FR2644569A1 - HEAT EXCHANGER, PARTICULARLY FOR MOTOR VEHICLES, AND METHOD FOR ASSEMBLING SAME - Google Patents
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Abstract
L'échangeur de chaleur comprend une plaque collectrice 10 munie d'une pluralité d'ouvertures formées dans des embouts tubulaires saillants 16 raccordés chacun à la plaque collectrice par un segment en arc de cercle 20 ainsi qu'une plaque de maintien 34 possédant des traversées de même distribution que les embouts 16 et par lesquelles sont introduits les tubes d'un faisceau d'échange de chaleur, ces tubes étant au moins partiellement déformables pour s'évaser chacun sur le segment 20 de leur embout respectif.The heat exchanger comprises a header plate 10 provided with a plurality of openings formed in projecting tubular end pieces 16 each connected to the header plate by an arcuate segment 20 as well as a retaining plate 34 having vias. of the same distribution as the end pieces 16 and through which the tubes of a heat exchange bundle are introduced, these tubes being at least partially deformable so as to each flare out on the segment 20 of their respective end piece.
Description
Echangeur de chaleur, en particulier pour véhicules automo-Heat exchanger, in particular for motor vehicles
biles, et procédé pour son assemblage L'invention concerne un échangeur de chaleur pouvant être utilisé notamment dans les véhicules automobiles, ainsi The invention relates to a heat exchanger which can be used in particular in motor vehicles, as well
qu'un procédé pour son assemblage. than a process for its assembly.
Elle concerne plus précisément un échangeur de chaleur, du type comprenant une plaque collectrice, ou plaque à trous, munie d'une pluralité d'ouvertures agencées pour recevoir respectivement une pluralité de tubes d'un faisceau d'échange de chaleur, d'une manière étanche déterminée par une pluralité de gorges recevant les extrémités de It relates more precisely to a heat exchanger, of the type comprising a collecting plate, or plate with holes, provided with a plurality of openings arranged to receive respectively a plurality of tubes of a heat exchange bundle, of a sealingly determined by a plurality of grooves receiving the ends of
ladite pluralité de tubes.said plurality of tubes.
Un échangeur de chaleur de ce type est connu d'après la demande de brevet français n 86-12707, publiée sous le n 2 587 100. Dans cet échangeur de chaleur connu, la A heat exchanger of this type is known from French patent application No. 86-12707, published under No. 2,587,100. In this known heat exchanger, the
plaque collectrice est en matière plastique et les extré- collector plate is made of plastic and the
mités des tubes sont emmanchées à force dans des gorges half of the tubes are force-fitted into grooves
annulaires formées dans des collets de la plaque collec- annulars formed in collars of the collecting plate
trice. Il est prévu également, après l'opération d'enfoncement des tubes, d'introduire un manchon élargisseur pour élargir radialement aussi bien la matière plastique des collets que l'extrémité des tubes, ce qui entraîne une opération trice. It is also planned, after the operation of sinking the tubes, to introduce a widening sleeve to radially widen both the plastic of the collars and the end of the tubes, which leads to an operation
supplémentaire lors de l'assemblage. extra during assembly.
Un autre échangeur de chaleur de ce type est connu d'après la demande de brevet français n 82-14513, publiée sous Another heat exchanger of this type is known from French patent application No. 82-14513, published under
le n 2 512 191.No. 2,512,191.
Dans cet échangeur de chaleur connu, les extrémités des tubes sont emmanchées à force dans des gorges annulaires, préalablement remplies de colle, qui sont ménagées entre In this known heat exchanger, the ends of the tubes are force-fitted into annular grooves, previously filled with glue, which are formed between
deux plaques assemblées l'une sur l'autre. two plates assembled one on the other.
Tous ces échangeurs de chaleur connus ont notamment pour inconvénient de présenter des risques de fuite au niveau de la liaison des tubes avec la plaque collectrice. En outre, ils ne permettent pas un assemblage aisé en une All of these known heat exchangers have the particular disadvantage of presenting risks of leakage at the level of the connection of the tubes with the collector plate. In addition, they do not allow easy assembly in one
seule opération.single operation.
