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" Perfectionnements aux procédés de traitement de carbona- te de calcium finement divisé ".
La présente invention est relative au traitement de matières contenant du carbonate de calcium et, plus par- ticulièrement, aux matières de ce genre en particules de dimensions inférieures à celles qui peuvent être traitées dans les fours verticaux utilisés dans les procédés de fabrication du sucre à partir de la bette- rave . Un objet important de l'invention porte sur le traitement du tourteau de chaux, obtenu comme sous-pro- duit de la fabrication du sucre de betterave, dans des conditions telles que le tourteau de chaux, perdu jus- qu'ici, puisse être utilisé dans le procédé de produc- tion du sucre.
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Il existe deux typesde sucreries de betterave.
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Dans 1'u'4 le calcaire est acheté en morceaux relati- vement grands parce que, en raison de la construction
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des fnnrs employés, ceux-ci sont du type vertical et de nature telle qu'on ne peut y traiter que du cal- caire en morceaux de grandes dimensions. On mélahge le calcaire avec du coke et on le calcina.
La chaux
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vive (gaz) est l'un des produits résultants et on la mélange avec de l'eau de lavage,provenant des filtres- presses,dite eau douce, pour former du lait de chaux (Ga (OF) 2) que l'on mélange ensuite avec du jus de betterave, ce qui donne lieu à la neutralisation
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chimique des acides contenus dans les jus, ainsi qu'à une- coagulation et à une précipitation des matières organiques et inorganiques existant dans le jus à
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l'ôtat de fine subdivision. On fait ensuite passer dans ce mélange dejua et de chaux de l'acide carbo- mique (42)! provenant de la calcination de la ohaux avec le coke, ce qui donnai lieu à une précipitation de oarbonate de chaux, diverses substances préalable.- ment précipitées ou adsobées à partir du jus se trou-
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vant oooluo'7"ceLans le précipité de carbonate de chaux.
La matière solide est ensuite séparée du jus par filtration après cette précipitation et on ob- tient le jus clair. La boue de chaux, ou tourteau, avec les impuretés, séparé par filtration est mise de côté et n'est pas réutilisée.
Dans l'autre procédé (Steffen), on calcine du calcaire et du coke de la manière précédemment dé- crite, mais on pulvérise le CaO résultant et on 1'a- joute aux mélasses dans certaines conditions de tem- pérature et de dilution. Le produit résultant pro-
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venant de ce mélange de chaux et de mélasses est un produit chimique connu sous le nom de saccharate de valcium, combinaison du sucre existant dans les mé- lassea et de chaux. Ce saccharate de calcium est ensuite utilise pour les mêmes opérations que l'hy- drate de calcium dans le procédé précèdent et il se forme, comme produit résultant, du carbonate de cal- cium sous forme de tourteau ou de boue que l'on met ensuite de cote comme on l'a décrit plus haut.
Conformément à la présente invention, au lieu de le mettre de coté, on calcine à nouveau le tour- . t eau de chaux et l'on réintroduit dans le procède l'acide carbonique et l'oxyde de calcium ainsi obte- nu : il en résulte des économies importantes. Le tourteau de chaux étant constitue par un car- bonate de calcium précipitée est une poudre extréme- ment fine et il ne peut pas être calciné de manière satisfaisante dans les fours verticaux utilisée dans l'industrie de la sucrerie de betterave, foursdans lesquels la circulation de l'air dépend do la combus- tion et du tirage de l'acide carbonique.
Dans les essais faits par la demanderesse pour obtenir la calcination du tourteau de chaux à l'effet de récupérer de l'amide carbonique et de l'oxyde de calcium pour les réintroduire dans lec procédé d'extraction du sucre, la demanderesse à étudié la possibilité d'utiliser un four à gaz à soles multiples ouvert, du type employé dans les opérations métallurgiques.
Bien que ces essaie, conduits avec un tel four,aient donné de bons résultats pour la transformation du tourteau de chaux.en oxyde de calcium, l'acide carbonique ga-
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zeux provenant du touréeau de chaux était souille par des produite gazeux de la combustion provenant des brûleurs à gaz et le mélange gazeux résultant ne contenait que de 17 à 20 % d'acide carbonique, ce qui est insuffisant pour le traitement du jus de bet- terave par carbonatation.
