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Réglage de l'écoulement d'un produit purgé d'air.
Cette invention concerne la fabrication du papier et se rapporte à un appareil et une méthode assurant un écoulement sensiblement constant de produit purgé d'air pour la fabrication du papier, qui peut également être dé- crassé à partir d'une station de purge d'air.
Dans la pratique courante de fabrication du papier, une suspension aqueuse de produit cellulosique de fabrication du papier est alimentée à la botte de tête d'une machine à fabriquer le papier, d'où le produit est fourni au tamis de la machine. Il est important que l'écou-
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lement de produit vers la boîte de tête soit soigneusement réglé et sensiblement uniforme, sinon le poids et le calibre du papier fabriqué par la machine est sujet à des variations inacceptables.
En particulier, avec l'apparition de vitesses de machine croissantes, la nécessité d'un contrôle plus pré- cis assurant un écoulement constant du produit vers la boîte de tête est devenue d'une importance relative plus grande;
Des méthodes plus modernes de fabrication du papier profitent de la découverte qu'un produit supérieur est obtenu par purge d'air de la suspension aqueuse cellulo- sique avant qu'elle arrive à la machine, La méthode et l'ap- pareillage permettant de réaliser une telle purge d'air sont publiés dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 2.614 656 du 21 décembre 1952 , 2.642.950 du 23 Juin
1953 , et 2.685.937 du 10 Août 1954 et comprennent en bref,
l'atomisation d'une suspension du produit dans un réservoir fermé ou un récepteur qui soit maintenu à une pression notablement réduite, nettement au-dessous de la pression atmosphérique et de préférence d'environ 7,6 mm de mercure au-dessus du point d'ébullition du produit dans le récepteur. Le produit est avantageusement décrassé aussi bien que purgé d'air, par la méthode comme par l'appareil indiqués dans les brevets des Etats-Unis d'amerique N 2.717.536 du 13 Septembre 1955 , 2.876.860 du 10 Mars 1959 et 2.931.503 du 5 Avril 1960
Aux abords d'une station de purge d'air du produit, les manières déjà connues de régulariser l'écoule- ment de celui-ci vers la machine à fabriquer le produit fonctionnent peu efficacement, si même elles fonctionnent .
La pression notablement réduite pour le récepteur gène se
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rieusement une régulation convenables Par exemple, placer Un robinet sur le tuyau de sortie reliant le récepteur à la boîte de tête et le relier avec des flotteurs à dépla- cément ou analogues à l'Intérieur du récepteur pour essayer de maintenir un niveau constant du produit dans le récep- teur, permet de constater que de tels robinets de réglage tendent à être sensiblement en mouvement d'une façon cons- tante et que le système tend continuellement à corriger trop ou pas assez,
ce qui provoque une variation importante de l'écoulement*
Ce qui a jusqu'ici été considéré comme une animation "constante" a donc été en fais une alimentation soumise à des fluctuations, mais on a toléré ces fluctua- tions. Le progrès technique a amen' la nécessité d'une ré- gulation plus poussée et d'un écoulement plus soigneusement réglé.
La nécessité d'amener un produit purgé d*air à la machine, sous vide, a rendu le problème encore plus diffi- elle.,
La présente invention effre une solution de ce problème et assure un écoulement sensiblement cons- tant du produit de fabrication du papier de la station de purge d'air fonctionnant à une pression nettement inférieu- re à lu pression atmosphérique, Une caractéristique de l'invention est le maintien d'un niveau sensiblement cons- tant du produit dans le récepteur alimentant la boîte de tête. Des améliorations simultanées et autres avantages comprennent des Moyens de rejeter l'écume, la crasse et d'autres fractions indésirables se trouvant à la surface du produit dans le récepteur.
Un avantage particulièrement important de
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la présente inventif est qu'elle permet un changement simple et rapide de la part du fabricant d'ne certaine qualité ou poids de papier & une qualité différente.
