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Moyens pour le traitement,, par voie sèche. de matières pulvérulentes telles que. lea kaolins, talos ou autres analogues en vue d'en séparer les impuretés qu'elles contiennent. la présente invention a pour objet des moyens pour le traitement de matières pulvérulentes, telles que les roches kaoliniques, les cimente fins, on les talos par exemple.
pour en aéparer, par voie sèche, les impure- tés qui s'y trouvent mécaniquement Bolées. Dans le cas des roches kaoliniques ces moyens permettent, par un traite- ment exclusivement opéré par voie sèche, de séparer hors de ces riches le kaolin pur,en éliminant la silice libre et les micas. Bien entendu, le traitement total des matières de départ implique le traitement préalable usuel consistant à désagréger lesdites matières, à les broyer ;
la partie fine.-* le du traitement, à laquelle l'invention s'applique, ne concernant que l'élimination,hors de la poudre préparée, de toutes les impuretés, de manière à obtenir une poudre fine marchande,susceptible d'être livrée à l'industrie en vue de sa transformation ou de son emploi immédiat.
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L'invention consista, en partie, dans une appli- cation nouvelle et dans une adaptation, à une installation d'ensemble appropriée, d'éléments d'appareils, connus sono le nom de "cyclones", et qui sont actuellement employés pour le dépoussiérage de gaz.
L'invention comporte la combinaison ou instal- lation d'ensemble pour la sélection des matières pulvéru- lentes et elle porte enfin sur les perfectionnements apportés aux appareils connus du type cyclone.pour leur adaptation à l'application particulière à quoi ils sont ainsi destinés.
Ces appareils connus et qui, convenablement adaptés et aménagés à cet effet, constituent les éléments essentiels de l'installation et pour la mise en oeuvre du procédé de traitement objet de l'invention, comportent un tambour cylindrique à fond inférieur tronconique ouverte où, actuellement, les gaz à épurer sont admis, par refou- lement ou aspiration, dans un espace annulaire réservé entre la paroi intérieure dudit tambour et un conduit axial ouvert à ses deux extrémités, et qui plonge dans ce dernier à une profondeur convenable.
Les gaz reçoivent dans l'espa- ce annulaire formant, en général, conduit hélicoïdal, un mouvement de rotation, et les impuretés qu'ils contiennent en suspension sont ainsi chassées par la force centrifuge contre la paroi du tambour et sont recueillies à la partie basse de celui-ci, tandis que les gaz, ne contenant plus pratiquement aucune matière solide en suspension, sont évacués par l'embouchure du conduit axial.
Conformément à la présente invention, des éléments de oe type, autrement dit des "cyclones" sont aménage* pour le traitement. en vue de leur sélection, de matières
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pulvérulentes telles que les poudres de kaolin, les ciments fins, les talcs et autres analogues.
On se sert, pour ce traitement, d'un courant de gaz inerte on simplement d'un courant d'air pratiquement pur, au départ, et que l'on charge des matières pulvérulentes à traiter, par aspiration ou par refoulement à travers un appareil de chargement à alimentation de préférence oonti- nue. le gaz ou l'air est ainsi admis dans les cyclones qui, à raison de la fonction particulière qu'ils accomplissent dans ce procède,seront, dans ce qui suit, dénommés "cyclo- sélecteurs".
Dans ces éléments de l'installation, il s'opère en effet une sélection, une séparation par densités, en vue de l'élimination, avec le gaz d'entraînement, des poudres utiles à recueillir. Par centrifugation, les impu- retés, de masse plus importante,sont, à la sortie du conduit annulaire d'admission du courant qui les entraîne, chassées vers les parois des tambours, tandis que les poudres fines, de masse très inférieure, restent en suspension dans la masse gazeuse qui remplit la partie centrale du tambour, et s'échappent de la sorte, au travers du conduit axial, par l'embouchure supérieure de celui-ci, d'où ils sont dirigés vers des dispositifs de retenue, lesquels, dans la forme pratique préférée de réalisation de l'invention sont, comme cela sera indiqué ci-après, constituée par des filtres électriques d'un type connu.
