Brevet FR2514133A1 — publié le 19830408

L'invention concerne un appareil destiné à l'indication visuelle du niveau d'un liquide contenu dans des chaudières, des récipients, des réservoirs ou similaires, comprenant un tube externe en liaison avec le récipient et portant un flot- teur qui contient un dipôle magnétique permanent. L'appareil est apte à positionner de petits cylindres externes en faisant changer la couleur de certains d'entre eux et en indiquant ainsi le niveau correspondant du liquide. Ledit dip 8 le magnétique permanent est orienté automatiquement par lesdits petits cylindres magnétiques externes, du fait qu'il est monté pour pouvoir tourner sur un axe et soumis au champ desdits petits cylindres magnétiques. L'invention concerne un appareillage destiné à l'indica- tion visuelle du niveau d'un liquide contenu dans des chau- dières, des récipients, des réservoirs ou similaires, fonc- tionnant au moyen d'un flotteur qui contient un dipôle magné- tique permanent apte à faire tourner une série de dipôles magnétiques ayant des faces de deux couleurs différentes, susceptibles d'indiquer la position atteinte par le flotteur. On connait dans ce domaine de la technique des indicateurs de niveau fonctionnant selon le principe des vases communi- cants qui, dans le but d'être utilisés en contact avec des liquides chimiquement agressifs, à haute pression, à haute température, polluants pour l'ambiance, dangereux ou nocifs pour l'homme, inflammables ou explosifs, ou encore à l'inter- face entre deux phases liquides d'égales caractéristiques optiques, sont réalisés au moyen d'un flotteur contenant un aimant permanent, inséré dans un tube métallique amagnétique communiquant avec le récipient de liquide pour en indiquer le niveau. A l'extérieur du tube est raccordée une petite colonne contenant une série de dip 8 les magnétiques rotatifs autour d'un axe perpendiculaire à celui de la magnétisation, qui présentent deux faces diversement colorées. Le passage du flotteur pourvu de l'aimant à l'intérieur du tube communiquant avec le récipient provoque la rotation des dipôles et change donc la couleur visible sur la partie avant de la petite colonne de dipôles, qui est réalisée en un maté- riau transparent Il est ainsi possible de voir une section de dipôles montrant une couleur (par exemple du rouge) correspon- dant à la phase liquide,une section dans laquelle les dipôles présentent la face opposée (par exemple de couleur blanche) correspondant à la phase gazeuse (ou d'un liquide plus léger), et une section correspondant au niveau de l'interface, dans laquelle un ou plusieurs dipôles sont en position de rotation incomplète due à la perturbation du champ magnétique provoquée par le flotteur contenant l'aimant. Dans la technique connue jusqu'ici subsistait le problème de maintenir l'aimant inséré dans le flotteur dans une posi- tion bien définie, présentant une polarité toujours tournée vers les dipôles colorés de la petite colonne, afin de pouvoir exercer son action en vue de la rotation des dipôles. La solution adoptée jusqu'ici présentait des inconvénients dus au poids important de l'élément magnétique, ou à la néces- sité d'introduire dans le tube des éléments de guidage du flotteur, ce qui augmentait le coût et la possibilité d'irré- gularités de fonctionnement. Ces inconvénients ont été évités grâce à la présente invention qui utilise un système de montage de l'élément magnétique dans le flotte'ur permettant d'éliminer les éléments de guidage internes dans le tube et d'utiliser dans le même temps un aimant de dimensions limitées. A l'intérieur du flotteur, constitué par exemple par un cylindre creux fermé à ses extrémités, l'aimant permanent est monté de manière à être libre de tourner autour de l'axe longitudinal du cylindre. Ledit aimant est donc à même de s'orienter en fonction de l'action d'un champ magnétique externe, tel que celui engendré par les dipôles magnétiques rotatifs de la colonne indicatrice de niveau L'orientation de l'aimant est donc indépendante de celle du cylindre flotteur qui le cortient et elle n'est donc pas perturbée par les mouvements de ce dernier En outre, la 141-33 disposition à aimant horizontal et non guidé selon la présente invention permet d'intéresser un nombre minimal de petits cylindres de la chaîne (un ou deux) du fait que le champ magnétique peut être limité à une surface réduite, améliorant ainsi la précision de l'indication