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" Perfectionnements aux procèdes et aux appareils pour le La- vage des gaz ".
La présente invention se rapporte à un prooédé et à un appareil pour laver les gaz tels que l'air ou les gaz de che- minées (gaz de oombustion); elle se rapporte incidemment à réa- liser l'humidification de l'air ou d'un autre gaz si cela devient désirable.
On a trouvé que l'extraction de la poussière de l'air ou des fines poussières etparticules solides telles que les particules de cendres ou de poussier contenues dans les gaz de combustion, peut être réalisée d'une façon satisfaisante avec le procédé faisant l'objet de cette invention, tandis qu'avec les méthodes existantes de séparation, un certain pourcentage de matières solides fines en suspension échappe inévitablement à l'opération ,le lavage, à moins que cette opé- ration soit continuellement répétée, ou que le gaz traverse un tel espace que l'opération devient totalement impraticable pour les usages industriels.
L'objet de la présente invention et son but consistent à
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laver et nettoyer l'air et les gaz analogues assez soigneuse- ment pour que sensiblement tous les gaz solubleset les matiè- res en suspension, aussi bien les grosses que les fines, soent extraits efficaoement dans la proportion désirée; ceci est effectué avec le minimum de consommation d'énergie, incidemment avec le minimum de liquide employé pour le lavage, et en même temps, avec des limites dans l'espace et dans le temps qui rentrent bien dans les conditions requises en pratique.
On est arrivé à obtenir ce résultat avantageux en distri- buant le liquide de lavage sous forme d'un brouillard dans la partie centrale de la massa cylindrique en rotation du gaz à nettoyer. De préférence, et avantageusement l'atomisation du brouillard est suffisamment fine pour que les particules indi- viduelles de liquide pulvérisé approchent de la dimension mi- nimum des particules de poussière à extraire.
Un tel brouillard possède une force vive insuffisante pour traverser la masse de gaz qui l'environne; aussi, afin qu'il la traverse complète- ment et pour provoquer un contact complet et intime du brouil- lard et du gaz avec les matières solides en suspension, la ga masse gazeuse est mise en rotation ou entraînée en spirale au- tour d'un axe central d'où lebrouillard est distribué.
Cet entraînement de la masse gazeuse en spirale doit être effec- tué, à, une vitesse suffisante pour créer une action centrifuge- mesurable sur les matières solides qu'elle contient, en même temps que sur les gouttelettes pulvérisées; de plus, il fait que ces gouttelettes pulvérisées sont entraînées vers l'exté- rieur à la périphérie de la masse cylindrique lorsqu'elles sont prises par cette masse. Il en résulte par suite que la subdivision initiale intime du brouillard provoque un mélange complet et intime du brouillard liquide et des matières solide, en suspension, ce qui produit l'humidification complète des matières solides en suspension. Ces matières humidifiées par suite de l'accroissement de leur densité, gagnent l'extérieur et frappent oontre les parois mouillées du conduit ou de la
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chambre.
De plus, des particules de brouillard qui n'ont pas été utiliement employées à humidifier les matièressolides, son); envoyées, travers la masse de gaz, et rencontrent les parois de la chambre. Il doit être évident pour ceux versés dans le métier que pour réaliser avec succès le but proposé, le liqui- de, en excès de la quantité requise pour humidifier les matiè- res solides contenues dans le gaz ou dans l air, doit être em- ployé, cet excès de liquide allant à travers la colonne d'air ou de gaz et frappant les parois du récipient sous l'action de la force centrifuge.
Si le gaz est oapable d'absorber une cer- taine quantité d'un liquide vaporisable tel que l'eau, le vo- lume de liquide de lavage employé doit être encore augmenté pour accomplir l'arrosage nécessaire des matières solides aveo le liquide en supplément du volume qui doit être évaporé par le gaz environnant.
L'emploi d'un brouillard pulvérisé finement divisé qui humidifie totalement la totalité des matières solides conte- nues dans le gaz augmente sensiblement la masse des très fi- nes particules par absorption directe de l'eau des courants gazeux qui possèdent une humidité relativement très élevée.
Cet accroissement de la masser des fines partioules est un faoteur important pour la réalisation de la séparation .
