Brevet FR2137959A1 — publié le 19721229

i 2137959 Lorsqu'on travaille avec des liquides, il est souvent nécessaire de maintenir en dessous de la surface du liquide,indépendamment de la quantité de liquide présente dans le récipient, une pression hydrostatique,constante et éventuellement de faire 5 varier cette pression selon les besoins. Un tel problème technique se présente par exemple dans les cas où, lors de la décharge de liquides à partir de récipient,il est nécessaire de maintenir ou de régler le débit de liquide entre des limites désirées.Dans, de telles conditions, la pression du liquide est souvent réglée 10 par la pression de l'air au-dessus de la surface de liquide, et le cas échéant par la pression d'un autre fluide gazeux. Mais, lorsqu'il s'agit de liquides ayant une action agressive, en particulier d'alliages d'aluminium en fusion, il se posait jusqu'à présent l'important problème technique du réglag^âe 15 pression au-dessous de la surface du liquide et de la constitution d'un dispositif approprié, car l'agressivité du milieu ambiant et l'influence des hautes températures rendent impossible la mesure d'une pression au-dessous de la surface du liquide par le moyen des capteurs de pression usuels qui mettent en oeu-20 vre les variations de position de petits pistons ou bien la déformation d'organes élastiques sous l'influence d'une pression. Dans les cas précités,on a effectivement placé des capteurs de pression en dessous de la surface du liquide, mais il s'agissait exclusivement de solutions utilisant le principe des vases 25 communicants et transformant donc le problème de bsse en celui de la mesure du niveau de liquide dans le tube de mesure. Ceci n'est pas une solution satisfaisante car les capteurs du nivooij. des liquides agressifs continuent encore de présenter une série d'inconvénients, tels par exemple qu'une trop grande complexité 30 ou incompatibilité, une faible durée de service et autres analogues.En outre l'inertie importante de la colonne de liquide située dans le tube de mesure limite la possibilité d'application du capteur à des processus lents. Ces inconvénients sont éliminés par l'invention qui con-35 cerne un procédé et un dispositif pour régler une pression en dessous de la surface de liquides,notamment d'alliages d'aluminium en fusion. Pour une opération correcte , le dispositif ne nécessite aucun des composants sensibles qui,dans les dispositifs connus,étaient la cause d'un fonctionnement lent et 40 incorrect. Le procédé de régulation de la pression en dessous 72 17470 2137959 2 de la surface d'un liquide par application de la pression d'un fluide gazeux au-dessus de la surface,consiste en ce que l'arrivée du fluide gazeux dans un volume clos situé au-dessus du liquide est commandé par des forces exercées par le liquide et le 5 fluide gazeux sur un parallélépipède fermé plongé dans le liquide, et qui sont augmentées par l'action des forces de pression du fluide gazeux sur une surface égale à la section droite du parallélépipède et en ce que la valeur désirée de la pression est réglée ou mise en place au-dessous de la surface du liquide 10 par intervention ou introduction d'une force extérieure dans ce système. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte vin récipient fermé dans lequel débouche le distributeur de fluide gazeux. Ce distributeur est relié à un corps de section droite 15 constante immergé dans le liquide du récipient ainsi qu'à un générateur d'une force donnée par le produit de la pression du fluide gazeux par la surface de section droite du cor^s . Le corps immergé dans le liquide peut être relié au couvercle du récipient par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 20 souple, par exemple d'une membrane ou d'un soufflet à plis,dont la surface utile est égale à la section droite du corps et le générateur de force nécessaire peut être formé directement par ce joint d'étanchéité. Le corps immergé dans le liquide peut en outre être relié 25 à un générateur de commande ou de force pour assurer le réglage à la valeur désirée de la pression en dessous de la surface du liquide. Ledit générateur peut être relié à ion dispositif de réglage manuel continu et en outre à un dispositif de réglage intermittent 30 et à un relais à temps. Le générateur en cause peut être constitué par un ressort, le dispositif de réglage manuel continu peut être constitué par une vis et un écrou et le dispositif de réglage intermittent peut être vin piston relié au moyen d'un répartiteur d'action à un 35 réseau d'alimentation en air. Le dispositif de l'invention a toute une série d'avantages. Il est simple, d'un fonctionnement fidèle et agit rapidement. Il peut aussi être utilisé avec des liquides agressifs,notamment des alliages d'aluminium en fusion,car seul entre en contact 40 avec le liquide un corps d'une forme simple et dont il n'est 72 17470 2137959 3 exigé aucune autre propriété particulière que celle de conserver sa forme dans un milieu de travail déterminé. En même temps, on obtient les faibles prix de fabrication. Par comparaison avec les dispositifs dont le constituant forme un capteur de la hauteur 5 du niveau d'un liquide dans tin tube de mesure, le dispositif de l'invention est beaucoup plus rapide et plus précis, car la possibilité d'une réponse rapide à un écart de la pression en dessous du niveau de liquide par rapport à la valeur de contrôle est limitée par l'inertie d'une longue colonne de liquide dans le 10 tube de mesure alors qu'au contraire, dans le dispositif de l'invention, les effets d'inertie du corps immergé dans le liquide sont considérablement réduits par la faible longueur du corps et peuvent encore être diminués si le corps est fait en une matière de poids spécifique inférieur à celui du liquide. 