Brevet FR2542866A1 — publié le 19840921

La présente invention concerne les instruments du type niveau à vases communiquants perfectionné: à l'aide de capteurs électriques ou électroniques et permet de contrôler, de relever, de mesurer une horizontalité et de piloter une machine à règler les plafonds suspendus ou tout autres travaux de ce genre. Dans les dispositifs connus de ce genre, c'est le niveau d'un liquide aboutissant dans deux fioles reliées par un tuyau qui indique le point recherché Pour en faciliter la lecture à certains de ces instruments il est quelques fois adapté un contrôleur électrique de niveau optima à l'aide de deux élec- trodes se reliant électriquement au contact de l'eau, ce-circuit fermé actionne un signal lumineux ou sonor Dans le brevet N O 2 711 620, ce sont des résistances électriques variables avec le niveau du liquide qui sont utilisées Dans le brevet n O 3 779 084, la pression du liquide comprime une membrane associée à un interrupteur Ce circuit alimente un voyant lumineux et indique la profondeur 1 la descente du guodet d'une pelle mécani- que En règle générale ces niveaux ne peuvent valablement être utilisés comme niveaux de maçon car il est impossible de les manipuler dans tous les sens, de l'air se mélangerait avec le lique employé Ceci est également le cas du brevet no 550 572. Dans le brevet N O 2 465 198, l'ensemble du circuit hydrolique est rendu étanche par deux membranes associées à des capteurs électriques ou électroniques L'inconvénéent de ce niveau rési- de dans le fait que les membranes opposent une résistance aux mouvements du liquide et à l'approche du niveau recherché voient ses mouvements osciler de quelques microns seulement. De ce fait les moindres variations du volume apparent du liqui- de pour différentes causes et aussi infimes soient elle, faussent en permanence le réglage, et oblige sans cesse de tarer l'appa- reil L'ambiguité des signaux électriques ne peuvent pas pi- loter les mouvements d'un moteur car les deux voyants peuvent s'allumer ou s'éteindre simultanément sans que cela corresponde à un niveau. -2 ? 542866 Le dispositif selon l'invention est un perfectionnement des vases communiquants, il comporte un tuyau aboutissant à une extré- mité dans un réservoir fermé par une membrane fine, souple et de grand diamètre de façon à n'opposer au mouvement du liquide con- tenu qu'une faible résistance A l'autre extrémité le tuyau abouw- tit à un réservoir fermé par une membrane de faible diamètre,. souple mais tendue de façon à -opposer aux mouvements du liquide une certaine résistance La partie supérieure de la petite mem- brane est elle même fermée par une voûte lui servant de butée,. l'espace contenu entre cette membrane et la voete contient de l'air qui peut être plus-ou moins comprimé par les mouvements de la membrane Cet air est conduit dans un c 3 té d'une chambre elle même séparée en deux par une membrane pouvant actionner sur cha- cune de ses faces un interrupteur du type gb teau L'autre demi- chambre est reliée à une chambre par un conduit afin qu 'il y est de chaque c 8 tés de la membrane séparatrice'le même volume d'air et situés de manière que les variations de température agissent par le moyen de l'air de la même manière d'un c 8 té ou de l'autre de la membrane séparatrice Un conduit ouvert ou fermé par'un robinet relie les espaces d'air situés d'un côté et de l'autre de la membrane séparatrice et permet à tous moments à la dite membrane de reprendre sa position initiale ( position o les deux interrupteurs sont ouverts) et peu importe la position des au- tres membranes Le robinet??erme't aux nouvelles variations du ni- veau du liquide de déformer la membrane séparatrice et de fermer ou d'ouvrir des circuits électriques sur des voyants lumineux ou des signaux sonors et d'indiquer ainsi les mouvements à effectuer pour la recherche dtune horizontalité Ces signaux électriques peuvent être amplifiés afin de permetre à un micro-moteur avec réducteur de faire tourner une clé à tube dans un sens ou dans l'autre afin-de règler à un même niveau les écrous des tiges fi'- letées servant de suspentes des plafonds suspendus Cette clé à tube' peut être remplacé par un embout de tournevis Gette associa- tion peut s'étendre à une perceuse pilotée par le niveau et de permettre des fonds de trous dans une dalle en