Brevet FR2365873A1 — publié le 19780421

L1invention coneerne un interrupteur limiteur de niveau commandé par flotteur, comportant un flotteur massif dont une partie du poids est équilibrée par magnétisme permanent et qui est guidé le long d'un tube vertical amagnetique de manière à pouvoir se mouvoir entre deux butées fixées au tube, et actionne magnétiquement, dans sa position limite supérieure, un contact électrique logé à l'intérieur du tube. Dans les interrupteurs limiteurs de ce genre, le flotteur est exposé dans certaines circonstances à des liquides agressifs et c1 est pourquoi il a une forme massive de manière à éviter les problèmes d'étanchéité qui se posent lorsqu'on utilise des cavités. Pour des raisons de durabilité, on emploie aussi pour le flo-tteur des matériaux stables, ce qui fait que le flotteur a dans certains cas une densité supérieure à celle du liquide de mesure. Gracie à l'équilibrage de poids assuré par magnétisme permanent, le flotteur acquiert une flottabilité suffisante pour pouvoir suivre les variations de niveau du liquide. Dans un interrupteur connu de ce genre, l'équilibrage du poids repose sur 11 action de répulsion de deux aimants permanents dont l'un est disposé à l'extrémité inférieure du parcours de mouvement et l'autre sur le flotteur. L'effet de cet équilibrage de poids diminue en fonction du carré de la distance entre les deux aimants permanents. On a aussi besoin d'interrupteurs de ce genre pour des liquides à surface agitée, par exemple pour des liquides emportés par des véhicules automobiles, comme le carburant, l'huile, l'eau de refroidissement, l'eau de lavage, et analogues. L'invention a pour but de donner à un interrupteur du genre défini plus haut une structure telle quelle évite le plus possible un actionnement fréquent d'ouverture et de fermeture du contact, dû a l'agitation du liquide de mesure. L'invention est caractérisée en ce que l'équilibrage de poids est assuré par la force d'attraction magnétique permanente entre des élements de champ magnétique dont l'un est fixé au tube, au-dessus de la butée supérieure, et un autre est fixé au flotteur, et dont au moins un est doué de magnétisme permanent. Etant donné que la force d'attraction magnétique varie en fonction du carré de la distance, l'équilibrage de poids est maximal dans la position limite supérieure où le contact est aussi actionné. Une fois que le flotteur a atteint cette position limite supérieure, il y persiste même si le niveau du liquide s'abaisse un peu par suite d'agitation, de sorte qu'une telle agitation n'influence pas l'actionnement de l'interrupteur.Par contre, lorsque le niveau s'est abaissé au point que même, compte tenu de la force magnétique d'attraction, le flotteur ne puisse plus rester dans la position limite supérieure, il tombe et alors, étant donné la plus grande distance des éléments de champ magnétique, son poids n'est plus équilibré dans la meme mesure, de sorte que même si le niveau remonte légèrement par suite d'agitation, il ne peut pas atteindre la position limite supérieure, ce qui fait que lorsque le flotteur est descendu, les fausses manoeuvres dues à l'agitation du liquide sont également empêchées dans une large mesure. L'invention arrive à régulariser le fonctionnement de la façon voulue, sans moyens supplémentaires, uniquement en réarrangeant les moyens prévus, dans les interrupteurs du genre défini plus haut, pour l'équilibrage du poids par magnétisme permanent. Ces moyens peuvent aussi servir à actionner magnetiquement le contact, en tirant parti de la structure particulière obligatoirement donnée au champ des éléments de champ magnétique dans la position limite supérieure du flotteur pour actionner le contact. Un mode d'exécution préférentiel est caractérisé par un équilibrage supplémentaire de poids assuré par l'action de répulsion de deux aimants permanents dont l'un est monté sur le flotteur et l'autre sur le tube, en-dessous de la butée inférieure. Cet équi libage supplementaire de poids augmente en raison inverse du carré de la distance lorsque le flotteur descend et compense la baisse quadratique correspondante de l'autre équilibrage de poids. On expliquera maintenant plus précisément l'invention à propos des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 montre en coupe partielle un premier exemple d'exécution de l'invention la figure 2 représente un deuxième exemple d'exécution la figure 3 montre un troisième exemple d'exécution, et la figure 4 représente un quatrième exemple d'exécution. Sur la figure 1, on a désigné par 1 un tube en matière non magnétisable à l'intérieur