Brevet FR2525986A1 — publié le 19831104

La présente invention concerne généralement des flotteurs supportant des capteurs et en particulier les flotteurs qui n'ont qu'une liberté de mouvement limitée. Les instruments et les capteurs pour la détection de la contamination souterraine par des hydrocarbures ont été utilisés de plus en plus ces dernières années à cause d'une prise de conscience accrue de l'existence d'une telle pollution de l'environnement Comme les hydrocarbures liquides ont une densité inférieure à celle de l'eau et se trouvent donc à la surface de l'eau, beaucoup de capteurs d'hydrocarbures mis en oeuvre utilisent un dispositif de flottage pour maintenir un capteur à proximité de la surface de l'eau De tels dispositifs ont été étudiés pour être utilisés dans les océans, les lacs et les puits d'eau de sol L'un des capteurs qui a été utilisé avec ces dispositifs de flottage est un capteur de conductibilité électrique qui établit une discrimination entre l'eau et les hydro- carbures liquides en se basant sur sa conductibilité Malheu- reusement, il existe un problème avec de tels capteurs et d'autres capteurs du type flotteurs qui provoque la production d'un faux signal d'hydrocarbure liquide lorsque le niveau d'eau maintenant le dispositif descend à un point o le dispositif ne flotte plus Ceci est dû au fait que la conductibilité électrique de l'air ainsi que la conducti- bilité électrique des hydrocarbures liquides sont toutes deux inférieures à celle de l'eau Ainsi, lorsque le niveau d'eau descend et que le dispositif ne flotte plus, les électrodes utilisées pour mesurer la conductibilité sont habituellement exposées à l'air et donc la conductibilité entre elles décroît Ceci a pour conséquence habituellement que l'instrument indique faussement qu'il y a des hydrocar- bures. On a donc développé un ensemble de flottage pour un capteur qui empêche que des signaux incorrects soient produits lorsque le niveau d'eau descend à un point o le capteur ne flotte plus à la surface de l'eau La présente invention concerne un ensemble de flottage destiné à un capteur et comprenant un élément de flottage traversé par un canal, un dispositif pour monter un capteur sur le flotteur, un élément de guidage traversant le canal de manière à guider le mouvement de l'élément de flottage, des dispositifs d'arrêt se trouvant sur le dispositif de guidage pour limiter le mouvement du flotteur, ces disposi- tifs d'arrêt comprenant un aimant, ainsi qu'un commutateur actionné magnétiquement se trouvant dans l'élèvent de flottage et qui est actionné lorsqu'il est à pro Ximite de l'aimant du dispositif d'arrêt de manière à indiquer que l'élément de flottage se trouve au voisinage du dispo- sitif d'arrêt. La présente invention va maintenant être décrite en détail à propos d'exemples de réalisation et à l'aide du dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue latérale partiellement en coupe d'un ensemble de flottage destiné à un capteur construit selon une forme de réalisation de la présente invention; et la figure 2 est une vue en perspective montrant une variante d'une partie de la forme de réalisation de la figure 1. Un ensemble de flottage 10 destiné à un capteur comprend généralement un élément de flottage ou flotteur 12, un élment de guidage 14 et un élément d'arrêt 16 Un capteur monté sur l'élément de flottage 12 comprend généralement une paire d'électrodes 18 et 20 permettant la mesure de la conductibilité électrique entre elles. L'ensemble de flottage 10 comprend également des moyens pour monter le capteur ou les électrodes 18 et 20 sur l'ensemble Les moyens de montage comprennent une paire d'éléments 22 et 24 dont chacun sert à monter respectivement une électrode séparée 18 et 20 Les éléments 22 et 24 sont fabriqués à partir de deux conducteurs électriques allongés de forme plate Les électrodes 18 et 20 sont montées près d'une extrémité de leurs éléments respectifs 22 et 24 par tout moyen approprié qui forme un contact électrique Dans la présente