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La présente invention concerne des jets ou ajutages qui sont adaptés pour fournir un ou plusieurs jets continus de matériau destinés à former des filaments. Bien que l'ajutage mettant en oeuvre les caractéristiques de 1 invention soit utile dans différents domaines, il est particulièrement convenable pour être utilisé dans la fabrication de filaments métalliques.
Lorsque le métal fondu est extrudé à travers un ajutage à un seul orifice, celui-ci est aisément obstrué par des impuretés ou des corps étrangers existant normalement dans les métaux employés, ou résultant d'osydation Ainsi, l'emploi d'un ajutage à un seul orifice conduit à des opérations qui peuvent être interrompues étant donné que leajutage doit être fréquemment changé ou nettoyé.
En changeant les ajutages, le tube d'éjection auquel l'ajutage est fixé est ordinairement inversé pour empêcher l'échappement de métal fondu, et un nouvel ajutage est substituée Le nettoyage d'un ajutage obstrué peut être obtenu avec l'ajutage dans sa position inversée, ou dans sa position de fonctionnement en faisant passer une tige de nettoyage dans l'ori- fice de l'ajutage à travers l'extrémité de sortie,Dans ces deux procédés, l'appareillage est improductif et, ce qui est peut-être plus important encore, le personnel employé est soumis à des risques de blessures résultant de la température du métal fondu et de l'impossibilité de contrôler sa direction d'éooulemento De plus, des nettoyages fréquents de l'orifice de l'ajutage, en forçant le matériau obstruant,
tend à agrandir la dimension de l'orifice et à affaiblir l'ajutage lui-même.
Les objets et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins annexés, dans lesquels g
La figure 1 est une coupe verticale faite à travers la partie 1 du tube éjecteur ayant la forme d'un ajutage mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective du bouchon d'ajutage montré dans la figure 1
La figure 3 est une vue développée de la périphérie ciroonféren- tielle du bouchon d'ajutage montré dans la figure 2
La figure 4 est une vue en perspective d'une forme modifiée d'ajutage.
La figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 représentant une autre modification de l'invention.
La figure 6 est une vue en perspective d'un bouchon d'ajutage composé de sections.
La figure 7 est une vue d'extrémité ou vue en-dessous d'un ajutage assemblé
La figure 8 est une vue verticale prise approximativement le long de la ligne VIII-VIII de la figure 7.
La figure 9 est une vue en perspective d'un segment de bouchon d'ajutage.
La figure 10 est une vue en perspective illustrant un ajutage dans une de ses modalités d'applicatication
La figure 11 est une vue en coupe analogue à la figure 8, illustrant une modification de construction d'un ajutage.
La figure 12 est une coupe analogue à la figure 11 représentant une autre forme encore d'ajutage.
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La figure 13 est une vue en perspective montrant l'un des segments de bouchon d'ajutage avant conformation; et,
La figure 14 est une vue latérale montrant un procédé de construction d'un bouchon d'ajutageo
D'une façon générale, l'invention concerne un ajutage ou jet à multiples orifices, comprenant un dispositif annulaire de retenue comportant des trous percés, à l'intérieur desquels un bouchon conformé de façon correspondante, est adapté à reposer en fournissant une action de coin. Le bouchon peut être formé de sections et d'une pluralité de rainures, conformées soit entre les sections du bouchon, ou le long de la périphérie des trous de diamètre variable, ou des deux, et elles servent comme des orifices d'extrusion à travers lesquels le matériau fluide est adapté à être déchargé sous forme de jets individuels.
Les jets extrudés voyagent le long de chemins ne se coupant pas, tous orifices périphériques placés le long de plans qui sont inclinés par rapport à des plans analogues, dirigés radialement par rapport au bouchon d'ajutage. Des organes d'alimentation allant en s'amincissant sont prévus pour diriger le matériau fluide suivant les orifices de manière à maintenir les forces de tension de surface à une valeur minimum. Pendant l'usage, le bouchon ou les sections de celui-ci peuvent être élevés verticalement par rapport à l'organe de retenue pour déloger toute obstruction dans les orifices ou chambres d'alimentation.