duquel est logé un contact électrique 3, pouvant être actionné magnétiquement, et enfermé dans un tube de verre scellé 2. le tube 1, dont l'axe 4 est vertical, plonge dans un liquide de mesure dont le niveau 5 est indiqué en trait mixte. Sur le tube 1 est glissé un flotteur annulaire massif 6, coaxial à l'axe 4, qui est guidé de façon mobile sur le parcours 7 entre deux butées 8 et 9 fixées au tube 1. le flotteur 6 présente deux trous borgnes 10, 11, diamétralement opposés, situés à égale distance de l'axe 4, et dans lesquels sont insérés deux aimants en barreau 12, 13 de même polarité, dont le pôle sud est tourné vers le haut et le pôle nord vers le bas. Les trous borgnes 10 et Il sont, d'autre part, complètement comblés de matière synthétique durcie.Au-dessus de la butée superieure 9 est fixé au tube un aimant annulaire 14 coaxial à l'axe 4, magnétisé axialement de façon permanente, le pôle nord tourné vers le bas et le pôle sud vers le haut, de sorte que les aimants en barreau 12, 13, d'une part, et l'aimant annulaire 14, d'autre part, s'attirent. Cette action d'attraction équilibre le poids du flotteur 6. Toutefois, les aimants permanents sont de dimension telle que même dans la position limite supérieure du flotteur 6, où celui-ci touche le butée 9, ils ne suffisent pas à eux seuls à porter le poids du flotteur. Dans la position limite supérieure indiquée en pointillé, il reste un entrefer 62 entre les aimants permanents 12, 13, d'une part, et 14 d'autre part, qui s'attirent. Toutefois, l'action d'équilibrage du poids par magnétisme permanent est si fort que lorsque le flotteur 6 est immergé, il est amené de la position limite inférieure à la position limite supérieure par sa poussée ascensionnelle et par la force dtattrac- tion magnétique. le contact 3 est disposé de telle sorte qu'il est actionné par les champs magnétiques des aimants permanents 12 à 14 lorsque le flotteur 6 est dans la position limite supérieure. le flotteur ne peut pas occuper durablement une position située un peu en dessous de la position limite supérieure et où, dans certaines circonstances, un actionnement incertain du contact 3 pourrait se produire. Lorsqu'il quitte la position limite supérieure par suite d'un abaissement du niveau de liquide 5, il stabais- se au contraire immédiatement dans une mesure notable, étant donné la diminution quadratique de lMquilibrage du poids par magnétisme permanent. Selon une variante de l'exemple d'exécution de la figure 9, l'aimant permanent 14 peut être remplacé par un anneau de fer oux ou encore, les aimants permanents 12 et 13 peuvent être remplacés par des éléments de fer doux. Dans les deux cas, on peut obtenir un équilibrage du poids par magnétisme permanent et l'actionnement magnétique du contact 3 peut aussi être obtenu, quand le flotteur est dans la position limite supérieure, du moment que le contact est disposé en conséquence, ce que l'on peut constater par des essais. L'exemple d'exécution représenté par la figure 2 se distingue seulement du premier par le fait qu'en-dessous de la butée inférieure 28, qui correspond à la butée 8, est fixé au tube un anneau magnétique permanent 29 coaxial a' l'axe 30 du tube et magnétisé axialement, les pôles nord vers le haut. Cet aimant permanent 29 a une action de répulsion sur les aimants permanents 31, 32, fixés au flotteur, et qui correspondent aux aimants 12 et 13, de sorte qu'il contribue à ltéquilibrage du poids. Dans l'exemple d'exécution de -la figure 3, le tube non magnétisable est désigné par 40, le flotteur massif par 41, la butée supérieure par 42 et la butée inférieure par 43. Dans le flotteur massif sont insérés deux aimants permanents annulaires 45, 46, coaxiaux à l'axe 44 du tube, et qui sont magné-tisés dans le même sens axial, les pâles sud vers le haut. Un aimant permanent annulaire 47, fixé au tube au-dessus de la butée supérieure 42, est magnétisé de la même façon, ctest-à-dire axialement, le pale sud vers le haut, il attire l'aimant 45 et assure un premier équilibrage de poids.En-dessous de la butée 43 est fixé, tube 40, un deuxième aimant permanent 48 ayant une polarité axiale inverse des autres, c'est-à-dire que son pôle nord est tourné vers le haut et son pôle surd vers le bas, cet aimant repousse l'aimant permanent 46 placé en face, et assure ainsi un deuxième équilibrage de poids du flotteur 41. On a désigné par 49 un contact pouvant être actionné magnétiquement, enfermé dans un tube de verre scellé et disposé de telle sorte qu?il peut seulement être actionné par l'aimant perma nent 45, par exemple dans le sens de la fermeture, lorsque le