Brevet FR2018213A1 — publié le 19700529

La présente invention a pour objet un dispositif pneumatique de mesure de niveau comportant une sonde de mesure munie d'une membrane, commandant l'alimentation en gaz sous pression et reliée à une conduite s'étendant jusqu'en dessous du niveau du liquide et composée d'une conduite d'alimentation et d'une conduite de mesure, ainsi qu'une bouteille de gazO Pour la mesure de niveaux par voie pneumatique, on connais un grand nombre de dispositifs qui fonctionnent suivant le principe de l'équilibrage de pressions. I1 existeparmi ces derniers des dispositifs alimentés en permanence en gaz, dans lesquels du gaz s'échappe en permanence du système par le tube plongeant dans le liquide. rar conséquent, la pression du gaz du système correspond, abstraction faite des pertes dues à ltéchappement du gaz, à la pression régnant dans le liquide à ltestrémité du tube plongeant dans le liquide. Les jauges de niveau du type Bubbler fonctionnent suivant ce principe. L'inconvénient de ces dispositifs réside dans le fait qu'ils fonctionnent lentement dans le cas où le débit de gaz est faible; en cas de débit de gaz plus élevé, la consommation de gaz sbus pression, les pertes d'écoulement et les pertes d'énergie à la sortie du gaz sont élevées et la mesure est impré cise. On connaît, en outre, des dispositifs de mesure à systbme dit fermé, dans lesquels des éléments capables de changer de volume et disposés en dessous du niveau du liquide, par exemple des botes de compression, des boites à membrane, des ballons en caoutchouc ou des éléments analogues, se trouvant en un point déterminé du système fermé, compriment le gaz enfermé dans le système jusqu'à un point auquel la pression du gaz correspond à la pression régnant dans le liquide au voisinage des boites de compression. Ces dispositifs sont utilisés en premier lieu pour des mesures de niveau. Leur avantage réside dans leur construction simple.Par contre, leurs inconvdnients consistent dans la faible gamme de mesure, dans la présence des boites de compression encombrantes et dans le manque de précision de la mesure, malgré la faible distance entre le point de mesure et l'instrument de mesure. Bn outre, on connaît des dispositifs sans consommation permanente de gaz sous pression. La membrane, immergée dans le liquide, d'un dispositif de mesure de niveau, réalisé de la manière décrite dans le brevet hongrois n 154.645 commande, sous l'action de la différence de pression du liquide, une soupape d'alimentation en gaz sous pression ou une soupape d'échappement, directement par voie mécanique ou en passant par des dispositifs auxiliaires électriques, et dans un autre mode de réalisation, la soupape d'échappement est commandée directement par la différence de pression La variante faisant appel à une énergie auxiliaire électrique atteint et dépasse même, quant à la précision, les dispositifs mentionnés précédemment, mais elle est plus compliquée et exige une énergie auxiliaire électrique.En outre, après une durée de service plus ou moins longue, le liquide s'infiltre à travers la soupape d'échappement placée en dessous du niveau du liquide, Dans des liquides visqueux ou des liquides contenant des particules solides, le fonctionnement de la soupape d'échappement n'est pas strO Les variantes dans lesquelles la soupape dréchappe- ment est située en dessous du niveau du liquide ne donnent pas entière satisfaction quant à la sécurité de fonctionnement et b la précision. La présente invention vise un dispositif de mesure de niveau sans alimentation permanente en gaz sous pression, dont la précision dépasse celle de tous les modes de réalisation connus jusqu'ici et qui n'exigent pas l'utilisation d'une énergie auxiliaire électriqueo Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait qu'une soupape d'alimentation en gaz sous pression de la sonde de mesure, susceptible d'être commandée à l'aide de la membrane, est reliée par la conduite d'alimentation et par une soupape de réduction de pression à la bouteille de gae sous pression., par le fait que la conduite de mesure comporte une dérivation au-dessus de la sonde de mesure et par le fait qu'une conduite d'équilibrags ou de compensation partant de ce point de dérivation de la conduite de mesure débouche, entre le centre de la membrane et la surface du liquide, à un niveau correspondant à l'équilibre entre la pression extérieure et la pression intérieure, dans le liquide dont on veut mesurer le niveau. Le réservoir de gaz sous pression peut être rendu indépendant de la sonde de mesure, également en cas de commande mécanique de lasaupape, et peut être placé à la surface et les dimensions de la sonde de mesure peuvent en meme temps etre réduites dans la mesure recherchée. La suppression de la soupape d'dchap- pement exclut la pénétration du liquide dans le système. En cas d'augmentation du niveau du liquide, la soupape d'alimentation accroc la pression intérieure à tel point que le liquide monte dans le tube de compensation tout au plus passagèrement de quelques centimètres, sans atteindre toutefois le point de dérivation.Toutes les sources d'erreurs dues à la présence de la soupape dtéchap pement, y compris l'action des particules solides contenues éventuellement dans le liquide, peuvent ainsi être supprimées. Par conséquent, la sonde peut également fonctionner dans des liquides contenant des particules solides de taille relativement importante. Le tube de compensation peut non