DE2157876A1 - Kreuzstrom-fluessigkeitskuehler, insbesondere wasserkuehler einer brennkraftmaschine - Google Patents
Kreuzstrom-fluessigkeitskuehler, insbesondere wasserkuehler einer brennkraftmaschineInfo
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Patentanwalt ' '
Dipl.-Ing. H. Sirohschänk
8 München 60 22.11.197l-SLa(6)
MusäU33traße 5 157-974P
Dipl.-Ing. Jürgen Guido Neutraubling über Regensburg^ Bo£sigstraße_4
Kreuzstrom-Flüssigkeitskühler, insbesondere Wasserkühler einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kreuzstrom-Flüssigkeits- ™
kühler, insbesondere Wasserkühler einer Brennkraftmaschine, mit einer einem Axialventilator zugekehrten, etwa quadratischen Kühlfläche.
Bei solchen bekannten Kühlern wird die Kühlfläche im allgemeinen durch einen einzigen» in der Regel ein Lamellenkühlsystem
aufweisenden Kühlblock gebildet, dem die zu kühlende Flüssigkeit oben über einen waagerechten Eintrittskasten zugeführt und aus dem
die gekühlte Flüssigkeit unten über einen waagerechten Austrittskasten abgeführt wird. Da zur Erzielung einer im Verhältnis zur
Kühlergröße möglichst großen Kühlleistung erfahrungsgemäß gewisse mittlere Mindestgeschwindigkeiten der Kühlluft und der zu küh- ä
lenden Flüssigkeit eingehalten werden müssen und anderseits auch der Leistungsbedarf für den Axialventilator und gegebenenfalls
auch für eine Flüssigkeits-Umwälzpumpe nicht so groß werden darf, daß beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine die Mehrleistung
des Ventilators und/oder der Umwälzpumpe einen eigenen zusätzlichen Kühlleistungsbedarf nach sich zieht, der den dadurch erzielten
Kühlleistungsgewinn wieder aufzehrt oder sogar übersteigt, dürfen in der Praxis auch gewisse Druckgefälle zwischen den ein- und austritt
sseitigen Enden der Luft- und Flüssigkeitskanäle des Kühlers
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ORlGtHAL IMSPECTED
nicht überschritten werden. Daraus ergeben sich für ein gewähltes Kühlsystem, beispielsweise einen Lamellenkühler oder einen Plattenkühler
j der in seinen Strömungskanälen auch zusätzliche Wärmeübertragungselemente
aufweisen kann, sowohl für die Luft als auch für die Flüssigkeit bestimmte Längen der einzelnen Strömungskanäle, die nicht überschritten werden dürfen. In der Praxis bedeutet dies, daß der eingangs genannte bekannte Flüssigkeitskühler
mit-einem einzigen Kühlblock über eine bestimmte Größe seiner
quadratischen Kühlfläche hinaus nicht vergrößert werden kann, wenn die vorgenannten optimalen Druckgefälle nicht überschritten
werden sollen. Mit der Vergrößerung der quadratischen Kühlfläche würden die Strömungskanäle für die Flüssigkeit so lang
werden, daß der zulässige Druckabfall der Flüssigkeit überschritten
wird.
Es sind zwar Flüssigkeitskühler mit einer rechteckigen Kühlfläche bekannt, deren Flüssigkeitskanäle parallel zu den kurzen
Seitenkanten der Rechteckfläche verlaufen und damit trotz einer verhältnismäßig großen Kühlfläche noch einen zulässigen Druckabfall
der Flüssigkeit einhalten. Sie weisen aber den neuen Mangel auf, daß sie sich von einem Axialventilator her nur über den
zusätzlichen Aufwand von entsprechenden Luftführungskanälen hinreichend gleichmäßig mit Kühlluft beaufschlagen lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten
Kreuzstrom-Flüssigkeitskühler so zu vervollkommnen, daß seine etwa quadratische Kühlfläche trotz Einhaltung der erforderlichen,
mindesten Luft- und Flüssigkeitsgeschwindigkeiten und ohne Überschreitung
der höchstzulässigen Druckgefälle der beiden Strömungsmedien gegenüber den heute bekannten optimalen Abmessungen beliebig
vergrößert werden kann.
Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Paar in an sich bekannter Weise in der Ebene der
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Kühlfläche parallel nebeneinander angeordneter Kühlblöcke des
Kühlers, zwischen deren benachbarten Seitenkanten ein parallel zu diesen verlaufender mittlerer Flüssigkeitskanal angeordnet ist
und denen die Flüssigkeit nach einer Verzweigung je hälftig zugeführt
wird, die etwa quadratische Kühlfläche bilden und eine etwa quer zu diesem Flüssigkeitskanal verlaufende gegensätzliche
Durchströmungsrichtung aufweisen und der mittlere Flüssigkeitskanal zugleich einen Ein- oder Austrittskastenfür die quer zu ihm
in die beiden Kühlblöcke verzweigte bzw. aus den beiden Kühlblöcken gesammelte Flüssigkeit bildet und an den parallel zum
mittleren Flüssigkeitskanal verlaufenden beiden äußeren Seitenkanten der beiden Kühlblöcke je ein äußerer, dem gegensätzlichen Zweck
(Austritts- bzw. Eintrittskasten für die Flüssigkeit) dienender Flüssigkeitskanal angeordnet ist.
Durch eine vorgenannte Flüssigkeitsverzweigung in zwei benachbarte
Kühlblöcke des Kühlers ist es trotz Einhaltung der vorgenannten
Strömungsbedingungen möglich geworden, die etwa quadra- · tische Kühlfläche des Kühlers gegenüber dem eingangs genannten
bekannten, die gleichen Strömungsbedingungen einhaltenden Kühler wesentlich, etwa bis auf das Vierfache zu vergrößern.
Durch die deutsche Patentschrift 968 19'2 ist bereits ein Kreuzstrom-Flüssigkeitskühler
bekannt, bei dem die Kühlflüssigkeit zwischen zwei in der Ebene der Kühlfläche parallel nebeneinander
angeordneten Kühlblöcken des Kühlers in einem parallel zu diesen benachbarten Seitenkanten verlaufenden Flüssigkeitskanal zugeführt
und auf die beiden Kühlblöcke verzweigt wird. Dabei besteht der genannte Flüssigkeitskanal jedoch aus einem.dritten Kühlblock,
aus dem die zugeführte Flüssigkeit unten in einen über
die ganze Kühlerbreite verlaufenden Wasserkasten austritt, in
dem die Flüssigkeit in gegensätzlicher Richtung verzweigt und um jeweils 180 nach den beiden weiteren Kühlblöcken umgelenkt
wird. Da dort schon im mittleren Kühlblock ein Druckabfall der Flüssigkeit entsteht, der sowohl durch die genannte Umlenkung als
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auch in den beiden weiteren Kühlblöcken noch erhöht wird, kann
den Strömungskanälen für die Flüssigkeit nur eine kleinere Länge als bei einem eingangs genannten Kühler mit nur einem Kühlblock
gegeben werden, was in Verbindung mit den drei nebeneinander angeordneten
Kühlblöcken zwangsläufig zu einer entsprechend rechteckigen Gesamtkühlfläche des Kühlers führt. Die vorliegende Erfindung
konnte deshalb durch diesen bekannten Kühler nicht nahegelegt werden.