De telles variations peuvent comprendre une modification sen- sible d@ volume de produit alimenté à la botte de tête; les systèmes de réglage actuellement connus doivent tre ajustés manuellement et empiriquement pour compenser de tels changements sensibles de l'écoulement mais la mé- thode et l'appareil conformes à la présente invention accommodent rapidement et automatiquement les changements de volume d'une ampleur que l'on indiquera* En outre, lors de la mise en route des machines à fabriquer le papier la période transitoire d'instabilité de niveau se trouve gran- dement réduite et un niveau stable de fonctionnement dans le récepteur est obtenu dans lo temps le plus court possible.
L'économie de temps qui en résulte est à elle so.ile d'une importance économique appréciable,
D'autres avantages et caractères de l'in- vention seront en partie évidents et en partie ils appa- raîtront dans ce qui suit.
Conformément à la présente invention, un récepteur de produit, clos, dans une station de purge d'air est équipé de moyens d'évacuation, de préférence une pompe à vide, maintenant le récepteur à une pression nettement inférieure à la pression atmosphérique, Le récepteur est lié à des moyens d'amener le produit alimenté sous forme d'aspersion atomisée et il est adapté pour collecter le produit résultant purgé d'air dans un bassin à l'intérieur dudit récepteur. Des moyens sont ménagés pour soutirer le produit purgé d'air de ce bassin à l'intérieur du récepteur',
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Des déversoirs sont Prévus dans le récepteur et sont placée de telle façon que l'extrémité supérieure du déversoir se trouve au niveau désiré pour le bassin, ou faiblement au- dessous ;
de cette manière le produit purgé d'air en excès dans le récepteur, au-dessus du niveau souhaité dans le bassin, s'écoule au-dessus du barrage
Une chambre close ayant une capacité sensi- blement moindre que celle du récepteur communique avec le récepteur et est adaptée pour recevoir et stocker le pro- duit débordant du déversoir, afin de le recycler. La pro- duit de recyclage dispose de moyens qui le ramènent du stockage dans la chambre close du récepteur. Au moins un faible excès do produit d'alimentation est amené au ré- cepteur, au-dessus de la quantité soutirée sous forme de produit purgé d'air, ce qui donne un écoulement continu de produit en excès vers la chambre de recyclage.
Des moyens existent pour régulariser l'écoulement du produit de recy- clage de la chambre vers le récepteur, suivant le niveau du produit stocké dans la chambre, de préférence en em- ployant des moyens de vérification du niveau du produit de recyclage stocké, reliés à des soupapes placées sur la canalisation de retour du produit vers le récepteur. De cette manière, le niveau du réservoir de produit de recyclage est maintenu sensiblement constant à un niveau pré- déterminé ou dans des limites prédéterminées.
Il est souhaitable que le volume total de produit d'alimentation du récepteur (produit frais plus produit recyclé) ne soit pas soumis à de fortes variations et en conséquence on préfère qu'une augmentation du volume de produit recyclé soit accompagnée par une diminution de
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la quantité de produit frais amené, et inversement:. Cela peut se réaliser conformément à l'invention en pompant le produit de recyclage du côté de l'entrée de la pompe d'ali- mentation en un point à la tête de l'entrée de produit frais.
Les variations d'écoulement du produit pur- gé d'air venant du récepteur sont principalement dues à l'inconstance du niveau d produit dans le bassin du récep- teur, soit par suite d'une régulation défectueuse, soit par "saut" ou autre fluctuation quand les dispositifs de réglage mesurent le niveau du bassin et cherchent à le rétablir ou à maintenir --------------------------------------------------------- -------------- le niveau convenable par compensation conti- nue des changements.
La présente invention maintient le ni- veau du bassin de produit sensiblement constant à la hauteur prédéterminée ou un peu au-dessus de l'extrémité supérieure du déversoir et évite les:dispositifs de vérification du ni- veau du bassin et l'équipement de réglage qui leur est asso- cié et en conséquence elle évite un tel tâtonnement. Dans des conditions d'équilibre, le débit du produit en excès débordant du déversoir est. constant. de même que le niveau du produit de recyclage dane la chambre.
