FR2772658A1 - Fixing of component to carrier by freezing liquid - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE FIXATION AVEC PLATEAU GIVRANT
La présente invention a pour objet un dispositif de fixation avec plateau support givrant pourvu dune face plane externe par laquelle il peut recevoir en fixation une pièce ou par laquelle il peut être fixé lui-méme sur un élément support. la fixation de la pièce sur la face externe plane du plateau support ou bicn la fixation du dispositif sur l'élément support étant réalisée par congélation dune pellicule d'un liquide tel de l'eau préalablement déversée sur la face externe du plateau givrant
L'impossibilité de brider certaines pièces sur leur support d'usinage est à l'origine du développement de dispositifs de fixation coopérant avec la face d'appui de la pièce sur le support d'usinage. FIXING DEVICE WITH FROST TRAY
The subject of the present invention is a fixing device with an icing support plate provided with an external flat face by which it can receive a part for fixing or by which it can be fixed itself on a support element. fixing the part on the flat external face of the support plate or bicn fixing the device on the support element being carried out by freezing a film of a liquid such as water previously poured onto the external face of the icing plate
The impossibility of clamping certain parts on their machining support is at the origin of the development of fixing devices cooperating with the bearing face of the part on the machining support.
On connaît déjà du document US-A-2 905 064. un procédé et un dispositif pour fixer par congélation d'un liquide sur un support. une structure à nid d'abeille en vue de son usinage. Dans ce dispositif sont formés des premiers canaux dans lesquels est amené à circuler un liquide à bas point de congélation assurant le refroidissement du support et par voie de conséquence la congélation de la pellicule de liquide disposée entre cc dernier et la structure à nid d'abeille Dans ce dispositif. est également formée une seconde série de canaux dans lesquels est amené à circuler un fluide chaud de façon à assurer une décongélation rapide de la pellicule d'eau. Document US-A-2 905 064 already discloses a method and a device for fixing by freezing a liquid on a support. a honeycomb structure for machining. In this device are formed the first channels in which is circulated a liquid with a low freezing point ensuring the cooling of the support and consequently the freezing of the film of liquid placed between the latter and the honeycomb structure In this device. a second series of channels is also formed in which a hot fluid is circulated so as to ensure rapid thawing of the film of water.
On retrousse dans la deniande FR-A-2 233 137 un appareil pour fixer des objets sur un support d'usinagc par congélation d'une pellicule d'eau. Pour produire le froid. est utilisé un liquide à bas point de congélation. disposé dans un réservoir au contact du serpentin d'une machine frigorifique. FR-A-2 233 137 shows a device for fixing objects on a machining support by freezing a film of water. To produce cold. a liquid with a low freezing point is used. placed in a tank in contact with the coil of a refrigeration machine.
On connait également du document EP-A-X78 608 un dispositif pour la fixation d'une pièce à usiner par congélation d'une pellicule de liquide. Ce brevet enseigne le refroidissement du support par circulation d'un liquide froid à bas point de congélation ou par utlllsation d'éléments à effets Peltier
Qucl quc soit Ic moyen utilisé pour produire Ic froid. ce dernier nc peut être disposé à distance du poste de travail nais dans ou à proximité immédiate de ce dernier Ceci nc serait pas en soi un inconvénient s un tel moyen n'occupait pas i liii seul. cn raison de son volume conséquent. une place importante.Document EP-A-X78 608 also discloses a device for fixing a workpiece by freezing a film of liquid. This patent teaches the cooling of the support by circulation of a cold liquid with low freezing point or by the use of elements with Peltier effects.
Whatever the means used to produce the cold. the latter nc can be arranged at a distance from the work station in or in the immediate vicinity of the latter. This would not in itself be a drawback if such a means did not occupy it alone. cn because of its large volume. an important place.
De plus dc tels moyens dc production du froid doivent être comlcclcs à une source d'énergie électrique. ce qui exige. dans bicn des cas. la posc d'une lignc électrique spécifique. In addition, such means of producing cold must be combined with a source of electrical energy. which requires. in many cases. the posc of a specific electrical line.
On sait que sur la plupart des postes de travail. équipés de machines-outils. est disposée une source d'air comprimé utilisable notamment pour le nettoyage de la maclllllc pour l'actionnement de certains équipements. etc ll esi apparu avantageux d'utiliser une telle source d'air comprimé en tant que source d'énergie pour la production du froid. We know that on most workstations. equipped with machine tools. there is a source of compressed air which can be used in particular for cleaning the maclllllc for actuating certain equipment. etc. It has appeared advantageous to use such a source of compressed air as an energy source for the production of cold.
La présente invention à donc pour objet tin dispositif de fixation avec plateau support givrant poun-u d'unc face plane externe par laquelle il peut recevoir en fixation une pièce ou par laquelle il peut être fixé lui-même sur un élément support. la fixation de la pièce sur la face externe plane dudit plateau, ou bien la fixation du dispositif sur l'élément support étant réalisée par congelation d'une pellicule d'un liquide tel de l'eau préalablement déversée sur la face externe du plateau. ledit plateau étant réalisé en une matière thermoconductrice et comportant au moins une zone d'échange thermique disposée sur le circuit d'un fluide caloriporteur amené à basse température par un moyen de production du froid, afin que par circulation du fluide au travers de ladite zone d'échange thermique, le plateau soit refroidi au-dessous d'une température correspondant à le température de congélation du liquide se caractérise essentiellement en ce que le moyen pour produire le froid est constitué par au moins un tube vortex connecté par son entrée à une source d'air comprimé et par sa sortie d'air froid à l'entrée de la zone d'échange thermique du plateau. la sonie d'air chaud du tube vortex étant à l'air libre. The present invention therefore relates to a fixing device with a frosting support plate for an external flat face by which it can receive a part for fixing or by which it can be fixed itself on a support element. fixing the part on the flat external face of said tray, or fixing the device on the support element being carried out by freezing a film of a liquid such as water previously poured onto the external face of the tray. said plate being made of a thermally conductive material and comprising at least one heat exchange zone disposed on the circuit of a heat-transfer fluid brought to low temperature by a means of producing cold, so that by circulation of the fluid through said zone heat exchange, the plate is cooled below a temperature corresponding to the freezing temperature of the liquid is essentially characterized in that the means for producing the cold consists of at least one vortex tube connected by its inlet to a source of compressed air and its cold air outlet at the entrance to the heat exchange zone of the plate. the hot air loudness of the vortex tube being in the open air.
