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La présente invention est relative à un appareil para? la mise en contact de solides et de fluides, notamment pour l'extraction
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du sucre par diffusion, cet appareil. cor,,¯.x.7rx,,.:, un tecoir.*1 à ara sensiblement horizontal, dans lequel est montée une vis transpor- teuse, dont la portion axiale est limitée par une pièce ne permettant pas le passage des solides, des moyens étant prévus à l'entrée de la vis transporteuse pour l'alimentation en fluide, d'autres moyens étant prévus à la sortie de la vis transporteuse pour l'introduction des solides, des grilles solidaires de la vis transpor-
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teuse étant disposées dans les compartiments à liquide formés par celle-ci pour relever les solides de chaque compartiment,
des parois de guidage étant associées auxdites grilles pour amener les solides relevés dans un compartiment précédant, dans le sens de transport de la vis, celui d'où lesdits solides ont été relevés.
Un tel appareil peut être utilisé non seulement pour l'extrac- tion du sucre, mais encore pour traiter par diffusion, au moyen d'un liquide, d'autres solides que les betteraves; on peut aussi l'utili- ser pour d'autres traitements physiques ou chimiques de solides par des liquides ou réciproquement, par exemple pour extraire des produits adhérant à des matières solides ou encore pour l'échange d'ions, ou même pour l'échange de calories ou de frigories entre - un solide et un liquide.
Des appareils du genre de celui qui vient d'être défini sont connus pour l'extraction du sucre notamment et sont décrits dans les brevets belges 367.b30 du Il.2.1930, 371.926 du 16.7.1950 et
475.626 du 23.2.1948. Dans les deux appareils en question, les soli- des traités, relevés par une grille dans un compartiment déterminé de la vis transporteuse, sont amenés dans un autre compartiment par des cloisons inclinées disposées entre les deux rangées de grilles axiales. Cela crée une complication de construction qui peut être évitée tout on augmentant l'efficacité de l'appareil grâce à la disposition faisant l'objet de l'invention.
En effet, dans l'appareil selon l'invention, choque grille est située de préférence dans un plan axial du tambour, mais n'occupe pas entière- ment, à moins que ce ne soit par une portion mobile, l'espace limité d'une part à ladite portion axiale de la vis transporteuse et' à la surface interne du tambour et d'autre part aux parois consécu- tives de la vis transporteuse entre lesquelles elle se trouve, lais- sant ou vert le reste de cet espace, des moyens étant prévus pour qu @@e grille misse passer les solides relevas par la grille qui
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la suit dans le sens du transport de la vis, sur la grille qui la précède,sans que les solides ne puissent franchir deux grilles à la fois, ni effectuer le mouvement en sens inverse,
notamment pen- dant la durée de leur relevage par la grille qu'ils viennent de traverser, l'écart angulaire entre deux grilles consécutives étant égal à environ 360@, n étant le nombre, non nécessairement entier n. et pu moins égal à deux, de grilles par pas de la vis, les parois de guidage susdites étant constituées per les portions de la vis transporteuse comprises entre la grille qui suit la grille ouverte et celle qui la précède.
Selon un autre objet de l'invention, le tambour dans lequel est montée la vis transporteuse tourne avec celle-ci et, du côté de la sortie de cette vis transporteuse, est prolongé jusqu'à une cloison terminale, par une cloison cylindrique ['Il moins partielle- ment perforée, entourée d'un carter de plus grand diamètre limité par cette cloison terminale, l'alimentation en solides se faisant dans une portion axiale du carterpar l'intermédiaire d'au moins un conduit débouchant dans le carter, à l'extérieur de la cloison cylindrique perforée, une grille d'alimentation étant prévue dans un plan exiel et s'étendant depuis la face interne du carter jusqu' sa portion axiale et étant comprise entre la vis transporteuse et la cloison terminale,
l'écart angulaire de cette grille d'alimenta- tion et de la dernière des grilles de la vis étant sensiblement égal à l'écart angulaire de deux grilles consécutives de la vis, une ouverture d'alimentation étant ménagée dans l@ cloison, cylindri- que perforée ot s'étendant depuisla grille d'alimentation jusque la dernière Grille de la vis au maximum, une cloison, de préférence perforée, étant prévue pour réunir cette dernière grille soit à la paroi terminale, soit à la grille d'alimentation, cette dernière cloison pouvant éventuellement se confondre avec ladite paroi terminale.