Un déséquilibre du système (par exemple quand le débit de sortie est modi- fié ) est rapidement et automatiquement corrigé soit par une augmentation, soit par,une diminution d.t débit de re- cyclage et la variation de'niveau du bassin dans le récep- teur est simplement la variation d@ niveau de débordement du déversoir, aa plus 25 mm à peu près. Ainsi, le volume de produit débordant, alors qu'il est faible par rapport à la grande capacité du récepteur, est grand par rapport à
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la faible capacité de la chambra -et il provoqua un change- ment d'une importance correspondante pour le niveau du stockage de produit! de recyclage.
L'effet du changement de niveau du bassin dans le récepteur est ainsi amplifié pour le niveau du produit de recyclage dans la chambre et la correction est réalisée rapidement et automatiquement par la modification provoquée dans le débit de recyclage. Ainsi, l'ampleur de toute variation d'écoulement admise à partir du bassin du récepteur est extrêmement faible et la varia- tion elle-même est promptement éliminée.
Alors que le degré de sensibilité des dis- positifs de réglage et de vérification est soumis à des variations et peut être facilement choisi par un spécia- liste pour répondre à un ensemble donné de, circonstances, c'est un avantage de la présente invention qu'on peut y employer des dispositifs de réglage moins sensibles et par conséquent moins coûteux. Toute fluctuation du niveau se produit dans la chambre à débordement et elle n'a pas d'effet important sur la débit de l'écoulement du produit à partir du récepteur. De telles fluctuations ou "sauts" du niveau de stockage de la chambra ne sont pas désavantageu- ses,- le niveau du produit dans le récepteur, qui est im- portant, ne change pas d'une façon notable.
Cette invention peut facilement être com- prise en se référant audessin annexé, où la figure 1 est uno représentation schématique du système de contrôle con- trôle conforme à l'invention, les figures 2,3 et 4 mon- trant dos dispositions équivalentes d.t barrage dans le récepteur et les figures 5 et 6 illustrant un type préféré de tuyère pour l'introduction du produit dans le récepteur.
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Si l'on se reporte plus spécialement à la figure 1 , on voit qu'elle montre une station 16 de purge d'air du produit, avec un récepteur clos 1, raccordé par l'ouverture 2 à des moyens appropriés de production du vide, pour maintenir à l'intérieur d.. récepteur une pression nota- blement inférieure à la pression atmosphérique. La pompe 4 pompe de l'eau claire de dilution du puisard ou silo 3 et du produit frais épais de la caisse de préparation du pro- duit ou d'une autre source 42, dans les proportions dési- rées, par un réglage approprié de robinets ou d'autres moyens de régulation (non indiqués) conformément aux prati- ques connues. Le mélange résultant est pompé par la con- duite 30 vers le collecteur 43 pour l'introduction dans le récepteur t.
Le produit d'alimentation est atomisé à partit* du collecteur 43 dans le récepteur 1 par des tuyè- res appropriées du type indiqué sur les figures 5 et 6. Sur la figure 1 on voit des hydrocyclones 5 qui décrassent et dégazent le produit alimenté et l'atomisent dans le récep- teur 1, par des tuyaux d'introduction 31. La tuyère de la figure 5 peut être substituée aux hydrocyclones 5 ou le produit peut être admis directement au récepteur par les tuyaux d'introduction 31, dans le mesure où ce produit d'alimentation est déjà atomisé. Les conditions de purge d'air sont améliorées par l'emploi de tuyères ou d'hydro- cyclones. Un bassin ou réservoir 19 de produit purgé d'air est collecté dans le récepteur 1.
Les tuyaux d'introduction 31 se prolongent vers le haut à travers ce bassin 19 et amènent le produit d'alimentation atomisé au-dessus du ni- veau 8 du bassin 19.
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Le produit obtenu est soutiré du récepteur 1 par l'ouverture 10, placée afond d. récepteur 1 ou près de ce fond, et par la conduite 11 et la pompe 12 il est amené à la conduite 25, à la botte de tête 13 et au tamis 14 de la machine à fabriquer le papier. Le robinet 26 de la dite machine est placé sur la conduite 25 et permet le réglage de l'écoulement du produit par le fabricant selon la demande, pour le poids particulier du papier fabriqué,,
Le récepteur est alimenté par la collecteur 43 et les tuyaux d'introduction 31, suivant une quantité de produit au moins légèrement supérieur à celle qui est soutirée par l'ouverture 10.
