Brevet FR2454609A1 — publié le 19801114

La présente invention concerne une installation de mesure du niveau de liquide résiduel contenu dans un récipient clos, à parois opaques, tel qutune bouteille de gaz liquéfié On a déjà propose d'utiliser, pour le controle automati que du niveau de gaz liquéfié contenu dans une bouteille métallique destinée à le transporter, des installations de mesure qui comprennent une source de rayonnement électromagné- tique à haute énergie omettant un faisceau dirigé vers linté- rieur du récipient, un détecteur électromagnétique disposé de façon à recevoir le faisceau après qu'il a traverse' le réci- pient, et un ensemble électronique apte à traiter le signal d'information fourni par le détecteur de façon à engendrer un signal de sortie représentatif du niveau de liquide contenu dans le récipient. Dans un premier type d'installations de ce genre, la source de rayonnement électromagnétique et le détecteur sont situés de part et d'autre du récipient, dans un même plan de mesure sensiblement horizontal, et la comparaison du signal de sortie de l'ensemble électronique avec une valeur de consigne permet de déterminer si le niveau du liquide dans le récipient est situé au-dessus ou en dessous du plan horizontal précite. Le principal inconvénient des installations de ce premier type est qu'elles ne peuvent être valablement utilisées qu'en tout ou rien, ctest-à-dire en discontinu. Dans un second type d'installations de ce genre, la source de rayonnement électromagnétique émet un faisceau qui est dirigé vers ltintérieur du récipient de manière à traverser le liquide sur sa hauteur entre le fond du récipient et la surface libre du liquide en sorte que le signal d'information fourni par le détecteur varie en fonction continue du niveau du liquide contenu dans le récipient, Linconvénient principal des installations de ce deuxième type réside dans le fait quelles conviennent plus à un contrôle de niveau de remplissage qutà un contrôle de niveau de liquide résiduel contenu dans un récipient avant son remplissage. Le but de l'invention est de réaliser une installation de mesure du genre précité qui est particulièrement adaptée à la mesure du niveau de liquide résiduel contenu dans un récipient tel qu'une bouteille de gaz liquéfié avant son remplissage. A cette fin, ltinstallation de mesure du niveau de liquide residuel selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte deux sources de rayonnement électromagnétique à haute énergie émettant respectivement un premier faisceau qui est dirigé horizontalement vers ltintérieur du récipient de manière à le traverser au-dessus du niveau du liquide et un deuxième faisceau qui est dirigé obliquement vers I'intérieur du récipient, dans le même plan vertical que le premier faisceau, de manière à traverser le liquide entre le fond du récipient et la surface libre du liquide, un détecteur électromagnétique disposé dans le plan vertical précité de façon à recevoir les deux faisceaux après qu'ils ont traversé le récipient et un ensemble électronique apte à traiter le signal d'information fourni par le détecteurs Ltaxe du détecteur est de préférence orients de manière que les deux faisceaux soient disposés symétriquement par rapport à cet axe de façon à avoir unie dispersion la plus identique possible entre les deux sources. DXautres caractéristiques et avantages de ltinvention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, et sur lequel . la figure l est une vue schématique dune installation de mesure réalisée selon l'invention ; et . la figure 2 est une vue partielle du récipient de la figure 1 montrant les trajets des deux faisceaux de rayonnement. On a représente sur la figure 1 un récipient 10 à paroi opaque contenant un résidu de liquide dont il convient de mesurer le niveau. Dans le mode de réalisation représent8, le récipient 10 est constitué par une bouteille classique, en acier, de forme générale cylindrique contenant un résidu de gaz liquéfié tel que du butane ou du propane dont il stagit de mesurer le niveau0 Le récipient 10 est amené au poste de mesure par une channe de manutention classique (non reprosentée), la position du récipient au droit de ltinstallation de mesure étant déterminée de façon précise par des moyens de guidage appropriés tels qu'une chaine de