Brevet FR2223622A1 — publié le 19741025

La présente invention se rapporte à un dispositif pour la détermination de l'état de remplissage de récipients à gaz liquide pourvu d'une sonde de mesure par exemple tubulaire qui est reliée avec le dispositif de fermeture du réservoir de manière mécanique, qui est immergée dans le liquide et fait partie d'un dispositif électrique de mesure se trouvant à l'extérieur du réservoir. Un tel dispositif est décrit par exemple dans la demande de brevet allemande publiée avant examen NO 2 050 895. La demande de brevet allemande publiée après examen N" I 037 715 concerne un condensateur constitué de tubes coaxiaux pour mesurer le niveau dans des récipients pour liquide, en particulier dans les récipients pour oxygène liquide, un bloc de suspension comportant au moins une conduite qui traverse un obturateur étant fixé dans l'ouverture supérieure du récipient. Le tube extérieur forme une enveloppe de protection et le tube intérieur est traversé par la conduite et connecté électriquement vers le haut à une borne de raccordement par l'intermédiaire d'un câble traversant la conduite. Cette construction est compliquée et d'un prix de revient élevé tant à la fabrication qu'au montage. Du point de vue électrique, elle présente un manque de sécurité considérable du fait que l'on se trouve en présence d'importantes capacités parasites et que chaque dispositif séparé doit être calibré séparément On utilise des récipients de gaz liquide avec des capacités de remplissage pouvant atteindre 35 kg environ dans des buts industriels, par exemple pour le chauffage et la cuisine, en camping ou autre. Comme récipient de stockage et de transport pour ces gaz liquides, par exemple le propaneron se sert de bouteilles d'acier, dans lesquelles est vissé un raccord de remplissage et de prélèvement du gaz.Du fait de la construction du filetage et de la nécessité d'une masse quasi-plastique pour assurer la fermeture hermétique, ce raccord ne comporte pas un siège parfaitement défini. Etant donné que, dans les dispositifs classiques de mesure de l'état de remplissageBce raccord constitue le support, on se trouve en présence d'erreurs de mesure considérables par suite de longueurs de bouteilles différentes, a d'imprécisions de montage et analogues. Pour la mesure de l'état de remplissage de récipients pour gaz liquide, il y a deux points importants de mesure. Un de ceux-ci est l'état théorique de remplissage dans lequel se trouve la quantité indiquée de gaz liquide dans la bouteille ; au moins cette quantité doit être fournie car des dépassements ne sont pas économiques pour le fournisseur car l'excédent de poids ne lui est pas payé. L'autre point de mesure est l'état de remplissage nul ou proche de zéro qui intéresse l'utilisateur car celui-ci veut utiliser de la manière la plus complète possible la quantité de liquide se trouvant dans la bouteille bien qu'il ne veuille pas risquer que le gaz vienne à manquer au cours de l'utilisation, par exemple au cours de la cuisson sur une cuisinière ou dans un four. L'invention vise à éviter ces inconvénients et d'autres que présentent les dispositifs de l'état de la technique et à créer par des moyens simples et économiques un dispositif qui permette une mesure rapide et précise de l'état de remplissage essentiellement aux deux points de mesure précités, dans les récipients de gaz liquide, indépendamment de tolérances de fabrication, d'imprécisions de montage ou autres. Dans un dispositif du type précité, conformément à l'in vention il est tout d'abord prévu que la longueur géométrique de J la sonde de mesure soit variable et qu'indépendasment de ceci, la longueur efficace de mesure soit constante. Une sonde de mesure réalisée de cette façon peut être toujours fixée dans un récipient de gaz liquide de manière que le fond , c'est-à-dire le point le plus profond du récipient1 offre un point de référence pour la mesure de l'état de remplissage. On exclut ainsi de façon efficace et très simple les sources d'erreurs précitées. Suivant l'invention, en particulier la longueur de mesure efficace de la sonde de mesure peut être à peu près égale à la longueur totale d'une pièce intérieure qui est mobile axialement par rapport à un tube extérieur coaxial à celle-ci suivant une course de longueur prédéterminée. Il en résulte que la pièce intérieure peut se déplacer axialement par rapport au tube extérieur, par exemple avec une course qui correspond aux différences maximales de longueurs du récipient y compris les imprécisions de montage du raccord. Etant donné que la pièce intérieure conserve sa longueur totale, la longueur de mesure efficace reste également constante de sorte qu'il est