L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvé- The object of the invention is in particular to remedy the drawbacks
nients ci-dessus.above.
Elle propose, à cet effet, un échangeur de chaleur, du type comprenant une plaque collectrice munie d'une pluralité d'ouvertures agencées pour recevoir respectivement une pluralité de tubes d'un faisceau d'échange de chaleur, d'une manière étanche déterminée par une pluralité de gorges recevant, avec déformation, les extrémités de ladite It proposes, for this purpose, a heat exchanger, of the type comprising a collecting plate provided with a plurality of openings arranged to receive respectively a plurality of tubes of a heat exchange bundle, in a determined sealed manner by a plurality of grooves receiving, with deformation, the ends of said
pluralité de tubes.plurality of tubes.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, lesdites ouvertures sont formées dans des embouts tubulaires saillants raccordés chacun à la plaque collectrice -par un segment en arc de cercle, lesdits tubes étant au moins partiellement déformables pour s'évaser chacun sur le segment de leur embout respectif et il est prévu une plaque de maintien possédant des traversées de même distribution que lesdits embouts, traversées par lesquelles passent lesdits tubes, chaque traversée ayant un contour convexe dont la partie postérieure située en regard du segment homologue délimite avec celui-ci un espace lorsque la According to an essential characteristic of the invention, said openings are formed in projecting tubular ends each connected to the collector plate -by a segment in an arc of a circle, said tubes being at least partially deformable so as to each flare on the segment of their respective end piece and there is provided a retaining plate having crossings of the same distribution as said end pieces, through which pass said tubes, each crossing having a convex outline, the rear part of which is opposite the homologous segment delimits therewith a space when the
plaque de maintien est en appui sur la plaque collec- holding plate is supported on the collecting plate
trice. De ce fait, les tubes du faisceau peuvent être emmanchés en force, en une seule opération, dans les gorges définies trice. Therefore, the tubes of the bundle can be force-fitted, in a single operation, into the defined grooves
entre les embouts tubulaires et les traversées correspondan- between the tubular ends and the corresponding bushings
tes, les tubes s'évasant chacun sur le segment de leur the tubes flaring each on the segment of their
embout respectif au cours de cette opération d'enfoncement. respective nozzle during this driving-in operation.
On réalise ainsi l'assemblage étanche des tubes sur la The sealed assembly of the tubes is thus carried out on the
plaque collectrice, en une seule opération. collector plate, in a single operation.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, In a preferred embodiment of the invention,
ladite partie postérieure du contour de la traversée débou- said rear part of the outline of the crossing
che sur une face postérieure de la plaque de maintien qui est propre à venir en appui sur la plaque collectrice, et ladite partie postérieure se raccorde avec une partie antérieure débouchant sur une face antérieure de la plaque che on a rear face of the retaining plate which is capable of coming to bear on the collector plate, and said rear part is connected with an anterior part opening onto an anterior face of the plate
de maintien.holding.
Selon une caractéristique avantageuse, ladite partie posté- According to an advantageous characteristic, said post-
rieure et ladite partie antérieure se raccordent au niveau d'une partie intermédiaire étroite, contre laquelle vient en contact l'embout tubulaire avant introduction du tube lower and said front part are connected at a narrow intermediate part, against which the tubular end piece comes into contact before introduction of the tube
dans la traversée.in the crossing.
De ce fait, lors de l'emmanchement à force du tube dans la gorge définie entre l'embout tubulaire et la traversée correspondante, l'extrémité du tube sera serrée à étanchéité Therefore, during the force fitting of the tube into the groove defined between the tubular end piece and the corresponding bushing, the end of the tube will be tightly sealed.
entre l'embout tubulaire et la traversée. between the tubular end piece and the bushing.
