Brevet FR2524980A1 — publié le 19831014

DisPositif Pour détecter la présence d'un liquide dans un réservoir, notamment de gaz liquéfié dans un réservoir de briquet. La présente invention a pour objet un dispositif permettant de détecter la présence d'un liquide dans un réservoir, notamment de gaz liquéfié dans un réservoir de briquet. C'est à cette application particulière que l'on se réfèrera ci-après de façon détaillée, mais il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que l'invention s'étend à tout autre réservoir de liquide. La plupart des briquets à gaz pour fumeurs ne comportent aucun dispositif donnant à l'utilisateur des indications sur la quantité de gaz restant dans le réservoir. On connais. bien entendu, des briquets dont le corps transparent ou translucide permet de distinguer le niveau du gaz liquéfié. Mais outre le fait que ces briquets sont en géneral de qualité médiocre, le contrôle du niveau du gaz est habituellement malaisé et impose souvent à l'utilisateur d'incliner le briquet pour distinguer clairement la ligne de raccordement de la surface du liquide et de celle de la paroi du corps de briquet. On a également proposé d'utiliser des dispositifs optiques, qui, disposés dans le fond d'un réservoir, laissent apparaître une pastille colorée tant que le briquet contient du gaz, cette pastille disparaissant lorsque le réservoir est vide. Cependant, la faible luminosité du signal transmis et la nécessité pour l'utilisateur de réaliser son observation sous un angle très proche de l'axe du système ont fait abandonner ce type de dispositif. On connaît également, dans des domaines techniques différents, un autre type de dispositif pour repérer le niveau d'un liquide dans un récipient. Ce dispositif comprend un barreau de matière transparente, dont une extrémité,en forme de cône d'angle au sommet égal à 900, peut être immergée ou non suivant le niveau du liquide dans le récipient. L'indice de réfraction du barreau est choisi tel, par rapport à celui du liquide, que, lorsque son extrémité baigne dans le liquide, les rayons lumineux incidents transmis par la matière transparente se réfractent à l'interface séparant cette matière du liquide et se perdent dans le liquide.Au contraire, lorsque cette extrémité n'est pas immergée,le8 rayons lumineux incidents subissent une double réflexion totale en rencontrant à deux reprises ladite interface et sont renvoyés vers l'autre extrémité du barreau. Il en résulte que l'utilisateur aperçoit une partie sombre qui est, en fait, le fond du réservoir, lorsque l'extrémité conique est immergée, et une partie plus claire, dans le cas contraire. I1 peut savoir ainsi si le niveau du liquide est situé au-dessus ou au-dessous de l'extrémité du barreau transparent. Dans les di3positifs de ce type, lorsque le niveau du liquide se trouve au voisinage de la partie conique, les moindres mouvements du réservoir entrarnant un déplacement de liquide provoquent une instabilité de la lecture, qui, ajoutée aux inconvénients mentionnés précédemment (manque de luminosité et nécessite pour 1'uti- lisateur de réaliser sa lecture sous un angle proche de l'axe du système) rendent celle-ci extremement délicate. C'est pourquoi afin d'améliorer leur facilite de lecture, les dispositifs de ce type sont généralement constitués d'éléments optiques de dimensions importantes, qui les rendent impropres a une utilisation sur des réservoirs de faibles dimensions tels que ceux équipant les briquets. L'invention vise a proposer un dispositif de détection du niveau d'un liquide à l'intérieur d'un récipient qui présente à la fois sûreté et confort de lecture, tout en étant suffisamment miniaturisable pour etre monté sur un réservoir de briquet. