Brevet FR2027132A1 — publié le 19700925

La présente invention a pour objet une unité de transmission du niveau d'un liquide, destinée à actionner une jauge électrique d'indication du niveau du liquide, et/ou une alimentation en liquide servo-commandée. Les unités connues de ce type sont fondées sur l'utilisation de sondes introduites dans un récipient contenant- le liquide dont le niveau est à contrôler, un courant électrique traversant les sondes et Ie liquide, en direction d'un dispositif indicateur et/ou d'un servo-mécanisme extérieurS L'utilisation de sondes conduit aux limitations et inconvénients suivants les liquides employés ne peuvent être que des liquides électriquement conducteurs ; les sondes ne peuvent pas être utilisées avec des liquides complétement isolants, et dans le cas de liquides de conductivité relativement faible, l'utilisation de ces sondes nécessite l'emploi de circuits amplificateurs électroniques de prix élevé.En outre, l'utilisation des sondes supposant le passage d'un courant électrique dans le liquide, le procédé est inutilisable dans le cas de liquides explosifs ou très inflammables. De plus, lorsque les sondes sont situées dans une atmosphère très acide (par exemple lorsque le liquide est un acide en ébullition), elles peuvent être attaquées par cet acide, et il peut se produire un court-circuit entre les sondes et/ou le matériau du récipient, ceci conduisant à des indications érronées. En outre, le liquide peut être soumis à une électrolyse, et les sondes peuvent être court-circuitées, la détection et la mesure devenant inexactes. Dans ces circonstances , il est fréquemment nécessaire de retirer les sondes du récipient pour le nettoyage et le réétalonnage, et cette opération est difficile et non souhaitable avec les liquides radioactifs ou toxiques par exemple. L'invention prévoit donc un mode nouveau de réalisation d'une unité de transmission du niveau d'un liquide, qui ne présente pas les inconvénients décrits ci-dessus. L'unité de transmission de niveau du liquide conforme à l'invention comprend un tube amagnétique immergéet fermé, destiné à être introduit dans le sens de la longueur dans un récipient contenant un liquide, un circuit comportant des interrupteurs magnétiques à lames vibrantes répartis en des emplacements déterminés à l'intérieur du tube, dans le sens de la longueur, ce circuit pouvant être branché à des dispositifs indicateurs extérieurs et/ou des servo-mécanismes et/ou des relais, et un élément magnétique annulaire flottant à travers lequel peut passer le tube immergé. L'interrupteur à lames vibrantes qui constitue un élément du circuit de base de l'unité conforme à l'invention, consiste, dans sa forme la plus simple, en deux lames métalliques minces enfermées hermétiquement dans un tube amagnétique, tel que, par exemple, un tube de verre, et sont placées de façon que leurs extrémités soient alignées et se chevauchent, laissant entre elles un petit espace. Les lames sont en un matériau ferromagnétique tel que, lorsqu'un champ magnétique.est appliqué, les extrémités des lames soient de polaritésopposées. Si ce champ magnétique est suffisamment intense, les extrémités des lames attirées l'une contre l'autre, accélèrent leur contact.Les extrémités des lames restent en contact tant que le champ magnétique persiste, mais dès qu'il est supprimé, ou que son intensité diminue, les lam-es se séparent à cause de leur flexibilité résiduelle. Un tel interrupteur à lames vibrantes est normalement ouvert. Un autre type d'interrupteur peut être un interrupteur normalement fermé dans lequel les extrémités des lames sont normalement en contact, mais se séparent sous l'influence d'un champ magnétique appliqué. Les interrupteurs à lames vibrantes sont mis en circuit et espacés tout le long du tube, dans des positions qui correspondent aux différents niveaux de liquide à contrôler. Lorsque l'élément flottant s'élève ou s'abaisse avec le niveau du liquide, un champ magnétique est appliqué aux divers interrupteurs à lames vibrantes, entrainant leur ouverture ou leur fermeture, selon le cas.De cette façon, des circuits électroniques individuels sont crées ou supprimés, une indication du niveau du liquide peut être obtenue, et, si on le désire, un servo-mécanisme peut être actionné pour l'alimentation ou le retrait de liquide. Dans l'unité de l'invention, le courant électrique ne traverse pas le liquide dont le niveau est à contrôler, évitant ainsi tout inconvénient, toute limitation ou tout danger. En outre, les composants de l'unité ne peuvent pas être attaqués par le liquide. Les seuls éléments qui sont en contact direct avec le liquide sont l'élément flottant etle tube, dont les matériaux peuvent être