L'invention sera décrite en détail, ci-après, avec référence au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est une coupe-perspective schématique d'une installation, conforme à l'invention, pour le trai- tement d'une matière pulvérulente telle que de la poudre de kaolin obtenue après séchage des terres, broyage et un
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tamisage pour l'élimination des impuretés les plus gros- sières;
La figure 2 est une coupe-élévation eéparée de l'un des éléments cyclo-sélecteurs qui entrent dans la composition de cette installation;
La figure 3 est un schéma d'ensemble d'une forme pratique de réalisation de l'installation;
La figure 4 est une coupe longitudinale axiale, schématique d'un élément "cyclo-sélecteur" combiné avec un dispositif auxiliaire particulier, conforme à l'invention, pour recueillir les produits sélectes;
La figure 5 est une coupe schématique partielle, analogue à celle de la figure 4, montrant une variante de ce dispositif auxiliaire;
La figure 6 montre de même une seconde variante dudit dispositif auxiliaire;
La figure 7 représente, en coupe longitudinale, une conformation particulière de la partie inférieure du tambour des cyclo-sélecteurs; ainsi qu'un mode d'exécution du conduit hélicoïdal d'admission du courant gazeux chargé des matières pulvérulentes à séleoter.
Pour l'application de l'invention, par exemple au traitement des kaolins, on désagrège, tout d'abord, par exemple dans un simple trommel, la matière brute, préalablement séchée, soit par simple dépôt sous un abri, soit avec le secours d'un séchoir en cas d'emploi de terres très humides. La matière désagrégée est tamisée à travers un tamis relativement grossier destiné à éliminer les gros silex et les impuretés susceptibles de détériorer les éléments de l'installation servant au traitement subséquent et conforme à l'invention.
Dans le schéma de la figure 1 qui montre une
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forme de réalisation de cette installation, a désigne un appareil de refoulement d'air, tel qu'un ventilateur, dont le conduit de refoulement est relié à. un distributeur rota- tif de type connu, b, disposé au point bas d'une trémie de chargement c.
A la sortie du distributeur, le courant d'air chargé de kaolin brut, qui a subi la préparation préalable rappelée plus haut (séchage, désagrégation, passage au tamis grossie, est refoulé, par un conduit d, dans une boîte fermée d'admission e, dans le fond inférieur de laquelle débouchent les tambours f d'une batterie de cyclo-sélecteurs. à l'extrémité inférieure f1 desquels s'échapperont des impuretés, tandis que les conduits axiaux g d'évacuation du courant d'air chargé du kaolin épuré traversent ladite boîte e et débouchent, par leur extrémité supérieure g3, dans un coffre longitudinal h, communiquant avec le dehors à sa partie supérieure, par 1'intermédiaire d'une batterie de filtres électriquesi, d'un type connu.
Le coffre h communiqua sa partie infé- rieurs,avec un conduit de chute j, où. descendent les ma- tières épurées séparées,que l'on détache périodiquement des parois des filtres i, en soumettant ceux-ci, mécanique- ment, de la façon connue, à des secousses.
L'un des éléments cyclo-sélecteurs est repré- senté, sous une première forme de réalisation, sur la figure 2. Il comporte un tambour cylindrique, vertical f se terminant, à son extrémité inférieure, par une gou- lotte tronconique f1 à embouchure cylindrique f2, par où descendent et peuvent être éliminés lesproduits lourds séparés dans le mouvement tourbillonnaire communiqué au courant d'air chargé des matières à sélecter.
L'appareil comporte un conduit axial plongeant g, ouvert à ses deux extrémités, et un ou plusieurs guidages
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hélicoïdaux, pour le courant gazeux entraînant les ma- conduits tières pulvérulentes, / formés entre la partie supérieure de la paroiintérieure du tambour f et la paroi extérieure du conduit axial g. Il sera employé, par exemple, deux hélices g1, g2. Le diamètre intérieur d1 du conduit axial g de sortie du courant gazeux chargé des matières pulvé- rulentes fines à recueillir doit être une fraction impor- tante du. diamètre d. du tambour f.