Dans les dessins, la figure 1 représente la partie inférieure ou l'extrémité de sortie d'un tube éjecteur comportant une paroi latérale 9 et une paroi de fond 11, avec une ouverture centrale 13 à l'intérieur de laquelle l'ajutage 15 est placé à la presse.
L'ajutage 15 comprend un organe de retenue annulaire 17 et un bouchon 19, l'organe de retenue est prévu avec sa périphérie extérieure comportant une pluralité de rainures espacées 21,ou il peut être rendu autrement rugueux par exemple par moletage, pour assurer un verrouillage satisfaisant et un scellement entre l'organe de retenue et le tube éjecteur 16. Un trou conique allant en s'amincissant vers le bas 23, est formé axialement dans l'organe de retenue 17.
Le bouchon 19 a sa périphérie extérieure conformée pour correspondre à la configuration de l'ouverture de retenue 23, et elle est adaptée à reposer dans celle-ci avec une action de coincement. Ainsi, comme montré dans la figure 2, le bouchon 19 a la forme d'un tronc de cône inversé ayant un angle au sommet de moins de 45 et préférablement compris entre 35 et 40 pour obtenir la meilleure action de coincement. Il est évident que le bouchon 19 ne doit pas nécessairement être conique dans sa forme, et il peut, par exemple, avoir la forme d'une pyramide tronquée inversée avec un trou de retenue 23 conformé de façon correspondante.
Formées le long de la periphérie du bouchon 19, se trouvent une pluralité de rainures espacées circonférentiellement 25, chacune desquelles se fondant, à la partie inférieure réduite avec les fentes étroites 27 qui, à leur tour, s'ouvrent sur la face inférieure du bouchon.
Les fentes 27 peuvent être de toute configuration désirable en coupe et sont préférablement uniformes dans toute leur longueur. Avec les parties assemblées comme représenté dans la figure 1, les fentes 27 coopèrent avec le trou de retenue adjacent 23 pour former un orifice d'extrusion restreint à travers lequel le matériau fondu ou fluide est adapté à être extrudé sous la forme d'une pluralité de jets individuels. Etant donné que les fentes 27 s'étendent le long de la surface allant en s'amincissant vers le bas, leur formation le long de plans disposés radialement par rapport au bouchon 19 obligerait, théoriquement,les chemins des jets extru-
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dés à se couper approximativement au sommet du cône à partir duquel le bouchon 19 est formé.
Pour éviter toute possibilité d'intersection de jets, il est préféré que les axes de chacune des fentes se trouvent dans un plan 29 qui est incliné par rapport à un plan 36 disposé radialement par rapport au bouchon 19 Le degré d'inclinaison des axes 27 doit être relativement faible et des résultats satisfaisants ont été obtenus en inclinant les axes des fentes alternées 27 à approximativement 1 R1/2 au voisinage des plans radiaux, alors que les fentes restantes ou intermédiaires ont été disposées à environ 3 1/2 comme représenté dans la figure 3.
D'une façon analogue aux fentes 27, les rainures 25 coopèrent avec la paroi du trou 23 pour former des chambres individuelles d'alimentation qui dirigent le matériau fondu ou fluide vers les orifices individuels d'extrusion. Les rainures 25 se réduisent graduellement, à la fois en largeur et en profondeur lorsqu'on approche des fentes 27 et celles-ci peuvent être de toute section convenable en coupe. Bien qu'aucun avantage marqué ne soit obtenu en inclinant les rainures 25 jusqu'à sensiblement le même angle que les fentes 27, ce moyen a été trouvé désirable aux points de vue de l'économie et de la facilité de fabrication.
En fournissant le matériau fluide aux orifices d'extrusion à travers la chambre d'alimentation 31, comme décrit, les forces de tension de surface développées sont bien moindres en grandeur que celles qui résulterait lorsqu'on essaie de forcer le matériau à travers des orifices restreints s'étendant entre les faces horizontales du bouchon 19o Ainsi, des pressions d'extrusion élevées ne sont pas nécessaires et la possibilité d'interruption de l'extrusion est éliminée ou considérablement réduite. Il sera évidemment bien compris que les rainures 25 peuvent être conformées de façon à fournir le matériau fluide à plus d'un des orifices si on le désire.