Wird der mittlere Flüssigkeitskanal nach einer konstruktiven
Ausgestaltung der Erfindung nach seinem aus dem Kühler herausführenden anschlußseitigen Ende hin keilförmig erweitert, dann können
nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die in an sich bekannter
Weise rechteckige Kühlflächen aufweisenden Kühlblöcke beiderseits des keilförmigen mittleren Flüssigkeitskanals in einer
dem Keilwinkel entsprechenden Schrägstellung zueinander anschliessen,
wodurch sich an den beiden Enden der Strömungskanäle für die
Flüssigkeit jedes Kühlblockes jeweils nur weniger als 90° betragende Ablenkungen und dementsprechend geringe dadurch bedingte
Druckabfälle der gekühlten Flüssigkeit ergeben.
Nach einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung münden bei einer Bildung der etwa quadratischen Kühlfläche aus
zwei oder mehr Paaren von Kühlblöcken die ein- und austrittsseitigen
Flüssigkeitskanäle außen jeweils gemeinsam in einen eintritts· seitigen bzw. austrittsseitigen Sammelkasten aus, womit ein solcher
Kühler nach außen hin die Erscheinung eines bisher üblichen Kühlers mit nur einem Kühlblock aufweisen kann.
Die erfindungsgemäße Verzweigung der zu kühlenden Flüssigkeit kann selbstverständlich auch dazu ausgenutzt werden, bei einer
vorgegebenen Kühlleistung den Druckabfall der Flüssigkeit im Kühler unter den bisher für erforderlich gehaltenen Wert abzusenken
und dadurch den Leistungsaufwand für eine Umwälzpumpe herabzusetzen, oder eine solche Pumpe ganz weglassen zu können,
oder auch dazu, bei mehr oder weniger voller Ausnutzung der
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bisher zur Verfügung stehenden Pumpleistung der Umwälzpumpe die
Strömungsgeschwindigkeit der·Flüssigkeit entsprechend dem herabgesetzten
Strömungswiderstand der Flüssigkeit im Kühler zu erhöhen, wodurch der Wärmeübergang von der Flüssigkeit auf die Wände
der Strömungskanäle entsprechend verbessert und die Kühlleistung des Kühlers entsprechend erhöht wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kreuzstrom-Flüssigkeitskühler in einer das Erfindungsprinzip veranschaulichenden
perspektivisch gehaltenen Seitenansicht auf die Kühlfläche; . - f
Fig. 2 eine konstruktive Ausführungsform des Kühlers in einer
gleichen Seitenansicht;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Kühlers in einer schematisch
gehaltenen Seitenansicht auf die Kühlfläche.
Der in Fig. 1 dargestellte Kühler besteht aus zwei in der Ebene
der Kühlfläche parallel nebeneinander angeordneten Kühlblöcken 1 und 2, zwischen denen parallel zu den benachbarten Längskanten ein
in deren Richtung verlaufender Zuführungεkanal 3 für Kühlwasser angeordnet
ist-. An ihren einander abgelegenen, parallel zum Flüssigkeitskanal
3 verlaufenden äußeren Seitenkanten weisen die beiden ä Kühlblöcke 1 und 2 je einen in gleicher Richtung wie der Zuführungskanal
3 verlaufenden Abführungskanal H bzw. 5 auf. Der Zuführungskanal
3 bildet für das gemäß Fig. 1 von oben in Richtung desPfeiles 6 zugeführte Kühlwasser zugleich einen Eintrittskasten, aus
dem das Kühlwasser rechtwinklig gegensätzlich nach beiden Kühlblöcken
1 und 2 hin verzweigt wird. Das Kühlwasser durchströmt die beiden Kühlblöcke 1 und 2 in üblicher, nicht besonders dargestellter
Weise waagerecht und gelangt in die beiden, je einen Austrittskasten bildenden Abführungskanale 4 und 5, aus denen es in Richtung
der Pfeile 7 gemäß Fig. 1 nach unten austritt.
