Brevet FR2526765A1 — publié le 19831118

Dispositif indicateur du niveau d'un liquide dans un réservoir. L'invention concerne un dispositif indicateur du niveau d'un liquide dans un réservoir et particulièrement, un dispositif indicateur du niveau du carburant dans un réservoir de véhicule, du type muni d'un flotteur mobile a' 1'intérieur d t ; élément tubulaire disposé dans ledit réservoir et plongé dans le liquide, ce flotteur portant un contact de glissement pouvant coulisser sur ne résistance enroulèe sur un élément de guidage du flotteu@. qui est egalement muni d'un @@@@@@@ mobile con@@ @@@@ coopérer avec un contact fixe tispo3e vers 1 inférieure de l'élément tubulaire. Comme on le sait, la résistance et le contact de glissement sont reliés, au moyen de bornes appropriées, à un circuit électrique de mesure dans lequel ils constituent une résistance étalonnée variable dont la valeur correspond à tout moment au niveau du liquide (carburant) dans le réservoir, étant donné qu'elle dépend de la position prise par le flotteur et donc par le contact de glissement relativement à la résistance. Le contact électrique fixe est relié au moyen d'une borne supplémentair@ un avertisseur optique de niveau minimal qui est alimenté quand le contact mobile, relié à la masse, touche le contact @ixe par suite de la diminution du niveau de liquide et don@ de la descente du flotteur. Les dispositifs de mesure de niveau du type décrit presenten@ @ @nconvenient d@etre insens@@@es @ l'end@@@ des positions opposées de fin de course du flo@teur, correspondant aux niveaux minimal et maximal. En effet, comme on le sait, pour des raisons de stabilité hydrostatique, le flotteur doit avoir un poids tel qu'il soit plongé dans le liquide sur une profondeur égale à la moitié environ de sa hauteur. Donc, quand le niveau du liquide monte dans le réservoir, le flotteur vient heurter la partie supérieure du réservoir en s'arrêtant avant que cette partie ne soit atteinte aussi par le liquide, c'est-a-dire quand le réservoir n'est pas encore tout à fait plein.La montée supplémentaire du niveau du liquide n'est donc pas signalée, étant donné que le flotteur ne peut pas monter davantage et qu'au contraire il est submergé completement par le liquide. De façon analogue, le flotteur commence seulement à se mouvoir vers le bas quand le niveau du liquide dans le réservoir a descendu dans une mesure telle que le flotteur émerge d'environ la moitié de sa hauteur, annulant l'excès de poussée hydrostatique qui maintient le flotteur contre la paroi supérieure du réservoir. Quand le liquide atteint le niveau de la réserve, inversement, le flotteur s'arrête sur le fond du réservoir, reliant entre eux les contacts électriques fixe et mobile susdits. Ayant déjà atteint la plus petite hauteur possible, le flotteur est dans l'impossibilité de signaler l'abaissement supplémentaire de niveau et donc, l'usager ne peut pas recevoir de données sur la consommation de la réserve de combustible. De façon analogue, le flotteur n'est pas en mesure de signaler la montée du niveau du liquide dans le réservoir avant que ce niveau ne soit tel qu'il engendre une poussée hydrostatique suffisante pour garantir la flottaison du flotteur. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif indicateur du niveau d'un liquide dans un réservoir, du type de ceux que l'on a décrits mais qui soit exempts des i@convénient@ s@@@@lés @l@@ @@@@ E@ partiqulier, il s'agit de réaliser un disp@sitif de mesure de niveau qui soit en mesure de signaler le niveau du liquide susdit jusqu'à la disparition totale de celui-ci, c'est-A-dire pour n'importe quel niveau, même minimal, du liquide contenu dans le réservoir. Le but ci-dessus est atteint par l'invention qui a pour objet un dispositif indicateur du niveau d'un liquide dans un réservoir, particulièrement du niveau d'un carburant dans un réservoir de véhicule, du type comprenant un flotteur muni d'un contact électrique de glissement et pouvant coulisser dans un élément tubulaire conçu pour être disposé à l'intérieur du réservoir, un élément de guidage du flotteur muni d'une résistance électrique sur laquelle