Cette disposition autorise donc l'utilisation d'une source d'air comprimé à température ambiante pour produire un flux d'air froid à une température inférieure au point de congélation du liquide, ce flux d'air froid constituant le fluide caloriporteur. Par passage de ce flux d'air froid au travers de la zone d'échange thermique du plateau support. la température de ce dernier s'abaisse progressivement, ce qui abaisse à la longue la température de la pellicule d'eau au-dessous de son point de congélation. La pièce à usiner. préalablement posée sur le plateau. se trouve prise par sa face inférieure dans la pellicule de glace fonnée. laquelle adhère parfaitement au plateau support. De cette manière est assurée une immobilisation rigide de la pièce sur le plateau support. This arrangement therefore allows the use of a source of compressed air at room temperature to produce a flow of cold air at a temperature below the freezing point of the liquid, this flow of cold air constituting the heat-transfer fluid. By passing this flow of cold air through the heat exchange zone of the support plate. the temperature of the latter gradually decreases, which in the long term lowers the temperature of the film of water below its freezing point. The workpiece. previously placed on the tray. is caught by its underside in the film of shaped ice. which adheres perfectly to the support plate. In this way is ensured rigid immobilization of the part on the support plate.
Un autre intérêt du tube vortex réside dans le fait que le fluide caloriporteur est constitué par la source d'énergie ct non plus, comme dans la plupart des systèmes. par un fluide additionnel mis en circulation entre la source froide et la source chaude. Another advantage of the vortex tube lies in the fact that the heat-transfer fluid is constituted by the energy source and neither, as in most systems. by an additional fluid circulated between the cold source and the hot source.
Enfin, un autre intérêt du tube vonex réside dans son faible encombrement qui autorise son intégration dans le bâti du dispositif support. Ainsi. le poste de travail n'est plus encombré par des armoires réfrigérantes et autres dispositifs d'un volume conséquent. Finally, another advantage of the vonex tube lies in its small size which allows its integration into the frame of the support device. So. the workstation is no longer cluttered with refrigeration cabinets and other devices of a significant volume.
Selon une autre caractéristique de l'invention, Ic bâti du dispositif est réalisé en une matière thermiquement réfractalrc Dc cette façon est évitée toute déperdition de frigories ou de calorics au travers du bâti du dispositif
Selon une autre caractéristique dc l'invention. est prévu un circuit de pilotage du fonctionnement du tube vortex comprenant un moyen de sonde de température associé au plateau pour délivrer un signal représentatif de la valeur dc la température dc ce dernier. un moyen d'actionnement associé au moyen de sonde et réagissant aux signaux de ce dernier pour actionner un moyen mterrupteur de commande du pilote du tiroir d'un distributeur pneumatique du type deux voies trois orifices. connecté par son orifice de sortie à la source d'air comprimé. et par son deuxième orifice à l'entrée du tube X oncx. Ic tiroir du distributeur étant rappelé par ressort. According to another characteristic of the invention, the frame of the device is made of a thermally refractory material Dc this way is avoided any loss of frigories or calories through the frame of the device
According to another characteristic of the invention. a circuit for controlling the operation of the vortex tube is provided, comprising a temperature probe means associated with the plate to deliver a signal representative of the value dc of the temperature of the latter. an actuating means associated with the probe means and reacting to the signals of the latter to actuate a switch control means of the pilot of the spool of a pneumatic distributor of the two-way three-port type. connected through its outlet to the source of compressed air. and by its second orifice at the entrance to the X oncx tube. The dispenser drawer being returned by spring.
Cette disposltion permet donc le fonctionnement automatique du dispositif tant que celui-ci est connecté à la source d'air comprimé. This arrangement therefore allows the automatic operation of the device as long as it is connected to the source of compressed air.
Lc fonctionnement automatique coiiiprend des phases de refroidissement du plateau lorsque la tenlpératurc de cc dernier est trop élevée et des phases d'arrêt du tube vortex lorsque la température souhaitée est atteinte. Ainsi. au cours des travaux d'usinage. la température du plateau est maintenue entre deux valeurs. lesquelles sont inférieures à la température de congélation du liquide
Selon une autre caractéristique de l'invention. L'orifice de sonie d'air chaud du tube vortex est doté d'un moyen d'obturation par exemple du type robinet. Cette disposition est particulièrement avantageuse puisqu'elle permet d'interrompre le fonctionnement du tube vortex, à savoir formation d'un flux d'air chaud et d'un flux d'air froid sans pour autant interrompre la circulation du flux d'air caloriporteur au travers de la zone d'échange thermique. Dans ce cas. le flux d'air caloriporteur n'est plus à basse température mais à température ambiante et réchauffe le plateau support en vue de la décongélation de la pellicule d'eau ct donc en sue de la désolidarisation de la pièce. Cette disposition assure un réchauffement rapide du plateau et tille désolidarisation rapide de la pièce. L'élévation de la température du plateau est opérée dc manièrc continue en raison du maintien du distributeur cn position d'alimentation du tube vortex, par le circuit de pilotage. Ce maintien est assuré par le fait que le moyen de sonde reçoit un signal représentatif d'une élévation de température sous l'effet duquel le moyen d'actionnement agit sur le distributeur dans le sens de l'alimentation du tube vortex
Le grand intérêt d'une telle disposition réside dans l'utilisation de moyens communs, tant pour refroidir que pour réchauffer le plateau support.The automatic operation includes phases of cooling of the plate when the temperature of the latter is too high and phases of stopping the vortex tube when the desired temperature is reached. So. during machining work. the plate temperature is kept between two values. which are below the freezing temperature of the liquid
According to another characteristic of the invention. The hot air loudness orifice of the vortex tube is provided with a shutter means, for example of the tap type. This arrangement is particularly advantageous since it makes it possible to interrupt the operation of the vortex tube, namely the formation of a flow of hot air and a flow of cold air without interrupting the circulation of the flow of heat-carrying air. through the heat exchange zone. In that case. the heat-carrying air flow is no longer at low temperature but at ambient temperature and heats the support plate with a view to defrosting the film of water and therefore causing the separation of the part. This arrangement ensures rapid warming up of the plate and quick separation from the part. The rise in the temperature of the plate is effected in a continuous manner due to the maintenance of the distributor in the feeding position of the vortex tube, by the control circuit. This maintenance is ensured by the fact that the probe means receives a signal representative of a temperature rise under the effect of which the actuating means acts on the distributor in the direction of supply of the vortex tube.
