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Perfectionnements aux turbo-couplages hydrauliques.
Cette invention se rapporte à des turbo-couplages hydrauliques ou convertisseurs de couple.'comprenant un élément impulseur et un élément rotor ailettes' rotatifs qui coopèrent de.façon à former un circuit de travail dàns lequel un.anneau de tourbillonnement liquide s'établit pendant le fonctionnement)du couplage.
Le but de l'invention est de procurer un turbo- couplage dans lequel des dispositions sont prises pour ef- fectuer une vidange partielle rapide du circuit de tra- vail dans le cas ou la charge sur l'appareil de couplage et par conséquent le couple transmis et le glissement dépassent une valeur prédéterminée.
Cette condition doit être réalisée dans de très nombreuses applications des turbo-couplages actionnés'par des moteurs thermiques ou 'des moteurs électriques, ou doit par exemple être envisagé dans le cas d'un turbo-couplage faisant partie d'une ins- tallation de propulsion marine actionnée par un moteur Diesel, de façon que le moteur et l'engrenage de trans-
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mission puissent être soustraits à une charge excessive dans le cas où le propulseur ou L'hélice rencontre un obstacle, par exemple de la.glace,
Suivant l'invention,
l'appareil de turbo-couplage hydraulique comprend un -élément impulseur et un élément rotor conjointement avec un bottier formant la chambre de travail et est caractérisé en ce que les parties ailet- tées de ces éléments forment ensemble un circuit de tra- vail dans lequel s'établit un tourbillon annulaire de li- quide moteur, en ce que des dispositifs sont prévus pour amener.le liquide de travil ou liquide moteur au couplage lorsque celui-ci se trouve en action, et en ce qu'il est pourvu de dispositifs de décharge du liquide, communiquant avec l'extérieur de.la chambre de travail et situés de ma- nière à éjecter de cette dernière le liquide qui quitte le circuit de travil dans une région de diamètre inférieur à celui du profil'interne de-ce circuit,
Dans le brevet britannique n 692.286 qui se rap- porte à un turbo-couplage hydraulique dépourvu de disposi- tifs.d'amenée du liquide au couplage lorsque celui-ci est en actions on avait proposé d'établir,, dans une région du profil interne de l'impulseur, un réservoir dans lequel le liquide de travail s'écoule lorsque le glissement est élevé et,que la'vitesse du rotor tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée et d'où le liquide, pouvant revenir sous l'action de la force centrifuge dans le.réservoir,
tend à retourner direotement dans le-circuit de travail* La présente invention de distingue de cette disposition antérieure en ce que, dans celle-ciil y a une limite à la quantité de liquide qui'peut s'écouler du circuit de travail dans la récipient,.tandis que, dans le couplage qui est pourvu d'un dispositif pour y amener le liquide de travail lorsqu'il'fonctionne, l'écoulement du'liquide éject du circuit de travail par ce dispositif de décharge.continua
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à se faire jusqu'à ce que le liquide dans le circuit de, travail atteigne la région de diamètre inférieur au dia- mètre du profil intérieur du circuit de travail.
Quelques exemples d'exécution de l'invention seront décrits ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, 'dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du convertisseur de couple ou turbo-couplage hydraulique suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe du convertisseur de couple ou turbo-couplage hydraulique suivant l'invention, pourvu d'une valve ajustable pour pouvoir rendre inopérant le dispositif servant à l'éjection du liquide, et les figures 3, 4, 5 et 6 montrent d'autres'formes d'exécution du convertisseur de couple ou turbo-couplage hydraulique suivant l'invention..