]la demanderesse a découvert ensuite que, en calcinant le tourteau de chaux dans un four à soles multiples comportant à la fois des foyers du type à moufle et du type à chauffage direct, les gaz combi- nés provenant de tous les foyers étaient satisfaisante pour le procédé de carbonatation. Le gaz provenant des foyers du type à moufle contient près de 100 % d'acide carbonique (la calcination se faisant par chauffage indirect) et est beaucoup trop concentré pour la carbonatation du jus de betterave, mais il se trouve dilué par la combinaison avec les produits gazeux de la combustion provenant des foyers du type chauffage dired l'on obtient ainsi la concentration désirée.
Des essaie conduits avec le tourteau de chaux dans un four combiné à scies multiples du type à moufle et du type à chauffage direct ont établi que le tourteau de chaux était transformé de manière sa- tisfaisante en oxyde de calcium et que les gaz prove- / direct nant des foyers du type à mouflê et du type à schaffage combinée donnaient une concentration satisfaisante en acide carbonique.
La présente invention a, en conséquence, pour objet un procédé efficace de calcination du tourteau de chaux pour l'obtention non seulement d'oxyde de calcium, mais aussi d'acide carbonique à un degré de concentration convenant pour l'introduction dans le
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procède d'extraction du sucre, Par suite, le tourteau produit produit de chaux/en grandes quantité et rejeté jusqu'ici de- vient utilisable pour l'obtention à la fois d'acide carbonique et d'oxyde de calcium pour le procède d'ex- traction.
L'invention est de plus applicable aux éclata de calcaire, c'est-à-dire aux particules de calcaire, à l'état naturel,, de finesse telle quellee ne puis- sent pas être utilisées dans les fours verticaux ha- bttuels. Les éclats de calcaire peuvent être calcina conformément à la présente invention, avec production, à la fois, d'oxyde de calcium et d'acide carbonique convenant pour l'utilisation dans le traitement des jus de betterave pour l'extraction du sucre.
D'autres caractéristiques et avantagea de l'in- vention seront décrits ci-après.
Sur le dessin annexé t
La fige 1 est un schéma illustrant le nouveau procédé de tellement du calcaire dans le cas del'opé- ration d'extraction par le procédé rappelé en premier lieu plus haut ;
La fig. 2 est une coupe verticale d'un mode de construction de four convenant pour la mise en oeuvre de l'invention.
Sur le dessin,, dans le procédé habituel classi- que d'extraction du sucre de betterave, le calcaire est grillé dans le four vertical habituel (au lieu de l'être dans un four à soles multiples tel que celui représenté) et l'oxyde de calcium est amena par un transporteur 2 à un appareil de refroidissement 3, puis, par un transporteur 4, à un appareil 5 dans le%- quel on éteint la chaux en la mélangeant avec de 141*au
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douce (eau de lavage provenant des filtres) amenée audit appareil par un conduit 6. Le lait de chaux (hydroxyde de calcium) se rend de l'appareil 5, par un tuyau 7, à un réservoir 8 à partir duquel il est refoulé par une pompe 9 dans un conduit 10 qui l'amène aux appareils de carbonatation 11.
Ves derniers con- tiennent du jus qui a été extrait des betteraves à la manière habituelle.
Ainsi qu'on l'a remarqu4 plus haut, le lait de chaux neutralise les acides contenus dans le jus et provoque aussi la coagulation et la précipitation des matières organiques et inorganiques finement divisées existant dans le jus. L'acide carbonique provenant de la caloination du calcaire est extrait par une pompe 12 qui le fait passer à travers un laveur 13 et est ensuite refoulé par ladite pompe le long du conduit 14 qui l'amène dans le mélange de jus et de chaux contenu dans les bacs de carbonatation 11. Il en résulte la précipitation de carbonate de calcium dans lequel sont occluses les diverses substances préalablement précipitées ou adsorbées à partir du jus par l'addition du lait de chaux.