coulisse le contact de glissement, et un contact électrique fixe disposé à une extrémité inférieure de l'élément tubulaire et conçu pour coopérer avec un contact électrique mobile porté par le flotteur, dispositif caractérisé par le fait qu'au moins l'extrémité inférieure de l'élément tubulaire est munie de moyens élastiques conçus pour intercepter le flotteur à une distance prédéterminée d'une paroi inférieure de fond de l'élément tubulaire et pour équilibrer complètement le poids du flotteur quand ce dernier se trouve dans une première position de fin de course contre la paroi inférieure de fond. Pour une meilleure compréhension de l'invention, on donne maintenant une description non limitative d'un exemple d'exécution de celle-ci, en se référant aux dessins annexés sur lesquels t La figure 1 montre schématiquement une coupe longitudinale d'un dispositif indicateur de niveau réalisé selon les principes de l'invention ; La figure 2 montre un détail à plus grande échelle du dispositif de la figure 1, et La figure 3 est un schéma comparatif du fonctionnement d'un dispositif indicateur de niveau de type classique (figure 3a) et d'une variante (figure 3g) du dispositif de l'invention. Sur les figures 1 et 2, on a désigné par la référence générale 1 un dispositif indicateur du niveau d'un liquide, particulièrement du carburant contenu a' l'intérieur d'un réservoir non représenté, particulièrement le réservoir d'un véhicule. Le dispositif 1 comprend un élément tubulaire 2 conçu pour être disposé à l'intérieur du réservoir susdit et un flotteur 3 disposé de maniere à pouvoir coulisser à l'intérieur de l'élément 2. L'intérieur de l'élément 2 est délimité par une paroi latérale cylindrique 4, par une paroi plane supérieure de fond 5 et par une paroi plane inférieure de fond 6. L'élément 2 comprend un tube cylindrique 7 construit de préférence en t8le et un couvercle 8 et un bouchon 9 qui ferment le tube 7 aux extrémités opposées, respectivement supérieure 10 et inférieure 11 de l'élément 2. Le couvercle 8 et le bouchon 9 sont construits de préférence en matière plastique et sont réunis solidairement au moyen d'un élément central de guidage 12 du flotteur 3, comprenant un tube métallique central 13 qui sert aussi à aspirer le liquide du réservoir et un revêtement cylindrique 14 en matière isolante, coaxial et extérieur au tube 13. Le tube 13 est inséré dans une tubulure de prélèvement 15 faisant corps avec le couvercle 8 et est fixé au bouchon 9 (figure 2) au moyen d'une rondelle dentée 16. Le bouchon 9 est muni d'un trou 17 de diamètre réduit pour permettre au liquide contenu dans le réservoir d'entrer dans l'élément 2 et d'atteindre le flotteur 3. Le bouchon 9 est en outre muni d'un anneau 18 fixé par déclic au bouchon 9 et portant un filtre à réseau 19 disposé en amont d'une extrémité 20 du tube 13, à travers laquelle le liquide est aspiré du réservoir susdit. De façon connue, à travers le trou 17, le liquide pénètre dans l'élément 2 et arrive, en vertu du principe des vases communicants, au meme niveau que dans le réservoir susdit. Sur l'élément 12, en particulier à l'extérieur du revêtement 14, est enroulée en hélice une résistance 21 dont une extrémité 22 est reliée au moyen d'un contact 23 à une borne 24 disposée extérieurement sur le couvercle 8. Le couvercle 8 est également muni d'une borne 25 à laquelle est relié au moyen d'un contact 26 le tube métallique 13, et d'une borne 27 reliée à un fil électrique 28 relié à un élément métallique 29 porté solidairement par le flotteur 3. Ce dernier est pratiquement cylindrique et coaxial au tube 7 et au tube 13 et il est muni d'un trou central 30 qui s'engage sur l'élément 12.A l'intérieur du trou 30 est logé un contact de glissement 31 conçu pour coopérer avec la résistance 21 sur laquelle il coulisse avec contact de manière à constituer un curseur d'un @hé@stat o@ résistance v@@iable 32 compro@@@t la résistance 21 et le curseur à contact de glissement 31 et doni; les bornes d'alimentation sont constituées par les bornes 24 et 27. Le contact de glissement 31 est constitué par une lame métallique faisant corps avec l'élément