De plus, un état de grande humidité dans le courant gazeux est au détriment de la rétention par les particules de pous- sière des charges électriques, lesquelles agissent autrement pour maintenir chaque particule isolée à la fois des autres particules et des parois de la chambre de traitement. En d'au- tres termes, un état de grande humidité due à l'introduction du brouillard de lavage aide à surmonter uneautre difficulté inhérente à l'enlèvement satisfaisant des poussières. Sous ce rapport il est évident que plus les particules sont fines, plus est grande la force électrostatique en comparaison du poids de ces particules.
Ainsi, avec les plus fines poussiè- res de l'ordre de 1 à 4 microns, il est probable que l'enlè-
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vement effectif ne peut être assure, excepté dans des conditiou de grande humidité ou par quelque autre méthode pour modifier l'état électrostatique.
Bien que l'on ait décrit une réalisation préférée de l'in- vention dans laquelle on emploie un brouillard finement divi- sé dont les gouttes individuelles ont une force vive insuf- fisante pour traverser complètement le courant gazeux, néan- moins il doit être entendu que la distribution d'un brouil- lard liquide dans le tourbillon ou la partie centrale d'une masse gazeuse tournante et généralement cylindrique, présen- te/nombreux avantages intéressants par rapport aux méthodes précédemment employées;
en effet, l'action centrifuge engen- drée par la rotation de la masse gazeuse attire vers l'exté- rieur à la fois le surplus du brouillard qui aurait éLé autre-- ment entraîné et aussi les particules mouillées de matières collectées, ceci jusqu'aux parois de la chambre dans une po- sition commode pour la collecte et l'évacuation; ceci permet, en conséquence, la sortie du gaz lavé sans entraînement de ma-. tières solides ou liquides.
Dans la réalisation la plus simple et la meilleure jus- qu'ioi conçue de l'invention, on a trouvé que le traitement ou le lavage des gaz peut être admerablement réalisé dans une chambre sensiblement verticale ou de section généralomentcir- culaire; une ou plusieurs pulvérisations radiales de liquide sont effectuées à partir de l'axe de cette chambre dans une masse gazeuse environnante qui monte en spirale à travers la chambre. Le gaz, est admis, de préférence, à l'extrémité infé- rieure de la chambre dans une direction anentielle par rap- port à cette chambre et avec une vitesse suffisantepour main- tenir un mouvement en spirale déterminé.
Cette vitesse peut ê- tre engendrée par un ventilateur de pression qui souffle le gaz ou l'air dans l'extrémité inférieure de la chambre ou par un ventilateur aspirant qui aspire continuellement l'air ou le gaz à l'extrémité supérieure de cette chambre. Le ou les
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brouillards liquides sont, de préférence, fournis au gaz par une ou plusieurs têtes tournantes de pulvérisation qui sont disposées en tandem suivant l'axe longitudinal de la chambre; ces têtes sont, par construction, oapables de distribuer des volumes relativement importants de liquide traitant dans un état finement atomisé.
Il est évident qu'avec cette méthode, si le liquide de la - vage employé est l'eau, il se produit inévitablement une hu- midification de l'air ou du gaz, et on a trouvé, en oonséquen - ce, que la présente invention s'applique admirablement pour le traitement des gaz par lavage et humidification combinés de ces gaz.
Aux dessins annexés on a représenté une réalisation pré- férée de l'invention.
La figure 1 représente une élévation avec coupe partiel- le d'un appareil particulièrement oonçu pour le lavage et l'humidification de l'air;
La figure 2 est une vue en plan du dessus de l'appareil représenté à la figure 1; la figure 3 est une vue partielle représentant en plan le dispositif de pulvérisation; la figure 4 est une coupe du dispositif de pulvérisation et de l'élévateur de liquide; la figure 5 est une forme modifiée du dispositif de pul- vérisation; la figure 6 est une coupe par un plan vertical d'un ap- pareil partioulièrement adapté pour le lavage des gaz de com- bustion ainsi que pour l'enlèvement des cendres légères, du poussier et des matières solides similaires contenues dans ces gaz;
la figure 7 est une vue de détail représentant le dispos- tif pour distribuer l'eau aux disques pulvérisateurs dans 1'a areil de la figure 6.