seulement assumer la fonction de la soupape d'échappement, mais également compenser l'inertie mécanique de la membrane et de la soupape d'alimentation, ce qui fait que la précision augmente de la valeur de + 2 cm, atteinte par les dispositifs antérieurs, jusqu'à une valeur de+3,5 cm0 Pour la description plus détaillée de ltobjet de l'invention, on va se référer au dessin annexé qui représente schématiquement un exemple de réalisation non limitatif du dispositif conforme à l'invention. La membrane 4 de la sonde de mesure 1 placée en dessous du niveau 2 du liquide est sollicitée par la différence entre la pression du gaz à l'intérieur de la sonde et la pression du liquide. En cas de suppression extérieure, la membrane actionne par le levier 5 une soupape d'alimentation en gaz sous pression 6 qui est reliée à un réservoir de gaz sous pression 10 par une conduite d'alimentation 7 et une soupape de réduction de pression 8 comportant avantageusement un manomètre 9 tant du côté basse pression que du côté haute pression la surpression intériexwe peut s1 échapper par la dérivation 3 prévue sux la conduite de mesure 12, et par la con- duite de compensation il dont l'extrémité est avantageusement réglable. Dans le cas où llextrémité de la conduite de compensation est réglée de manière que le niveau du liquide dans la conduite de compensation se trouve à l'extrémité du tube, le niveau du liquide extérieur restant invariable, sans que toutefois des bulles ne s'échappent du tube, la conduite de compensation a compensé également la résistance mécanique de la soupape d'alimentation et de la membrane, La pression de gaz qui règne dans la sonde 1 et qui correspond de façon très précise à la pression du liquide se trouvant au-dessus de la sonde peut être mesurée ou enregistrée, en passant par la conduite de mesure 12, au moyen d'un appareil de mesure de pression 13 de type connu ou au moyen d'une installation d'enregistrement. L'avantage technique du dispositif conforme à l'in- Invention, comparativement à celui du brevet hongrois n 154.645, réside dans le fait que grâce à un mécauisme pneumatique extrêmsment simple, il rend superflu les dispositifs auxiliaires électri- ques compliqués, formant plusieurs sources d'erreurs, et d'une manière générale l'utilisation d'une énergie auxiliaire électrique, et par le fait que les dimensions de la sonde conforme à l'inven- tion ne sont pas supérieures aux dimensions des sondes utilisant une énergie électrique auxiliaire et que grâce à l'utilisation du tube de compensation, sa précision est supérieure à celle da dispositif déjà connu.Pour cette raison, le dispositif conforme à l'in- vention peut être mis en oeuvre également dans les cas où l'utilisation d d'une énergie auxiliaire électrique est trop onéreuse ou rencontre des difficultés (par exemple, dans des perçages pour l'observation du niveau d'eau) ou dans les cas où l'utilisation d'énergie électrique est à éviter (par exemple, en cas de mesure du niveau de liquides inflammables ou présentant des risques d'explosion). Le dispositif conforme à l'invention est donc non seulement plus avantageux que celui suivant le brevet hongrois déjà mentionné, mais également plus avantageux que tout autre dis- positif non électrique de mesure de niveau. L'avantage que présente le dispositif conforme à 1' invention du point de vue économique est @onsidérable, car les frais de fabrication et d'exploitation sont plus faibl@@ que @@@ des dispositifs connus. Il faut noter on part@@u@@@@ que la @@ppr@@@i@n de l'énergie auxiliaire électrique dans le mode de réalisat@ conforme à l'invention représente un progrès, contrairement @ux directives générales valables dans le domaine de la construe @@@ d'appareillages, et cela, d'une part du fait qu'une énergie @@@ trique n'est fréquemment pas disponible à @@@npla@@ment de @@sure ou, dans le cas où elle est malgré tout disponible, @e doit @@@n- tageusement pas ôtre utilisée et, d'autre part, du fait que le dispositif conforme à l'invention fonctionne avec une préci@ion plus élevée que le dispositif connu faisant appel à l'énergi@ auxiliaire électrique, ce qui fait qu'une précision dépassant la précision susceptible d'être obtenue n'est plus nécessaire. De signal d'enregistrement et les valeurs enregis- tries peuvent être convertis ultérieurement par des dispositifs électroniques connus en signaux numériques, ce qui fait que les résultats de la mesure peuvent être exploités suivant les méthodes les plus modernes REVENDICATION Dispositi! pneumatique de mesure de niveau, comportant une sonde commandant l'alimentation en gaz sous pression, munie d'une e membrane et reliée à une conduite plongeant en dessous du niveau du liquide et composée d'une conduite d'alimentation et d'une conduite de mesure, et une bouteille de gaz, caractérisé par le fait qu'une soupape d'alimentation en gaz sous pression de la sonde de mesure, susceptible d'entre commandée à l'aide d'une membrane est reliée à une bouteille de gsz sous pression en passant par une conduite d'alimentation et une soupape de réduction de pression, par le fait que la conduite de mesure présente une dérivation au-dessus de la sonde de mesure et qu'une conduite de compensation partant de ce point de dérivation de la conduite de mesure débouche, entre le centre de la membrane et la surface du liquide, à une hauteur correspondant à l'équilibre entre la pression extérieure et la pression intérieure, dans le liquide dont on veut mesurer le niveau.