du niveau. Ces caractéristiques et d'autres de l'invention seront illustrées en détail avec référence à une forme de réalisation et aux dessins annexés. La figure l est une vue d'ensemble de l'indicateur de niveau, en coupe longitudinale passant par le flotteur. La figure 2 représente une coupe dans le plan selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III de la figure 2. L'indicateur de niveau est constitué essentiellement par une enveloppe cylindrique, de forme sensiblement tubulaire 1, à l'intérieur de laquelle peut se déplacer un flotteur 2, également cylindrique, mais dont le diamètre est légèrement inférieur Ce flotteur cylindrique 2 contient à l'intérieur, dans une position qui correspond à sa ligne de flottaison dans le liquide, un aimant permanent 3, libre de tourner autour de l'axe 4 qui coïncide sensiblement avec l'axe longitudinal dudit flotteur. A l'extérieur du tube i qui communique au moyen des tubes 5 et 6 avec le récipient à liquide dont le niveau doit être indiqué est disposée, à une distance rapprochée, une petite colonne 7 maintenue par les brides 7 a et contenant une série de petits cylindres 8 tournant chaciun autour de l'axe 9 et présentant un côté transparent 10. A l'intérieur desdits petits cylindres sont fixés de façon rigide les dip 8 les magnétiques 11 Les petits cylindres 8 présentent deux colorations différentes sur leurs deux moitiés définies par un plan longitudinal, et les dipôles il sont insérés de manière que leur propre axe soit disposé dans ce plan et perpendiculaire à l'axe 9 L'aimant 3 est fixé au flotteur 2 au moyen de pivots 12 et 13 tournant dans des sièges opposés des disques 14 et 15 fixés de façon rigide à l'intérieur du flotteur. Les disques 14 et 15 comprennent des trous 16 destinés à uniformiser la pression à l'intérieur du flotteur. L'indicateur de niveau décrit fonctionne de la manière suivante. Dans une position éloignée du flotteur 2, les dipôles magnétiques 11 sont libres de-tourner autour de l'axe 9 du petit cylindre 8 qui les contient et ils se disposent en alignement réciproque, en direction parallèle au champ magné- tique engendré par eux-mêmes, c'est-à-dire en disposant chacun un pôle magnétique face au pôle opposé du dipôle adjacent. De ce fait, une chaîne de petits cylindres 8 sera visible au travers de l'élément frontal transparent 10, ces petits cylindres présentant une coloration déterminée jusqu'à un certain point et au delà de ce point une coloration opposée, ce point étant déterminé par la hauteur du niveau du liquide, du fait que le champ magnétique des dipôles Il est modifié au voisinage de l'aimant 3 contenu dans le flotteur Cet aimant est attiré par le champ des dipôles Il et il est donc orienté par ce champ et il se dispose de manière que son axe soit tourné vers les dipôles 11. L'intensité de la magnétisation de l'aimant 3 est choisie avantageusement de manière à pouvoir faire tourner un certain nombre de petits cylindres (par exemple deux ou trois), sans pour autant qu'elle puisse totalement annihiler le champ des dip 8 les 11 eux-mêmes, de manière que ce champ réussisse à maintenir l'orientation de l'aimant 3 toujours constante. La présence de l'aimant 3 provoque la rotation des dip 8 les Il qui tendent à abandonner leur configuration initiale verti- cale et à se disposer horizontalement, parallèlement à l'axe magnétique de l'aimant 3 Si donc les dip 8 les, dans la section inférieure par rapport à l'aimant 3, sont disposés initiale- ment de manière que le pôle N soit tourné par exemple vers le bas, la présence de cet aimant 3, dont le p 8 le N est tourné vers lesdits dip 8 les, a pour conséquence que l'aimant lla qui se trouve face à lui se dispose de manière que son propre axe soit horizontal, que l'aimant lib se dispose en oblique avec le pôle N tourné vers le bas, et que l'aimant llc se dispose en oblique avec le p 6 le N tourné vers le haut Les éléments disposés au-dessus de l'aimant 3 seront alors tous parallèles et orientés de manière que le pôle N soit tourné vers le haut. Ainsi, les petits cylindres 8 auxquels ils sont solidaires montreront le côté de couleur opposée, par exemple de couleur blanche, à ceux de la zone inférieure dont la couleur est par exemple rouge. Une variation du niveau du liquide dans le cylindre 1 aura pour conséquence le déplacement du flotteur dans ledit cylin- dre et de ce fait le déplacement de la zone d'inversion de la couleur, montrant donc la