Brevet FR2214114A1 — publié le 19740809

Ltinvention concerne les jaugeurs automatiques de liquide du type comportant une plaque détectrice située à la surface du liquide et suspendue par un fil enroulé sur un tambour, un asservissement exerçant sur ce tambour un couple constant dune valeur telle que la plaque détectrice flotte à la surface du liquide, et toujours dans les mêmes conditions, bien que sa densité soit supé- rieure à celle du liquide. La mesure locale ou à distance revient donc à détecter la rotation totale ou instantanée du moteur d'as servissement. On oonnatt déjà des jaugeurs à asservissement de ee type dans lesquels l'ensemble, comprenant le moteur d'asservissement et son réducteurs est monté mobile autour de l'axe du tambour, en étant soumis à un couple constant par poids ou par ressort, tandis qutun capteur de déplacement détecte les écarts angulaires de cet ensemble, amplifiés par un dispositif mécanique afin de commander la rotation du moteur d'asservissement. Avec ces dispositifs on est en général obligé d'utiliser un moteur d'asservissement de petite dimension et de faible puls- sance, mais l'on est eonduit néanmoins à un ponds important pour l'ensemble mobile, ce qui rend difficile son équilibrage et introduit des frottements importants nuisibles à la fidélité de la mesure, d'autant plus qu'il est en outre nécessaire de prévoir l'alimenta- tion électrique du moteur d'asservissement, par fils souples, ou par contacts glissants, ce qui vient encore perturber la fidélité de la mesure. Le but de l'invention est de réaliser un jaugeur du type précédent mais qui élimine les inconvénients précités en utilisant un moteur d'asservissement fixe. L'invention consiste à utiliser un différentiel dont un des planétaires est entraîné directement par le tambour sur lequel s'en- roule le fil de suspension de la plaque d4tectrice, et dont l'autre planétaire est entraîné par un moteur d'asservissement fixe, par l'intermZdiaire d'un réducteur également fixe entraînant simultanés ment d'autres organes, tels que les dispositifs d'affichage local et de télémesure, la cage porte-satellite du différentiel entant solidaire d'un bras dont le poids donne le couple dtéqu41ibrage désiré et dont l'extrêmité agit sur le capteur de déplacement commandant, par l'intermédiaire d'une amplification, le moteur d'asservissement. En particulier la cage porte-satellite peut autre réduite à simple 4trîer horizontal dont les extrêmités des deux branches tourillonnent respectivement autour des arbres des deux planétaires et dont le dos est solidaire du levier autour duquel tourne fou un seul satellite. Le capteur de déplacement est lui-même de préférence du type différentiel à deux détecteurs à effet Hall actionne par un aimant permanent porté par l'extrêmité du levier, ces détecteurs commandant respectivement les deux entrées drun amplificateur différen- tiel qui commande le moteur d'asseivissement de de préférence à vitesse variable. Enfin, le réducteur entraîne de préférence un disque codeur pour la télémesure et des cames d'alarme. D'autres particularités de l'invention apparattront dans la description qui va.suivre dtun mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé sur lequel t la figure unique est une vue schématique en perspective des organes essentiels du dispositif 0 On voit sur la figure le tambour 1 sur lequel 8 'enroule le fil métallique inextensible 2 auquel est suspendue la plaque détec- trice 3 de type habituel qui se trouve à l'équilibre au voisinage de la surface libre liquide 4 contenu dans le réservoir 5.Cette plaque détectrice 3 a une densité supérieure à celle du liquide, mais elle ne se trouve que partiellement immergée, dans sa partie cylindrique et dans une proportion constante, grâce à un couple d'équilibrage rigoureusement constant exercé sur le tambour 1 et indépendamment de l'état d'enroulement ou de deroulement du tambour, ceci étant commun à tous les jaugeurs de ce type. Selon une particularité de l'invention, l'équilibrage de ce couple à une valeur constante est réalise à partir d'un moteur d'asservissement fixe 6. Ceci est obtenu au moyen d'un différentiel 7 dont un planétaire 8 est calé sur le même arbre 9 que le tambour 1, cet arbre étant supporté par des paliers fixes non représentés. et dont l'autre planétaire 