choisis convenablement pour être neutres par rapport au liquide. Dans l'éventualité où il serait souhaitable de modifier les différents niveaux du liquide à contrôler, il n'est pas nécessaire qu'il y ait contact avec le liquide, puisque seuls les interrupteurs à lames vibrantes dans le tube, doivent être retirés ou remis.. On a dejà proposé (brevet britannique n" 1 020 407) un dispositif indicateur de liquide comprenant une série unique de contacts magnétiques à lames vibrantes destinée à être fixée au réservoir du liquide, et un élément annulaire entourant la série de contacts et comprenant un aimant permanent de façon que, pendant le fonctionnement, l'élément flottant et l'aimant s'élèvent et s'abaissent par rapport à la série de contacts, avec des variations du niveau du liquide, et actionnent les contacts de la série. Le dispositif proposé jusqu'ici donne uniquement une indication lorsque le niveau du liquide varie par actionnement d'une seule soupape de signal. Dans ce cas, il peut donner une indication plus ou moins continue du niveau du liquide, comme dans le cas du dispositif selon l'invention.Plusieurs interrupteurs à lames vibrantes sont mis en circuit, et sont espacés dans le sens de la longueur du tube, en des positions qui correspondent aux divers niveaux du liquide à contrôler, un seul élément magnétique flottant se déplaçant librement le long du tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en perspective schématique de l'unité de transmission conforme à l'invention représentée dans un récipient contenant un liquide, - la figure la représente une modification d'un détail de l'unité de la figure 1, - les figures 2 à 7 représentent schématiquement, divers schémas de circuits de diverses formes de dispositifs indicateurs de niveau de liquide associés à l'unité de transmission. Comme il ressort de la figure 1, l'unité comprend un tube immergé amagnétique 1, muni d'une plaque de fixation 2 solidaire de ce tube. Le tube 1 est destiné à passer dans une ouverture formée dans le couvercle du récipient 3 auquel la plaque 2 est fixée hermétiquement au moyen de boulons 4. Des interrupteurs magnétiques à lames vibrantes 5 sont placés à l'intérieur du tube 1 en des endroits espacés dans le sens de la longueur, et sont montés dans un circuit, de la façon décrite dans les figures 2 à 7. L'extrémité inférieure du tube 1 est fermée au moyen d'un écrou de blocage 6 et est munie d'une butée inférieure 7. L'extrémité supérieure du tube 1, logée dans le récipient, est munie d'une douille 8 du type à baïonnette à laquelle peut être adaptée une broche de connexion 9 servant au branchement du circuit interrupteur à lames vibrantes dans le tube 1, aux dispositifs indicateurs (non représentés). Un élément flottant 10 en forme de tore, en un matériau amagnétique tel que, par exemple le chlorure de polyvinyle,entoure le tube 1 et s'adapte sur un aimant Il'de forme cylindrique. Comme il ressort de la figure, l'élément 10 flotte à la surface 12 d'un liquide 13, et s'élève ou s'abaisse en même temps que le niveau du liquide. La limite inférieure de la course de l'élément 10 est déterminée par la butée 7, et sa limite supérieure est déterminée par un disque d'arrêt 14,réglable, qui peut être fixé au tube 1 en toute position souhaitable, au moyen d'une vis sans tête 14a. La modification représentée figure la est destinée à être utilisée avec les interrupteurs de verrouillage à lames vibrantes 15. Un interrupteur de verrouillage à lames vibrantes est un interrupteur magnétique à lames vibrantes tel que décrit ci-dessus, associé de façon continue à un aimant permanent à intensité de champ relativement faible, c'est-à-dire insuffisante pour fermer l'interrupteur normalement ouvert. Cependant, à l'approche d'un champ magnétique externe, l'interrupteur normalement ouvert se ferme,et l'intensité du petit aimant permanent est telle que lorsque le champ magnétique externe a disparu, l'interrupteur à lames vibrantes reste fermé ou verrouillé. Pour ouvrir l'interrupteur à lames vibrantes verrouillé, le champ magnétique externe doit être à nouveau appliqué à proximité de l'interrupteur, mais maintenant dans un sens magnétique opposé. Dans cette modification, un aimant annulaire en forme de disque lla est incorporé dans un élément flottant loua. On se référera maintenant aux figures 2 à 7 qui représentent diverses formes d'interrupteurs à lames vibrantes et de circuits de dispositif indicateur de niveau de liquide. Dans le montage de la figure 2, le circuit d'interrupteurs à lames vibrantes comprend plusieurs interrupteurs de verrouillage à lames vibrantes 15, placés dans le tube immergé amagnétique en des endroits-espacés dans le sens de la longueur. Une