En se référant aux dessins, il doit être observé que le
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gaz à nettoyer est introduit au voisinage de l'extrémité in- férieure d'une chambre cylindrique,dans une direction tangen- tielle afin d'imprimer un mouvement en spirale au gaz à tra- vers la chambre. La vitesse de ce gaz pendant tout son passa- ge à travers la chambre est maintenue à une valeur suffisante pour provoquer une action centrifuge sur les matières solides ou liquides qu'il contient; ceci fait que les particules li- quides ou solides de densité supérieure à, oelle du gaz sont dirigées transversalement en travers du chemin suivi par le gaz vers la périphérie de la masse cylindrique de gaz.
L'inté- rieur de la chambre dans tous les cas est sensiblement dégagé des obstructions qui arrêtent ou entravent d'une manière quel- conque le libre écoulement du gaz à travers cette chambre* La partie centrale de la chambre, suivant son axe, est prévue avec un ou plusieurs dispositifs pour introduire une pulvérisation radiale de liquide dans le tourbillon de la masse gazeuse qui se meut en spirale.
Le brouillard ainsi pulvérisé est do pré- férence, introduit par une série de disques tournant rapidement dont la vitesse périphérique approche de trois mille mètres par minute environ.Ces têtes de pulvérisation sont capables d'assurer la production d'une fine atomisation de brouillard liquide suffisante pour toucher et laver toutes les particule) solides du gaz ou de l'air quel que soit leur état de fines- se ou de subdivision. Par suite de la disposition du système pulvérisateur et par suite aussi de la forme cylindrique de la masse de gaz, toutes les particules du brouillard ont la même distance à parcourir à travers la masse de gaz avant de toucher la paroi périphérique de la chambre.
De plas, toute matière entraînée avec le gaz doit rencontrer une ou plusieurs lames radiales de brouillard liquide avant de sortir de la chambre. Le gaz, de préférence, s'échappe de l'extrémité supé- rieure de la chambre à travers un passage de décharge placé au centre, lequel a une seotion comparable à oelle du tuyau d'entrée. Ainsi , les gaz ont à se déplacer vers l'intérieur
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et en sens inverse de l'action centrifuge,- en provoquant et en assurant une très fine séparation des particulessoli- des et liquides avant la sortie de la chambre.
Aveo cette méthode , le brouillard liquide peut être distribué dans un état d'atomisation si fine que normalement au moins la ma- jeure partie de ce brouillard, s'il est vaporisable, se trouve complètement dissipée dans le.gaz qui l'environne et sa, force vive initiale l'emporte sur une courte distan- ce à partir de son point de distribution au voisinage du bord du disque pulvérisateur. Ceoi signifie qu'un brouil- tel lard dans un/état de fine atomisation provoquera nécessai- rement le contact le plus intime entre le liquide et les matières solides finement dimisées contenues dans l'air.Un tel brouillard cependant serait entièrement ineffioaee s'il n'était pas combiné avec une méthode propre à entraîner et à assurer le contact de ce brouillard liquide à travers la seotion entière de la masse gazeuse.
Ceci est réalisé dans la présente méthode en distribuant ce brouillard finement atomisédans une masse degaz tournante qui l'entoure,la- quelle est destinée par construction à entraîner le brouil- lard/liquide qui est distribué dans le tourbillon de la mas - se gazeuse aveo une force vive normalement insuffisante pour faire qu'il traverse cette masse vers l'extérieur; et par suite de l'aotion de la force centrifuge, ce brouillard gagne vers l'extérieur les parois environnantes de la cham- bre.
Ce mode d'opération, c'est-à-dire l'introduction d'un brouillard liquide dans un état d'atomisation extrêmement fine avec la réalisation d'un oontaot intime entre le brou- lard et le gaz en)vertu de la vitesse du gaz et de la diree- tion de son mouvement, présente une grande importance; cet- te méthode se distingue d'une façon sensible par les résul - tats obtenus par rapport à la simple introduction d'une pur- vérisation en fosses gouttes qui est destinée à traverser la masse gazeuse environnante, grâce à sa force vive- ini-
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tiale.