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D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation particulière de l'appareil selon l'invention.
La figure 1 est une vue schématique très simplifiée, en élévation et en coupe, d'une portion d'un appareil conforme à l'invention.
La figure 2 est une coupe, représentée très schématiquement, selon la ligne II-II de le figure 1.
Les figures 3 à 8 sont analogues à la figure 2, mais correspondent à d'autres positions angulaires de l'appareil.
Les figures 9 à 15 sont analogues aux figures 2 à 8, mais correspondent à une autre utilisation de l'appareil.
La figure 16 est une vue schématique en perspective, après brisures partielles, de l'appareil vu du côté de l'alimentation en solides.
La figure 17 est une vue en élévation latérale, après brisures partielles, de l'ensemble de 1'appareil.
La figure 18 est une vue en bout de l'appareil considéré du côté de la sortie du liquide.
La figure 19 est une vue schématique en perspective de l'entrée de la vis transporteuse.
La figure 20 est une vue en coupe .selon un plan vertical diamétral de la partie ue l'appareil représentée à la figure 16.
La figure 21 est une vue en élévation latrie d'une cellule de l'appareil, le tambour extérieur et les perois latérales de la cellule étant supposés vus on coupe.
La figure 22 est une vue on coupe celon la ligne XXII-XXII de la figure 21.
La figure 23 est une vue en bout d'une partie de l'appareil considéré du oOté de l'entrée du liquide.
La figure 24 est une vue un coupe suivent la ligne XXIV-XXIV de la figure 23.
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L'appareil représenté comprend en principe un tambour 1 tour- nant avec une vis transporteuse 2 alimentée à son entrée par un liquide, par exemple de l'eau, et à sa sortie par des solides, par exemple des cossettes de betteraves. La vis 2 délimite une série de compartiments,tels que 3, du liquide de plus en plus riche en sucre se trouvant dans la portion inférieure des compartiments 3,' les différentes portions de liquide ne subissant aucun mélange.
En effet, le liquide ne tourne pps et si la vis tourne dans le sens de la flèche 4, le liquide se déplace longitudinalement dans le sens de la flèche 5, à la façon d'un écrou dont la rotation est empêchée et qui entoure une vis qui tourne. Deux compartiments de liquide voisins sont décalés d'un pas de la vis 2.
Des grilles radiales, tolles que 6, sont disposées dans .des plans axiaux du tambour, s'étendent depuis ce dernier jusqu'à la
7 portion axiale/de la vis 2 et sont limitées par les parois consécu- tives de la vis 2 entre lesquelles elles se trouvent. On a supposé qu'il y a quatre grilles 6 par pas de la vis 2, ces grilles étant sensiblement écartées angulairement de 90 . Ces grilles délimitent des cellules 8, qui sont au nombre de quatre par pas de la vis 2.
Chaque grille 6 comprend ici deux parties qui n'ont été indi- quées à la figure 2 que pour la grille a ; la partie voisine du tambour 1 et désignée par 9 est fixe, tandis que la partie voisine de la portion axiale 7 et désignée par 10 est mobile.
Pour se rendre compte des mouvements du liquide 'et des cas- settes, on a montréaux figures 2 à 8 sept positions angulaires successives de l'appareil;, le déplacement angulaire d'une figure à la suivante étant de 45 .
On supposera qu'au temps 0, la cellule 8 délimitée par deux grilles 6 consécutives désignées par a et b est remplie de cosset- tes et se trouve dans la position représentée à la figure 2; les deux autres grilles, qui suivent les grilles a et b, sont désignées par c et d. La durée d'un tour est supposée égale à t. Au temps t
8 (figure 3), la cellule (a, b) a tourné, avec la vis 2, d'un angle
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qui est de Q.5o, sans se déplacer longitudinalement, tandis que le liquide n'a pas tourné, mais s'est déplacé longitudinalement de x, si x est la longueur du pas.