Pratiquement, l'alimentation peut être légèrement supérieure à la demande maximum de la machine à fabriquer le papier, Le robinet 29 sur la con- duite 30 peut être employé pour régulariser l'écoulement du produit d'alimentation au volume approprié ou désiré,
Il existe à l'intérieur du récepteur 1 un déversoir 6, ce déversoir étant placé de telle façon qu'il permette au produit en excès de déborder à son extrémité supérieure 9, pour recyclage. Le produit de recyclage dé- bordant du déversoir passe à la chambre 7, qui est adaptée pour recevoir et stocker le produit en surplus. Le produit de recyclage de la chambre 7 retourne au récepteur 1 sui- vant un débit réglé comme on le verra plus complètement dans ce qui suit.
Sur la figure 1, la chambre 7 est indi- quée comme communiquant a @ moyen d'une conduite avec le coté entrée de la pompe 15. Ou bien, si on le désire, la chambre 7 peut communiquer par un dispositif à chute baro- métrique avec le coté entrée de la pompe 4, pour régulari- ser l'écoulement de retour du produit de surplus au récep- .
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leur.
Sur la figure 1, le produit de recyclage retourne au récepteur 1 à partir de la chambre 7 au moyen de la pompe 15 et de la conduite 20. Le robinet 21 sur la conduite 20 est manoeuvré par les moyens de vérification du niveau du stock de recyclage dans la chambre 7, de sor- te que l'écoulement de produit recyclé à partir de la cham- bre 7 est réglé à la demande du niveau du stock dans cette Chambre. Les moyens de vérification 17 peuvent être des dispositifs divers ; a indiqué un flotteur, une cellule de pression différentielle,ou quelque chose d'analogue.
Les moyens de vérification 17 peuvent pratiquement fonc- tionner svec l'instrument de réglage 18 par des moyens pneumatiques ou électriques 44 et 45, pou régler le robi- net 21 en réponse aux changements de niveau dstock do produit de recyclage dans la chambre 7 afin de maintenir ce niveau sensiblement constant ou entre des limites déter- minées.
Dans un mode de réalisationpréféré de l'in- vention, le produit recyclé est envoyé de la chambre 7 par la conduite 20 au côté entrée de la pompe d'alimentation 4, qui fournit le produit au récepteur 1. ,particulièrement quand le produit de recyclage est introduit en un point à la tête du produit frais, comme le montre la figure 1, on obtient une plus petite variation de volume du produit d'alimentation fourni au récepteur. Avec cette disposition, tout le produit de recyclage est ramené au récepteur et la quantité nécessaire de produit frais est puisée selon les besoins. Les fluctuations causées par le mouvement du robinet 21 sont ainsi compensées par l'écoulement de pro- @
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duit fraie dans le système; l'écoulement de produit final. du récepteur n'est pas affecté.
Des dispositions équiva- lentes à celles qui ont été représentées sauteront aux yeux des spécialistes, Le produit de recyclage ayant été purgé d'air, on obtient une plus grande efficacité en as- surant son retour au récepteur.
La figure 4 montre un mode de réalisation également possible du déversoir à débordement du type in- diqué sur la figure 1, Suivant ce mode de réalisation, un déversoir 6 ayant une extrémité supérieure 9 est placé comma précédemment, avec addition d'une plaque déflectrice 22 qui descend d'un point situé au-dessus du déversoir 6, cette plaque déflectrice 22 se terminant au-dessous du ni- veau 8 du produit dans le récepteur 1. Le produit du récep- teur 1 qui déborde du sommet 9 du déversoir 6 est ainsi prélevé en un point au-dessous de la surface 8 du produit.
De cette manièra, la crasse et d'autres matières indésira- bles à la surface no passant pas à la chambre 7 et on évi- te des incidents possibles dans le fonctionnement de la pompe 15 ou d'autres pompes qui peuvent être employées dans le système. Une ouverture de dégagement (non indiquée) est ménagée dana le déflecteur 22 et placée en un point nettement au-dessus du niveau 8 du produit dans le récepteur 1, afin d'égaliser la pression des deux cotés du déflecteur.
