Brevet FR2395493A1 — publié le 19790119

L'instrument selon l'invention sert à la mesure et à l'indication numérique exacte, continue, automatique et fiables du niveau du liquide dans des réservoirs, cet instrument pouvant en meme temps, pour une valeur de niveau prédéterminé, délivrer un signal, par exemple électrique, pour mettre en route ou arrêtez le moteur électrique d'une pompe d'alimentation ou réaliser une télélecture extremement précise du niveau du liquide dans le réservoir. On connatt déjà de nombreuses solutions pour mesurer et indiquer les niveaux des liquides dans dds réservoirs. La solution la plus simple est celle consistant à utiliser un flotteur suspendu à un câble qui, par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs poulies, est guidé hors du réservoir et comporte un contrepoids installé à son extrémité extérieure. Le contrepoids sert en m8me temps d'indicateur qui se déplace devant une graduation dont la hauteur correspond à la variation du niveau du liquide. Dans une solution très connue, le poids qui est attaché à l'extrémité libre du câble fixé et enroulé sur le tambour et qui se déplace dans un tube fermé, suit le mouvement du flotteur à l'aide d'un accouplement magnétique, le câble se déroulant du tambour lors du mouvement descendant du flotteur, mettant le tambour en rotation et attirant simultanément un ressort. Lors de l'augmentation du niveau, le flotteur remonte , le câble deviens lâche et le ressort tourne le tambourssans le sens contraire jusqu'à ce que le capable soit à nouveau tendu.Par l'intermédiaire de roues de transmission, le tambour fait tourner un dispositif indiquant la hauteur du niveau. On connatt également des indicateurs de niveau munis d'un flotteur à levier et qui sont par exemple décrits dans le brevet hongrois 163603. Une solution admise par les autorités et l'administration financière consiste en un mètre à ruban muni d'un poids suspendu et qu'au moyen dune tubulure prévue à cet effet, on introduit dans le réservoir et dans le liquide se trouvant dans ce dernier, après quoi on retire rapidement le mètre à ruban et la longueur mouillée constitue la base des calculs. Une méthode analogue souvent utilisée dans les entreprises consiste à plonger, au lieu du mètre à ruban, une tige de mesure dans le liquide du réservoir-. Par ailleurs, dans les méthodes de mesure connues avec mètre à ruban ou tige de mesure, le fait que la mesure soit effectuée à la main comporte le grave inconvénient, en particulier avec les solvants se vaporisant rapidement, comme l'éther , l'acétone, l'alcool et la benzine, etc.. que la valeur lue est inférieure à la valeur réelle. Quelle que soit la rapidité avec laquelle on extrait le mètre à ruban ou la tige de mesure, le liquide s'écoule peu à peu vers le bas en laissant derrière lui une couche extremement mince de liquide qui se vaporise rapidement pendant l'extraction, de sorte que, sur le mètre à ruban ou la tige, on ne peut lire qu'une humidification ne correspondant pas à ltétat réel.Cette erreur de mesure peut etre importante, en particulier pendant les chaleurs d'été ou dans des conditions analogues. On essaye de diminuer l'erreur de mesure en marquant à la craie l'entourage de la surface humidifiée pour pouvoir réduire la vitesse d'évaporation et par conséquent l'erreur de mesure à laide des grains de craie adhérant au mètre à ruban ou à la tige. On répète la mesure au moins une fois, mais de préférence plusieurs fois. Dans les réservoirs à l'air libre, il est impossible d'utiliser la méthode de mesure décrite par temps de pluie, attendu que le moyen de mesure serait trempé. la solution connue basée sur le principe du condensateur comporte l'inconvénient qué , même en cas d'indication locale, elle nécessite une énergie électrique auxiliaire qui à son tour augmente le coat ; par ailleurs, cette solution ne peut pas Qtre utilisée partout et n'assure pas dans de nombreux cas 1' exactitude de mesure exigée qui peut âtre au millimètre près, T'inconvénient majeur de la solution la plus simple connue jusqu'ici et constituée par le flotteur, le câble et le contrepoids indicateur réside dans le fait qu'elle nécessite une hauteur d'échelle correspondant à la grandeur