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détection d'un niveau donné d'un liquide dans un réservoir, ce dispositif comportant un élément transparent dont une extrémité disposée dans ledit réservoir sensiblement au niveau à détecter a un indice de réfraction tel que les rayons lumineux qui s'y propagent se réfractent à l'interface, lorsque ladite extrémité baigne dans le liquide, et se réfléchissent par réflexion totale, dans le cas contraire, ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit élément transparent est constitué par un faisceau de fibres optiques, en ce que ladite extrémité disposée sensiblement au niveau à détecter est constituée par un dioptre,dont une face plane est appliquée contre l'extrémité correspondante dudit faisceau de fibres et dont les autres faces sont telles que les rayons incidents transmis par ledit faisceau puissent y subir au moins une réflexion totale et être transmis en sens inverse par ledit faisceau lorsque ledit dioptre n'est pas immergé, et en ce que l'autre extrémité dudit faisceau de fibres est fixée sur l'une des parois du réservoir, de façon visible de l'extérieur, ou à l'extérieur dudit réservoir. Dans cette définition de l'invention, le terme "élément transparent" doit naturellement être interprété dans son sens le plus large, c'est-à-dire comme englobant tout matériau apte à transmettre la lumière. La combinaison conforme à l'invention de fibres optiques et d'un élément dioptrique, permet, d'une part, d'obtenir une luminosité du signal réfléchi telle qu'elle autorise la miniaturisation du dispositif et, d'autre part, d'améliorer le confort d'utilisation en augmentant l'angle sous lequel l'utilisateur peut faire son observation. En outre, dans le cas de réservoirs de grandes dimensions, tels que des cuves à mazout, par exemple, l'utilisation d'un faisceau de fibres optiques permet de disposer l'élément dioptrique au voisinage du fond du réservoir, ce que ne permettaient pas les barreaux de verre de la technique antérieure. Par ailleurs, dans le cas de son application à un réservoir de gaz liquéfié pour briquet, l'invention permet de lever toute anibigulté sur la détection du signal de fin de gaz. I1 est en effet possible de diviser ia surface d'observation en deux zones une première zone de détection, dont la luminosité est différente suivant que l'élément dioptrique est ou non immergé, et une seconde zone à luminosité constante, servant de référence. Le faisceau de fibres optiques étant constitué d'un grand nombre de fibres élémentaires conductrices de lumière, il est ainsi possible de disposer l'élément dioptrique en regard de l'extrémité d'une partie seulement des fibres du faisceau. Ainsi, seuls les rayons lumineux conduits par celles-ci pourront subir une réflexion t@tale avant de sortir du faisceau par la zone de détection, en rendant celle-ci lumineuse, alors que ceux conduits par les autres fibres iront se perdre à l'intérieur du réservoir, ce qui se traduira par une zone de référence sombre. L'utilisateur pourra par conséquent déterminer aisément d'un seul coup d'oeil si le niveau de gaz de son briquet atteint ou non un seuil critique. Le contraste axistant entre la zone lumineuse de détection et la zone de référerue peut d ailleurs être amélioré éventuellement en colorant l'élément dioptrique et, par conséquent, le faisceau lumineux réfléchi correspondant. Dans une variante intéressante de l'invention l'élément dioptrique sera placé dans une cavité du fond du réservoir.En jouant sur le volu:ne de cell-ci on pourra ainsi fixer le nombre d'allumages pouvant encore être fournis par un briquet après l'apparition du signal de fin de gaz. Dans une variante avantageuse, cette cavité sera de section semi-circulaire et l'élément dioptrique sera placé sensiblement au centre de celle-ci. De cette façon les mouvements du briquet effectués dans le plan de cette section n'affecteront pas le niveau de gaz restant dans la cavité et ne perturberont donc pas la lecture. Bien évidemment, cette stabilité de lecture pourra encore être améliorée en donnant à cette cavité une forme semi-sphérique et en plaçant l'élément dioptrique sensiblement en son centre. Les dessins annexés illustrent diverses formes de mise en oeuvre de l'invention. Sur ces dessins La figure 1 est une vue en coupe partielle d'un briquet å gaz équipé d'un dispositif conforme à l'invention Les figures 2 et 3 sont des coupes schématiques partielles, respectivement suivant les lignes II-II de la figure 3 et III-III de la figure 2. d'une première variante de réalisation de l'invention ; Les figures 4a-4b, 5a-5b, 6a-6b, 7a-7b sont respectivement des coupes partielles de diverses variantes de l'invention (figures à indice a) et de la face d'observation perçue dans chaque cas par l'utilisateur (figures à indice d);; La figure 8 est une coupe partielle d'un briquet