nouvelle position du niveau du liquide Du fait que l'orientation de l'aimant 3, comme déjà dit, est due aux orientations opposées des champs magnétiques des dipôles 11 dans les sections respectives inférieure et supérieure à l'aimant 3, tout autre dispositif contrôlant la position de l'aimant devient inutile. Selon une forme de réalisation particulière de l'inven- tion, on prévoit que les pivots 12 et 13 tournent dans des sièges constitués dans les disques 14 et 15, réalisés en des matériaux appropriés à faible coefficient de frictiontels que des matières plastiques (par exemple celle individualisée commercialement sous le nom de "Teflon" (PTFE)), dans le but de toujours permettre la meilleure orientation de l'aimant 3 en direction de la petite colonne de dipôles 11 Le flotteur 2 peut être pressurisé, sous pression atmosphérique ou encore soumis à la pression ambiante, et dans ce dernier cas il est mis en communication avec la phase gazeuse au moyen de l'é- vent 17 Ledit groupe flotteur 2, y compris l'aimant 3, est réalisé de manière que la ligne de flottaison soit à la hau- teur de l'axe de l'aimant 3, pour les conditions de tempéra- ture et de pression régnant dans l'installation Dans le cas o l'on constate des variations importantes du rapport entre les poids spécifiques relatifs à la phase liquide et a la phase gazeuse (par exemple de l'eau et de la vapeur d'eau au voisinage du point critique et à la température et à la pres- sion ambiantes), on utilise une courbe d'étalonnage pour déduire le niveau réel lorsqu'il y a des conditions tempora- ires différentes de celles du fonctionnement, en se basant sur la lecture faite sur l'indicateur de niveau. Le corps cylindrique 1, le flotteur 2 et la petite colonne 7 peuvent être réalisés en des matériaux divers tels que de l'acier inoxydable, de l'aluminium, du PVC et similaires, selon les exigences, mais présentant des caractéristiques amagnétiques restant en tout cas dans le champ d'application de la présente invention. Par ailleurs et sans s'écarter de l'invention, de nombreu- ses variantes constructives sont possibles, concernant par exemple la forme de la petite colonne 7, des petits cylindres 8, du flotteur 2 et du système de montage de l'aimant 3, etc; en outre, on peut avoir recours à diverses modalités concer- nant la liaison du cylindre 1 avec le récipient intéressé, en utilisant des dispositifs connus de la technique. REVENDICATIONS 1 Indicateur magnétique de niveau, caractérisé en ce qu'il est constitué par un flotteur-libre de se déplacer à l'intérieur-d'un tube communiquant avec le récipient dont il faut indiquer le niveau, contenant un dipôle magnétique de forme allongée, fixé de manière à pouvoir tourner dans un plan perpendiculaire aux axes du tube et du flotteur, agissant sur plusieurs dipôles magnétiques permanents et rotatifs présen- tant diverses colorations selon leur orientation, disposés le long d'une direction parallèle à l'axe dudit tube et à l'ex- térieur de celui-ci, et ayant un axe de rotation perpendicu- laire à ladite direction. 2 Indicateur de niveau selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le dipôle magnétique permanent de forme allongée est un cylindre fixé par des axes de rotation perpen- diculaires à l'axe de symétrie, et ayant un champ magnétique parallèle audit axe de symétrie. 3 Indicateur de niveau selon l'une quelconque des reven- dications l et 2, caractérisé en ce que ladite fixation du dipôle magnétique allongé est constituée par deux pivots tournant dans des sièges appropriés réalisés dans les centres de deux disques reliés rigidement à l'intérieur dudit flot- teur, dans des positions respectivement inférieure et supé- rieure audit dipôle. 4 Indicateur de niveau selon l'une quelconque des reven- dications l à 3, caractérisé en ce que lesdits disques peuvent présenter des trous de compensation pour la pression. Indicateur de niveau selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit flotteur peut être pressurisé, à la pression atmosphérique ou à la pression ambiante. 6 Indicateur de niveau selon l'une quelconque des reven- dications i à 5, caractérisé en ce que lesdits dipôles magné- tiques sont constitués par des dipôles cylindriques disposés à l'intérieur de conteneurs cylindriques à axes respectivement orthogonaux, lesdits conteneurs ou petits cylindres présentant deux colorations différentes-sur leurs deuxp Jxo tiés en direc- tion longitudinale.