Ainsi que le,montre la,figure 1, le turbo-couplage hydraulique comprend un arbre* - manchon d'entrée 1 couplé par-un disque moteur 2 à une couronne 3 soudée à la péri- phérie d'un boîtier qui comprend une partie cylindrique 4 , une partie 5 située derrière la calotte sphérique d'impul- Beur 6 et reliée le long de sa périphérie interne à une bague de palier 7 à laquelle la partie radialement intérieu- re de la calotte d'impulsaur 6 est boulonnée, et une partie 8 qui est située derrière la calotte de rotor 9 et est sou- dée à une bague de palier 10dans laquelle est tourillonné l'arbre de sortie 11 du convertisseur de couple.
Dans la ' .. bague 7 est également tourillonné l'arbre de sortie 11, qui est pourvu d'une bride 12 à laquelle est boulonnée la par- tie du rotor 9 située radialement à l'intérieur.
L'impulseur 6 présente une languette annulaire ou collerette 13 dont la surface radialement extérieure se raccorde graduellement à la surface interne du restant de la calotte d'impulseur et dont la surface radialement in- térieure est approximativement cylindrique et coaxiale à
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.1''.axé &. ouplage,, 11 impuls èui, et'le rotor étant pouileuk d"aiie.ét.eh.'14 et'15 respectivement..
- La surface radiàlemenf intérieure -d-e la collerette . 13 est eoartéeradialeatent vers -1l,extérieur. de l'extrémité intérieure'du,, diamètre .du profil interne du. rotor, de façon à ménager une cavité 'annulaire''16.radialement.à l'intérieur dé la collerette 13 et adjacente à-la'.Partie centrale de la calo tte.. d'ipilsur, .6. - 'Le'circuit de'travail du couplage' est. formé par
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les parties a.léttés de 1!impuleuta.ret..les' parties ailettées coopérantes, du rotor,.et pendant?le "fonctionnement normal, du couplage xn . tôrb.llo2'arin,ûla:ré de liquide mo- teur éxiete 5.' intéxieur du circuit de travail radialemeu'b ..au-delà= de 1ÊCollerette 13. Le boîtier comprenant les Pièces'4,5 et ';8 déiimi%e' la. chambre -de travail-du couplage.
Une série de tuyaux 17 uniformément répartis autour de l'axe du couplage'ou,convertisseur de couplé. s'étendent
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comme c'est représenté de la,,cavité 16 - l'etérieizr de la chàiùore tr)Iail, les extrémités des éhéaux située chambre travail, Les extrémités des tuyaux z situe& l'extérieur (lï cette chambre étant plus'espacés radiai.::mont de. l'axe du c'ouplagég.ue les extrémités qui s'ouvrent d'mn la cavité 16.
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Pendant le fonctionnement normal de l'apparcl , le fluide moteur forme comme il a été dit un tourbillon annu- laire qui s'établitdans le circuit de travail, c'est-à- dire dans la partie radialement , l'extérieur.de-la colle-
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rette 13 Dans le,cas'.ou. le"couple transmis et p'ar consé- quent le glissement augmentent, de même que lorsque l'arbre de sortie du convertisseur de couple est surchargée'la vi- -
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fesse de circulation dans..'anneâû tourbillonnant augmente.
et la force centrifuge dans la partie du ëiçuït de'tra- vail correspondant au roter, c'est-à-dire 'la-forcé-qui maintient l'anneau tourbillonnant-dans là-position.radiale-, ment extérieure, -diminue,'ce qui'fait que' le liquide moteur-@
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au liéu de quitter la surface interne de la calotte 9 du rotor en un point tel qu'en réalité la totalité du li- quide passe radialement à l'extérieur de la collerette 13 de l',impulseur, continue à suivre la surface intérieure dE la calotte de rotor 9 au-delà de ce point, de telle sorte que lorsqu'il quitte calotte 9, il quitte le circuit de travail en passant dans une région d'un diamètre de profil;
inférieur au diamètre de profil du circuit de tra- vail et passe radialement à l'intérieur de la collerette pour être éjecté de la chambre de travail par les tuyaux
17, dont la section transversale totale peut être choisie de manière à n'offrir pratiquement aucune résistance à l'écoulement du liquide qui y passe. La décharge du liquide continue à se faire aussi longtemps que le couple et la vitesse se trouvent dans les conditions voulues pour provo- quer l'écoulement, en un point situé radialement à l'inté- rieur de la collerette 13, du liquide quittant la calotte du rotor.