toujours possible d'obtenir une mesure parfaite de l'état de remplissage. Un développement de l'invention consiste dans le fait qu'à l'intérieur de la sonde de mesure tubulaire, une pièce de contact guidée axialement, chargée par un ressorti est disposée de façon déplaçable longitudinalement et/ou en rotation. Cette pièce de contact/ après le montage de la sonde de mesure, prend appui sur le fond du récipient sous l'action du ressort et définit ainsi le point de référence à partir duquel la mesure exacte peut être faite sans être influencée par les tolérances de fabrication et les imprécisions de montage Du point de vue de la construction il est souhaitable que la pièce de contact soit montée dans un tube intérieur de la sonde de mesure pourvu de passages périphériques et qu'au moins à son extrémité extérieure, il soit pourvu d'un prolongement tubulaire extérieur entourant le tube intérieur au moins à son extrémité correspondante. L'extrémité externe de la pièce de contact peut présenter ou constituer une pointe arrondie, un ergot ou similaire. De telles pièces de contact sont fabriquées aisément et à faibles prix et peuvent être facilement appliquées à la sonde de mesure. En ce qui concerne la construction électrique, il est avantageux que la pièce de contact soit constituée en un matériau isolant et soit reliée rigidement avec le prolongement qui est relié électriquement au tube extérieur éventuellement à travers une pièce intermédiaire élastique. Un tel agencement garantit une sécurité de fonctionnement élevée du dispositif de mesure même lors de manipulations brusques. On a déjà proposé des sondes de mesure qui sont réalisées sous forme de condensateur cylindrique et sont reliées avec le dispositif d'obturation du récipient de manière conductrice et rigide. Un dispositif de ce type est perfectionné suivant l'invention du fait que le tube intérieur de la sonde de mesure est monté dans le tube extérieur de manière mobile axialement au moyen d'une pièce de contact portante manière isolée un prolongement conducteur du tube extérieur. En particulier, le tube intérieur et le tube extérieur peuvent être reliés mécaniquement, à travers la pièce de contact et le prolongement à la manière d'un assemblage téléscopique. Une sécurité de mesure particulièrement élevée est obtenue lorsque le prolongement et/ou la pièce intermédiaire d'assemblage est constitué par un soufflet, un ressort hélicoï- dal ou analogue dont le diamètre est égal à celui du tube extérieur et présente de préférence à sa surfaceopposée au tube intérieur la même conductivité électrique que le tube extérieur. A l'extrémité libre du condensateur tubulaire la capacité parasite toujours inévitable est influencée de manière négligeable alors que la capacité de mesure dépend exclusivement de l'état de remplissage. Il existe déjà des dispositifs de mesure de l'état de remplissage avec un dispositif de liaison comportant un multivibrateur, en particulier un transistor, dans lequel la sonde de mesure est un constituant d'un élément à constante de temps, l'indication de l'état de remplissage étant -obtenue au moyen de la valeur moyenne dans le temps d'un courant à impulsion qui parcourt cet element à constante de temps et par un appareil de mesure branché en aval. Des exemples de tels dispositifs sont décrits au brevet allemand Nn 1 250 146 et au brevet des E.U.A. NO 3 375 716. Dans le dispositif classiqueXil existe cependant des difficultés d'étalonnage , celui-ci dépendant des dimensions de chaque récipient en particulier-et de son raccord et ne pouvant être maintenu constant que moyennant des dépenses importantes et pendant des périodes plutôt brèves. Au contraire, l'invention prévoit que le point zéro et l'indication de niveau maximum du dispositif électrique de mesure et de l'appareil soient réglables indépendamment de la tension d'alimentation, indépendamment des tolérances de fabrication, des imprécisions de montage et analogues. On obtient ainsi une augmentation considérable de la sécurité de mesure.Suivant l'invention, l'appareil peut entre relié de manière en soi connu, symétriquement au multivibrateur et/ou être étalonné au moyen de résistances de commande. La détermination du point zéro et de l'indication de niveau maximal est obtenue de cette façon très simplement. Dans un dispositif suivant l'invention pourvu d'un raccord portant la sonde de mesure et vissé de manière étanche au moyen d'un filetage conique dans une partie filetée correspondante du récipient, il est prévu que la sonde de mesure soit reliée électriquement) d'une part/ avec le raccord et,d'-autre part, tout en traversant ce raccord de manière isolée, avec une connexion reliée au dispositif