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Die.beiden Kühlblöcke 1 und 2 weisen jeweils eine rechteckige
Kühlfläche 8 auf, deren parallel zum Zuführungskanal 3 verlaufende
Seitenkanten eine Länge A besitzen, die etwa doppelt so lang wie die Länge B der übrigen beiden Seitenkanten ist. Damit ergibt sich
für den ganzen Flüssigkeitskühler eine etwa quadratische Kühlfläche,
die von der Kühlluft in Richtung der Pfeile 9 durchquert wird. Die
etwa quadratische Form der gesamten Kühlfläche ist vorgesehen, damit die Kühlluft durch den Kühler in üblicher Weise mittels eines
(nicht dargestellten) Axialventilators durchgesetzt werden kann,
der je nach den konstruktiven Verhältnissen entweder eintrittsseitig oder austrittsseitig des Kühlers angeordnet sein kann. Durch
die quadratische Gesamtkühlfläche wird in Verbindung mit dem genannten
Ventilator praktisch über die ganze Kühlfläche eine gleichmäßige
Durchströmungsgeschwindigkext der Luft und damit bei Einhaltung einer gewünschten Luftgeschwindigkeit eine gleichmäßige
optimale Ausnutzung der Gesamtkühlfläche ermöglicht.
Damit die Antriebsleistung für den Axialventilator zur Einhaltung einer gewünschten Mindestgeschwindigkeit der den Kühler in
Richtung der Pfeile 9 durchströmenden Luft nicht unwirtschaftlich groß gewählt werden muß, soll die Breite C des Kühlers in Richtung
der Luftdurchströmung den dargestellten Wert nicht überschreiten können. Entsprechend soll auch die Länge der im Kühler vom Kühlwasser
insgesamt durchströmten Strömungskanäle zur Vermeidung eines zu großen Druckabfalles im Kühler nicht größer als die Länge B jedes
einzelnen Kühlblockes 1 bzw. 2 sein.
Während es bei vergleichbaren bekannten Kühlern mit einer quadratischen
Kühlfläche, die lediglich einen Kühlblock aufweisen, bei Einhaltung einer gleichen, höchst zulässigen Länge B der Strömungskanäle für die zu, kühlende Flüssigkeit nur möglich war, der gesamten
quadratischen Kühlfläche eine Kantenlänge B und damit eine nur ein Viertel so große Gesamtkühlfläche wie dem in Fig. 1 dargestellten
Kühler zu geben, wenn nicht zu einer rechteckigen Gesamtkühlfläche übergegangen werden soll, die eine gleichmäßige Zuführung
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der Kühlluft von einem Axialventilator kaum zuläßt, läßt die gegenüber
diesem bekannten Kühler viermal so große Kühlfläche des
in Fig. 1 dargestellten Kühlers die gleichmäßige Luftbeaufschlagung
mittels eines Axialventilators zu.
Die in Fig. 2 dargestellte praktische Ausführungsform eines
Kühlers gemäß Fig. 1 weist zwischen den beiden Kühlblöcken 1 und 2 einen mittleren Zuführungskanal 3a auf, der nach seinem aus
dem Kühler herausführenden anschlußseitigen Ende hin keilförmig
erweitert ist. Dabei schließen die beiden Kühlblöcke 1 und 2 mit ihren rechteckigen Kühlflächen 8 beiderseits des mittleren Flüssigkeit
skanals 3 in einer dem Keilwinkel entsprechenden Schrägstellung
zueinander an. Auch die beiden Ab führung skanä le Ha und 5a sind nach ihren aus dem Kühler herausführenden anschlußseitigen
Enden hin keilförmig erweitert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel schließt an jeden Abführungskanal ein Anschlußschlauch 10a
bzw. 10b an, obgleich austrittsseitig des Kühlers auch ein an beide austrittsseitigen Enden der Abführungskanäle Ha und 5a
anschließender Sammelkasten vorgesehen sein könnte, von dem in üblicher Weise ein einziger Anschlußschlauch ausgeht. Über die
strömungsgünstige Verzweigung des Kühlwassers aus dem Zuführungskanal
3a hinaus bietet die Schrägstellung der beiden Kühlblöcke
I und 2 auch noch den Vorteil einer nur weniger als 90 betragenden
Ablenkung des Kühlwassers sowohl im Zuführungskanal,3a als auch in den beiden Abführungskanalen Ha und 5a.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die quadratische Gesamtkühlfläche des Kühlers aus zwei Paaren
von Kühlblöcken la und 2a sowie Ib und 2b gebildet, wobei die
Zuführungskanäle 3b und 3c und die Abführungskanäle Hb, Hc und
II jeweils gemeinsam in einen eintrittsseitigen Sammelkasten
bzw. einen austrittsseitigen Sammelkasten 13 ausmünden. Der Küh-
• kann in üblicher Weise in den Kühlwasserkreislauf Über jeweils einen eintrittsseitigen und einen austrittsseitigen Anschlußstutzen
IH bzw. 15 eingeschaltet werden.