Le mélange de jus et de matière précipitée est ensuite envoyé aux filtres 15 au moyen desquels la matière solide est séparée du jus. Cette matière solide est un tourteau de chaux ou de la boue de chaux, constitué par du carbonate de calcium pré- cipité et finement divisé, conjointement avec les diverses substances organiques et inorganiques préci- pitées ou adsorbées à partir du jus de betterave comme on l'a indiqua plus haut. Dans la pratique antérieure, ce tourteau de chaux est enlevé par un transporteur 16 et envoyé à l'égoût.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, on pré-
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voit, comme on l'a indiqua en 17, un four à scles multiples à la place du four vertical ordinaire. Le four 17 peut, comme le montre plus particulièrement la fig. 2, comprendra une enveloppe métallique exté- rieure 18 entourant une matière réfractaire appropriée
19. A la partie supérieure est ménages une chambre de séchage 20. Au-dessousde cette chambre 20 se trouve une série de soles désignées par 21 à 28 faites en briques réfractaires ou en toute autre matière réfrac- %aire appropriée.
La soie 28 est chauffée directement par un nombre approprié quelconque de brûleurs dont l'un est représenté en 28'. la flamme passant direc- tement desdits brûleurs dans la chambre située au'-des- sus de ladite sole, Les soles 25, 26 et 27, par con- tre, sont chauffées indirectement par des chambres: à moufle 29, 30 et 31 respectivement, chacune de ces chambres: étant munie de brûleurs tels que ceux indiqués en 32., 33 et 34, respectivement. Le combustible pour les brûleurs peut être du gaz ou CI l'huile, bien que la houille ou un autre combustible puisse être utilisé si l'on dispose, à l'extérieur du four, une chambre de combustion vaste.
Suivant l'axe du four 17 est disposé un arbr*
35 s'étendant vers le haut et sur lequel sont fixés, au-dessus de chaque sole, un certain nombre de bras de râblage 36, chacun de ces bras portant user série de sabots 37. L'arbre reçoit un mouvement confina de rotation d'un moteur 38 par l'intermédiaire dtune transmission appropriée.
Un ventilateur soufflant 39 entraîné par un moteur 40, peut également être prévu pour refouler de l'air vers le haut dans ]-arbre 35, lequel est creux, en vue du refroidissement, Les: brat
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de rtblage peuvent également être creux, comme on l'a figura et communiquer avec l'arbre creux 35 pour recevoir de celui-ci de l'air de refroidissement, ainsi, que cela est de pratique courante dans les fours à solea; multiples. Bien que l' on n' ait représenté des sabota 37 que pour les bras de râblage situés au-des- sus de la chambre de séchage 20, il est bien entendu que chacun des autres bras de râblage est également muni de semblables sabots.
Dans la mise en pratique de l'invention au moyen du four représente, le transporteur 16 de tourteay de chaux (fig. 1) est prolongé de manière qu'il dépose le tourteau de chaux sur la sole de la chambre de sé- chage 20. En. même temps, une autre matière contenant du carbonate de calcium, telle que des éclats de cal- caire, peut ttre envoyée dans un broyeur # 41 et, de là, amenée par un élévateur 42 dans une goulotte 43 et dans *ne caisse à. éclats 44, puis transportée dé ae point par un dispositif d'alimentation mesureur 45 sur ladite sole de séchage 20. Le tourteau de chaux seul$ les éclats seuls,
ou divers mélanges peuvent ainsi être déposés sur la sole de séchage précitées. Comme on le voit sur le dessin, la matière est déposée sur ladite sole tout près de l'arbre central 35. Ladite matière est étalée et râblée sur la sole 20 par les bras de râblage 36 et par les sabots surplombant la sole. l'arbre 35 tournant des vitesses qui dépendent de la capacité et du temps pendant lequel la matière doit rester dans le four..
De la sole 20, la matière contenant la chaux tombe par une ouverture 46 sur une tablette 47 située entre les soles 20 et 21 en établissant ainsi un
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joint obturateur entre ladite sole 21 et la sole 20.
L'un des bras de râblage situer au-dessus de la sole 21 porte un râcloir 48 qui, à chaque tour de l'arbre 35, enlève une partie de la matière de la tablette 47 pour la faire tomber sur la sole 21. Des bras de râblage et les sabots qui se trouvent au-dessus de la sole 21 déplacent la matière autour et en travers de celle-ci et la décharge par une ouverture 49 située tout près de l'arbre 35, en faisant ainsi tomber ladite ma- tière sur la sole 220 De cette dernière, la matière est envoyée par les bras de râblage associes dans une ouverture 50 par laquelle elle tombe sur une tablette 51 établissant un joint étanche entre la sole 23 et la sole 22.