de la variation de niveau. Du fait de cette insuffisance, cette solution ne s'est pas répandue dans la pratique . L'inconvénient de la solution la plus connue dans la pratique avec l'accouplement magnétique réside dans le fait qu'elle est constituée par des composants cofiteux et compliqués (par exemple de multiples engrenages, des compteurs à nombres sauteurs), de sorte qu'elle incorpore de nombreuses sources d'erreur.Par ailleurs, l'accouplement magnétique ne doit pas seulement surmonter la résistance à la flexion du cabale et la force du ressort de remontage, mais également la résistance due au frottement du dispositif extremement compliqué ; le poids, suspendu au câble et par conséquent traîné, de l'accouplement magnétique n'est pas équilibré, de sorte qu'il faut recourir à un aimant assez gros et puissant, et, en cas de changement de sens, par exemple lors du remplissage ou de vidage, le glissement de l'accouplement magnétique (et du poids traîné) est relativement grand, ce qui est également une source d'erreur. Comparé aux solutions connues, l'appareil mesureur et indicateur de niveau selon l'invention est beaucoup plus simple, plus fiable, de fabrication moins conteuse et en meme temps assure une longue durée de vie et l'exactitude admise par les autorités. La solution selon l'invention permet d'obtenir un équilibrage statique du poids traîné et un fonctionnement pratiquement sans glissement, de sorte que la précision de la mesure et la fiabilité se trouvent considérablement augmentées. Comme cette solution n'est connue ni par la littérature, ni dans la pratique, elle peut etre considérée comme nouvelle et perfectionnée, attendu que, par rapport aux solutions connues, elle permet d'obtenir un résultat plus avantageux et techniquement mieux exploitable et d'augmenter la rentabilité. Du fait de son caractère technique révolutionnaire, elle permet une sélection accrue des assortiments. Son application pratique est également possible attendu qu'elle permet de réaliser une production régulière et par conséquent une production en série. La présente invention repose sur le fait connu qu'en utilisant au moins un organe de mesure, par exemple un mètre à ruban, réalisé en un matériau de préférence antimagnétique, flexible, présentant les caractéristiques d'allongement assurant la précision de mesure recherchée, disposé de façon appropriée et muni de symboles numériques, et au moins un élément directeur s'y raccordant, par exemple une poulie de guidage, il était possible de réaliser un instrument de mesure et indicateur de niveau automatique de grande fiabilité et ne présentant que peu de sources d'erreurs, cet instrument ne nécessitant qu'un faible entretien et ayant une longue durée de vie.Cet instrument peut avantageusement fonctionner sous l'action de la force d'un ressort ou par gravité et être utilisé pour l'affichage local ou, en recourant à une source d'énergie auxiliaire externe, par exemple une source d'énergie électrique auxiliaire, pour la télécommande ou la lecture à distance. I1 est facile d'obtenir la précision de mesure et l'indication numérique exigée lors des mesures officielles, l'erreur de mesure provenant de la rapide évaporation pouvant être éliminée attendu que la solution selon l'invention peut également eAtre employée avec succès dans des réservoirs hermétiquement fermés. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limi tatif, et illustré par le dessin annexé,sur lequel la figure 1 est une vue latérale et en coupe longitudinale représentant l'instrument ainsi que son montage dans le réservoir la figure 2 est une vue latérale représentant en coupe la tête de l'instrument et constitue également un exemple rour la télécommande la figuré 3 représente un exemple de réalisation de la tête de l'instrument avec la valeur de niveau mesurée apparaissant dans la fen8tre. Le montant 1 de l'instrument est constitué par le tube réalisé en un matériau antimagnétique et hermétiquement fermé à son extrémité inférieure. Le montant 1 peut titre réalisé sous la forme d'un tube avec ou sans cloison longitudinale, mais peut être également constitué par plusieurs tubes, par exemple deux . La partie supérieure du montant 1 de l'instrument