Brevet FR2519141A1 — publié le 19830701

La présente invention concerne le problème général du contrôle de la quantité de liquide dans un réservoir étanche et elle concerne, plus particulièrement, les domaines d'application dans lesquels un tel réservoir est, pour des raisons de construction, difficilement accessible ou éloigné du champ d'appréciation visuelle d'un opérateur ou utilisateur et qui, de surcroît, n'occupe pas nécessairement une position spatiale stable. Plus particulièrement, l'objet de l'invention vise le domaine technique des réservoirs de liquides divers équipant des machines pouvant être soumises à des variations d'assiette. Le domaine technique visé concerne, indifferemment, les réservoirs de produits liquides consommables ou non. Pour résoudre le problème posé, la technique connue offre un moyen de détection par un indicateur électrique dont le signal de sortie peut être exploité à distance du lieu de détection. Une telle solution technologique ne peut, cependant, être retenue étant donné que les capteurs de niveau de ce genre, connus actuellement, ne permettent pas de tenir compte des variations d'assiette susceptibles d'être apportés, soit au réservoir, soit au matériel le portant. L'objet de l'invention est de proposer une solution technique qui soit à meme de résoudre le problème posé en fournissant une information précise et fiable pouvant être exploitée à distance du lieu de détection, quelles que soient les variations d'assiette susceptibles d'être imposées au réservoir ou au véhicule équipé. Un objet de l'invention est de proposer un nouveau dispositif de détection, particulièrement simple et peu onereux, pouvant être utilisé pour la détection de la quantité de liquides divers susceptibles meme de connaître des variations de températures alternées. Un autre objet de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de détection de la quantité de liquide dans un réservoir qui peut contenir uniquement une phase liquide ou, périodiquement, une phase liquide et une phase vapeur. Un autre objet de l'invention est de fournir un nouveau dispositif de détection qui puisse etre utilisé indifféremment pour les réservoirs d'alimentation d'installations en circuit fermé d'un fluide liquide > tel que par exemple de l'huile ou pour les réservoirs de produits consommables, tels que les combustibles. L'objet de l'invention trouve une application particulièrement préférée à la détection de la quantité de liquide dans un réservoir étanche de circuit hydraulique. Pour atteindre les buts ci-dessus, 11 objet de l'invention se caractérise en ce qu'il comprend - une poche en matière souple, déformable élastique ment au moins localement, reliée en permanence à mi milieu ambiant dans lequel règne une pression relative superieure ou égale à celle de remplis sage ou d'utilisation dans le reservoi? plein dans lequel ladite poche est développée, pour des con- ditions initiales de fonctionnement, sensiblement dans l'état correspondant à son volume de repos, - et au moins un détecteur ou capteur de variation de pression du liquide contenu dans le réservoir fournissant un signal électrique continu à un ap pareil de visualisation à distance. L'objet de l'invention concerne, également, d'une part, un réservoir mettant en oeuvre au moins un dispositif de détection conforme à l'invention et, d'autre part, le procedé de détection appliqué par I'intermédiaire du dispositif. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes formes de réalisation de l'invention. Les fig. 1 à 4 sont des vues schématiques illustrant le procédé de l'invention, le dispositif de détection et l'application à un réservoir d'alimentation en circuit fermé d'un fluide liquide, tel que de l'huile hydraulique. La fig. 5 est un diagramme montrant la forme d'une courbe de mesure obtenue par la mise en oeuvre du procédé et dispositif conforme à l'invention. Les fig. 6 et 7 sont des vues schématiques analogues aux fig. 1 à 4 illustrant deux développements de l'objet de l'invention. La fig. 1 montre un reservoir étanche 1, appartenant, à titre d'exemple, à une installation de circulation en circuit fermé d'un fluide non consommable, tel qu'un fluide hydraulique charge d'alimenter des transformateurs quelconques linéaires ou circulaires non représentés. Le réservoir 1 comprend une tubulure 2 de mise à l'air libre contrôlée par un obturateur 3, une canalisation de soutirage 4 et une canalisation de retour 5. La canalisation 4 est, de preférence, équipée d'une dérivation de vidange 6 munie d'un obturateur 7. Le réservoir I, qui peut être de toute forme géométrique et réalise en toute matière convenable indéformable > est associé à une poche ou vessie 8 réalisée en une matière déformable élastiquement, par exemple en La poche 8 possède une épaisseur de paroi constante et délimite, à l'état de repos, un volume propre qui peut être modifié en réduction par aplatissement souple de la matière