Brevet FR2490813A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne un capteur de niveau de fluide, utilisable par exemple pour la mesure du niveau d'eau dans les machines à laver. L'invention a plus précisément pour objet un capteur de niveau de fluide de type rhéostatique. I1 est classique d'utiliser des capteurs de niveau de fluide possédant une piste résistive formée par exemple d'un fil ou bobinage rhéostatique sur laquelle se déplace un curseur relié selon différents dispositifs à un flotteur déplaçable verticalement selon le niveau du fluide. Ce type de capteur nécessite un nombre de pièces assez élevé, ce qui rend son montage délicat. D'autre part, un tel type de capteur est très sensible aux "effets de vague" du fluide, la précision de l'information fournie par un tel capteur est donc tout à fait relative. Enfin, ce type de capteur est parfois placé dans des fluides particulièrement corrosifs. I1 est donc nécessaire, soit d'assurer l'étanchéité du capteur, tout en gardant une liaison entre le flotteur et le curseur, soit d'utiliser des matériaux qui résistent bien aux fluides corrosifs. Ces impératifs élèvent singulièrement le prix de tels capteurs. La présente invention vient proposer un nouveau type de capteur de niveau de fluide de type rhéostatique, de structure simple ce qui permet un montage rapide et robuste, et qui tout en étant parfaitement étanche, soit d'un prix de revient inférieur aux capteurs de niveau de fluide de type rhéostatique, précédemment connus. La présente invention propose un nouveau type de capteur de niveau de fluide qui soit de montage simple et rapide, dans lequel les éléments de piste résistive et des éléments conducteurs sont isolés et protégés du fluide et qui soit peu sensible aux effets de vague du fluide. A ces fins, la présente invention propose un capteur de niveau composé d'une enveloppe souple, de section sensiblement rectangulaire, déformable et étan che, allongée verticalement et qui contient sur la plus grande partie de sa hauteur deux pistes résistives se faisant face, de telle façon que la pression du fluide déforme et comprime ltenveloppe souple afin de mettre en contact les zones inférieures des deux pistes résistives jusqu'au niveau du fluide. Suivant un mode de réalisation préféré lten- veloppe souple contient une piste résistive et une piste conductrice se faisant face. La piste résistive et la piste conductrice sont mises en contact sur leur zone inférieure Jusqu'au niveau du fluide grâce à la déformation de l'enveloppe souple dbe à la pression du fluide. Suivant un mode de réalisation avantageux, les deux pistes sont fixées en vis-àvis sur la paroi interne de ltenveloppe souple de façon à venir en contact lors de la compression de l'enveloppe souple. Suivant un autre mode de réalisation préféré, l'enveloppe souple déformable contient en outre une colonne centrale rigide sur laquelle est fixée la piste résistive. De préférence, la piste résistive est constituée d'un ressort à spires Jointives en cuivre béryllium. Suivant un autre mode de réalisation avantageux, l'enveloppe souple est insérée dans un tube rigide, et un flotteur, engagé par le bas du tube comprime l1en- veloppe souple au niveau de l'interface fluide-air, afin de mettre en contact les zones inférieures des deux pistes Jusqu'au niveau du fluide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur les quels - la figure 1 représente une vue en coupe verticale du capteur suivant un mode de réalisation - la figure 2 représente une vue en coupe verticale du capteur représenté sur la figure 1, lorsque un fluide vient à mi-hauteur du capteur - la figure 3 représente une vue en coupe selon la ligne de coupe III-III du capteur wprésenté à la figure I - la figure 4 représente une vue en coupe selon la ligne de coupeW-lV du capteur représenté à la figure 2 - la figure 5 représente une section du profilé d'enveloppe suivant une variante de réalisation - la figure 6 représente une coupe verticale du capteur suivant une autre variante de réalisation - la figure 7 représente une coupe verticale du capteur représenté sur la figure 6, lorsque un fluide vient à mi-hauteur du capteur - la figure 8 représente une vue en coupe selon la ligne de coupe V-V du capteur - la figure 9 représente une vue en coupe verticale du capteur suivant une autre variante de réa- lisation. Le capteur de niveau de fluide à piste résistive, tel que représenté à la figure 1, comprend une enveloppe 7 souple, de section sensiblement rectangulaire, déformable et étanche, allongée verticalement. Cette enveloppe souple 1 est fixée de façon étanche sur deux supports 2 et 3. Le support 2 est fixé au fond 13 de la cuve contenant le fluide 4 et vient enserrer la partie inférieure de l'enveloppe 1, tandis que le support 3 est lui fixé en haut de la cuve, selon des moyens non représentés, au-dessus