se termine dans la tete 3 réalisée de façon appropriée et munie d'au moins une entre 2 permettant la lecture des valeurs mesurées. Le montant I est immergé à la profondeur voulue dans le liquide et est fixé au réservoir par l'intermédiaire d'un élément de raccordement, par exemple une bride tubulaire.Dans la zone du montant 1, par exemple entourant celui-ci, est disposé le flotteur 5 qui suit les variations du niveau du liquide, Des poids 6, 7 en ma tériau aimantable, chacun constitué au moins par un élément et montés déplaçables à l'intérieur du montant I , sont fixés sur le flotteur 5, par exemple disposés à l'intérieur de ce dernier, ces poids disposés à proximité l'un de l'autre et dont l'un au moins est un aimant permanent, constituant un accouplement magnétique. Une caractéristique de l'invention est constituée par l'organe de mesure 8, présentant des caractéristiques d'allongemment correspondant à l'exactitude de la mesure recherchée, flexible et réalisé en un matériau de préférence antimagnétique, cet organe de mesure, par exemple un mètre à ruban ou une chape étant disposé sur au moins un élément de guidage 9, par exemple une poulie, placé dans la tte 3. Dans 1' exemple représenté sur la figure1 les deux btanches de 1' organe de mesure 8 sont enfoncées à la profondeur voulue dans le montant 1 de l'appareil de mesure, ltune des branches de cet organe de mesure étant fixée sur le poids 7 , placé dans le montant 1 de l'instrument, de l'accouplement magnétique, de façon que lorsque entre le poids 6 , fixé sur le flotteur 5 se trouvant sur la surface de liquide, de 1' accou- plement magnétique, et le poids 7 installé dans le montant de l'instrument, il se produit un accouplement magnétique, ce soit le tronçon et la face de l'organe de mesure 8 sur laquelle sont marquées les valeurs de mesure (par exemple en cm ou en litre) indiquant approximativement la hauteur du niveau du liquide qui apparaissent dans le champ visuel de la fendre 2. Sur la partie correspondante de l'autre branche de l'organe de mesure 8, est fixé le poids 10 avantageusement réalisé en un matériau antimagnétique ; les valeurs numériques entières des mesures sont, à des distances appropriées les unes des autres , indiquées par des chiffres (par exemple 147 cm), le long de ltor- gane de mesure 8, des traits de graduation pouvant titre également utilisés dans la zone de ces chiffres.Entre la grandeur des chiffres et leur distance réciproque, ainsi que la grandeur de la fenêtre 2, il existe un rapport grâce auquel, sur les valeurs chiffrées indiquées, il apparat dans le champ visuel de la entre 2, non seulement un chiffre entier, mais au moins loe troSqs/de à hauteur du chiffre voisin. En disposant un organe de mesure suffisamment large et long ou en prévoyant plusieurs organes de mesure juxtaposés, il est possible, avec plusieurs fenêtres, d'arriver à ce que la valeur mesurée soit indiquée en plusieurs unités, (par exemple en centimètre et en pour centrage) L'exemple de réalisation représenté ne comporte aucun organe de mesure 8 sans fin.Un mode de réalisation avec organe de mesure sans fin et un contrepoids est toutefois également réalisable, auquel cas la partie inférieure du montant 1 de l'instrument est également munie d'un élément de guidage , mais ni cet organe de mesure sans fin, ni l'emploi du ou des éléments de guidage inférieurs ne modifient la nature de la solution selon l'invention. La nature de l'invention n'est également pas affectée par le fait que les éléments de guidage sont réalisés sous la forme de tambours d'enroulement sur lesquels, d'une part, l'organe de mesure 8 est enroulé et d'autre part un cable muni dn contrepoids, un ruban , une channe ou autre élément flexible, par exemple un fil d'acier est enroulé de façon que l'organe de mesure 8 se trouve à 11 état tendu dans n'importe quelle po sition. La caractéristique commune des modes de réalisation qui viennent d'entre décrits est qu'il est prévu un organe de mesure 8 constitué d'au moins un élément et qu'il comporte un ou plusieurs éléments de guidage, une ou plusieurs fenttres 2 et que organe de mesure est fixé au poids 7 de l'accouplement magnétique et que simultanément, il est prévu un contrepoids 