constitutive ou en augmentation par étirement élastique de ladite matière constitutive. La poche 8 comprend un manchon tubulaire 9 qui assure la liaison étanche avec une tubulure ou un raccord de fixation 10 porté, par exemple, par le dessus 11 du couvercle 1.La liaison étanche entre le raccord 10 et le manchon 9 est effectuée de manière que le volume interne de la poche 8 reste en liaison d'échange permanent avec le milieu environnant A entourant le réservoir 1. Selon une disposition de l'invention, les conditions d'utilisation du dispositif de détection font intervenir le maintien dans le milieu environnant A d'une pression relative qui est, dans tous les cas, supérieure à celle régnant à l'intérieur du réservoir 1. A titre d'exemple, en considération d'une application de l'objet de l'invention à un réservoir equipant un vehicule terrestre, le milieu A est considéré comme étant la pression atmosphérique. Le réservoir 1 est, par ailleurs, équipé d'un capteur de variation de pression 12 dont la capsule sensible est orientée vers l'intérieur du volume du réservoir 1. Le capteur 12, de préférence du type à jauge métallique , est relié par des conducteurs électriques 13 à un appareillage de mesure. Le capteur 12 est dans tous les cas choisi pour émettre un signal électrique continu variant avec la pression du milieu liquide. Le capteur 12 est, de préférence, disposé sur une partie de paroi de réservoir s'étendant sensiblement perpendiculairement à un axe ou une direction de déformation préférentielle de la poche 1. Cette direction est considérée uniquement à titre d'exemple selon la fig. 1, comme représentée par la flèche f s'établissant verticalement. Dans un tel exemple, le capteur 12 est placé au niveau du fond 14 du réservoir ou sur la partie de ce dernier opposée au dessus 11. Le capteur 12 est, en outre, placé à l'aplomb de la direction f et occupe en général le point géométrique médian du fond 14. La mise en oeuvre des moyens ci-dessus consiste tout d'abord à ouvrir l'obturateur 3 pour mettre le réservoir étanche 1 en relation avec le milieu ambiant A. Un remplissage du réservoir I peut alors intervenir, par exemple par la canalisation de retour 5, de manière à introduire dans le réservoir 1 le liquide L qu'il doit contenir. Cette opération de remplissage s'effectue progressivement, de manière à chasser dans le milieu A le gaz ou l'air contenu préalablement dans le réservoir I vide. Le remplissage est effectué jusqu a la mesure maximale, de manière à provoquer l'aplatissement de la poche 8, tel que cela apparait à la fig. 2. Dans cet état, l'obturateur 3 est fermé pour isoler le réservoir I du milieu ambiant A. On conçoit que cet état correspond à un remplissage maximal, dans la mesure où l'installation devant être alimentée et non représentée au dessin est considérée elle aussi comme étant totalement remplie. Dans cette phase, il est prévu de soutirer une certaine fraction de la quantité de liquide occupant le réservoir 1, soit directement par la canalisation 4, soit par l'intermédiaire de la dérivation de vidange 6. t1 évacuation du produit liquide à partir du réservoir peut intervenir naturellement, étant donne que la poche 8 est en relation avec le milieu environnant A dans lequel règne toujours une pression relative supérieure à celle du produit liquide L. Au fur et à mesure du soutirage, la poche 8 a tendance à réoccuper le volume normal de son état de repos en occupant progressivement le volume correspondant à la fraction de liquide soutiré. Cette phase opératoire est poursuivie jusqu'au moment où la poche 8 est ramenée dans son état de développement normal à l'état de repos, tel qu'illustré par exemple à la fig. 3. Dans cet état, le réservoir est toujours entièrement rempli de liquide L, ce qui correspond à une installation du type fermé, dans lequel le fluide liquide L n'a aucun contact avec le milieu environnant A et circule en circuit fermé à l'intérieur de l'installation qu'il est charge d'alimenter. Dans cet état, le capteur fournit un signal électrique qui est mesuré et consigne en tant que valeur-plafond correspondant à un état de remplissage maximal et d'utilisation du réservoir. Cette valeur mesurée est retenue en tant que paramètre d'appréciation du remplissage maximal du réservoir dont la capacité réelle en liquide est'facilement connaissable. Un tel paramètre peut donc être associe à une mesure d'étalonnage en correspondance d'une unité de capacité. A la suite de cette phase opératoire, on continue de soutirer progressivement ou par etapes successives une fraction de produit fluide, partir du réservoir 1. Ceci rompt l'équilibre des pressions de part et d'autre de la poche 8 et introduit une baisse de pression relative à l'intérieur du réservoir 1 par rapport au milieu ambiant A. La poche 8 est alors sollicitée en développement avec déformation élastique et la résistance que sa matière constitutive oppose à une telle