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La présente invention concerne les appareils et dispositifs à gyrostat utilisés pour agiter les liquides et autres éléments à faible cohésion, les mettre en vibration et notamment provoquer dans une cuve des courants violents et rapides en sens divers voire alternés comme c'est le cas dans cartains types de machines à laver le linge, dans les pompes et dans d'autres appareils électro-domestiques.
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On a déjà préconisé notamment pour lessiver le linge, d'user à cet égard de moyens à Mouvemtns mécaniques alternatifs, donc à changement brusque de sens.
Les prix de revient, vu la complexité de ces moyens, sont trop élevés et les rendements sont insuffisants.
De plus ils sont bruyants.
On a également proposé des pompes à jets plus ou moins réguliers, fixes ou mobiles : le degré de blanchi- ment dans un donné s'avère comparativement insuffi- sant.
Leur prix de revient est également élevé et pour la plupart 1'entretien nécessité pour le bon fonctionne- ment fait hésiter tantales .constructeurs que les négociants en la matière et les usagers.
On a surtout préconisé, en ces dernières années, des dispositifs à mouvement circulaire de rotation dans lesquels le gyrostat employé dans le liquide communique à celui-ci grâce soit à des aspérités radiales, soit à des bossages plus ou moins réguliers sur sa surface active, différents mouvements de liquide contrariés.
La plupart des derniers gyrostats ont pris nom de pulsateurs, gyro-laveurs, turbo-laveurs, turbulateurs et autres noms dans la terminologie en langue française.
En les citant, on peut les grouper dans le terme générique "pulsateur".
Pour une utilisation acceptable, les pulsateurs ne peuvent tourner en moyenne selon leur diamètre et selon l'importance de la cuve, qu'entre quatre cents et six cents tours par minute environ d'où l'impossibilité de les
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appliquer en commande directe sur l'axe des moeurs électriques, pour en faire des unités compactes, complètes
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et simples supprimant couâo t:w , pOîllj'-j'3 , bu"'!lur'3s, attaches et autres complications inhérentes à acces- soires.
La turbulence, ou succession de compressions ou de dépressions, est provoquée par les aspérités ou bossages séparés régulièrement disposés à la surface des pulsa- teurs.
Dans les lessiveuses utilisant ces pulsateurs, le brassage de déplacement du linge est dû à l'effet de pompe centrifuge qui donne à la masse un mouvement cyclique contrecarré par la forme donnée à la cuve : c'est le mouvement qui fait @ er plus ou moins régu- lièrement le linge dans la zone efficace de lessivage, située aux environs immédiats des pulsateurs.
Si les machines utilisant des pulsateurs ont le mérite d'être simples, donc bon marché, d'être actives, donc rapides, elles sont toutes critiques dans leur temps d'utilisation à cause de la colonne en vrille cyclonique centrale due à l'entraînement moléculaire de proche en proche et à l'aspiration mobile, vrille qui s'avère très rapide dans le prolongement de l'axe moteur de rotation et qui est responsable des torsades inertes créées dans le linge, comme finalement de sa mise en rouleau multi- torsadé. A ce moment, l'action de la turbulence n'a plus guère d'effet dans le centre de la masse de linge roulé en boule et cette multi-torsade qui se forme risque d'être râpée violemment par les aspérités du pulsateur à cause
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de l'inertie de cette masse dans l'eau.
L'usure prématurée du linge, contrôlable par l'abondance des déchets de fibres dans l'eau savonneuse, est due partiellement à la succession d'impacts et de lâchages rapides du linge dans la même direction frontale, par des aubes ou aspérités des pulsateurs, que ces aubes ou aspérités succédant aux intervalles creux frappent à tour de rôle. De plus, la boule de linge formée, recou- vrant le pulsa su et l'enveloppant à certains moments, empêche l'alimentation normale en liquide, ce qui accélère l'usure du linge.