équipé d'une variante de réalisation de l'invention t La figure 9 est une coupe partielle d'un mode de réalisation particulier de la figure 8 t Les figures 10, 11 et 12 représentent un mode de réalisation particulier de l'élément dioptrique ; La figure 13 représente la surface d'observation perçue par l'utilisateur lorsque l'élément dioptrique est tel que représenté sur les figures 10, 11, 12. Conformément à l'invention, le réservoir 1 du briquet représenté sur la figure 1 est muni d'un dispositif permettant de détecter si le gaz est situé au-dessus ou audessous d'un niveau donné. Ce dispositif est constitué d'un faisceau 2 de fibres conductrices de lumière, logé dans un tube rigide 3 et dont une extrémité 5 disposée dans le réservoir, sensiblement au niveau à détecter, est munie d'un élément dioptrique 7, tandis que son autre extrémité 17 est fixée sur une paroi latérale 11. Cette fixation peut être réalisée par tout moyen connu dans la technique. Dans le cas du dessin, le tube 3 comporte un bossage 13,qui est vissé dans un logement 15 de la paroi 11, avec interposition d'un joint d'étanchéité. L'élément dioptrique 47 est constitué d'un cône en Plexiglas (marque déposée) d'angle au sommet 900. I1 est collé sur le tube 3 de façon à ce que sa base soit en contact avec l'extrémité 5 du faisceau. Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, cet élément dioptrique 7 a un indice de réfraction tel que, lorsqu'il plonge dans le gaz liquéfié 4,le faisceau lumineux incident se réfracte sur le dioptre Plexiglas-gaz et se perd a l'intérieur du réservoir. Dans le cas contraire, il subit une double réflexion totale sur les faces a' 900 de l'élément dioptrique 7, pour entre renvoyé par le faisceau de fibres 2 vers son extrémité 9. On comprend aisément que, tant que l'élément dioptrique 7 est immergé dans le gaz liquide,le faisceau lumineux incident pénètre en totalité dans le liquide, de sorte que la surface n'observation de l'extrémité 17 apparait sombre à l'utilisateur, tandis que, lorsque le bri@uet est vide, le faisceau lumineux incident est réfléchi par l'élément dioptrique 7 et retransmis par le faisceau de fibres, de sorte que la surface d1observation 17 apparaît alors lumineuse. Sur la figure 1, le faisceau de fibres 2 est représenté droit, mais, compte tenu de la souplesse des fibres, on peut bien entendu leur donner toute autre forme, suivant les impératifs mécaniques de construction propres à chaque réservoir ou à chaque briquet. Il est ainsi possible, en courbant le faisceau de fibres 3, comme montré schematique- ment sur les figures 2 et 3, de disposer la face d'observation 20 à la partie supérieure d'ur. briquet, de façon à ce que l'utilisateur ait aisément sous les yeux le signal de fin de gaz (tache lumineuse). La présente invention permet ainsi de s'affranchir des contraintes de construction et, en conséquence, permet pratiquement de disposer les moyens d'observation dans un endroit quelconque de la surface d'un briquet. Dans la forme de réalisation de la figure 1, compte tenu de ce que la base de l'élément dioptrique coincide exactement avec l'extrémité du faisceau de fibres,l'utilisateur distingue une face d'observation 17 uniformément sombre ou claire suivant que l'élément dioptrique 7 est immergé ou non. Les variantes représentées sur les figures 4a à 7a permettent d'améliorer la précision de la lecture du dispositif suivant l'invention,en donnant à l'utilisateur la possibilité de comparer le signal transmis avec un signal de référence. Dans ce but, la surface d'observation est scindée en deux zones, une zone de détection 22 et une zone de référence 24. A cet effet, dans le cas de la figure 4a, l'élément dioptrique est constitué d'un cane 7, formé, par exemple par moulage, sur un bouchon en Plexiglas 26 coiffant l'ex- trémité du faisceau de fibres 2 et de la gaine rigide 3, sur laquelle il est collé. Le diamètre de base du cône 7 est d'environ la moitié de celui du faisceau de fibres. Ainsi, seules les fibres situées au droit du cône 7 réfléchiront ou non le faisceau lumineux incident, suivant que le cône ne sera pas, ou sera immergé, alors que le restant des fibres ne réfléchira jamais la lumière. Dans le premier cas (réservoir vide), comme représenté sur la figure 4b, l'observateur distinguera