Dans un tel cas, le nettoyage ou le lavage dépend partiellement de ce contact variable et incomplet tel qu'il est causé par la pulvérisation grossière elle-même; il dépend surtout du contact du gaz avec les parois envi- ronnantes mouillées de la chambre. L'adjonction de passa- ges sinueux, de chicanes, et de cloisons de diverses sor- tes agencées pour être initialement humides et maintenues humides pendant le lavage, est une reconnaissance tacite de la remarque ci-dessus dans les appareils existants.
Dans la réalisation de l'invention qui a été repré- sentée, l'opération est réalisée dans un récipient fermé ou compartiment constitué par une enveloppe 6. Le liquide à employer en vue de la pulvérisation est de préférence re- çu au fond du compartiment comme indiqué en 8. Le niveau du liquide est, de préférence, maintenu automatique et du liquide propre est amené par une valve actionnée par flot- teur laquelle Est indiquée dans son ensemble en 10. Le li- quide est élevé au système de pulvérisation, à partir du réservoir placé à la base, en passant par un tube élévateur repélé d'une façon générale par la référence 18.
Comme on le voit plus particulièrement à la figure 4, ce tube est d'une façon générale cylindrique sur toute sa longueur, mais il est prévu avec une partie conique restreinte 20 à son extrémité inférieur; oelle-oi en vertu de la réduction de section du tube sert à élever une paroi de liquide à l'intérieur du tube grâce à la pression exercée par la force centrifuge. Un groupe de systèmes pulvérisateurs est relié à la partie supérieure du tube élévateur; ces systè- mes sont disposés concentriquement par rapport à l'axe de rotation du tube et chacun comporte une surface distribu- trice généralement concentrique à l'axe de rotation.
Comme mindiqué plus particulièrement aux figures 1, 3 et 4, cha- que système pulvérisateur comprend une bande .cylindre 34 supportée par un moyeu ou voile radial 32 lequel sert éga-
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lement pour distribuer le liquide venant du tube élévateur à la surface cylindrique. comme indiqué plus particulière- ment aux figures 3 et 4 chaque organe radial servant de support est muni au voisinage de sa périphérie d'une série d'orifice ou de passages pour le liquide, lesquels fournis- sent le liquide sur la surface distributrice au-dessus et au-dessous du support; de là, il est transmis aux bords de pulvérisation supérieur et inférieur 35.
Il est visi- ble d'après l'examen de la figure 4 que les deux systè- mes pulvérisateur(sont pourvus chacun d'une surface dis- tributrioe circulaire et d'un voile de support. Le liqui- de du système pulvérisateur inférieur est distribué à travers les ouvertures 42 formées dans le tube élévateur et de là il est distribué de la manière précédemment d4- crite. Ces dispositifs pulvérisateurs comme indiqueplus partioulièrement à la figure 1, envoient,une série de brouillards dirigés radialement et finement divisés de sorte qu'il en résulte un mélange complet du brouillard liquide aveo la oolonne ascendante de gaz. Le tube éléva- teur et les dispositifs pulvérisateurs sont supportés com modément par un arbre 28 qui sert à faire tourner la tube et les systèmes pulvérisateurs.
L'arbre dépend d'un moteur d'entraînement 22 de forme conventionnelle, monté sur le compartiment de pulvérisation conme représenté. Le gaz à conditionner ou à laver est, de préférence, aspiré vers l'intérieur à travers une ouverture tangentielle 60 Moisi- ne du fond du compartiment au-dessus du réservoir de li- quide, et ensuite ce gaz monte vers le haut en même temps qu'il tourne en spirale le long des parcis circulai- res du oompartiment, traversant alors le liquide pulvérisé.
Le mouvement du gaz à travers le compartiment est engendré par un ventilateur à tirage induit ou aspirant, indiqué pas la référenoe générale 24 ; oelui-ci peut être monté directe - ment sur l'arbre 28 ou sur un prolongement de cet arbre,
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et il est susceptible d'imprimer au gaz la vitesse requise.
Pendant le passage du gaz à travers le brouillard, un cer- tain pourcentage de gaz est entraîné et évaporé pour oon- ditionner ce gaz; de plus, un certain pourcentage supplé- mentaire de liquide est inévitablement entraîné dans la colonne gazeuse sous forme de gouttelettes liquides. Le mouvement en spirale ou en tourbillon de l'air est si=±1- sant pour éjecter et précipiter le liquide entraînéhors de la colonne d'air dans la région au-dessus du brouillard, ce liquide, en majeure partie, rencontre les parois du com- partiment et retourne au fond du réservoir. Comme on le vor à la figure 1, l'orifice d'entrée 46 à travers lequel l'air humidifié passe au ventilateur est coaxial avec la chambre et sa section est relativement petite par rapport à celle de la chambre.