Mais l'usure prématurée est due aussi et probable- ment en majeure partie à l'aspiration de linge libre, donc flottant et à la succion violente des liquides déter- gents à travers les fibres du linge dans la zone d'ali- mentation des pulsateurs, justement plus forte vers le centre et maximum dans les creux à la naissance des aspérités ou aubes. Cette aspiration est très grande par unité de surface considérée dans certains points de la surface des pulsateurs parce que l'aire réelle d'alimen- tation est minime par rapport à la puissance d'éjection et par rapport à la surface apparente totale des pulsa- teurs.
Ce grave défaut de l'usure prématurée du linge par les pulsateurs s'accentue encore dans la mesure où l'on exagère le poids du linge traité par rapport au volume de liquide qui, dans les meilleures machines à pulsateur connues,est de 1 kg. de linge pour 25 litres de liquide.
11 faut donc relativement beaucoup d'eau et
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proportionnellement de savon dilué.
Lorsque les aspérités aboutissant au centre sont non radiales sur la surface des pulsateurs et qu'elles sont inclinées en arrière pour obvier à l'inconvénient signalé de l'attaque frontale, l'action de brassage, due à l'effet de pompe centrifuge, parait suffisante, mais la turbulence vibrante, donc la zone efficace autour du pulsateur, est amoindrie : il faut augmenter la vitesse de station pour obtenir un effet acceptable et alors le coéfficient d'usure redevient identique ou supé- rieur à cause de la succion exagérée-en certains points par unité de surface, succion qui est augmentée cônsidé- rablement par la vitesse accentuée.
Lorsque les aspérités naissent à une certaine distance du centre sans y être reliées par une masse de liaison, le coéfficient d'usure est encore plus grand pour des raisons analogues car les points de dépression sont reportés presque exclusivement à la naissance des canaux ménagés entre les bossages.
Les pulsateurs mixtes, dans lesquels on a ménagé des fentes de sortie de liquide pour tenter d'écarter le linge, ont également l'inconvénient de devoir 'être ali- mentés par un circuit d'eau à sens unique et de donner des zones de collage du linge ou du moins des déchets fibreux.
C'ast également le gros inconvénient des machines pompe de circulation à zone de dépression constante.
Les machines réalisées à partir de pulsateurs sans bossages mais avec une surface plane inclinée sur
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son axe ont un rendement insuffisant, l'effet de turbu- lence n'étant pas proportionnel à la puissance mise en oeuvre pour actionner le dispositif.
' En ce qui concerne d'autres applications des agitateurs de liquides et autres éléments à faible cohésion, en vue de les utiliser dans certains appareils électro-domestiques, la plupart des agitateurs rotatifs à grande vitesse ne fournissent pas de mouvement en "Va-Et-VIENT" et ils ont une tendance à éclabousser par projection des produits traités.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus et de procurer un appareil et dispositif agitateur de liquides et autres éléments, notamment pour le lavage intégral du linge, et qui réponde parfaitement aux exigeances techniques idéales eu égard à l'état actuel de la question en ce qui concerne l'ab- sence de torsadage du linge, de l'usure de celui-ci, la rapidité de l'opération et la perfection du lessivage avec le maximum d'économie tant d'eau que de produits détergents.
Accessoirement, elle a aussi pour but de procurer un agitateur pour d'autres applications telles que, par exemple, les émulseurs, mélangeurs, broyeurs, appareils électro-ménagers etc..
,Elle a enfin pour but de procurer un éjecteur de liquide sous forme d'applications nouvelles sous forme de pompe.
Avant de décrire les caractéristiques inventives de l'apprit et dispositif faisant l'objet de l'invention,
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il sera fait usage de trois termes dont l'interprétation est la suivants : 1 PLATEAU: Par plateau on entend un corps sensiblement rond et aplati fixé sur un axe moteur rotatif, dont la surface active à considérer est d'ordinaire opposée au côté de fixation sur l'axe moteur rotatif.
Cette surface active est perpendiculaire ou non à la direction de l'axe de giration, et peut être plane, ou courbe convexe, ou courbe concave ou conique ou tronconique ou mixte ou analogue.
2 ACCIDENT.: Par accident on entend une dénivellation constituant un changement sensible soit en creux, soit en relief de la surface active du"plateau", comme une nervure saillante sur, ou bien une rainure sous le niveau du plateau et qui soit de forme allongée arquée et de section quelconque constante ou non.