métallique 29.Avec ce dernier fait également corps une deuxième lame 33 munie d'une extrémité inférieure repliée sur un contact mobile 34 constitué par un disque métallique logé sur le fond d'une cavité cylindrique 35 pratiquée dans le bas du flotteur 3 et ayant une longueur fixée à l'avance. Le contact mobile 34 est conçu pour coopérer avec un contact électrique fixe 36 disposé à l'endroit de l'extrémité 11 et comprenant un ressort à boudin 37 coaxial au flotteur 3 et à la cavité 35 et un plnteau métallique 38 porté par le bouchon 9 et relié électriquement au ressort 37 qui s'appuie dessus et au tube métallique 13 et par conséquont, à la borne 25. @ @ la b@ @@ @@ @@@ tel@ à la masse le @ur@eur 31 et le contact 34 tandis que les bornes 24 et 25 sont reliées respectivement à un instrument indicateur et à une lampe témoin, connus et non représentés, conçus pour indiquer à l'usager le niveau du liquide dans le réservoir et pour signaler qu'un niveau minimal du liquide (niveau de "minimum" ou de "réserve") est atteint dans le réservoir. Le fonctionnement du dispositif 1 dans son ensemble est connu et c'est le suivant : Le flotteur 3, qui est plongé dans le liquide contenu dans le réservoir 2 sur la moitié environ de la hauteur h du flotteur, est entratné par les variations de niveau du liquide à des hauteurs différentes, faisant frotter le contact 31 sur la résistance et faisant ainsi varier la résistance électrique entre les bornes 24 et 27 en fonction du niveau de liquide dans le réservoir 2. Cette variation est mesurée par l'instrument indicateur connu déja' mentionné et non représenté, convenablement étalonné, qui indique directement sur une échelle les variations du niveau du liquide. La résistance 21 peut être enroulée avec un pas variable pour compenser les écarts éventuels de linéarité de l'instrument.Quand le niveau de réserve ou niveau minimal est atteint, le disque 34 vient toucher une extrémité supérieure 39 du ressort 37 qui, étant fabriqué en matière conductrice de l'électricité de même que le plateau 38 et le tube 13, permet de fermer le circuit entre les bornes 25 et 27, provoquant l'allumage du témoin de niveau minimal. La particularité du dispositif 1 réside dans le fait qu'il est en mesure de signaler encore la variation de niveau du liquide après l'allumage du témoin, de sorte que 1'usager est constamment informé sur la quantité réelle de la réserve encore présente dans le réservoir. En effet, le ressort 37 a une longueur et une caractéristique élastique fixées à l'avance et est conçu pour intercepter te flotteur 3 à une distance nrédéterminée de la paroi 6 correspondant précisément au @@ve@u minimal. Le ressort 37 est en outre conçu pour équilibrer complètement le poids du flotteur 3 quand ce dernier se trouve dans une première position de fin de course contre la paroi 6, position indiquée en tireté sur la figure 1 et où le ressort 37 est comprimé et complètement logé à l'intérieur de la cavité 35. Quand le disque 34 touche le ressort 37, le flotteur 3 s'arrête contre le ressort 37 qui s'oppose à son mouvement vers le bas. Quand le niveau du liquide descend davantage, en dessous de la hauteur où le flotteur 3 a été intercepté par le ressort 37, l'immersion a de ce dernier dans le liquide, initialement égabà environ h/2, diminue. Donc, la poussée hydrostatique n'est plus suffisante pour équilibrer le poids du flotteur qui vient peser en partie sur le ressort 37 en le comprimant, ce qui permet une descente progressive et linéaire du flotteur 3, proportionnelle à la descente du niveau du liquide. Quand 1'immersion a est égale à zéro (absence de liquide), tout le poids du flotteur 3 pèse sur le ressort 37 et celui-ci se trouve dans la position de fin de course de la figure 1, contre la paroi 6.La présence du ressort 37 permet donc de déterminer une descente linéaire du flotteur 3 jusqu'à la disparition totale du liquide. Etant donné qu'évidemment l'intervention du ressort 37 fait varier la constante de proportionnalité entre la hauteur du flotteur 3 et le niveau du liquide, le pas d'enroulement de la résistance 21 est différent à proximité du ressort 37. La