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" Appareil de distillation "
La présente invention est relative à des appareils de distillation tels que ceux utilisés dans la distillation continue des goudrons de houille ou d'huile minrale et comprenant un four , un tuyau central pour les gaz de four et un serpentin entourant le dit tuyau central.
En géméral dans les appareils de distillation de ce type , le serpentin est un/long tuyau enroulé forme d'un certain nombre de lon- gueurs de tuyau réunies et comportant un alésage tel qu'un
Courant tourbillonnaire de goudron ou de matière similaire passe en fait à travers l'appareil, le tuyau étant balayé par les gaz de four pendant l'opération. but
La présente invention a pour d'améliorer l'effi- cience de fonctionnement de tels appareils de distillation.
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Suivant une particularité de l',inve.a.tion les gaz qui ont atteint le sommet du tuyau Central susdit sont obligés étroits
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de circuler vers le bas à travers doe3mbmmx carneaux/et ainsi de balayer les surfaces du serpentin . La surface
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transversale des oarneauâ susdits disponible pour le passa- ge des gaz est sensiblement moindreque selle du tuyau central et ainsi la vitesse des gaz dans les rameaux est élevée . Il s'en suit due la vitesse de transfert de la chaleur est également élevée.
Pour augmenter la vitesse de circulation des gaz
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et consé4uerm.ùeiàt la vitesse du transfert de chaleur un ventilateur du type à tirage induit est de préférence employa pour augmenter le tirage . CeQi permet à la .te>T- pérature des gaz sortant de, la cheminée du four d'être réduite et permet Conséquemment une extraction de chaleur plus grande de ces gaz.
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Le serpentin pout étre de n'importe quelle construc- tion appropriée pourvu qu'il possède un alésage continu à travers lequel le goudron ou la matière similaire s'é- coule et pourvu qu'il présente des surfaces balayées par étroits
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les gsz circulant élaas les oa.l'neau:x. Toutefois tuyau le soyeA##> est de préférence Constitué de longueurs de tuyau droites renfermées et disposées çentralement dans les carneaux susdits, ledit tuyau comportant également des longueurs courbées non balayées par les gaz.
Chaque longueur droite peut avantageuse-ment comporter des saillies
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ou ailettes çaü6euse de chaleur sur sa surface extérieure., de sorte que la vitesse d'extraction de chaleur du four est augmentée et que la longueur totale de tuyau requise est diminuée . Ces saillies peuvent être agencées de maniè- re que les gaz de chauffage se dirigent suivant un gourant tourbillonnaire sur les surfaces du tuyau , et à %et effet
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elles peuvent être constituées par des ailettes (parfois appelées aiguilles)
échelonnées le long des longueurs droites de sorte que les gaz sont 'constamment obligés de changer de direction lorsqu'ils circulent sur ces lon- gueurs,
L'invention est applicable non seulement à des appa- reils de distillation dans lesquels du goudron ou des matières similaires sont chauffées à la température requi- se pour la distillation, mais aussi à des appareils de distillation utilisés pour amener la température, du goudron ou des matières similaires à une valeur suffisante pour leur provoquer en déshydratation .Suivant une autre particularité de l'invention deux serpentine sont prévus dans les car- neaux,l'un servant à la déshydratation et l'autre à la distillation complète,
le serpentin de déshydratation étant traversé par les gaz lorsque ceux-ci ont quittés le serpen- tin de distillation . De plus un sur chauffeur de vapeur peut être prévu et localisé au sommet de tuyau central .
Lorsque Lorsque deux serpentins du type susmentionné sont employés l'un au-dessus de l'autre, des moyens sont prévus pour dériver au moins une partie des gaz de four du tuyau la Central pour ee faire circuler sur le serpentin inférieur uniquement. Ces moyens peuvent être constitués de manière ou registres adéquate par des clapets /ajustables qui peuvent être utilisés lorsque l'installation est démarrée ou arrêtée .
Le fait de prévoir des moyens pour dériver une partie des gaz et pour les amener à circuler uniquement au contact d'un des serpentins constitue en lui-même une caractéristique. importantede l'invention,
Le ou les serpentins s'étendent de préférence sur la presque totalité de la longueur du tuyau central.lorsqu'on fait usage de deux serpentins la forme du serpentin infé- rieur peut vaier suivant le type de four. Si l'appareil
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de distillation est chauffé par du combustible solide, il
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est .souhaitable de disposer d'une chso-bre de Combustion limitée par une paroi verticale continue au-dessus e la oa tayaa central grille et le tuyau d'échappement des gaz/p-sut être 2.