béton par exemple tous à un même niveau, les tiges filetées butant au fpnd des -3- trous sont de ce fait systématiquement règl es et facilite ainsi la pose de plafonds suspendus. Les schémas annexés illustrent à titre d'exemples le foncti- onnement et quelques applications du dispositif conforme à la présente invention Tel qu'il est représenté à la figure 1, plan- che 1/3, cet appareil comporte un tuyau souple ( 1) aboutissant à une extrémité à une enceinte A contenant un réservoir ( 2) fermé par une membrane ( 3) fine, souple, solide et'de diamètre grand de façon à offrir au liquide contenu une très faible résistance. ( 4) espace pour limiter les mouvements de la membrane, ( 5) évent, ( 6) manchond'étenchéité serré par le raccord ( 7), ( 8) tuyau pro- tègeant le tuyau contenant le liquide (particulièrement o le liquide est du mercure) L'autre extrémité du tu 7 yau ( 1) aboutit à une enceinte B figure 2, planche 1/3 Cette enceinte comporte un réservoir ( 9) fermé par une membrane ( 10) d'un diamètre le plus faible possible et légèrement tendue L'espace ( 11) contient de l'air et limite les mouvements de la membrane ( 10) Un conduit ( 12) relie l'espace ( 11) à un autre espace séparé en deux demi- chambres ( 13) et ( 14) par une membrane souple et d'un diamètre le plus faible possible ( 15) et légèrement tendue Cette membrane actionne sur chacune de ses faces un interrupteur-du type poin - teau réglable ( 16,18) et ( 17,19), chacun de ces éléments sont re- liés électriquement à l'extérieur En position de repos cette - membrane ( 15) est parfaitement plane, les interrupteurs sont donc ouverts, environ 1/100 de mm Des membranes fortement tendues ( 20)èet; 421) limitent les fortes pressions sur les contacts éleo- triques, ces membranes sont facultatives Les espaces ( 13,14) doi- vent avoir le même volume et subir les variations thermiques d' - -une manière symétrique Le surplus du volume d'air contenu dans 301 es espaces ( 11 et 12) sont compensés par le conduit ( 22) et une chambre ( 23) situés d'une manière la plus symétrique possible par rapport au conduit ( 12), à l'espace ( 11) et la plus rapprochée possible afin que les volumes d'airfsit Usde chaque c 8 tis de la membrane séparatrice subissent les mêmes variations thermiques, 351 e mieux possible. -4- Un conduit ( 24) relie les espaces ( 13,12,11) et les espaces d 14, 22,23), un robinet ( 25) ouvre ou ferme le conduit ( 24) et permet de relier les espaces cités entre eux et facultativement avec la pression atmosphérique Les courants passant par les interrup - teurs ( 16,18) et ( 17,19) sont d'une valeur très faible et sont amplifiés par un circuit électronique ( 26) afin d'alimenter les voyants ( 26) et ( 27) ( 28) symbole du niveau recherchée ( 29) espace pour le logementdes piles, ( 30) interrupteur, ( 33) cou- vercle, ( 31) manchon d'étenchéité serré par le raccord ( 32). Le fonctionnement est le suivant et supposons que l'on doi- vei ltracer un trait de niveau matérialisé par la ligne ( 34), plandhe 173 Placer l'enceinte A approximativement au niveau de la ligne ( 34), le peu de précision demandée pour cette opération permet de conserver l'enceinte A dans un enrouleur Placer la partie supérieure de l'enceinte B sur la ligne ( 34), mettre l' appariel sous tension, ouvrir le robinet ( 25), la pression de l'air s'égalise de chaque côtés de la membrane ( 15), les inter- rupteurs ( 16,18) et ( 17,19) sont ouverts Fermer le robinet ( 25) à cet instant tous les nouveaux mouvements de la membrane ( 10) - pourront être captés par la membrane ( 15) Si l'on baisse l'en- ceinte B par rapport à A, la membrane ( 10) se gonfle, comprime l'air compris dans l'espace ( 11 l) qui est conduit dans la demi- chambre ( 13), cet air comprime la membrane ( 15) qui ferme le cir- cuit ( 17,19) sur un voyant lumineux ( 26) situé sous le symbole d' horizontalité ( 28) signifiant qu'il faut monter Si l'on monte trop haut l'enceinte B par rapport à l'enceinte A, le fonction- nement est à l'inverse et le voyant ( 27) s'illumine et indique qu'il faut baisser En opérant ainsi on arrive à situer l'hori- zontalité à l'instant o la membrane ( 15) ne subit aucune pres- sion, et maintient ainsi les interrupteurs ( 16,18) et ( 17,19) ouverts, de ce fait les voyants sont éteints, signe que l'on a trouvé l'horizontalité recherchée. Selon une composition, le