extrémité de chacun des interrupteurs 15 représentés dans le circuit est branchée à une alimentation en courant, tandis que l'autre extrémité de chaque interrupteur est branchée à travers un conducteur 16 passant dans le tube, à des voyants lumineux séparés 17 et/ou des relais, associés au dispositif de détection du niveau du liquide. Pendant le fonctionnement, lorsque le niveau du liquide dans le récipient s'élève, l'élément flottant s'élève également, et lorsqu'il passe devant chaque interrupteur de verrouillage, celui-ci se ferme et le voyant lumineux et/ou le relais associé est excité et reste excité tant que le niveau du liquide ne s'abaisse pas au-dessous'du niveau associé à cet interrupteur particulier. Lorsque le niveau s'abaisse au-dessous de ce niveau, l'interrupteur-associé est déverrouillé, l'élément magnétique flottant inversant son déplacement, et le voyant lumineux et/ou le relais est désexcité. Si le niveau du liquide varie, lors d'une panne dans l'alimentation de l'unité, le déplacement de l'élément flottant entraîne l'ouverture ou la fermeture des interrupteurs du verrouillage à lames vibrantes, et, lorsque l'alimentation est rétablie, une-indication immédiate est obtenue sur le niveau du liquide. Le circuit qui vient d'être décrit présente l'avantage d'être simple, et de fournir une indication visuelle disponible de divers niveaux du liquide. Néanmoins, elle nécessite que chaque interrupteur soit branché séparément à un indicateur lumineux et/ou un relais spécifique, et que tous les fils de connexion soient introduits dans le tube amagnétique. Dans le montage de la figure 3, les interrupteurs de verrouillage sont tous placés en des endroits déterminés du tube immergé et sont branchés en série avec un ampèremètre 28 à travers une résistance convenable 19. Plusieurs résistances en série 19a sont branchées en parallèle avec chaque interrupteur à lames vibrantes 15, et shuntent effectivement les interrupteurs en série 15 I1 apparaît que l'intensité du courant passant dans l'ampèremètre 18 est une fonction directe du nombre d'interrupteurs fermés. Ainsi, le courant croît d'autant plus que davantage d'interrupteurs sont fermés, et ceci se produit lorsque le niveau du liquide dans le récipient s'élève, et en conséquence, l'élément magnétique arrive à proximité des interrupteurs successifs.Naturellement, l'ampèremètre peut être étalonné en niveaux du liquide, et de cette façon, la lecture de cet ampèremètre donne une indication directe du niveau dans le récipient fermé. La figure 4 représente une modification du circuit représenté figure 3,dans lequel un voltmètre 20 est monté à la place de l'ampèremètre 18 en série avec les résistances de shunt , et en parallèle avec les interrupteurs. Le montage représenté dans les figures 3 et 4 présente l'avantage que seulement deux conducteurs doivent sortir du tube immergé amagnétique. Cependant, s'il est possible d'utiliser le récipient du liquide et la gaine comme un conducteur, un de ces fils peut être supprimé. Il est également possible de concevoir une unité combinant à la foi une indication de mesure, et une indication lumineuse et/ou par relais r par exemple dan le cas où un avertisseur doit être actionné lorsque le réci pient est plei-n ou vide). Dans le montage de la figure 5, on utilise des interrupteurs à lames vibrantes 21 normalement ouverts, simples, chaque interrupteur 21 étant associé à son propre réseau résistance-condensateur psoduimt une impulsion. L'interrupteur à lames vibrantes et les réseaux résistance-condensateur sont branchés en parallèle avec le circuit détecteur extérieur qui comprend un discriminateur d'impulsion 23 et plusieurs voyants lumineux 24 et/ou des relais. Pendant le fonctionnement, la fermeture d'un interrupteur à lames vibrantes particulier augmente la production d'impulsion de courant dont l'am- plitude est caractéristique de l'interrupteur à lames vibrantes particulier, et en conséquence, du niveau auquel est situé cet interrupteur. Ces impulsions de courant sont transmises au discriminateur 23, qui choisit entre des impulsions de différentes amplitudes. En conséquence, la lampe indicatrice 24 et/ou le relais associé avec une impulsion d'une amplitude particulière, et en conséquence, un niveau particulier de liquide, est excité.De cette façon, on peut obtenir rapidement une indication visuelle du niveau du liquide atteint, le résultat final étant similaire à celui obtenu avec le montage de la figure 2, et présentant l'avantage supplémentaire que seulement deux conducteurs doivent sortir du tube immergé, ou bien un seul lorsque le récipient et la gaine servent de conducteur. Dans le montage représenté figure 6, plusieurs interrupteurs de