L'appareil de couplage qui a été choisi pour illus- .trer l'invention sur la figure 1 est du type pourvu d'un tube de puisage ajustable pour régler le degré de remplis- Sage du circuit de travail. Les appareils de couplage ou convertisseurs de couple de', ce type sont bien connus en principe. Suivant une variante, le tube de puisage peut'être non ajustable.
L'appare, -de est pourvu d'une
L'appareil de couplage, représenté est pourvu d'une chambre formant réservoir,' constitué par une enveloppe 18 susceptible de tourner en même temps que l'impulseur, et' d'un tube puiseur coulissable longitudinalement 19, dont la position est réglée au moyen d'un levier 20. Des ajutages de fuites, dont un est'représenté en 21, sont montés dans la pièce 4 pour établir une communication de section réduite entre la chambre de travail de l'appareil de couplage et le', réservoir.
Comme c' est représenté, la position dans le sens
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radial de l'orifice de puisage du tube puiseur 19 déter- mine la quantité de liquide de travail qui se trouve dans la circuit de travail de l'appareil de couplage pendant le fonctionnement normal, un écoulement continu de liquide se faisant de la chambre de travail par les ajutages 21 dans le r.éservoir et un écoulement continu de liquide de tra- vail se faisant,du réservoir au circuit de travail par le tube puiseur 19, un réfrigérant (si on le désire), un con-
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dit'de re.plissage 22, des ouvertures 23 dans la paroi 5 du boftier" 'et l'espace entre la pièc'e 5 et le dos de la calottle 6 de l'impuloleuré ,Le liquide est. guidé dans les ' ," ouyertrres 23 pAr unel pi:
e en forze de cuvette 24 au tra- vers Q. laqel1e les 17 pa'ssent.
@Le liquide 6jei, de la chambre de travàil de l'ap- art 1 de couplage ; tuyaux 17 passent dans la cham- k+eii oeupiage %els tuyàux Passent dans cham- ii,,e f,çli ant, ebridi6n, e résevâ.r, toù. il> forme conjoïnte- , fra',...ò':Ú)ti oi 0 rvo. CjOlnte- ent' v 0 le,:liqude ec lergé par, 'les ajutages fuite$ : i nt 'v 1 c lé.: liquide , j pàf,'les a jute,es . de fgites l,un anèglt. l'* quidè,.. Li' lur'e le tube puiseur ' ,,e.m' n.e, .e ..iqûi ne la@ oro\.1.i;t!:!Îe :t;ravail est '.h ria,' m rt déterminé. fd açoii . tre 1'eie 'à, l'allure à le liquide jeat4. de .la.eh.m,'bre de,travail à:" :+i1' ,V'>" a , ..
Il ; , < >, ..., .1 ' travail ..s dari aonài%floàs' jùrèhàrge et de 'o' ,l,stl,ux da,! l oondi on' dé urohge gli$sem nt accrue' r, .. ) ' 4ventiOg Peut étie. appiiquàe à des conver- "L'ivent1on' pe'ú.i aussi être' apPliqu'ée des zonier- 'isseuré\e 0 oule ât appaeils , d ooup.age tûrbo hydrauli- ques du type Vulcan bien , où, le liquide déchargé du ,
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o1rou d travail est ri1 dans une enveloppé fixe pourvue puisard en' 'oçmbinaison avec lequel des disposi- tifs de pompage sont prévus pour ramener le.liquide à l'ap-
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pareil de couplage. Pendant le fgnotlon*nement normal le circuit de travail est rempli de liquide et le volume en
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ecs :dbité par la pompe est, refoulé à travers des ajutage de fuite et/ou les dispositifs de décharge qui sont prévus suivant l'invention.
