Brevet FR2009746A1 — publié le 19700206

L'invention concerne un indicateur de niveau peu cofteux, dé fonctionnement sdr et d'herméticité absolue. Un indicateur de niveau de ce genre se prête à de nombreux usages, y compris et en particulier pour les installations sur structures mobiles, par exemple sur véhicules automobiles (pour le carburant ou spécialement pour l'huile de graissage), pour les bouteilles à gaz liquidé etc.. On sait que par exemple sur les tableaux de bord des véhicules automobiles actuels, il manque un indicateur de niveau d'huile dans le carter de moteur et il est superflu d'indiquer l'importance qu'aurait, pour un usage correct du véhicule, la possibilité d'une lecture commode et rapide de cette indioation, seulement accessible actuellement par le sys- tème peu commode et surtout rudimentaire de la jauge de niveau. Les raisons de l'absence d'un tel instrument indicateur doivent hêtre recherchées dans la nécessité de surmonter simultanément les diverses difficultés de réalisation qu'il présente.En effet, il faut une grande simplicité pour maintenir le cott entre des limites tolérables, la sûreté de fonctionnement, la facilité d'adaptation aux moteurs existants, et une construc- tion capable de supporter les mauvais traitements mécaniques et les températures élevées que lthuile peut atteindre (parfois environ 2000 C). L'invention résout ces problèmes et a pour objet un indicateur de niveau de liquides qui convient par exemple pour contrdler le lubrifiant dans le carter de moteurs thermiques, spécialement de ceux de véhicules automobiles, pour contrdler le niveau d'un gaz liquide contenu dans une bouteille et pour d'autres usages.L'indicateur de niveau en question comprend essentiellement : un flotteur guidé de manière à effectuer des courses en direction verticale à l'intérieur du récipient à liquide à contrôler et auprès d'une paroi non magnétique délimitant le récipient, un organe mobile guidé parallèlement au flotteur mais le long de la face opposée, donc à l'extérieur de la paroi et qui peut, par son déplacement, fournir une information de la nature d'un signal électrique, et un ensemble de transmission magnétique entre le flotteur et l'organe mobile, à travers la paroi non magnétique, ensemble qui comporte d'une part une armature et de l'autre un aimant, de manière à provoquer par le déplacement du flotteur dans le récipient un-déplacement correspondant de l'organe mobile à l'extérieur du récipient.Donc, l'invention, en tant qu'idée de base, consiste essentiellement à utiliser un flotteur portant un petit aimant permanent (ou une armature ferromagnétique), monté de fagon que, pendant que le flotteur se positionne automatiquement en fonction du niveau de l'huil@, l'aiiant (ou l'armature) qu'il porte puisse transmettre l'information relative au niveau, à travers une paroi étanche de matière non ferromagnétique au delà de laquelle se trouve dans un milieu ap proprié l'armature (ou l'aimant selon les cas), mobile et relié aux organes qui, par une voie électrique appropriée, transmettent l'indication de position à un instrument indicateur approprié.L'utilisation du flotteur portant l'armature (ou l'aimant) et qui transmet l'information de niveau, au delà d'une paroi étanche, à un aimant (ou à une armature selon les cas) constitue la caraotdristiqu de l'invention mais celle-ci pourra prendre des formes variables selon le type des organes électriques usuels qu'on utilise pour transmettre l'indication de position à l'instrument indicateur, et aussi selon la symétrie que présente le système aimant-armature. En pratique, la paroi non magnétique peut etre une paroi tubulaire à l'intérieur de laquelle est guidé avec ieolement relativement au récipient - l'organe mobile et à l'extérieur de laquelle est guidé le flotteur qui a un déve loppenênt annulaire; cette paroi tubulaire se développe à l'in- térieur du récipient, en partant d'un fond (inférieur ou supérieur) de celui-ei; elle peut par exemple être introduite - avec les éléments qui lui sont extérieurs - dans un trou du fond du récipient. I1 est avantageux que le flotteur porte l'ait mant permanent et que 1' organe mobile porte une armature qui est entraînée par l'aimant. L'aimant permanent peut alors avoir un développement annulaire et présenter des épanouissements polaires orientée radialement vers l'intérieur, de façon analogue au stator d'une