forme de réalisation, un écrou taraudé 26 et 28 est fixé par tout procédé approprié tel que par soudage à une extrémité de chaque élément 22 et 24 Les électrodes 18 et 20 ont chacune une extrémité filetée 30 et 32 respectivement sur laquelle sont vissés les écrous 26 et 28 De plus, les écrous 26 et 28 sont montés sur des trous (non représentés) formés dans les éléments plats 22 et 24 pour que les électrodes 18 et 20 respectivement puissent les traverser Deux écrous de verrouillage 34 et 36 sont ensuite vissés sur les électrodes 18 et 20 de manière à maintenir celles-ci et les empêcher de se libérer et aussi pour permettre le réglage dela position verticale des électrodes et mesurer les hydrocarbures liquides à des profondeurs différentes Les autres extrémités de chacun des éléments 22 et 24 sont fixées par des éléments appropriés à l'élément flotteur 12 Dans le présent cas, une résine époxy est utilisée pour remplir une cavité 38 se trouvant sur la partie supérieure du flotteur 12 Les éléments 22 et 24 ont aussi chacun une portion sensiblement verticale 40 et 42 respectivement, qui s'étend vers le haut à partir de la partie supérieure du flotteur 12 Ces portions verticales sont entourées d'une matière électriquement isolante 44 et 46, respectivement pour empêcher la production de fausses indications de conductance électrique provenant des gouttes d'eau se trouvant sur le côté supérieur du flotteur 12. Le flotteur 12 comprend encore un canal central 48 Dans ce canal, il y a une pièce cylindrique d'insertion Dans la présente forme de réalisation, le flotteur 12 est fabriqué à partir d'une mousse de caoutchouc néoprène à cellules fermées *ionnue génériquement comme du nitrile, et qu'on trouve dans le commerce sous le nom de "NITROPHYL" provenant de Rogers Corporation of Williamantic, Connecticut. Le nitrile résiste aux détériorations provbquées par les substances hydrocarbondes La pièce cylindrique d'insertion est fabriquée à partir d'une dimension normalisée de tube en 'Nylon" La pièce d'insertion cylindrique 50 s'étend depuis approximativement 2,5 cm au-dessus de la partie supérieure du flotteur 12 jusqu'à la surface d'une cavité 52 située à la partie inférieure du flotteur 12 La cavité 52 est généralement de forme annulaire et elle est -'t' 'IYJA*PqN - concentrique par rapport à l'extrémité inférieure du canal 48. L'ensemble de flottage pour capteurs comprend également un câble électrique 54 ayant deux conducteurs isolés L'un des conducteurs est relié à l'électrode 18 par l'intermédiaire de l'élément 22 et l'autre conducteur est relié à l'électrode 20 par l'intermédiaire de l'élé- ment 24 On trouve également,relié en travers des conducteurs du câble 54, un commutateur 56 actionné magnétiquement qui est un commutateur magnétique habituel à lames Le commu- tateur 56 se trouve dans une cavité allongée 58 du flotteur 12 La cavité allongée 58 est généralement de forme cylindrique et ouverte à la partie supérieure L'ex- trémité inférieure 60 de celle-ci s'étend à proximité de la surface supérieure de la cavité 52 La cavité 58 est également orientée généralement en parallèle par rapport au canal 48 et se trouve décalée de celui-ci. Le reste de l'ensemble de flottage 10 comporte l'élément de guidage 14 et l'élément d'arrêt 16 L'élément de guidage 14 comprend généralement une tige qui est prévue pour une orientation verticale de manière à guider le flotteur 12 dans un sens vertical à mesure qu'il répond à la montée et à la descente du niveau d'eau L'élément d'arrêt 16 est relié à l'extrémité inférieure de l'élément de guidage 14 L'élément d'arrêt 16 comprend généralement une plaque circulaire 62 et un aimant permanent 64 de forme annulaire La plaque 62 est fixée à l'extrémité inférieure de l'élément de guidage 14 au moyen d'un manchon 66,bien que tout dispositif approprié de fixation soit satisfaisant Comme indiqué ci-dessus, l'aimant permanent 64 est de forme annulaire et il est situé concentriquement autour de la tige ou de l'élément de guidage 14 par