Brevet FR2162265A1 — publié le 19730720

La présente invention a trait à un dispositif indicateur de niveau et continu pour fluides cryogéniques dans des récipients de stockage,/de transport, Ces récipients peuvent d'ailleurs très bien être des colonnes à distiller De tels indicateurs sont Jusqu'à présent essentiellement de 2 types - ceux qui emploient des cellules à pression différentielle. - ceux qui utilisent des pesons à ressort par mesure de la poussée d'lichirnède. Ces dispositifs ont le désavantage d'8tre assez peu précis, peu robustes et onéreux. On utilise déjà cette poussée d'Jrchimède pour des réservoirs conte- nant des liquides à la température ambiante (pétrole par exemple) par lecture directe d'un ruban gradué passant sur une poulie, et ces appareillages de mesure sont faciles à réaliser parce qu'ils ne posent pas de problèmes au sujet de l'isolation thermique et de l'étanchéité, problèmes qui sont par contre difficiles à résoudre pour ce qui est des mesures de niveau de liquides cryogéniques. Un objet de l'invention est de réaliser un tel dispositif qui soit simple à exécuter, robuste et bon marché. Le dispositif conforme à l'invention concerne un indicateur continu de niveau pour liquides cryogéniques utilisant la différence des poussées d 'Archi- mède entre 2 matériaux de densités très différentes et il se caractérise en ce qu'il comprend une tête de sonde et que ladite tette de sonde s'adaptant à la paroi supérieure dudit récipient est thermiquement isolante et incorpore une poulie de renvoi d'un ruban gradué reliant un flotteur à son contrepoids, ledit flotteur et le dit contrepoids étant de densités très différentes et les divers éléments présents étant réalisés en matériaux résistants aux basses températures et au fluide placé dans ledit récipient. Ltintérêt de cette disposition réside dans le fait qu'une très faible variation de niveau dans le récipient produit un déplacement appréciable du ruban gradué, ce qui donne une bonne sensibilité à l'appareillage de mesure. Las caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, aux dessins annexés dans les quels la figure 1 représente une vue schématiqtle en coupe du dispositif selon l'invention incorporé dans un récipient. les figures 2 et 3 sont des vues en coupe respectivement; selon les lignes AA et BB de la figure 1. Conformément à la figure 1, le dispositif comprend un réservoir 13 avec un indicateur de niveau 15 monté sur un couvercle 14. Un tube 1,en acier inoxydable, st serti sur l'embout bas de la tête 6 par sa partie supérieure à la face interne du couvercle 14. A partir de l'extrémité inférieure du tube 1 se trou ve soudé le long d'une génératrice interne un autre tube 2 également en acier inoxydable mais de faible diamètre, et s'étendant dans le tube l sur une longueur substantielle. Ce tube 2 peut, d'ailleurs, fort bien autre placé à un autre niveau à l'intérieur du tube 1, car il n'est pas indispensable qu'il soit situé à la partie inférieure du tube 1. Ce tube 2 sert également de guide au flotteur 9 et empêche ainsi les torsions du ruban 3. Dans le prolongement axial du tube l ira partie supérieure et traversant le couvercle 14 par un trou 16 se situe une titre de sonde 6, généralement en "plexiglas", sur laquelle s'emmanche le tube 1. Cette tête 6 est protégée par un capuchon protecteur 6'fixé par une vis 22 au couvercle 14. L'ensemble tube l - tdte 6 est scellé au couvercle 14 par de l'araldite en 21 ou à l'aide d'un joint torique. Dans l'intervalle délimité par les 2 tubes 1 et 2, se trouve un élément flotteur 9 par exemple en matériau synthétique, et qui peut coulisser, le long d'une rainure 16', sur le tube 2 comme représentée sur la figure 3. Ce flotteur doit résister, éventuellement, à de fortes pressions et être étanche à un liquide cryogénique. Les matériaux qui peuvent servir de flotteur sont par exemple, du bois revêtu, des métaux légers comme ltaluminium, certains plastiques moulés ou expensésà forte densité et recouverts d'une peau de protection. On peut employer, par exemple, du chlorure de polyviflyl, du "téflon", de lt"afoodur". Il faut, en outre, que ces matériaux soient compatibles avec le liquide cryogénique en présence. Il est bien clair que le matériau doit astre non poreux. De façon similaire, dans le tube 2 en métal inoxydable, se situe une pièce en matériau relativement dense (par exemple en Pb, Bi ou leurs alliages et si possible à faible chaleur spécifique comme le métal de Wood) flouant le rôle de contrepoids 8 pour le flotteur 9. Ces deux éléments 8 et 9 