sollicitation correspond une variation ou abaissement de pression pour une quantité donnée soutirée. La fig. 3 montre que dans cette phase la poche 8 peut, par exemple, adopter les conformations successives déterminées en trait mixte, au fur et à mesure de la phase de soutirage du milieu fluide L. Les variations du signal électrique émis par le capteur 12 en correspondance de la phase de soutirage, progressive ou intermittente, sont consignées en correspondance et permettent d'établir une courbe progressive faisant apparaître une pente descendante sensiblement linéaire comme illustré par la fig. 1. il devient ainsi possible d'étalonner une telle courbe pour déterminer le niveau maximal N . le niveau d'utilisation optimal N1, des niveaux intermédiaires N2 et un niveau minimal N3 considéré comme admissible dans l'application retendue, tel que celui montré par la fig. 4. Un tel étalonnage peut ainsi être aisément apporté au niveau de l'indicateur visuel associé au capteur 12. il devient ainsi possible, à partir d'une courbe éta lonnée correspondant à un réservoir de caractéristiques connues et équipé des moyens de l'invention, d'utiliser un indicateur visuel placé à distance du réservoir et fournissant à l'utilisateur une information permanente et fidèle de l'état de remplissage d'un réservoir, soit en niveaux, soit en capacités, soit en fractions de volumes, soit en pourcentages, etc... Cette information permanente a l'avantage d'etre fidèle et stable quel que soit un eventuel changement d'assiette du réservoir.En effet, une variation de position selon l'un ou plusieurs des axes conventionnels, n'a aucune influence sur l'état de développement de la poche 8 qui induit, par conséquent, de façon toujours fidèle, la même variation de pression à l'intérieur du réservoir 1, en correspondance de sa variation de volume. Une information précise et juste peut ainsi être obtenue, quelles que soient les conditions d'utilisation. Les moyens selon l'invention permettent, par conséquent, d'apprécier visuellement les conditions d'utilisation d'une installation alimentée en fluide et, dans le cas présent, d'apprécier si une telle installation connait des conditions de fonctionnement saines ou inhabituelles. En effet, la plage de variation, comprise entre les niveaux N1 et N3, peut correspondre par exemple à tous les niveaux de demande exigés par l'installation en fonction de ses conditions d'utilisation ou à une plage dans laquelle des variations de niveau peuvent être acceptées. il peut en etre ainsi dans une installation où une consommation partielle du fluide L peut intervenir par suite des conditions d'utilisation. il devient alors possible de contrôler précisément les conditions optimales de fonctionnement et de procéder, le cas échéant, à un remplissage complémentaire. Les moyens de l'invention permettent aussi de contrôler l'existence éventuelle de fuites survenant dans une installation et ayant pour effet de faire chuter progressivement le niveau à l'in térieur du réservoir étanche 1. En effet, si une telle éventualité se produit, l'utilisateur est immédiatement informé que le niveau dans le réservoir 1 atteint la valeur minimale tolerable et que, faute de pouvoir immédiatement compléter la capacité utile nécessaire en fluide L, l'installation doit être mise à l'arrêt. Les fig. 4 et 5 montrent que le niveau N3, correspondant à une capacité minimale autorisée, peut être déterminé de façon arbitraire en fonction des conditions d'utilisation pour qu'une reserve de sécurité puisse être maintenue dans tous les cas de fonctionnement où une décision immédiate d'arrêt ne peut être prise. Les moyens de l'invention peuvent être mis en oeuvre également dans des installations dans lesquelles le fluide L représente un produit consommable. Il en est ainsi des installations d'alimentation en combustible de moteurs thermiques, par exemple. Le niveau N1 de remplissage optimal, ainsi que les niveaux intermédiaires N2 menant jusqu'au niveau minimal N3, peuvent être étalonnés de toute manière appropriée pour fournir une indication concernant la consommation par rapport à une unité de référence par exemple horaire. Il y a lieu de noter que les moyens de l'invention peuvent être mis en oeuvre pour des fluides susceptibles de connaître dans le réservoir étanche 1 une partie en phase liquide > ainsi qu'une partie en phase vapeur. Dans certains cas, il peut être prévu de compléter le détecteur 12 par plusieurs capsules qui peuvent être placées en des endroits divers de la paroi périphérique du réservoir 1. Dans un tel cas, l'appréciation de la variation du signal électrique émis peut tenir compte, soit de la plus grande valeur recueillie, soit d'une moyenne effectuée après sommation des différentes valeurs individuelles. La fig. 6 montre une variante de réalisation selon laquelle la poche 8 est conformée pour comporter, au moins localement, une zone 8a, par exemple en soufflet, déformable