En cas de surcharge, le liquide est
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éjecté rapidement du circuit de travail par ces dispositif. de décharge, ce qui occasionne la vidange partielle du cir- cuit de travail. Lorsque les conditions de charge et de vi- tesse dit'fonctionnement normal auront été rétablies, les dispositifs de pompage rempliront de nouveau automatique- ment le circuit de travail parce que l'anneau tourbillon- nant liquide normal à l'intérieur du circuit de travail aura été rétabli et que l'éjection rapide du liquide par les dispositifs de décharge aura cessé.
Dans une variante.de la forme d'exécution, ci-dessus décrite, la collerette annulaire peut être formée séparé- ment de la-calotte de l'impulseur et être ajustable axia- lement de façon à s'étendre dans une mesure plus ou moins grande vers le rotor. Dans ce cas les ailettes du rotor peuvent être raccourcies à l'extrémité radialement inté- rieure, de manière à déager la collerette ajustable lors- qu'elle est entièrement prolongée dans la direction du rotor.
'Si l'on se reporte de nouveau au couplage décrit spécifiquement ci-dessus avec référence à la figure 1, on constate que le liquide est éjecté de la chambre de tra- vail chaque fois que le liquide quitte celle-ci dans une' région située radialement à l'intérieur du diamètre du profil interne du circuit de travail.
Si l'appareil de. cou- plage est mis en marche sous une forte charge, le liquide qui se trouve dans le circuit de travail ne sera pas capa- ble de former un anneau de'tourbillonnement complet et sera déchargé dans la chambre réservoir 18, d'où il sera ramené par le tube puiseur 19 et.le conduit de remplissage 22 dans le circuit de travail. Fars conséquent le degré de vidangé du circuit de travail dépend du rapport entre l'écoulement par les tuyaux de décharge 17 et l'écoulement de retour par 'le conduit 22.
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Cette forme d'exécution de l'appareil de couplage ne convient que dans le cas où le couple de démarrage est faible comme dans les installations de propulsion marines.
Les figures 2, 3,4 et 5 montrent entre autres certaines modifications qui peuvent être apportées pour permettre à l'appareil de-couplage de démarrer dans les conditions de charge normale ou de charge élevée, comme par exemple dans le cas d'une'pompe à table centrifuge employée pour des travaux de dragage.
Comme le montre la figure 2 la calotte 6 de l'im- pulseur est reliée à un bottier 25, qui s'étend à l'arrière deLa calotte 9 du rotor, de telle sorte que la chambre de travail est délimitée par la calotte d'impulseur 6 et le bottier 25. La face arrière de la calotte 6 présente une battée annulaire 26 dans laquelle sont ménagées des lumiè- res de déchargé 27 qui font communiquer la cavité avec l'ex- térieur de la chambre de travail.
Ces lumières 27 sont uni- formément réparties autour de l'axe du couplage et il est fait usage d'une valve sous forme d'une bague 28 qui peut glisser axialement sur la battée 26 sous l'aotion d'un dis- positif de réglage approprié (non représenté) de telle sor- te qu'au démarrage de l'appareil de oouplage la bague 28 peut être amenée dans la position représentée où elle ferme les lumières 27 et empêche ainsi l'éjection de liquide de la chambre de travil . Lorsque le'rotor a atteint sa vitesse de marche normale, la bague 28 est déplacée (vers la gauche sur la figure) de manière à découvrir les lumières 27 pour permettre l'éjeotion de liquide de la chambre de travail dans le cas où. le couple et le glissement augmentent,
comme par exemple lorsque l'organe récepteur, notamment une pompe centrifuge à sable ou un propulseur marin rencontre un ob- stacle'.