10 et que ce dernier est raccordé directement ou Indirectement à l'organe de mesure, de façon qu'à chaque niveau de liquide se trouvant dans le réservoir, l'organe de mesure 8 se trouve dans un état tendu correspondant aux besoins'0 Dans un autre mode de réalisation de l'invention l'élément de guidage 9 disposé dans la t8te 3 de l'instrument est réalisé sous la forme d'un tambour d'enroulement muni dlun ressort d'entrainement; ; en plus de ce tambour d'enroulement, on peut également prévoir d'autres éléments de guidage, et entre les constituants précités entre eux et l'organe de mesure 8 , il existe un raccordement grâce auquel dans l'état enroulé sur le tambour , de l'organe de mesure 8 fixé au poids 7 de l'accouplement magnétique, le ressort d1 entrainement ne se trouve tendu que dans une faible mesure, alors que dans l'état déroulé de l'organe de commande 8, il se trouve tendu, c'est-à-dire que l'organe de mesure 8 dans chaque position pendant le processus de mesure, se trouve dans un état tendu correspondandO flans un autre mode de réalisation avantageux selon 'invention,au lieu du tambour d'enroulement,c'est une roue dentée qui est raccordée au ressort et l'organe de mesure 8 qui,dans le cas cité est réalisé sous la forme d'une channe ou d'une bande perforée,engrène dans la roue dentée et les composants précités sont mutuellement raccordés de façon qu'au moins le tronçon de 1' organe de mesure 8 qui se trouve entre le ou les éléments de guidage9 dans la tête 3 et le poids 7,placé dans le montantl, de 1' ac- couplement magnétique se trouve à chaque niveau du liquide,dans un état tendu correspondant. Dans une autre variante avantageuse de l'invention, on n'utilise ni un contrepoids, ni un ressort d'entrainement.Ea pareil cas, on dispose dans la partie inférieure de l'espace interne du montant 1 au moins un élément de guidage, 1' organe de mesure 8 sans fin étant guidé par l'élément de guidage précité et l'élément de guidage supérieur disposé dans la tee 3 de l'instrument sous la forme d'une courroie d'entrainement la branche appropriée de l'organe de mesure étant fixée au poids 7. Chacune des variantes décrites ici convient pour une mesure ou indication de niveau exact satisfaisant en général à toutes les conditions de service. Le dispositif de mesure fonctionne de la façon suivante : Dans l'une des variantes décrites ci-dessus,de préférence dans le mode de réalisation comportant le contrepoids,on peut,en plus des chiffres marqués sur l'organe de mesure8 porter,comme sur les échelles graduées usuelles, des graduations,par exemple par millimètre ou centimètre, et simultanément on placet sur le champ visuel de la fenêtre 2 de la tête 3 de llinstrumentssun indicateur ll,par exemple une flèche ou une ligne,et ce de façon que ltindicateur se situe à un niveau correspondant au niveau du liquide,au trait de graduation ou à un intervalle entre la graduation.L'indicateur 11 peut être réalisé de façon concrète ou simplement dessiné. sur la figure 2, on peut voir un mode de réalisation convenant pour la télécommande,par exemple pour la mise en route ou llar- rêt du moteur électrique de la pompe. Sur un tronçon quelconque de l'organe de mesure 8 représenté ici,on peut placer un ou plusieurs organes de commande 12, de préférence en matériau antimagnétique,et associer au moins un interrupteur 13 à ce ou ces organes de commande. Dans le mode de réalisation représenté, 1' organe de commande 12 est un organe cubique ou prismatique dont plusieurs éléments sont disposés étroitement rapprochés en une rangée dans le sens longitudinal de l'organe de mesure 8, et ce de façon que ces élé mentsssur le tronçon droit de l'organe de mesure 8,constituent une nervure de commande, et que sur le tronçon situé sur l'élément de guidage 9 de 11 organe de mesure 8,ils se trouvent à l'état déployé. Au point de contact de l'interrupteur 13 et de l'organe de commande 12,un élément d'appui 14,de préférence une poulie support, est disposé à coté de ltorg;lne de mesure 8. La nervure de commande constituée par les éléments 12 peut être réalisée sous la forme d'un ressort hélicordal flexible et dense ou de tout autre matériau présentant une faible résistance à la flexion.L'interrupteur 