En assemblant les parties, le dispositif de retenue annulaire 17 est d'abord monté à pression à l'intérieur de l'orifice 13 du tube éjecteur, puis un revêtement ou couche 16 de matériau plastique résistant à la chaleur tel que du carbure de silicium combiné avec une substance adhésive convena- ble, et placée le long de la surface interne du tube éjecteur et rempli autour de la partie périphérique extérieure avec un dispositif de rétention 17, comme montré dans la figure lo Les parties ainsi combinées sont alors traitées pour amener la couche 16 à se solidifier pour former un tout unique.Le bouchon, qui peut être de construction fondue et terminé à la machine, est alors inséré dans le tube éjecteur et dans l'ouverture allant en diminuant de diamètre du dispositif de retenue.
Les parties sont maintenant dans les positions montrées dans la figure 1, avec les rainures 25 et les fentes 27 du bouchon 19 coopérant avec la surface adjacente du trou de retenue 23, pour former une pluralité de chambres d'alimentation et des orifices d'extrusion comme précédemment exposéo
En cours d'emploi, le métal fondu est fourni à l'intérieur du tube éjecteur ordinairement sous une pression de gaz avec son poids, la pression du gaz, et la force de la gravité servant ensemble à coincer le bouchon 19 pour l'amener en contact étroit avec la surface inclinée de l'orifice d'ouverture 23o On doit prendre soin de s'assurer que la périphérie extérieure du bouchon 19 et la périphérie de l'ouverture de retenue 23 sont finies avec des surfaces unies,
de façon à fournir un joint étanche au fluide entre ces partieso Les rainures 25 dans le bouchon 19 dirigent le matériau fluide le long des chemins désirés vers les orifices d'extrusion à partir desquels ce matériau est extrudé en une pluralité de jets suivant des chemins légèrement inclinés et ne se coupant pas.
Dans le cas où l'un ou plusieurs des orifices est encombré pendant le fonctionnement, il est simplement nécessaire d'appliquer une tige ou autre outil convenable à partir de l'intérieur de la fente 33 du bouchon 19 et de soulever momenta-
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nément celui-ci au-dessus de la surface du trou de retenue 230 Cette séparation des parties permet au fluide fondu de circuler entre le bouchon et son dispositif de retenue et de ce fait, déloge toutes les obstructions qui pourraient être présentesoUne fois que les obstructions ont été enlevées, le bouchon est automatiquement remis à l'intérieur du trou du réceptacle 23, en raison des forces qui agissent sur lui, comme décrit précédemmento
En se référant aux figures 4 et 5, les structures d'ajutage modifié qui y sont décrites diffèrent de celles précédemment décrites,
d'abord dans la disposition et l'arrangement des rainures et des fentes qui servent comme chambre d'alimentation des fluides et comme orifices d'extrusion respectivement.Ainsi, dans la structure représentée dans la figure 4 une pluralité de rainures espacées circonférentiellement, et allant en diminuant, 125, et qui correspondent aux rainures 25 de l'ajutage montré dans les figures 1 et 2 sont formées le long de la périphérie interne du réceptacle annulaire de retenue 117 au lieu de l'être le long de la surface interne du bouchon 19 A leurs extrémités inférieures, les rainures 125 se confondent dans les fentes 127 qui, de façon analogue, correspondent aux fentes 27 et sont aussi inclinées par rapport aux plans s'étendant radialement à partir du réceptacle de retenue 117, pour des buts qui seront exposés plus loino Lorsqu'elles sont assemblées,
les rainures 125 et les fentes 127 coopèrent avec la périphérie extérieure du bouchon 119 pour former une pluralité de chambres d'alimentation de fluide et avec les orifices restreints d'extrusion, respectivemento
A part des différences de structures notées, les ajutages montrés dans les figures 1 et 4 opèrent de façon sensiblement analogue avec un minimum de tension de surface et avec un matériau fondu ou fusible qui est extrudé sous forme d'une pluralité de jets individuels suivant des chemins qui ne se coupent paso