machine électrique tournante. Ou encore et plus simplement, -l'aimant permanent peut avoir une aimantation axiale. L'élément mobile situé au-delà de la paroi étanche peut-activer des contacts électriques conçus pour indi querile niveau successivement, mais de façon discontinue, ou bien il peut.faire coulisser un contact frottant sur une résistance électrique propre à indiquer le niveau de façon continue. A l'aimant ou à l'armature du flotteur et aux éléments complémentaires respectifs (armature ou aimant) on pourra donner un nombre de piles variable en faisant varier ainsi leur symétrie géométrique et magnétique. On comprendra mieux l'invention grace à la description et au dessin annexé qui montre un exemple pratique non limitatif de l'invention et sur lequel : - la figure I montre en coupe verticale un exemple schématique servant uniquement d'illustration; - la figure 2 montre un détail agrandi de la figure I; - la figure 3 montre en coupe verticale un exemple d'exécution pratique; - la figure 4 est une coupe transversale sui- vant la ligne IV-IV de la figure 3; les figures 5 et 6 montrent deux variantes possibles de réalisation en coupe verticale. Selon la réalisation schématique de la figure I, un élément tubulaire I de matière appropriée non ferromagnétique est plongé verticalement à l'intérieur de la masse liquide, par exemple de l'huile 3 du carter de moteur 5, étant solidaire de celui-ci en lÀ. Le long de l'élément I et autour de celui-ci peut coulisser librement un flotteur 7 qui porte en position appropriée un aimant permanent 9,- magnétisé de façon que le flux magnétique se ferme à travers la paroi du tube I sur une armature ferromagnétique II qui peut coulisser à son tour sur une tige I3 coaxiale à l'élément I et placée à l'intérieur de celui-ci ha tige I3 est montée par l'intermédiaire d'une douille I9. Ltaimant peut aussi autre intérieur (présentant la forme de ltorgane II) et l'armature extérieure (placée dans le flotteur). Les éléménts décrits sont évidemment propres à réaliser une transmission du mouvement du flotteur 7 entre l'aimant et l'armature à travers la paroi de l'élément I qui sépare de l'huile 3 la tige 13. On peut ainsi tirer parti du mouvement de l'organe II pour indiquer le niveau de l'huile ou - ce qui revient au même - du flotteur 7, de diverses manib- res usuelles dont on indique, uniquement à titre d'exemple, les suivantes. Selon une première solution, la tige I3 constitue une résistance électrique dont la valeur croit par exem- ple proportionnellement à sa longueur ou suivant une autre loi. L'élément II est conducteur ou est rendu conducteur à cet effet; Belon la solution représentée par la figure 2, l'élément II établit le contact entre la tige I3 et le tube I (relié à la masse) par l'intermédiaire de couples de billes 15 sollicitées par des ressorts I7 qui les poussent contre les surfaces placées face à face des organes I et I3. L'élément I étant métallique et relié à la masse, l'élément II court-circuite, dans une mesure qui dépend de sa position, la résistance constituée par ou sur la tige I3 qui est montée sur un support isolant 19. Si l'on relie en série à la résistance ainsi formée un indica- teur de courant - lui-même relié en série à la batterie de bord - le courant qui passe fournit évidemment une indication continue de la position de l'armature II et en définitive, du niveau de l'huile 3. Suivant une variante possible, sur la tige 13 est disposée une résistance dont l'entrée et la sortie sont isolées de la masse. Suivant une autre solution, la tige 13 a une structure composite ce qui veut dire qu'elle est rendue-alter- nativement conductrice et isolante sur sa longueur par un nombre approprié de segments raccordés et autant de segments conduc teurs; en particulier, la partie terminale où la tige est en contact mécanique avec la masse est isolante.L'élément I est métallique et relié à la masse9 le support I9 étant isolant; l'armature II présente des contacts comme sr la figure 2, et eonstitue en-tout cas un élément rendu conducteur; à chacun des segments conducteurs de la tige 13 est relié un fil conducteur qui se rend hors de la zone Qu carter, par exemple par des cannelures prévues le long des génératrices de la tige 13 et des passages prévus à travers le support 19. De cette manière, quand la position de l'armature II varie, les divers segments conduc teurs de