L'appareil de couplage est pourvu d'une enveloppe fixe 18 associée avec un puisard non représenté, où le li- quide peut s'écouler à une vitesse restreinte de la chaîne
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de travail par les ajutages de fuites 21 et/ou les lumières de décharge 27. Le liquide est ramené dans le circuit de- travail, du dispositif de pompage dans ce puisard par un conduit d'entrée 29 formé dans l'arbre de sortie 11. Une bagué de guidage 30 est employée pour que le liquide aliéné par le conduit-29-pénètre bien.dans le circuit de travail au lieu de s'échapper de ..celle-ci par la cavité 16 et les lumières de décharge 27.
Dans 1.'appareil'suivant la figure 3, la calotte de rotor 9 est reliée à une enveloppe 31 qui s'étend à l'ar- rière de la calotte d'impulseur 6, laquelle présente une battée annulaire'26 percée de lumières de décharge 27. Une bague coulissable 28 sert à fermer les lumières 27 lorsqu' on met en marche.'le couplage ou convertisseur de couple, du fait qu'elle peut dans ce but glisser entre la battée 26 et la périphérie interne de l'enveloppe 31.
Tout dispositif de commande / approprié ' peut être ' ' employé . pour déplacer la bague 28 et ce dispositif de commande peut être relié posi- tivement aux extrémités intérieures de leviers 32 qui sont montés sur pivot à l'intérieur du carter fixe 18, les extré- mités extérieures des leviers 32 s'engageant dans une rainu- re annulaire 33 de la bague 28. ,
Dans ce cas, l'huile amenée par le conduit 29 est guidée par une buselure 34 vers des tubes 35 qui sont uni- formément répartis autour de l'axe du couplage et envolent le liquide par la cavité 16 dans les espaces entre les ai-. lettes de l'impulseur.
Dans cé cas, l'appareil de couplage est agencé pour un remplissage constant dans les conditions de fonctionnement normal et aucun ajutage de fuite n'est prévu. L'appareil de couplage dans son ensemble contient plus de liquide qu'il est nécessaire pour remplir le circuit de travail de telle sorte que- lorsque ce dernier est rempli, le liquide en excès débité par les dispositifs de pompage retourne dans le puisard (non représenté) par les lumières de décharge 27 qui sont découvertes pendantle fonctionne- mont normal de l'appareil de couplage, ce qui Fait qu'en,
cas'
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de surcharge le circuit de travail se vide partiellement par ces lumières de décharge.
Sur la figure 4, la calotte d'impulseur est reliée à un bottier 25 qui s'étend sur le dos de la calotte' de rotor 9. Dans ce.cas,'les lumières de décharge 36 ménagées pour l'éjection de liquide du circuit de travail dans les conditions d'accroissement du couple et du glissement sont formées dans la calotte de.rotor 9, et une bague de guida- ge 37 est prévue pour faine dévier dans ces lumières 36 le liquide qui est éjecté du circuit de travail par suite de l'augmentation du coupler et du glissement, et pour guider le liquide du circuit de travail amené par le conduit d'entrée 29.
La calotte de rotor 9 présente un rebord annu- laire,27 et une bague 38 est boulonnée au moyeu 39 du rotor de manière à former un intervalle annulaire 40 pour l'écou- lement du liquide éjecté. Pour'.permettre à l'appareil de couplage de démarrer*dans des conditions de couple et de glissement élevées,.il est fait usage d'une bague 41 pou- vant glisser axialement sur l'arbre de sortie 11, cette bague étant pourvue d'un rebord 42 qui peut pénétrer dans l'intervalle annulaire 40 et l'obturer.'La bague 41 peut être agencée de manière à être actionnée dans le sens de la fermeture par une série de servo-mouteurs à fluide sous pres- sion,
à rencontre de l'action de ressorts de rappel 44.
Dans ce.cas, l'appareil de'couplage est pourvu d'a- jutages de'fuite 21 pour vider la chambre de travail lorsque l'admission de Liquide par le conduit de remplissage 29 est arrêtée. -
Dans l'appareil de couplage représenté sur la figure
5 la.calotte de*rotor 9, est reliée à un boîtier 31 qui s'é- tend sur.la partie arrière de la calotte d'impulseur 6.