La structure montrée dans la figure 5 combine en un seul ajutage la rainure et la fente des ajutages montrés dans les figures 1 et 4 Ainsi, le bouchon 219 de l'ajutage montré dans la figure 5 est sensiblement le même que le bouchon 19 des figures 1 et 2, alors que le moyen de retenue 217 correspond au moyen de retenue 117 de la figure 4:
Comme représenté,les rainures 25 et 125 du bouchon 2] 9' et du dispositif de referme 217,respectivement, coopèrent pour former des chambres d'alimentation de fluide dont les bords vont en se rapprochant, chacun desquels connecte, à sa partie inférieure ou extrémité réduite, un orifice restreint formé par les fentes 27 et 127, s'étendant le long du bouchon et du dispositif de retenue, respectivement, comme décrit précédemmentoPour faciliter un alignement convenable des rainures et des fentes dans le bouchon et dans le dispositif de retenue, une clé de coopération 221 et un chemin de clé 223 est prévue sur le plot, et sur le dispositif de retenue, respectivementoL'assemblage et de fonctionnement de l'ajutage ci-dessus, tel que montré dans la figure 5, est le même que celui décrit,
par rapport aux structures précédemment exposéesoUn avantage particulier de ce dernier exemple de réalisation réside dans le fait que les fentes 278 et 127 peuvent être formées chacune avec une configuration semi-circulaire, ce qui permet de produire des filaments sensiblement ronds
Des ajutages avec des bouchons en forme de sections montrés dans les figures 6 et 13 vont maintenant être décritsoA moins qu'il n'en soit indiqué autrement, ceux-ci sont construits et fonctionnent sensiblement de la même manière que l'ajutage décrit précédemment.L'ajutage représenté dans les figures 6 et 9 comprend un dispositif de retenue annulaire 317 ayant un trou axial conique 319 et un bouchon 315 placé sur ledit dispositif
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annulaire,
de façon à fournir une action de coincemento
Le bouchon 315 est constitué par une pluralité de segments individuels 321 dont chacun est pourvu d'au moins une surface verticale unie ou une surface de mattage 323, disposée dans un plan sensiblement parallèle à un plan analogue passant axialement à travers le bouchon lui-mêmeLe long de la surface 323 et de façon intermédiaire aux extrémités arquées de certains des segments du plot 321, sont prévues des rainures s'étendant vers le bas, allant en s'amincissant 325o Les rainures en forme de coin 325 vont en s'amincissant vers le bas, et une série de fentes creuses espacées 327 est prévue, ayant préférablement une section uniforme en coupe, et s'étend des parties réduites des rainures 325 à la face inférieure des segments de bouchons 321,
et ainsi les rainures et fentes ensemble fournissent des voies continues s'étendant entre les faces opposées du bouchon.
Lorsqu'elles sont assemblées comme montré dans les figures 6 et 8 les rainures 325 coopèrent avec les surfaces 323 des segments de bouchon adjacents pour former des chambres d'alimentation de fluide 331, alors que les fentes 327 coopèrent de façon analogue pour former une pluralité d'orifices restreints d'extrusion, 333
Le dispositif de retenue 317 peut être fixé rigidement à l'extrémité inférieure, ou extrémité de sortie, du tube éjecteur 35 comme représneté en 21, dans la figure 1/ Cependant, il est préféré de prévoir la partie périphérique extérieure du dispositif de retenue avec une forme généralement conique, telle que vue de son extrémité supérieure, et de ce fait,
permet au dispositif de retenue de reposer avec une action de coin à l'intérieur d'une ouverture conformée de façon correspondante à l'extrémité de sortie du tube éjecteur.Avec cette construction, l'ajutage peut être plus aisément et plus rapidement enlevé du tube éjecteur-pour nettoyage et réparation et il peut être réglé comme une unité comme précédemment décrit.
