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"Réchauffeur d'eau d'alimentation"
La présente invention concerne des réchauffeurs d'eau d'alimentation pour des locomotives et, plus parti- culièrement, des réchauffeurs d'eau d'alimentation destinés à des locomotives et du type connu dans l'industrie sous le nom de réchauffeurs ouverts.
ou à contact dans lesquels la vapeur qui s'échappe des cylindres de la locomotive'est a- menée en contact direct avec l'eau d'alimentation de la chaudière pour assurer le chauffage de l'eau et la conden- sation de la vapeur, le mélange d'eau réchauffée et d'eau de condensation étant envoyé dans la chaudière de la locomo- tive,
L'un des buts de la présente invention consiste à créer un réchauffeur d'eau d'alimentation d'un type com- - pact et léger, dont le poids est notablement réduit par rapport à celui des types courants actuels de réchauffeur d'eau d'alimentation pour les locomotives, et dans lequel on utilise le maximum de transfert de la chaleur de la va- peur à l'eau.
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Un autre but de l'invention consiste à créer de nouveaux moyens et une nouvelle disposition de ces moyens pour distribuer et pulvériser l'eau froide qu'il s'agit de chauffer et pour l'envoyer dans la chambre de vapeur du réchauffeur, ces moyens étant construits et disposés de façon qu'en faisant varier la distance entre l'eau chaude qui se trouve dans le réchauffeur et le point d'entrée de l'eau froide dans la chambre de vapeur, l'on assure le ré- glage de la durée du contact et de la distance à parcou- rir pendant le contact entre la vapeur et l'eau, pour ré- gler la température de l'eau réchauffée.
Un autre but de l'invention consiste à créer des dispositifs actionnés par des flotteurs pour régler la distribution de l'eau froide dans le réchauffeur et/ou ré- gler à la fois la distribution de l'eau froide dans le ré- chauffeur et l'extraction de l'eau chaude contenue dans le réchauffeur, ces dispositifs à flotteur étant montés dans une chambre de flotteur communiquant avec la chambre de chauffage du réchauffeur et munie de moyens appropriés pour la refroidir, de façon à empêcher la vaporisation brusque de l'eau contenue dans la chambre de flotteur, ce qui nuirait au bon fonctionnement et à l'efficacité du flotteur et des dispositifs qu'il actionne.
Un autre but de la présente invention consiste à créer un réchauffeur d'eau d'alimentation du type ouvert ou à contact direct, dans lequel la vapeur entre dans le réchauffeur sous la forme d'un ruban annulaire, après quoi elle est déviée et s'écoule en sens inverse pour se diriger vers l'axe du courant annulaire d'entrée et vers l'intérieur, pour entrer dans la chambre de contact ou chambre de chauffage du réchauffeur, ce qui empêche tout écoulement transversal d'une partie quelconque de la va- peur qui entre et les inconvénients qui en résulteraient.
Dans ces buts et dans d'autres qui résulteront de la description ci-dessous, l'invention réside dans les différentes caractéristiques de construction et de combi- naison de pièces, que l'on décrira d'abord en se référant aux dessins ci-joints, dans lesquels on a représenté un mode préféré de réalisation du réchauffeur d'eau d'alimen- tation qui fait l'objet de l'invention, les caractéristi- ques de celle-ci étant rappelées dans le résumé.
Dans les dessins ;
La fig. 1 est un schéma du type perfectionné de réchauffeur d'eau d'alimentation pour une locomotive.
La fig. 2 est une vue en perspective du réchauf-
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feur proprement dit.
La fig, 3 en est une coupe longitudinale verti- cale,
La fig. 4 en est une coupe transversale vertica- le par la ligne 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe horizontale d'un détail par la ligne 5-5 de la fig. 3.
La fig. 6 est une coupe horizontale par la ligne 6-6 de la fig. 30
La fig. 7 est une coupe de détail d'une soupape de distribution de vapeur utilisée dans le type en question de réchauffeur d'eau d'alimentation.
La fig. 8 est un schéma d'une variante du type perfectionné de réchauffeur d'eau d'alimentation pour une locomotive.
La fig. 9 est une élévation de profil de cette variante de réchauffeur.