The great advantage of such an arrangement lies in the use of common means, both for cooling and for heating the support plate.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture dc la description d'une forme préférée de réalisation. donnée à titre d'exemple non limitatif en lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un distributeur deux voies trois orifices équipant Ic dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un schéma du dispositif selon l'invention. Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the description of a preferred embodiment. given by way of nonlimiting example in which - Figure 1 is a schematic view of a two-way distributor three orifices equipping the device according to the invention, - Figure 2 is a diagram of the device according to the invention.
- la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention.- Figure 3 is a longitudinal sectional view of the device according to the invention.
- la figure 4 est une vue en coupe transversale du dispositif selon l'inventioii. - Figure 4 is a cross-sectional view of the device according to the inventioii.
- la figure 5 est une vue en coupc du dispositif selon un plan horizontal.- Figure 5 is a sectional view of the device along a horizontal plane.
- la figure 6 est une vue de dessous du plateau support, - la figure 7 est une vue en perspective du dispositif.- Figure 6 is a bottom view of the support plate, - Figure 7 is a perspective view of the device.
Dans ce qui suit, pour les distributeurs deux voies trois orifices. est adoptée la terminologie suivante . l'orifice cominuii aux deux voies sera désigné sous Ic tenue dc troisième orifice 30 L'orifice commuté au troisième orifice par l'une des deux voies lorsque le distributeur est au repos, est désigné comme étant le premier orifice lo Le dernier orifice est désigné comme étant le second orifice 20. ce second orifice est commute au troisième orifice lorsque le distributeur est actionne. In what follows, for two-way distributors three orifices. the following terminology is adopted. the orifice cominuii to the two ways will be designated under the holding of the third orifice 30 The orifice switched to the third orifice by one of the two ways when the distributor is at rest, is designated as being the first orifice lo as being the second orifice 20. this second orifice is switched to the third orifice when the distributor is actuated.
Tel que représenté. Ic dispositif, selon l'invention. pour l'immobilisation d'une pièce 5 en vue par exemple dc son usinage par enlèvement dc matière comporte un bâti I dc fonde parallélépipédique réalisé en une résine synthétique réfractaire présentant un très faible coefficient de dilatation et un très faible pouvoir de conduction thermique. Par le bâti. Ic dispositif peut sc fixer sur un support approprié par exemple la table d'une machine-outil. Cc bâti est doté en partie supérieure d'unc cinpoeintc en creux 2. de forme parallélépipédique. ouverte vers Ic haut ct limitée vers le bas par un fond plan formé par la face supérieure d'une paroi plane horizontale 3 de cloisonnement du bâti I. Dans cette empreinte en creux est enchâssé un plateau support 4 constitué par une paroi plane, épaisse, dc contour rectangulaire, réalisée en une matière thermoconductrice. par exemple de l'aluminium ou du laiton. Ce plateau est fixé par des vis contre une paroi 3c en aluminium. apposée contre la face supérieure plane dc la paroi 3. Cette paroi 3c a pour but d'augmenter l'inertie thermique du plateau
Ce plateau 4 présente une face externe au bâti, planc. horizontale, destinée à recevoir en appui la pièce 5 à immobiliser. Cette pièce 5 est fixée fermement sur cette face plane par congélation d'une pellicule d'eau préalablement déversée sur ladite face plane. Il y a lieu dc noter que le dispositif, par cette face plane peut lui-même être fixé sur un support quelconque.As shown. Ic device according to the invention. for immobilizing a part 5 with a view, for example, to its machining by removing material, comprises a frame I dc parallelepipedal base made of a refractory synthetic resin having a very low coefficient of expansion and a very low thermal conduction power. By the frame. The device can be fixed on an appropriate support, for example the table of a machine tool. This frame is provided in the upper part with a hollow cinpoeintc 2. of parallelepiped shape. open towards Ic up and limited downwards by a flat bottom formed by the upper face of a horizontal plane wall 3 for partitioning the frame I. In this hollow imprint is embedded a support plate 4 constituted by a planar, thick wall, dc rectangular outline, made of a thermally conductive material. for example aluminum or brass. This plate is fixed by screws against an aluminum wall 3c. affixed against the flat upper face of the wall 3. The purpose of this wall 3c is to increase the thermal inertia of the plate
This plate 4 has an external face to the frame, plank. horizontal, intended to receive in support the part 5 to be immobilized. This part 5 is fixed firmly on this flat face by freezing a film of water previously poured onto said flat face. It should be noted that the device, by this planar face can itself be fixed on any support.
Le plateau 4, à distance de la face supérieure d'appui de la pièce. comporte au moins une zone d'échange thennique constituée par un canal 6. Ce canal est creusé dans Ic plateau depuis la face inférieure plane horizontale de ce dernier. Cc canal 6 est disposé sur le circuit d'un fluide caloriporteur et comporte une cntréc du fluide ct une sortie de fluide correspondant respectivement à l'une et à l'autre de ses extrémités. Selon la forme préférée de réalisation. le canal 6 est constitué par une gorge de section droite en U réalisée par fraisage depuis la face inférieure plane du plateau
L'étanchéité du canal est assurée par appui de la face plane inférieure horizontale du plateau support 4 contre la paroi en aluminium 3c. Un joint d'étanchéité approprié sera interposé entre le plateau et ladite paroi 3c. The plate 4, at a distance from the upper support face of the part. comprises at least one thermal exchange zone constituted by a channel 6. This channel is hollowed out in the tray from the horizontal flat underside of the latter. Cc channel 6 is disposed on the circuit of a heat transfer fluid and has a cntréc of the fluid and a fluid outlet corresponding respectively to one and to the other of its ends. According to the preferred embodiment. the channel 6 is constituted by a groove of U-shaped cross section produced by milling from the flat underside of the plate
The channel is sealed by pressing the horizontal lower flat face of the support plate 4 against the aluminum wall 3c. A suitable seal will be interposed between the plate and said wall 3c.