du niveau haut maximum du fluide, ce support 3 entoure et recouvre la partie supérieure de l'enveloppe 1. Les éléments contenus à l'intérieur de l'en- veloppe 1 sont ainsi isolés et protégés du fluide 4 extérieur qui peut dans certains cas avoir des propriétés corrosives. Cette enveloppe ? contient une piste résistive 5 et une piste conductrice 6 dont la longueur est au moins égale à la distance séparant le niveau bas minimum et le niveau haut maximum du fluide 4 dont on désire mesurer le niveau. La piste résistive 5 et la piste conductrice 6 sont fixées à l'aide d'un moyen quelconque classique tel qu'un collage, en vis-å-vis, sur la paroi interne de ltenveloppe souple, comme cela est représenté sur la figure 3. Ces deux pistes résistives 5 et conductrice 6 sont également enserrées dans le support inférieur 2 comme il est montré à la figure 1. L'extrémité supérieure de chacune de ces deux pistes est reliée à un conducteur, respectivement 7 pour la piste résistive 5, et 8 pour la piste conductrice 6. Les conducteurs 7 et 8 traversent le support supérieur 3 par des orifices verticaux 9 et 10 ménagés dans celui-ci, ces conducteurs 7 et 8 se terminent par des bornes Il et 12 disponibles au-dessus du capteur. En absence de pression la piste résistive 5 et la piste conductrice 6 ne sont en contact que par leur partie inférieure, enserrée dans le support inférieur 2. La résistance que l'on peut mesurer entre les bornes 71 et 12 est alors maximum. Lorsque le fluide 4 vient à monter dans la cuve, il exerce une pression qui tend à comprimer l'en- veloppe souple 1, et par le fait même à augmenter la zone de contact entre la piste résistive 5 et la piste conductrice 6. La variation de résistance ainsi mesurable entre les bornes 11 et 12 est sensiblement linéaire en fonction de la variation du niveau du fluide. L'enveloppe souple 1 est formée d'un matériau présentant une élasticité suffisante pour permettre la séparation des pistes résistives et conductrices lorsque la pression du fluide disparatt. Les orifices 9 et 10 pratiquées dans le support supérieur 3 permettent d'autre part de maintenir la partie interne de l'enveloppe 1 à la pression atmosphérique ce qui évite de comprimer l'air contenu dans l'enveloppe 1 lorsque le niveau du fluide 4 s'élève, ce qui aurait pour effet de fausser la mesure. Dans un mode de réalisation avantageux, la paroi de l'enveloppe souple est munie de deux bourrelets pleins de part et d'autre des surfaces de fixation des pistes résistives 5 et conductrice 6 tel que représenté en 14 et 15 sur la figure 5 de façon à assurer la rigidité du capteur. La section de l'enveloppe 1 est ainsi définie selon la rigidité souhaitée du capteur en fonction de facteun tels que la hauteur de l'enveloppe et la densité du fluide. Suivant une variante de réalisation du capteur représentée sur la figure 6, la rigidité du capteur est assurée à l'aide d'une colonne centrale rigide 16, sur laquelle est fixée la piste résistive 5. La piste conductrice 6 peut être, soit fixée sur la paroi interne de l'enveloppe 1 comme il est représenté à la figure 1, soit fixée par son extrémité inférieure sur le support inférieur 2 et par son extrémité supérieure à un élément de liaison 26. Dans ce dernier mode de réalisation, la piste conductrice devra présenter une élasticité de rappel suffisante pour s'écarter de la piste résistive lorsque la pression du fluide disparaît.A cette fin, le support supérieur est formé d'une bague 17 sur laquelleoet montée de façon étanche l'enveloppe 1, et d'une douille de fixation 18 servant au montage de l'ensemble, emmanchée à force dans la bague 17. L'élément de liaison 26 relié à lex- trémité supérieure de la piste conductrice est introduit dans un orifice 27 de la douille de fixation 18 et fixée solidairement à celle cive Le déplacement en translation de la douille de fixation 18 par rapport à la colonne rigide 16 centrale permet de régler la tension de la piste conductrice 6 et par le fait mime de régler son élasticité, de façon à assurer le rappel de la piste conductri ce 6 quand la pression du fluide 4 disparaît. Le support inférieur 2 sur lequel est égales ment monté de façon étanche l'enveloppe 1 possède du côté des pistes résistive 5 et conductrice 6 un évidement 19 qui évite d'enserrer les pistes résistive 5 et conductrice 6 entre ledit support inférieur 2 et l'enveloppe 1 ce qui permet de séparer les extrémités inférieures des deux pistes lorsqu'aucune pression n'est appliquée au capteur et d'obtenir ainsi un capteur sensible à des variations minimes du niveau du fluide dans la partie basse de la cuve. Ce capteur fonctionne sensiblement suivant le mode précédemment décrite Cependant, seule la piste - conductrice 6 est ici déformée sous leeffet de la pression pour venir en contact avec la piste résistive 5, fixée sur la colonne rigide 