Il a étéreconnu que cette fraction doit être comprise entre et ! . Dans ces
8 8 conditions, on évite, en toute sécurité, à l'intérieur du tube g toute contrepression nuisible, ce qui assure le libre écoulement du courant chargé de poudre fine; en outre, le passage annulaire d'entrée du courant dans le tambour reçoit de la sorte une largeur convenable z qui.
en combinaison avec la hauteur x de plongée dn conduit g, comprise de préférence entre 1,5 d et 3,5 d, permet (le conserver au courant d'admission une vitesse importante pendant le temps voulu pour que les corps à éliminer soient chassés oontre la paroi du tambour, tandis que les produits fins à recueillir - et dont la masse, et par suite la puissance vive, est plus faible - sont retenue à l'inté- rieur du courant gazeux. l'étranglement du courant, dans la partie inférieure tronconique f1-f2 du tambour, déter- mine un refoulement dudit courant vers l'axe et de bas en haut, ces effets favorisant l'échappement, par le conduit g, du courant qui ne contient plus lesimpuretés surtout les plus lourdes, celles-ci ne pouvant en général être reprises par ledit courant ascendant.
En donnant à la hauteur 1 une valeur importante supérieure à 1,5 d et plutôt voisine de 3,5 d mais non supérieure en général à cette valeur, on permet aux parti- cules lourdes, qui seraient reprises parle courant ascendant
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{L'être chassées par la/force centrifuge contre la paroi du tambour, sans que les produits fins aient toutefois la possibilité d'être repris par le courant descendant, ce qui pourrait se produire si l'on exagérait la hauteur y.
les proportions caractéristiques ainsi données au tambour f permettant enfin d'établir celui-ci, confor- mémént à l'invention, en une matière telle que le verre ou la fibre, ce qui est particulièrement important pour le traitement des kaolins, où le mélange des particules métalliques arrachées par la centrigugation de la matière traitée est pratiquement inadmissible.
Bien entendu, il est possible d'établir en verre, non seulement le corps du tambour f, mais également le tube axial d'évacuation g.
D'autre part, et conformément aussi à l'invention, le conduit axial g sera de préférence de position réglable, autrement dit la profondeur d'engagement x pourra être variée. A cet effet, on peut prévoir, comme le montre la figure 2, deux demi-colliers el, fixés sur le couvercle du tambour! ou sur la paroi supérieure de la boîte d'ad- mission e et qui formeront serrage pour le conduit g que l'on pourra extraire, à volonté, hors du tambour f. Une rondelle de joint e2 pourra être interposée entre chaque collier de serrage et le couvercle du tambour f.
Comme lesimpuretés, recueillies au point bas des tambours f, peuvent contenir du kaolin qui serait uti- lisable, on peut passer les refus dans une chambre de décan- tation et ramener le kaolin, séparé par un dispositif quelconque, à la trémie de chargement c. Cette opération de retour des refus peut être répétée à volonté.
Comme le montre le schéma, on peut prévoir un coffre collecteur d'ensemble h, ou une série de coffres
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accolés en parallèle, et à chacun desquels correspondent un ensemble a-b-c-d-e et une batteriede f-g, ainsi qu'une batterie de filtres i. Le procédé déorit peut s'exécuter, notamment par temps humide, au moyen d'un courant d'air légèrement chauffe.
Il importe de signaler que la durée du traitement par voie sèche, conforme à l'invention, est de quelques secondes. Ce traitement supprime la nécessite d'un séchage préalable très poussé, c'est-à-dire quasi complet, pour la raison que l'air de refoulement est constamment renouve- lé, ne circulant pas en circuit fermé; alors que si l'on opérait en circuit fermé, l'air ramènerait dans le circuit l'numidité restante dont il a pu se charger lors d'un pre- mier passage, et ainsi de suite.
Il va de soi qu'il serait loisible de remplacer l'échappement à l'air libre, à la sortie des filtres, par un échappement avec le secours d'appareils tels que des éjecteurs créant une faible dépression.
Avec certaines matières de départ fortement char- gées d'impuretés, la séparation totale des produits finie à recueillir peut n'être pas réalisée dans un cycle unique, et il est alors nécessaire de ne pas accomplir le traite- ment en circuit ouvert, et de ramener dans le cycle opé- ratoire les matières recueillies au bas des cyclo-sélec- teurs.