Le canal 6. depuis le centre du plateau 4 vers la zone périphérique dc cc dernier, se développe sous la forme d'unc spirale fonnant plusieurs circonvolutions séparées par une faible épaisseur de matière de l'ordre du millimètre De par cette disposition est formé dans la masse du plateau. un canal de grande longueur ce qui est de nature à accroître le temps de séjour du fluide caloriporteur dans le plateau 4 et à améliorer l'échange thermique entre ledit fluide caloriporteur et ledit plateau Avantageusement, la face supérieure du canal 6 est séparée de la face supérieure d'appui par une épaisseur de matière de quelques millimètres. Cette disposition assurc une diffusion uniforme du flux thermique entre le canal 6 et la face supéneure du plateau. Enfin pour accroître la surface d'échange thermique entre Ic fluide caloriporteur et Ic plateau 4. les faces latérales du canal 6 sont striées. The channel 6. from the center of the plate 4 towards the peripheral zone of the latter, develops in the form of a spiral forming several convolutions separated by a small thickness of material of the order of a millimeter. By this arrangement is formed in the mass of the plateau. a very long channel which is likely to increase the residence time of the heat transfer fluid in the plate 4 and to improve the heat exchange between said heat transfer fluid and said plate Advantageously, the upper face of the channel 6 is separated from the face upper support by a material thickness of a few millimeters. This arrangement ensures uniform distribution of the heat flow between the channel 6 and the upper face of the plate. Finally, to increase the heat exchange surface between the heat transfer fluid and the plate 4. the lateral faces of the channel 6 are striated.
Les deux extrémités du canal 6 sont situées respectivement en regard de deux onfices traversants 3a, 3b pratiqués dans la paroi 3 et dans la paroi 3c. L'orifice 3a correspondant à l'entrée du fluide. est en relation avec l'orifice de délivrance du liquide froid d'un moyen 7 de production de froid. tandis que l'autre orifice 3b est en relation avec une chambre 8 d'échange thermique
Confonnément à l'invention. le moyen pour produire le froid est un tube vortex. comprenant un corps tubulaire dans lequel est ménagée unc chambre cylindrique. Le corps tubulaire. à proxiiolité de l'une de ses deux extrémités est doté d'un renflement dans lequel est pratiquée une entrée sous forme d'un perçage traversant débouchant dans la chambre interne Par cette cnlrfc. un flux d'air comprimé est introduit dans la chambrc interne Cette chambre est pourvue de deux sorties axialement opposées ménagées aux deux extrémités du corps tubulaire.The two ends of the channel 6 are located respectively opposite two through holes 3a, 3b formed in the wall 3 and in the wall 3c. The opening 3a corresponding to the entry of the fluid. is related to the cold liquid delivery orifice of a means 7 for producing cold. while the other orifice 3b is in relation to a chamber 8 for heat exchange
In accordance with the invention. the means for producing the cold is a vortex tube. comprising a tubular body in which is formed a cylindrical chamber. The tubular body. near one of its two ends has a bulge in which an entry is made in the form of a through hole opening into the internal chamber By this cnlrfc. a flow of compressed air is introduced into the internal chamber. This chamber is provided with two axially opposite outlets formed at the two ends of the tubular body.
Dans la chambre cylindrique. le flux d'air comprimé se divise en deux courants d'air coaxiaux. un des deux courants d'air étant amené à température élevée tandis que l'autre étant amenté à basse température. L'air chaud est évacué du tube vortex par la sortie la plus éloignée dc l'entrée ou première sortie, l'air froid est évacué du tube vortex par la seconde sortie. In the cylindrical chamber. the compressed air flow is divided into two coaxial air streams. one of the two air streams being brought to high temperature while the other being fed to low temperature. The hot air is evacuated from the vortex tube by the outlet farthest from the inlet or first outlet, the cold air is evacuated from the vortex tube through the second outlet.
L'entrée du tube vortex est raccordée par l'intermédiaire d'unc conduite appropriée au deuxième orifice d'un distributeur 9 du type deux voies trois orifices. Le troisième orifice de ce distributeur est raccordé par une conduite d'alimentation appropriée à une source d'air comprimé. De préférence, sur la conduite d'alimentation est disposé un dispositif de déshumidification dc l'air. Le tiroir du distributeur 9 est actionné axialement d'une position de repos vers une position d'activation par un pilote 10 à l'encontre de l'action d'un organe elastiquc de rappel qui le sollicite vers sa position de repos. Ce pilote. de préférence du type pneumatique. est raccordé par une conduite appropriée à un circuit de pilotage décrit plus loin. The inlet of the vortex tube is connected via a suitable conduit to the second orifice of a distributor 9 of the two-way three-port type. The third port of this distributor is connected by a suitable supply line to a source of compressed air. Preferably, on the supply line is arranged an air dehumidification device. The dispenser drawer 9 is axially actuated from a rest position to an activation position by a pilot 10 against the action of an elastic return member which urges it towards its rest position. This pilot. preferably of the pneumatic type. is connected by a suitable pipe to a control circuit described below.
Selon la fonne préférée dc réalisation. l'extrémité du tube vortex correspondant à la seconde sonie ou sortie d'air froid, est agencée un embout lisse. Par cet embout. le corps tubulaire du tube vortex 7 est engagé en force dans un logement cylindrique lisse. Dans ce logement débouche le perçage traversant 3a associé à l'entrée du canal 6
Le tube vortex 7 par son corps est engagé librement dans l'alésage traversant 11 d'une pièce de portée 12 montée dans un logement 13 pratiqué dans le bâti I. Cette pièce de portée obture totalement le logement 13 et est appliquée contre le renflement du corps du tube vortex 7 pour assurer l'étanchéité à ce niveau. L'alésage traversant 1 1 forme autour de la partie arrière du corps du tube vortex 7 la chambre d'échange 8 sus évoquée. La partie arrière du tube vortex 7 est la partie chaude dc ce dernier Dans la pièce d'obturation 12, radialeinent à l'alésage 11 est pratiqué un perçage traversant. Ce perçage est en coiniiiiinication d'une part avec le perçage 3b de L1 paroi 3 et avec l'entrée dc la chambre X d'autre part.According to the preferred embodiment. the end of the vortex tube corresponding to the second loudness or cold air outlet, is arranged a smooth nozzle. By this tip. the tubular body of the vortex tube 7 is forcibly engaged in a smooth cylindrical housing. In this housing opens the through hole 3a associated with the entry of the channel 6
The vortex tube 7 by its body is freely engaged in the through bore 11 of a bearing part 12 mounted in a housing 13 formed in the frame I. This bearing part completely closes the housing 13 and is applied against the bulging of the body of vortex tube 7 to seal at this level. The through bore 1 1 forms around the rear part of the body of the vortex tube 7 the exchange chamber 8 mentioned above. The rear part of the vortex tube 7 is the hot part of the latter. In the obturation part 12, a radial hole is drilled through the bore 11. This drilling is in coiniiiiinication on the one hand with the drilling 3b of L1 wall 3 and with the entry dc the chamber X on the other hand.
