Brevet FR2088284A1 — publié le 19720107

La présente invention concerne un dispositif de signalisation automatique du niveau dans les récipients de liquides, et particulièrement dans les bouteilles de gaz liquéfiés. Ce dispositif, qui s1 adapte aux récipients de liquides et spécialement à toutes les bouteilles de gaz liquéfiés fournit à tous moments une mesure continue et ir:m4dlate du niveau d'un liquide dans la bouteille ou plus gonéralement dans le récipient. Avec les indicateurs de niveau connus jusqu'à présent, il est souvent nécessaire de percer dans la bouteille ou le ré ci pient, en plus de l'orifice de prise, une autre ouverture qui permet l'introduction d'un moyen de mesure. Si l'orifice de prise est utilisé lui-même, le montage s 'avère extrêmement encombrant et très coûteux. Par ailleurs, il peut être très important dans certains cas de lire directement et continuellement le niveau atteint par le liquide dans le récipient. Particulièrement dans le cas des bouteilles de gaz liquéfiés il est tres important que l'opérateur connaisse à tout moment la quantité de gaz restant pour pourvoir au remtlacement en temps voulu et également contrôler la consommation de gaz. Un but de la présente invention est la réalisation d'un indicateur de niveau qui fonctionne continuellement et automatiquement, sans entsainer un perçage spécial du récipient. De plus, les dimensions d'encombrement de cet indicateur sont sensiblement les mêmes que celles des prises des équipements courants de ces récipients et particulièrement des bouteilles de gaz liquéfiés. Un tel dispositif indicateur peut facilement être monté sur l'oorifice standard prévu sur lesdits récipients pour loger la prise habituelle laquelle peut être à son tour fixée dans sa position usuelle après le montage du dispositif. On peut ajouter que le dispositif selon la présente invention est relativement facile à fabriquer et d'un faible coût. L'appareil selon l'invention comprend essentiellement un moyen de détection sensible au niveau du liquide, un moyen de transmission du signal du niveau provenant dudit dispositif vers l'extérieur du récipient, et un indicateur de niveau disposé extérieurement et sur lequel on peut facilement lire la mesure du niveau du liquide. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'appareil indicateur selon la présente invention apparaltront aux techniciens d'après la description détaillée suivante de certains modes de réalisation, au cours de laquelle, et simplement à titre d'exemple, référence est faite aux bouteilles de gaz liq1léfiésO Cependant il est entendu que ledit appareil peut être appliqué à tout type de récipient à liquides, par exemple aux réservoirs de combustible.Afin d'aider à comprendre la description qui suit, référence est faite aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 montre un premier mode de réalisation du "type à flotteur" du moyen de détection sensible au niveau du liquide; La Figure 2 montre un second mode de réalisation du moyen représenté à la Fig. 1; La Figure 3 montre un troisième mode de réalisation du "type à flotteur"; La Figure 4 montre un moyen de réalisation du "type à tube plongeur" du moyen de détection du dispositif selon la présente invention; La Figure 5 montre un second mode de réalisation du "type à tube plongeur; La Figure 6 montre un autre mode de réalisation du moyen sensible au niveau du liquide;; La Figure 7 montre un premier mode de réalisation du moyen de commande pour la transmission du signal du niveau, et La Figure 8 montre un second mode de réalisation dudit moyen de commande, En se référant aux figures 1, 2 et 3, le moyen de détection sensible au niveau du liquide est constitué par un élément flotteur 1 qui est plus léger que le gaz liquéfié dans lequel il est plongé. Cet élément flotteur 1 est sensible aux déplacements du niveau du liquide. La Figure 1 montre que le flotteur 1 est susceptible de mouvements verticaux, par un montage glissant dans un tube 2 Xui communique avec le liquide par sa partie inférieure et avec a phase gazeuse par sa partie supérieure au-dessus du flotteur 1. se dernier est traversé dans toute sa hauteur par un orifice cen ral