le manchon 66 La dimension de l'aimant 64 est légèrement plus faible que la dimension de la cavité 52 formée dans la partie inférieure du flotteur 12 Ceci permet à l'ai- mant 64 de dépasser vers l'intérieur de la cavité 52 lorsque le flotteur 12 atteint la limite inférieure de son trajet vertical Ceci permet également au flotteur 12 de se maintenir dans une position relativement fixe par rapport à l'aimant 64 lorsque le flotteur 12 n'est pas supporté par la présence du liquide Comme le montre la figure 1, le flotteur 12 est relativement libre de tourner autour de l'élément de guidage 14 L'utilisation d'un aimant de forme annulaire qui est concentrique autour de l'élément 14 assure un actionnement approprié du commu- tateur 56 quelle que soit sa position angulaire autour de l'élément de guidage 14- La figure 2 montre une version légèrement différente de la forme de réalisation de la figure 1 A cette figure 2, les électrodes 18 et 20 sont remplacées par un ensemble de petites électrodes ou de contacts 65 à 71 Ces électrodes 65-71 dépassent d'une surface orientée vers le bas 72 d'un élément flottant 74 qui ressemble au flotteur 12 Le flotteur 74 comprend un canal 76 qui est identique au canal 48 du flotteur 12 A l'intérieur du canal 76, on trouve une pièce cylindrique d'insertion 78 -identique à la pièce 50 du flotteur 12 De plus, sur la partie inférieure du flotteur 74, il y a une cavité 80 identique à la cavité 52 de la figure 1 et elle est de forme annulaire Les contacts électriques supplémentaires à 71 sont reliés à deux conducteurs électriques comme à la figure 1, de telle manière que des électrodes alternées soient reliées à des conducteurs alternés Ce système présente plusieurs paires de capteurs parallèles et ainsi empêche la survenance d'une alarme incorrecte provenant de la nutation du flotteur dans un environnement de liquide turbulent car toutes les paires de capteurs doivent être déplacées du milieu aqueux pour donner une détection. La nutation du flotteur est possible à cause du diamètre de l'élément de guidage 14 qui est sensiblement plus faible que le diamètre interne des pièces cylindriques d'insertion 78 et 50 pour donner une plus grande liberté de mouvement au flotteur 12 et 74 Les paires multiples de capteurs formées par les contacts 65 à 71 permettent également d'obtenir des lectures plus précises à des niveaux de conductibilité plus faibles Le flotteur 74 est montré séparément d'un ensemble de flottage comprenant un élément de guidage ou un élément d'arrêt; cependant, il est librement interchangeable avec le moyen de flottage 12 de la figure 1 Un commutateur magnétique protégé se trouve dans le flotteur 74 de la même manière que le flotteur 12. L'ensemble de flottage 10 ainsi construit fonctionne pour déterminer la conductibilité entre des électrodes 18 et 20 du liquide o il flotte La profondeur à laquelle la conductibilité est mesurée est déterminée par le réglage de l'extension inférieure des électrodes 18 et 20 Ainsi, lorsque les électrocdes 18 et 20 sont en contact avec un volume éventuel d'eau de sol, la résistance entre elles est relativement faible Lorsqu'une nappe d'huile de surface suffisante se développe au-dessus de l'eau et que le flotteur 12 se soulève par rapport à celle-ci à un niveau o les électrodes 18 et 20 ne sont plus en contact avec l'eau, la conductance entre elles décroît suffisamment pour permettre à un élément de mesure de conductance relié au câble 54 de déterminer qu'un changement a eu lieu A mesure que le niveau d'eau monte et descend, le flotteur 12 suit ces changements et maintient les électrodes 18 et 20 dans la même position relative par rapport à la sur- face de l'eau Lorsque le niveau d'eau a baissé suffisamment pour permettre au flotteur de contacter l'élément d'arrêt 62, les électrodes 18 et 20 ne sont plus exposées à l'eau et ainsi la résistance entre elles augmentera brusquement en même temps que va décroître de façon correspondante la conductibilité entre elles L'aimant 64, en tant que