15 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel: Pig.l représente un schéma de principe du dispositif de l'invention; 20 Fig.2 est une vue détaillée d'une réalisation du disposi tif . Dans l'exemple de figure 1, le dispositif de l'invention est constitué d'un récipient 6 dans lequel se trouve ion liquide 4 et au-de|sus de la surface du liquide,un fluide gazeux 2. Dans 25 le liquide/est plongé un corps 3 relié à un distributeur 1 du fluide gazeux 2 et à un générateur de force 5. L'espace situé au-dessus de la surface du liquide 4 est relié au distributeur 1 du fluide gazeux 2 et au générateur de force 5- La section du piston du générateur 5 est choisie de manière telle que les efforts 30 directs de la pression du fluide gazeux 2 sur le générateur 5 et sur le corps 3 s'équilibrent mutuellement comme si le .fluide par gazeux n'agissait sur le corps 3 que/1 intermédiaire du liquide 4. En cas de variation de l'a quantité du liquide 4 dans le récipient 6, ou encore de changement de la pression du fluide 35 gazeux 2 la pression en dessous de la surface du liquide 4 varie, ce qui provoque,par l'intermédiaire de la liaison entre corps 3 et distributeur 1, l'introduction ou l'évacuation de fluide gazeux 2 dans le récipient 6 et en fonction de la grandeur et du sens de la.variation de pression en dessous de la surface du "40 liquide 4. Le système décrit ci-dessus se comporte automatiquement 72 17470 2137959 4 de manière que chaque perturbation de l'équilibre des forces agissant sur le corps 3 compense directement la variation de pression du fluide gazeux se trouvant dans le récipient 6, exactement comme si elle était due à une diminution de pression du 5 fluide gazeux 2 ou bien au prélèvement du liquide 4 ou à l'application d'une force extérieure à partir du générateur de commande 9. Au moyen du dispositif de réglage manuel 10, on introduit dans le système, en dessous de la surface du liquide 4 et par l'intermédiaire du générateur 9, une force correspondant à la 10 valeur de la pression requise. En cas de besoin,le générateur 9 est actionné par un relais à temps 12 par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage intermittent ou à action brusque 11 et la pression en dessous de la surface du liquide 4 prend de ce fait l'une des deux valeurs conformes au programme et au réglage 15 du relais 12. Dans l'exemple représenté à la figure 2 un liquide 4 est contenu dans un récipient 6 fermé par un couvercle 8 .L'espace situé au-dessus de la surface du liquide 4 est relié par l'intermédiaire du distributeur 1 au réseau d'alimentation en air 17.Le 20 corps 3 plongé dans le liquide 4 est relié au couvercle 8 par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité flexible 7 représenté sous forme d'un soufflet à plis. La surface utile du joint flexible 7, qui est déterminée par le rapport entre la variation du volume délimité par le joint flexible 7 et le déplacement corres-25 pondant de la zone de jonction avec le corps 3, est choisie de manière à être égale à la section droite du corps 3. On élimine ainsi l'action directe de la pression du fluide gazeux 2 sur le distributeur l,pour autant qu'il ne s'agisse pas de l'action de la pression exercée par le fluide gazeux 2 par l'intermédiaire du 30 liquide 4,sur le corps 3 et en outre sur le distributeur 1. Ce système règle la pression régnant en dessous de la surface du liquide 4 à l'aide du réglage de la pression du fluide gazeux 2 dans le récipient 6,par le fait que l'équilibre des forces agissant sur le corps 3 est automatiquement rétabli. Dans la position 35 de repos du distributeur d'actionnement 18, la vis 14 exerce une poussée contre les petits pistons 16 qui sont également en position de repos et, par réglage de l'écrou 15 sur la vis 14, on ajuste au moyen du ressort 13 la force nécessaire pour obtenir la valeur de pression imposée en dessous de la surface du liquide 40 4. En faisant passer le distributeur de commande 18 en condition 72 17470 5 2137959 de travail,le volume situé au-dessous des petits pistons 16 est relié au réseau d'alimentation en air 17 et les petits pistons 16 exécutent dé ce fait une course adaptée aux besoins et correspondant au réglage établi et ils compriment par le ressort 13 5 la vis 14 et l'écrou 15 en provoquant en outre une augmentation de la force extérieure agissant sur le corps 3 et, par l'action du distributeur 1 et du fluide gazeux 2 sur la surface du liquide 4,une augmentation de la pression en dessous de la surface du liquide 4. Par l'action du relais 12, le distributeur 18 revient lOen position de repos après le temps