La figure 3 montre le schéma d'une installation permettant d'opérer de la sorte. Cette installation com- porte. comme celle qui fait l'objet du un chargeur-distributeur c-b, relié à un appareil aspira- teur-souffleur tel qu'un ventilateur a qui aspire au dehors, de l'air ou un gaz inerte pur, et par lequel les matières à traiter, extraites d'un appareil de chargement tel
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qu'une trémie c qui est alimentée à la main ou de préfé- rence mécaniquement, sont refoulées, à travers un collec- teur ou couloir commun e, dans une série de cyclo-sélec- teurs f-g.
Ici le couloir e débouche, à son extrémité de sortie e1, clans la partie supérieure d'une boîte k, fermée à son extrémité inférieure par un fond k1, effaçable ou rabattable. Dans l'embouchure e1, est disposée une vanne, un registre, une pluralité de volets conjugués ou tout autre organe analogue m, permettant de régler à volonté la section du passage de communication entre le couloir e et la botté k-k1.
La botte k-k1 est destinée à recueillir les produits lourds ayant, grâce à leur inertie, conservé une puissance vive leur permettant de parvenir jusqu', l'en- trée e de ladite botte, ces matières constituant un résidu définitif qui pourra, péri odiquement , être évacué. En réglant convenablement la section d'admission dans la boîte k, on empêche toute circulation d'air dans cette dernière.
Comme dans la forme de réalisation de la fig. 1, l'air chargé des matières fines à recueillir, et qui s'échappe à, la partie supérieure ± 3 des conduits axiaux g des "cyclo-sélecteurs" f-g, est amené dans un dispositif de retenue desdites matières, tel qu'une batterie de fil- tres électriques i., contre les parois desquels les produits sont précipités.
Mais, ici l'air de refoulement , qui peut normalement contenir encore environ 5 % de matières utiles, au lieu d'être évacué au dehors, est repris dans une culotte, n-n1, ouverte à l'une de ses extrémités n1 et dans l'autre extrémité de laquelle débouchent, d'une part un conduit n2-n3 relié, en n3, à l'aspiration de la
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machine soufflante ,,!,'d'autre part un conduit n4 relié à l'aspiration d'un aspirateur-souffleur auxiliaire a1, dont le conduit de refoulement a2 est relié à un dispositif de retenue connu, approprié, tel que des filtres électriques (non représentés).
L'emploi de la culotte d'échappement n, reliée au ventilateur principal a, et combinée avec un ventilateur auxiliaire a1, présente les avantages suivants :
1 - Il permet de recueillir toutes les particules fines de kaolin pur ou autre matière sélectée et qui n'auraient pas été recueillies dans les premiers filtres i;
2 - Il permet de renouveler partiellement l'air en circulation dans la machine, ce qui est important lorsque le produit à traiter contient de l'humidité, ledit produit pouvant de la sorte être séché par simple ventilation. Il est ainsi possible de traiter des produits contenant de 5 à 6 % d'humidité. Il va de soi que la quantité d'air addi- tionnel sera proportionnée à l'humidité à éliminer.
Lorsqu'on emploie de l'air ohaud, cet air peut n'être renouvelé que partiellement et proportionnellement à l'humidité à éliminer, ce qui permet de réaliser une économie de calories.
La trémie c, où sont chargées, de préférence mécaniquement, lesmatières à traiter broyées ayant reçu le traitement préalable voulu, comporte, ainsi que dans la forme de réalisation de la figure 1, un dispositif réglable approprié, d'un type connu quelconque, relié à la tuyaute- rie de refoulement (exemple de la figure 1) ou à la tuyau- terie d'alimentation, comme cela a été admis dans le schéma de la figure 3. La quantité de matière brute à admettre sera égale à la somme du poids du produit marchand recueilli dans les filtres et du poids des résidus recueillis dans
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la caisse k d'où. ces derniers seront périodiquement éliminés.
Par contre, on ramène à la trémie c par simple aspiration, par refoulement ou par un moyen mécanique connu quelconque, la terre qui sera précipitée à la partie inférieure des cyclo-sélecteurs f et qui devra être reprise dans le cycle jusqu'à épuration complète.
Les produits marchands, finis, sont recueillis en majeure partie en j; les particules échappées avec l'air étant recueillies dans les filtres reliés, en a2, au ventilateur a1.