Pour assurer un engagement précis entre les parties respectives, les surfaces de contact du bouchon d'ajutage, du réceptacle et du tube éjecteur, sont des surfaces finies unieso
Dans le cas où un ou plusieurs des orifices sont encombrés pendant le fonctionnement, il est simplement nécessaire d'élever momentanément un ou plusieurs des segments de bouchon 321 au moyen d'une tige convenable ou d'un dispositif analogue.Cette séparation des parties permet au fluide fondu de circuler à travers une ouverture agrandie et ainsi, de déloger toute obstruction qui peut être présenteoUne fois que la force d'élévation ou de soulèvement est enlevée, les segments de bouchon reprennent de nouveau leur position de coincement originale en raison desforces agissant sur eux,
comme décrit précédemmentoOn notera que la construction en coupe de l'ajutage décrit nécessite une force de levage relativement faible, qui sera appliquée seulement sur des sections choisies du bouchon lorsqu'il est nécessaire de déloger les obstructions et ainsi, il y a peu ou pas de tendance que le réceptacle annulaire 317 se déplace au-delà de son siègeo
Comme montré dans la figure 10, des courants de métal fondu éjectés de chaque série d'orifices peuvent être dirigés vers le bloc de refroidissement 37 suivant une ligne s'étendant approximativement radialement pour produire une variété de types de filaments simultanément.Si l'ajutage tourne de 90 à partir de sa position d'origine, montrée dans la figure 10,
les jets éjectés de chaque série viendront frapper de bloc de refroidissement le long d'une ligne placée parallèlement à un plan vertical tangent à la périphérie du bloc de refroidissement et ainsi les filaments produits à partir des jets individuels de matériau fluide de chaque série, auront
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sensiblement les mêmes caractéristiqueso
Pour faciliter le réglage de l'ajutage pour les positions extrêmes notées et dans n'importe quelle position intermédiaire, la face inférieure 339 du réceptacle de retenue annulaire 317 est prévue avec une paire d'ouvertures opposées diamétralement 341 dans lesquelles les tiges d'un dispositif de serrage convenable sont adaptées à être insérées pour permettre la rotation de l'ajutage axialement comme une unité.
On notera que le réglage de l'ajutage peut être obtenu alors que l'appareillage demeure en production continue et que le réglage permet la construction de filament pendant cette opération ou les différentes étapes de l'extrusion,
En se référant à la figure 11, l'ajutage modifié qui y est représenté diffère de la construction de l'ajutage décrit ci-dessus, d'abord en ce qui concerne la forme des chambres d'alimentation de fluide et des orifices d'extrusion.
Il comprend un dispositif de retenue annulaire 317 et un bouchon de fermeture 415 qrzi sont tous deux analogues aux structures correspondantes décrites plus hauto Dans cet exemple de réalisation, cependant, chacune des surfaces verticales faisant opposition aux segments du bouchon voisin 421, sont pourvues de rainures coopérantes 425 et 425a qui correspondent dans leur configuration aux rainures 325? et elles forment les chambres de circulation du fluide 341 qui servent au même but que les chambres 331 décrites ci-dessus.
En addition, les surfaces verticales des segments de bouchon 421 sont pourvues chacune d'une série de fentes qui s'étendent à partir de l'extrémité réduite des rainures 425 et 425¯a vers la face inférieure des segments de plot correspondant pour former avec les rainures des canaux s'étendant entre les faces opposées du bouchon.
Lorsqu'assemblées,ces fentes coopèrent ensemble pour former une série d'orifices restreints 433 à travers lesquels le matériau fluide est extrudé suivant des jets verticaux et ne se coupant paso
En addition à la fourniture de chambres d alimentation de fluide 431 de dimensions agrandies, le dernier exemple de réalisation décrit permet à des faisceaux dont la section en coupe est symétrique, d'être extrudés,
car chaque moitié des orifices 433 peut être conformée indépendamment pour correspondre à la fente de mattageo
Le dernier exemple de réalisation représenté dans la figure 12 est établi pour fonctionner de la même manière que l'ajutage décrit ci-dessus et il diffère de la structure montrée dans les figures 6 et 9 par la prévision de chambres d'alimentation de fluide intermédiaires 531 pour cha- cun des orifices d'extrusion. Comme représenté, certains des segments individuels 521 du bouchon en section 515 sont pourvus, le long d'une surface verticale 523, d'une pluralité de rainures allant en s'amincissant 525? qui se réduisent graduellement, à la fois en largeur et en profondeur (figure 13) lorsqu'on s'approche et que l'on vient se confondre avec les fentes 527 formées aux parties inférieures des segments de bouchon central 521.