La fig. 10 est une vue en bout de cette même va- riante.
La fig. 11 est une coupe transversale verticale de cette même variante, et
La fig. 12 est une coupe verticale de détail de cette variante, par la ligne 12-12 de la fig. 11.
La fig. 1 des dessins est une vue d''onsemble du type de réchauffeur d'eau d'alimentation pour une locomo- tive, type comprenant un réchauffeur d'eau d'alimentation 1 dans lequel on envoie l'eau froide qu'il s'agit de ré- chauffer et qui est prise dans un tender (non représenté) par la pompe à eau froide 2, tandis que l'eau réchauffée est prise dans le réchauffeur dteau d'alimentation 1 par la pompe à eau chaude 3 et envoyée " " à la chaudiè- re (non représentée) de la locomotive en passant à travers la soupap'e de retenue le de cette chaudière.
La pompe à eau froide 2 reçoit l'eau froide du tender (non représenté) de la locomotive par son orifice d'entrée 5 et l'envoie par une tuyauterie appropriée 6 et par le mécanisme pulvérisateur.'7 dans la chambre de chauf- fage ou de contact 8 aménagée dans le corps 9 du réchauf- feur 1.
La vapeur de chauffage, qui est la vapeur d'é- chappement d'une locomotive (non représentée), entre dans le corps 9 par l'orifice d'admission de vapeur 10 et elle est déviée vers le haut par. la cloison 11, de sorte que la vapeur qu:Ventre monte en passant à travers les divers siè-
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ges de soupapes 12 portés par le dessus de soupape 14 pour pénétrer à l'intérieur du sommet ou dôme 15 du corps 9.
Des soupapes de retenue 16 coopèrent avec les sièges de soupapes 12 et sont limitées dans leur mouvement par une plaque de butée 17, tandis qu'elles sont guidées dans leur mouvement par des guides appropriés 18 portés par les siè- ges de soupapes 12. Les ensembles de soupapes de retenue de vapeur constitués par '.' , les sièges 12 et les soupapes 16 sont disposés en cercle concentriquement à l'axe de la chambre 8 et le sommet 15 du corps 9 est courbe de façon à guider la vapeur arrivant à travers les soupapes de retenue et à la diriger intérieurement vers l'axe du corps et vers le bas pour la faire passer à tra- vers l'ouverture centrale 19 pratiquée dans le dessus de soupapes 14. Une jupe 20 de guidage de la vapeur est portée par la cloison 11 et sa cavité intérieure se trouve dans le prolongement de l'ouverture 19.
La jupe 20 traverse la cloison 11 et débouche, à son extrémité inférieure, dans la chambre de contact 8 aménagée à l'intérieur du corps 9.
Le dispositif à ajutage .7 par lequel l'eau froide entre dans le réchauffeur est disposé de façon que son axe se trouve dans le prolongement de l'axe de la jupe 20. L'aju- tage 7 porte une pomme d'aspersion 21 montée amovible sur son extrémité supérieure et dont l'extrémité supérieure est fermée, tandis que les c8tés sont percés de plusieurs ouvertures d'aspersion 22 disposées en cercle et dirigées obliquement vers le bas et vers l'extérieur, de façon à projeter l'eau froide vers le bas à l'intérieur de la jupe
20 sensiblement/que le courant de vapeur qui traverse la jupe, mais en faisant un angle aigu avec le trajet suivi 'par le courant direct de vapeur, de façon à provoquer un contact et un mélange intime de la vapeur avec l'eau, pour assurer à la foisla condensation de la vapeur et le ré- chauffage de l'eau.
La surface intérieure de la jupe 20 sert à briser et à disperser les menus filets d'eau proje- tés par la pomme d'aspersion 21, afin d'augmenter encore davantage le contact de chauffage entre la vapeur et l'eau,
Le dispositif à ajutage 7 représenté dans les dessins est fait en deux pièces 23 et 24, reliées de façon réglable de toute manière appropriée, par exemple au moyen de pas de vis 25-. On peut ainsi faire varier la hauteur de . l'ajutage 7 ou, en d'autres termes, la distance jusqu'à laquelle l'ajutage s'avance à l'intérieur de la jupe 20, ce qui fait varier la distance entre le point où les filets
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d'eau sont'projetés hors de la pomme d'aspersion 21 et le niveau de l'eau chaude dans le réchauffeur 9.
