à l'intérieur et dans le haut du compartiment A,à un robinet à trois voies m qui peut mettre la conduite en communication soit avec le haut du compartiment A par une tubulure o' (dans lequel cas le bras de com- mande du dit robinet se trouve dans une position à 45 au-dessous de l'horizontale),soit avec une conduite aboutissant dans le haut du compartiment B (dans lequel cas ce bras de commande, marqué m', se trouve dans une position à 45 au-dessus de l'horizontale)(voir figs
2,4 et 7)
.Le refoulement se fait au départ de la pompe P par une conduite générale de refoulement j qui se subdivise en deux condui- tes k et .Cette dernière,qui est munie d'un robinet d'isolement j", aboutit à l'intérieur et dans le haut du compartiment A à un ro- binet à trois voies e qui peut mettre la conduite j' en communica- tion soit avec le haut du compartiment A par une tubulure u' (dans lequel cas le bras de commande de ce robinet e se trouve dans une position à environ 45 au-dessus de l'horizontale) ,soit avec une conduite u" aboutissant 'dans le haut du compartiment B (dans lequel cas'le bras de commande e' du dit robinet ± se trouve dans une po- sition à environ 45 au-dessous de l'horizontale).Les extrémités libres des deux bras de commande m' et e' sont reliées entr'elles,et, par un pivot,
au sommet d'une tige ± le long de laquelle peut se dé- placer un flotteur q. Sur cette tige sont prévues deux butées p' et p" réglables,qui peuvent être constituées par exemple par des écrous sur des parties filetées de la tige ±,,de sorte que lorsque le flotteur ± arrive au bout de sa course montante,il pousse l'ex- trémité des tiges ou bras de commande m' et e' dans sa position la plus elevée,tandis que lorsque le dit flotteur arrive au bas de sa course descendante,il abaisse l'extrémité de ces deux bras de com- mande dans sa position la plus basse.Il est à remarquer que parsui- te du fait qu'ils glissent le long de tiges munies de butées,
les flotteurs n'agissent sur les bras de commande respectifs m' et e' ou n' que seulement au moment où ces flotteurs atteignent le point extrême de leur course dans chacun des deux sens,et sont sans action sur les bras de commande en question pendant la durée de leur mon- tée est de leur descente entre ces points extrêmes constitués par
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les butées p'et p" ou v' et v".
Le fonctionnement de l'appareil décrit est le suivant:
Lorsque l'appareil est mis en service une première fois,il con- vient tout d'abord de le remplir de la quantité de liquide d'impré- gnation nécessaire en tenant compte du volume qu'y occupe le char- gement de bois à traiter.Pour la facilité de chargement et de dé- chargement,les bois à traiter seront de préférence placés dans un panier métallique à claire voie,muni d'un fond légèrement suréle- vé,également à claire voie.Le couvercle t étant enlevé,les bois contenus dans ce panier (qui n'est pas représenté aux dessins) sont placés dans la chambre Ç,dont le couvercle est ensuite repla- cé et fixé.Les robinets b et d sont ouverts,tous les autres robi- nets se trouvant dans la position illustrée par la fig.l et la fig.
2.L'on ouvre le robinet a et l'on pompe du liquide dans le compar- timent A par la tuyauterie a'. Le liquide monte simultanément dans
A dont l'air est chassé par le robinet b, et dans Ç,qui communique avec le bas de A par les trous s" et les perforations du faux-fond SI.LA montée du liquide dans (3 tendant à comprimer l'air dans cet- te chambre,cet air se trouve chassé dans B en passant par le robi- net ç ouvert et en soulevant de son siège la soupape de retenue f, et de B cet air passe dans l'atmosphère par le robinet d, également ouvert.Lorsque le tube indicateur y' montre que le liquide dans A a atteint un niveau suffisant (c'est-à-dire le niveau représenté à la fig.3) l'on ferme le robinet b, de sorte que lorsque l'on con- tinue à pomper du liquide,
l'air emprisonné dans le haut de A offre de la résistance tandis que l'air dans Ç peut continuer à s'échap- per par c, f, B et d, et par conséquent le liquide continue à monter dans (3 seulement.Il est à remarquer qu'en pratique il est probable que,parsuite du fait que tant que le robinet b est ouvert l'air de A peut s'échapper sans rencontrer aucune résistance mécanique tandis que l'air de (3 doit vaincre la légère résistance de la sou- pape f, le liquide montera plus vite dans A que dans Ç,mais dès que le robinet b aura été fermé,
le niveau du liquide dans Ç rattrapera le niveau dans! avant de le dépasser de la façon expliquée plus haut.Le liquide continuant à monter dans C finit par déborder par la 'tuyauterie ± et arriver dans le bas de B.Lorsque le liquide at- teint dans B la petite hauteur nécessaire (c'est-à-dire approxima-
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tivement le niveau représenté à la fig.3,irlâiquepar le tube indi- cateur y), l'on ferme le robinet d. Le remplissage se trouve alors terminé,et l'on ferme le robinet ±,de sorte que A et Ç,d'une part, et ,d'autre part,se trouvent isolés.Le robinet a est évidemment fermé aussitôt qu'une quantité suffisante de liquide a été pompée, c'est-à-dire en même temps que d.
L'on passe alors à l'obtention de la pression initiale déterminée à laquelle l'on désire travailler et laquelle doit être substantiellement conservée pendant toute la durée de l'opération d'imprégnation proprement dite.A cet effet, les robinets j" et k' sont ouverts,tandis que l'aspiration h de la pompe est en communication avec l'atmosphère par le robinet h' et le tuyau i, comme indiqué par les figs.
3 et 4,d'après lesquelles l' on voit qu'aucune aspiration n'est possible hors du compartiment B malgré le passage ouvert entre o" et o résultant de la position élevée du flotteur ±, car le robinet h' s'oppose à une telle prise d'air hors de B.Admettons pour la facilité de l'exposé que la pres- sion initiale désirée soit de 8 atmosphères.La pompe P est mise en marche, et tend à refouler de l'air vers A par j, j", j', e et u' ( e étant ouvert au passage de j' vers u' parsuite de la position élevée du flotteur q) et vers B par j.,k2¯ et k.La capacité d'air dans A est plus petite que celle de B et doit le rester parsuite du fait que la fermeture du robinet ± empêche tout passage de li- quide de ! par Ç vers B,
mais comme l'air rencontre plus de résis- tance à entrer dans A que dans B tandis que d'autre part la commu- nication permise par l'ouverture des robinets j" et k' pourrait permettre pendant les phases d'aspiration de la pompe une égalisa- tion compensatrice des différences de pression dans ces deux com- partiments,
l'on pourrait cependant admettre que la pression d'air augmentera de la même façon dans A et dans B.Nous supposerons tou- tefois pour prendre le cas le plus compliqué que les circonstances soient telles que la pompe refoule dans un temps donné des quanti- tés d'air strictement égales dans A et dans B et que comme la ca- pacité disponible est plus petite pour A que pour B la pression de 8 atmosphères sera obtenue dans A avant que la pression dans B ait atteint cette valeur.Il suffira alors de fermer le robinet j" comme indiqué par la fig.5 pour continuer à pomper dans B seule- ment jusqu'à ce que les 8 atmosphères soient obtenues dans ce com-
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partiment.La montée de la pression dans A et dans B peut être sui- vie au moyen des manomètres x' et.x.La pression de 8
atmosphères étant obtenue dans A et dans B, l'on ferme le robinet le* et l'on rouvre les robinets ¯± et j" pour mettre l'appareil en marche nor- male, c'est-à-dire pour l'opération d'imprégnation proprement dite, pour laquelle il suffit de simplement continuer à pomper après a- voir changé la position du robinet h', de sorte que la pompe cesse d'aspirer hors de l'atmosphère pour aspirer hors de la conduite o.