L'entrée de cette chambre 8 est disposée à proximité du renflement du corps. De mallière axialcment opposée à l'orifice d'entrée. la chambre 8 est pourvue d'un orifice 16 de communication avec l'atmosphère.The entrance to this chamber 8 is arranged near the bulge of the body. Malliere axially opposite the inlet port. chamber 8 is provided with an orifice 16 for communication with the atmosphere.
La présence de la chambre 8 permet un échange thermique entre le corps chaud du tube vortex 7 et le fluide caloriporteur, ce dernier circulant autour de la partie chaude et au contact dc cette dernière depuis l'orifice d'entrée vers l'orifice dc sortie vers l'atmosphère. Cette disposition accroit le rendement du tube vortex 7 d'une part et é'itc que la chaleur de la partie chaude soit communiquée à l'ensemble du dispositif et notamment au plateau 4 et au circuit de pilotage et perturbc ainsi le fonctionnement. The presence of the chamber 8 allows a heat exchange between the hot body of the vortex tube 7 and the heat transfer fluid, the latter circulating around the hot part and in contact with the latter from the inlet orifice to the outlet orifice. towards the atmosphere. This arrangement increases the efficiency of the vortex tube 7 on the one hand and é'itc that the heat of the hot part is communicated to the whole of the device and in particular to the plate 4 and to the control circuit and thus disturbs the operation.
Dans la foule préférée de réalisation, la chambre 8 est fonnée pour partie par l'alésage traversant 11 et pour partie par le volume interne d'un élément tubulaire cylindrique 14 eligagé autour de la partie arrière du tube vortex 7. Cet élément tubulaire 14. par une de ses extrémités. est engagé selon un ajustement glissant dans un lamage pratiqué dans la zone aval dc l'alésage traversant Il Dans le lamage est formée une gorge annulaire dans laquelle est disposé un joint torique d'étanchéité. Ce joint torique est appliqué contre l'élément tubulaire 14. A son extrémité opposée, l'élément tubulaire 14 est équipé d'une cloison transversale li pounue d'un alésage central traversant dans lequel s'engage. en ajustement glissant. la portion terminale du corps du tube vortex 7. In the preferred embodiment, the chamber 8 is formed partly by the through bore 11 and partly by the internal volume of a cylindrical tubular element 14 arranged around the rear part of the vortex tube 7. This tubular element 14. by one of its ends. is engaged in a sliding fit in a counterbore made in the downstream zone of the through bore. In the counterbore, an annular groove is formed in which an O-ring seal is placed. This O-ring is applied against the tubular element 14. At its opposite end, the tubular element 14 is equipped with a transverse partition li pounue of a central through bore in which engages. in sliding adjustment. the terminal portion of the body of the vortex tube 7.
A proximité de cette cloison transversale 15, l'élément tubulaire 14 est pounu d'un perçage traversant radial formant la sortie 16 d'évacuation vers l'atmosphère du fluide caloriporteur
Le montage glissant de cet élément tubulaire dans le lamage de l'alésage traversant Il et autour du corps du tube vortex par le perçage de la cloison transversale 15. autorise l'orientation angulaire du tube 14 et du perçage 16 et par voie de conséquence. l'orientation, en sortie. du jet du fluide caloriporteur. Near this transverse partition 15, the tubular element 14 is provided with a radial through hole forming the outlet 16 for evacuation towards the atmosphere of the heat transfer fluid.
The sliding mounting of this tubular element in the countersinking of the bore passing through it and around the body of the vortex tube by the drilling of the transverse partition 15. allows the angular orientation of the tube 14 and of the drilling 16 and consequently. orientation, exit. jet of the heat transfer fluid.
De plus les forces d'adhérences du joint torique contre l'élément tubulaire assurent le maintien de ce dernier selon la position angulaire choisie par l'utilisateur,
En amont de l'orifice 16 est disposé un silencieux destiné à réduire le bruit et à ralentir le fluide caloriporteur de façon que ce dernier demeure plus longtemps dans la zonc d'échange thermique.In addition, the adhesion forces of the O-ring against the tubular element ensure that the latter is maintained according to the angular position chosen by the user,
Upstream of the orifice 16 is arranged a silencer intended to reduce the noise and to slow down the heat-transfer fluid so that the latter remains longer in the heat exchange zone.
Avantageusement ce silencieux est formé par un élément poreux en fibre métallique ou autre matière.Advantageously, this silencer is formed by a porous element made of metallic fiber or other material.
Le circuit de pilotage comprend dans des logements communicants. pratiqués dans le bâti sous la paroi 3. on moyen de sonde de température 17 associé au plateau 4 pour délivrer un signal représentatif de la valeur de la température de ce dernier, un moven d'actionnement IX associé au moyen dc sonde 17 et réagissant aux signaux de ce denlicr pour actionner un moyen interrupteur 19 dc commande du pilote 10 du distributeur 9. The driving circuit includes in communicating accommodation. practiced in the frame under the wall 3. there is a temperature probe 17 associated with the plate 4 to deliver a signal representative of the value of the temperature of the latter, an actuation moven IX associated with the means of the probe 17 and reacting to signals of this denlicr to activate a switch means 19 dc controlling the pilot 10 of the distributor 9.