la tige 13 sont successivement reliés à la masse et il est facile de s'en servir pour obtenir une indication de ty- pe discontinu du niveau de l'huile. Sans nuire aucunement à la généralité de l'invention et uniquement à titre d'exemple mais afin de mettre en évidence la façon dont les caractéristiques générales inL quées dans la description ci-dessus peuvent autre effectivement réalisées dans une construction simple, économique9 pratique sdre et de dimensions appropriées, on décrit ci-apres - en se référant aux figures 3 et 4 - un exemple d'exécution d'un indi- cateur de niveau d'huile selon l'invention.Cet exemple est con- çu pour l'enregistrement continu ce qui veut dire que la tigo intérieure constitue une résistance électrique la réalisation convient à un moteur d'automobile de cylindrée moyenne ou faible, dont les divers organes sont de dimensions appropriées. Sur les figures 3 et 4, on a indiqué par 2H le fond du carter d'huile d'un moteur dont il assagit de contrô ler le niveau du lubrifiant, Dans un trou fileté du fond est vissé un raccord 23 muni d'une gaine tubulaire 25 (correspon- dant à l'élément I de l'exemple schématique de la figure I), le tout étant relié à la masse.Une tige de résistance 27 est mon tée coaxialement à la gaine 25, de façon isolée par un isolant 29 encastré dans le raccord 23 et un isolant 31 engagé mécani- quement dans le fond d'obturation supérieur 25A de la gaine 25. Sur la tige 27 est montée l'armature ferromagnétique 33 munie de patins de contact pouvant être réalisés par exemple de la façon représentée en 15 et I7 sur la figure 2. Autour de la gaine 25 est guidé de manière à pouvoir coulissér un flotteur 35 rendu convenablement étanche par exemple par une enveloppe d'aluminium embouti.Le flotteur est capable de soutenir un aimant annulaire 37 qui peut présenter de multiples épanouis sements polaires alternativement S et N, comme le montre en particulier la figure 4, donc de façon analogue au stator d'une machine électrique tournante Une goupille 39 ou un autre moyen de butée peut être monté sur le fond 25A pour limiter la course ascendante du flotteur 35, 37. Les éléments 23, 25, 25A peuvent être en lai- ton. Les éléments 29, 31 peuvent être en résine synthétique isolante résistant au moins jusqu'à 2000 C, par exemple en résine de mélamine ou autre. L'armature 33 peut être en fer doux ou matière similaire. L'aimant permanent 37 peut être en ferrite céramique à champ coercitif élevé, magnétisé diamétralement comme on l'a dit plus haut et comme l'indique la figure 4. Le flotteur 35 peut être en liège ou en résine cellulaire, conve- nablement gainée comme on l'a dit plus haut. Les parties 23, 25 étant reliées à la masse, le circuit extérieur peut comprendre une résistance supplémen- taire 41, une génératrice de courant 43 ( batterie, alternateur etc.) et un milliampèremètre 45 ou autre instrument de mesure de courant, le circuit étant ensuite fermé par la masse. Sur la vue schématique de la figure 5, on a indiqué par 51 un élément tubulaire formant gaine, qui est fermé dans le haut par une joue 51A et qui est adapté au fond 53 du réservoir à liquide dont il s'agit de contrôler le niveau", ce niveau étant indiqué par 55. A l'intérieur de la gaine, 51 est fixée une résistance 57 en forme de colonne, analogue à cel- le qu'on a déjà définie à propos des exemples précédents et des tiné@ à coopérer avec une partie annulaire mobile qui peut coulisser sur la résistance.La partie mobile présente la forme d'un anneau 59 qui - comme le montre la figure 5 - est constitué par une matière ferromagnétique comportant les moyens de contact avec la résistance 57. Â l'extérieur de la gaine 51 est prévu un flotteur 61 préséntant la forme d'une gaine et comprenant intérieurement un aimant 63 dont les pOles sont dirigés axiale- ment, par exemple le pôle nord vers le haut et le pôle sud vers le bas, tandis que l'élément annulaire 59 en matière ferremagné- tique constitue l'armature entratnée par l'aimant 63. L'aimant est annulaire, les épanouissements polaires étant axiaux, et il est donc facile à repérer et facile à exécuter; les lignes @o force se ferment entre les faces transversales - relativement à l'axe de la gaine 51 - de l'aimant 63 et de l'élément en forme d'armature 59. La variation de niveau provoque un déplacement du flotteur 61 et donc de l'aimant 63 et par suite, ltentrat- nement, à