Lorsque les produits à passer dans la machine sont humides, et contiennent par exemple 5 à 6 % d'humidité, il est préférable que la proportion de terre fraîche pro- venant directement des broyeurs et admise dans la trémie d'approvisionnement soit égale au maximum à 1/10ème en poids de la quantité de terre reprise à la partie infé- rieure des cyele-sélecteurs et rechargée dans la trémie pour être ramenée dans le circuit jusqu'à, épuration com- plète. De cette façon on obtient, dans la trémie, un mélan- ge de terre dont la pourcentage d'humidité est de 2 % environ au maximum, ce qui facilite, dans la machine, le séchage, par ventilation, des produits qui y circulent.
L'emploi du groupement perfectionné qui vient d'être décrit présente en dehors des avantages ci-dessus énumérés, l'avantage de permettre, par une surcharge voulue de matière, une saturation complète de l'air s'échappant par les filtres. Lorsque l'on désire employer de l'air chaude il est possible de produire un réchauffage de celui- ci avant l'admission eu ni dans la culotte n,ou avant l'admission en a. On pourrait encore loger les cyclo- sélecteurs f-g dans une caisse ou dans un massif approprié dans lequel circuleraient des gaz chauds, l'air s'échauffant
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ainsi à son passage à travers les appareils sélecteurs.
Bien qu'avec certaines matières pulvérulentes de départ, la forme de réalisation oi-dessus décrite de l'ins- tallation d'ensemble et les caraotéristiques qui viennent d'être indiquées pour leséléments cyclo-sélecteurs, suffisent pour assurer une bonne sélection, les demandeurs ont cependant reconnu que, dans certains cas, il peut se produire un entraînement d'une faible proportion d'impuretés avec les produits fins s'échappant par la partie haute du conduit axial b, desdits cyclo-sélecteurs.
Pour obvier à cet inconvénient, on -place, sur le trajet de sortie du courant gazeux chargé des produite fins, un dispositif séparateur auxiliaire, qui peut re- cevoir des formes de réalisation variées. Au lieu de diri- ger directement vers des dispositifde retenue, tels que des filtres électriques d'un type connu, le courant gazeux s'échappant par l'embouchure supérieure g3 du conduit g, on dispose cette embouchure, comme le montre la figure 4, dans le compartiment inférieur 1 d'une chambre 1-2; ce compartiment étant, au niveau de ladite embouchure, séparée du compartiment supérieur 2,par un dispositif de choc et d'étranglement 3-3', de profil approprié, et dont les parois forment surfaces de guidage et de refoulement pour le courant gazeux chargé des produiteà recueillir;
un espace annulaire 4 étant cependant laissé libre,entre la sortie du tube axial g et l'entrée dans ce couloir de communication entre les deux compartimente 1 et 2.
Les deux chambres superposées 1,2 peuvent oommu- niquer l'une comme l'autre,par l'intermédiaire de clapota, vannes ou registres de position réglable (5,6 respecti- vement), avec des dispositifs de retenue connus tels que des filtres électriques (i, il respectivement). Grâce à ce
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dispositif d'étranglement et de refoulement 3-3', il s'opère une nouvelle sélection, les quelque produits plus lourds entraînés se rendant dans le oompartiment supérieur 2, et de là, à travers les vannes 6, sur des filtres auxiliaires ou secondaires il, tandis que les produits fins s'échappent seuls, à. travers les vannes 5, pour se rendre sur les filtres normaux ou primaires i.
Dans l'exemple de la figure 4, le couloir d'é- tranglement et de choc qui sépare le compartiment inférieur 1 du compartiment supérieur 2 est établi sous la forme d'un entonnoir renversé 3-3' dont la grande base ou base d'entrée est sensiblement au niveau de l'embouchure de sortie du tube ±;et laisse entre ce dernier et elle un espace annulaire 4. Comme le courant gazeux s'élevant du tambour f conserve, à l'intérieur du tube axial g, un mouvement de rotation, les particules plus lourdes entrai- nées se trouvent, par la force centrifuge, projetées, à leur sortie, sur les parois tronconiques forment écrans du couloir 3-3' et chassées à travers ce couloir dans le compartiment 2.
En revanche, les particules fines, de masse inférieure, sont entraînées avec les gaz, à travers les vannes 5 du compartiment 1 vers les filtres i.
On peut, bien entendu, si l'on croit pouvoir négliger de recueillir les produits moins fins entraînés à. travers l'embouchure 3' du couloir de séparation et d'étranglement 3-3', supprimer les filtres auxiliaires 1 1 ou recueillir simplement ces produits dans la chambre 2.