8
Au temps t (figure 4), les coordonnées ([alpha], x) de la cellule
4 sont devenues (90 , 0), tandis que le liquide s'est déplacé d'une nouvelle longueur x. De plus, la grille b a été ouverte et toute la cellule de cossettes (a, b) se vide, les cossettes s'accumulant dans la cellule (b, c) mais en se déplaçant le long de la vis 2, donc avec une composante longitudinale dirigée en sens opposé à celui du déplacement du liquide et égale au quart du pas, soit ( ). Les coordonnées de la cellule remplie de cossettes passent
4
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donc de (g0, 0) à (180 , -x). On voit donc que les cossettes sont
4 guidées,dans leur dernier déplacement considéré,par les parois mêmes de la vis transporteuse.
Les différents stades des mouvements du liquide et des cosset- tes sont résumés dans le tableau suivant : TABLEAU I
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<tb>
<tb> Cossettes <SEP> Liquide
<tb>
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Figures Temps ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
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<tb>
<tb> [alpha]x <SEP> x
<tb> 2 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 3 <SEP> t <SEP> 45 <SEP> o
<tb> 8 <SEP> .
<tb>
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4 t 91800 - x x 4 g 4 3t 225 3 x
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<tb>
<tb> 8 <SEP> 4 <SEP> 8
<tb>
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6 t 270 ¯ x x 2 4 5 t 315 -x 5 x 3 t 3600 - 2S 3¯x
On voit que, après le déplacement des cassettes de la cellule (a, b) à la cellule (b, c), les cossettos se déplacent angulairement avec la cellule qui les contient et ne subissent plus de déplacement
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longitudinal. En outre, au temps 3 t, la position des cossettes
4 est la même qu'au temps 0. Il y a donc un transfert de cossettes pour 3 de tour et le déplacement longitudinal absolu des cossettes
4 est alors de (- x ), de sorte que, pour un tour de la vis, le dé-
4 placement des cossettes est de (- x).
Le déplacement relatif est,
3 pour 3 de tour, de 3 x + x = x, 4 4 4
Entre deux transferts con sécutifs de cossettes, celles d'une cellule 8 déterminée se déplacent d'un compartiment 3 par rapport au liquide, c'est-à-dire qu'elles sont mises en contact avec le li- quide du compartiment qui précède, dans le sens du transport de la vis (flèche 5), le compartiment 3 qu'elles ont quitté. Les cossettes se déplacent donc en sens opposé à celui du liquide ; l'appareil fonctionne donc selon le principe du contre-courant. De plus, chaque charge de cossettes plonge successivement dans chaque compartiment de liquide ; lerelevage, l'égouttage et le transfert des cossettes se font une fois tous les 3 de tour, s'il y a quatre ' 4 grilles par pas et une fois tous les (n - 1)e de tour s'il y a n n grilles par pas.
On a supposé jusqu'ici que les cossettes remplissent complète- ment une cellule 8. Cela n'est pas toujours le cas, car l'appareil peut travailler avec dos charges moins complètes ou être utilisé pour d'autres traitements, dans lesquels les solides d'une cellule 8 ne remplissent pas cette, dernière et peuvent se dépla- cer dans le liquide d'un compartiment 3 Si lion considère le cas extrême (fig. 9) où il y a une sculo cossette A devant la grille a ot si l'on admet que l'angle de glissement des cossettes est de 45 , on peut établir, comme précédemment, le tableau suivant qui correspond nux figures 9 à 15.
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TABLEAU II
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<tb>
<tb> Cocottes <SEP> Liquide
<tb>
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'Figures Temps ¯¯¯¯¯ :8tt8S - ZlCll.d.8
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<tb>
<tb> x <SEP> x
<tb> 9 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb>
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lu t 45 x
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<tb>
<tb> 8 <SEP> 8
<tb> 11 <SEP> t <SEP> 90 <SEP> x
<tb> 4 <SEP> 4
<tb>
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12 3 t 135 3I5 x 3 x
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<tb>
<tb> 8 <SEP> 2 <SEP> 8
<tb> 13 <SEP> t <SEP> 360 <SEP> -x
<tb>
<tb>
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14 zut 3600 -|+|2 5 x 8 28' 15 3 t 3600 -x-t-x,x 3 x 4 8"'8'
On voit que la cossette commence par tourner avec la grille a, sans se déplacer longitudinalement.