cylindrique d'un diamètre plus grand que le diamètre de l'axe hé licoïdal 3 s'étendant sur toute la hauteur intérieure de la bouteille et supportant le moyen de conemande (non montré)0 Au sommet du flotteur 1, la section de cet orifice est réduite par un cha peau coaxial 4 présentant une ouverture d'un profil légèrement plus grand que la section de l'axe hélicoïdal 3 de façon qu'un mouvement vertical du flotteur 1 entraîne une rotation de l'axe 3o L'axe 3 repose par sa partie inférieure pourvue d'une pointe sphérique sur un appui 5 fixé au tube 2 de façon à limiter le frottement de l'axe hélicoïdal 3 pendant sa rotation. Xu ccurs de son mouvement vertical le flotteur 1 est guidé dans le tube 2 par des rainures 6 s'opposant à sa rotation. quand le niveau du liquide baisse dans la bouteille, ie flotteur 1 descend en même temps et entralne une rotation de l'axe hélicoïdal 3 Le déplacement angulaire de cet axe est en rapport donné avec le déplacement vertical du niveau du liquide. La Figure 2 montre un autre moyen sensible au niveau du liquide, lequel est encore constitué par un flotteur susceptible de se déplacer verticalement. Ici le flotteur 1 ne flotte pas directement dans le gaz liquéfié, mais dans un fluide barométrique, de préférence du mercure. Ce fluide barométrique est contenu dans un récipient 8, placé de préférence au fond de la bouteille et un tube 7 plonge dans le récipient. L'élément flotteur 1 peut glisser dans le tube 7. La hauteur atteinte par le mercure dans le tube 7 dont la partie supérieure débouche dans la phase gazeuse de la bouteille est fonction du niveau du gaz liquéfié. Bien évidemment les déplacements du flotteur 1 qui suit le niveau du mercure sont environ vingt-cinq fois plus réduits que coux du niveau du liquide dans la bouteille.Si nécessaire, une telle réduction peut être ramenée à des valeurs plus élevées er donnant au réci piont une forme telle que la plage des déplacements du mercure ne soit pas négligeable. Dans le mode de réalisation montré dans la Figure 3, le moyen de détection du niveau est encore un élément flotteur 1 qui ne glisse pas verticalement dans un tube mais est monté sur un pivot 9 situé de préférence à mi-hauteur de la bouteille. Le flotteur 1 et le bras de support 10 sont partiellement éauilibrés par un contrepoids Il en forme de cane. Un axe 12 oui supporte le moyen de commande est guidé par un tube 13 supportant le dispositif indicateur et s'aw uie sur le profil de cette came Il par un dispositif satellite l;: ro?rié. La came est profilée de manière que le mouvement vertical donné à l'axe 12 par la rotation de la came Il autour du pivot 9 soit proportionnel au déplacement ver tical du flotteur 1, clest-à-dire au niveau du liquide à l'intérieur de la bouteille. e tube 13, solidaire du dispositif indicateur extérieur comprend des ourjertures 14 pour le passage du gaz et, dans sa partie infé > ieure, deux fentes 15 nenttant le ouvenent oscIllant de la came 11 et du bras de support 10 de l'élément flotteur 1. Les Flures 4 et 5 Illustrent -i autre mode de réalisation dans lequel le moyen de détection cornprnd un tube plongeur 16 qui est plus lourd que le liquide et est guidé sur une partie de sa longueur par un tube de protection 17 fixé à l'extrémité de l'indicateur. Le tube plongeur 16 s'étend sur toute la longueur utile de la bouteille, c'est-à-dire entre le niveau le plus haut et le niveau le plus bas, le long de la course m Dans le mode de réalisation de la Figure 4, le tube plongeur 16 est raccordé à un ressort de compression 18 qui a été sélectionné de façon que l'élongation due à la variation de pression entre le niveau le plus haut et le niveau le plus bas du liquide à l'intérieur de la bouteille corresponde à la course maximale de l'axe 19 qui est le moyen de commande pour la transmission du mouvement, et est fixé au tube plongeur 16. Le tube plongeur 16 peut être guidé pendant son mouvement vertical glissant à l'intérieur du tube coaxial 17 dont la longueur peut être égale ou inférieure à ladite longueur utile de la bouteille. Dans le mode de réalisation montré à la Figure 4, le tube plongeur 16 n'est que partiellement guidé par le tube 17 sur la