A mesure que la masse de gaz tourne dans la chambre, elle'passe à l'orifice d'entrée du ventilateur avec une grande vitesse et suivant un trajet courbe qui coopère matériellement à l'expulsion des particules entraînées. Avee les particules de liquide extraites de l'air sont réunies toutes les particules de matières étrangères telles que les poussièresrencontrées par le liquide et séparées.Après avoir traversé le brouillard, le gaz conditionné est emnené à l'extérieur par un conduit formé par un bouclier tubulai- re suspendu 46. En dehors de la, forme de système pulvérisa- teur représentée aux figures 3 et 4, on peut employer le système pulvérisateur représenté plus particulièrement à la figure 5.
Ce système pulvérisateur comprend une surfa- ce distributrice cylindrique 52 ayant un canal de liquide annulaire 54 prévu intérieurement. Le liquide est fourni à ee canal à travers une série de bras radiaux creux 56 qui relient la partie supérieure du tube élévateur 18 à des points séparés du oanal. Les bras servent en plus pour sup- porter et montrer l'organe distributeur. Grâce à la prévi- sion du canal annulaire, une amenée impo rtante de liquide est
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assurée pour la distribution à la. surface distributrice; le oanal sert de réservoir auxiliaire pour fournir une bonne quantité suffisante en tous temps, car le liquide est distribué à partir des bords pulvérisateurs supérieur et inférieur reliant la surface.
Quoique les deux formes du système pulvérisateur aient été pratiquées, on estime que la, forme de système pulvérisateur représentée aux figures 3 et 4 doit être préférée au système pulvérisa- teur représenté à la figure 5.
Dans le but d'éviter la turbulence dans le réservoir de liquide et)afin do permettre une clarification sensible du liquide vue de son réemploi , un récipient perforé 16 est immergé dans le liquide au fond du compartiment de façon à entourer l'extrémité inférieure du tube élévateur.
De plus, un bouchon amovible de vidange 14 est prévu pour vider le compartiment et le nettoyer si on le désire.
L'appareil représenté aux figures 1 à 5 est partiou- lièrement adapté pour le conditionnement et le lavage de l'air atmosphérique. Il est évident qu'en raison de la sup- pression de l'entraîsement, l'appareil peut être fait sous une forme massive et monobloo, l'air à laver et à oondition- ner entrant par la base et sortant au sommet exempt de tou- tes particules entraînées sans emploi de chicanes prolongées ou d'autres expédients auxquels on a communément reoours dans les appareils de ce genre. La figure 6 représente une forme d'appareil partioulièrement adaptée pour l'enlèvement des cendres légères , de la poussière et du poussier, et d'autres matières solides analogues en même temps que du SO2 gazeux provenant des gaz de combustion.
Dans cette oons- truction, une chambre sensiblement cylindrique et verticale 60 est prévue aveo un conduit tangentiel 62 à son extrémité inférieure, pour l'introduction des gaz..de oombustion. Ces gaz, après leur sortie de l'extrémité inférieure de la ohambre, vont en spirale à la périphérie de la cambre en une -il- re en
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colonne graduellement ascendante jusqu'à ce qu'ils sortent de l'extrémité supérieure par l'orifioe de sortie 64 placé au centre. Dans une position centrale, à l'intérieur de la cham- bre, et entre les extrémités supérieure et inférieure de cette chambre, on a une série de disques pulvérisateurs de liquide 66; ceux-ci sont montés sur un arbre vertical 68 qui est en- trainé par le dessus de toute manière convenable au moyen d'une poulie 70.
Cet arbre est pourvu de portée)supérieure et inférieure portant respectivement les références 72 et 74. Le liquide de lavage, en l'espèce de l'eau, est distribué à la chambre par les tuyaux 80 et ensuite il est amené par les branches 82 qui se terminent en forme de fourches perforées 83, aux surfaces des disques ; delà, il est envoyé radiale- ment vers l'extérieur et débita à partir des bords périphérice desdisques, Avec cette construction, la masse de gaz qui monte en spirale rencontre une série de pulvérisations radiales qui cheminent vers l'extérieur à travers la masse de gaz et frap- pent les parois de la chambre.