flotteur 41 est dans la position limite supérieure. Dans exemple d'exécution représenté par la figure 4, au tube 50 est fixé, au-dessus de la butée supérieure 51, un premier aimant permanent annulaire 52, et en-dessous de la butée 53 est fixé un deuxième aimant permanent annulaire 54. Be flotteur massif 55, guidé de façon mobile entre les deux butées 51 et 53, présente un aimant permanent annulaire 56. Le flotteur 55 et tous les aimants permanents sont coaxiaux à l'axe 57 du tube. Ses deux aimants 52 et 56 ont la polarité voulue pour s'attirer mutuellement, tandis que l'aimant 54 a la polarité voulue pour repousser l'aimant 56. On a désigné par 58 un interrupteur logé dans le tube 50, et qui-est actionné -par exemple fermé- par l'aimant permanent 56, quand le flotteur 55 est dans la position limite supérieure. il est à eonseiller d'inhiber le traitement ultérieur des phases de fermeture brèves en prévoyant, à la suite du contact 3, 49 ou 58, un relais temporisé qui entre en action seulement quand le processus de fermeture persiste au-delà d'un laps de temps prédéterminé. Pour fabriquer le flotteur 6 de la figure 1, on part de préférence d'une matière synthétique dure en barre, dont on coupe des tronçons à la longueur axiale du flotteur. Dans ces tronçons, on perce alors les trous 10, 11, puis on insère les aimants permanents 12, 13, et on comble alors les trous de matière synthétique durcissable, de sorte que le flotteur fini est un anneau massif. Selon l'invention, il n'est pas nécessaire de veiller à ce que le flotteur ait une moindre densité que le liquide de mesure, car un excès éventuel de poids peut etre commodément compensé par l'équi- librage magnétique du poids. Dans le cas du flotteur de la figure 4, on peut également partir de tronçons de barre dans lesquels on perce un trou borgne central 60 coaxial au trou central 61. Dans ce trou borgne 60, en ménageant le trou central 61, on insère alors l'aimant permanent annulaire 56, puis on comble lue trou 60 de masse de coulée, en ménageant à nouveau le trou 61. Comme masse de coulée, on peut utiliser le polypropylène. Comme matériau principal du flotteur, on peut envisager des matières synthétiques dures, par exemple des matières connues sous la désignation commerciale "Teflon',, ayant une masse volumique de 2,2 g/cm3, ou du magnésium ayant une masse volumique de 1,74 g/cm3, ou du verre ayant par exemple, une masse volumique de 2,4 g/cm3, ou de la porcelaine ayant, par exemple, une masse volumique de 2,3 g/cm3, et analogues. Selon une variante de l'exemple de la figure 4, les aimants annulaires 45 et 46 peuvent aussi être remplacés par des aimants en barreau qui sont répartis uniformément à la circonférence de meme que dans le flotteur de la figure 1 et ont la même polarité. Selon une variante de l'exemple de la figure 1, plus de deux aimants en barreau peuvent aussi être répartis uniformément à la circonférence du flotteur et ils doivent alors avoir tous la même polarité. -BEVENDICATIONS- 1. Interrupteur limiteur de niveau commandé par flotteur, comportant un flotteur massif dont une partie du poids est équilibrée par magnétisme permanent et qui est guidé le long d'un tube vertical amagnétique de manière à pouvoir se mouvoir entre deux butées fixées au tube, et actionne magnetiquement, dans sa position limite supérieure, un contact électrique logé à l'intérieur du tube, interruptaur caractérisé en ce que l'équilibrage de poids est assuré par la force d'attraction magnétique permanente entre des éléments de champ magnétique dont l'un est fixé au tube, au-dessus de la butée supérieure, et un autre est fixé au flotteur, et dont au moins un est doué de magnétisme permanent. 2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque le flotteur est dans la position limite supérieure, la butée supérieure ménage un entrefer entre les éléments de champ magnétique. 3. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact est actionné par le champ magnétique provenant des éléments de champ magnétique. 4. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par un équilibrage supplémentaire de poids assuré par l'action de répulsion de deux aimants permanents dont l'un est monté sur le flotteur et l'autre sur le tube, en-dessous de la butée inférieure. 5. Interrupteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le flotteur est un anneau glissé sur le tube, coaxial à celui-ci, présentant des trous distribués à sa circonférence, et dans lesquels sont insérés des éléments de champ magnétique en forme de barreau, les trous étant par ailleurs comblé de matière synthétique coulée durcie.