manutention 12 et des rives 14 et 16 montées sur un support fixe 18. L'installation de mesure comprend une première source 20 de rayonnement électromagnétique à haute énergie, telle qu'une source au césiumS pourvue d'un blindage 22 et apte à émettre au travers dtun collimateur 24 un étroit faisceau 26 de rayons y qui est dirigé horizontalement vers ltintérieur du récipient 10 de manière à le traverser au-dessus du niveau 28 du liquide résiduel contenu dans le récipient. Ltinstallation comprend en outre une deuxième source 30 de rayonnement électromagnétique à haute énergie, telle qu'une source au césium, pourvue d'un blindage 32 et apte à émettre au travers d'un collimateur .34 un étroit faisceau 36 de rayons y dirigé obliquement vers l'intérieur du récipient, dans le même plan vertical que le premier faisceau 26-de manière à traverser le liquide entre le fond du récipient 10 et la surface libre du liquide. Les sources 20 et 30 sont munies respectivement de volets en plomb 38 et 40 à commande par vérin destinés à obturer lesdites sources au moment voulu, comme indiqué plus loin. Ces sources sont avantageusement constituées par des sources au césium 137 du type scellé dans un container en plomb, dont ltac- tivitó dtorigine est de 25mCi. Linstallation comporte en outre un détecteur électromagnétique 42, disposé dans le meAme plan vertical que les faisceaux 26 et 36 de façon à recevoir ces deux faisceaux après qutils ont traversé le récipient. Ltaxe X-X du détecteur 42 est orienté de manière que les deux faisceaux soient disposés symétriquement par rapport à cet axe. Si lton suppose que les faisceaux 26 et 36 font entre eux un angle ils forment alors avec 1taxe X-X du détecteur 42 deux angles de de part et d'autre dudit axe. 2 Sn pratique, l'angle doit être choisi en fonction de la géométrie des équipements de manutention de sorte que le faisceau 36 puisse passer entre la chaine de manutention 12 et la rive 14. Le détecteur 42 est constitué essentiellement d'un capteur de rayonnement relativement sensible tel qutun ensemble cristal-photo-i-.iultiplîcateur. Le détecteur 42 émet, lorsqu'vil est soumis aux rayons émergeant du récipient 10, un signal d'information qui est un signal de comptage des photons y provenant de la source 30 et un signal de décomptage des photons y provenant de la source 20. Ces signaux sont prélevés et envoyés sur un ensemble électronique de traitement 44 comprenant un correcteur de mesure de l'épaisseur de paroi mesuré obliquement et un circuit séquen tiel piloté par une horloge permettant de sélectionner la mesure et de séparer deux signaux de sortie correspondant respectivement au comptage des photons y du faisceau 36 ayant traversé le récipient 20 et au dé comptage des photons y du faisceau 26 ayant traversé le récipient 10. Les signaux de sortie sont envoyés à l'entrée dtun compteur-décompteur numérique 46 couplé à un comparateur numérique 48 programmable par un ensemble 50 servant à afficher une valeur de consigne de façon à commander un mécanisme d'éjection 52 du récipient si le niveau du liquide résiduel contenu dans ce dernier est supérieur à un certain seuil déterminé en fonction de la valeur de consigne précitée. Le principe de base du fonctionnement de linstalla- tion de mesure de l'invention résulte dans la mesure de ltaffaiblissement d'un rayonnement y émis par une source de césium et traversant le liquide résiduel. Le rayonnement parvenant au capteur de mesure est de la forme N No e - x où No t Rayonnement initial de la source N : Rayonnement parvenant au capteur p : Densité du milieu placé entre source et récepteur x : épaisseur de milieu. La précision de mesure étant altérée par ia présence des parois du récipient dont l'épaisseur est variable d'un récipient à l'autre, on effectue successivement deux mesures sur chaque récipient à partir de deux sources identiques. Chaque mesure s'effectue en deux temps en suivant la séquence indiquée ci-après. Au temps t le récipient entre dans le poste de o mesure et actionne un palpeur "présence récipient" qui commande le cycle de mesure suivant - Pendant 0,5 s Temps de pause, - Pendant 1,5 s Mesure du rayonnement émis par la source 30, (source oblique) - Pendant 0,5 s Temps de pause, - Pendant 1,5 s Mesure du rayonnement émis par la source 10 (source horizontale) - Pendant 