Lorsque les segments sont assemblés comme représentés dans la figure 12, les rainures allant en s'amincissant 525 coopèrent avec les surfaces verticales 523 de segments de bouchon adjacent pour former les chambres individuelles d'alimentation de fluide 531, alors que les fentes 527 coopèrent d'une façon analogue pour former des orifices d'extrusion 5330 Le réglage de l'ajutage est effectué de la même manière que celle notée ci-dessus, avec les ouvertures 541 qui sont prévues dans ce buto Il sera évidemment bien compris que les chambres d'alimentation de fluide 531 et les orifices 533 peuvent être formés en prévoyant des rainures coopérantes et des fentes sur les surfaces verticales opposées de segments de bouchon adjacent,
suivant la manière décrite en ce qui concerne la structure
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représentée dans la figure 11
Dans le cas où il est désiré d'augmenter le nombre des orifices d'extrusion dans les ajutages représentés dans les figures 6 à 12 sans augmenter le nombre des segments de bouchon ou le nombre des orifices formés entre les segments de bouchon, des chambres d'alimentation de fluide allant en s'amincissant et des orifices inclinés peuvent être formés le long de la périphérie extérieure du bouchon d'ajutage ou de la périphérie du trou de retenue, ou des deux, comme représenté dans les figures 1 à 4 De plus, dans le cas où le nombre des orifices d'extrusion est plus grand que celui des orifices désirés, certains de ces orifices peuvent être obstrués intentionnellement,
ou des rainures ou des segments fendus choisis peuvent être remplacés par des segments ayant des surfaces verticales sans canaux et unieso
Bien que le bouchon d'ajutage mettant en oeuvre des caractéristiques de la présente invention soit moulé suivant la forme désirée et subséquemment fini à la machine-outil, ce procédé nécessite des opérations hautement précises et peut conduire à des frais élevéso En conséquence, on préfère former le bouchon d'ajutage de la manière représentée dans la figure 14, en faisant à la machine, simultanément, une série de plaques préformées.
En fabriquant l'ajutage montré dans la figure 12, par exemple, des plaques 250 sont d'abord pourvues de canaux pour fournir des rainures 525 et des fentes 527 le long d'une ou des deux surfaces latérales 5230 Un nombre désiré de ces plaques pourvues de canaux 250 sont alors placées entre au moins une paire de plaques sans canaux 251, après quoi l'ensemble est fixé à demeure entre les mâchoires 523 d'un dispositif convenableo D'une manière classique, l'extrémité libre de 1 ensemble sandwiché de plaques 250 et 251 est tournée sur un tour ou meulée de façon à avoir la forme amincie désirée comme indiqué par la ligne interrompue 255 Le bouchon, dans cet état, est satisfaisant pour être utilisé, Cependant, il est préféré de couper l'assemblage de plaques en un point indiqué par les lignes interrompues 257 par tous moyens de coupage convenables,
et avec la partie de l'assemblage allant en s'amincissant étant fixée par action de coinçage à l'intérieur d'une ouverture conformée de façon correspondante dans l'organe de supporto
Bien que le procédé décrit ait été conçu pour la fabrication d'une structure ayant l'apparence finie de l'ajutage montré dans la figure 12, il est évident que le procédé est également bien adapté pour fabriquer les modifications d'ajutages représentées 6 - 9 et 11, simplement en préformant des plaques 250 avec des rainures 325 ou 425 et 425a, respectivement
Lorsqu'on les utilise avec des métaux ayant des points de fusion bas comme par exemple l'étain et le plomb, le dispositif de retenue et le bouchon de chacun des exemples de réalisations d'ajutage décrits, peuvent être constitués d'acier inoxydable, alors que pour les métaux ayant un point de fusion plus élevé,
les parties peuvent être formées de graphite et, préférablement, de carbure de silicium.
On verra d'après la description qui précède, que l'ajutage mettant en oeuvre les caractéristiques de la présente invention peut aisément être construit au moyen de matériaux économiques et aisément disponibles, et sans mettre en oeuvre des outils spéciaux ou une habilité particulière.De plus, les ajutages décrits ci-dessus peuvent être facilement nettoyés pendant le fonctionnement sans interrompre les opérations et sans agrandir l'orifice d'extrusion comme cela se produit avec la construction classique d'ajutages. Dans le cas où le dispositif de retenue ou le bouchon s'oxy- deraient à leurs extrémités de sorties, il est simplement nécessaire de meuler ou de finir par d'autres moyens, leur face inférieure, soit pour
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chaque unité ou individuellement, pour enlever la surface oxydée.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits, elle est au contraire de portée générale et susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront clairement à l'homme de l'art.