électrique de mesure, en particulier avec une connexion coaxiale, un câble isolé ou analogue, le dispositif de mesure étant monté sur le raccord ou bien étant disposé à la manière dtun dispositif de télé mesure à une distance prédéterminée ou variable de celuici. On garantit ainsi que la construction est très stable et mécaniquement insensible tandis que le blindage électrique prévu assure la fiabilité de la mesure.Un avantage particulier réside dans le fait que chaque récipient séparé de gaz liquide ne doit être muni d'un appareil de mesure et d'indication que pendant la période au cours de laquelle il est destiné au prélèvement du gaz et pas pendant les périodes, généralement beaucoup plus longues de transport et de stockage. Le fait qu'un tel appareil de mesure et d'indication soit suffisant pour un grand nombre de récipients qui sont normalement fermés de manière étanche à la pression et ne sont munis de l'appareil seulement en cas de besoin constitue une économie considérable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique latérale, en coupe partielle d'un récipient pour gaz liquide avec un dispositif de mesure suivant l'invention t. - la Fig. 2a est une vue en coupe axiale de la sonde de mesure du dispositif suivant l'invention ; - la Fig. 2b est une coupetransversale suivant la ligne S-S de la Fig. 2a ; et - les Fig. 3 et 4 montrent chacune un schéma d'un circuit électrique pour un dispositif de mesure suivant l'invention. A la Fig. 1, on a représenté un récipient 1 pour gaz liquide qui peut être une bouteille pour propane-utilisée dans le commerce et qui contient une quantité de liquide 2 au-dessus du niveau 3 duquel se trouve du gaz 4. Le récipient l est muni d'une embouchure filetée 5 qui est réalisée de façon classique de forme conique et reçoit un raccord conique 6 qui est muni d'une vanne de fermeture 7 et d'un organe d'actionnement 8 de celle-ci. Le raccord conique 6 porte une sonde de mesure 9 qui dans -l'exemple d'exécution représenté1 est constituée par un condensateur tubulaire. Celui-ci exerce une action électrique sur un dispositif de mesure 10 qui est soit fixé sur le raccord 6 ou bien disposé à la manière d'un dispositif de télémesure, à une certaine distance de celui-ci. Dans l'exemple d'exécution représenté la sonde de mesure 9 comporte une pièce intérieure ou tube intérieur.11 qui est guidé au moyen d'un élément de guidage Ila dans un tube extérieur 12, coaxialement à celui-ci. -Le tube extérieur 12 présente à son extrémité libre un prolongement 13 qui est relié mécaniquement avec une pièce de contact 15 à travers un élément intermédiaire élastique 14. La pièce 15 munie de passages périphériques 16 (Fig. 2b) est montée dans le tube intérieur 11, par exemple par emmanchement serré, par collage ou par vissage. Au moins à son extrémité extérieure, la pièce de contact 15 est plus longue que le prolongement 13 du tube extérieur 12 qui entoure le tube intérieur 11 à l'extrémité correspondante de celui-ci. L'extrémité extérieure 17 de la pièce de contact 15 est réalisée en forme de pointe ou de saillie arrondie au moyen de laquelle la sonde de mesure 9 prend appui de façon élastique sur le fond du récipient 1. L'action élastique est assurée au moyen de la pièce intermédiaire 14 qui peut être par exemple constituée par un ressort hélicoïdal 14a (Fig.l) ou bien par un soufflet métallique ou métallisé 14b (Fig. 2a).On voit sur la Fig.2b que la pièce de contact 15 présente des barrettes radiales en forme d'ailettes entre lesquelles sont prévues des passages périphériques 16 à travers lesquels le liquide 2 peut entrer dans l'espace situé entre le tube intérieur 11 et le tube extérieur 12.Ce dernier peut en outre être pourvu d'autres ouvertures (non représentées), en particulier dans sa partie supérieure voisine du raccord 6 pour permettre la libre circulation du liquide 2 et du gaz 4 dans la sonde de mesure 9. L'élément de guidage 11a et la pièce de contact 15 sont réalisés en matériau isolant par exemple en polytétra fluoroéthylène, en polystyrène ou analogue. Le tube extérieur 12 est relié de façon conductrice et rigide avec le raccord 6. Le tube intérieur 11 est relié par une connexion électrique (non représentée) à travers le raccord 6 et la vanne de fermeture 7 a un conducteur coaxial 18 auquel est relié un appareil indicateur 19 du dispositif de mesure 10 qui présente une échelle 20 ou un autre dispositif indicateur, par exemple un indicateur au moins pour l'état de vide (indicateur de zéro). Le fonctionnement de la sonde de mesure 9 du type pré ci- té repose sur le fait que la capacité du condensateur tubulaire varie de façon appréciable en fonction de sa profondeur d'immersion. Pour des substances