3 ANNEAU : Par. anneau, on entend tout "accident" qui se présente sous forme arquée ou allongée, fermée ou non, régulière ou non, interrompue ou non, étant par exemple circulaire, ovale, elliptique, spirale ou analogues, le diamè- tre moyen de l'anneau étant la demi somme du plus petit et du plus grand axe comptés au bord extérieur.
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Pour atteindre @ but poursuivi, l'appareil et dispositif, objet de la présente invention, est essen- tiellement caractérisé en ce que le gyrostat, employé dans une masse liquide ou visqueuse ou dans d'autres éléments contenus dans une cuve, comporte, fixé sur son axe moteur de rotation, un "plateau" circulaire muni à sa surface active d'au moins un "accident" ou dénivella- tion en fox d' "anneau" qui a un diamètre moyen sensi- blement supérieur au rayon du "plateau" qui le comporte, cet anneau enveloppant largement l'axe de rotation en le contournant à distance variable.
Dans la réalisation pratique de l'invention, la section de l'anneau est de forme générale arrondie.
L'anneau est disposé sur ou évidé dans le plateau de manière que, lors de la rotation dans un liquide, celui-ci soit projeté par la force centrifuge hors de l'anneau aux points les plus éloignés de l'axe de rotation.
Le plateau est monté dans une cuvette concentrique disposée au fond d'une cuve ou dans sa paroi.
L'appareil étant prévu normalement pour tourner à grande vitesse, l'axe moteur peut être directement et avantageusement le prolongement de l'axe du moteur élec- trique, tout l'ensemble formant groupe électro-mécanique complet et homogene.
Le fond. de la cuvette et la surface du plateau opposée à sa surface active sont avantageusement disposés à proximité l'un de l'autre tant pour diminuer l'encombre- ment notamment que pour ne pas brasser inutilement une
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certaine Quantité do liquide, ce qui ausorberait de 1'énerige motrice inut'ement
Toutes lessurfacesactives,notammant celles qui doivent subir un frottement hydraulique, sont parfaite- ment arrondies et polies.
Le plateau et l'anneau constituent un gyrostat qui doit être équilibré parfaitement.
;tant donné la nécessité d'équilibrer le gyrostat dans la piupart des cas, il est avantageux de prévoir l'établissement d'une rainure dans le plateau de forme et de poids correspondant à l'anneau.
Dans le cas où l'anneau est en relief sous forme de nervure, la rainure est prévue sensiblement sous la nervure.
Dans le cas où l'anneau est en forme de gouttière ou de rainure, la rainure équilibrante est de même forme et de même poids, mais disposée de façon symétrique et décalée d'un angle de 180
Dans le cas où l'anneau est de forme ovale ou ellipsoïde non décentrée, il n'y a pas lieu de prévoir d'équilibrage.
Lorsque l'anneau est exécuté avec une ou plusieurs solutions de continuité, ses bords et bouts d'attaque sont progressivement ramenés dans le plan de la surface du plateau pour éviter toute possibilité d'impact frontal ou approchant, en cours de fonctionnement.
Un anneau particulièrement avantageux et efficace est celui de forme circulaire en relief avec les bords supérieurs arrondis mais de section sensiblement trapé- zoïdale, l'intérieur de l'anneau étant exécuté en intérieur
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de tronc de cône, dont le plus grand diamètre se trouve au niveau de la surface du plateau, tandis que l'exté- rieur de l'anneau, également en tronc de cône, est plus incliné encore sur la surface du plateau.
Un anneau du genre de celui précédemment décrit, donc en relief, peut coopérer avec un autre anneau parallèle extérieurement ou intérieurement et établi en creux à proximité du premier, la éompensation en vue de 1'équillibrage est ainsi amorcée, sinon réalisée.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en donnera ci-après différents exemples de réalisation montrant quelques types d'accident et d'anneau.
La fig. 1 représente une vue en plan de l'appareil et du dispositif avec montage sur le fond d'une cuve de machine à lessiver.
La fig. 2 est la coupe par un plan vertical passant par l'axe de rotation.