une surface d'observation scindée en deux zones : une zone centrale claire 22, de forme circulaire, entourée d'une zone annulaire sombre 24, tandis que, dans le second cas (réservoir contenant du gaz) il ne distinguera qu'une seule zone sombre occupant la totalité de la surface d'observation Dans le cas de la figure 5a, l'élément dioptrique 7 a la forme d'un tronc de cône,dont la base coincide avec l'extrémité du faisceau de fibres 2 et dont l'axe est le même que celui-ci. Les rayons lumineux incidents conduits par les fibres centrales traverseront donc dans tous les cas l'élément dioptrique 7 pour se perdre à l'intérieur du réservoir. Quant à ceux conduits par les autres fibres ils ne seront réfléchis que dans le cas où l'élément dioptrique 7 ne sera pas immergé dans le gaz liquide. Dans ce cas (réservoir vide), l'utilisateur distinguera (figure Sb) une surface d'observation comportant une zone centrale sombre 24 de forme circulaire, entourée d'une zone annulaire 22 lumineuse. Lorsque l'élément dioptrique 7 sera immergé (réservoir contenant du liquide), l'utilisateur ne distinguera alors qu'une seule zone sombre occupant la totalité de la surface d'observation. Bien entendu, le faisceau de fibres et l'élément dioptrique pourront avoir une section autre que circulaire. Comme montré sur la figure 6a, le faisceau de fibres 2 peut être logé dans un tube 3 de section carrée, et l'élément dioptrique 7 peut être constitué d'un prisme dont la base a une largeur égale à la moitié d'un côté de ce carré. Dans ces conditions la face d'observation prendra l'aspect de la figure 6b lorsque le système dioptrique 7 ne sera pas immergé, et sera sombre dans le cas contraire. Dans les réalisations précédentes, les zones apparaissant sur la surface d'observation supposent que les fibres optiques constituant le faisceau soient parfaitement arrangées de manière que deux fibres voisines sur la surface d'observation le soient également sur la surface en contact avec l'élément dioptrique. La réalisation représentée à la figure 7a permet de s'affranchir de cette contrainte et d'obtenir un signal optique d'une forme donnée,sans nécessiter un arrangement précis des fibres optiques. Pour cela, les fibres du faisceau 2 situées au droit de l'élément dioptrique 7 sont contenues dans un tube 32, disposé à l'intérieur de la gaine 3. On est sûr ainsi qu'aucune fibre ayant une extrémité au droit de l'élément dioptrique ne pourra avoir son autre extrémité dans la zone de référence, ce qui aurait pour effet de déformer le signal lumineux fourni. Dans le briquet de la figure 8, le faisceau de fibres optiques 36 est disposé dans un tube métallique coudé 38, vissé par un écrou 40 dans une cavité 42 prévue dans la paroi d'un réservoir. Son autre extrémité comporte un élément dioptrique 46 de forme conique. Celui-ci est engagé dans une cavité 48 prévue dans le fond 50 du réservoir. Une telle disposition permet, en jouant sur les dimensions de cette cavité 48 ainsi que sur la distance de l'élément dioptrique au fond de celle-ci, de déterminer le nombre d'allumages restant à l'utilisateur après le déclenchement du signal de fin de gaz. Dans une variante particulièrement intéressante de l'invention, illustrée par la figure 9, la cavité 54, dans laquelle prend place l'extrémité du faisceau de fibres optiques 52,aura la forme d'un cylindre à section semicirculaire et l'élément dioptrique sera placé en son centre. De cette façon tout mouvement de rotation effectué dans le plan de ladite base ne modifiera en rien le niveau du liquide au centre de cette cavité et donc ne perturbera pas le contrôle. La qualité de l'observation pourra encore être améliorée en donnant à la cavité une forme semisphérique, et en disposant l'élément dioptrique en son centre. Sur la figure 10, les fibres contenues dans le tube 56 sont séparées par une cloison axiale 59 en deux faisceaux 54 et 55. L'élément dioptrique 57 (figures 10, 11 et 12) est constitué d'un prisme dont les deux faces latérales 58 et 60 sont parallèles à l'axe des fibres et forment entre elles un angle de 900, et dont la troisième face 62 forme un angle de 450 avec l'axe des fibres. Les rayons lumineux transmis par les fibres du faisceau 54 iront ainsi se perdre dans tous les cas à l'intérieur du réservoir et celà se