Pendant la phase d'aspiration de la pompe,cette dernière,parsuite de la position du robinet m,aspire de l'air hors de B ,crée dans ce compartiment une diminution de pression (mettons de O, x atm.) et provoque par là un appel de liquide de A vers B au-travers de
C, g, c et la soupape! qui se trouve soulevée de son siège,jusqu'à ce que l'équilibre entre les pressions de A et de B soit rétabli (ce qui a donc lieu pour une pression moyenne entre 8. atm.
et
8 - O,x atm., c'est-à-dire une pression de 8 - 0,x + O, x = 8 - O, x 2 dans B et de 8 - O, x/2 dans A).Pendant la phase de refoulement de la pompe P,une quantité d'air égale à celle qui a été aspirée hors de
B est,parsuite de la position du robinet j" et du robinet ± (voir figs.6 et 7) refoulée dans A où elle produit une surpression (éga- lement de O, x atm.) qui force une partie du liquide de A à passer vers B après avoir traversé C, g, c et la soupape! qui est forcée de s'écarter de son siège,jusqu'à ce que l'équilibre entre les pressions de ! et de B soit rétabli (ce qui aura lieu pour une pression de 8 atm.
comme moyenne entre la pression 8 - O, x/2 + O, x =
8 + O, x/2 atm.qui existe dans A parsuite de l'addition de la surpres- sion O,xatm.à la pression 8 - O, x/2 qui existait dans ce comparti-
2 ment au moment où le refoulement a commencé,d'une part,et la pres- sion de 8 - O, x/2 qui existe dans B lorsque le liquide chassé par
2 le refoulement dans A commence à arriver dans B,d'autre part).
1,'on voit donc qu'à la suite d'uh cycle complet d'action (aspira- tion et refoulement) de la pompe,la pression dans les deux compar- timents A et B est redevenue une pression de 8 atm.,valeur dont elle ne s'écarte que très légèrement pendant l'intervalle,et que du liquide passe de façon continue de A.vers B par Ç.En pratique, toutefois,ce passage de liquide ne commencera que quand,par l'ac- tion maintenue de la pompe,l'aspiration dans B et le refoulement
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dans A auront créé dans! une surpression suffisante pour vaincre la résistance de la soupape jamais à partir de ce moment le fon- ctionnement se fera de la façon qui vient d'être décrite et lors- que parsuite de l'abaissement du niveau du liquide dans A simul- tanément avec sa montée dabs B,
le flotteur 1 viendra peser sur la butée p" et le flotteur w poussera vers le haut la butée v',la position des robinets m et e(par le premier de ces flotteurs)et du robinet n (par le second) sera automatiquement intervertie.
Dès lors,le robinet m permettra l'aspiration hors du compartiment par o', o, h' et h et le robinet!. permettra le refoulement dans B par j, j", j' et u", tandis que le robinet n sera ouvert.Par consé- quent,pour les mêmes raisons que celles qui provoquent le passage du liquide de A vers B lorsque la pompe aspire hors de B et refou- le dans A comme expliqué plus haut,l'aspiration hors de A et le refoulement dans B feront passer le liquide de B vers A,mais avec cette différence que le liquide,écartant de son siège la soupape l,passe directement de B dans A par le passage l' dont le robinet n est ouvert,car la soupape! s'oppose à tout passage de liquide de B vers A au-travers de Ç.le liquide qui monte ainsi dans A et baisse dans,.B finit par amener le flotteur ¯% à agir sur la butée p' et le flotteur w à agir sur la butée v",
de sorte que le premier de ces flotteurs intervertit de nouveau la position des robinets m et e et que le second intervertit de nouveau la position du ro- binet n,et les parties se trouvent donc de nouveau dans la posi- tion illustrée par les figs. 6 et 7:dès lors,le passage du liquide se fait de nouveau de A vers B par C comme expliqué précédemment, et le cycle d'opérations se répète ainsi,de façon toujours entiè- rement automatique et par le simple maintien en fonctionnement de la pompe ,aussi longtemps qu'on le juge nécessaire pour obtenir une imprégnation convenable des bois en traitement.
En pratique toutefois,le fonctionnement n'a pas lieu tout à fait de la façon qui vient d'être décrite en ce qui concerne le flot- teur w et le robinet n, ces organes ne jouant qu'un rôle passif et constituant plutôt des organes de sécurité,dont l'utilité se fait sentir notamment lors du déchargement de l'appareil,ainsi qu'on le verra plus loin.En fait,pendant l'opération d'imprégnation pro- prement dite (c'est-à-dire pendant que l'appareil fonctionne avec
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des périodes de passage du liquide de A vers B par ± alternant a- vec des périodes de retour de liquide directement de B vers !),le robinet n reste constamment ouvert.Cette différence par rapport au fonctionnement du.flotteur w et du robinet n tel qu'il est ex- posé plus haut résulte des considérations suivantes :
Il y a évidemment lieu de tenir compte de la quantité .de liqui- de qui pénètre dans le bois,bien que cette quantité soit relative- ment peu importante par rapport à la masse totale de liquide dans l'appareil. Par conséquent;lors du remplissage initial,il est néces- saire de veiller à ce que,grâce à une position appropriée de la bu- tée 121,le flotteur ± soit submergé et il y ait au-dessus du Liquide nécessaire dans A pour amener le flotteur ± à pousser dans sa po- sition la plus haute le bras m'et le bras e' un excès de liquide suffisant pour compenser la quantité de liquide qui est suscepti- ble de pénétrer dans le bois pendant la durée totale de l'impré- gnation.Au début de l'opération d'imprégnation,
c'est-à-dire la pre- mière fois que du liquide passe de ! vers B par Ç.,l'action de la pompe P fera donc passer dans Ç d'abord l'excès de liquide précité, et ensuite ce que l'on peut appeler la masse normale de circulati- on constituée par la quantité de liquide dans A comprise entre le niveau haut à atteindre pour que le flotteur ±, agissant sur la bu- tée jetasse compléter ambras m' et e' leur mouvement vers le hàut,et le niveau bas à atteindre pour que ce flotteur,agissant sur la butée jetasse compléter à ces mêmes bras leur mouvement d' abaissement.Pendant toute la suite de l'opération,l'excès de liqui- de (qui diminue d'importance au fur et à mesure des progrès de la pénétration lors de chaque passage de liquide au-travers de C) res- tera dans Ç,
car la quantité de liquide qui retourne directement de B dans A est toujours la même et égale à la masse de circulation, puisque le flotteur ±,partant du point bas,toujours le même,où il a amené les robinets dans la position voulue pour provoquer le com- mencement du refoulement de la pompe P dans B (avec aspiration hors de A) et donc du passage de liquide de B dans A,intervertit les ro- binets m et e et fait donc cesser ce passage aussitôt que le liqui- de dans! aura atteint un niveau suffisant pour que ce flotteur q, par sa poussée sur la butée pj,àura amené les bras m' et e' à la
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011 élevée.Par contre.Darsuite de la quantité
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qui pénètre dans le bois au cours de chaque passage au-travers de Ç,la masse de circulation normale qui quitte A n'arrive jamais entière dans B, de sorte que la quantité qui arrive dans B doit chaque fois être complétée par une quantité prélevée sur l'excès en réserve dans B pour permettre le retour dans A d'ue quantité doit être égale à la masse normale de circulation,puisque l'inter- version des robinets m et e n'a lieu que pour des positions extrê- mes invariables du flotteur ± qui exigent dans A un mouvement de liquide égal à cette masse normale de circulation,et que par con- séquent la pompe refoule dans B et aspire hors de A tant que A n' a pas reçu une quantité de liquide égale à la masse normale de cir- culation,
tout comme cette pompe refoule dans A et aspire hors de B tant qu'une quantité de liquide égale a la dite masse de circu- lation n'a pas été chassée hors de A. Il s'en suit qu'après chaque passage de A vers B par ǯ le point extrême de montée du liquide dans B devient plus bas.Or,l'on est obligé de placer la butée v' assez bas pour qu'à la fin de l'opération,alors que le point ex- trême de montée du niveau dans B atteint sa valeur relative la plus basse., le flotteur puisse ouvrir le robinet n au moment où le flotteur ' par son action sur la butée p" intervertit la position des robinets m et e (car si la butée v' devait être placée plus haut,
le flotteur agirait sur la butée p" avant que le robinet n soit ouvert et la pompe cesserait de refouler dans A de sorte que le niveau dans B n'atteindrait jamais la valeur voulue pour que le flotteur agisse sur la butée v' et le robinet n resterait indéfiniment fermé tandis que la pompe P comprimerait de l'air dans B,ce qui paralyserait le fonctionnement de l'appareil).Par conséquent,au début de l'opération,alors que le point extrême de montée dans B atteint sa valeur maximum,le flotteur agira sur la butée v' (parsuite de la position relativement basse de cette der- nière) avant que la totalité de la masse normale de circulation ait quitté A et donc avant que le flotteur ¯% ait atteint la limite basse nécessaire pour agir sur la butée p".
