Brevet FR2249316A1 — publié le 19750523

L'invention concerne un dispositif pour ltindica- tion ou pour la demande du niveau atun liquide dans un réservoir se composant d'un corps perméable à la lumière ou transparent pouvant autre atteint par le liquide lors du fonctionnement du dispositif et d'au moins une source lumineuse associée à ce corps, ainsi que d'un transducteur photo-électrique, les rayons lumineux étant réfléchis ou réfractés par la paroi du corps perméable à la lumière et les rayons déviés étant amenés au transducteur. On connatt déjà de tels dispositifs, dans différentes réalisations ; dans un corps conduisant la lumière et possédant un indice de réfraction plus petit que celui du liquide, sont dispo sués une source lumineuse et un élement sensible à la lumière, par exemple une cellule photo-électrique. Les rayons lumineux subissent sur la paroi du corps conduisant la lumière une réflexion totale et ils sont amenés à l'élément sensible à la lumière. Par conséquent, si le dispositif est entouré par un milieu gazeux, par exemple par de l'air, les rayons lumineux subissent une réflexion totale et ils sont amenés au transducteur photo-électrique. Mais,dès que le dispositif plonge dans le liquide,c'est -à-dire par conséquent si le niveau du liquide est monté suffisamment haut, la situation se modifie rapidement.Les rayons lumineux émis par la source lumineuse subissent maintenant, en raison de la présence du liquide à la paroi extérieure du dispositif,une autre déviation, de sorte que ces rayons lumineux ne sont plus amenés ou ne sont amenes qu'en partie à 1-télément photo-electrique. En raison de cette modification de I'intensité lumineuse à ltélément sensible à la lumière, il y a déclenchement d'une commutation correspondante, de sorte que des dispositifs de cette nature peuvent être employés en particulier pour l'indication ou ou pour la commande du niveau du liquide dans un réservoir qui peut être par exemple un réservoir à produit pétrolier. On connatt en outre une forme d'un corps perméable I la lumière qui présente l'aspect d'un barreau et dont llextrémi té libre est de forme ellipsoSdale ou de forme paråboloSdale. La source lumineuse et également le transducteur photo-electrique sont toutefois disposés au voisinage l'un de l'autre à la meme extrémité du corps perméable à la lumière. Les rayons lumineux émis par la source lumineuse dans la direction de ltextrémité libre du corps perméable à la lumière doivent être déviés d'une manière correspondante et ramenés de nouveau, et cela au transducteur photo-électrique. I1 ntest pas possible, dans une telle forme d'execution, de proceder à un contre précis de la direction des rayons lumineux, étant donné que ces rayons ne sont ramenés en ligne droite que dans le cas d'une construction spéciale de l'extrémité libre du corps perméable à la lumière. Mais si cette extrémité libre est de forme ellipsodale ou de forme paraboloidale, les rayons ne sont pas ramenés en ligne droite. Toutefois, un réglage précis avec un dispositif de cette nature n'est possible que si des profondeurs de plongée déterminées du corps peuvent autre mesurées.Dans le cas de cette réalisation connue, les rayons lumineux sont déviés au bord le plus bas du corps en forme de barreau de sorte que lors de la plongée dans le liquide de cette zone relativement petite, la prolongation des rayons lumineux vers ltélément photo-électrique est complètement interrompue. Avec cette forme de réalisation connue, il n'est par conséquent pas possible de procéder à une mesure précise, plus poussée. L'invention a pour but de créer un dispositif du genre indiqué au début qui convienne pour une mesure très précise et sare du niveau d'un liquide dans un réservoir. Conformément à l'invention, il est proposé de faire usage de la combinaison des caractéristiques suivantes : le corps perméable à la lumière se présentera sous la forme d'un ellipsolde ou d'un parabololde ou d'une partie d'éllipsode