Un râcloir 52' porté par l'un des bras de râblage au-dessus de la sole 23 enlève une partie de la matière de la tablette 51, à chaque tour de l'arbre 35; cette matière est déplacée par les bras de râbla- ge et par les sabots sur la sole 23 et amenée à une ouverture 53 par laquelle elle tombe sur la sole 24.
Les soles 24, 25 et 26 forment les parois su- périeures des chambres de moufle correspondantes 29, 30, 31, lesquelles comportent des passages 54, 55 et 56 les traversant pour permettre le passage de la matière sur les soles successives. Dans ces condi- tions, la matière se trouvant sur la sole 24 est en- voyée, par le passage 54, sur la sole 25, puis, par l'ouverture ou passage 55, aur la sole 26, par le pas- sage 56 sur la sole 27 et par 1*ouverture 57 sur la sole 28.
Bien que l'on n'ait représenté qu'un seul passage 54 en combinaison avec'la sole 24 et qu'un seul passage 56 en combinaison avec la sole 26, il est clair que chacune des soles et des chambre. de moufle associées pourrait comporter un certain nombre de cea passages disposés en des points différents
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tout autour des chambres pour le débit de la matière à la sole inférieure suivante. De la sole 28 la plus basse, la matière est déchargée par une ouvertu- re 58 qui est obturée par une roue 59 à poches tournant à une vitesse désirée sous l'action d'une source appropriée quelconque de force motrice.
De là., la matière est débitée par ladite roue à :poches dans un passage 60 à partir duquel elle peut Atre prise par le transporteur 2 représenté sur la fig. le
On voit par ce qui précède que la matière ame- née à la sole de séchage 20 et déplacée en travers et autour de celle-ci, puis en travers et autour de chacune des soles successives 21 à 28 par les bras de ràblage et les sabots associés et qu'elle est fina- lement débitée sur le transporteur 2 par le passage 60. Les lames ou sabots fixés aux bras de râblage correspondants font, bien entendu, un angle tel qu'ils provoquent le mouvement de la matière dans le sens convenable, ainsi que cela est facile à comprendre.
Comme on in l'a noté précédemment, la sole 28 est chauffée directement par de s brûleurs 28'. La matière contenant le carbonate de calcium, o'est-à- dire le tourteau de chaux et (ou) les éclats de cal- caire se trouvant sur ladite sole sont ainsi soumis directement à la chaleur produite par ces brûleurs et l'acide carbonique dégagé du carbonate de calcium précité se trouve mélangé avec les gaz de la combus- tion desdits brûleurs.
On mélange d'acide carbonique et de produits gazeux de la combustion circule vers l'intérieur et vers l'arbre 35, puis vers le haut par l'ouverture 57, vers l'extérieur au-dessus de la sole 27, vers le haut par le passage 56, vers l'in- térieur au-dessus de la sole 26 pour se rendre à
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l'ouverture 55, vers le haut par cette ouverture, vers l'extérieur au-dessus de la sole 25 et vers le haut par le passage 54, vers l'intérieur au-dessus de la sole 24 et vers le haut par l'ouverture 53, puis vers l'extérieur au-dessus de la sole 23 pour parvenir au conduit d'évacuation 61 en communifation avec le la- veur 13 et la pompe 12 (fig.
1). Cette pompe maint- tient le mélange d'acide carbonique et de gaz de combustion précité sous tirage forcé et l'oblige à monter en suivant le trajet ci-dessus indiqua lesdits gaz étant ensuite transportés:par ladite pompe, par l'intermédiaire du conduits 14.. aux bacs de carbona- tation 11.
Des Joints 62 de type connu empêchent le passage des gaz- de l'espace situé au-dessus CI* la sole 27 directement le long de l'arbre 35 vers la haut dans l'espace existant au-dessus de la sole 26, ainsi que le passage desdits gaz directement vers la haut le long dudit arbre de l'espace situé au-dessus de la sole 25 à l'espace situé au-dessus de la sole 24 et également de 1*espace situé au-dessus de la vers le bas sole 22 à l'espace situé au-dessus de la sole 23.