Le robinet n se trouve- ra donc déjà ouvert alors que la pompe refoule encore dans A et aspire hors de B.Ceci ne présente toutefois pas d'inconvénient, car une surpression d'air tendra toujours à exister dans A tant que la distribution de la pompe n'est pas intervertie,et comme la
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soupape de retenue 1 s'oppose à tout passage de A vers B, le liqui- de de A continuera a être chassé par C vers B (où il submergera le flotteur w) jusqu'à ce que le flotteur ± ait atteint un niveau assez bas pour agir sur la butée ]±* de façon à intervertir la po- sition des robinets m et .A ce moment,
la pompe 1 commencera à refouler dans 3 et à aspirer hors de A et chassera le liquide de
B dans A au-travers de la soupape de retenue 1.D'autre part,l'on conçoit que comme, ainsi qu'il est expliqué plus haut, la quantité de liquide qui retourne chaque fois directement de B dans A est toujours égale à la masse de circulation,le point extrême de la descente du liquide dans B sera plus bas à la fin de l'opération d'imprégnation proprement dite qu'au début,parsuite de la diminu- tion progressive,pour les raisons déjà expliquées plus haut,de l' excès de liquide qui reste dans B comme réserve pour compenser la quantité de liquide qui pénètre dans le bois et permettre ainsi le retour dans A d'une quantité de liquide toujours égale.Or,
com- me l'on conçoit qu'il y aurait grand inconvénient à ce que le ro- n binet7se ferme si peu que ce soit avant que le flotteur ± ait pu agir sur 1s. butée p' (car dans ce cas le liquide dans A n'attein- drait plus le niveau nécessaire pour que ce flotteur 1 puisse a- gir sur cette butée p' et la pompe P continuerait toujours à re- fouler dans B et à aspirer dans A,ce qui paralyserait le fonction- nement de l'appareil) la sécurité impose de placer la butée v" lé- gèrement plus bas que la position pour laquelle le flotteur w pro- voquerait la fermeture du robinet n lorsqu'il atteint le point ex- trême le plus bas de la descente du liquide.L'on voit donc que le robinet n reste en pratique ouvert en permanence,mais ce fait n'a aucun inconvénient,car tant que la pompe P aspire hors de B pour refouler dans A la surpression dans A,
qui ne peut provoquer aucun passage de fluide par le robinet ouvert n parsuite de l'existence de le soupape 1 qui s'y oppose,fait nécessairement passer le liqui- de de A vers B par C, tandis que lorsque la pompe 3? aspire dans A pour refouler dans B, la surpression dans ce dernier compartiment, ne pouvant faire passer aucun fluide vers Ç parsuite de l'existen- ce de la soupape ±, qui s'y oppose,fait nécessairement passer le li- quide directement de B vers A par le robinet ouvert n et la soupa- pe 1.L'automaticité dépend donc uniquement de l'action du flotteur
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sur les robinets m et e de distribution de la pompe.
Toutefois,l'on pourrait adopter une solution alternative des plus avantageuses,qui consisterait à placer le robinet n sur le même axe de rotation que les robinets m et e ( la soupape 1 étant conservée mais placée de préférence au-dessus du robinet n) et à faire actionner les 'trois robinets m,e et n par le même flotteur q, le flotteur w du compartiment B étant supprimé.Il y aurait alors un fonctionnement positif du robinet n et une synchronisation ab- solue de son ouverture et de sa fermeture avec l'interversion des robinets m et e, et par conséquent avec les changements dans la.
distribution de la pompe @, c'est-à-dire avec le passage du refou- lement dans A avec aspiration dans B au refoulement dans B avec aspiration dans A,et inversement).De cette façon, les variations des niveaux extrêmes de montée et de descente du liquide dans B, qui résultent de la pénétration dans le bois d'une partie du li- quide qui passe au-travers de Ç,n'auraient plus aucune influence sur le fonctionnement du robinet n,qui assurerait toujours exacte- ment au moment voulu le passage de la quantité requise de liquide.
L'opération d'imprégnation proprement dite étant terminée,il s' agit de procéder au déchargement de l'appareil,et à cet effet il y a lieu d'annuler tout d'abord la pression existant dans A et Ç pour éviter la'projection du liquide hors de Ç lors de l'enlève- ment du couvercle t.
A cet effet,l'on ouvre le robinet b,ce qui per- met l'échappement de l'air qui se trouve sous pression(d'environ 8 atmosphères) dans A.Aussitôt que la pression baisse dans A, le liquide restant dans B (où la pression d'environ 8 atmosphères est maintenue) se précipite dans A par le robinet n resté ouvert et la soupape !,et ce jusqu'à ce qu,t,il se soit écoulé de B dans A la petite quantité de liquide nécessaire pour que le niveau dans B baisse suffisamment pour que le flotteur w par sa pésée sur la butée v" ferme le robinet n et empêche ainsi tout passage subsé- quent de 33 vers !,
auquel moment le liquide dans B a atteint le ni- veau bas qu'il avait à la fin du remplissage initial.L'on continue à permettre à l'air dans A de se décomprimer par échappement par le robinet b jusqu'à ce que le manomètre x' montre que la pression dans A n'est plus que celle qui correspond à la différence de ni- veau du liquide entre A et C rempli,ceci pour éviter toute descen-
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te de liquide dans (3.