Selon la forme préférée de réalisation. le moyen de sonde 17 est constitué par une ampoule 17b formée d'un corps creux définissant une chambre interne connectée par l'intermédiaire d'un tube capillaire 17c au moyen d'actionnement 18. cette chambre contenant un liquide susceptible de se rétracter ou de se dilater. respectivement sous l'effet d'une élévation ou d'un abaissemcnt de température. Le corps dc l'ampoule est réalisé en un matériau thermiquement conducteur Conlrc Ic corps de l'ampoule vient en contact l'extrémité d'une lame 1 7a elle-même en contact par son autre extrémité avec le plateau support
Ainsi est établi entre le plateau support 4 elle liquide contenu dans l'ampoule 17b une relation de transfert thcriiiique si bien qu'une élévation dc température du plateau 4 sc traduit par la dilatation du liquide. à l'inverse un refroidissement se traduit par une contraction.According to the preferred embodiment. the probe means 17 is constituted by a bulb 17b formed by a hollow body defining an internal chamber connected via a capillary tube 17c by actuation means 18. this chamber containing a liquid capable of shrinking or to dilate. respectively under the effect of a rise or fall in temperature. The body of the bulb is made of a thermally conductive material Conlrc Ic body of the bulb comes into contact with the end of a blade 1 7a itself in contact by its other end with the support plate
Thus is established between the support plate 4 it liquid contained in the bulb 17b a relationship of theoretical transfer so that an increase in temperature of the plate 4 sc results in the expansion of the liquid. conversely, cooling results in a contraction.
Cette disposition présente l'avantage d'être simple à metlrc en oeuvre et d'utiliser des éléments particulièrement fiables. This arrangement has the advantage of being simple to implement and of using particularly reliable elements.
L'ampoule 17b sera réalisée en un métal approprié de même que le tube capillaire 17c.The bulb 17b will be made of a suitable metal as well as the capillary tube 17c.
Au premier orifice du distributeur 9 est connectée l'cxtréiiiité d'une conduite d'évacuation vers l'atmosphère du flux d'air délivré par Ic premier orifice du distributeur 9, l'air étant dérivé vers cet orifice lorsque le pilote du distributeur est désactivé. L'autre extrémité dc la conduite forme l'orifice de rejet de l'air vers l'atmosphère et s'engage dans un perçage traversant pratiqué dans la paroi du bâti du dispositif. At the first orifice of the distributor 9 is connected the end of an evacuation pipe to the atmosphere of the air flow delivered by the first orifice of the distributor 9, the air being diverted towards this orifice when the pilot of the distributor is disabled. The other end of the pipe forms the orifice for rejection of air to the atmosphere and engages in a through hole made in the wall of the frame of the device.
Dans cette conduite est disposée l'ampoule 17b du moyen dc sonde 17b Dc cette façon, l'ampoule 17b est balayée par le flux d'air sortant du premier orifice du distributeur 9 et peut ainsi être réchauffée par le flux d'air. In this pipe is arranged the bulb 17b of the probe means 17b Dc In this way, the bulb 17b is swept by the air flow leaving the first orifice of the distributor 9 and can thus be heated by the air flow.
Sur Ic trajet de l'air dans la conduite est disposé un étrangleur 25 de réglage de débit d'air. Par le réglage du débit est ajustée l'inertie thermique du circuit de pilotage. En fait. par cc biais. en ajustant Ic débit d'air et done en ajustant la valcur du flux thermique entre l'ampoule et l'air en circulation dans la conduite, est reproduite l'inertie thermique du plateau. On the path of the air in the pipe is arranged a throttle 25 for adjusting the air flow. By adjusting the flow rate, the thermal inertia of the control circuit is adjusted. In fact. through this. by adjusting the air flow and therefore by adjusting the value of the heat flow between the bulb and the air circulating in the pipe, the thermal inertia of the plate is reproduced.
Dans la forme préférée de réalisation, la conduite, pour partie est fonnCe par un alésage 27 pratiqué dans le bâti 1 et possédant une entrée d'air et une sortie d'air axialement opposees et pour partie par deux tronçons de conduite dont un est connecte d'une part au premier orifice du distributeur 9 et d'autre part à l'entrée d'air de l'alésage 27 et dont l'autre est connecté par une de ses extrémités à la sortie de l'alésage 27. L'autre extrémité de ce tronçon correspond à l'orifice de rejet de l'air. In the preferred embodiment, the pipe, in part is formed by a bore 27 made in the frame 1 and having an air inlet and an air outlet axially opposite and in part by two sections of pipe, one of which is connected on the one hand to the first orifice of the distributor 9 and on the other hand to the air inlet of the bore 27 and the other of which is connected by one of its ends to the outlet of the bore 27. The the other end of this section corresponds to the air discharge orifice.
L'ampoule 17b est montée dans cet alésage 27, de manière axiale sur des entretoises support. Le diamètre de l'alésage 27 est nettement supérieur au diamètre de l'ampoule 17b de façon à libérer entre l'ampoule et la face interne cylindrique de l'alésage, un passage annulaire dans lequel est amené à circuler l'air délivré par le distributeur 9, cette circulation s'opérant depuis l'entrée de l'alésage vers la sortie. Dans l'alésage débouche de manière radiale un perçage dans lequel est engagée la lame 17a de façon que cette dernière puisse pénétrer dans l'alésage 27 et prendre appui sur l'ampoule 17b. The bulb 17b is mounted in this bore 27, axially on support spacers. The diameter of the bore 27 is significantly greater than the diameter of the bulb 17b so as to release between the bulb and the cylindrical internal face of the bore, an annular passage in which the air delivered by the distributor 9, this circulation taking place from the inlet of the bore towards the outlet. In the bore emerges radially a hole in which is engaged the blade 17a so that the latter can penetrate into the bore 27 and bear on the bulb 17b.
De préférence l'étrangleur 25 est monté en sortie du distributeur 9 et son passage interne constitue partie dc la conduite précitée. Preferably the choke 25 is mounted at the outlet of the distributor 9 and its internal passage forms part of the aforementioned pipe.