figure 3b représente schématiquement un dispositif 40 tout à fait semblable au dispositif 1 si ce n'est qu'un ressort supplémentaire 37a est prévu a' l'endroit de l'extrémité 10 et qu'une cavité correspondante 35a est prévuesur la partie supérieure du flotteur 3. Les détails similaires ou identiques à ceux que l'on a déjà décrits sont indiqués par les mantes références : le ressort 37a est porté par la paroi 5 et est coaxial au flotteur 3. Sur la figure 3a par contre, on a représenté schématiquement un dispositif 41 de type connu et classique à côté duquel on a fait figurer, comme pour le dispositif 40 de la figure 3k, la courbe caractéristique. Sur la figure 3a, on voit que le graphique caractéristique du niveau t du liquide en fonction de la hauteur 1 du flotteur présente deux segments terminaux verticaux dans lesquels le niveau du liquide varie encore (jusqu'à une hauteur maximale Lm) mais n'est plus signalé par une variation de hauteur du flotteur 3 (dont la hauteur maximale est lm). Sur la figure 3b, le graphique caractéristique du dispositif 40 selon l'invention montre que ces deux segments d'insensibilité sont éliminés par la présence des ressorts 37 et 37a. Dans la partie inférieure du graphique, la hauteur du flotteur 3 varie en fonction de la compression progressive du ressort 37 comme décrit précédemment, proportionnellement à l'abaissement du niveau du liquide qui fait diminuer l'immersion du flotteur 3.On a donc un segment 42 de graphique linéaire ayant une plus grande pente cil'un segment central 43, étant donné que le niveau du liquide descend plus rapidement que le flotteur 3 ne s'abaisse. Dans la partie supérieure, on a un segment 44 de graphique linéaire de pente égale à celle du segment linéaire inférieur 42 étant donné qu a cause de la présencedu ressort 37a le niveau du liquide monte plus rapidement que le flotteur 3 ne s'élève. En effet, le ressort 37a est conçu pour intercepter le flotteur 3 à une distance prédéterminée de la paroi 5 et présente une longueur et une caractéristique élastique fixées à l'avance. I1 est en outre conçu pour équilibrer complètement une poussée hydrostatique égale au poids du volume de liquide déplacé par le flotteur 3 moins le poids du flotteur 3 lui-même, quand ce dernier se trouve dans une deuxième position de fin de course, non représentée, symétrique de la première et contre la paroi 5, complètement immergé dans le liquide. Dans cette position, le ressort 37a est comprimé et est complètement logé dans la cavité 35a. En effet, quand le niveau du liquide monte, le flotteur 3 est amené vers le haut jusqu a ce qu'il soit arrêté par le ressort 37a. Quand le niveau du liquide continue de monter, l'immersion a du flotteur 3 augmente au-delà de la valeur initiale h/2 et donc, la poussée hydrostatique dépasse le poids du flotteur 3 et pousse ce dernier à comprimer progressivement le ressort 37a, proportionnellement à la montée du niveau de liquide.Quand le flotteur 3 heurte la paroi 5, il se trouve complètement immergé dans le liquide, autrement dit a est égal à ho Un abaissement du niveau du liquide permet au ressort 37a de se détendre, faisant descendre progressivement le flotteur 3 jusqu'à ce que l'immersion redevienne éy.e à environ h/2 de Sorte que la poussée hydrostatique équ@libre à no@@ @@ poids du @@@tteur @ Il est évident que la longucur des segments linéaires terminaux 42 et 44 du graphique caractéristique, autrement dit la distance prédéterminée susdite aux parois 5 et 6, où le flotteur 3 est intercepté par les ressorts 37 et 37a, peut autre quelconque et qu'elle est fonction uniquement du poids du flotteur 3, de la longueur libre (en charge nulle) des ressorts 37 et 37a et de la constante élastique de ces ressorts 37 et 37a. I1 est évident en outre que la loi linéaire à laquelle obéit le flotteur 3 dans ces segments terminaux 42 et 44 de sa course est donnée par l'équation d'équilibre (poids du flotteur) - (poussée hydrostatique) - (tension du ressort). ce que l'on a décrit rend évidents les avantages de @'invention Elle permet de réaliser des dispositifs indicateurs de niveau capables de donner une lecture