13 peut entre conçu pour une énergie auxiliaire électrique ou pneumatique.L'organe de commande fait saillie en dehors du plan de l'organe de mesure 8 mais une solution en retrait, par exemple une perforation, est également possible. L'invention peut aussi eAtre réalisée sous une forme adaptée pore la lecture à distance et ce en ce sens que le dispositif selon l'invention comporte un dispositif de télévision industrielle dont la caméra est dirigée sur le coté et le tronçon de 11 organe de mesure 8 sur lesquels sont indiquées les valeurs de mesure donnant le niveau du liquide,et dont l'écran est installé à une certaine distance,par exemple dans la chambre de distribution. La version avec lecture télévisée peut être réalisée sous deux formes,la caméra munie de 11 objectif- à distance focale appropriée étant placée à une certaine distance de la fenêtre 2 de la tete 3 de l'instrument, auquel cas, on a également la possibilité d'une lecture locale, on bien la caméra est fermée ,par exemple munie d'un éclairage interne, et raccordée à la fenêtre 2. La solution précitée peut titre également réalisée en associant un écran à chaque réservoir à mesurer, mais également en prévoyant un seul écran dans la chambre de distribution et en faisant apparaltre les valeurs mesurées des différents réservoirs par commutation sur écran L'instrument mesureur et indicateur de niveau selon l'invention fonctionne de la façon suivante : Comme on peut le voir sur les figures, le poids 7 et le contrepoids 10 maintiennent l'organe de mesure 8 en équilibre dans n'importe laquelle de ses positions.Si le niveau du liquide varie, le flotteur 5 s'enfonce ou se soulève et par conséquent, le poids 6 de l'accouplement magnétique, et simultanément le contrepoids 71 sous l'effet de la force magnétique, sont en traSnés, de sorte que sous l'influence du contrepoids 10, organe de mesure 8 se déplace également dans le sens ap proprié êt de la valeur nécessaire. Dans la fenebtre 2 de l'ins- trument, apparaît une valeur numérique indiquant au moins approximativement la valeur mesurée ou le trait de graduation correspondant à la valeur réelle ou encore un intervalle de la graduation.Avec l'aide de 11 indicateur 11, on peut lire facilement et rapidement la valeur exacte. Le mode de réalisation avec le ressort d'entrainement et le tambour d'enroulement fonctionne de façon identique. La différence réside dans le fait qu'ici c'est la force du ressort et non pas le contrepoids qui raidit l'organe de mesure 8, le ressort, lors de l'enfoncement du flotteur 5 étant tendu par l'organe de mesure 8 fixé sur le tambour d'enroulement et en cas de remontée du flotteur 5, le ressort ramène l'organe de mesure 8 en arrière, Dans la solution utilisant une courroie d'entrainement, le fonctionnement est le suivant :: lorsque le poids 7 de l'accouplement magnétique est entraîné par le flotteur 5 ou par le poids 6 fixé à l'intérieur, le poids 7 déplace l'organe de mesure 8 dans le sens approprié et de la valeur nécessaire et lui imprime un mouvement de rota tison. Dans le mode de réalisation adapté à la télécommande, l'or- gane de commande 12 passant devant l'interrupteur enclenche ou déclenche ce dernier, Grâce à la poulie-support 14, on peut éviter que le bras élastique de l'interrupteur 13 déplace de la position voulue l'organe de mesure ou les organes de commande 12 installés dessus. Comme il ressort de la description, le dispositif selon l'invention présente une structure extrtmement simple, un haut degré de fiabilité et une longue durée de vie, et l'instrument convient pour une mesure extr8mement précise et peut être réalisé économiquement. Un avantage particulier réside dans le fait que l'usure des composants mobiles, par exemple le montage des poulies de guidage , n'affecte pas la précisioz41e la mesure. La solution selon l'invention décrite ici constitue un nouveau progrès technique et peut être utilisée avec succès dans la pratique0 REVENDICÂTIONS 1. Appareil mesureur et indicateur numérique de niveau à grande fiabilité et à haute précision pour réservoirs à liquide, comportant au moins une tête munie d'une entre un montant, un flotteur et un accouplement magnétique, caractérisé par le fait