L'on peut alors enlever sans danger le cou- vercle t et retirer hors de la chambre centrale Ç le panier à clai. re-voie contenant les bois imprégnés.Cette opération terminée,il y a lieu de procéder au rechargement de l'appareil, et de rajouter la quantité de liquide qui a servi à l'imprégnation de même que de compenser les différences entre la masse de liquide requise dans l'ensemble qui peuvent résulter des différences de volume occupé par chaque chargement.A cet effet,l'on ouvre de nouveau le robinet b jusqu'à ce que,par passage de liquide de Ç dans A en vertu du principe des vases communiquants, l'indicateur de niveau y' montre que le niveau de liquide dans A est exactement celui qui y existait à la fin du remplissage initial (donc y compris l'excès 'qui submergeait le flotteur ±),
et l'on introduit-dans C le panier à claire-voie contenant le nouveau chargement de bois.L'on consta- te alors que parsuite du passage de liquide de Ç dans A par s', s" pour recréer dans A l'excès de liquide en question,qui n'existait plus à la fin de l'opération d'imprégnation qui a été terminée,il y a dans ± après l'introduction du nouveau chargement de bois un manquant au liquide nécessaire pour remplir Ç jusqu'au bord supé- rieur,
lequel manquant est augmenté ou diminué d'un volume de liqui- de égal au volume en moins ou en plus respectivement du nouveau chargement de bois par rapport au chargement dont l'imprégnation vient d'être terminée.Il suffira donc de rajouter directement dans le haut de A (ou d'y introduire au moyen de la pompe raccordée à la conduite a' pendant que le robinet b est fermé) la quantité de liquide nécessaire pour remplacer le manquant de façon à ce que le liquide dans;
± atteigne,lorsque le nouveau chargement de bois s'y trouve, le bord supérieur de Ç.Dès lors, comme C est plein et comme le liquide atteint dans B aussi bien que dans A le niveau qui exis- tait à la fin du remplissage initial dont il a été parlé précédem- ment, de sorte qu'après avoir remis le couvercle t il suffit de re- créer dans! seulement la pression initiale de 8 atmosphères en actionnant le pompe P avec le robinet j" ouvert et le robinet k' fermé,et la nouvelle opération d'imprégnation peut alors commencer en procédant de la même façon que pour l'opération précédente.
Le fonctionnement de l'appareil peut donc se résumer comme suit :
Remplissage initial.-Veiller à ce que j" et k' soient fermés
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et à, ce que b, c et d soient ouverts;-ouvrir et pomper par a' jusqu'à ce que le niveau initial voulu (y compris l'excès de liqui- de destiné à compenser la quantité qui pénétrera dans le bois) ap- paraisse dans ;-fermer b; - continuer à pomper jusqu'à ce que indique que le niveau de liquide dans B est juste suffisant pour que le poids sur v" du flotteur w,lorsque celui-ci redescendra, lui fasse tout juste fermer le robinet n;-fermer alors a, c et d.
Obtention de la pression initiale de 8 atmosphères.-Veiller à ce que h' soit dans la position voulue pour que la pompe P aspire hors de l'atmosphère (donc par i) ;-ouvrir j" et k' et mettre P en action;-quand x' marque 8 atmosphères,fermer ,puis continuer à actionner P jaaqu'à ce que x marque aussi 8 atm. et fermer alors k'.
Imprégnation proprement dite.-Rouvrir j" et simplement action- ner P jusqu'à ce que la durée totale nécessaire à l'imprégnation du chargement se soit écoulée.
Déchargement.-Ouvrir b jusqu'à ce que x' n'indique plus qu'une pression égale à la différence entre le niveau du liquide,attei- gnant le couvercle t,dans 0 et le niveau dans Affermer alors b; - en- lever le couvercle t et retirer de Ç le panier qui contient les bois imprégnés.
Rechargement. - Ouv@ir de nouveau b jusqu'à ce que y' montre que le liquide dans A est monté au même niveau qu'à la fin du remplissa- ge initial,puis fermer b et introduire dans Ç le panier qui conti- ent le nouveau chargement de bois à imprégner.
Remise de l'appareil dans l'état voulu pour une seconde ou nou- velle opération d'imprégnation proprement dite.-Rajouter dans C la quantité de liquide nécessaire pour compenser le manquant qui sera constaté de façon à ce que C soit à nouveau rempli jusqu'à son bord supérieur;-remettre le couvercle @; - mettre P en action jusqu'à ce que x' marque 8 atmosphères,en prenant soin toutefois que k' soit fermé avant d'actionner P; et en prenant également soin que h soit dans la position voulue pour aspirer hors de i;-changer la position de h' dès que les 8 atm.sont atteintes dans A;-l'appareil se trouve alors prêt pour l'opération d'imprégnation proprement dite,pour la- quelle il suffit d'actionner P et de procéder par la suite comme expliqué plus haut.
Il est à noter que l'on pourrait prévoir un éxcès de liquide
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suffisant pour n'être épuisé qu'à la suite de l'imprégnation de plusieurs chargements.
Il est aussi à remarquer que si on le désire,la pompe raccordée à la conduite d'alimentation en liquide a' pourrait être suppri- mée et le remplissage pourrait dans ce cas se faire en versant le liquide dans 0 par le haut. Dans ce cas il y aurait lieu de procé- der comme suit:
remplir A jusqu'au niveau voulu (grâce à la communication de A avec C par le fond de ce dernier) pendant que b est ouvert,puis fermer b,mettre le couvercle après avoir continué à remplir C Jusqu'à ce que son bord supérieur soit atteint,et faire passer la quantité de liquide voulue dans E au moyen d'air pompé par dans
A pendant que d et c sont ouverts.Ce résultat atteint,fermer d et ±,rouvrir b après avoir enlevé le couvercle t pour que le liquide de A monte par communication avec C. (dans lequel le niveau est plus élevé) jusqu'à ce que le niveau dans A qui avait baissé pen- dant que P était en action pour chasser du liquide vers B par C, soit redevenu le niveau initial voulu.Fermer alors ±,
rajouter dans C une quantité de liquide suffisante pour compenser la quantité qui est passée dans A,de façon à ce que Ç -soit de nouveau rempli jusqu'à son bord supérieur,puis remettre le couvercle t. Le remplis- sage initial est alors terminé,et l'on peut commencer de la même façon que celle exposée plus haut l'obtention de la pression ini- tiale de 8 atmosphères (ou toute autre valeur choisie).Il y a lieu de veiller à ce que j" soit ouvert et k' fermé lorsque le remplis- sage initial est effectué de cette manière sans pompe d'alimentati- on forcée en liquide.
L'appareil pourra être placé sur chassis roulant,et pour effec- tuer aisément et rapidement le chargement et le déchargement @e l' appareil,un dispositif auxiliaire imaginé par le même inventeur et faisant l'objet d'une autre demande de brevet,sera de préférence employé pour retirer hors de la chambre d'imprégnation le panier à claire voie qui contient les bois imprégnés et pour y introduire le panier qui contient les bois à imprégner.Le dispositif auxili- aire en question est spécialement adapté à l'appareil d'après l' invention.
Il doit être entendu que les détails d'exécution de l'appareil
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pourront être modifiés sans pour cela*s'écarter du principe de ce- lui-ci,et notamment que l'emplacement de certains organes ou acces- soires pourra être différent de celui qui est représenté aux des- sins annexés pour autant que les fonctions essentielles soient maintenues :
ainsi,par exemple,la conduite o" pourrait s'étendre à l'intérieur des compartiments B et A, et la conduite ± au lieu de tra.verser la partie supérieure du compartiment B pourrait compor- ter une partie flexible pouvant être détachablement raccordée au sommet du couvercle t de façon à éviter la subsistance d'une poche d'air dans le haut de 0, (poche qui ne présente toutefois pas d'in- convénient puisque sa pression s'équilibre toujours avec celle qui réside dans A parsuite de la communication permanente entre A et C par le fond de ce dernier compartiment).
REVENDICATIONS
1.Procédé rationnel pour l'imprégnation des bois par circulati- on ascentionnelle forcée de l'agent d'imprégnation,caractérisé par le fait que les bois,sont soumis non seulement à l'action de l'a- gent d'imprégnation sous une pression déterminée entretenue,mais en outre à l'action d'une circulation verticale ascendante de cet agent liquide d'imprégnation.
2.Procédé rationnel d'imprégnation des bois,suivant revendica- tion 1,caractérisé par le fait que les bois sont soumis à la cir- culation verticale montante entretenue de l'agent d'imprégnation par périodes alternant avec des périodes pendant lesquelles la pres- sion initiale de fonctionnement est conservée sans circulation de l'agent d'imprégnation.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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AUTOCLAVE METHOD AND APPARATUS FOR WOOD IMPREGNATION
BY FORCED ASCENTIONAL CIRCULATION OF THE IREGNATION AGENT.