sont reliés entre eux par un ruban gradué 3 par exemple en polyimide tel que le "Capton" qui passe sur une poulie 5 pivotant autour d'un axe 12 et logée sur un étrier 4 collé dans le chapeau en "plexiglas" 6', dans le but de faciliter le montage et d'éviter que l'axc ne traverse la tête 6 pour éviter des fuites. Ce ruban peut être également métallique ou en tout matériau souple et résinant aux basses températures (tissu, laine de verre).Le ruban gradué 3 est scellé à l'araldite au flotteur 9 ou par agraphage, comme indiqué en 17. La liaison du ruban 3 au contrepoids 8 est également réalisée par un scellement à l'araldite en 18, par simple pincement ou par agraphage. Pour limiter le parcours des éléments 8 et 9 dans leur compartiment respectif, des cavaliers-butées 19 sont placés à l'extrémité supérieure du tube 2 comme le montre la figure 2. Le tube 2 correspond en fait au trajet global effectué par le flotteur 9. Pour bloquer l'élément 9 a' la partie inférieure du tube 1, deux légers pliages 20 sont effectués sur le dit tube, de même que sur le tube 2 est soudé à sa partie inférieure interne un cavalier 19 (voir figure 3). Le fonctionnement du dispositif est le suivant : après avoir rempli le réservoir 13 de liquide cryogénique, les deux éléments 8 et 9 se trouvent plongés dans ce dernier et le flotteur 9 se situe à son niveau le plus haut dans le tube 1, le contrepoids 8 grâce à son poids élevé (avantageusement choisi égal au 2/3 de celui du flotteur), se trouve à son niveau le plus bas. Du fait de sa faible section, la poussée d*Archimède ne joue pratiquement pas sur le contrepoids. Ce ruban gradué 3 circulant autour de la poulie 5 indique la position du flotteur dans le réservoir et la lecture se fait directement et de façon simple au niveau de la poulie, sur un index non représenté grâce à l'emploi de la tdte 6 transparente en "plexiglas". On comprend aisément qu'au fur et à mesure que le liquide diminue dans le réservoir 13, le flotteur 9 descend et le ruban gradué 3 défile devant l'index de lecture, ce oui facilite un contrôle aisé et Fermanent du niveau du fluide avec une approximation de quelques millimètres. On pourrait d'ailleurs, à titre de variante de l'invention, envisager de pourvoir cet indicateur d'une ou de deux alarmes de niveau, par exemple en divisant la poulie 5 en trois parties, l'une certrale étant isolante électriquement et les deux autres parties extrêmes étant métalliques, alors que l'axe 12 à travers la tête 6 serait divisé en 2 parties conductrices non en contact lectrique l'une par rapport à l'autre, ce dernier s'effectuant par le ruban 3 qui peut être pourvu d'un ou plusieurs dépôts métalliques et/ou semi-conlucteurs permettant de fournir les signaux représentatifs de l'évolution du rideau de liquide et de son sens de R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif indicateur de niveau pour fluides cryogéniques sous forme liquide contenus dans un récipient mettant en oeuvre la différence des poussées d'Archimède caractérisé en ce qu'il comporte une tête de sonde et que ladite tête de sonde s'adaptant à la paroi supérieure dudit récipient est thermiquement isolante et incorpore une poulie de renvoi d'un ruban gradué reliant un flotteur à son contrepoids, ledit flotteur et ledit contrepoids étant de densités très différentes et les divers éléments présents étant réalisés en matériaux résistants aux basses températures et au fluide placé dans ledit récipient. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban, le flotteur et le contrepoids sont contenus dans un tube plongeur, ouvert à son extrémité inférieure0 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur présente une section transversale nettement supérieure à celle du contrepoids. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube plongeur se divise sur une partie substantielle de sa longueur en deux compartiment3 parallèles au dit tube mais de sections droites très différentes, le compartiment de plus forte section servant de guide pour le flotteur, le compartiment de plus faible section servant de guide pour le contrepoids. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrepoids est réalisé en matériau très dense, par exemple en métal de Wood, et en ce que son poids est substantiellement égal aux deux tiers du poids du flotteur. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur est réalisé en matériau très léger, par exemple en chlorure de polyvinyl, "téflon" ou "afcodur". 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban gradué est en polyamide.