Les lumières 44'Par lesquelles le liquide 'est éjecte du circuit de travail sont ménagées dans la-calotte de rotor 9, qui présente un rebord annulaire 45 qui est espacé d'une
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bague 46¯ boulonnée au moyeu 47 du rotor de manière à former un intervalle ou jeu annulaire 48 pour l'échappement du liquide de la chambre de travail. L'intervalle 48 peut être fermé lorsque c.'est nécessaire au moyen d'une bague 49 coulissable axialement sur l'arbre de sortie 11.
La bague
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49 peut être agpncée pour gtre déplacée en vue de fermer l'intervalle 48 au moyen de servo-moteurs, ou par une fourche s'engageant dans une -gorge 50, à rencontre de l'action de ressorts de rappel 51.'Une bague 52 sert à guider vers les lumières'44 le liquide qui quitte le air- cuit de travail et à guider dans celui-ci le liquide refou- lé.par le conduit d'entrée'.29. Dans ce cas on ne prévoit pas d'ajutages de fuite.' .
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-L'appareil de.tur ô 6'duplage hydraulique ou con- vertisseur.de'couple représenté sur la figure 6 possède un impulser et un rotor disposés 'à"l'intérie ur d'un boîtier .
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55 raccordé à la bride 56 de ,.l'arbre d 1 éiit éo, bu arbre moteur 1, Ilimplilpeur ëtaht bquionné à la brie 56 et le . rotor étant boulonné à un; cb'.le 57 de l 1bri de sortie ou larbre récepteur' 11. bottie:p est r f 'un bol- ou!arbre récepteur 11. Au boîtier 55'est boulonné un boî- tier 58 qui forme une chambre de puisage 9,dans laquelle
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>. >, long:L,udïnalement-60. pé0étre un tube puiseur'culisëable longiudinalement'60.
Un( communication non étranglée entre la'chambre 60'et le circuit de travail'de l'appareil de couplage est établie. par'les lumières 61 ménagées dans le boîtier 55.' Lorsque le couplage est en action un anneau de liquide moteur'se forme dans la chambre 59, la profondeur de cet anneau étant déterminée par l'ajustement du tube puiseur 60 qui enlève du liquide de la chambre de puisage 'et l'envoie par la lu- mière 62 et le tuyau 63 dans un puisard (non représenté),.
Une pompe éjecte du liquide du puisard dans le circuit de travail du couplage par un conduit d'entrée 64. Le tube
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puiseur 60 est guidé lonôitudinale:¯2nt dans un guide fixe 65 relié à un carter fixe 66 d'où l'huile évacuée s'écoule dans le puisard par un tuyaa 67.
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Tel qu'il est décrit, l'appareil de couplage repré- senté sur la figure 6 est d'un type connu où la régression du tube puiseur se retirant de la périphérie externe de la chambre de puisage donne lieu à une augmentation du rem- plissage du circuit de travail et où l'introduction du tube puiseur vers la périphérie externe de la chambre de ce tube provoque' une diminution du remplissage.
Suivant l'invention l'impulseur présente une collerette annulaire 13 de manière à former une cavité 16 qui communique libre- ment avec l'extérieur de,.-la chambre de travail du couplage ,par les'tubes de décharge 68 qui passent au travers de l'impulesur et du boîtier 55, de telle sorte que le liquide qui quitte le.circuit de travail en. cas d'accroissement du couple et du glissement dans une région située radialement à l'intérieur du diamètre du profil interne du circuit de travail est éjecté de la chambre,de travail dans le carter
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..fixe 66-et ''éaâuT :dane. e,puisard par le tuyau 67.
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de diamètre inférieur-.au diamètre du profil interne de ce circuit de travail.
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