0,5 s Exploitation du signal d'éjection éven tuel L'obturation des sources 20 et 30 est obtenue en déplaçant leurs volets respectifs aux instants t0, tl = t + 2 s et t2 = t + 4 s. o 2 o L'ensemble 44 qui comprend un correcteur de mesure prend en compte les épaisseurs de parois différentes suivant que la mesure du rayonnement est effectuée en oblique (source 30) ou en horizontal (source 20). Si l'on se réfère à la figure 2, on constate que le faisceau 26 traverse deux fois une paroi d'épaisseur e et que le faisceau 36 traverse d'abord le fond du récipient sur une longueur x1 = e , puis le liquide sur une longueur h et la sin &alpha; paroi latérale du récipient sur une longueur x2 = # . cos &alpha; Lorsque le récipient est vide on mesure Nob N N où Nob désigne le rayonnement de la source oblique 30 après traversée du récipient 10 et NH désigne le rayonnement de la source horizontale 20 apres traversée du récipient 10c Si lon désigne par 1 la densité du matériau métallique constituant la paroi du récipient, cest-à-dire généralement de l'acier, on peut écrire les relations suivantes pour le récipient vide NH= No o - 12e Nob = No e - 1 (x1+x2) Etant donné que x1 + x2 = o (sin&alpha; / + cos&alpha; ) = ke, on en déduit : ke Nob = No e - 1 ke et par suite : Nob - N H = No e 1 llî ke - No e - 1 2e Lorsque la bouteille contient un résidu liquide, le rayonnement 36 traverse le liquide sur une longueur h , on mesure Nob N N H NH= No e - 12o (même valeur que précédemment) Nob = No e h . e 1 ke (p désignant la densité du résidu liquide) Nob - NH = No e -,1 P h P1 ke ~ N0 e ,u12e Ce coefficient k est pris en compte par le correcteur de mesure 160 Il faut noter que la mesure peut aussi être faite en mesurant d'abord le rayonnement horizontal et ensuite le rayonnement oblique, de façon à avoir? un temps plus long pour stabiliser le liquide à l'intérieur du récipient (effet de vague). L' installation de l'invention permet de mesurer de façon suffisamment précise le niveau de résidu de liquide contenu dans une bouteille de gaz liquéfié et d'écarter les bouteilles dont le niveau de résidu est supérieur à un seuil prédéterminé. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la mesure du niveau d'un liquide résiduel contenu dans une bouteille de gaz liquéfié à paroi cylindrique et qu'elle trouve une application générale au contrôle du niveau d'un résidu de liquide contenu dans un récipient de forme quelconque0 REVENDICATIONS 1. Installation de mesure du niveau de liquide résiduel contenu dans un récipient à paroi cylindrique opaque, caractérisée en ce qu'elle comporte deux sources de rayonnement électromagnétique à haute énergie émettant respectivement un premier faisceau qui est dirigé horizontalement vers ltinté- rieur du récipient de manière à le traverser au-dessus du niveau du liquide et un deuxième faisceau qui est dirigé obliquement vers ltintérieux du récipient, dans le même plan vertical que le premier faisceau, de manière à traverser le liquide entre le fond du récipient et la surface libre du liquide, un détecteur électromagnétique disposé dans le plan vertical précité de façon à recevoir les deux faisceaux après qu'ils ont traversé le récipient et un ensemble électronique apte à traiter le signal d'information fourni par le détecteur. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe du détecteur est orienté de manière que les deux faisceaux soient disposés symétriquement par rapport à cet axe. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble électronique de traitement comprend un correcteur de mesure de ltépaisseur. de paroi mesurée obliquement et un circuit séquentiel piloté par une horloge permettant de sélectionner la mesure et de séparer deux signaux de sortie correspondant respectivement au comptage des photons y du deuxième faisceau ayant traversé le récipient et au dé comptage des photons y du premier faisceau ayant traversé le récipient. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux signaux de sortie sont envoyés à l'entrée d'un compteur-décompteur, 5. Application dcune installation selon l'une des revendications 1 à 4 à une chaine de conditionnement de récipients de gaz liquéfiés à paroi cylindrique opaque pour mesurer le niveau de liquide résiduel contenu dans chaque récipient avant son remplissage.