Avantageusement, ladite partie antérieure du contour de Advantageously, said anterior part of the contour of
la traversée va en s'évasant en direction de la face anté- the crossing widens towards the front side
rieure de la plaque de maintien, ce qui permet de faciliter support plate, which facilitates
l'introduction du tube dans la traversée. the introduction of the tube into the crossing.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque embout tubulaire comporte une paroi externe intermédiaire, à génératrices parallèles, dont une extrémité se raccorde à une face du collecteur par ledit segment en arc de cercle et dont l'autre extrémité est libre et va en s'amincissant According to another characteristic of the invention, each tubular end piece has an intermediate external wall, with parallel generators, one end of which is connected to one face of the manifold by said segment in an arc of a circle and the other end of which is free and goes in slimming
pour faciliter l'introduction du tube correspondant. to facilitate the introduction of the corresponding tube.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, ladite pluralité d'embouts est formée d'une seule pièce avec la plaque collectrice dans un matériau déformable élastiquement, par exemple en matière plastique, autorisant une déformation radiale des prolongements tubulaires lors In a preferred embodiment of the invention, said plurality of end pieces is formed in one piece with the collector plate in an elastically deformable material, for example plastic, allowing a radial deformation of the tubular extensions during
de l'introduction des tubes dans les traversées correspon- the introduction of the tubes into the corresponding bushings
dantes. Selon un autre aspect, I'invention concerne un procédé d'assemblage d'un tel échangeur de chaleur, selon lequel dantes. According to another aspect, the invention relates to a method of assembling such a heat exchanger, according to which
- on met en appui la plaque de maintien sur la plaque collec- - the support plate is supported on the collection plate
trice, de sorte que ladite pluralité d'embouts passe à travers ladite pluralité de traversées, et l'on enfonce trice, so that said plurality of tips passes through said plurality of bushings, and is pressed
ensuite les tubes dans la pluralité de gorges ainsi obte- then the tubes in the plurality of grooves thus obtained
nues, ce qui permet de provoquer leur évasement. naked, which allows them to flare.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, In the following description, given as an example,
on se réfère au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue partielle en coupe d'une plaque collectrice d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - la figure 2 est une vue partielle en coupe d'une plaque de maintien d'un échangeur de chaleur selon l'invention; - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un échangeur de chaleur comprenant une plaque collectrice selon la figure 1 et une plaque de maintien selon la figure 2, maintenues en appui l'une contre l'autre; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 montrant également un tube d'échange de chaleur au début de l'opération d'introduction; et - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 montrant également l'extrémité du tube en fin d'introduc- tion. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui montre une reference is made to the appended drawing, in which: FIG. 1 is a partial sectional view of a header plate of a heat exchanger according to the invention; - Figure 2 is a partial sectional view of a holding plate of a heat exchanger according to the invention; - Figure 3 is a partial sectional view of a heat exchanger comprising a header plate according to Figure 1 and a holding plate according to Figure 2, held in abutment against one another; - Figure 4 is a view similar to that of Figure 3 also showing a heat exchange tube at the start of the introduction operation; and - Figure 5 is a view similar to that of Figure 4 also showing the end of the tube at the end of introduction. We first refer to Figure 1 which shows a
plaque collectrice 10, par exemple formée en matière plas- collector plate 10, for example formed from plastics material
tique, comportant une face postérieure 12 et une face antérieure 14 généralement parallèles entre elles. La plaque collectrice 10 est formée de moulage d'une seule pièce avec une pluralité d'embouts tubulaires saillants 16, dont un seul est représenté sur la figure 1. Chaque embout tubulaire présente, dans l'exemple, une symétrie tick, comprising a posterior face 12 and an anterior face 14 generally parallel to one another. The collector plate 10 is formed from a single piece molding with a plurality of protruding tubular ends 16, only one of which is shown in FIG. 1. Each tubular end piece has, in the example, a symmetry
de révolution autour d'un axe XX s'étendant perpendiculai- of revolution around an axis XX extending perpendicularly
rement aux faces 12 et 14 de la plaque 10. L'embout tubu- rement on the faces 12 and 14 of the plate 10. The tubular end piece
laire 16 comporte une paroi externe intermédiaire 18 à génératrices parallèles à l'axe XX, cette paroi 18 se raccordant à la face antérieure 14 par un segment 20 en the space 16 has an intermediate external wall 18 with generatrix parallel to the axis XX, this wall 18 connecting to the front face 14 by a segment 20 in
arc de cercle. Ce segment 20 se raccorde à la face anté- arc. This segment 20 is connected to the front face
rieure 14 de la plaque collectrice par un épaulement 22 formé en retrait par rapport à la face 14. L'épaulement 22 présente, dans l'exemple, un contour circulaire et possède une hauteur h qui est calculée en fonction de lower 14 of the collector plate by a shoulder 22 formed back from the face 14. The shoulder 22 has, in the example, a circular contour and has a height h which is calculated as a function of
l'épaisseur des tubes du faisceau.the thickness of the bundle tubes.