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Auch bei dem in Fig. 3 dargestellten Flüssigkeitskühler könnten die Zu- und Abführungskanäle gemäß Fig. 2 keilförmig ausgebildet
sein und die Kühlblöcke an diese Kanäle in einer entsprechenden Schrägstellung anschließen. Die dargestellten und beschriebenen
Kühler könnten von der Kühlflüssigkeit auch in einer gegenüber den Ausführungsbeispielen umgekehrten Richtung durchströmt werden.
Auch ist die Erfindung nicht etwa an solche Kühler gebunden, die eine viermal so große Kühlfläche wie vergleichbare vorbekannte
Kühler aufweisen, da die beschriebene und dargestellte Verzweigung mit einer kleiner werdenden Gesamtkühlfläche den Vorteil
einer entsprechenden Verkleinerung des Druckabfalles des Kühlwassers im Kühler bzw. bei Ausnutzung des zulässigen Druckabfalles
einer entsprechenden Vergrößerung der Durchströmungsgeschwindigkeit des Kühlwassers im Kühler und damit des entsprechend verbesserten
Wärmeüberganges mit sich bringt.
Im übrigen könnte der beschriebene und dargestellte Kühler statt zur Kühlung von Kühlwasser auch zur Ölkühlung, bei Luftkompressoren
beispielsweise zur Rückkühlung des in die verdichtete Luft eingespritzten, durch diese erwärmten und danach wieder
ausgeschiedenen Öles, und schließlich auch zur Kühlung irgendeiner anderen Flüssigkeit dienen.
Patentansprüche
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Claims (3)
- Kreuzstrom-Flüssigkeitskühler,insbesondere Wasserkühler einer Brennkraftmaschine, mit einer einem Axialventilator zugekehrten etwa quadratischen Kühlfläche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar in an sich bekannter Weise in der Ebene der Kühlfläche (8) parallel nebeneinander angeordneter Kühlblöcke (1 und 2 bzw. la und 2a sowie Ib und 2b) des Kühlers, zwischen deren benachbarten Seitenkanten ein parallel zu diesen verlaufender mittlerer Flüssigkeitskanal (Zuführungskanal 3 bzw. 3a, 3b, 3c) angeordnet ist und denen die Flüssigkeit nach einer Verzweigung je hälftig zugeführt wird, die etwa quadratische Kühlfläche " bilden und eine etwa quer zu diesem Flüssigkeitskanal verlaufende gegensätzliche Durchströmungsrichtung aufweisen und der mittlere Flüssigkeitskanal (3 bzw, 3a, 3b, 3c) zugleich einen Ein- oder Austrittskasten für die quer zu ihm in die beiden Kühlblöcke (1 und 2 bzw. la und 2a sowie Ib und 2b) verzweigte bzw. aus den beiden Kühlblöcken gesammelte Flüssigkeit bildet und an den parallel zum mittleren Flüssigkeitskanal (3 bzw. 3a, 3b, 3c) verlaufenden beiden äußeren Seitenkanten der beiden Kühlblöcke (1 und 2 bzw. la und 2a, Ib und 2b) je ein äußerer, dem gegensätzlichen Zweck (Austritts- bzw. Eintrittskasten für die Flüssigkeit) dienender Flüssigkeitskanal (4 und 5 bzw. "+a und 5a bzw. Hb und 11 bzw. 4c und 11) angeordnet ist. . ä
- 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßder mittlere Flüssigkeitskanal (Zuführungskanal 3 bzw; 3a, 3b, 3c) nach seinem aus dem Kühler herausführenden anschlußseitigen Ende hin keilförmig erweitert ist.