Le joint formé par la matière, sur là tablette
51 au voisinage de l'ouverture 50 empoche les- fuites de mélange gazeux de produits de combustion de l'es- pace situé au-dessus de la sole 22 à l'espace situé au-dessus de la sole 23.
On remarquera que lea soles 21 et 22 sont essentiellement des soles de séchage ou de chauffage préalable et que les gaz provenant de ces soles ont une teneur élevée en mumidité, ce qui les rond de peu de valeur pour le procédés Lesdites soles 21 et 22, de même que la sole de séchage 20, sont chauffées par les produits
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gazeux de combustion provenant des chambres à moufle 29 à 31, gaz qui sont amenés par les passages 63 à 65 dans un carneau 66 et, de là, par le passage 57, dans l'espace situé au-dessus de la sole 22, puis, en montant, par l'ouverture 49 à l'espace situé au-dessus de la sole 21 et finalement par le passage d'évacuation. 68 à une cheminée par laquelle ils réchappent dans l'atmosphère.
Le joint formé par le carbonate sur la tablette 51 empêche la fuite des produits gazeux de la combustion de l'espace situé au- dessus de la sole 22 par l'ouverture 50 dans 1'espace situé au-dessus de la sole 23; il empêche ainsi la dilution du mélange d'acide carbonique formé sur les soles situées au-dessous. Le joint 62, au voisinage de la sole 22, empêche la fuite des produits de com-
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/-4. buatia.t, gazeux 8amli'espaoe situé au-dessus de la soie 22 à l'espace situé au-dessus de la sole 23 en descendant à l'extérieur de l'arbre 35. Du carneau 66 part vers le haut une cheminée 66' (fig. 1) dans laquelle est disposé un registre 66'qui peut être amené à une position désirée quelconque pour le ré- glage de la quantité de gaz de combustion allant de ladite cheminée 66 à la sole 22.
Le joint constitué par la matière sur la tablette 47 au voisinage de l'ouverture 46 empêche les gaz de combustion provenant des fours à moufle de s'échapper vers la sole de séchage 20 et, par suite, dans le bâtiment dans lequel est logé le four.
Les soles 21 et 22 sont prévues pour le chauffa- ge préalable de la matière provenant de la sole de séchage 20 et,pour la combustion de la matière organi- que entrathée sous forme d'impuretés dans le tourteau
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de chaux. La sole 20 peut être faite en une matière quelconque appropriée bonne conductrice de la chaleur.
La production d'acide carbonique gazeux commen- ce sur la sole 23 et cette production va en croissant vers le bas sur toutes les soles successives* pour s'achever sur la sole 20. Les gaz de combustion des brûleurs 28 chauffent la matière et l'espace situe au-dessus de la sole 28 et fournissent également de la chaleur à la sole 27. Les chambres à moufle 29, 30 et 31 rayonnent de la chaleur vers le bas sur la matière se trouvant sur les soles correspondantes 25, 26 et 27 et assurent par suite le chauffage de ladite matière. les diverses soles 21 à 28 sont faites en briques réfractaires ou en terre réfractaire, tandis que les parois inférieures 29', 30' et 31' des chambres à moufle sont en "carbofrax", c'est-à-dire en cristaux de carborundum et en terre réfractaire.
On remarquera que la matière passant sur les soles 24,25 et 26 ne reçoit pratiquement aucune quantité de chaleur des- chambres à moufle morrespondantes situées sous lesdites soles, étant donné qu'en se déplaçant dans le four,, les sabots de râblage dégagent les sommess des soles et qu'une couche de la matière râblée s'accumule en formant un revêtement isolant à la surface de la sole.
La chaleur effective provenant de chaque ohambre à moufle est, par contre, rayonnée vers le bas dans l'es- pace et dans la matière se trouvant au-dessus de la zone de sole immédiatement inférieure.
La chaleur requise pour la réaction sur les soles 23 et 24 est contenue dans les gaz produits sur les- soles 25 à 28 par le chauffage direct de la sole 28 et par le chauffage indirect des solea 25, 26 et 27.