fixé, et l'air se trouvant dans le volume situé au-dessus des petits pistons 16 s'échappe dans l'atmosphère environnante, produisant ainsi une détente du ressort 13 et une diminution de la pression en dessous de la 15 surface du liquide 4, Le dispositif de mise en oeuvre du présent procédé de réglage de la pression régnant en dessous de la surface d'un liquide a des possibilités beaucoup plus étendues que celles indiquées aux exemples. En particulier dans le cas ôù il est 20 nécessaire de prévoir une commande à distance,la liaison entre le corps 3 et le distributeur 1 peut être rendue indirecte au moyen de circuits appropriés pour une transmission de signaux à distance, comme par exemple des circuits électriques, pneumatiques , hydrauliques, ou mixtes qui peuvent au besoin corriger 25 en outre les caractéristiques dynamiques du dispositif. De même, le générateur 9^)eut être construit suivant un autre principe physique que celui décrit plus haut et il peut non seulement être sous forme d'une commande programmée mais également sous celle d'une commande asservie à une autre grandeur physique,notamment 30 aux effets de la pression en dessous de la surface du liquide dans un processus technologique d'ensemble. Le procédé et le dispositif selon l'invention résolvent le problème technique du réglage et de la mise en place des valeurs nécessaires de pression en dessous de la surface d'un 35 liquide,notamment dans le cas d'alliages d'aluminium en fusion. Dans les conditions de travail précitées,l'efficacité du système repose principalement sur la simplicité et la rapidité d'action, sur la haute fiabilité et sur le faible prix de fabrication. L'invention peut être utilisée dans tous les cas où il est 40 nécessaire de régler et d'ajuster la pression régnant en dessous de la surface d'un liquide, en particulier pour l'alimentation 72 17470 2137959 -6- en liquide à une vitesse et à un dosage imposés dans un intervalle de temps prédéterminé. Il en est ainsi par exemple en fonderie, notamment pour la coulée sous-pression,où le dosage dans un intervalle de temps prédéterminé est un impératif technologi-5 que important qui n'avait pas jusqu'à présent pu être satisfait correctement par les procédés et dispositifs connus. L'utilisation du dispositif de l'invention permet dans l'exemple considéré, d'améliorer les conditions de travail,la qualité et la production tout en réduisant les frais de fabrication car actuellement le 10 dosage est effectué surtout à la main,le cas échéant au moyen de dispositifs comportant des organes compliqués et de fonctionnement lent pour mesurer la colonne de liquide dans un tube de mesure ou bien dans lesquels le temps de dosage est d'une manière inadmissible, fonction de la quantité de métal en fusion se 15 trouvant dans le four où se fait le dosage. 72 17470 7 2137959 -REVENDICATIONS- 1. Procédé de réglage de pression en dessous de la surface d'un liquide,notamment d'alliages d'aluminium en fusion,par commande de la pression d'un fluide gazeux au-dessus de la surface du liquide,caractérisé en ce que l'amenée du fluide gazeux dans 5. un volume fermé se trouvant au-dessus du liquide est commandée par l'effet du liquide et du fluide gazeux sur un parallélépipède fermé plongé dans le liquide, cet effet étant augmenté par la pression du fluide gazeux sur une surface égale à la section droite du parallélépipède et en ce que la valeur requise de la 10 pression en dessous de la surface du liquide est réglée par application d'une force extérieure à ce système. 2. Dispositif pour la mise en pratique du procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'un distributeur (1) de fluide gazeux (2) débouchant dans un récipient fermé (6), est relié à un 15 corps 3 de section droite constante plongé dans le liquide (4), ce corps étant en outre relié à un générateur (5) d'une force définie par le produit de la pression régnant dans le fluide gazeux (2) du récipient (6) par la surface de la section droite du corps (3). 20 3. Dispositif selon la revendication 2,caractérisé en ce que le corps (3) est relié à ion couvercle (8)par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité flexible (7) ,par exemple par l'intermédiaire d'une membrane ou d'un soufflet plissé, dont la surface utile est égale à la section droite du corps (3) , ledit joint 25 flexible (7) formant générateur de force (5). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3,caractérisé en ce que le corps (3) est relié à ion générateur actif (9). 5. Dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que le générateur (9) est relié à des moyens de réglage manuel conti- 30 nu (10). 6.Dispositif selon la revendication 4,caractérisé en ce que le générateur (9)est relié à ion dispositif de réglage intermittent (11) et à un relais à temps (12). 7.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 35 caractérisé en ce que le générateur (9) est constitué par un ressort (13),que le dispositif de réglage manuel continu (lO)est cons titué par une vis (14) et un écrou (15),et que le dispositif de réglage intermittent (11) est constitué par de petits pistons re-liéspa^un distributeur actif (18) à ion réseau d alimentation en air.