- 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise rechteckige Kühlflächen (8)auf-309822/0489weisenden Kühlblöcke (1 und 2) beiderseits des keilförmigen mittleren Flüssigkeitskanals (Zuführungskanal 3a) in einer dem Keilwinkel entsprechenden Schrägstellung zueinander anschließen (Fig. 2)4·. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Bildung der etwa quadratischen Kühlfläche aus zwei oder mehr Paaren von Kühlblöcken (la und 2a sowie Ib und 2b) die ein- und austrittsseitigen Flüssigkeitskanäle (3b und 3c bzw. 11 und 4b und 4c) außen jeweils gemeinsam in einen eintrittsseitigen bzw. austrittsseitigen Sammelkasten (12 bzw. 13) ausmünden.309822/0489
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712157876 DE2157876A1 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 | Kreuzstrom-fluessigkeitskuehler, insbesondere wasserkuehler einer brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712157876 DE2157876A1 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 | Kreuzstrom-fluessigkeitskuehler, insbesondere wasserkuehler einer brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2157876A1 true DE2157876A1 (de) | 1973-05-30 |
Family
ID=5825797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712157876 Pending DE2157876A1 (de) | 1971-11-22 | 1971-11-22 | Kreuzstrom-fluessigkeitskuehler, insbesondere wasserkuehler einer brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2157876A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2500146A1 (fr) * | 1981-02-19 | 1982-08-20 | Sueddeutsche Kuehler Behr | Radiateur, notamment pour une installation de chauffage ou de climatisation pour vehicule automobile, et son procede d'assemblage |
FR2550618A1 (fr) * | 1983-08-10 | 1985-02-15 | Valeo | Echangeur de chaleur, en particulier pour vehicule automobile, comprenant des moyens de fixation d'accessoires ou de fixation de l'echangeur sur un support |
FR2568364A1 (fr) * | 1981-02-19 | 1986-01-31 | Sueddeutsche Kuehler Behr | Radiateur, notamment pour une installation de chauffage ou de climatisation pour vehicule automobile, et son procede d'assemblage |
FR2577032A1 (fr) * | 1985-02-07 | 1986-08-08 | Daimler Benz Ag | Echangeur de chaleur, notamment pour le chauffage independant du cote conducteur et du cote passager d'un habitacle de voiture de tourisme |
-
1971
- 1971-11-22 DE DE19712157876 patent/DE2157876A1/de active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2500146A1 (fr) * | 1981-02-19 | 1982-08-20 | Sueddeutsche Kuehler Behr | Radiateur, notamment pour une installation de chauffage ou de climatisation pour vehicule automobile, et son procede d'assemblage |
FR2568364A1 (fr) * | 1981-02-19 | 1986-01-31 | Sueddeutsche Kuehler Behr | Radiateur, notamment pour une installation de chauffage ou de climatisation pour vehicule automobile, et son procede d'assemblage |
FR2550618A1 (fr) * | 1983-08-10 | 1985-02-15 | Valeo | Echangeur de chaleur, en particulier pour vehicule automobile, comprenant des moyens de fixation d'accessoires ou de fixation de l'echangeur sur un support |
FR2577032A1 (fr) * | 1985-02-07 | 1986-08-08 | Daimler Benz Ag | Echangeur de chaleur, notamment pour le chauffage independant du cote conducteur et du cote passager d'un habitacle de voiture de tourisme |
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