ou de paraboloSde ou sous la forme dun barreau perméable à la lumière ayant une partie d'e > trémité de forme' ellipsoidale ou paraboloîdale èt la source lumineuse sera disposée dans la zone dun foyer de I'ellipsorde ou dans la zone du foyer du paraboloTde.Grlce à cette forme particulière du corps perméable à la lumière ou conduisant la lumière, les rayons lumineux sont amenés en totalité, sans- qu'il y ait de contact du corps avec le liquide , de la source lumineuse au transducteur photoélectrique. Quand le liquide s'élève dans le réservoir et atteint le corps, les rayons lumineux qui rencontrent cette zone du corps sont déviés d'une autre manière et ils n'atteignent plus par conséquent le transducteur photoélectrique. Toutefois, les rayons lumineux ne sont pas interrompus immédiatement entotalité mais en raison de la forme particulière du corps qui est un ellipsoïde ou un parabolorde, il y a encore des rayons lumineux qui rencontrent le transducteur photoélectrique, mais l'intensité lumineuse est plus faible d'une manière correspondante et la variation survenue dans l'intensité lumineuse peut être mesurée. Dans les formes de réalisation connues, les rayons lumineux sont déviés au bord le plus bas du corps, de sorte que lors de la plongée de cette zone relativement petite dans le liquide, la prolongation des rayons lumineux vers l'élément photoélectrique se trouve complètement interrompue. I1 n'est pas possible par conséquent de procéder, avec les formes de réalisation connues, à une mesure poussée précise. Par contre, il est possible, avec la forme de réalisation suivant la présente invention, d'obtenir, sur toute la hauteur du corps, une valeur mesurée, étant donné qu'il y a toujours encore des rayons lumineux qui sont déviés à des parties de paroi du corps qui ne sont pas encore plongées dans le liquide. Pour assurer l'état de remplissage, on peut prendre naturellement des mesures relevant de la technique des commutations qui, par exemple. lors du remplissage du réservoir, déclenchent' immédiatement après la plongée du corps dans le liquide, des opérations de commutation appropriées. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 montre une coupe verticale d'un isposi- tif suivant l'invention, - la figure 2 représente à plus grande échelle le transducteur photoélectrique, - la figure 3 montre une solution concernant la construction d'un support pour le dispositif suivant l'invention - les figures 4 & 5 représentent schématiquement d'autres possibilités de réalisation du dispositif. Le dispositif se compose essentiellement d'un corps 1, transparent, pouvant autre atteint par le liquide, dune source lumineuse 2 ainsi que d'un transducteur photoélectrique 3. Conformément à l'exemple de réalisation suivant la figure 1, le corps se présente sous la forme d'un ellipsoSde ,ou tout au moins sous la forme d'une partie d'ellipsoTde, étant donné que la zone supérieure de bordure est de forme cylindrique. La source lumineuse est disposée d'une manière telle qu'elle se trouve autant que possible directement dans la zone de l'un des foyers 4 de ltellip- soude Le transducteur photoélectrique 3 est disposé d'une manière telle qutil se trouve approximativement dans la zone du foyer supérieur 5. Toutefois, il convient que la surface 6 , sensible à la lumière, du transducteur photoélectrique 3 se trouve légèrement en avant du foyer 5.Grace à cette mesure, il est possible de disposer pour le transducteur photoélectrique d'une surface qui soit plus grande, d'une manière correspondant å ce décalage. Dans le cas de 11 exemple représenté sur la figure 1, le corps 1 en forme d'ellipsoïde a un grand axe 7 qui est disposé verticalement, la source lumineuse 2 étant associée au foyer inférieur et le transducteur photoélectrique 3 étant associé au foyer supérieur. Le corps 1, transparent ou conduisant la lumière possède un indice de réfraction déterminé , étant donné que ce corps est en verre ou en une matière