Au temps 3 t (figure 12), la grille b a ét@ ouverte et la cossette A, dont les coordonnées sont devenues (135 , 0) tombe en A', le long de la vis transporteuse,
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de sorte que l'angle passe de 135 à (135 + 180 ), soit 3150, tandis que la cossette se déplace longitudinalement, mais en sens opposé à celui du.déplacement du liquide, de le moitié du pas,
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soit ( - ) Puis ha cossette, après s'être délacée angulairement
2 jusqu'à sa position la plus besse (figure 13), y demeure tout en se déplaçant longitudinalement dans le môme sens que le liquide (figures 14 et 15).
Il y a encore une fois un transfert pour de tour. Le dépla-
4
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cernent absolu des cossettos en 3 de tour est de (-x j je), soit
4 2 8 8 ( - x). Le déplacement relatif est encore de x pour 2 de tour, donc
4 4 chaque fois qu'il y a relevage, égouttage et transfert de cossette.
Les conclusions sont les mêmes dans les deux cas et sont pra- tiquement valables pour les cas intermédiaires. En outre, lorsque les charges de cossettes, ou en général de solides traités, remplis-
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sent suffisamment les cellules 8, il est possible de supprimer la partie mobile 10 de certaines grilles 6. C'est ainsi qu'on peut par exemple, supprimer la partie mobile de la troisième grille, à partir de l'entrée de la vis 2, et des grilles impaires suivan- tes, mais en conservant la partie mobile de la dernière grille.
Les charges de cossettes tombent au moment voulu par l'ouverture remplaçant la partie mobile supprimée de la grille intéressée et, en dehors de la période de chute et de transfert des cossettes, sont maintenues soit par la grille qui, avec la grille .intéressée, détermine la cellule considérée, soit par la charge voisine de cossettes. On arrive ainsi à laisser passer par ladite ouverture les cossettes relevées par la grille oui suit, dans le sens du transport de la vis, celle qui présente cette ouverture et à amener ces cossettes sur le grille précédente, sans que ces cossettes puissent franchir deux grilles à la fois, ni revenir dans la cellule qu'elles viennent de quitter.
Les cossettes ne peuvent donc, pendant la durée de leur relevage par la grille qu'elles viennent de traverser, effectuer un mouvement en sens inverse de celui qui est désiré.
On a supposé que les grilles sont régulièrement écartées les unes des autres et que, s'il y a n grilles par pas de la vis 2, le nombre n est entier, c'est-à-dire que l'angle 360 qui n sépare deux grilles consécutives est un sous-multipleentier de 360 . Liais, dans ce cas, le relevage des cossettes se fait sur plusieurs grilles à la fois et le couple résistant de l'appareil prend n fois par tour une valeur très importante. Polir régulariser ce couple résistant, il est avantageux d'adopter un écart angulaire entre deux grilles consécutives légèrement différent d'un sous-mul- tiple entier de 3600, n n'étant donc plus un nombre entier. On s'arrange de préférence pour que la première et la dernière grillée se trouvent dans le même plan axial du tambour.
Dans ce cas, l'an-
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gle de décalage d'une grille, c'est-à-dire la valeur absolue de la différence entre 360 et le s ous-multiple précité de 360 , est n... égal à 360 , N étant le nombre total de cellules 8. Les grilles nN peuvent être décalées dans un sens ou dans l'autre, c'est-à-dire que l'écart angulaire 3600 peut être plus grand ou plus petit n. que le sous-multiple entier considéré de 360 .
Les principes sur lesquels sont basés l'appareil en cause ayant été exposés, oh décrira dans ce qui suit un appareil dans une forme de réalisation pratique, tel qu'il est représenté aux figures 16 à 24, dans lesquelles on retrouve les éléments princi- paux déjà définis et ce avec les mêmes notations de référence.