nauteur maximale jusqu'au moment où le réservoir est vida. Dans le cas de réservoirs à carburant pour véhicules, cela permet à l'usager d'avoir des informations exactes et surtout de suivre, après l'allumage de la lampe témoin qui indique la réserve (présence dans le réservoir d'une quantité de carburant fixée à l'avance), la variation de niveau de la réserve, ce qui n'est pas possible avec les dispositifs connus. Il est évident en outre que l'on peut apporter des modifications au dispositif décrit sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif indicateur (1, 40) du niveau d'un liquide dans un réservoir, particulièrement du niveau d'un carburant dans un réservoir de véhicule, du type comprenant un flotteur (3) muni d'un contact électrique de glissement (31) et pouvant coulisser dans un élément tubulaire (2) conçu pour être disposé à l'intérieur du réservoir, un élément de guidage (12) du flotteur (3), muni d'une résistance électrique (21) sur laquelle coulisse le contact de glissement (31), et un contact électrique fixe (36) disposé à une extrémité inférieure (11) de l'élément tubulaire (2) et conçu pour coopérer avec un contact électrique mobile (34) porté par le flotteur (3), dispositif caractérisé par le fait qu'au moins l'extrémité inférieure (11) de l'élément tubulaire (2) est munie de moyens élastiques (37) conçus pour intercepter le flotteur (3) à une distance prédéterminée d'une paroi inférieure de fond (6) de l'élément tubulaire (2) et pour équilibrer complètement le poids du flotteur (3) quand ce dernier se trouve dans une première position de fin de course contre la paroi inférieure de fond (6). 2.- Dispositif (40) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il présente une extrémité supérieure (10) munie de deuxièmes moyens élastiques (37a) conçus pour intercepter le flotteur (3) å une distance prédéterminée d'une paroi supérieure de fond (5) de l'élément tubulaire (2) et pour équilibrer complètement une poussée hydrostatique égale au poids du volume de liquide déplacé par le flotteur (3), moins le poids du flotteur (3) lui-même, quand ce dernier se trouve dans une deuxième position de fin de course contre ladite paroi supérieure de fond (5). 3.- Dispositif (1, 40) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le contact électrique fixe (36) comprend les moyens élastiques (37) qui sont fabriqués en matière métallique conductrice de l'électricité 4.- Dispositif (1, 40) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les moyens élastiques comprennent au moins un ressort à boudin (37) coaxial au flotteur (3) et ayant une longueur et uneScaractéristique élastique prédéterminées. 5.- Dispositif (1, 40) selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le ressort a' boudin (37) est relié électriquement à un plateau conducteur (38) fixé sur un élément tubulaire métallique (13) disposé à l'intérieur de l'élémént de guidage (12) et relié à une borne électrique (25) disposée extérieuremellt sur l'élément tubulaire (2), le contact mobile étant formé d'un disque métallicue (34) porté par le flotteur (3) dans le bas et conçu pour coopérer avec une extrémité supérieure (39) du ressort. 6.- Dispositif (1, 40) selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le disque métallique (34) est logé dans une cavité (35) pratiquement cylindrique du flotteur (3), conçue pour loger complètement le ressort (37) quand ce dernier est dans la première position de fin de course. 7.- Dispositif (40) selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que les deuxièmes moyens élastiques comprennent un deuxième ressort à boudin (37a) coaxial au flotteur (3) et porté par la paroi supérieure de fond (5), le flotteur (3) étant muni dans le haut d'une deuxième cavité (35a) conçue pour loger complètement le deuxième ressort (37a) quand le flotteur (3) est dans la deuxième position de fin de course. 8.- Dispositif (1, 40) selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que les distances prédéterminées mentionnées sont fonction du poids du flotteur (3), de la longueur libre et de la constante élastique du ressort (37) et du deuxième ressort (37a).