La variation de cette distance assure à la fois la variation de la durée du contact et celle de la distance parcourue par la vapeur et l'eau en contact dans la jupe 20, ce qui permet par con- séquent de faire varier la température de réchauffage de l'eau froide par une entrée de vapeur constante.
De cette façon, si l'on constate que l'eau froide est réchauffée jusqu'à une température trop élevée, on règle la longueur de l'ajutage 7 de façon à faire descendre la pomme d'asper- sion 21 ou la faire pénétrer plus profondément dans la jupe 20, afin de raccourcir la durée et la distance du contact entre la vapeur et l'eau, tandis que si l'on constate que l'eau n'est pas chauffée jusqu'à la haute température dési- rée, on peut régler la longueur de l'ajutage 7 de façon'à augmenter à la fois la durée et la longueur du trajet de contact entre la vapeur et l'eau dans le passage confiné formé par laupe 20.
Pour empêcher une turbulence excessive dans la chambre 8 et pour y maintenir la pression désirée, qui est sensiblement la pression de la vapeur d'échappement qui en- tre, afin d'empêcher la vaporisation subite de l'eau ré- chauffée, des dispositifs particuliers permettent à une quantité limitée de vapeur de passer directement dans la chambre 8 sans venir en contact avec l'eau qui se trouve dans le passage confiné à l'intérieur de la jupe 20. Dans le type représenté dans les dessins, ces dispositifs sont constitués par une ou plusieurs plaques planes 27 qui s' étendent transversalement sur des parties de l'intérieur de la jupe 20, de façon à former le ou les passages 28 qui ont leur'entrée près de l'ouverture 19 pratiquée dans le dessus de soupapes 14 et qui débouchent dans la chambre 8.
Alors que la chambre 8 a .été appelée jusqu'ici la chambre de con- tact du réchauffeur, la chambre réelle de contact et de chauffage du réchauffeur est l'espace confiné à l'intérieur de la jupe 20, et tout espace se trouvant dans la partie in- férieure du-corps 9 au-dessus du niveau de l'eau réchauffée dans ce corps assure le contact entre l'eau venant de l'in- térieur de la jupe. 20 et la vapeur qui entre dans cette ju- pe par le ..ou les passages 28. Une ouverture de dégagement 29 est pratiquée dans la jupe 20, de façon à maintenir l' égalisation de la pression de la vapeur entre les passages 28 et la surface de l'intérieur du corps 9 au-dessus de l' eau réchauffée contenue dans ce corps.
Un évent 30 permet à la vapeur non condensée et aux gaz incondensables qui sont
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dégagés de s'échapper de l'intérieur du corps 9.
Alors que l'ajutage 7 représenté dans la fige , des dessins est fait en deux pièces pouvant être reliées de façon réglable pour régler cet ajutage, afin de faire va- rier la distance jusqu'à laquelle il s'engage dans la jupe 20, il est bien entendu que l'assemblage de la pomme d'as- persion 21 avec le corps de l'ajutage peut être tel qu'il permette-le réglage de cet assemblage pour faire varier la position de la pomme d'aspersion 21 à l'intérieur de la ju- pe, afin de régler le chauffage de l'eau.
L'eau réchauffée et la vapeur condensée tombent au fond du corps 9, d'où elles sont extraites par la pompe à eau chaude 3 en passant par l'orifice 31 de sortie de l' eau chaude pour être envoyées à la soupape de retenue 4 de la chaudière.
Des moyens appropriés permettent de régler la quantité d'eau réchauffée par le réchauffeur d'eau d'ali- mentation en faisant varier la, distribution de l'eau froi- de dans ce réchauffeur.