CO:131- déré .90rîL(f8 oosmeneant au soraL2et de cette chambre , le 5e:'- pantin préchauffé formant alors de préférenpe un nid ±11- tour de la p6::::tie inférieure du tuyau susdit. Si toute- fois l'appareil est cnauffé à l'aide de combustible irai- leux ou à# gaz des types qui produisent des gaz de Com- bustion relativement propres , l'espace de combustion et la base du Guyau d'Ócha9pement des gaz peuvent en fait former un tout , ces 61men'ts ainsi que les brûleurs peur le comûustiole pouvant être disposés sur le côté du tuyau aentral ou tuyau d'échappeD8ût des gaz. Le serpentin inférieur pEUt alors 6tre ramené au niveau de la base et @tre ài;posà autour ù<# trois =ôtés du tuyau d' éc#.i?elJleD.t Une autre particularité de l' invention congerne
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le nettoyage du ou des serpentins.
Pour permettre d'accéder
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au(x) serpentin(s) de, l'extérieur , gelui-ci ou ceux-ci peuvent ÉH1'2 disposas dans une ou des parois extérieures possédanb des portes à travers lesquelles les surfaces du tuyau peuvent étr: atteintes . Ces parois extérieures peuvent ààliàiiier les cal'neaUÂ étroits e si L'appareil de distillation e>1 cnauffe au :ilOyeü de combustible solide ,
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des portes similaires peuvent, être prévues dans les parois
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extérieures déliliiitanu é:,ale....J.3Ht les carneaux étroits .
Dans cnaqus :5 on 1?la L1V ú.nta S3 JS32a.1t prévoir des portas courbée,-, en face des longueurs courüées de tuyau.
Les forces préférées d'appareil de distillation à'ài- vant l'invention seront à présent décrites à titre d'se.em- ,,;le 2.n se référant aux dessins annexes dans lesquels : La fig. 1 ese u.ée coupa ver-:;i.Qale geiltrale à travers
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un appareil de distillation chauffé par du combustible so-
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yf
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lide ; les fig. 2 et à sont respectivement des coupes suivant les lignes 2-2 Il-Il et III-III de la fig. 1; la fig. 4est une vue en élévation de l'appareil de distilation ;
La fig. 5 est à plus grande échelle une vue montrant des détails d'un serpentin, la fig. 6 est une vue en élévation d'un appareil de distillation chauffé à l'aide d'huile ou de gaz;
la fig. 7 est une vue en plan dont la partie inférieure est coupée suivant la ligne VII-VII Partie de la figure et la/supérieure suivant la ligne VIIA-VII ; la fig. 8 est , après coupe partielle, une vue en élévation de l'appareil de distillation chauffe au gaz ou à l'huile , montrant les portes extérieures de nettoyage et un dispositif d'échappement des gaz usés .
Dans les fige 1 à 5, l'appariel de distillation com- prend un four et une .chambre de combustion 1, dans lesquels du combustible solide est brûlé, le combustible étant fourni par une trémie 2 et par un chargeur mécanique 3 , Une paroi circulaire 4 en matière réfra@taire s'étend vers le haut à partir du four et délimite un tuyau d'échappement cemtral 5 pour les gaz chauds.
A l'extrémité supérieure du tuyau
6 d'échappement sont prévus quatre passages radiaux/formés entre un toit 7 et des parois horizontales 8 , lesdits pas- sages étant séparés l'un de ltautre par. des parois vertica- les 9 s'étendant vers le haut à partir de la paroi 4 et servant en partie à supporter le toit 7 . Ces passages 6 communiquent avec des carneaux étroits 17 fermés dans ou entre des parois 10 en matière réfractaire,qui Constituent la majeure partie de l'enveloppe extérieurede l'appareil.
Deux serpentins sont prévus notamment un serpentin suprérieur 11 et un serpentin, inférieur 12. Le serpentin supérieur 11 sert à amener le goudron ou une matière simi-
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laire à la. température de distillation et il possède un orifice d'entrée 13 à sa base 'et un orifice de sortie 14 à son sommet. Le serpentin inférieur 12 sert à amener le goudron à la température de désnydratation, .s'est-µ-dire à une température à laquelle l'eau mélangée au goudron peut être séparée sous forme de vapeur dans une chambre de projection et il possède un orifice d'entrée 15 à sa base et un orifice de sortie 16 à son sommet.