La fig. 3 représente la coupe axiale d'une variante d'exécution.
La fige 4 représente schématiquement en plan et en coupe verticale un plateau muni d'un accident en forme d'anneau ovoïde en relief.
La fig. 5 représente schématiquement en plan et en coupe verticale un plateau muni d'un accident en forme d'anneau.elliptique en relief automatiquement équilibré et ne demandant pas l'excentrement géométrique.
La fig. 6 représente schématiquement des vues analogues d'un plateau muni d'un accident en forme d'anneau circulaire en relief ayant la particularité de
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comporter une solution de continuité à bouts raccordés progressivement à la surira du platea
La fige 7 représenta en plan et en coupe un plateau muni d'un accident annulaire en creux ayant la forme spirale, les extrémités de cet accident étant soigneusement et insensiblement raccordées à la surface du plateau.
La fig 8 représente en plan et en coupe un plateau nun ,3'un accident annulaire de forme circulaire en relief mais de section progressive - dégressive, la face intérieure étant irrégulière.
La fig. 9 représente en plan et en coupe un plateau muni d'un accident en forme d'anneau décentré à section progressive-dégressive, la face externe étant irrégulière
La fig. 10 représente en plan une application à une pompe du gyrostat selon l'invention.
La fig. 11 en est la vue en coupe verticale.
Dans ces figures, 1 représente l'axe moteur rotatif d'un gyrostat, lequel peut éventuellement se confondre avec l'axe d'un moteur électrique quelconque, et en être le prolongement. Cet axe est centré et fixé par une douille 2 à un plateau 3 muni sur sa face active opposée à l'entrée de l'axe d'un accident ou dénivellation 4 ayant la forme générale d'un anneau décentré de telle façon du moins que la distance de son bord extérieur tan- gent au plateau mesurée en la plupart de ses points jusqu'au contre de giration soit variable ou variable périodiquement. Dans toutes les figures, un système
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quelconque d'équilibrage est indique par 5, qu'il s'agisse d'un évidement ou d'un apport de matière.
Comme le montrent les fig. 1 et 2, le plateau 3 est disposé dans uno cuvette 6 fixée dans le fond d'une cuve 7 par l'intermédiaire d'un joint 8 à l'aide de goujons à écrous 9.
Dans l'exemple montré dans ces fig. 1 et 2, l'anneau 4 est formé par un accident de forme circulaire fermée de section régulière.
Cette section présente une surface externe 10 et une surface interne 11, ces deux surfaces étant raccor- dées par un congé 12 arrondi.
La surface interne 11 se présente sous la forme d'un tronc de cône évasé vers le plateau 3 et présentant ainsi une certaine inclinaison.
La surface externe 10 est légèrement plus inclinée et dans le même sens.
Cet anneau 4 est fixé au plateau 3 par l'intermé- diaire de goujons à écrous 13 sur une tôle polie inoxyda- ble 14 assujettie au plateau 3 par un moyen de fixation quelconque approprié 15
En vue d'équilibrer le gyrostat ainsi construit, la rainure circulaire 5 est exécutée sous l'anneau 4 excentré par rapport à l'axe de rotation 1.
Entre le plateau 3 et l'extérieur de la douille 2 d'une part et la face interne de la cuvette 6, rendue étanche à l'axe par un joint 16 d'autre part, existe un léger espace 17 normalement rempli de liquide à l'arrêt et qui est éjecté en cours de fonctionnement par la force
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centrifuge on vue de diminuer les froittemetns
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La fig. 3 montre COI;1"1']111:; on 7t.'t.li. 0: "'nt.;)" '}'1)ne manière différente un gyrostat de mêm @ destiné à être appliqué également à une paroi de evce le montre notamment un plateau 3 avec une partie centrale 18 bombée. Elle montre aussi une autre mani d'exécution et de fixation des pièces entre elles comme aussi un moyen pratique de montage pour la commande par poulie 19.
Le fig. 4 à 9 montrent différentes manières de réaliser 1'annea 4 répondant aux caractéristiques de l'invention, quelle que soit l'application qui peut en être faite.