Dans la variante représentée par la figure 5, le couloir d'étranglement 3-3', provoquant la séparation auxiliaire, comporte, comme dans l'exemple précédent, une manière d'entonnoir renversé, entre le compartiment ou la chambre inférieure 1 et le compartiment supérieur 2. Ici,
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les surfaces d'étranglement et de refoulement 3 peuvent être complétées par un corps central de guidage 3", de forme convenable, hémisphérique, conique ou autre facili- tant l'écoulement du courant gazeux, et laissant, entre son bord supérieur et la petite base 3' de l'entonnoir un es- pace annulaire libre 7.
Si l'on voulait ne profiter que partiellement du dispositif séparateur auxiliaire qui vient d'être décrit sous sa forme complète, industrielle, on pourrait supprimer la chambre supérieure 2 et remplacer le couloir d'étran- glement et de guidage ou de choc par un simple cône de choc f ormé dans le plafond de la chambre 1,autour et à faible distance de l'embouchure g1 du conduit axial g.
0' est ce que représente, en coupe schématique partielle, la figure 6.
Dans ce cas, les particules plus lourdes entrat- nées hors de l'embouchure g1 dans le mouvement de rotation du courant gazeux, et précipitées avec leur puissance -vive restante sur les parois de l'écran conique 3, perdent leur vitesse au contact de ces parois et sont projectéee, à travers l'espace annulaire 4, au fond de la chambre 1, ce- pendant que les particules fines sont entraînées hors de ladite chambre, au travers des orifices de section conve- nablement réglée par les vannes 5, vers les filtres 1 ou autre Dispositifs de retenue.
La figure 7 montre, dans sa partie basse, un mode particulier de conformation de la partie inférieure des tambours f des cyclo-sélecteurs.
Il peut être avantageux d'éviter une accumulation axiale des impuretés ou des parties lourdes au bas des tambours, et surtout d'éviter le freinage de celles-ci; en d'autres termes il est souvent préférable de faciliter,
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dans toute la mesure possible, l'évacuation de ces parties lourdes, et, par suite, de ne pas ralentir leur chute.
C'est ce que permet de réaliser le perfectionnement consis- tant à munir les tambours d'une embouchure de sortie péri- phérique annulaire de faible largeur, f2, formée entre la paroi intérieure du tambour f et un fond f1 de conicité inverse de celle des fonds usuels, ou présentant tout autre profil approprié, et qui peut être raccordé, de place en place, à la paroi f, par des nervures f3, et cela quelle que soit la matière du tambour, métal, verre ou fibre par exemple.
Au voisinage de la sortief2 il régnera de la sorte une pression sensiblement égale à la pression atmos- phérique. Les particules lourdes qui, projetées d'abord oontre la paroi du tambour, descendent ensuite le long de cette paroi, profiteront de toute l'action de la gravité, pour leur sortie hors de l'appareil. Les particules fines resteront oonfinées dansune partie suffisamment éloignée des parois et seront entraînées vers le conduit axial g par le courant gazeux ascendant, ainsi que cela a été exposé plus haut.
Comme le montre la partie supérieure de la figure 7, les éléments d'hélice g1, g2 qui limitent les conduits hélicoïdaux formés entre la paroi intérieure du tambour f et la paroi extérieure du conduit axial g, pourront, conformément à l'invention laisser, au voisinage de l'embouchure inférieure de ces conduits, un passage libre o de faible largeur.
Ce jeu, pendant le fonctionnement de l'appareil, sera constamment comblé par les matières lourdes déjà entraînées vers la paroi du tambour, et en voie d'écoulement par gravité vers la partie basse de l'appareil. Cet arti- fice s'ajoute à celui du mode particulier de constitution
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du. fond du tambour pour faciliter l'évacuation des lourde.
L'exemple de réalisation de la figure 3 pourra être combiné avec des cyclo-sélecteurs suivant la figure 4.
Dans ce cas, le ventilateur a1 au lieu d'aspirer dans une culotte n aspirera dans les compartiments 2, les filtres auxiliaires 1 étant disposés à la sortie dudit ventilateur au lieu d'être placé à la sortie des compartiments 2.
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