traduira donc par une zone sombre 24 de forme semi-circulaire sur la surface d'observation (figure 13). Quant aux rayons lumineux transmis par les fibres du faisceau 55, ils subiront, lorsque l'élément dioptrique 57 ne sera pas immergé, plusieurs réflexions totales : une première sur la face 62, une seconde sur la face 58 (ou sur la face 60 suivant que le rayon sera d'un côté ou de l'autre de la ligne A-A),une troisième sur la face 60 (ou la face 58) et enfin sur la face 62, pour être de nouveau transmis par le faisceau 55 jusqu'à la face d'observation, où ils formeront une zone lumineuse semi-circulaire 22. Les exemples ci-dessus se rapportent au cas d'un réservoir à gaz liquéfié de briquet à gaz, car cette application est très avantageusv, en raison de l'aptitude à la miniaturisation que présente le dispositif conforme à l'invention. Ces exemples et cette application n'ont bien entendu aucun caractère limitatif et l'homme de l'art pourra concevoir bien d'autres applications à d'autres types de réservoirs sans sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi, par exemple, comme il a été indiqué ci-dessus, que le dispositif selon l'invention pourra être utilisé avec avantage pour détecter un niveau critique de remplissage d'une cuve à mazout, notamment d'une cuve enterrée. Dans ce cas, l'extrémité libre du faisceau de fibres servant de surface d'observation pourra, bien entendu, ne pas être solidaire de la cuve, mais être disposée en un emplacement facilement accessible à l'utilisateur. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de détection d'un niveau donné d'un liquide dans un réservoir, ce dispositif comportant un élément transparent dont une extrémité disposée dans ledit réservoir sensiblement au niveau à détecter a un indice de réfraction tel que les rayons lumineux qui s'y propagent se réfractent à l'interface, lorsque ladite extrémité baigne dans le liquide (4), et se réfléchissent par réflexion totale, dans le cas contraire, ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit élément transparent est constitué par un faisceau (5) de fibres optiques, en ce que ladite extrémité disposée sensiblement au niveau à détecter est constituée par un dioptre (7),dont une face plane est appliquée contre l'extrémité correspondante dudit faisceau de fibres (5) et dont les autres faces sont telles que les rayons incidents transmis par ledit faisceau puissent y subir au moins une réflexion totale et être transmis en sens inverse par ledit faisceau lorsque ledit dioptre n'est pas immergé, et en ce que l'autre extrémité dudit faisceau de fibres (5) est fixée sur l'une des parois du réservoir, de façon visible de l'extérieur, ou disposéeà l'extérieur dudit réservoir. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit faisceau de fibres a une section circulaire. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit faisceau de fibres a une section carrée ou rectangulaire. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base dudit dioptre (7) coïncide avec 1 t extrémité dudit faisceau de fibres (5). 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base dudit dioptre (7) coincide seulement avec la partie centrale de l'extrémité dudit faisceau de fibres (5). 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dioptre (7) a une base décalée par rapport à l'axe du faisceau de fibres. 7.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit faisceau de fibres (2,55) est divisé en deux faisceaux élémentaires par un moyen de cloisonnement (32, 59) et en ce que la base dudit dioptre (7, 57) coincide avec l'extrémité de l'un desdits faisceaux élémentaires. 80- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dioptre (7,7a) est un prisme à réflexion totale. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dioptre (7, 7a) est un cône ou un tronc de cône à réflexion totale. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 1a 9, caractérisé en ce que ledit élément dioptrique est coloré. 11.- Réservoir, notamment briquet à gaz, équipé d'un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 10. 12.- Réservoir selon la revendication il, caractérisé en ce que son fond présente une cavité (48, 64) dans laquelle est engagée l'extrémité dudit faisceau de fibres (36, 52) et le dioptre dont elle est équipée.