Il est nécessaire que le goudron circule vers le haut dans .chaque serpentin , car s'il n'en était pas ainsi il pourrait en résulter des difficultés par suite de la présence de vapeurs dans le serpentin. D'autre part les gaz chauds doivent de préférençe circuler à contre courant c'est-à-dire en sens. opposé à la direction de circulation du goudron pour donner lieu à un con écnange de chaleur . Il est évident que les gaz les plus chauds doivent venir en contact avec le serpentin de distillation. C'est la raison pour laquelle les gaz sont amenés à circuler versle bas sur les serpentins et c'est pourquoi aussi le. serpentin de distillation 11 est placé au-dessus du serpentin de déshydratation 12.
Chaque serpentin se compose de longueurs droites de tayau 18 disposées dans les carneaux étroits et de longueurs courbes 19 aux angles du dit serpentin, les longueurs courbas étant de grands rayons pour réduire l'érosion . En fait chaque serpentin se présente sous la forme d'un nid sensi- blement rectangulaire . Toutes les longueurs sont Horizontales sauf à un coin ou chaque, longueur courbe 19 est inclinée pour rejoindre la longueur horizontale supérieure.
Cheque longueur 18 ou 19 possède des brides d'extrémité Carrées 20 et ces brides d'extrémité sont non seulement disposées de manière à permettre la réunion de longueurs de tuyau adjacentes mais sont aussi réalisées de manière à être en contact bord à bord dans des longueurs adjacentes de sorte ,
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que Chaque longueur est supportée par celle qui lui est immédiatement inférieure.
Les longueurs droites 18 sont disposées centralement dans les arneaux 17 et la largeur de ces carneaux n'est que environ 3 fois égale au diamètre des longueurs de tuyau eu,ses sans pompier les saillies échangées de Chaleur. Les extré- mitês des carneaux sont fermées par les brides, d'extrémité 20. En conséquence la section transversale ménagée pour le passage des gaz vers le bas est très petite lorsqu'on la compare à la section/transversale du tuyau d'échappement 5 et la vitesse des gaz balayant les longueurs de tuyau droites ett très élevée . Ainsi la sept ion transversale du tuyau d'échappement peut être 3x pieds carrés et la section transversale totale des)carneaux 17 peut être 2,5x pieds carrés.
De ses valeurs on peut déduire la surface occupée par les longueurs droites 18 qui estde 0,83x pied carré et la surface des saillies échangeuses de chaleur 23 qui est de 0,67x pied carré , Ce qui donne au total une surface de x pieds carres disponible pour le passage des gaz dans les carneaux 17 et un rapport de la surface du tuyau d'échappe- ment à celle du carneau de 3 : 1 . La vitesse des gaz est augmentée en connectant les extrémités inférieures des qua- tre carneaux 17 à une tubulure circulaire 21 qui est à son tour connectée à un ventilateur 22 du type tirage induit, qui communique avec une cheminée 37 .
L'échange de chaleur est augmenta'en prévoyant des saillies échangeuses de chaleur ou ailettes 23 (fig. 5) sur la surfae extérieure de chaque longureur droite 18.
Il est bien connu que la faible transmission de chaleur obtenue à partir de tuyaux lisses,et d'autres formes de tuyaux pervurês est causée par la présente d'un film sta- tionnaire de gaz sur les surfaces chauffantes . Dans l'ap- @
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pareil de distillation représentades saillies sont 8.(;
en-
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Gées de manière que le gaz de fpur Circule suivant un jiou- venant tourbillonnaire sur les surfaces de tuyau , et à cet effet ces saillies se présentent sous la forme d'ailettes (par..-fois appelées aiguilles )échelonnées sur le nid formé
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par ollaque serpe nMn complet de sorte que les gaz sont cons- ta..=ient obligés de cnanger de direction lorsqu'ils circu- lent au '-Po..1.'ta,,Ç.t du tuyau.
3.."J. vue de régler le flux de gaz au sommet de l'appa- reil, des registres 24 sont prévus dans les passages 6.
Lorsque l'installation est mise en marche ou arrêté
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il est parfois Rcuhaitable d'être à même d'amener une par- tie de gaz les plus chauds en contact immédiat avec le serpentin inférieur 12 ..ci. cet effet des passages de dé ri-
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vation 25 cOûtrô16s par des paires de registres 6 sont prévus entre le tuyau d' é>ilepp>uent 5 et la partie de oE- que carneau étroit 17 qui se trouve entre les serpentins
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11 et 12.