The present invention relates to a new process and an autoclave apparatus for the rational impregnation of wood by forced upward circulation of the impregnation agent, consisting of an appropriate preservative liquid.
Recently, by adopting a more suitable impregnation liquid (and in particular a liquid known as "creosite"), it has been possible to increase the effectiveness of the impregnation. impregnation, and therefore the shelf life of impregnated wood, which previously left much to be desired. Extensive studies and experiences on the issue of impregnation of wood have furthermore shown that the impregnation could be considerably favored and made more efficient, easier, faster, more economical, and in general could be carried out not only under better conditions, but with better results,
by adopting for the impregnation operation a strictly rational way of proceeding in that it is essentially based on the observation of natural laws, which we have until now neglected to take into account, and by virtue of which the sap which,
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one might say, permeates the living tree, circulates in it, and penetrates its capillaries in a substantially vertical upward direction, taking into account that the capillary channels, in which the impregnating liquid must take the place of the sap, were foreseen by nature for this sustained rise of the sap,
the aforementioned studies and experiments have made it possible to conclude that the essential condition for the rationalization referred to above is therefore to comply for the impregnation, that is to say to adapt the conditions for achieving this last, to those natural laws which govern the path of sap in the living tree.
This result is achieved by the new wood impregnation process according to the invention, which essentially consists of placing the wood to be treated vertically in a closed impregnation chamber which is part of a vertical autoclave device and 'is remotely - folds of impregnation liquid; then, in obtaining by appropriate means, such as an air compressor, attached to the autoclave proper, an initial pressure of value, or between limits, determined in said chamber for impregnation of same as in a closed supply enclosure which communicates with the bottom of this impregnation enclosure and contains a reserve of impregnation liquid forming a circulation mass, and in a reception or recovery enclosure which communicates with the top of the impregnation enclosure;
then, for an appropriate period of time to cause the liquid thus held under pressure to pass from the supply enclosure through the impregnation enclosure, in an upward vertical direction, towards the reception enclosure or recovery under the action of a sustained overpressure communicated to the air acting on the liquid reserve in the supply enclosure with respect to the air in the receiving enclosure retaining the initial pressure while the reserve of liquid, passed into the recovery chamber, is returned directly from the latter to the supply chamber, without passing through the impregnation chamber, under the action of a sustained overpressure communicated to the air acting on the liquid in said recovery chamber relative to the air in the supply chamber;
and, finally, again causing the passage of liquid through the
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the impregnation chamber and the subsequent repetition of the subsequent 16ns until sufficient impregnation of the wood.
According to this process, the impregnation in the impregnation chamber therefore takes place by periods of combined pressure and upward circulation alternating with periods of pressure alone.
It should be observed that instead of starting, during an impregnation operation, to cause the circulation of the liquid only from the moment when the initial pressure is obtained, one could possibly, if desired, achieve this circulation also as the pressure gradually increases until the desired initial pressure is obtained.
Whether the impregnation of the wood is carried out in a horizontal autoclave according to the method used in the great majority of cases until now, or that it is carried out by any other method in use until now, one is entitled to suppose that if none of these previously adopted methods takes sufficient account of the natural laws explained above and from which the new process according to the invention is inspired, this is due to the serious difficulty of practically achieving an apparatus which allows, by the simple action of an air compressor or equivalent apparatus, to ensure automatically, at the same time as the maintenance under a determined pressure of the impregnation liquid in enclosures which must for this purpose necessarily be closed, a continuously repeated circulation of said liquid,
comprising an upward path through the impregnation chamber between a starting chamber and a traffic terminating chamber which must be distinguished (because otherwise the uniformity of pressure in the - seems of the enclosures would make it impossible to circulate under pressure in a determined direction '), while however the return of the circulating liquid to the departure enclosure, so that this liquid can be put back into circulation, must be ensured without the said liquid passing through the aforementioned impregnation enclosure, because for this return from the end enclosure to the circulation outlet enclosure, it would have to pass through the said impregnation enclosure in a downward vertical direction and therefore in opposition to the very principle of the process.
The apparatus provided according to the invention for carrying out the pro-
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This product completely solves these difficulties in applying the latter, and also has the advantage of constituting a homogeneous assembly which can be placed on an easily displaceable rolling frame, which makes it possible to carry out the impregnation in a very large way. more economical than previously thanks to the fact that this apparatus according to the invention, which is of relatively uncomplicated construction and whose simple and automatic operation, once started, does not require experienced labor, can be easily returned on site and used at the various places of felling and cutting or use of the wood to be impregnated, which would be impossible with the sites and impregnation installations known to date.
This apparatus according to the invention is constituted by a vertical autoclave which comprises in substance: a central impregnation chamber with metal walls, preferably cylindrical in shape, closed at the upper part by a removable cover and intended for contain the timber to be treated; a closed chamber, also with metal walls, which annularly surrounds the central chamber and is divided by a horizontal partition into an upper annular compartment and a lower annular compartment, the latter in direct and permanent communication with the bottom of the central chamber; an air pump or air compressor or the like, attached externally to the apparatus;
distribution and communication pipes, accessories and ancillary devices suitable for ensuring, by the action of the air pump or its equivalent, first of all the setting under a determined initial pressure of the air in the two annular compartments and a mass of impregnating liquid fill the central chamber as well as a reserve of this liquid contained in the lower annular compartment, and then, repeatedly and while said initial pressure is substantially maintained , the passage of the aforementioned liquid reserve from the lower annular compartment through the central chamber, in an upward direction, towards the upper annular compartment, followed by the direct return of said liquid from the latter compartment into the compartment inferior;
control and safety accessories, such as liquid level indicators, pressure gauges, and safety valves;
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allowing the escape of air from the closed annular compartments during liquid filling, and possibly a device for introducing the liquid under pressure.
An embodiment of the apparatus according to the invention is found, by way of example only, illustrated in a purely schematic manner by the accompanying drawings, in which: Figs. 1, 3,5, and 6 are axial vertical sections through the apparatus with the parts in the position they occupy during the phases of operation corresponding to liquid filling, a first and a second stage of liquid filling. obtaining the initial pressure, and ascending circulation with pressure maintained respectively;
and
Figs. 2,4 and 7 are fragmentary sections corresponding to figs. 1, 3 and 6 respectively and showing the suction piping of the air pump and the parts attached to it, in order to show the position of some parts that are hidden in figs. 1, 3 and 6 in question, in which this suction pipe is shown in dotted lines in order to distinguish it from the delivery pipe of the air pump.
In all the figures, certain members or accessories which in reality are distributed around the apparatus are, for ease of understanding and clarity of the description, all represented in the same plane.
Referring to the drawings, the apparatus comprises a central impregnation chamber Ç with a wall ± in cylindrical sheet metal. This chamber, of suitable height to contain the wood to be treated immersed in the impregnation liquid, has at its upper part an easily removable cover ±, and is provided with a perforated bottom s' situated at a level slightly higher than the lower edge of the cylindrical wall s. The central chamber Ç is surrounded by an annular chamber with a cylindrical sheet metal wall r forming the outer wall of the device, this chamber being closed at the top and at the bottom by a horizontal annular sheet wall.
This annular chamber is divided by a horizontal partition into an upper annular compartment B and a lower annular compartment A. Some distance below the perforated false bottom s' 1a, the central chamber 0 has a frustoconical bottom with a par-
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horizontal circular tie r 'which can be removed for cleaning the apparatus, that is to say the removal of the dirt which would be deposited at the bottom.