Dans la fig. 4 l'anneau 4 a la forme d'un ove en relief non excentré, de telle façon que le système d'équilibrage 5 adopté ne tienne compte que de la pointe de l'ove.
La fig.5 montre l'anneau 4 formé d'une ellipse en relief non excentrée. Dans ce cas particulier, un équili- brage n'est pas nécessaire.
La fig. 6 indique un anneau 4 circulaire en relief à section variable en hauteur, mais présentant la parti- cularité d'une coupure 20 dont les bords sont progressive- ment ramenés dans la surface du plateau pour éviter tout accrochage ou tout impact frontal lors de la rotation.
Dans la fige 7, cet anneau 4 est une spirale en creux. Cette forme permet une disposition de l'anneau dont la position satisfait l'équilibre du plateau.
Dans la fig. 8 l'anneau en relief 4 excentré, de forme générale circulaire, présente la particularité
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d'offrir une section progressive-dégressive vers l'inté- rieur, la surface extérieure 10 restant circulaire, un bossage 21, constituant une forme particulière de réali- sation du système d'équilibrage, étant exécuté pour réaliser l'équilibre du gyrostat.
La fig. 9 est une vue analogue à la fig. 8, avec des altérations arrondies 22 à la face extérieure 10 de l'anneau 4, la face intérieure 11 restant circulaire.
Le dispositif ou appareil suivant l'invention trouve une application intéressante dans le domaine des . pompes et notamment celles qui sont destinées à véhiculer des liquides contenant des fibres et déchets.
Les fig. 10 et 11 montrent une réalisation de ce genre. On y retrouve l'axe 1 la douille 2, le plateau
3, l'anneau - et un système d'équilibrage 5.
Dans cette application, le gyrostat est entouré d'une volute 23 destinée à recueillir les liquides projetés par l'anneau 4 Ces liquides sont évacués comme dans les pompes centrifuges par un orifice 24
Le dispositif et appareil ainsi construit fonctionne de la manière suivante.
Une cuve étant remplie de liquide, comme c'est le cas par exemple d'une machine à lessiver, le plateau et son anneau sont mis en rotation rapide de l'ordre de 1200 à 3000 tours par minute par exemple, par attaque directe de l'arbre d'un moteur électrique, ce qui n'existe pas jusqu'ici dans les machines à pulsateur.
Lors de cette rotation, les particules de liquide se trouvant dans cet anneau sont entraînés par la force
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centrifuge dans le sens giratoire et radial vers la région la plus éloignée de l'anneau, par rapport à l'axe de rotation.
Ces particules s'échappent en un jet aplati passant par dessus le bord de l'anneau dans cette région et s'échappent,selon la direction de la tangente en cet endroit,vers la paroi de la cuve.
L'échappement de ces particules provoque,-tant par son dedt que par sa force vive, un déplacement giratoire de la masse d'eau dans la cuve. En débitant une quantité de liquide sans discontinuer dans la masse de la cuve, on provoque non seulement un mouvement giratoire, mais aussi un mouvement ascensionnel hélicoïdal. Il en résulte un appel d'alimentation dans le sens descendant dans la partie centrale qui ferme ainsi le cycle.
Comme les filets de liquide descendant verticale- ment se dirigent vers une zone centrale importante limitée par le cercle ayant pour rayon la plus courte distance de l'axe à l'anneau, la vitesse de descente est extrême- ment lente par rapport à la vitesse de sortie du jet.
De même, la section d'écoulement de la partie centrale d'alimentation est très grande comparée à la section d'écoulement du jet.
Il en résulte que la dépression par unité de sur- face dans la partie centrale est extrêmement faible par rapport à la compression et à la force vive du jet de sortis par même unité de surface.
Celui-ci sort de l'anneau pratiquement à la vitesse périphérique de cet anneau.
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Dans le cas particulier où l'anneau est en relief, il se produit, en avant uu mouvement de l'anneau et extérieurement à celui-ci, une compression qui se change en dépression en arrière de ce mouvement.