par déploiement et reploiement souple sans déformation élastique. Une telle réalisation est avantageuse dans le cas d'application à un réservoir susceptible de connaître des variations de niveaux non significatives de grande amplitude. La fig. 7 montre qu'il est également possible de munir la poche 8 d'une contrepartie 15 complémentaire à un capteur de contact 16 porté par le réservoir 1. La contrepartie 15 et le capteur 16 sont, de préférence, orientés selon la direction de développement ou déformation préférentielle de la poche 8, en étant situés en visà-vis. Ainsi, dans l'état de capacité minimale du réservoir 1, la contrepartie 15 vient en contact avec le capteur 16 qui délivre une information supplémentaire à celle du capteur 12 pour informer l'utilisateur de l'état de vidage quasi maximal du réservoir étanche 1. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de detection de la quantité de liquide dans un réservoir (1) étanche, indéformable, du type comportant une poche en matière souple disposée à l'intérieur du réservoir et en liaison d'échange avec le milieu ambiant, caractérise en ce qu'il comprend - une poche (8) en matière souple, déformable elas tiquement au moins localement, reliée en perma nence à un milieu ambiant (A) dans lequel règne une pression relative supérieure ou egale à celle de remplissage ou d'utilisation dans le réservoir plein dans lequel ladite poche est développée, pour des conditions initiales de fonctionnement, sensiblement dans l'état correspondant à son vo lume de repos, - et, au moins, un détecteur (12) ou capteur de va riation de pression du liquide (t) contenu dans le réservoir fournissant un signal électrique continu à un appareil de visualisation à distance. 2 - Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poche ou vessie (8) est réalisée de manière à pouvoir occuper, dans son état de développement maximal avec déformation élastique sans risque de rupture, un volume sensiblement équivalent à celui du réservoir. 3 - Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la poche ou vessie (8) est conformée pour comporter au moins une zone extensible (Sa) développable préalablement à la contrainte de déformation elastique spécifique de la matière constitutive de la poche. 4 - Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la poche ou vessie (8) porte localement la contrepartie (15) complémentaire d'un détecteur de contact (16) équipant l'une des parois du réservoir sensiblement perpendiculaire à une direction de developpement préférentiel de la poche et faisant face à la partie de poche portant ladite contrepartie. 5 - Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérise en ce que la poche (8) est montée, par un manchon tubulaire (9) de fixation et d'intercommunication avec le milieu ambiant, sur la paroi du réservoir qui porte au moins un capteur à l'opposé de cette paroi. 6 - Réservoir étanche équipé d'un dispositif de détec- tion selon l'une des revendications 1 à 5. 7 - Procédé de détection de la quantité de liquide dans un réservoir étanche, caractérisé en ce qu'on - équipe un réservoir avec, d'une part, un capteur de pression et, d'autre part, une poche ou ves sie, en matière déformable élastiquement, main tenue en liaison d'échange avec le milieu environnant le réservoir et dans lequel règne toujours une pression relative supérieure à celle interne au réservoir, - ouvre le réservoir qui est rempli totalement de liquide de manière à aplatir la poche, - mesure le signal électrique fourni par le cap teur dans cet état, - ferme de façon étanche le réservoir e't soutire une fraction du liquide de manière à provoquer le redéploiement ou redeveloppement de la poche jusque sensiblement son volume à l'état de repos, - mesure pendant cette phase la variation du si- gnal électrique fourni par le capteur et consigne la valeur correspondant au retour à l'état nor mal de la poche ou vessie en tant que paramètre plafond de pression d'utilisation, - entretient une diminution de la quantité de li quide dans le réservoir ayant pour effet de pro voquer un développement par deformation élastique de la poche, - mesure les variations correspondantes du signal électrique et consigne les valeurs recueillies, - détermine, selon le cas d'application choisi, la quantité minimale admissible et consigne la va leur mesurée en tant que paramètre-plancher de pression d'utilisation, - etalonne la courbe de mesure entre les valeurs plafond et plancher en correspondance d'une unité de capacité, - utilise la courbe étalonnée en tant qu'échelle d'appréciation des variations de quantité de li quide à l'intérieur du réservoir en cours d'uti lisation. S - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on utilise la mesure du signal électrique émis par le capteur dans l'état de remplissage du réservoir correspondant à l'aplatissement de la poche, en tant que paramètre d'appréciation de niveau maximal de remplissage.