La distribution de l'eau froide qu'il s'agit de réchauffer et son envoi dans le réchauffeur sont réglés par le niveau que l'eau réchauffée atteint dans le réchauffeur, et ce réglage est assuré au moyen d'un mécanisme approprié qui comprend la chambre à flotteur 33. La chambre à flot- teur 33 est disposée à l'extérieur et à une certaine dis- tance du corps 9, comme le montrent clairement les fig. 1 et 3 des dessins, afin de permettre la libre circulation de l'air autour de cette chambre à flotteur pour refroidir celle-ci et empêcher la vaporisation brusque de l'eau ré- chauffée qu'elle contient. La chambre à flotteur 33 commu- nique avec l'intérieur du corps 9 par des conduits appro- priés 34, de sorte que le niveau de l'eau variera dans la chambre à flotteur 33 avec la variation du niveau de l'eau réchauffée dans le corps 9.
En plus de cette disposition suivant laquelle la chambre à flotteur 33 est espacée du corps 9 afin de per- mettre à l'air de circuler tout autour, le tuyau d'arrivée 6, qui amène l'eau froide au réchauffeur d'eau d'alimenta- tion passe le long de la chambre à flotteur et en contact avec celle-ci pour contribuer à refroidir cette chambre, ainsi que l'eau qu'elle contient.
Un flotteur 35 est articulé à l'intérieur de la chambre à flotteur 33 et des butées appropriées 36 coopè- rent avec une butée 37 pour limiter le mouvement oscillant du flotteur. Le flotteur 35 est supporté et articulé en 38 et une tige de soupape 39 est reliée au bras 40 qui porte
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le flotteur.sur celui des côtés de son pivot 38 qui est opposé au flotteur 35.
Un piston de soupape 41 est monté de façon ré- glable sur la tige de soupape 39 et se meut par. un mouvement alternatif à l'intérieur d'une boîte de soupape 42 pendant le mouvement oscillant du bras 40 qui porte le flotteur,
La vapeur actionnant la pompe à eau froide 2 est empruntée à une source de vapeur se trouvant sur la locomo- tive (non représentée) et elle passe par une tuyauterie appropriée 43 pour atteindre et traverser la soupape de dis- tribution 44, qui règle l'arrivée de la'vapeur à l'extrémi- té 45 de la pompe à eau chaude, extrémité qui forme chambre à vapeur, cette soupape de distribution dirigeant ou distri- buant aussi une partie de la vapeur par une tuyauterie ap- propriée 46 dans là chambre 47 aménagée à l'intérieur de la boite de soupape 42.
La vapeur sortant de la chambre ou de- la cavité 47 passe.à travers une ouverture appropriée 48, puis à travers des ouvertures 49 pratiquées dans le manchon de distribution 50. Lorsque le piston de soupape 41 occupe la position représentée dans la fig. 4 des dessins, la va- peur sortant par,les lumières 49 traverse l'espace 501 for- mé par la partie décolletée du-piston de soupape 41 et sort par les lumières 51 du manchon 50 pour entrer dans la cavi- té ou chambre 52 aménagée à l'intérieur de la boîte de sou- pape 42. Au sortir de la chambre 52 la vapeur arrive par une tuyauterie appropriée 53 à l'orifice d'admission de va- peur 54 qui se trouve à celle 55 des extrémités de la pompe à eau froide 2 où agit la vapeur.
La vapeur sortant à l'ex- trémité 55 de-la pompe à eau froide 2 peut s'échapper dans 1'atmosphère ou se rendre à tout autre endroit désiré en passant par le tuyau d'échappement 56. Lorsque le niveau de l'eau monte dans le corps 9, il fait monter le flotteur 35 et mouvoir la tige de soupape 39, ainsi que le piston de soupape 41 vers l'intérieur pour masquer ou fermer les lu- mières 49 et interrompre par conséquent l'arrivée de la va- peur à la pompe à eau froide 2.
La disposition de plusieurs lumières 49 pratiquées dans le manchon 50 et espacées lon- gitudinalement les unes des autres permet de faire varier la quantité de vapeur arrivant à l'extrémité à vapeur de la pompe à eau froide 2 pour régler la vitesse de fonctionne- ment de la pompe à eau froide 2 et, en conséquence, la quan- tité d'eau froide fournie au réchauffeur d'eau proportion nellement à la quantité d'eau réchauffée qui se trouve -dans le corps 90 Comme cette quantité d'eau réchauffée qui se trouve dans le corps 9, ou le niveau de cette eau, sont ré-
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glés directement par la quantité d'eau réchauffée extraite du corps 9 par la pompe à eau chaude 3 suivant la quantité d'eau dont la chaudière de la locomotive a besoin,
la quan- tité d'eau froide fournie au réchauffeur sera donc réglée par la quantité d'eau nécessaire à la chaudière d'une loco- motive équipée avec le type de réchauffeur d'eau d'alimen- tation en question.