Le moyen d'actionnement 18 est monté dans un logement pratiqué dans le bâti et isolé thenniquement, de l'alésage serrant de logement à l'ampoule. Ce moyen d'actionnement comprend un corps creux 21 défonnable axialement en expansion et en rétraction, définissant une chambre interne de volume variable, dont la capacit The actuating means 18 is mounted in a housing formed in the frame and thermally insulated from the clamping bore of the housing to the bulb. This actuating means comprises a hollow body 21 axially demountable in expansion and retraction, defining an internal chamber of variable volume, the capacity of which
L'étrier 20, par la portion proximale de la seconde branche 20b. est plaqué contre l'une des faces du logement du moyen d'actionnement. A cet effet la seconde branche 20b est pourvue d'un perçage traversant par lequel elle s'engage sur un pion fileté recevant en vissage un écrou d'immobilisation. Sous l'effet du vissage de l'écrou, la branche 2t)b de l'étrier est plaquée contre la face correspondante du logement. The stirrup 20, by the proximal portion of the second branch 20b. is pressed against one of the faces of the housing of the actuating means. To this end, the second branch 20b is provided with a through bore through which it engages on a threaded pin receiving, in screwing, an immobilizing nut. Under the effect of the screwing of the nut, the branch 2t) b of the stirrup is pressed against the corresponding face of the housing.
La portion distale dc la branche 20b prend appui sur l'extrémité libre d'une vis de réglage 20c engagée en vissage dans un taraudage traversant pratiqué dans la paroi du bâti et débouchant dans le logement du moyen d'actionnement. Par ajustement du degré d'enfoncement de la vis dans ledit logement. est ajusté le degré d'enfoncement de la première branche 20a dc l'étrier vers le bouton 19a de commande du moyen interrupteur 19 et donc le réglage de la température d'arrêt du fonctionnement du tube vortex 7. The distal portion dc branch 20b is supported on the free end of an adjustment screw 20c engaged in screwing in a through thread formed in the wall of the frame and opening into the housing of the actuating means. By adjusting the degree of driving the screw into said housing. the degree of insertion of the first branch 20a dc of the stirrup is adjusted towards the button 19a for controlling the switch means 19 and therefore the adjustment of the temperature for stopping the operation of the vortex tube 7.
Avantageusement. est prévu un doigt 23 susceptiblc d'agir sur la branche 20a pour manoeuvrer le bouton 19a dc commande. Cc doigt est monté cn coulissement dans l'alésage traversant d'un bossage 23a Tonné dans la paroi du bâti 1. L'alésage traversant du doigt débouche dans le logement du moyen d'actionnement 18. Lc doigt 23 est pourvu d'une gorge d'extrémité comprenant notamment deux faces latérales distantes l'une de l'autre entre lesquelles. dans la gorge formée. est engagée la portion distale en forme dc fourche de la brandie 20a. Advantageously. a finger 23 is provided which is capable of acting on the branch 20a to operate the control button 19a. Cc finger is mounted cn sliding in the through bore of a boss 23a Tonné in the wall of the frame 1. The through bore of the finger opens into the housing of the actuating means 18. The finger 23 is provided with a groove end including in particular two side faces distant from each other between which. in the formed throat. is engaged the distal fork-shaped portion of the brandie 20a.
Le doigt de manoeuvre reçoit extérieurement au bâti un bouton de préhension. dc sorte que par traction du doigt 23 la face latérale corrcspondante dc la gorge vient happer l'extrémité distale de la brancllc 20a et provoque la llcxion dc ladite branche dans Ic sens de la libération du bouton 19a dc commande du moyen internipteur 19 Dc cette manière. Ic tube vortex n'est plus alimenté en air comprimé et dc l'air température ambiante est dirigé sur l'ampoule 17c en vue de son réchauffement rapide. A l'inverse. par poussée du doigt 23. L'autre face latérale vient agir sur la branche 20a dans le sens de l'actionnement du bouton l9a de commande. De cette manière. Ic Conctionnemcnt du tube vortex est forcé Le doigt 23 peut occuper une position intermédiaire entre ces deux positions extrêmes La position intermédiaire corrcspond à un fonctionnement automatique du dispositif. Il y a licu dc nover que la distance entre les deux faces latérales est suffisamment importante pour assurer le libre débattement de la branche 20a dans on sens ou dans l'autre sous l'effet dc la contraction du corps creux 21 ou de sa dilatation.The operating finger receives a grip button outside the frame. dc so that by pulling finger 23 the corresponding side face dc throat comes to catch the distal end of the branch 20a and causes the llcxion dc said branch in Ic direction of the release of the button 19a dc control of the means internipter 19 Dc this way . Ic vortex tube is no longer supplied with compressed air and dc room temperature air is directed to the bulb 17c for rapid heating. Conversely. by pushing the finger 23. The other side face acts on the branch 20a in the direction of actuation of the control button 19a. In this way. Ic Conctionnemcnt of the vortex tube is forced. The finger 23 can occupy an intermediate position between these two extreme positions. The intermediate position corresponds to an automatic operation of the device. It is necessary to discover that the distance between the two lateral faces is large enough to ensure the free movement of the branch 20a in one direction or the other under the effect of the contraction of the hollow body 21 or of its expansion.
Selon la fonnc dc réalisation qui vient d'être décrite, la brandie 20b est plus courle de quelques millimètres quc la branche 20a de façon à libérer un espace suffisant pour la mise en place du doigt 23 de manoeuvre
Pour maintenir le doigt 23 selon l'une quelconque des trois positions axiales précédemment décrites est prévu un système de craus constitué de trois gorges pratiquées dans le doigt à écartement les unes des autres et d'un pion monté mobile dans un logement du bâti et sollicité par un ressort vers le doigt 23. En position dc blocage, le pion. sous l'effet dc l'action du ressort. pénètre dans la gorge corrcspondante.According to the embodiment which has just been described, the brandie 20b is shorter by a few millimeters than the branch 20a so as to release sufficient space for the positioning of the operating finger 23
To hold the finger 23 according to any one of the three axial positions described above, a craus system is provided, consisting of three grooves formed in the finger at a distance from one another and of a pin mounted mobile in a housing of the frame and biased. by a spring towards finger 23. In the blocking position, the pin. under the effect of the action of the spring. enters the corresponding throat.