comme le propane,le butane et analogues, la constante diélectrique du liquide 2 est égale à peu près au double de celle du gaz 4. On peut réaliser le condensateur de mesure 9 de manière que sa capacité, avec un remplissage jusqu'à un niveau théorique, soit d'un ordre de grandeur bien mesurable par exemple comprise entre 100 et 500 pF environ. Si le récipient 1 est vide, la capacité de la sonde de mesure 9 est fortement diminuée, et se trouve par exemple à la moitié de la valeur de la capacité correspondant au niveau théorique. Les capacités dont les valeurs sont-de l'ordre de grandeurs indiquées peuvent être mesurées sans difficulté dans une large bande de fréquence de sorte qu'il n'y a pas d'exigence stricte en ce qui concerne le dispositif de mesure électrique 10.La capacité de mesure n'est pratiquement pas influencée par les variations de la longueur géométrique 1 (Fig.l} du fait que seule est importante la longueur de mesure efficace L qui est égale à la longueur du tube intérieur 11. La capacite parasite qui se manifeste à l'extrémité de la sonde de mesure 9 dépend quelque peu de la manière dont sont séparés ou comprimés respectivement le prolongement 13 et la pièce de contact 15 par l'élément intermédiaire à action élastique 14. L'ordre de grandeur de cette capacité parasite est cependant négligeable par rapport à la capacité de mesure, en particulier lorsque l'élément intermédiaire 14 présente un diamètre intérieur à peu près constant.Les considérations qui précèdent sont également valables soit avec un ressort hélicoïdal 14a (Fig. 1) soit avec un soufflet 14b (Fig. 2a). Du fait que le tube intérieur 11 et le prolongement 13 sont reliés de façon stable avec la pièce en saillie 15, l'élément intermédiaire réalisé sous forme d'un ressort de compression sollicite le tube intérieur 11 axialement vers l'extérieur, de sorte que dans l'état non monté, la longueur géométrique 1 de la sonde de mesure 9 est un peu supérieure à la distance après montage entre l'extrémité du raccord 6 et le fond du récipient 1. Du fait que, lorsque la sonde de mesure 9 est introduite, la pièce de contact 15 est toujours en contact avec le fond du récipient 1, les erreurs de mesure-déterminées géométriquement pour le niveau 3 sont exclues avec le dispositif de l'invention. A la Fig. 3, on a représenté le schéma d'un circuit électrique qui peut être utilisé pour le dispositif de mesure 10.On a représenté en traits épais un multivibrateur M qui est constitué de deux transistors T1, T2 avec des résistances de collecteurs R1, R2 et des éléments à constante de temps R , C1 et bi Rb2, C2 respectivement. Ces derniers déterminent la frequence à laquelle le multivibrateur astable M oscille après l'application d'une tension d'alimentation U. La capacité Clest celle de la sonde de mesure 9 ; elle est donc variable de sorte que la sortie du multivibrateur M circule un courant à travers les résistances de commande Rmî et Rm2 ainsi qu'à travers un appareil 19 intercalé entre celle-ci, ledit courant correspondant à la valeur moyenne dans le temps du courant impulsionnel engendré par le multivibrateur M. Les résistances de commande Rml, Rm2 constituent, avec-une résis tance RV reliée du côté de la masse au multivibrateur M, un diviseur de tension adapté et permettent en outre le réglage du point zéro et de l'excursion maximale de l'appareil 19. Un circuit similaire est représenté à la Fig. 4. Sur cette Fig., le multivibrateur M également constitué de deux transistors T11 T2 avec des résistances respectives-R1, R2 et d'éléments à cons tante de temps Raîl Rbl' C1 et Ra2' Rb2' C2 respectivement comman- dent deux autres transistors de commande T3 et T4, entre lesquels est branche l'appareil de mesure 19, des résistances de commande Rml, Rm2 étant respectivement branchées sur les conducteurs de commande. La disposition symétrique des transistors de commande T3, T4 fait en sorte que la source de courant fonctionnant avec la tension d'alimentation U ne doit fournir que le courant pour l'appareil en plus des courants minimaux de commande pour les transistors T1 et T2 du multivibrateur. Un tel dispositif est très avantageux pour un dispositif de mesure 10 alimenté par une batterie car la consommation de courant fortement réduite rend possible une durée de vie de la batterie qui correspond à peu près à sa durée de stockage. Les exemples représentés aux Fig. 3 et 4 montrent que le dispositif de mesure 10 comprenant un multivibrateur M à circuit de base ou d'émetteur peut être réalisé avec un nombre minimal de composants, est électriquement simple, d'un étalonnage commode, très sensible et consomme peu de courant. Avec un conducteur coaxial 18 blindé le dispositif de mesure 10 peut être fixé directement sur le raccord 6 ou sur la vanne de fermeture 7 ou encore être disposé à distance si on le désire. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour déterminer l'état de remplissage d'un récipient pour gaz liquide, comprenant une sonde de mesure en particulier une sonde tubulaire, qui est reliée mécaniquement avec le dispositif de fermeture du récipient, immergée dans le liquide et fait partie d'un dispositif de mesure électrique se trouvant à l'extérieur du récipient, caractérisé en ce que la longueur géométrique (1) de la sonde de mesure (9) est variable et la longueur de mesure efficace (L) , indépendante de cette variation, est constante. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de mesure efficace (L) de la sonde de mesure (9) est égale à la longueur totale d'un élément interne (11) qui est mobile axialement par rapport à un tube extérieur (12), coaxial à celui-ci, suivant une longueur prédéterminée. 3. Dispositif suivant l'une quelconquedes revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de la sonde de mesure tubulaire (9) une pièce de contact (15) guidée axialement et soumise à une action élastique,est montée déplaçable longitudinalement et/ou mobile en rotation. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce de contact (15) est maintenue dans un tube intérieur (llEde la sonde de mesure (9), munie de passages périphériques (16)et au moins à son extrémité extérieure (17), est plus longue qu'un prolongement (13) d'un tube extérieur (12) qui entoure le tube intérieur (11) au moins à l'extrémité correspondante de celui-ci. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'extrémité extérieure (17) de la pièce de contact (15) constitue une saillie, une point arrondie ou analogue. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la pièce de contact (15) est réalisée en un matériau isolant et est reliée rigidement avec le prolongement (13) qui est relié électriquement au tube extérieur (12) éventuellement à travers un élément intermédiaire élastique (14). 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, pourvu d'une sonde de mesure qui est constituée par un condensateur cylindrique et reliée de manière conductrice et rigide avec le dispositif de fermeture du récipient, caractérisé en ce que le tube intérieur (11) de la sonde de mesure (9) est monté mobile axialement dans le tube extérieur (12) par l'intermédiaire d'une pièce de contact (15) qui porte un prolongement conducteur (13) du tube extérieur 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le tube intérieur et le tube extérieur (11, 12) sont reliés mécaniquement par la pièce de contact (15) et par le prolongement (13) à la manière d'un assemblage téléscopique. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le prolongement (13) et/ou l'élément intermédiaire élastique (14) est constitué par un soufflet (14b), un ressort hélicoïdal (14a) ou analogue dont le diamètre est égal à celui du tube extérieur (12) et présente de préférence au moins à sa surface opposée au tube intérieur (11) la même conductibilité électrique que le tube extérieur (12). 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant un circuit constitué par un multivibrateur, en particulier à transistors, la sonde de mesure constituant un composant d'un élément à constante de temps et l'indication de l'état de remplissage étant obtenue par l'intermédiaire de la valeur moyenne dans le temps d'un courant impulsionnel qui parcourt cet élément à constante de temps et un appareil indicateur branché en aval, caractérisé en ce que le point zéro et l'indication du niveau maximal du dispositif électrique de mesure (10) et de l'appareil (19) respectivement sont réglables indépendamment de la tension d'alimentation (U). 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'appareil (19) est relié d'une manière en soi connu symétriquement au multivibrateur (M) et/ouest étalonnable au moyen de résistancesde commande (Rml, Rm2) 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, comportant un raccord qui porte la sonde de mesure et qui est vissé de façon étanche au moyen d'un filetage conique dans une partie filetée correspondante du récipient, caractérisé en ce que la sonde de mesure (9) est reliée électriquement/ d'une part avec le raccord (6) et, d'autre part, à travers celui-ci et de manière isolante, avec un conducteur (18) relié au dispositif de mesure électrique (10) en particulier avec un conducteur coaxial, un câble isolé ou analogue, le dispositif de mesure (10) étant disposé soit sur le raccord (6) soit à la manière d'un dispositif indicateur à distance, à une distance prédéterminée ou variable de celui-ci.