10 est-calé-sur un autre arbre 11 situé dans le prolongement de l'arbre 9 et entradné en rotation par le moteur d'asservissement 6 et par l'intermédiaire d'un réducteur constitué schématiquement par une série d'engrenages 12, 13, 14, 15, 16.Enfin, la cage porte-satellite, réduite ici à un simple étrier 17 dont les deux branches s'articulent respectivement autour des arbres 9 et 11, est solidaire d'un levier 18, tunique satellite 19 tournant fou autour de la partie cylindrique 20 située dans le prolongement du levier t8. Le moteur d'asservissement 6 est muni dtun dispositif de freinage approprié, mécanique ou électrique, de manière qu'en l'ab- sence de courant de commande il se trouve arrêté. Dans ces condi- tions l'engrenage 16 ainsi que l'axe 11 et le planétaire 10 sont donc normalement immobiles. Le poids de l'étrier 17 et du levier 18 situes à l'horizontale, augmenté éventuellement dlune masse additionnelle 21, produit un couple de basculement constant de llétrier porte-satellite 17 par rapport à l'axe 9 tant que l'ensemble ne vient pas en butée. En vertu de la propriété des différentiels, le planétaire 8 subit un couple d'entraînement de même sens et de valeur moitié alors que son angle de rotation est le double de l'angle de rotation de l'étrier 17. On voit donc qu'en définitive on exerce bien un couple constant sur le tambour 1 et dans le-sens qui soulève la plaque détec- trice 3, ce couple étant ajustable avec précision en déplaçant la masse additionnelle 21 le long de la tige 18. Par contre il est clair que pour chaque variation du niveau liquide dans la cuve 5, la plaque détectrice 3 va se soulever ou s'abaisser, entrainant une rotation dans un sens ou dans l'autre du planétaire 8, ce qui à son tour, entraîne une rotation de même sens et de valeur moitié de l'étrier 17, si bien qu'en définitive le levier 18 vient enbute'e, ou pour le moins ne reste pas à l'horizon- tale, ce qui modifie la valeur du couple produit. C'est précisément le but de l'asservissement d'éviter cela. Dans ce but, on fixe à ltextremité de la tige 18 un aimant vertical 22 dont on a représenté schématiquement les piles N et S qui sont chacun situés tres près d'un détecteur à effet Hall respectivement 23 et 24. On sait que ces détecteurs sont sensibles à l'intensité du champ magnétique qui les traverse et qu'ils autorisent le passage d'un courant proportionnel à cette intensité. En couplant les deux détecteurs 23 et 24 par des lignes 25 et 26 respectivement aux deux entres d'un amplificateur dtfférenthel 27, on compare constamment les courants ou les tensions produites et la différence, après amplification convenable, commande en grandéur et en signe la rotation du moteur d'asservissement 6. A l'équilibre, c'est-à-dire lorsque le moteur d'asservissement 6 est arrêté, cette différence est donc forcément nulle, ce qui signifie que les deux détecteurs 23 et 24 sont traversés par le même champ magnétique. En d'autres termes, 1 t aimant 22 se trouve à égale distance des deux détecteurs.Si une élévation par exemple du niveau liquide entraîne un soulèvement de la plaque détectrice 3 et par suite une rotation du planétaire 8 et de l'étrier 17 dans le sens représenté par les flèches sur la figure, cela a pour effet de réduire le signal dans 25 et d'augmenter le signal dans 26. Le courant d'alimentation produit par le transformateur différentiel 27 prend alors une valeur proportionnelle au déplacement de l'aimant et un signe tel qutil entraîne le moteur dtasservissement 6 dans le sens représenté par la flèche sur la figure.Le réducteur entraîne alors l'engrenage 16 dans le sens représenté par la flèche ce qui entraine le planétaire 10 dans ce m4me sens, qui en même temps est le sens oppose à celui précédemment supposé pour le pla- nétaire 8. Ce dernier étant à ce moment là suppose immobiles l'effet de cette rotation du moteur d'asservissement est donc d'entraîner l'étrier 17 dans le sens opposé à celui qui précède, c'est-à-dire le sens qui va à nouveau écarter l'aimant 22 du détecteur 24 et le rapprocher du détecteur 23. On a dono ainsi immédiatement un rétablissement progressif de l'équilibre perturbés jusqu'à ce que le levier 18 revienne à l'horizontale et que l'aimant 22 soit à nouveau à égale distance des deux détecteurs 23 et 24 oomme dans toute position