moyen pour empêcher cette indication incorrecte d'une présence d'hydrocarbures fluides est venu très près du commutateur 56,ce qui fait que celui-ci est actionné et court-circuite les conducteurs du câble 54 Ce court- circuitage maintient la faible résistance entre les électrodes 18 et 20 pour éviter une lecture de résistance élevée comme ce serait le cas avec les électrodes 18 et 20 hors de l'eau Ce court-circuitage des conducteurs du câble 54 peut également être détecté par un instrument pour déterminer que le flotteur 12 est à proximité de l'élément d'arrêt 16 Lorsque le niveau d'eau s'élève à nouveau à un point o il peut supporter le flotteur au- dessus et à l'écart de l'aimant 64, le commutateur 56 s'ouvre et permet aux électrodes d'être fonctionnelles et de déterminer la conductibilité électrique du liquide de support. La présente invention constitue donc un moyen simple et peu dispendieux d'empêcher des indications fausses de présence d'hydrocarbures dans les cas o le flotteur 12 a atteint la limite de son trajet inférieur permis. Les descriptions ci-dessus des formes de réalisa- tion de la présente invention doivent être considérées comme des illustrations et non comme des limitations de celle-ci Des modifications et des changements variés peuvent être effectués dans ces formes de réalisation par les experts de cette technique sans s'écarter de la parll de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Ensemble de flottage destiné à un capteur, caractérisé en ce qu'il comprend un flotteur ( 12) traversé par un canal ( 48), des éléments ( 22, 24) destinés à monter un capteur sur le flotteur ( 12), un élément de guidage ( 14) traversant le canal ( 48) de manière à guider le mouvement du flotteur ( 12), un élément d'arrêt ( 16) situé sur l'élément de guidage ( 14) de manière à limiter le mouvement du flotteur ( 12), l'élément d'arrêt compor- tant un aimant ( 64) et un commutateur ( 56) actionné magnétiquement se trouvant dans le flotteur ( 12) et qui est actionné lorsqu'il est C proximité de l'aimant ( 64) de l'élément d'arrêt ( 16) pour indiquer que le flotteur ( 12) est à proximité de l'élément d'arrêt ( 16). 2 Ensemble de flottage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'arrêt ( 16) se trouve en dessous du flotteur ( 12 > sur l'élément de guidage ( 14 > pour limiter le mouvement vers le bas du flotteur, l'action- nement du commutateur ( 56) indiquant que le flotteur ( 12) ne flotte plus. 3 Ensemble de flottage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour relier le commutateur ( 56) au capteur ( 18, 20) monté sur le flotteur ( 12). 4 Ensemble de flottage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur comporte des contacts électriques ( 65-71) exposés au fluide autour du flotteur de manière à mesurer sa conductibilité électrique. Ensemble de flottage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les contacts ( 65-71) comportent une multiplicité de points de contact. 6 Ensemble de flottage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal orientation sensiblement verticale. 7 Ensemble de flottage selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'aimant ( 64) est de forme plane et est situé généralement perpendiculairement à l'élément de guidage et complètement autour de celui-ci. 8 Ensemble de flottage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le commutateur ( 56) est un commuta- teur allongé à lames ayant un axe et en ce que le flotteur ( 12) comprend des moyens pour maintenir l'axe du commuta- teur généralement en parallèle à ladite tige. 9 Ensemble de flottage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le flotteur est libre de tourner autour de la tige de telle manière que le commutateur ( 56) puisse modifier sa situation angulaire autour de la tige. Ensemble de flottage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de montage comportent des moyens pour placer de façon réglable deux électrodes ( 18, 20) à une hauteur qu'on peut choisir par rapport au flotteur.