La vis transporteuse 2 n'est pas ici réalisée au moyen d'une paroi hélicoïdale réelle, mais bien par un hélicoide approché formé d'une succession de portions de plans diamétraux telles que 11 (figures 16 et 20) raccordas par des plans inclinés tels que 12.
L'appareil représenté est prévu pour comprendre trente et une cellules 8, mais pour la clarté du dessin on n'a représenté que les éléments relatifs à huit cellules. Chacune des cellules est délimitée par deux grilles 6 consécutives et par deux portions de la vis transporteuse composées chacune d'une partie inclinée 12 et d'une partie des portions de plans diamétraux 11 contiguës.
Deux grilles 6 consécutives ont un écart angulaire de 360 360 , n + nN donc 93 environ.
Pour l'alimentation en cossettes, on prévoit (figures 16 et 20) trois conduits 13 écartés angulairement de 120 environ et qui sont en relation d'une part avec l'arbre creux 7 du tambour 1, cet arbre formant la'partie axiale de la vis 2, dont il a été ques- tion ci-avant ; trois conduits débouchent d'autre part dans un carter 17 par des ouvertures 14 ménagées dans une cloison oylin- drique perforée 15 prolongeant le tambour 1 et limitée par une cloison terminale 16. A la figure 16, le carter 17, le.tambour 1
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et la cloison 16 ont été représentés en traits mixtes, afin d'augmenter la clarté du dessin. Les cossettes sont introduites dans l'arbre creux qui tourne avec le tambour 1.
Une grille d'alimentation 18, prévue dans un plan axial, est montée entre la face interne du carter 17 et l'arbre creux 7 et est limitée longitudinalement par la cloison terminale 16 et la vis transporteuse 2. L'écart angulaire entre la grille 18 et la grille 6 contiguë est également d'environ 93 ; ces deux grilles délimitent la première cellule 8; la grille 18 est sensiblement dans l'alignement de la première grille 6 de l'appareil, c'est-à-dire de la grille se trouvant à l'entrée de la vis transporteuse.
Le carter 17 est limité à son extrémité opposée à la cloison 16 par une cloison annulaire 19 se trouvant dans le plan diamétral contes nant la portion 20 de plan diamétral limitant la grille d'alimentation 18 et qui est la quatrième portion de plan diamétral formant la vis transporteuse, en considérant ces portions à partir de la sortie de la vis transporteuse. Le capter 17 est donc ici limité, dans la direction 'axiale, à la longueur de la grille d'alimentation 18, mais pourrait s'étendre au-delà de cette grille;il doit avoir un volume suffisant pour emmagasiner jusqu'à un niveau convenable les solides à introduire dans la première cellule 8. La ligne 21 séparant la cloison perforée 15 du tambour 1 suit la. trace de l'extrémité de sortie de la vis 2.
Le tambour est non seulement limité à la ligne 21, mais encore à la grille 6 contiguë à la grille 18 et à la paroi annulaire 19, ce qui dégage entièrement l'entrée de la première cellule 8 et forme une large ouver ture pour l'alimentation de cette cellule..
La cloison 22 faisant partie de la vis transporteuse et limitant la première cellule 8, du côté de la cloison terminale 16, est perfo.. rée. Les trois conduits 13 sont disposés de manière qu'aucun d'aux ne traverse la cellule 8.
Chaque grille 6 est composée, ainui qu'il a été dit ci-avant, d'une partie fixe 9 et d'une partie mobile 10. L'agencement de cette dernière est tel qu'elle peut s'esoumoter contre la partie fixe 9
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correspondante. A cet effet, chaque partie 10 est articulée près de l'arbre 7 sur une des extrémités 23 (figures 21 et 22) de deux leviers 24 solidaires d'un arbre 25 portant un levier de commande 26 articulé sur l'extrémité 29 du piston 27 d'un vérin 35 dont le cylindre 28 est monté sur la face interne du tambour 1.
L'arbre 25 est supporté par des paliers fixes 30 et 31 portés par des supports 32 et 33, montés sur les portions de plans diamétraux 39 et 40 faisant partie de la cellule 8 correspondante. On voit à la figure 22 les arêtes 34 et 44 de raccordement des portions de plans diamétraux 39 et 41 et de plans inclinés 42 formant une des parois latérales de deux cellules 8 adjacentes.
