Brevet FR2439983A1 — publié le 19800523

La présente invention concerne la mesure, le contrôle,la régulation du niveau de la surface libre d'un liquide ou de la surface de séparation de 2 liquides . Elle s applique en particulier aux métaux en fusion,aux liquides agressifs,à la détection de la pol ution superficielle des nappes d eau par des hydrocarbures. Des dispositifs connus de mesures de niveaux de liquides utilisent des systèmes manométriques ou des systèmes capacitifs . Des canalisations ou des sondes associées à ces systèmes plongent dans le milieu à mesurer . Ils ne peuvent pas convenir dans le cas de métaux liquides ou de certains liquides agressifs . Les sondes capacitives se recouvrent de métal solidifié,les canalisations se bouchent ou les matériaux se détériorent . En outre,les liquides à contrôler peuvent être altérés par les pièces en contact et dans le cas des milieux biphasiques ces dispositifs sont généralement inopérants. Le dispositif suivant I'invention ne présente pas ces inconvénients puisqu'il évite tout contact physique avec la surface du liquide ou la surface de séparation des 2 liquides,en travaillant à distance de cette surface. Le dispositif comprend FIV.1 une électrode E ,qui sera généralement de forme plane,isolée électriquement . Elle constitue avec la surface S d'un liquide L conducteur un condensateur dont la valeur de la capacité électrique est donnée par la formule:C = K S / e K : constante diélectrique du milieu entre les 2 électrodes S : surface de l'électrode e : distance entre les 2 électrodes Ce condensateur est connecté à un capacimètre électronique de caractéristiques métrologiques convenables réalisé selon un des principes bien connus des spé cialistes.Selon un des modes de réalisations de 1 l'inventiJn,la sonde est soli daire d'un mécanisme de translation motorisé M dont le mouvement d'avance ou de recul est commandé par les écarts du signal électrique issu du capacimètre P, par rapport à une valeur de consigne V qui détermine la distance de la sonde au plan du liquide considéré . La position du mécanisme de translation donne,à une constante près,le niveau de la surface du liquide considéré .Cette position peut délivrer selon des techniques connes une information électrique ou pneumatique pour mesurer,contrsler,ou réguler le niveau du liquide . Ce mode de réalisation permet de suivre avec précision de grandes variations de niveaux. Dans le cas où les variations de niveau ne sont pas de grande amplitude,le signal électrique issu du capacimètre ,dont la loi de variation en 1 / e est hyperbolique, peut être utilisé directement ou envoyé dans un opérateur (circuit électronique classique) qui,en le multipliant par la fonction inverse,lui rendra sa linéarité. Le dispositif,ob3et de l'invention,peut être utilisé dans tous les cas où une mesure de position sans contact avec le liquide ou un des liquides5dans le cas de milieux biphasiques doit être effectuée de façon précise et tout particulièrement lorsque la nature des surfaces dont on veut connattre la position ne se prête pas à l'utilisation de moyens plus classiques Une application particulièrement intéressante est la mesure et la régulation du niveau de métaux en fusion Selon un autre mode de réalisation de l'invention.illustré à titre d'exemnli LitL en FIG.2,dans le cas ae 2 liquides de nature ditrerente/dont on veut mesurer le niveau de la surface de séparation S,l'électrode E baigne dans la couche du liquide tv;rieur qui constitue le diélectrique de coefficient K du milieu entre cette électrode et la surface du liquide sous-Jacent . Comme précédemment la valeur de consigne V détermine la distance de la sonde à la surface de séparation des 2 liquides ,ou,dans le cas où l'amplitude des variations de niveau de la surface de séparation est limitée, le signal issu du capacimètre peut être utilisé directement ou à travers un opérateur pour en donner la mesure. Une des applications de cette disposition est la mesure du niveau de la surface de séparation d'une nappe d'eau sous-Jacente à une nappe d'hydrocarbure. Selon un autre mode de téalisation illustré à titre d'exemple en FIG.3,et en restant dans le cas de 2 liquides,la sonde E est flottante ou portée par un flotteur F qui la maintient à un niveau déterminé par rapport à la surface libre du liquide supérieur . Ce niveau peut être la surface libre ou en être voisin. Dans ces conditions le dispositif permet de mesurer l'épaisseur d de la couche du liquide supérieur qui joue le rôle de diélectrique de coefficient K par rapport au liquide sous-jacent qui constitue la deuxième électrode du conden sateur Une des applications de cette disposition est la mesure de la pollution superficielle d'une nappe d'eau par des hydrocarbures, le contrôle des rejets de raffineries dans des émissaires ou dans des nappes. Les dispositions de la présente invention restent applicables avec des électro- des de forme quelconque,non planes,ou des électrodes constituées par des fils métalliques de diamètre et longueur appropriés utilisés isolément ou en nappes, ces électrodes et ces fils pouvant etre employés nus ou revêtus d'isolants électriques. REUENDICATICNS 1 - Dispositif permettant de détecter sans contact le niveau de la surface de séparation d'un liquide et d'un milieu différent, caractérisé par le fait qu'il comporte une électrode située à une certaine distance de la surface de séparation du liquide qui constitue avec celle-ci un condensateur électrique dont la valeur est mesurée par un capacimètre électronique. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la surface de séparation peut être celle de deux liquides de natures différentes. 3 - Dispositif caractérisé par le fait que ltélectrode peut être plongée dans le liquide ou l'un des liquides. 4 - Dispositif caractérisé par le fait que l'électrode peut être portée par un flotteur sur la surface du liquide ou d'un des liquides. 5 - Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que le signal électrique issu du capacîmetre permet de détecter ou de mesurer le niveau de la surface de séparation par rapport au niveau de l'électron 6 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le signal électrique issu du capacimètre commande un servomécanisme qui assujettit l'électrode a suivre les variations du niveau de la surface de séparation, la position du servomécanisme donnant ainsi la mesure du niveau. 7 - Dispositif selon les revendications 1,2,3 et 4 caractérisé par le fait qu'il peut être utilisé pour la régulation du niveau de la surface de séparation d'un liquide et d'un milieu différent ou de deux liquides.