L'autre extrémité de la paroi 18 se raccorde sur une paroi tronconique 23 qui va en s'amincissant et se raccorde sur un bord annulaire 24 situé à l'extrémité libre de The other end of the wall 18 is connected to a frustoconical wall 23 which tapers and is connected to an annular edge 24 situated at the free end of
l'embout 16.end piece 16.
Chaque embout 16 délimite intérieurement une ouverture 26 limitée par une première paroi cylindrique 28 qui, à l'une de ses extrémités, débouche sur la face postérieure 12 de la plaque 10 et qui, à son autre extrémité, débouche sur un épaulement annulaire 30, situé sensiblement au Each endpiece 16 internally defines an opening 26 limited by a first cylindrical wall 28 which, at one of its ends, opens onto the rear face 12 of the plate 10 and which, at its other end, opens onto an annular shoulder 30, located substantially at
niveau du raccordement de la paroi 18 et de la paroi 23. level of connection of wall 18 and wall 23.
L'ouverture 26 est limitée, au-delà de l'épaulement 30, par une seconde paroi cylindrique 32, de plus faible diamè- tre que la paroi 28, et débouchant sur le bord annulaire 24. L'ouverture 26 est ainsi plus étroite dans la région de l'extrémité libre de l'embout, ce qui permet notamment The opening 26 is limited, beyond the shoulder 30, by a second cylindrical wall 32, of smaller diameter than the wall 28, and opening onto the annular edge 24. The opening 26 is thus narrower in the region of the free end of the nozzle, which allows in particular
de renforcer cet embout.to strengthen this tip.
On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre une plaque de maintien 34, également réalisée en matière plastique, possédant une face postérieure 36 et une face opposée 38. Cette plaque est formée d'une seule pièce avec une Referring now to Figure 2 which shows a holding plate 34, also made of plastic, having a rear face 36 and an opposite face 38. This plate is formed in one piece with a
pluralité de collets 40 présentant chacun une paroi cylin- plurality of collars 40 each having a cylindrical wall
drique 42, dans l'exemple à section circulaire, qui se raccorde d'une part à la paroi frontale 38 et, d'autre part, à une paroi antérieure 44. Les collets 40 définissent chacun une traversée 46, la pluralité de traversées 46 possédant la même distribution que les embouts tubulaires drique 42, in the example with a circular section, which is connected on the one hand to the front wall 38 and, on the other hand, to a front wall 44. The collars 40 each define a bushing 46, the plurality of bushings 46 having the same distribution as the tubular ends
16 de la plaque collectrice 10 de la figure 1. 16 of the collecting plate 10 of FIG. 1.
Chaque traversée 46 a une forme de révolution centrée sur un axe YY et possède un contour convexe comprenant une partie postérieure 48 propre à être située en regard du segment 20 lorsque, comme on le verra plus loin, la plaque de maintien 34 est mise en appui contre la plaque Each bushing 46 has a shape of revolution centered on an axis YY and has a convex contour comprising a rear part 48 suitable for being situated opposite the segment 20 when, as will be seen below, the retaining plate 34 is brought into abutment against the plate
collectrice 10.collector 10.