niveau est associé à une sorte de boulonneuse dont le micro-moteur avec réducteur est piloté par 351 es signaux provoqués par les contacts ( 16,18) et ( 17,19) La figure 3, planche 2/3 illustre à titre indicatif cet appareil, 42866 -5-_ le bati C se fixe sur l'enceinte B et contient le micro-moteur avec le réducteur ( 34), ( 35) engrenages entrainant la clé à tube ( 36), ( 37) roulement à billes, ( 38) écrou de blocage, ( 39) inter- rupteur à pression, ( 40) perçage permettant le passage des tiges filetées, ( 41) bouchon, ( 42) conducteurs électriques, les biscuits électriques ou électroniques ne sont pas représentés, cet appa- reil peut fonctionner à piles, à piles rechargeables ou avec le courant secteuret peut comporter des variateurs de vitesse La clé à tube ( 36) peut être interchangeable et être remplacée par un embout det OU O rnevis ou un forêt La figure 4, planche 3/3 illustre une à 1 ilisation'de cet appareil, ( 43) est une dalle en béton à laquelle on doit accrocher un plafond suspendu par des tiges filetées, l'appareil règle à un même niveau les écrous ( 44), il suffit par la suite d'y bloquer un crochet classique par un contre écrou, d'accrocher les rails, de placer les panneaux, le plafond est règlé Une autre variante permet à l'appareil de rechercher seul une horizontalité La figure 5, planche 3/3 donne un exemple de cette réalisation Une tige filetée ( 45) fixée à un bâti ( 46) est parcourue par la boulonneuse adaptée pour cela, il suffit de placer le bâti ( 46) approximativementsur le point recherché, met- tre en marche et comme pour le réglage des écrous à un même ni- veau, le fonctionnement est le mème. Une autre réalisation permet à cet appareil de se composer d'une enceinte A, comme décrite à la figure 1, et de plusieurs enceintes B, comme décrite à la figure 2 et toutes reliées par un tuyau à l'enceinte A Les signaux électriques prélevés sur les enceintes B 1, B 2,-B 3 peuvent piloter des système mécaniques ou hydroliques et à l'aide de vérins stabiliser par exemple une plate-forme à l'horizontale Une fabrication particulièrement soi- gnée et étanche permet à cet appareil d'avoir les mêmes fonction en des lieux sous-marins. Selon une autre réalisation et d'après la description des figures 1 et 2, les membranes ( 10 et 3) sont d'un même diamètre, 351 es espaces ( 4 et 11) sont égaux en volume; la membrane ( 15) est alors actionnée par l'air comprimé par la membrane ( 10) puis in- -6- versement par l'air comprimé par la membrane ( 3)rot conduit à la demi-chambre ( 14) par un tuyau fin La membrane ( 15) ne capte qu' une différence de pression et peu importe les variations apparen- tes du liquide Un tuyau très fin relie la demi-chambre ( 13) à une chambre semblable à la chambre ( 23) mais située dans l'encein- te A et à proximité de l'espace (h)s les tuyaux très fins: deux) passent dans le tuyau ( 8) et subissent les mêmes variations ther- ques. Une variante des systèmes décrits permet à la membrane ( 15) l Od'actionner un transducteur du type piezzo-électrique, potentiomé- trique, à jauge de contrainte, Des moyens connus mesurent ces valeurs de résistance et leurs variatons servent à rechercher l'instant o la membrane ( 15) est parfaitement plane, ce qui cor- respond à une valeur donnée et à une horizontalité. Pour des raisons diverses tel que le vieillissement, la mem- brane ( 15) peut se déformer On remédie à ceci en faisant varier le volume d'air d'un côté ou de l'autre de ladite membrane avec l'aide d'un piston ou tout autre système analogue, Cet appareil peut être utilisé par une personne seule pour 2 Oalâ recherche de niveaux ou le règlage de certaines pièces dans l'indu$%redu batiment et partout o l'on a besoin de niveaux sur des distances de 10 à 50 mètres y compris sous l'eau. -7- REVENDICATIONS 1) Appareil du type niveau de maçon, caractérisé par le fait qu'il comporte un tuyau souple ( 1) aboutissant à une extrémité dans un réservoir ( 2) fermé par une membrane ( 3) opposant une très faible résistance aux mouvements du liquide contenu, qu'un espace ( 4) limite les mouvements de ladite membrane, que l'autre extrémité du tuyau aboutit dans un réservoir ( 9) fermé par une membrane ( 10) d'un diamètre le plus faible possible et légèrement tendue, que l'espace ( 11) situé au dessus de cette membrane con- tient de l'air, qu'unr conduit ( 12) relie les espaces ( 11) à -une chambre ( 13) séparée d'une autre chambre ( 14) par une autre mem L brane légèrement tendue ( 15)maitrisant sur chacune de ses faces un interrupteur du type pointeaurbglàble dont chacun de ses élément sont reliés électriquement à l'extérieur, que cette mem- brane au repos est parfaitement plane et maintient lesdits inter- rupteurs très légerement ouverts, que-les chambres ( 13 et 14) sont d'un même volume et situées de manière à subir les mêmes variations thermiques, que le volume d'air situé dans le conduit ( 12) et l'espace ( 11) est compensé et d'une manière la plus sy- métrique possible à causes des variations thermiques par un con- duit ( 22) et une chambre ( 23), qu'un conduit ( 24) relie les divers espaces situés de chaque côtés de la membrane ( 15) et est ouvert ou fermé par un robinet ( 25), que cet appareil comporte des piles électriques,;:un interrupteur général, deux voyants lumineux pi- lotés par les interrupteurs à pointeaux mus par la membrane ( 15) elle même actionnée par l'air comprimé par la membrane ( 10) selon les mouvements du liquide contenu d'après le principe des vases communiquants et associés aux effets mécaniques des membranes ( 3) et ( 10),un piston associé à l'une des chambres ( 13 ou 14) permet de corriger la pression dans ces chambres donc les éventu- elles déformations de la membrane ( 15). 2) Appareil du type niveau de maçon selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une clé à tube ( 36) mue par un moteur électrique avec réducteur ( 34) monté sur un bâti C lui même fixé -8- sur le corps B du niveau, que ce moteur peut être alimenté par des piles, par des piles rechargeables ou par le courant secteur,que les courants sont distribués par l'intermédiaire de relais ou tout autre circuit électronique eux m 8 me pilotés par les courants pas- sants par les interrupteurs ( 16, 18) et ( 17, 19) permettant ain- si à la clé à tube de tourner dans un sens ou dans l'autre et de règler certaines pièces de niveau. 3) Appareil du type niveau de maçon selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que la clé à tube est remplacée par des outils tels que tournevis, foréts. 4) Appareil du type niveau de maçon selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait-que la clé à tube est adaptée pour parcourir une tige filetée ( 45) elle même fixée sur un bâti ( 46). ) Appareil du type niveau de maçon selon l'une quelconque des revendications caractérisé par le fait que la membrane ( 15) actionne un transducteur du type jauge: de contrainte, potentio- métrique, associé- à des moyens de lecture connus avec galvano- mètre ou avec affichage. 6) Appareil du type niveau de maçon selon l'une quelconque des revendications caractérisé par le fait que le niveau se com- pose d'un bloc A et de plusieurs blocs B. 7) Appareil du type niveau de maçon selon l'une quelconque des revendications caractérisé par le fait qu'il comporte deux membranes fortements tendues fermant les demies chambres ( 13) et ( 14) et limitent la pression sur les pointeaux et pastilles des interrupteurs ( 16, 18) et ( 17, 19). 8) Appareil du type niveau de maçon selon l'une quelconque des revendications caractérisé par le fait que les membranes ( 3) et ( 10) sont de dimensions identiques ainsi que les volumes des espaces ( 11) et ( 4), que l'air comprimé par la membrane ( 3) est par un tuyau très fin dans la demie chambre ( 14) et comprime la membrane ( 15) sur une face, que l'air comprimé par la membrane ( 10) est amené dans l'espace ( 13) et comprime la membrane ( 15) sur son autre face, que la membrane ( 15) n-e capte donc qu'une différence des pressions subies, qu'un autre tuyau très fin part de la demie chambre ( 13) et aboutit dans une chambre située dans le bloc A de sorte que les volumes d'air situés de' chaque cotés de la membrane ( 15) aient les mêmes volumes avec des espa- ces identiques et placés de façon symétrique afin que les varia- tions thermiques aient leurs effets qui s'annulent de chaque cotés de la membrane ( 15). 9) Appareil du type niveau de maçon selon les revendications 1,2, 4, 6, 7 par le fait que l'utilisation du robinet ( 25) permet dans l'utilisation de ce niveau de ne placer qu'approximativemeit le bloc A sur le point de réfférence et donc de concerver ce bloc A dans uns enrouleur aveb un simple repert.