Le déflecteur 22 sert aussi à éviter que l'aspersion de produit 24 par les tubes d'introduction 31 soit détournée vers la chambre 7 et il est particulièrement utile quand il y a plusieurs introductions pour le produit dans le ré- cepteur 1.
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Un type de 'tuyère préféré pour l'utilisation avec les tuyaux d'introduc- tion 31 du produit d'alimentation dans le récepteur 1 sous forme d'aspersion est indiqué sur les figures 5 et 6 et comprend un cône tronqué creux 50 ayant une base pleine 51 et un sommet ouvert 52 adapté pour se monter sur le tuyau d'introduction 31.
Le tuyau d'alimentation 53, adapté pour amener le produit d'alimentation à la tuyère à partir du collecteur 43 est monté sur le cône 50 de façon que le produit qui arrive soit .admis sous pression tangentiellement. En fonctionnement, une action de tourbillonnement provoque à l'intérieur du cône 50 un passage en cyclone du produit d'alimentation par la tuyère et le tuyau d'introduc- tion 31 et son arrivée sous forme atomisée dans le récepteur .
Lors du fonctionnement du système décrit, de l'eau claire du puisard 3 et du produit épais de la caisse 42 sont alimentés en même temps que du produit de recyclage de la conduite 20, par la pompe 4, la conduite 30, le collecteur 43 et les tuyaux d'introduction 31, dans le récepteur 1, En même temps le produit est soutiré du récepteur 1 par l'ouverture 10 et :
a conduite 11, par action de la pompe 12, et il est envoyé à la botte de tête 13 de la machine à fabri- quer la papier .Par suite du fait que l'écoulement de produit dans le récepteur est relativement plus
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grand, uns certaine quantité de produit déborde de la partie supérieure 9 du déversoir 6, dans lo récepteur 1 et dans un stockage de la chambre 7, d'où il est renvoyé par la pompa 15 et la pompe 4 dans le récepteur 1.
La quantité de produit ainsi recyclé est régularité par le robinet 21 sur la conduite 20, du côté de l'effluent d la pompe 15, la robinet 21 étant commandé par le dispositif do niveau 17,qui mesura le niveau de la réserve de produit do racyclage dans la chambre 7. Dans des conditions d'équilibre, la quantité de produit débordant du déversoir 6 est constante et égale à la quantité de produit préleva sur la chambre 7.
Le robinet 21 maintient une ouverture constante ou bien il s'ouvre ou se ferme lentement .
En supposant-que le fabricant de papier désire augmenter la consistance de la fourniture à la botte de tête, il fermera un peu manuellement ou d'une autre manière le robinet 26 de la machine à fabriquer le papier . Il en résulte- ra que moins de produit sera soutiré au récepteur 1 par l'ouverture 10 et un déséquilibre dans les débits d'écoulement.
Une quantité plus grande de produit débordera au scmmet 9 -du déversoir 6, dans la chambre 7. et en conséquence le niveau du produit de recyclage stocké dans celle-ci s'élè- vera, ce qui sera détecté par le dispositif 17 Le robinet 21 de la conduite 20 coté effluent de la pompe 15 s'ouvrira en réponse à l'élévation du niveau du produit de recyclage dans la chambre 7, permettant
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Au produit de "0)'01&10 ,.. t 8001.11.1' de la chubro hune allure plut'viva, Le produit de cyclage aura renvoya au récepteur 1 par la pompe 4, une plus faible quantité d'eau 01a1ro datant prise au puisard 3# Si le lpo.1iir de réglage 18 d4p&l.. l'effet de compensation !*<qui<t de sorte que le niveau de rêmerve de la uhubre 7 tomb. 1 AUMd.8.0UI d'une limite pridéter.
mîndo# Io robinet a1, en réponse, ne forma partiellement. De cette manièrele niveau de
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la râ4orve du produit de recyclage dans le mombri 7 est miintenu h un point déterminé d'avance ci dans deu limites prédétermindes.