La partie postérieure 48 du contour de la traversée 46 débouche sur la face postérieure 36 de la plaque de maintien et elle se raccorde avec une partie antérieure 50 débouchant The rear part 48 of the contour of the bushing 46 opens onto the rear face 36 of the retaining plate and it is connected with a front part 50 opening out.
sur la face antérieure 44 du collet de la plaque de main- on the front face 44 of the collar of the hand plate-
tien. La partie postérieure 48 et la partie antérieure 50 ont yours. The posterior part 48 and the anterior part 50 have
toutes deux une forme en arc de cercle et elles se raccor- both form an arc of a circle and they are connected
dent au niveau d'une partie intermédiaire étroite 52, de forme annulaire, dans la région o la traversée 46 possède le plus faible diamètre. Ce diamètre est sensiblement égal au diamètre externe de la paroi 18 de l'embout 16 (figure 1) pour que cet embout puisse venir en contact. avec la partie intermédiaire 52 lorsque les tooth at a narrow intermediate portion 52, of annular shape, in the region where the bushing 46 has the smallest diameter. This diameter is substantially equal to the external diameter of the wall 18 of the endpiece 16 (Figure 1) so that this endpiece can come into contact. with the intermediate part 52 when the
plaques 10 et 34 sont mises en appui l'une sur l'autre. plates 10 and 34 are supported one on the other.
La partie antérieure 50 va en s'évasant en direction de la face antérieure 44 du collet de la plaque de maintien pour faciliter, comme on le verra plus loin, l'introduction The front part 50 widens in the direction of the front face 44 of the collar of the retaining plate to facilitate, as will be seen below, the introduction
d'un tube dans la traversée.of a tube in the crossing.
On décrira maintenant l'assemblage d'un échangeur de chaleur We will now describe the assembly of a heat exchanger
selon l'invention en référence aux figures 3 à 5. according to the invention with reference to Figures 3 to 5.
Comme montré à la figure 3, la plaque de maintien 34 est maintenue en appui par sa face postérieure 36 contre la face antérieure 14 de la plaque collectrice 10, de telle manière que les embouts 16 soient introduits dans les traversées correspondantes 46. Dans cette position, chaque embout 16 vient en contact, par sa face externe 18, avec la partie intermédiaire étroite 52 de la traversée 46 correspondante. As shown in FIG. 3, the retaining plate 34 is held in abutment by its rear face 36 against the front face 14 of the collector plate 10, in such a way that the end pieces 16 are introduced into the corresponding bushings 46. In this position , each end piece 16 comes into contact, through its external face 18, with the narrow intermediate part 52 of the corresponding bushing 46.
Ainsi, chaque embout tubulaire 16 et sa traversée correspon- Thus, each tubular endpiece 16 and its corresponding crossing
dante 46 définissent ensemble un premier espace annulaire 54 qui va en s'évasant en direction de la face antérieure 44 du collet pour faciliter, comme on le verra plus loin, l'introduction de l'extrémité d'un tube. L'embout 16 et la traversée 46 définissent également un second espace 56 qui est délimité par la partie postérieure 48 du contour dante 46 together define a first annular space 54 which widens in the direction of the front face 44 of the collar to facilitate, as will be seen below, the introduction of the end of a tube. The end piece 16 and the crossing 46 also define a second space 56 which is delimited by the rear part 48 of the outline
de la traversée 46 et par le segment 20 de l'embout tubu- of the bushing 46 and by the segment 20 of the tubular end piece
laire 16.area 16.
Comme montré à la figure 4, la plaque collectrice 10 et la plaque de maintien 34 sont destinées à recevoir une pluralité de tubes 58 (dont un seul est représenté sur la figure 4) faisant partie d'un faisceau d'échange de chaleur. Ces tubes ont la même distribution que les embouts 16 et les traversées 46. Chaque tube 58, qui est réalisé en métal déformable, par exemple en aluminium, comprend un corps cylindrique 60 qui se raccorde par une partie As shown in Figure 4, the header plate 10 and the holding plate 34 are intended to receive a plurality of tubes 58 (only one of which is shown in Figure 4) forming part of a heat exchange bundle. These tubes have the same distribution as the end pieces 16 and the bushings 46. Each tube 58, which is made of deformable metal, for example aluminum, comprises a cylindrical body 60 which is connected by a part
tronconique 62 à une extrémité cylindrique élargie 64. frustoconical 62 at an enlarged cylindrical end 64.
Comme montré à la figure 4, on présente cette extrémité 64 dans l'axe commun de l'embout et de la traversée, de manière que le bord avant 66 de l'extrémité 64 s'introduise dans l'espace annulaire 54. On exerce ensuite une force axiale F de manière que le bord 66 de l'extrémité 64 pénètre As shown in FIG. 4, this end 64 is presented in the common axis of the end piece and of the bushing, so that the front edge 66 of the end 64 is introduced into the annular space 54. We exercise then an axial force F so that the edge 66 of the end 64 penetrates
dans la gorge délimitée entre l'embout et la trasversée. in the groove delimited between the nozzle and the transfer.