Ces parois sont maintenues con- tinvellement humides et les matières solides projetées contre les dites parois pendant l'opériation de lavage sont retenues et maintenues; elles progressent graduellement et coulent sur les parois pour être collectées dans le récipient 85 à la base de la chambre; de là, on extrait l'eau qui contient les matières solides à travers un tuyau 86. En raison de l'action oorrosive énergique des gaz sulfureux lorsqu'ils sont combinés avec l'eau sous formes de brouillard, les parties qui sont leur contact sont fabriquées en matériaux inattaquables;de plus, les parties de la chambre qui peuvent Etre corrodées au- trement sont protégées comme il est indiqué.
Il y a lieu de noter que l'intérieur de la chambre est à peu près complètement reaouvert de briques résistant aux acides comme indiqué en 90 il en est de même pour le fond et les parois'latérales du ré- cipient ; une oolonne de support 94 est complètement, entourée d'une gaine de plomb 96 laquelle à son tour est surmontée d'un
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manchon séparé en forme de tuyau de poterie ou un équivalente 97. Les parties mobiles telles que les disques, exposées au contact direct avec les gaz, sont, de préférence, fabriquées en alliage ferreux ayant une teneur élevée en nickel chrome ou une matière analogue inattaquable, à haute résistance.
Il est évident, d'après la description qui précède, que les deux types d'appareils ont un mode de fonctionnement iderr tique, et, qu'à l'exception de petites différences de construo- tion, ils sont physiquement similaires. Dans chaque cas, le gaz, qui peut être de l'air, est introduit à une extrémité de la chambre de traitement ; celle-ci a une forme générale- ment cylindrique et l'air est amené à tourner en spirale à l'intérieur de la chambre tandis qu'il progresse lorgitudina- lement ; il est finalement évaoué à travers un orifice placé au centre et dont le diamètre est sensiblement inférieur à celui de la chambre de lavage.
Dans les deux cas l'introduction du liquide pulvérisé est réalisée par une tête de pulvérisation tournante pour donner la fine atomisation requise, les lames de brouillard sont introduites dans la masse de gaz entre les extrémités d'entrée et de sortie de la chambre, et les têtes de pulvérisatian ont un diamètre suffisanment petit pour limi- ter l'introduction du brouillard à la région centrale, de sorte qu'une partie relativement importante de la section trans versale de la chambre est laissée libre pour un contact intine du brouillard distribué et du gazo Il est de plus, évident que la rotation des têtes de pulvérisation se fait dans le mêmesens que le mouvement de rotation de la masse gazeuse;
ainsi, quel que soit l'effet de rotation qui peut être impar- ti, par la distribution du brouillard, il tent à augmenter l'effet de rotation du gaz plutôt qu'à le diminuer. Le volume de liquide pulvérisé est entièrement distribué à partir du bord du ou des plateaux depulvérisation dans un état d'atomi- sation tellement fine que la force vive initiale est normallment détruite par le frottement dans la masse gazeuse avant qu'il
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ait accompli soneffet, tant qu'un autre expédient n'est pas adopté pour assurer l'achèvement de la traversée.
En plus de sa valeur pratique pour la séparation et l'enlèvement de pous- sières et matières solides à l'état finement divisé, le pro- cédé est également efficace pour la séparation et l'extrac - tion des gaz solubles dans un milieu liquide pulvérisé indé- pendamment du fait que le gaz ou l'air dans le procédé de traitement peut contenir des matières solides additionnelles qui doiventlêtre de même enlevées.
REVENDICATIONS.
1. Une méthode de lavage des gaz, caractérisée en ce quon distribue une pulvérisation radiale de liquide dans la partie centrale d'une masse de gaz enclose, laquelle est en- traîné dans un mouvement de rotation avec une vitesse sur- fisante pour propulser les gouttelettes pulvérisées,sous l'action de la force centrifuge, vers les parois environnan- tes de l'espace olos, et en ce qu'à. la fin on limite 11 évacua- @ tion du gaz par un orifioe central placé au de là de la zone de pulvérisation.