Lorsque le niveau de l'eau baisse dans le corps 9, le flotteur 35 descend également ou se meut vers le bas et il fait monter le piston de soupape 41 de façon à aug- menter la quantité de vapeur envoyée à la pompe à eau: froi- de proportionnellement à l'abaissement du niveau de l'eau dans le corps 9.
La vapeur d'échappement sortant à l'extrémité 45 . de la pompe à eau chaude 3 arrive par une tuyauterie appro- priée 57 dans le dôme 15 du corps 9 en passant par l'orifi- ce 58, d' où elle descend avec la vapeur d'échappement en passant par l'ouverture 19 et la jupe 20.
Dans les fig. 2 et 4 des dessins l'évent 30 dé- bouche dans un canal formé par la plaque 59, qui est soudée ou fixée de toute autre façon à l'extérieur du corps 9 du réchauffeur d'eau d'alimentation 1 et un orifice d'échap- pement ou évent 60 est aménagé au fond du canal formé par la plaque 59.
Les fig. 8 à 12 inclusivement sont des vues re- présentant une variante du type de réchauffeur d'eau d'ali- mentation. La principale différence entre cette variante de réchauffeur d'eau d'alimentation et le type représenté dans les fig. 1 à 7 réside dans le mécanisme de réglage en ce sens que, dans le type de réchauffeur que représentent les fig. 1 à 7, le réglage de la quantité d'eau froide envoyée dans le réchauffeur est effectué par le niveau de l'eau ré- chauffée contenue dans le réchauffeur et que ce niveau de l'eau contenue dans le réchauffeur ne règle en aucune façon la pompe à eau chaude, tandis que dans le type de réchauf- feur que représentent les fig.
8 à 12 des dessins inclusi- vement, des dispositifs appropriés assurent à la fois le réglage de la pompe à eau chaude et celui de la pompe à eau froide par le niveau de l'eau contenue dans le corps du ré- chauffeur.
Dans cette variante de réchauffeur,le réchauffeur proprement/61, qui comprend le corps 62, est exactement le même que celui qui a été décrit plus haut et qui est repré- senté dans les fig. 1 à 7 des dessins et comprend intérieu- rement toutes les caractéristiques représentées dans les fig.
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3 et 4 des dessins, c'est-à-dire la disposition des soupa- pes de'retenue pour l'arrivée de la vapeur, l'ajutage d'in- jection de l'eau froide, la chambre de contact, la jupe for- mant un espace confiné, etc. L'eau froide est prise dans un tender de locomotive (non représenté) par la pompe à eau froide 63 qui est actionnée par une arrivée de vapeur 64 de type courant, et elle est envoyée par la tuyauterie 65 et l'orifice d'admission d'eau 66 dans le corps 62 du réchauf- feur, tandis que l'eau chaude ou réchauffée.sort de ce corps
62 par l'orifice 67 de sortie de l'eau chaude et passe dans la tuyauterie 68 pour arriver à l'orifice d'admission de la pompe à eau chaude 69. L'eau chaude est envoyée par la pom- pe à. eau chaude 69 et par une tuyauterie appropriée 70 à la soupape de retenue 71 de la chaudière.
Le corps 62 du réchauffeur d'eau d'alimentation proprement dit comprend*une chambre de flotteur 72 combinée avec lui et communiquant avec lui par des ouvertures appro- priées 73, de façon que le niveau de l'eau varie dans la chambre à flotteur 72 avec la variation du niveau de l'eau dans le corps 62. La chambre de flotteur 72 est disposée à l'extérieur du corps de réchauffeur 62, de façon à permet- tre la libre circulation de l'air tout autour , et le rac- cord à eau froide 66 est disposé sur la chambre de flotteur, de sorte que la circulation de l'air autour de cette cham- bre et le passage de l'eau froide dans le raccord 66 refroi- dissent la chambre de flotteur et empêchent toute vaporisa- tion brusque de l'eau réchauffée qui s'y trouve.