synthétique. En raison de cette constitution du corps, les rayons lumineux, quand le corps est entouré par un gaz, par exemple par de l'air, sont amenés d'un foyer 4 (source lumineuse 2), par déviation å la paroi 8, au foyer 5 (transducteur photo-électrique 3).Quand le niveau liquide stélève dans le réservoir et que par exemple la hauteur A (voir figure 1) du corps est déjà plongée dans le liquide, il y a variation. pour les rayons lumineux qui tombent dans cette zone sur la paroi 8, des indices de réfraction, de sorte que ces rayons lumineux ne sont plus amenés au transducteur photoélectrique 3.Toutefois, les rayons lumineux qui tombent sur la paroi 8 audessus de la zone A continuent à être déviés d'une manière correspondante et ils sont amenés au transducteur photoélectrique 3.A Grâce à cette disposition particulière, il se produit une variation, mesurable avec précision, de l'intensité lumineuse au transducteur photoélectrique 3, de sorte qutil est possible de procéder à une mesure précise de l'état de remplissage sur l'étendue d'une zone relativement grande. Ainsi qu'on peut s > en rendre compte en particulier d'après la représentation schématique de la figure 2, les rayons lumineux déviés vers le foyer 5 arrivent sur le tranducteur photoélectrique 3 à peu près sur toute la surface et par conséquent sur une zone correspondant au rayon R. Si l'on suppose maintenant que le liquide se soit élevé jusqu'à une hauteur telle que la zone A du corps soit plongée dans le liquide, les rayons lumineux tombent sur le transducteur zphotoélectrique 3 sur l'étendue d'une surface qui correspond par exemple au rayon r. La variation de. l'intensité lumineuse est saisie par letransducteur photoélectrique et elle est transmise à des appareils- indicateurs ou à des appareils de commutation appropriés. Ainsi qu'on peut le voir suivant la figure 3, il convient que le corps 1 soit logé dans un manchon 9, ce manchon présentant au moins une entrée inférieure 10 et une ouverture supérieure de trop-plein, afin que le liquide qui monte puisse donner une indication qui soit la meme que celle du niveau du liquide existant en dehors du manchon 9. Les ouvertures de tropplein soltnécessairès pour que s'échappe Irait se trouvant à l'intérieur du manchon 9. Pour faire communiquer ltespace 12 se trouvant à l'intérieur du manchon 9 avec les ouvertures de trop-plein, la pièce de montage 13, par exemple, peut ètre aplatie latéralement et munie, le cas échéant, de raInures circulaires ou d'alésages 14 reliés entre eux.Le corps 1 peut, le cas échéant, autre maintenu contre le réservoir 15 de manière à pouvoir être réglé en hauteur avec le manchon 9 qui 1 t entoure. I1 peut à cet effet autre prévu, par exemple, un ensemble de réglage 16, muni d'une graduation. De cette manière, il est possible de procéder à un réglage sur différents niveaux souhaités du liquide. Sur la figure 4, on a représenté un autre exemple de réalisation dans lequel le corps 1, en forme d'ellipsorde est disposé de manière que son grand axe soit horizontal. Dans un tel cas, la source lumineuse 2 et le transducteur photoélectrique 3 se trouvent à la meme hauteur, l'un à ctté de l'autre. Le mode de fonctionnement d'un tel dispositif est le même que celui qui a été décrit au sujet de la figure 1. Toutefois, la possibilité de commande est plus petite que dans la réalisation citée la premiere, étant donné qu'unie variation ne peut être mesurée sur le transducteur photoélectrique 3 que dans la zone d'une hauteur B.Cela est du I ce qu'ici, le grand axe 7 est es-sentiellement horizontal. Dans la réalisation suivant la figure 5, le corps 1 se présente sous la forme d'un parabolofde dont l'axe central 17 est vertical , le transducteur photoélectrique 3 étant disposé horizontalement, perpendiculairement à l'axé central, au-dessus de la source lumineuse 2. Dans ce cas encore, la source lumineuse 2 est disposée dans la zone du foyer 18 du para bolide. Vers le haut, la source