Si inversement le fabricant de papier désire diminuer la consistance du produit fourni à la boîte de tête et que par
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conséqvent il ouvre le robinet 26; une plus gra quantité de produit est soutirée au récepteur 1 par l'ouverture 10, avec le résultat que la quantité de produit débordant au sommet 9 d' déversoir 6 diminue. Le niveau du produit dans la chambre 7 tombe et en réponse he robinet 21 de la conduite 20 se fermer Moins de prod it de recyclage est ainsi amené à la pompe 4 et un plus grand volume d'eau claire est prélevé en conséquence du puisard 3.
Comme le volume de produit débordant du déversoir augmente, le nive u de la réserve dans la chambre 7 augmente et en réponse le robinet 21 s'ouvre partiellement, ramenant le rétablissement de l'équilibre ,
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Une compensation trop forte ou trop faible pouvant se produire, lors du fonctionnement en réponse du robinet 21, le niveau du produit do recyclage de réserve dans la chambre 7 est affecté dans ce cas, mais le niveau du produit dans le récepteur 1 ne change pas d'une façon notable. Par suite de la capacité relativement faible de la chambre, comparée à celle du récep- teur, une augmentation ou uns diminution importante du niveau du produit de recyclage dans la chambre ne correspcnd qu'à un tr.s faible changement de quelques millimètres dans le niveau du produit dans le récepteur.
Une grande sensibilité de réglage du niveau du produit peu-, donc être réalisée au moyen de cette invention .
D'après la description qui précède, on peut voir que la présente invention sert à maintenir un niveau constant de produit dans le récepteur 1 quand le système est en équilibre ut que de plus elle ramène rapidement les conditions de l'équilibre quand celles-ci ont été altérées par exemple par un changement de rodage du robinet de fabrication de papier 26. La réalisation d'un nouvel équilibre d'écoulement vers la machine à fabriquer le papier exige un temps réduit pendant lequel aucune production utile ne peut avoir lieu.
Il est donc de grande importance que le système conforme à la présente invention rétablisse rapidement les conditions d'équilibre .
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Dans le mode de réalisation de l'invention qui a été pris pour illustrer celle-ci, et non comme condition limitative, le récepteur a un diamètre de 1,82m et une longueur de 4,26m, avec une capacité de bassin de 13 250 litres.
Le sommet 9 du déversoir 6 est situé approximative- ment à 76 mm au-dessous de l'axe central du ré- cepteur. Le niveau maximum du liquide au-dessus du sommet du déversoir est approximativement 152 mm et le minimum approximativement 25 mm, avec un niveau normal do liquide d'approximativement 76 mm au- dessus du sommet du déversoir. La capacité de la ré- serve des stockage de la chambre 7 est environ 946 litres. L'écoulement moyen de produit au-dessus du barrage dans la chambre 7 est approximativement 10-15 de l'écoulement total et l'écoulement compen- sateur par l'ouverture 10 vers la pompe 12 est environ 85-90% de l'écoulemont total .
Sur les figures 2 et 3 on voit des dispositions équivalentes des déversoirs dans le récepteur. Sur la figure 2 le déversoir a la forme d'une sonde et sa surface supérieure 9 peut avoir un canal ou être munie de tentes ou de trous par lesquels le produit de recyclage s'écoule vers la chambre 7, Le dispositif de vérification du niveau, 17. suit le niveau de la réserve de recyclage dans la chambre 7. Sur la figure 3 la chambre 7 est placée dans le récepteur 1 et le déversoir 6 possède des ouvertures communiquant avec la chambre pour y permettre l'accès du produit de recyclage. Le dispositif de vérification de niveau
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17 est indiqué comme monté sur la paroi extérieure du récepteur, mais communiquant avec la chambre 7 pour constater le niveau de la réserve de recyclage dans celle-ci .
Une disposition qui peut encore être choisie est indiquée sur la figure 1, où un conduit 28 détourne une portion du produit final purgé d'air de la conduite 25 du coté entrée de la pompe 4, la quantité ainsi détournée étant réglée par le robinet 27. Le produit ainsi détourne est recyclé au récepteur 1 et cet emploi d'une portion du produit final pour le recyclage diminue la quantité de produit de recyclage débordant du déversoir 6 et passant par la pompe 15. Cette disposition retire une partie de la charge de la pompe 15 et permet l'emploid'une pompe moins coût u- se, de p3us faible capacité , dans la position 15.