Selon une autre forme de réalisation non représentée visant ai remplacer l'étrier. est prévue une laine élastique fixée par une dc ses extrémités à un point fixe du bâti du dispositif. Selon cette variante. le moyen d'actionnement 18 est disposé par rapport à la branche et par rapport au moyen interrupteur 19 en sortc que la diminution de température du plateau se traduise par l'actionnement du bouton du moyen interrupteur. Le doigt 23 est tou, jours pounu d'une gorge d'extrémité comprcnant notammcnt deux faces latérales distantes l'une de l'autre entre lesquelles est engagée l'extrémité de la lame d'actionnement. Le doigt peut occuper trois positions axiales. Selon la position médiane la lame peut être librement actionnée par le moyen d'actionnement 18 et cc dernier commande le moyen interrupteur. Une des positions extrêmes du doigt 23 force l'enfoncement de la lame vers le bouton de l'interrupteur de façon que le fonctionnement du tube vortex et Ic refroidissement du plateau soient forcés. L'autre position extrême conduit à écarter et maintenir écartée la lame du bouton de l'interrupteur de façon que de l'air à température ambiante soit dirigé vers l'ampoule. Cette disposition permet un réchauffement rapide de l'ampoule. According to another embodiment not shown aiming to replace the stirrup. an elastic wool is provided fixed by a dc its ends to a fixed point of the frame of the device. According to this variant. the actuating means 18 is arranged relative to the branch and relative to the switch means 19 so that the decrease in temperature of the plate results in the actuation of the button of the switch means. The finger 23 is always, pounu of an end groove including inammcnt two side faces distant from each other between which is engaged the end of the actuating blade. The finger can occupy three axial positions. Depending on the middle position, the blade can be freely actuated by the actuating means 18 and the latter controls the switch means. One of the extreme positions of finger 23 forces the blade to be pressed towards the switch button so that the operation of the vortex tube and the cooling of the plate are forced. The other extreme position leads to spreading and keeping apart the blade of the switch button so that room temperature air is directed towards the bulb. This arrangement allows rapid heating of the bulb.
Le moyen interrupteur 19 est constitué par un distributeur pneumatique du tvpe deux voies trois orifices. connecté par son deuxième orifice à la source d'air comprimé et par son troisième orifice au pilote 10 du distributeur 9. The switch means 19 is constituted by a pneumatic distributor of the two-way tvpe three orifices. connected by its second orifice to the source of compressed air and by its third orifice to the pilot 10 of the distributor 9.
Avantageusement, un raccord en T est. installé sur la conduite d'alimentation en air comprimé du distributeur 9 et la conduite d'alimentation en air comprimé du distributeur 19 est raccordée à l'une des brandies de ce raccord en Té. Advantageously, a T-connector is. installed on the compressed air supply line of the distributor 9 and the compressed air supply line of the distributor 19 is connected to one of the brackets of this tee fitting.
Enfin. l'orifice de sortie d'air chaud du tube vortex est doté d'un moyen d'obturation 26 de préférence du tope robinet lequel lorsqu'il est activé obture ladite sortie. Ce moyen pourra être constitué par un corps cylindrique percé selon son axe de deux perçages borgnes opposes. L'un de ces perçages est raccordé à l'orifice de sortie du vortex tandis que l'autre est à l'air libre, soit directement soit par l'intermédiaire d'une conduite appropriée. Dans chacun de ces perçages borgnes débouche au moins un perçage radial formé dans le corps cylindrique. Par ailleurs. sur le corps cylindrique est engagée en coulissement une bague formant obturateur. Cette bague comporte une chambre interne. Par déplacement axial de la bague selon un sens est assurée la communication entre les deux perçages borgnes par l'intermédiaire de la chambre interne et des perçages radiaux, en revanche par déplacement de la bague dans le sens contraire cette communication est interrompue. Finally. the hot air outlet orifice of the vortex tube is provided with a shutter means 26 preferably of the top valve which when activated closes said outlet. This means may be constituted by a cylindrical body pierced along its axis with two opposite blind holes. One of these holes is connected to the outlet port of the vortex while the other is in the open air, either directly or via an appropriate pipe. In each of these blind holes opens at least one radial hole formed in the cylindrical body. Otherwise. on the cylindrical body is slidably engaged a ring forming a shutter. This ring has an internal chamber. By axial displacement of the ring in one direction, communication between the two blind holes is ensured by means of the internal chamber and radial holes, on the other hand by movement of the ring in the opposite direction, this communication is interrupted.
Par obturation dc cette sortie, le tube v onex n'est plus apte à créer deux flux d'air coaxiaux
Ainsi scul dc l'air à température ambiante sera alors introduit dans Ic canal du plateau, provoquant ainsi un réchauffement rapide du plateau
Dans un orifice borgnc du bati. latéralement au plateau support. est encllâssée la zone inférieure d'un pion 24 dont l'extrémité débordante plane est au même niveau de hauteur que la face supérieure du plateau support. Lc pion comme on le comprend est isolé thermiquement. par Ic bâll. du plateau support.By closing off this outlet, the v onex tube is no longer able to create two coaxial air flows
Thus scul dc air at room temperature will be introduced into Ic channel tray, causing rapid heating of the tray
In a blind hole in the frame. laterally to the support plate. is engaged the lower area of a pin 24 whose planing projecting end is at the same height level as the upper face of the support plate. The lcion as it is understood is thermally insulated. by Ic Bât. of the support plate.
Pour cette raison. ce pion ne peut sc recouvrir dc givre ct pour cette raison petit constituer une origine fiable des cotes selon un axe normal au plan géométrique contenant la face supérieure du plateau. De préférence l'extrémit débordante du pion et la face supérieure du plateau sont toutes deux rectifiées simultanément et suivant la même cote. For this reason. this pin cannot be covered with frost and for this reason it can constitute a reliable origin of the dimensions along an axis normal to the geometric plane containing the upper face of the plate. Preferably the projecting end of the pin and the upper face of the plate are both rectified simultaneously and according to the same dimension.
Enfin autour du plateau dans le bâti est pratiquée une goulotte continue de réception de l'eau. Finally around the tray in the frame is practiced a continuous chute for receiving water.
Dans cette goulotte débouche un perçage traversant d'évacuation.In this chute there is a through hole for evacuation.
II va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. It goes without saying that the present invention can receive all arrangements and variants in the field of technical equivalents without departing from the scope of this patent.
Claims (16)
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|---|---|---|---|
| FR9716488A FR2772658B1 (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | FIXING DEVICE WITH FROST TRAY |
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| FR9716488A FR2772658B1 (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | FIXING DEVICE WITH FROST TRAY |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1768299A (en) | 1999-07-19 |
| WO1999033607A1 (en) | 1999-07-08 |
| FR2772658B1 (en) | 2000-03-03 |
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Effective date: 20120919 |
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