d'équilibres Naturellement, pour un déplacement du niveau dans le sens opposé, on a exactement le même phénomène mais dans le sens inverse puisque c'est cette fois le signal 25 qui se trouve renforçé et le signal 26 affaibli, le courant d'alimentation du moteur d'asservissement 6 étant alors de sens opposé. Une très grande précision peut être atteinte par cet asservissement en raison du fait que les détecteurs à effet Hall 23 et 24 sont extrêmement sensibles, surtout en montage différentiel, et détectent tout déplacement de ltaimantt ne serait-ce que de quelques dizièmes de millimètres.D'autre part la longueur du levier 18 peut être choisie de manière à accroître cette sensibilité jusqu'à la valeur voulue sans aucune amplification mécanique supplémentaires On voit d'autre part que le moteur d'asservissement 6 peut facilement être dè n'importe quel type et de n'importe quelle puis- sance puisque son poids ne constitue plus un handicap. Que moteur peut ainsi entraîner en même temps, directement ou par des étages de réduction intermédiaires, un compteur numérique local 28 et un dispositif de télémesure utilisant par exemple les indications four- nies par un codour 29 entraîné par l'axe 30. solidaire des engrenages 14 et 15. Sur ce même axe, ou sur un autre de démultiplication appropriée peut également être calée une came 31 actionnant les contacts 32 et 33 de fin de course de sécurité ou d'alarme. D'une manière générale, le moteur et son réducteur peuvent entraîner tous les organes désirés, quel que soit leur couple antagoniste et sans influencer la sensibilité de l'appareil. il est important d'autre part de remarquer que les couples exercés entre chaque couple d'engrenage, tant du différentiel 7 que du réducteurs sont tous de valeur et de sens constants de sorte que l'on a en permanence un rattrapage de jeu qui permet une très grande précision dans le mécanisme. Naturellement lorsque le jaugeur selon 11 invention est utilisé sur des réservoirs d'hydrocarbures, il est entièrement enfermé dans une enveloppe anti-déflagrante par sécurité et bien que les capteurs ainsi que le moteur d'asservissement puissent ne comporter aucune pièce de contact, en particulier si l'on utilise un moteur pas à pas à vitesse variable. il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit ne présente aucun caractère limitatif et pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de t invention REVENDICATIONS 1. Jaugeur automatique à asservissement pour niveaux liquide des du type comportant une plaque détectrice à demi immergée à in surface du liquide et suspendue par un fil s'enroulant sur un tam bour soumis par un asservissement à un couple constant) jaugeur caractérisé par le fait qutil comporte un moteur dtasservissement fixe et un différentiel dont un premier planétaire est entrainé par le tambour et le deuxième planétaire est entrainé par le moteur d'asservissement par l'intermédialire d'un réducteurs la cage portesatellite de.ce différentiel étant soumise à un couple constant tandis qu'un capteur approprié détecte ses mouvements et commande le moteur d'asservissement dans le sens correcteur. 2. Jaugeur automatique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cage porte-satellite du différentiel est réduite à un simple étrier prolongé par un levier horizontal, un unique satellite tournant autour du prolongement de ce levier, et le couple constant exercé sur le différentiel, de valeur double. de celui, ne cessaire sur le tambour, étant exercé par le poids de l'étrier et du levier augmenté s'il y a lieu, d'une masse additionnelle à po sition réglable. 3. Jaugeur automatique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le capteur de déplacement du différentiel est consr titué par un aimant permanent fixé verticalement à l'extrêmité du levier horizontal et se déplaçant d'une- faible amplitude entre deux détecteurs à effet Hall couplés à un amplificateur différentiel qui commande le moteur d'asservissement, de préférence du type à vitesse variable. 4. Jaugeur automatique selon une des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait que le moteur d'asservissement ou les étages intermédiaires de son réducteur entraînent simultanement divers organes de contrôle, d'affichage, de télémesure, ou de sécurité quel que soit leur couple résistant.