première partie de la course.En ce cas, la tête du tube plongeur 16 est articulée de façon que ce dernier puisse se maintenir de lui-meme dans une position verticale même si la bouteille n'est pas placée en position exactement verticale. De plus, sur la périphérie de cette articulation, on peut prévoir un verrouillage total ou partiel afin d'empêcher clue le tube plongeur 16 ne frappe la pa- roi intérieure de la bouteille pendant les manutentions de celleci dans des position différentes de la position verticale. Dans certains modes de réalisation, les tubes guides 17 ont même été totalement supprimés. En variante, la Figure 5 montre un mode de réalisation où le tube plongeur 16 est suspendu à un contrepoids qui fonctionne sur le principe des balances. Le tube 16 est retenu par une timonerie composée de deux bras 20 dont une extrémité est articulée à l'extremite de deux autres bras 21 lesquels, à leur tour, pivotent autour d'un axe 22o Des contrepoids 23 sont fixes aux extrémités des bras 21. Deux autres bras 24 ont une extrémité raccordée l'une à l'autre et l'autre extrémité raccordée à l'un des bras 21. A leur première extrémité par laquelle ils sont reliés ensemble, ladite paire de bras 24 est également raccordée à l'axe 19 pour la transmission du mouvement. Les contrepoids 23 et les bras de levier sont conçus de manière à équilibrer le poids apparent du tube plongeur 16. Quand le niveau du liquide descend dans la bouteille, le poids apparent du tube plongeur augmente en proportion de la diminution de la poussée hydrostatique.Dans le but de maintenir l'équilibre au moyen des contrepoids 23, le tube 16 tombe d'une certaine hauteur et l'axe de comrande 19 s'élève d'une longueur déterminée La position de l'axe de commande est donc fonction de la hauteur du liquide à l'intérieur de la bouteille. La figure 6 montre un exemple de mode de réalisation où le moyen de détection du niveau du liquide consiste en un élément sensible à la pression placé au fond de la bouteille. Un tel élément comprend généralement une pièce susceptible d'être déformée et se trouve soumis à la différence de pression entre ie fond du liquide et la phase gazeuse, c'est-à-dire le poids de la colonne liquide0 Dans le mode de réalisation montré à la Figure 6, un soufflet 25 représente un élément sujet à défornation. Le soufflet 25 est fixé et scellé d'une manière étanche à l'eau au tube plongeur 26 eui est solidaire du dispositif indicateur.La pression exercée par le liquide sur la face inférieure du soufflet 25 est équilibrée par un ressort 27 comprimé entre le fond du soufflet et une plaauette d'appui 28 fixée au tube 26 Lorsque le niveau du liquide descend dans la bouteille, la pression sur la face in- férieure du soufflet 25 diminue, le ressort 27 s'allonge et le fond du soufflet descend en meAme temps que l'axe de commande 19 auquel il est fixéO La position de l'axe de commande 19 est donc fonction du niveau du liquide seulement, puisque la tension de vapeur du liquide n'a aucun effet du fait qu'elle agit à la fois sur la partie inférieure et sur la nantie supérieure du soufflet 25 qui est disposé dans la phase gazeuse. On comprend des Figures 1 à 6 que la variation du niveau du liquide entraîne un déplacement angulaire ou longitudinal, de fai ble valeur, d'un axe vertical au sont duquel est fixé le moyen de con ande, habituellezent disposé à l'intérieur du tube de raccordement entre le détecteur et la bouteille. Ce moyen de comman- de qui contrôle le déplacement de l'index de mesure consiste en un couplage d'aimants. Un de ces aimants est placé à l'intérieur du tube dans la bouteille et l'autre à l'extérieur dans le dispositif indicateur. La Figure 7 est une coupe longitudinale du dispositif de détection, du moyen de commande et de la partie supérieure de l'axe de support 19, le mode de réalisation utilisant un mouvement rectiligne vertical de l'aimant 28. L'appareil indicateur comprend un botter 30 dont une face transparente est tournée vers l'extérieur, et qui est fixé dans une cavité du tube 29 à une hauteur correspondant à celle de l'aimant 28o Ce bottier 30 est rempli d'un liquide dans lequel est plongé un index 32 ayant