Each of the annular chambers B and A is provided with a water level indicator y, y 'extending over almost its entire height, a pressure indicator gauge x, x', and d 'a safety valve z, z'. A piping a 'terminating in the bottom of compartment A and controlled by a valve a can optionally be connected to a liquid pump contiguous to the wall r to allow the forced introduction of the impregnation liquid through the bottom of the. compartment!. This communicates, by means of a series of holes s "in the wall s, with the part of the chamber Ç located under the perforated bottom j. The top of the chamber Ç is connected to the bottom of compartment B by a pipe ± on which there is an isolating valve ± and,
below this tap, a check valve! which allows the passage of fluid from Ç to B, but opposes any passage in the opposite direction. Similarly, the partition n between compartments B and A is crossed by a pipe l 'in which is located placed a valve n and, below this valve, a check valve 1 which allows passage from top to bottom, but opposes passage from bottom to top.
The control arm of this valve n is at its free end connected by a pivot to a rod v along which a float w can slide, said control arm being designated by n '. On the rod v there are two adjustable stops v 'and v "(which can be constituted for example by nuts on a threaded part of the rod v), so that the float when coming to the end of its travel rising abutment against the stop v 'causes the opening of the valve n and coming at the end of its downward stroke abut against the stop v "causes the closing of this valve n, whose control arm n' is for this purpose arranged in so as to pass from a position 45 below the horizontal when the valve is closed to a position 45 above the horizontal when the valve is open, and vice versa.
Adjoined to the outer wall r is an air pump P of any suitable type, having the usual valves or valves at the inlet and outlet, and which can be actuated either by hand or by means of any motive force. convenient and available.
The suction of this pump P, via a pipe h, can, by means of
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a reversing or double-direction Eifé valve in communication either with a pipe i opening to the atmosphere, or with a general suction pipe which ends inside and at the top of the compartment A, to a three-way valve m which can put the pipe in communication either with the top of compartment A by a pipe o '(in which case the control arm of said valve is in a position at 45 au- below the horizontal), or with a pipe ending in the top of compartment B (in which case this control arm, marked m ', is in a position 45 above the horizontal) (see figs
2,4 and 7)
.Delivery is made from pump P via a general discharge pipe j which is subdivided into two pipes k and. This latter, which is fitted with an isolating valve j ", ends inside and at the top of compartment A to a three-way valve e which can put the pipe j 'in communication either with the top of compartment A by a pipe u' (in which case the control arm of this valve e is in a position approximately 45 above the horizontal), or with a pipe u "terminating 'in the top of compartment B (in which case' the control arm e 'of said valve ± is in a position about 45 below the horizontal). The free ends of the two control arms m 'and e' are connected to each other, and, by a pivot,
at the top of a rod ± along which can move a float q. On this rod are provided two adjustable stops p 'and p ", which can be constituted for example by nuts on threaded parts of the rod ± ,, so that when the float ± reaches the end of its upward stroke, it pushes the end of the rods or control arms m 'and e' in its highest position, while when said float reaches the bottom of its downward stroke, it lowers the end of these two control arms in its lowest position. It should be noted that due to the fact that they slide along rods fitted with stops,
the floats act on the respective control arms m 'and e' or n 'only when these floats reach the extreme point of their travel in each of the two directions, and have no action on the control arms in question during the duration of their ascent is their descent between these extreme points constituted by
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the stops p 'and p "or v' and v".
The operation of the device described is as follows:
When the appliance is put into operation for the first time, it must first be filled with the required quantity of impregnation liquid, taking into account the volume occupied by the load of wood. For ease of loading and unloading, the timber to be treated should preferably be placed in a slatted metal basket, provided with a slightly raised bottom, also slatted. The cover t being removed, the wood contained in this basket (which is not shown in the drawings) is placed in chamber Ç, the cover of which is then replaced and fixed. The taps b and d are open, all the other taps being in the position illustrated by fig.l and fig.
2.Open tap a and pump liquid into compartment A through pipe a '. The liquid simultaneously rises in
A from which the air is expelled by the tap b, and in Ç, which communicates with the bottom of A by the holes s "and the perforations of the false bottom SI.LA rise of the liquid in (3 tending to compress the air in this chamber, this air is expelled in B by passing through the open valve ç and by lifting the check valve f from its seat, and from B this air passes into the atmosphere through the valve d, also When the indicator tube y 'shows that the liquid in A has reached a sufficient level (i.e. the level shown in fig. 3) the tap b is closed, so that when the we continue to pump liquid,
the air trapped in the top of A offers resistance while the air in Ç can continue to escape through c, f, B and d, and therefore the liquid continues to rise in (3 only. It should be noted that in practice it is probable that, following the fact that as long as the tap b is open the air from A can escape without encountering any mechanical resistance while the air from (3 must overcome the slight resistance of valve f, the liquid will rise faster in A than in Ç, but as soon as valve b has been closed,
the liquid level in Ç will catch up with the level in! before passing it as explained above. The liquid continuing to rise in C ends up overflowing through the 'piping ± and arriving at the bottom of B. When the liquid reaches in B the necessary small height (this is i.e. approxima-
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tively the level shown in fig. 3, irlâique by the indicator tube y), the valve d is closed. The filling is then finished, and the tap ± is closed, so that A and Ç, on the one hand, and, on the other hand, are isolated. The tap a is obviously closed as soon as a quantity sufficient liquid has been pumped, i.e. at the same time as d.
We then proceed to obtaining the determined initial pressure at which it is desired to work and which must be substantially maintained throughout the duration of the impregnation operation proper. To this end, the valves j "and k 'are open, while the suction h of the pump is in communication with the atmosphere through the valve h' and the pipe i, as shown in figs.
3 and 4, from which it can be seen that no suction is possible out of compartment B despite the open passage between o "and o resulting from the high position of the float ±, because the valve h 'opposes to such an air intake out of B. Let us admit for ease of explanation that the desired initial pressure is 8 atmospheres. The pump P is turned on, and tends to deliver air towards A through j, j ", j ', e and u' (e being open to the passage from j 'to u' following the high position of the float q) and to B by j., k2¯ and k. The air capacity in A is smaller than that of B and must remain so because closing the valve ± prevents any passage of liquid from! by Ç to B,
but as the air meets more resistance to enter A than into B while on the other hand the communication permitted by the opening of the taps j "and k 'could allow during the suction phases of the pumps a compensating equalization of the pressure differences in these two compartments,
one could however assume that the air pressure will increase in the same way in A and in B. We will however suppose to take the more complicated case that the circumstances are such that the pump delivers in a given time quanti - air volumes strictly equal in A and in B and that since the available capacity is smaller for A than for B the pressure of 8 atmospheres will be obtained in A before the pressure in B has reached this value. then close the valve j "as shown in fig. 5 to continue pumping in B only until the 8 atmospheres are obtained in this com-
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The pressure rise in A and B can be followed by means of the pressure gauges x 'and.x. The pressure of 8
atmospheres being obtained in A and B, the tap is closed on * and the taps ¯ ± and j "are reopened to put the appliance into normal operation, that is to say for the actual impregnation operation, for which it suffices to simply continue pumping after having changed the position of the valve h ', so that the pump stops sucking out of the atmosphere in order to suck out of the line o.
During the pump suction phase, the latter, following the position of the valve m, sucks air out of B, creates a pressure reduction in this compartment (say 0, x atm.) And causes by there a demand for liquid from A to B through
C, g, c and the valve! which is lifted from its seat, until the equilibrium between the pressures of A and B is re-established (which therefore takes place for an average pressure between 8. atm.
and
8 - O, x atm., That is, a pressure of 8 - 0, x + O, x = 8 - O, x 2 in B and of 8 - O, x / 2 in A). the discharge phase of pump P, a quantity of air equal to that which has been sucked out of
B is, following the position of tap j "and tap ± (see figs. 6 and 7) discharged into A where it produces an overpressure (also O, x atm.) Which forces part of the liquid from A to pass towards B after passing through C, g, c and the valve! which is forced to move away from its seat, until the balance between the pressures of! and B is re-established (which will take place for a pressure of 8 atm.
as the mean between the pressure 8 - O, x / 2 + O, x =
8 + O, x / 2 atm. Which exists in A as a result of the addition of the overpressure O, xatm. To the pressure 8 - O, x / 2 which existed in this compartment.