Ces registres Z6 sont sonniandés manuellement à l'aide de poignées 27 disposas dans un espace annulai:ce
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28 entcuranb le tube central 5 , l'accès étant ménage à cet esps.ce par des portes de trou d'holillne(non représentées) placées dans les angles arrondis de l'enveloppe extérieur ta
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eJ.1-dessQl.ls du serpentin de 3.Gs!J.ydr efvion.
Les longueurs courbes de tuyau 19 ne sont pas balayées par les gaz w:auds . .. 110"" ¯8 trouvent dans des espace;; Llort 30 limit':", a l'int6ri08ur par des plaques dtacier 31 recouvertes de. matière rfracbaire 5& et 8. l'extérieur par des portes arrondies 33 également re90uvertes de matière réfractaire etayant une courbure suivant le même Feutre que les longueurs pourbes de tuyau qu'elles entourent, les
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portes d.sposée à,. chaque angle étant agencées par paires et pouvanz s'ouvrir vers l'extérieur.Ainsi on a accès à toutes les longueurs Qourbes .
Les par .ois intérieures et ex-
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térieures de l'appareil de distillation situées en face de toutes les longueurs droites ne consistent pas en une paroi fixe mais bien en portes planes articulées;les portes inférieures étant représentées en 29 et les portes extérieures en 34. Ces partes sont agencées pour s'ouvrir autour d'âmes verticaux de manière à découvrir les longueurs droites . Ainsi chaque serpentin peut être nettoyé avec une facilité maximum , l'accès aux portes intérieures étant fourni par l'espace annulaire 28 en regard desregistres de dérivation 26 .
L'accès aux passages de dérivation 25 est fourni grâ- e à des goujons ou bouchons 35 ménagés dans la paroi en briques 10 .
Lorsqu'on se sert d'un four chauffé au gaz ou à l'huile (voir fig. 6, 7 et 8) par exemple un four chauffé par du gaz de ville , les gaz de combustion s.ont propres et il n'est pas toujours nécessaire de prévoir .comme dans les fig. 1 à 5 des dispositifs facilitant le nettoyage complet des serpentins , et en conséquence les portes de nettoyage intérieures 29 peuvent être omises .
Ceci permet au tuyau circulaire 5 d'être formé par la surface intérieu- re dos parois 10 @ontenant les carmeaux 17 . En outre il n'est pas toujours nécessaire d'avoir à sa disposition des passages de dérivation 25 représentes à la fig. 1,
C'est pourquoi suivant cette forme de réalisation de l'invention l'appareil de distillation se présente sous forme représentée aux fig. 6, 7 et 8 dans laquelle l'espa- çe annulaire 28 donnant accès aux registres de contrôle. en dérivation 27 et les portes Intérieures de nettoyage 29 (fig. 1 à 5) sont également éliminées .
Pour réaliser une économie en:hauteur il est souhai- table de disposer les brûleurs 37 , qui prendront la place de la trémie 2 et du chargeur mécanique 3 utilisé dans la
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disposition, représentée à la fig} 1, sur le côté de l'ap- pareil de distillation. Dans ce pas le. serpentin de préchauf- fage 12 est disposé seulement autour de trois 96tés de. la chambre .f:e combustion 1. Les extrémités 39 (fig. 7) du se- pentin 12 adjacentes au arûle.ur 37 sont formées par des longueurs de tuyau en fC¯2JJ18 de U non balayées pax les gaz de four et disposées alternativement à chaque extrémité du serpentin , de sorts qu'un tuyau .continu est forme à tra- vers lequel la matièrebrute s'élève lorsqu'on la pompe.
De cette manière il est possible d'amener le serpentin au niveau du sol en prévoyant des carneaux 38 collecteurs
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de gaz usés eD.-d0SOU àe la. uhambre de combustion, l'ar- rangement aûe.4',.t â or.n ci-avant permettant un 90ntr81e égal du tirage dans les Carneaux 17 Contenant les serpentins de chauffage 11 et 12. Des registres 4G manoeuvres manuellement à l'aide de poignées il peuventêtre prévus pour opérer un réglage additionnel du flux de gaz à travers les hameaux étroits 17 sur les surfaces de tuyau , ces registres étant
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places en.tre les serpentins 13 et les sarneaux collecteurs de gaz usés 38.