Près de l'extrémité de la partie mobile 10, adjacente à la partie fixe 9,sont prévus deux coulisseaux 36, dont la partie active est formée d'un tenon 37 s'engageant entre des guides 38, fixés aux portions de plans diamétraux 40 et 41 et disposés selon un alignement faisant un angle faible avec la partie fixe 9. Au cours du déplacement de la partie mobile 10, le tenon 37 peut pivoter entre les guides 38, ce qui assure une mise en place correcte de la partie mobile 10 dans sa position escamotée.
Le volume compris entre le partie fixe 9 et la partie 10 correspondan- te, en position escamotée, est très faible, grâce à la disposition relative et à la commande des divers éléments, de sorte que le volume utile de la cellule 8 reste aussi grand que possible.
Les vérins 35 sont alimentés en huile sous pression par des raccords souples 46 et 47 reliés, à l'extérieur du tambour, à des conduites rigides 48 et 49 sur lesquelles sont montées des soupapes 50 (figures 23 et 24), fixées sur un anneau 51 porté par le tambour et commandées par une came fixe 52 évidée aux endroits voulus. La came 52 est montée sur un mcnchon fixe 53 entourant l'arbre 7 et est maintenue à sa périphérie par un bras 43.
Les souprpes 50 sont raccordées non pps à un conduit d'amenée d'huile unique, mais bien à trois conduits 54,55 et 56, reliés, par des régulateurs de débit 57, 58 et 59, à uno conduite d'alimentation générale 60 ; on évite ninsi une commande imparfaite de certaines
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grilles, par suite de trop grandes variations de la pression d'amenée d'huile, lorsque les périodes de commande de plusieurs soupapes 50 coïncident BU moins partiellement. On pourrait évidemment choisir un autre nombre de conduits, tels que 54, 55 et 56; le raccordement des
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soupapes 50 aux conduits 54,: 55 et 56 se fait de manière à réduire cette coïncidence dans la mesure du possible.
Les soupapes 50 sont d'autre part reliées à un conduit de retour
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d'huile 61 COwftlL1ll:Í.q,1131lt avec la conduite 62.
La conduite 60 sort 8Iiialement de l'arbre creux 7, tandis que la conduite 62 est en relation avec le réservoir d'huile extérieur par un raccord annulaire 63.
L'alimentation en liquide se fait par un raccord fixe 65 en rela- tion, par l'arbre d'eux 7, avec une conduite 64 de grand diamètre dé-
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bouchant entre l premiers grille, c'est-à-dire cella qui se trouve à l'entrée de ic vis transporteuse, et la grille :.1J'oisine. le figure 23, les traces des pluae médians de ces grilles ont été désignées respectivement per 66 et 67.
Des moyens de type connu sont prévus pour couper périodiquement l'alimentation en liquide, de manière à alimenter environ depuis le moment de l'ouverture de la grille dont la trace est 67 jusqu'à peu près le moment où cette grille commence à relever les solides qui Pont traversée, afin d'éviter le mélange du liquide et des solides traités, en cours d'évacuation.
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La grille dont le trace est 66 est T8r:J.pl<- C;0 par une paroi pleine comprenant une partie fixe nu ôt une partie mobile 69. Cette dernier':! est conmandée comme les parties lIlobJ10 10 '.1(J, grilles 6 et sert à l'évacuation des solides traités. Toutes les autres considérations émi ses ci-avant quant à la disposition des grilles 6 sont également valubles pour la paroi remplaçant la grille 66.
Le soutirage du liquide se fait par débordement nu moyen d'une
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ouverture 70 pratiquée dans lp zone rxinlo de la cloison terminale 16o Le tambour 1 est supporté au moyen de rouleaux 71 coopérant
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avec des couronnes de guidage 72 (figures 17 et 18).
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des modifications peuvent y être apportées, sans sortir du cadre du présent brevet. On peut notamment, comme il a été dit ci-avant, supprimer la partie mobile de certaines grilles. On paut également modifier les moyens de commande de ces parties mobiles, en remplaçant les vérins par des commandes ménaniques, par des contrepoids, etc.
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