On a constaté dans la pratique que la température des gaz provenant de la sole 25 est trop élevée pour quelle /
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puissent être utilisés industriellement et les soles 23 et 24 utilisent la chaleur perdue, en augmentant ainsi le rendement thermique du four et en réduisant la température des gaz dans une mesure qui permet leur manipulation en vue de l'introduction dans le procède de traitement du jus de betteraves.
On remarquera que, en chauffant le tourteau de chaux ou autre matière contenant du carbonate de calcium. à la fois sur des soles à moufle et à chauf- fage direct, la demanderesse réalise avec efficacité la calcination de ladite matière en même temps qu'elle ne mélange à l'acide carbonique produit par dissociation que la quantité de gaz de combustion nécessaire pour obtenir le pourcentage d'acide car- bonique convenant pour l'utilisation dans la carbona- tation du jus de betteraves. Si la quantité de chaleur nécessaire était fournie par les fours à moufle seuls, les gaz résultants contenant près de 100 % d'acide carbonique auraient une teneur trop élevée en acide carbonique. Par contre, si l'on produisait la chaleur nécessaire par chauffage direct seulement, on obtiendrait une teneur beaucoup trop basse en acide carbonique.
Grâce au chauffage réa- lisé à la fois par des fours à moufle et par des fours à chauffage direct, la demanderesse obtient la quantité nécessaire de chaleur et, en même temps, le pourcentage convenable d'acide carbonique dans le mélange gazeux résultant.
De plus, avec le procédé objet de l'invention, la concentration désirée en acide carbonique est obtenue facilement et simplement par réglage du de- gré de dilution par les gaz de combustion provenant
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des brûleurs 28 , ce qui peut être contrôlé facilement par réglage du degré de combustion dans lesdits brûleurs. La concentration en acide carbonique dans; les gaz pris à la sole 23 peut Atre déterminée par l'analyse et le degré de combustion dans les brûleurs 28' et peut être réglée pour l'obtention de la con- centration désirée.
Des concentrations) en acide carbonique gazeux comprises, par exemple, entre 34 % environ et 40 % environ conviennent pour l'introdue- t'ion dans les bacs de carbonatation du jus de bettera- ve et elles peuvent être facilement obtenues par le procédé ci-dessus décrit. On peut faire varier le degré de combustion dans les brûleurs 28' de toute manière appropriée tien connue, par exemple en faisant varier la quantité de combustible et (ou) la Quantité , d'air fournies auxdits brûleurs ainsi que cela est facile à comprendre.
Le procédé précité rend de plus utilisable dans les procédés de production de sucre de betterave non seulement le tourteau de chaux ou la boue de chaux per- du jusqu'ici, mais aussi le calcaire finement divisé à l'état naturel ou les éclats de calcaire de dimen-- sions trop petites pour être calcinés dans les fours verticaux ordinaires, Par exemple, du calcaire à l'état naturel et à un degré de finesse allant de la poussière jusqu'à une dimension passant à travers un tamis à mailles de 9,5 mm. environ peut être calciné par le procédé objet de l'invention et l'oxyde de calcium, ainsi que l'acide carbonique ainsi obtenu, peuvent être utilisés dans le procédé de fabrication du sucre.
Si on le désire, du poussier de coke peut être ajouté au tourteau de chaux ou aux éclata en quantité variable pour augmenter la quandité d'acide carbone-*
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que gazeux.
Bien que le procédé ait été décrit plus parti- culièrement dans le cas du procédé ordinaire dont il a été parlé au début du présent mémoire, il est évident qu'il est également applicable au procédé Steffen.
Dans l'un ou l'autre cas, le tourteau de chaux ou les éclats de calcaire peuvent être traités conformé- ment au procédé et l'on peut utiliser l'oxyde ce cal- cium et l'acide carbonique ainsi obtenus de la même manière que l'oxyde de calcium et l'acide carbonique produits par la calcination habituelle du calcaire dans les fours verticaux ordinaires.
Il est bien entendu que les diverses expressions utilisées au cours de la description n'ont aucun ca- ractère limitatif et que l'invention pourrait subir diverses modifications sans que son économie s'en trouve altérée.