Les gaz contenus dans les garneaux collec- teurs de gaz usés 38 sont déchargée par un orifice de sor- tie 40 à l'aide du ventilateur 23 et amenés à la cheminée 37.
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Dans chacune 3e5 forces de r; al.ss,tioa décrites ci- dessus un s.ar9iiauf= iur de vapeur 36 peut être monte dans le toit 7 et s'étend vers le bas dans la partie supérieure du tuyau 5.
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R:ûV.;:'C.iTIJ:w ,
1. Appareil de distillation comprenant un four , un tuyau central d'élévation pour les gaz de four et un ser- pentin entourant ce tuyau , caractérisé en-' 96 due les gaz
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atteignant le sommet du tuyau. susdit sont obligés decirculer /
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vers le bas à travers des carneaux étroits qui ont une section transversale destinée au passage des gaz sensible- ment moindre que celle du tuyau , ies gaz passant à travers les carneaux étroits balayant des surfaces du serpentin.
2. Appareil suivant la revendication 1, dans lequei du serpentin le tuyau/est constitué de longueurs droites renfermées et disposées 'centralement dans les carneaux êtroits et de longueurs courbes non balayées par les gaz .
3. Appareil suivant la revendication % dans lequel les longueurs de tuyau droites sont munies de saillies échangeuses de chaleur.
4. Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel les gaz sont passés vers le bas à travers les carneaux étroits par un ventilateur,
5. Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel on a' prévu deux serpentins dispo- sés l'un au-dessus de l'autre dans les rameaux étroits, le serpentin, inférieur servant à préchauffer la matière et le serpentin supérieur servant à amener la dite matière à la température de distillation.
3. Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes dans laquai le ou les serpentins s'étendent sensiblement sur toute la longueur du tuyau central.
7. Appareil suivant la revendication 5 Comprenant des brûleurs de combustible disposés sur le côté du tuyau central , le serpentin de prêchauffage étant disposé au- tour de trois cotés du tuyau central.
8. Appareil suivant la revendication 5 dans lequel on a prévu des moyens ajustables pour dériver une partie pour la dite partie des gaz de four du tuyau central et/xxx amener/à circuler directement au Contact du serpentin' inférieur.
9. Appareil suivant la revendication 5, dans lequel des moyens sont prévus pour régler le flux des gaz provenant
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du tU7'au s:rt:: , e #i 2..:rigev.,d.t; .vers le sorpentin sup ci wx , Ù. :5 i...,.oJre 1.S 1.7ïï.Gd'w,..ït, étan ù prévus pour obliger une par- li# des gaz à 1{ei"1.i..? en ccncacb avec le ;:::)J?e¯1-iu. inférieur sans p:;:}6;' Ç..1J:' le serpentin supcrisur d: lE;.J.1.èrs ..fB z8b- t;;:e le ...-;.,i,E,'e des t:â'"lp'i8.'t:.ir..''.S dans les deux se:cpe.1.t:D..1, i1- dp zaa<a..ewt l t u.. je l'autre.
10. Appareil aomprenaüt un four, un tuyau central pour des gaz de four, deux serpentins entourait le tuyau susdit et àisposés l'un au-dessus de l'autre, des passages par Les-
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quels les gaz de four sont amenG vers le cas sur les ier- peûtius et des moyens ajustables pour dériver au noins u;:,e partie dos gaz de four de façon à les faire circuler uni- quement sur 1e se.rpeti.: ini rieur.
Il. Appareil suivant l'une ou l'autre des rev2iications pi<1%éd-eates, dans lequel un i.11r4aLl'1G.11r de vapeur est monts dans la partie supérieure du tuyau central .
1.9. Appareil suivant l'une ou l'autre des revendication. précède nbes, dans lequel le ou 15 serpentins est ou sont disposas à l'intérieur d'une ou de parois extérieures pour- vues de portes donnant acès aux surfaces de tuyau ,
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13. Appareil suivant l'uje ou l'autre des ysvendipations précédentes, dans lequel les hameaux étroits sont lirai tés par des parois inférieures et e-xt4rieures pourvues de po,r te.s domments accès aux surfaces de tuyau.
14. Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications
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S., 13 et 13, dans lequel la paroi extérieure possède des por- tes planes situées en face des longueurs droites et de s portes courbes situées en face des longueurs courbes.
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