2 ment when the discharge has started, on the one hand, and the pressure of 8 - O, x / 2 which exists in B when the liquid expelled by
2 the repression in A begins to arrive in B, on the other hand).
1, it can therefore be seen that following a complete cycle of action (suction and delivery) of the pump, the pressure in the two compartments A and B has again become a pressure of 8 atm. value from which it deviates only very slightly during the interval, and that liquid passes continuously from A. to B. through C. In practice, however, this liquid passage will not begin until, by the ac- maintained position of the pump, the suction in B and the discharge
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in A will have created in! a sufficient overpressure to overcome the resistance of the valve never from this moment the operation will be done in the way which has just been described and when following the lowering of the level of the liquid in A simultaneously with its rise in B,
float 1 will weigh on stop p "and float w will push stop v 'upwards, the position of valves m and e (by the first of these floats) and of valve n (by the second) will be automatically inverted .
From then on, the tap m will allow suction out of the compartment through o ', o, h' and h and the tap !. will allow the discharge into B through j, j ", j 'and u", while the valve n will be open. Consequently, for the same reasons as those which cause the passage of the liquid from A to B when the pump sucks out of B and back into A as explained above, the suction out of A and the discharge into B will pass the liquid from B to A, but with this difference that the liquid, pushing the valve l away from its seat, passes directly from B to A through passage l 'whose valve n is open, because the valve! opposes any passage of liquid from B to A through C. the liquid which thus rises in A and falls in, .B ends up causing the float ¯% to act on the stop p 'and the float w to act on the stop v ",
so that the first of these floats again inverts the position of valves m and e and the second inverts again the position of valve n, and the parts are therefore again in the position shown in figs. . 6 and 7: from then on, the liquid passes again from A to B through C as explained previously, and the cycle of operations is repeated in this way, always fully automatic and by simply keeping the operation in operation. the pump, as long as it is considered necessary to obtain a suitable impregnation of the wood being treated.
In practice, however, the operation does not take place quite in the way which has just been described with regard to the float w and the valve n, these members only playing a passive role and rather constituting safety devices, the usefulness of which is felt particularly during the unloading of the device, as will be seen below. In fact, during the impregnation operation proper (that is, say while the device is working with
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periods of passage of liquid from A to B by ± alternating with periods of liquid return directly from B to!), the valve n remains constantly open. This difference compared to the operation of the float w and of the valve n as explained above results from the following considerations:
Of course, account must be taken of the quantity of liquid which penetrates into the wood, although this quantity is relatively small in relation to the total mass of liquid in the apparatus. Therefore; during the initial filling, it is necessary to ensure that, by means of a suitable position of the stopper 121, the float ± is submerged and there is above the liquid necessary in A to bring the float ± to push in its highest posi- tion the arm and the arm e 'an excess of liquid sufficient to compensate for the quantity of liquid which is liable to penetrate into the wood during the total duration of the At the start of the impregnation operation,
ie the first time liquid has passed from! towards B through Ç., the action of the pump P will therefore first pass into Ç the above-mentioned excess of liquid, and then what we can call the normal mass of circulation constituted by the quantity of liquid in A between the high level to be reached so that the float ±, acting on the jet stopper, complete ambras m 'and e' their movement upwards, and the low level to be reached so that this float, acting on the stop jetasse complete their lowering movement with these same arms.During the rest of the operation, the excess of liquid (which decreases in importance as the penetration progresses during each passage of liquid through C) will remain in Ç,
because the quantity of liquid which returns directly from B to A is always the same and equal to the mass of circulation, since the float ±, starting from the low point, always the same, where it has brought the valves to the desired position to cause the start of the delivery of the pump P into B (with suction out of A) and therefore the passage of liquid from B into A, inverts the valves m and e and therefore stops this passage as soon as the liquid in! will have reached a sufficient level so that this float q, by its thrust on the stopper pj, will have brought the arms m 'and e' to the
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011 high, on the other hand, after quantity
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which enters the wood during each pass through Ç, the normal circulation mass which leaves A never arrives whole in B, so that the quantity which arrives in B must each time be supplemented by a quantity taken on the excess in reserve in B to allow the return in A of a quantity must be equal to the normal circulation mass, since the interchange of valves m and e takes place only for extreme positions invariable values of the float ± which require in A a movement of liquid equal to this normal circulation mass, and that consequently the pump delivers into B and sucks out of A as long as A has not received a quantity of liquid equal to the normal circulation mass,
just as this pump delivers into A and sucks out of B as long as a quantity of liquid equal to the said circulating mass has not been driven out of A. It follows that after each passage of A towards B by ǯ the extreme point of rise of the liquid in B becomes lower. Now, one is obliged to place the stop v 'low enough so that at the end of the operation, while the point ex- level in B reaches its lowest relative value., the float can open the valve n at the moment when the float 'by its action on the stop p "inverts the position of the valves m and e (because if the stop v 'should be placed higher,
the float would act on the stop p "before the valve n was opened and the pump would stop pumping into A so that the level in B would never reach the desired value for the float to act on the stop v 'and the valve n would remain closed indefinitely while the pump P would compress air in B, which would paralyze the operation of the device). Therefore, at the start of the operation, when the extreme point of rise in B reaches its value maximum, the float will act on the stop v '(following the relatively low position of the latter) before the totality of the normal circulation mass has left A and therefore before the float ¯% has reached the necessary lower limit to act on the stop p ".
The valve n will therefore be already open while the pump is still pumping into A and sucking out of B. This does not present any disadvantage, however, because an overpressure of air will always tend to exist in A as long as the distribution of the pump is not inverted, and like the
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check valve 1 opposes any passage from A to B, the liquid from A will continue to be forced through C to B (where it will submerge the float w) until the float ± has reached a sufficient level. down to act on the stop] ± * so as to reverse the position of the taps m and. At this time,
pump 1 will start to pump into 3 and suck out of A and drive the liquid out of
B in A through the non-return valve 1. On the other hand, it is understood that as, as explained above, the quantity of liquid which returns each time directly from B to A is always equal at the mass of circulation, the extreme point of the descent of the liquid in B will be lower at the end of the impregnation operation proper than at the beginning, following the gradual decrease, for the reasons already explained more top, of the excess liquid which remains in B as a reserve to compensate for the quantity of liquid which penetrates into the wood and thus allow the return in A of an always equal quantity of liquid.
as one can imagine that there would be a great inconvenience if the valve closes so little that it is before the float ± has been able to act on 1s. stop p '(because in this case the liquid in A would no longer reach the level necessary for this float 1 to be able to act on this stop p' and the pump P would still continue to flow back into B and suck in A, which would paralyze the operation of the appliance) safety requires placing the stop v "slightly lower than the position for which the float w would cause the valve n to close when it reaches the lowest extreme point of the descent of the liquid. We can therefore see that the valve n remains permanently open in practice, but this fact has no disadvantage, because as long as the pump P sucks out of B in order to deliver in A overpressure in A,
which can not cause any passage of fluid through the open valve n following the existence of the valve 1 which opposes it, necessarily passes the liquid from A to B through C, while when the pump 3? sucks in A to discharge into B, the overpressure in this last compartment, not being able to pass any fluid towards Ç following the existence of the valve ±, which opposes it, necessarily makes the liquid pass directly from B to A via open valve n and valve 1. Automaticity therefore depends solely on the action of the float
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on the m and e pump distribution valves.