Cela produit une alternance de compressions et de dépressionsau rythme de la rotation du moteur, ce qui a pour effet de mettre en vibration puissante toute la partie du liquide se trouvant à l'extérieur de l'anneau dans une zone en forme de couronne circulaire ayant comme petit rayon la plus petite distance de l'anneau à l'axe et comme grand rayon la plus grande distance.
L'ébranlement vibratoire qui en résulte et qui est extrêmement énergique se communique deproche en proche dans une zone étalée largement dans le plan de l'anneau.
Le débit de la zone de compression extérieure à l'anneau se superpose au débit du jet de cet anneau, tandis que la zone de dépression à l'arrière du mouvement de l'anneau augmente la surface utile de la zone centrale de dépression.
Dans le cas particulier où l'anneau est en creux, il se produit un mouvement alternatif rapide dans le sens vertical dû au passage alterné de compressions et de dépressions dans la couronne circulaire définie ci-dessus, tandis que le débit du jet provenant de la partie centrale se comporte de la même façon que dans le cas précédent.
Dans ces conditions, on réalise une agitation et une éjection de liquide ou autres éléments selon le but de l'invention et applicable aux différents usages ouverts à ce dispositif.
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Si, dans le cas d'une machine à lessiver, on introduit du linge dans la cuve, on constate qu'il descend lentement et sans se torsader vers la zone in- terne de l'anneau,pour être éjecté, tant par le jet liquide de l'anneau que par la force centrifuge propre résultant de la rotation de cet anneau.
Ce linge passe par la zone de vibration du liquide, dans laquelle les produits détergents passent et repas- sent rapidemetn et alternativement à travers les fibres du linge et en assurant le nettoyage intégral et rapide.
Le linge ne reçoit aucun choc frontal qui pourrait l'abîmer, tous les contacts avec l'organe en mouvement étant effectués tangentiellement avec un effet de va-et- vient de l'anneau contre le linge comme on le réalise à la main.
De plus, le jet de liquide passe nécessairement entre le linge et l'anneau poli en rotation, ce qui a pour effet de lubréfier abondamment les contacts.
Passé cette zone de vibration, le linge suit le courant ascendant hélicoïdal pour revenir en cycle fermé avec le liquide en mouvement vers la colonne descendante et le même cycle recommence avec une périodicité suffi- sante pour passer toutes les fibres du linge soumis au lessivage en un temps minimum record.
Cet appareil permet de réaliser des économies d'eau (18 1. par kg. de linge), de détergents et de temps sans torsader ni user le linge. Un appareil, selon l'in- vention, a donné les résultats suivants :
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Puissance du moteur : 240 Watts utiles (1/3 HP) pour une cuve de 54 litres d'eau et 3 kgs de linge, mais aussi dans la même machine 1/2 kg. dans 9 litres, 1 Kg. dans 18 litres etc..
Détergent : poudre normale à lessiver : 100 gr. par Kg. de linge.
Temps selon degré de souillure : 3 à 6 minutes.
Il existe de nombreux cas d'application du disposi- tif suivant l'invention. C'est le cas notamment pour réaliser le mélange de matières plus ou moins visqueuses (mayonnaise, crèmes fouettées, pâtes légères etc..).
On peut aussi utiliser ce dispositif en combinai- son avec des broyeurs ou déchiqueteurs pour traiter des particules solides finement divisées qui peuvent être dosées, par exemple, en utilisant un passage réglable réalisé, par exemple, par une plaque à proximité immédiate de l'anneau et.qui laisse passer immédiatement toutes les particules de dimensions correspondantes, comme c'est le cas, par exemple, pour la mouture en continu du café, du riz etc..
Dans l'application aux pompes, la force vive du jet tangentiel de l'anneau est transformée en pression dans la volute comme pour les pompes classiques et comme il n'existe aucun organe en saillie ou sous forme d'aspé- rité, on réalise une pompe capable d'évacuer sans obstruc- tion des liquides chargés de débris de fibres ou autres.
Cette pompe très simple peut se monter avantageuse- ment immédiatement sous la crépine de vidange de la cuve, crépine amovible qui permet de retirer aussi, de l'inté- rieur de la cuve, le voile de pompe, ce qui découvre com- plètement l'organe et permet de le contrôler.