Un flotteur 74 est monté à l'intérieur de la cham- bre de flotteur 72 et porté par un bras articulé 75 monté à rotation partielle en 76. Le mouvement du flotteur 74 est limité par des butées 77 portées par le bras 75 qui porte le flotteur, et par une butée'78 portée par le couvercle de la chambre de flotteur 72.
Une tige de soupape 79 est reliée à l'extrémité du bras de flotteur 75, du côté opposé à l'extrémité qui porte le flotteur. 74, de sorte que, lorsque le flotteur descend, la 'tige de soupape 79 monte et que, lorsque le flotteur mon- te, la tige de soupape 79 descend. Un piston de soupape 80 est porté à position réglable par la tige de soupape 79 et se meut par un mouvement alternatif à la suite du mouvement de la tige de soupape dans le manchon de distribution 81 porté par-la bôite de soupape 82.
La vapeur actionnant la pompe à eau froide 63 et la pompe à eau chaude 69 est fournie par une source de va- peur appropriée quelconque (non représentée) portée par la
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locomotive, cette arrivée de vapeur étant réglée au début par le modérateur indiqué en 83.
La vapeur sortant de la soupape 83 passe dans le tuyau 85, par l'ouverture 86 (voir la fig, 10) et entre dans la chambre d'admission de vapeur 87 (voir la fig.'12) aménagée à l'intérieur de la boîte de soupape 82. Au sortir de la chambre d'admission de vapeur 87 la vapeur passe par une ou plusieurs lumières appropriées 88 du manchon de sou- pape 81 et entre dans l'espace 89 qui entoure la partie/du piston de so.upape 80.
Lorsque le flotteur se trouve dans sa position moyenne, qui est représentée dans les fi g. 11 et 12 des dessins, la vapeur passe dans les deux sens à travers l'es- pace 89, une partie de la vapeur sortant par la ou les lu- mières 90 du manchon 81 et entrant dans 1'espace 91 aména- gé à l'intérieur de la boite de soupape 82 et dont elle sort par la lumière 92 pour entrer dans une tuyauterie ap- propriée 93 qui la conduit à l'orifice d'admission de l'en- trée de vapeur 94 de la pompe à eau chaude 69. La vapeur d'échappement sortant de la pômpe à eau chaude 69 en 94 arrive par une tuyauterie appropriée 95 au dôme+du corps 62 du réchauffeur d'eau d'alimentation, où elle se mélange avec la vapeur d'échappement qui entre dans le corps 62 par l'orifice d'admission de vapeur 97.
La vapeur qui monte à travers l'espace 89 passe à travers des lumières appropriées 98 et entre dans l'espa- ce 99 aménagé à l'intérieur de la boite de soupape 82 et dont elle sort par l'ouverture 100 pour entrer dans une tuyauterie appropriée 101, qui la conduit à l'orifice d' admission de vapeur 102 de la boîte à vapeur 64 de la pompe à eau froide 63, de sorte que la variation du niveau de l' eau dans le corps 62 du réchauffeur d'eau d'alimentation règle l'arrivée de la vapeur à la pompe à eau froide 63 ainsi qu'à la pompe à eau chaude 69 et par conséquent aus- si l'envoi de l'eau froide dans le réchauffeur d'eau d'ali- mentation et l'extraction de l'eau réchauffée contenue dans ce réchauffeur.
Si l'on considère les dessins en détail, on verra que les réchauffeurs d'eau d'alimentation qui font l'ob- jet de la présente invention sont conçus et construits de façon à pouvoir être fabriqués en tôle et soudés au lieu d'être coulés, ce qui permet de construire un réchauffeur d'eau d'alimentation robuste et pratique, beaucoup plus légers que les réchauffeurs d'eau d'alimentation des types courants, dont les éléments du corps sont coulés.
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On conçoit que l'invention n'est pas limitée au type particulier représenté ni à la disposition représentée pour les différentes parties, et que de nombreuses modifi- cations,peuvent être apportées dans le cadre de l'invention.