verrouillage à lames vibrantes 15 branchés en parallèle sont prévus, chacun d'eux étant branché en série avec un condensateur 25. Le circuit d'interrupteur à lames vibrantes ainsi formé dans le tube est branché à un circuit oscillateur 26 dont la sortie est branchée à un dispositif indicateur de fréquence 27. I1 apparaît que l'ouverture et la fermeture des interrupteurs à lames vibrantes successifs 15 varient avec la fréquence des variations de l'oscillateur, et cette fréquence variable telle que détectée par le dispositif 27, donne une mesure du niveau du liquide. Dans le montage représenté figure 7, plusieurs interrupteurs à lames vibrantes normalement ouverts montés en parallèle (non représentés) sont placés dans le tube immergé en des endroits déterminés, les interrupteurs étant fermés l'un après l'autre lorsque l'élément magnétique s'élève dans le récipient. En conséquence, une impulsion de tension est engendrée à chaque interrupteur, et ces impulsions sont transmises à une matrice à diode 28 située à l'extérieur, destinée à traduire les impulsions décimales en impulsions binaires. Cette matrice 28 alimente un circuit de comptage bistable 29. La sortie de ce circuit 29 est reliée à une autre mariole à diode 28 dont la fonction est de traduire l'information d'entrée binaire en une information décimale, la sortie de cette matrice étant reliée aux divers voyants lumineux 30 et/ou relais. Dans tous les cas, l'actionnement des interrupteurs à lames vibrantes sert non seulement au fonctionnement de dispositifs, mais également pour actionner des servo-mécanismes, par exemple, pour amorcer ou interrompre l'écoulement de liquide dans le récipient, ou pour le retrait du liquide contenu dans le récipient. I1 va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Unité de transmission de niveau de liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend un tube immergé fermé amagnétique, destiné à être inserré dans le sens de la longueur dans un récipient contenant un liquide, un circuit comprenant plusieurs interrupteurs magnétiques à lames vibrantes répartis en des endroits déterminés àl'intérieur du tube dans le sens de la longueur,-- le circuit étant destiné à être branché à des dispositifs indicateurs extérieurs et/ou des mécanismes servo-commandés et/ou des relais, et un élément flottant magnétique annulaire à travers- lequel passe le tube. 2 - Unité de transmission de niveau de liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle utilise des interrupteurs de verrouillage à lames vibrantes. 3 - Unité de transmission de niveau de liquide selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque interrupteur est branché en série avec un dispositif indicateur et/ou un relais. 4 - Unité de transmission de niveau de liquide selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les interrupteurs sont tous branchés en série avec un ampèremètre1 chaque interrupteur étant muni d'une résistance shunt. 5 - Unité de transmission de niveau de liquide selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les interrupteurs sont tous branchés en série entre eux, et en parallèle avec un voltmètre, chaqueo interrupteur étant pourvu d'une résistance shunt. 6 - Unité de transmission de niveau de liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce que les interrupteurs sont branchés en parallèle respectivement avec des réseaux producteurs d'impulsions, ces réseaux engendrant des impulsions de différentes amplitudes, les dispositifs de détection étant branchés à ces réseaux à travers un circuit discriminateur d'impulsions. 7 - Unité de transmission de niveau de liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce que les interrupteurs sont branchés à un circuit oscillateur couplé à un dispositif indicateur de fréquence, le montage étant tel que l'ouverture et la fermeture des interrupteurs fait varier la fréquence de l'oscillation du circuit. 8 - Unité de transmission de niveau de liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce que les interrupteurs sont branchés à des dispositifs indicateurs- travers une matrice à diode décitaale/binaire, un circuit de comp tage binaire et une matrice de diode binaire décimale. 9 - Unité de transmission de niveau de liquide selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle utilise un élément flottant magnétique annulaire consistant en un boîtier amagnétique annulaire dans lequel est placé un aimant annulaire. 10 - Unité de transmission de niveau de liquide selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'aimant a une forme cylindrique. 11 - Unité de transmission de niveau de liquide selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'aimant a la forme d'un disque annulaire.