approximativement la même densité que le liquide et contenant un second aimants Tous les matériaux du bolier et du dispositif indicateur sont amagnétiquesO L'aimant à l'intérieur de l'index 32 suit le mouvement vertical de l'aimant 28 et se déplace lui-même devant une échelle graduée 33 de façon à indiquer la mesure du niveau du liquide dans la bouteille.Afin de faciliter la lecture des valeurs du niveau, les déplacemer4-s de l'index peuvent être amplifiés, cet index pouvant consister en un levier à pivot dont le bras court est celui de l'aimant obéissant à l'aimant 28 dans son mouvement et le bras long est celui de la pointe de l'index. La Figure 8 montre comment le dispositif indicateur varie quand le moyen de commande pour la transmission du signal du niveau est soumis à un mouvement de rotation. Ce mouvement de rotation peut être directement transmis par l'axe de support, comme dans le mode de réalisation de la Figure 1, ou bien être effectué par une conversion appropriée du mouvement rectiligne de l'axe raccordé au moyen de détection sensible au niveau du liquide0 La Figure 8 illustre un exemple de conversion d'un mouvement rectiligne de l'axe de coznande 19 en un mouvement de rotation d'un axe hélicoïdal 34.La partie supérieure de l'axe de commande 19 est munie d'un étrier 37 présentant un passage central 38 dans lequel l'axe hélicoïdal 34 peut seulement glloser, parce qu'il a ha meme section. L'extrémité 35 de l'axe hélicoïdal 34 peut tourner sensiblement sans frottement sur un appui fixe 36 solidaire du tube de protection du dispositif. Un mouvement vertical de l'axe de commande 19 résultant de la variation du niveau du liquide dans la bouteille provoque donc la rotation de l'axe hélicoldal 34 et, par conséquent, celle de l'aimant 28.Le dispositif indicateur comprend, extérieurement et face à l'aimant 28, un bolier 39 ayant un côté extérieur transparent 40 et contenant un second aimant 41 qui est susceptible de tourner autour d'un axe 42 et dont le mouvement de rotation est commandé par la rotation de ''aimant 28. L'action combinée des deux aimants 28 et 41, qui ne sont pas coaxiaux mais pivotent autour de deux axes parallèles, entraîne un couplage qui amplifie l'intensité du champ magnétique de sorte qu'on obtient une rotation importante même pour de petits déplacements de l'aimant 28. Dans un autre mode de réalisation, le couplage des deux champ s magnétiques peut être obtenus au moyen de der: éléments magnétiques indépendants, toujours respectivement placés l'un à l'intérieur et l'autre à l'extérieur de la bouteille, mais ayant des axes qui ne sont pas parallèles tout en étant disposés de telle sorte que l'action magnétique de l'un contrôle toujours le second. Lorsque le niveau du liquide varie dans la bouteille, le moyen de détection provoque la rotation de l'aimant 28 et donc celle de l'aimant 41 par interaction magnétique. La mesure du niveau est donnée par une graduation 43 placée sur l'aimant extérieur 41 qui se délace en face d'un index mar qué, par exemple, sur la face transparente 40 du bottier, En variante, la graduation peut être portée sur le bottier et l'index placé sur l'aimant extérieur 41 Il est entendu que les modes de réalisations décrits et illustrés dans les dessins annexés sont donnés à titre d'exemples seulement, et non limitatifs de la présente invention. Des addi tions et/ou des modifications peuvent être apportées oar des techniciens auxdits modes de réalisation du dispositif selon cette invention sans sortir du cadre de celle-ci0 Les moyens de réalisation décrits peuvent également être combinés entre eux, aussi bien que ceux qui en dérivent. Revendications 1. Dispositif pour la mesure automatiaue et continue du niveau dans les récipients de liquides et artculi8reent dans les bouteilles de Saz liquéfiés, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un moyen sensible au niveau du liquide, un moyen de cormande, et un indicateur de niveau commandé par ledit moyen de commande. 2o Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de commande est essentiellement un moyen susceptible de transmettre à l'extérieur le signal du niveau à partir du moyen sensible au niveau et comprend un axe de commande et un couplage magnétique entre deux aimants distincts. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen sensible au niveau comprend un élément flotteur glissant à l'intérieur d'un tube vertical fixe qui communique avec la phase liquide et la phase gazeuse, respectivement au-dessous et au-dessus dudit élément flotteur, celui-ci étant pourvu le long de son axe vertical d'un alésage cylindrique dans lequel peut tourner un axe hélicoïdal portant ledit moyen de commande à sa partie supérieure 4o Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen sensible au niveau comprend un élément flotteur glissant à l'intérieur d'un tube vertical fixe, lequel eciarcunique avec la phase gazeuse au-dessus dudit élément flotteur et avec un récipient rempli de mercure au-dessous de celuici, la face supérieure du récipient étant en communication avec le liquide dans la bouteille, ledit élément flotteur étant raccordé audit moyen de commande par un axe glissant vertical. 5 Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen sensible au niveau comprend un élément flotteur susceptible d'osciller autour d'un pivot fixe, cet élément flotteur étant partiellement équilibré par un contrepoids en forme de cane sur le profil duquel s'appuie un axe vertical qui porte le moyen de commande 6. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le moyen sensible au niveau comprend un tube plongeur, plus lourd que le liquide, qul s'étend le long de toute la hauteur utile de la bouteille et est raccordé à un ressort travailler en corression, ce tube plongeur étant raccordé au moyen de commande par un axe vertical0 7.Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen sensible au niveau comprend un tube plongeur, plus lourd que le liquide, qui s'étend le long de toute la hauteur utile de la bouteille et est suspendu à un système comprenant des bras articulés et deux contrepoids pour équilibrer le tube plongeur, lequel et raccordé au doyen de corande par un axe vertical. 8. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen sensible au niveau comprend un élément déformable sensible à la pression qui est placé au fond du cylindre et est en contact avec la phase liquide par la face inférieure de sa membrane et avec la phase gazeuse par la face supérieure de celle-ci, la différence de pression étant compensée par un ressort de comtression, la face inférieure de l'élément sensible à la pression étant raccordée au moyen de commande par un axe vertical. 9. Dispositif selon les revendications 1 et 2 et l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait qu'un premier aimant est fixé à l'axe vertical raccordé au moyen sensible au niveau, et que l'indicateur de niveau comprend un second aimant plongé dans un liquide remplissnnt un bolier, ce boîtier étant monté à l'extérieur de la bouteille en correspondance avec le premier aimant, le second aimant fonctionnant comme un index indicateur qui se déplace devant une graduation lorsqu'il accompagne les déplacements verticaux de l'aimant intérieur, le mouve ment de l'index étant susceptible d'être amplifié par un levier. 10. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que le premier aimant est solidaire d'un axe pouvant tourner, et par lequel il est raccordé au moyen sensible au niveau, et que l'indicateur de niveau comprend un second aimant susceptible de tourner autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation dudit moyen de corande, logé dans un bolier extérieur vis s vis du récipient du liquide, a la même hauteur que le premier aimant intrieur, ce second aimant étant lul-meme gradué ou bien muni d'un index permett-smt la lecture sur une graduatIon extérieure fixe0 110 Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les aces de rotation ne sont pas parallèles entre eux mais permettent toujours l'interaction magnétique entre les deux aimants. 12o Dispositif selon les revendications 1 et 2 et l'une quel conque des revendications 4 à 8, caractérisé r-V r le fait que le mouvement rectiligne vertical du moyen raccorcant le moyen oensi- ble au niveau du liquide avec l'aimant intérieur, est converti en un mouvement de rotation.