l'intérieur de la gaine 51, de l'armature 59 qui coo- père avec la résistance 57. Dans la variante d'exécution de la figure 6, les organes correspondants sont indiqués par les mêmes ré férences que sur la figure 5; la différence réside dans le fait qu'à la place de l'armature 59, on a prévu un aimant 69 tandis qu'à la place de l'aimant 63 de la figure 5 est prévu un corps ferromagnétique annulaire 71 incorporé au flotteur 61. Le fonc- tionnement est analogue à celui du cas précédent, Sur les deux figures, on a indiqué en pointil- lé arqué les lignes de force qui ferment les circuits magnéti- ques et qui terminent l'attraction réciproque et par suiteS 1' entraînement de l'organe situé à l'intérieur de la gaine 51 par l'organe qui se trouve à l'extérieur de celle-ci. Les conditions essentielles des réalisations pratiques sont les suivantes : le choix de la matière de l'aimant permanent qui doit dtre aussi léger et aussi puissant que possible; sa forme qui doit permettre un mouvement exactement centré du flotteur et de l'armature, la construction de la tige qui forme résistance, par exemple sous forme de pute, qui doit être appropriée à la résistivité électrique et aux qualités mécaniques; la construction précise mais en même temps sim- ple de l'élément qui peut coulisser le long de la résistance et de ses contacts qui doivent avoir un fonctionnement sûr. I1 est entendu que le dessin montre seulement des exemples servant à démontrer la mise en pratique de l'invention et que l'on peut modifier les formes et dispositions de celle-ci sans sortir par ailleurs du cadre de l'invention. REVENI CÂTIONS I ) - Indicateur de niveau de liquides permettant de contrdler le lubrifiant dans le carter de moteurs thermiques, spécialement ceux de véhicules automobiles, de con trtler le niveau d'un gaz liquide contenu dans une bouteille, etc., indicateur caractérisé par le fait qu?il comprend un flotteur guidé de manière à effectuer des courses en direction verticale à l'intérieur du récipient à liquide à contrd- ler et auprès d'une paroi non magnétique délimitant le récipient, un organe mobile guidé parallèlement au flotteur mais à l'extérieur de la paroi et qui, par son déplacement, peut fournir une information, et un ensemble de transmission magnétique entre le flotteur et l'organe mobile qui comporte d'une part une armature et d'autre part un aimant de manière à provoquer, lorsque le flotteur se déplace dans le récipient, un déplacement correspondant de l'organe mobile à l'extérieur du récipient. 20) - Indicateur selon la revendication I, caractérisé par le fàit que la paroi non magnétique est une paroi tubulaire à l'intérieur de laquelle est guidé le flotteur de forme annulaire, isolé relativement au récipient, la paroi tubulaire se développant à l'intérieur du récipient par un fond (inférieur aou supérieur). 30) - Indicateur selon la revendication I ou 2, caractérisé par le fait que le flotteur porte l'aimant permanent et que ltorgane mobile porte une ancre qui est en trainée par l'aimant. 40) - Indicateur selon les revendications I à 3, caractérisé par'le fait que l'aimant permanent a une forme annulaire et présente des épanouissements polaires orientés radialement vers l'intérieur9 à la façon du stator d'une machine électrique tournante. 50) - Indicateur selon les revendieations I a 3, caractérisé par' le fait que l'aimant permanent a une forme annulaire et présente des épanouissements polaires axiaux et donc constitués par les faces transversales, les lignes de force se fermant avec une allure arquée sur les faces terminales correspondantes de l'armature 60) - Indicateur de niveau selon les revendications I à 5, caractérisé par le fait que l'élément magn4- tique mobile à'l'intérieur de la paroi tubulaire court-circuite partiellement - selon sa position - une résistance électrique coaxiale à la paroi, fournissant ainsi une indication continue de type électrique - et donc facilement transmissible à distan- ce - quant à sa propre position. 70) - Indicateur selon les revendications T, à 5, caractérisé par le fait que l'élément magnétique mobile h l'intérieur de la paroi tubulaire ouvre et ferme une série de contact. électriques disposés le long de l'axe de la paroi et relié à l'extérieur de manière à fournir une indication dis- continue de type électrique - et donc facilement transmissible à distance - quint à sa propre position.