16, comme il est représenté sur la figure 8. Le rappel de cette piste conductrice visant à séparer la piste conductrice 6 et la piste résistive 5 lorsque la pression du fluide disparait est assuré soit grSce à l'élasticité de l'enve- loppe quand la piste conductrice est fixée sur la paroi interne de celle-ci, soit grâce à l'élasticité propre de la piste conductrice quand la piste conductrice n'est pas fixée sur la paroi interne de l'enveloppe 1, comme il est représenté- sur la figure 6. Suivant une autre variante de réalisation représentée à la figure 9 l'enveloppe souple 1 est insérée dans un tube rigide 20 vertical. Un flotteur 21 est engagé par l'extrémité inférieure du tube. Les dimensions extérieures du flotteur 21 sont telles que lorsque le flotteur 21 se déplace verticalement dans le tube 20, suivant les variations du niveau du fluide 4, il comprime l'enveloppe souple 1 ce qui a pour effet de mettre en contact la piste rdsistive 5 et la piste conductrice 6. Ce flotteur permet donc d'accroître la pression du contact entre les deux pistes, au niveau de l'interface fluide-air, d'autre part le flotteur est protégé des effets de vague du fluide gracie au tube 20. Ce dispositif permet donc d'améliorer la précision de la mesure. La piste résistive 5 suivant un mode de réalisation simple est constituée d'une piste de graphite. La piste conductrice peut être constituée d'une lame métallique ondulée, ce mode de réalisation a toutefois le désavantage de n'assurer le contact entre la piste conductrice 6 et la piste résistive 5 qu'au niveau des ondulations, le contact est donc discontinu, ce qui affecte la précision de la mesure. De préférence, la piste conductrice est donc constituée d'un ressort à spires Jointives en cuivre berylium. Le contact entre la piste résistive 5 et la piste conductrice 6 ne présente alors pratiquement pas de discontinuité. A un tel capteur de niveau de fluide à piste résistive on pourra en outre adjoindre une thermistance 22 telle que représentée sur la figure 7. Cette thermistance22, insérée dans le support 2 est reliée d'une part à un conducteur 23 traversant la douille de fixation 18 par un orifice -24 et se terminant par une borne 25, d'autre part à l'extrémité inférieure de la piste conductrice 6, l'information correspondant à la mesure de la température du fluide sera alors disponible entre les bornes 12 et 25 du capteur. De façon générale, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive, caractérisé par le fait qu'il est composé d'une enveloppe 1 souple, déformable et étanche, allongée verticalement, qui contient sur la plus grande partie de sa hauteur, deux pistes résistives 5 et 6 se faisant face de telle façon que la pression du fluide déforme et comprime l'enveloppe souple afin de mettre en contact les zones inférieures deux deux pistes résistives jusqu'au niveau du fluide. 2 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la piste résistive 6 est remplacée par une piste conductrice. 3 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les deux pistes 5 et 6 sont fixées en vis-à-vis sur la paroi interne de l'enveloppe souple 1 de façon à venir en contact lors de la compression de l'enveloppe souple. 4 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la paroi de l'enveloppe souple 1 est munie de deux bourrelets pleins de part et d'autre des surfaces de fixation des pistes 5 et 6, de façon à assurer la rigidité du capteur. 5 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'enveloppe souple déformable 1 contient en outre une colonne centrale rigide 16 sur laquelle est fixée la piste résistive 5. 6 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la piste conductrice 6 est consti tuée d'un ressort à spires jointives en cuivre béryllium. 7 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé tar le fait que la piste conductrice 6 est cons- tituée d'une lame métallique ondulez 8 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon l'une des revendications 1 à 7, caracte risé par le fait que les pistes résistives sont cons tituées de graphite. 9 - Capteur de niveau de fluide à piste ré- sistive selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'enveloppe souple 1 est insérée dans un tube rigide 20 et par le fait qu'un flotteur 21, engagé par le bas du tube 20, comprime l'enveloppe souple 1 au niveau de l'interface fluideair, afin de mettre en contact les zones inférieures des deux pistes Jusqu'au niveau de fluide 10 - Capteur de niveau de fluide à piste résistive selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait qu'unie thermistanee22 est insérz dans le support 2 et que l'une des bornes de cette thermistance est reliée à l'extrémité inférieure de la piste conductrice 6, les informations oorrespondant au niveau et à la temPérature du fluide étant ainsi disponibles sur trois bornes du capteur.