Au cours de cette introduction, la paroi 18 de l'embout 16 se déforme radialement vers l'intérieur (figure 5) et la paroi du tube se trouve ainsi enserrée étroitement entre la partie postérieure 48 du contour de la traversée 46 et le segment 20 de l'embout tubulaire i6. Le bord avant 66 de l'extrémité 64 pénètre ainsi progressivement dans l'espace 56 en se rapprochant de l'épaulement 22, ce qui provoque progressivement l'évasement de l'extrémité 64. En fin d'introduction (figure 5), on constate que l'extrémité 64 présente une forme évasée à contour en arc de cercle, cette forme évasée étant imposée par le contour de la traversée 46 qui forme un gabarit et par During this introduction, the wall 18 of the end piece 16 deforms radially inwards (FIG. 5) and the wall of the tube is thus tightly clamped between the rear part 48 of the contour of the bushing 46 and the segment 20 of the tubular end piece i6. The front edge 66 of the end 64 thus gradually penetrates into the space 56 while approaching the shoulder 22, which progressively causes the flaring of the end 64. At the end of introduction (FIG. 5), we notes that the end 64 has a flared shape with an arcuate outline, this flared shape being imposed by the outline of the crossing 46 which forms a template and by
la paroi tubulaire de l'embout 16 qui s'applique élasti- the tubular wall of the end piece 16 which is applied elastically
quement en direction du gabarit, compte tenu du matériau utilisé. La plaque collectrice 10 peut être rattachée sur l'ouverture d'un boîtier pour former une boîte à eau ou faire partie intégrante d'une boîte à eau dite "tubulaire" dans laquelle la plaque collectrice est moulée en même temps que les parois de ladite boite en formant une pièce monobloc. Dans la position représentée à la figure 5, on constate que only in the direction of the template, taking into account the material used. The collecting plate 10 can be attached to the opening of a housing to form a water box or be an integral part of a so-called "tubular" water box in which the collecting plate is molded at the same time as the walls of said box forming a single piece. In the position shown in Figure 5, we see that
l'extrémité du tube est liée de façon étanche à l'ensem- the end of the tube is tightly connected to the whole
ble constitué par la plaque collectrice et la plaque de maintien et qu'un fluide peut ainsi circuler successivement à travers l'ouverture 26 et dans le tube 58 ou dans le ble constituted by the collector plate and the retaining plate and a fluid can thus flow successively through the opening 26 and in the tube 58 or in the
sens inverse.reverse.
L'invention s'applique à des échangeurs de chaleur, notam- The invention applies to heat exchangers, in particular
ment pour véhicules automobiles, par exemple des radiateurs for motor vehicles, for example radiators
de chauffage ou de refroidissement, ou encore des évapora- heating or cooling, or even evaporators
teurs pour installation de climatisation. ters for air conditioning installation.
Bien que l'invention ait été décrite en référence particu- Although the invention has been described with particular reference to
lière à des tubes de section cylindrique circulaire, elle peut s'appliquer également à d'autres tubes cylindriques, linked to tubes of circular cylindrical section, it can also be applied to other cylindrical tubes,
notamment à section ovale.in particular with oval section.
Claims (10)
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ES9000743A ES2021231A6 (en) | 1989-03-16 | 1990-03-13 | Car radiator with perforated collector plate - has plate perforations in tubular extensions, coupled to collector plate by arcuated segments |
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Applications Claiming Priority (1)
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- 1990-03-13 ES ES9000743A patent/ES2021231A6/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-15 IT IT47761A patent/IT1239760B/en active IP Right Grant
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DE4007509A1 (en) | 1990-09-20 |
ES2021231A6 (en) | 1991-10-16 |
FR2644569B1 (en) | 1991-05-24 |
IT9047761A1 (en) | 1991-09-15 |
IT1239760B (en) | 1993-11-15 |
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