qu'il est prévu au moins un organe de mesure avantageusement réalisé en un matériau antimagnétique, flexible et présentant des caractéristiques d'allongement susceptibles de satisfaire aux conditions de précision exigées, organe de commande dont un tronçon est appliqué sur un organe de guidage placé dans la tête de 1' appareil et les valeurs numériques en- tières des mesures étant portées à des distances choisies appropriées sur la longueur de l'organe de mesure, des traits de graduation pouvant avantageusement Qtre marqués dans la zone des valeurs chiffrées, et entre la grandeur, la distance réciproque des valeurs numériques et la grandeur de la fenêtre, il existe un rapport grâce auquel sur les valeurs chiffrées portées sur 1' organe de mesure, il apparat dans le champ visuel de la fenotre , non seulement les nombres sentiers de la valeur mesurée, mais également environ les 3/4 de la hauteur des nombres de la valeur chiffrée voisine, et une des branches de l'organe de mesure étant fixée au poids, disposé dans le montant de l'appareil, de l'accouplement magnétique, et ce de façon que lorsque entre le poids fixé au flotteur se trouvant sur la surface du liquide et le poids disposé dans le montant de l'instrument, il se produit un accouplement magnétique, ce soit le tronçon et la face de l'organe de mesure sur laquelle les valeurs indiquant approximativement la hauteur du niveau sont portées qui apparaissent dans le champ visuel de la entre, un contrepoids étant en même temps raccordé directement ou indirectement à organe de mesure, et ce de façon que le tronçon de l'organe de mesure, se trouvant entre les organes de guidage disposés dans la tête et le poids, se trouvant dans le montant, de l'accouplement magnétique, soit tendu de façon appropriée pour n'importe quel niveau du liquide contenu dans le reservoir. 2. Appareil mesureur et indicateur de niveau selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que l'appareil est muni d'un ressort d'entrainement auquel est ou sont raccordés le ou les organes de mesure, de façon qu'au moins le tronçon de l'organe de mesurer se trouvant entre 1' organe de guidage disposé dans la tête et le poids placé dans le montant, de l'accouplement ma magnétique, se trouve dans un état de tension appropriée quel que soit le niveau du liquide contenu dans le réservoir. 3. Appareil mesureur et indicateur de niveau selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que dans la partie inférieure de l'espace interne du montant de l'appareil, est installé au moins un organe de guidage et que l'organe de mesure réalisé sans fin est guidé la marnière~ d'une courroie d'eArMhemetpr ltorede guidage précité ainsi que par l'organe de guidage disposé dans la tête. 4. Appareil mesureur et indicateur de niveau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé par le fait que dans le champ visuel de la fenêtre de l'appareil, est disposé un indicateur placé à une hauteur correspondant aux marques indignant la hauteur du liquide. 5. Appareil mesureur et indicateur de niveau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 , caractérisé par le fait que l'organe de mesure comporte au moins un organe de commande et qu'à ce dernier est associé au moins un interrupteur et qu'au moins un élément-support est prévu au point de contact entre l'interrupteur et l'organe de mesure. appareil mesureur et indicateur de niveau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 , caractérisé par le fait que l'appareil comporte un dispositif de télévision industrielle dont la caméra est dirigée vers le tronçon et le c8té de l'organe de mesure sur lesquels sont portées des valeurs de mesure indiquant approximativement le niveau du liquide et dont l'écran est disposé à une certaine distance. 7. Appareil mesureur et indicateur de niveau selon la revendication 6 caractérisé par le ,ait que la caméra est munie d'un objectif à distance focale appropriée et est assemblée à la fenêtre prévue dans la tete. 8. Appareil mesureur et indicateur de niveau selon la revendication 6 caractérisé par le fait que la caméra du dispositif de télévision est munie d'un objectif à distance focale appropriée et est séparée de la fenêtre disposée dans la tete.