However, one could adopt a more advantageous alternative solution, which would consist in placing the tap n on the same axis of rotation as the taps m and e (the valve 1 being kept but preferably placed above the tap n) and to activate the 'three valves m, e and n by the same float q, the float w of compartment B being removed. There would then be a positive operation of the valve n and absolute synchronization of its opening and its closing. closing with the reversal of the m and e valves, and consequently with the changes in the.
distribution of the pump @, that is to say with the passage from the discharge in A with suction in B to the discharge in B with suction in A, and vice versa). In this way, variations in the extreme rise levels and the descent of the liquid in B, which result from the penetration into the wood of a part of the liquid which passes through Ç, would no longer have any influence on the operation of the valve n, which would always ensure exact- at the right time the passage of the required amount of liquid.
The actual impregnation operation being completed, it is a question of unloading the apparatus, and for this purpose it is necessary to first cancel the pressure existing in A and Ç to avoid the ' liquid splashing out of Ç when removing cover t.
For this purpose, the valve b is opened, which allows the escape of the air which is under pressure (about 8 atmospheres) in A. As soon as the pressure drops in A, the remaining liquid in B (where the pressure of about 8 atmospheres is maintained) precipitates in A through the valve n remained open and the valve!, and this until, t, has flowed from B into A the small amount of liquid necessary for the level in B to drop sufficiently so that the float w by its weight on the stop v "closes the valve n and thus prevents any subsequent passage of 33 worms!,
at which point the liquid in B has reached the low level it had at the end of the initial filling. Allow the air in A to decompress by exhausting through the valve b until the manometer x 'shows that the pressure in A is no more than that which corresponds to the difference in level of the liquid between A and C filled, this to avoid any fall.
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you of liquid in (3.
It is then possible to safely remove the cover t and remove the wire basket from the central chamber Ç. re-channel containing the impregnated wood. Once this operation has been completed, it is necessary to reload the device, and to add the quantity of liquid used for the impregnation as well as to compensate for the differences between the mass of liquid required in the whole which may result from the differences in volume occupied by each load.For this purpose, the valve b is opened again until, by passage of liquid from Ç to A by virtue of the principle of communicating vessels, the level indicator y 'shows that the liquid level in A is exactly that which existed there at the end of the initial filling (therefore including the excess' which submerged the float ±),
and the slatted basket containing the new load of wood is introduced into C. It is then observed that following the passage of liquid from C into A through s', s "to recreate in A the excess of the liquid in question, which no longer existed at the end of the impregnation operation which was completed, there is in ± after the introduction of the new load of wood a lack of the liquid necessary to fill Ç up to at the top edge,
which missing is increased or decreased by a volume of liquid equal to the volume in less or in more respectively of the new load of wood compared to the load whose impregnation has just been completed. It will therefore suffice to add directly to the top of A (or introduce there by means of the pump connected to the pipe a 'while the valve b is closed) the quantity of liquid necessary to replace the missing one so that the liquid in;
± reaches, when the new load of wood is there, the upper edge of C. Therefore, as C is full and as the liquid reaches in B as well as in A the level which existed at the end of the filling initial which was mentioned above, so that after putting the cover back on t just recreate in! only the initial pressure of 8 atmospheres by activating the pump P with the valve j "open and the valve k 'closed, and the new impregnation operation can then begin by proceeding in the same way as for the previous operation.
The operation of the device can therefore be summarized as follows:
Initial filling.-Make sure that j "and k 'are closed
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and until b, c and d are open; -open and pump through a 'until the desired initial level (including the excess liquid intended to compensate for the quantity which will penetrate into the wood) appears in; -close b; - continue pumping until indicates that the liquid level in B is just sufficient so that the weight on v "of the float w, when it comes down, just makes it close the valve n; - then close a , c and d.
Obtaining the initial pressure of 8 atmospheres. - Make sure that h 'is in the desired position so that the pump P sucks out of the atmosphere (therefore by i); - open j "and k' and put P in action ; -when x 'marks 8 atmospheres, close, then continue to operate P until x also marks 8 atm and then close k'.
Impregnation proper.-Reopen j "and simply operate P until the total time required for the load to be impregnated has elapsed.
Unloading.-Open b until x 'indicates only a pressure equal to the difference between the level of the liquid, reaching the cover t, in 0 and the level in then Close b; - remove the cover t and remove from Ç the basket which contains the impregnated wood.
Reloading. - Open b again until y 'shows that the liquid in A has risen to the same level as at the end of the initial filling, then close b and insert into Ç the basket which contains the new load of wood to be impregnated.
Return the device to the required state for a second or new impregnation operation proper - Add to C the quantity of liquid necessary to compensate for the lack which will be observed so that C is refilled up to its upper edge; - replace the cover @; - activate P until x 'marks 8 atmospheres, taking care however that k' is closed before activating P; and also taking care that h is in the desired position to aspirate out of i; -change the position of h 'as soon as 8 atm. are reached in A; -the apparatus is then ready for the operation of actual impregnation, for which it suffices to actuate P and subsequently proceed as explained above.
It should be noted that one could foresee an excess of liquid
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sufficient to be exhausted only after the impregnation of several loads.
It should also be noted that if desired, the pump connected to the liquid supply line a 'could be omitted and filling could in this case be done by pouring the liquid into 0 from above. In this case it would be necessary to proceed as follows:
fill A to the desired level (thanks to the communication of A with C through the bottom of the latter) while b is open, then close b, put on the cover after continuing to fill C Until its upper edge is reached, and pass the desired quantity of liquid through E by means of air pumped by in
A while d and c are open This result is reached, close d and ±, reopen b after removing the cover t so that the liquid of A rises by communication with C. (in which the level is higher) until so that the level in A, which had fallen while P was in action to expel liquid towards B through C, has returned to the desired initial level. Then close ±,
add to C a quantity of liquid sufficient to compensate for the quantity which has passed into A, so that Ç is again filled to its upper edge, then replace the cover t. The initial filling is then completed, and we can start in the same way as that explained above, obtaining the initial pressure of 8 atmospheres (or any other chosen value). that j "is open and k 'closed when the initial filling is effected in this manner without a forced liquid supply pump.
The apparatus may be placed on a rolling frame, and in order to easily and quickly perform the loading and unloading of the apparatus, an auxiliary device devised by the same inventor and forming the subject of another patent application will be made. preferably used to remove from the impregnation chamber the slatted basket which contains the impregnated woods and to introduce therein the basket which contains the wood to be impregnated. The auxiliary device in question is specially adapted to the apparatus of impregnation. after the invention.
It should be understood that the execution details of the device
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may be modified without departing from the principle thereof, and in particular that the location of certain components or accessories may be different from that shown in the appended drawings provided that the functions essential are maintained:
thus, for example, the line o "could extend inside the compartments B and A, and the line ± instead of passing through the upper part of the compartment B could have a flexible part which could be detachably connected. at the top of the cover t so as to avoid the subsistence of an air pocket in the top of 0, (pocket which however does not present any inconvenience since its pressure always equilibrates with that which resides in A parsuite permanent communication between A and C through the bottom of the latter compartment).
CLAIMS
1.Rational process for the impregnation of wood by forced ascending circulation of the impregnation agent, characterized by the fact that the woods are subjected not only to the action of the impregnation agent under a determined pressure maintained, but in addition to the action of an ascending vertical circulation of this liquid impregnation agent.
2.Rational process of impregnating wood, according to claim 1, characterized in that the wood is subjected to the upward vertical circulation maintained by the impregnating agent by periods alternating with periods during which the pressure - initial operating condition is maintained without circulation of the impregnating agent.
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