lumineuse est munie d'un écran 19. Dans le cas de la réalisation du corps sous forme de paraboloi- de, les rayons lumineux sont déviés I la paroi 20 d'une manière telle qu'ils sont amenés ensuite, parallèlement entre eux, au transducteur photoélectrique.Dans cette forme de réalisation également, une variation de Itintensité lumineuse au transducteur électromagnétique 3 peut autre mesurée suivant la profondeur à laquelle le corps est plongé dans le liquide. Pour ce qui concerne la manière dont la source lumineuse 2 est supportée, il y a lieu de se référer de nouveau à la figure 1 sur laquelle le mode de support est visible. La source lumineuse 2 est maintenue, en tant que lampe 21 , à l'intérieur d'une enveloppe 22 transparente et exempte de réfraction. Pour l'amenée des branchements, il est prévu une pièce tubulaire 23 qui est disposée à l'intérieur du corps 1 et cette pièce tubu- laire est munie tu'une matière de remplissage opaque.La lampe 21 peut etrè introduite de par en bas dans le corps 1 et il est prévu à cet effet un bouchon de fermeture 24 approprié. I1 y a lieu de mentionner à ce sujet que l'enveloppe 22 et la pièce tubulaire 23 peuvent avoir le mime diamètre intérieur, de sorte que la lampe peut être amenée de par en haut à travers la pièce tubulaire 23. Dans ce cas, le bouchon de fermeture 24 est supprimé, de sorte que ltenveloppe 22 peut être exécutée fermée vers le bas. Dans la description qui précède, on a indiqué qu'une source lumineuse unique est disposée dans un tel corps. Bien entendu, il est possible de combiner entre eux plusieurs corps de ce genre, et dans ce cas, il existe un nombre de sources lumineuses qui est égal au nombre des corps. I1 serait possible par exemple de dispose plusieurs corps étagés (échelonnés) l'un au-dessus de l'autre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10/ Dispositif pour l'indication ou pour la commande du niveau d'un liquide dans un réservoir, se composant d'un corps perméable à la lumière ou transparent pouvant autre atteint par le liquide lors du fonctionnement du dispositif et d'au moins une source lumineuse associée à ce corps, ainsi que d'un transducteur photoélectrique,les rayons lumineux étant réfléchis ou réfractés å la paroi du corps perméable à la lumière et étant amenés, dans le cas de la réflexion, au tranducteur, dispositif caractérisé par la combinaison des caractéristiques suivantes : le corps (1) perméable à la lumière se présente sous la forme d'un ellipsoSde ou d'un paraboloîde ou d'une partie d'ellipsoTde ou de paraboloide ou d'un corps en forme de barreau, perméable à la lumière et comportant une partie d'extrémité en forme d'ellipsoTde ou de para bolide, et la source lumineuse (2) est disposée dans la zone du foyer (4) de l'ellipsolde ou de la zone du foyer (18) du para bolorde. 20/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu ellipsorde, est disposée la source lumineuse (2) et que l'autre foyer (5) est disposé le transducteur photo-électrique (3). 30/ Dispositif suivant la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé en ce que le corps (1) en forme d'ellipsoTde a un grand axe (7) disposé verticalement , la source lumineuse (2) étant associée au foyer inférieur (4) et letranducteur photoélectrique (3) étant associé au foyer supérieur (5). 40/Dispositif suivant la revendication 1 et la revendication2, caractérisé en ce que le corps (1) en forme d'ellipsolde a un grand axe (7) qui est disposé horizontalement. 50/ Dispositif suivant la revendication 1 et les revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la surface sensible à la lumière du transducteur photoélectrique (3) est disposée légèrement en avant de l'un des foyers (foyer 5). 6 / Dispositif suivant la revendicationi, caractérisé en ce que le corps (1) en forme de parabololde comporte un axe central (17), le transducteur photoélectrique (3) étant disposé perpendiculairement à l'axe central (17) au-dessus de la source lumineuse (2).