Brevet FR2539871A1 — publié le 19840727

Dispositif indicateur du niveau d'un liquide diélectrique dans un réservoir. L'invention concerne un dispositif indicateur du niveau d'un liquide diélectrique dans un réservoir. En particulier, l'invention concerne un dispositif indicateur du niveau de carburant dans un réservoir de véhicule, du type qui comprend un flotteur mobile à l'intérieur d'un élément tubulaire disposé dans le réservoir et plongé dans le liquide. Ce flotteur porte un contact à frottement pouvant coulisser sur une résistance à fil enroulée sur un élément de guidage du flotteur qui est également muni d'un contact mobile conçu pour coopérer avec un contact fixe disposé vers l'extrémité inférieure de l'élément tubulaire. De façon connue, la résistance et le contact à frottement sont reliés au moyen de bornes appropriées à un circuit électrique de mesure dans lequel ils constituent une résistance étalonnée variable (rhéostat) dont la valeur correspond à chaque instant au niveau atteint par le liquide dans le réservoir; en effet, cette valeur dépend de la position prise par le flotteur et donc du contact à frottement relativement à la résistance. En service, le contact électrique fixe est relié, grâce à une autre borne, à un avertisseur optique de niveau minimal qui est alimenté quand le contact mobile porté par le flotteur touche le contact fixe par suite de la baisse du niveau de liquide dans le réservoir. Les dispositifs de mesure de niveau du type décrit ci-dessus présentent l'inconvénient d'être insensibles aux positions opposées de fin de course du flotteur, correspondant aux niveaux minimal et maximal. En effet, ainsi qu'il est connu, pour des raisons de stabilité hydrostatique, le flotteur doit avoir un poids et une masse tels qu'il soit plongé dans le liquide à une profondeur à peu près égale à la moitié de sa hauteur. Donc, quand le niveau du liquide dans le réservoir monte, le flotteur vient heurter la partie supérieure du réservoir, s'arrêtant avant que cette dernière ne soit atteinte également par le liquide, c'est-à-dire avant que le réservoir ne soit complètement plein.L'élévation ultérieure du niveau du liquide n'est donc pas signalée, étant donné que le flotteur ne peut pas monter davantage et qu' il est au contraire complètement submergé 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 maintenait le flotteur contre la paroi supérieure da réservoir. Inversement, quand le liquide atteint le niveau de la réserve, le flotteur s'arrente sur le fond du réservoir, mettant en contact les contacts électriques susdits, fixe et mobile.Ayant déjà atteint la plus petite hauteur possible, le flotteur est dans l'impossibilité de signaler l'abaissement ultérieur du niveau et donc l'usager ne peut pas recevoir de données sur la consommation de la réserve de carburant. De façon analogue, le flotteur n'est pas en mesure de signaler la montée du niveau de liquide dans le réservoir, avant que ce niveau ne soit tel qu'il engendre une poussée hydrostatique suffisante pour assurer le soulèvement du flotteur. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif indicateur du niveau d'un liquide dans un réservoir qui soit exempt des inconvénients des dispositifs de type connu mentionnés ci-dessus. En particulier, le but de l'invention est de réaliser un dispositif de mesure de niveau qui soit en mesure de signaler correctement le niveau atteint par le liquide en n'importe quel point de la course du flotteur, y compris les positions opposées de fin de course. Le but ci-dessus est atteint par l'invention étant donné qu'elle a pour objet un dispositif indicateur du niveau d'un liquide diélectrique dans un réservoir, du type qui comprend un flotteur muni d'un contact électrique et conçu pour être déplacé par la poussée exercée par le liquide, et un élément de guidage du flotteur muni d'un fil de résistance sur lequel coulisse le contact électrique en service, le dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comprend des mayens élastiques qui relient le flotteur à au moins une extrémité de l'élément de guidage et qui transmettent au flotteur une force dont l'intensité, à l'endroit de 1 'extrémité supérieure de 1 'élément de guidage, prend une première valeur pratiquement égale et de sens opposé à la différence entre le poids du liquide déplacé par le flotteur entier et le poids du flotteur, et prend à l'endroit de l'extrémité inférieure de l'élément de guidage une deuxième valeur pratiquement égale et de sens opposé au poids du flotteur et, dans la zone comprise entre les extrémités supérieure et inférieure, passe graduellement de la première valeur à la deuxième valeur, prenant une valeur nulle erm un point fixé à l'avance. Pour faciliter la compréhension de l'invention, on décrit maintenant un mode d'exécution préférentiel, purement à titre d'exemple non limitatif et à propos des dessins annexés sur lesquels: Les figures 1, 2 et 3 sont des élévations en coupe d'un dispositif indicateur de niveau réalisé selon les principes de l'invention et représenté dans trois états de fonctionnement différents. On a désigné par la référence générale 1 un dispositif indicateur du niveau d'un liquide diélectrique 2, particulièrement d'un carburant, contenu dans un réservoir 3, particulièrement celui d'un véhicule. En particulier, du réservoir 3, on a représenté seulement une partie d'une paroi de fond 4 et une partie d'une paroi supérieure 5; cette dernière présente un trou passant 6 à travers lequel on insère le dispositif 1 à l'intérieur du réservoir 3. Le dispositif 1 est pratiquement connu en ses caractéristiques générales et présente en particulier un couvercle à rebord 8 qui s'appuie sur la paroi supérieure 5 du réservoir 3 par l'intermédiaire d'une garniture 9 interposée.Le couvercle 8 supporte des bornes électriques il, 12 et 13 de type laminaire et deux conduits 14 et 15 dont le premier, 14, assume en service la fonction de conduit d'aspiration du carburant depuis le réservoir 3 tandis que le deuxième 15 assume la fonction de conduit de recyclage. Au conduit 14 est accouplé axialement un tube metalliqpe 16 portant une couche de matière isolante; ce tube assume la dolible fonction d'aspiration du liquide depuis le réservoir 3 et d'élément support d'un fil de résistance 17 enroulé en solénoïde pratiquement sur toute la lcngueur du tube 16.Ce dernier constitue en outre un élément de guidage d'un flotteur tubulaire 18 qui porte intérieurement une paire de contacts à frottement 19 diamétralement opposés et reliés par leurs extrémités à un anneau conducteur 20. A l'extrémité inférieure, le tube 16 supporte un-bouchon annulaire 22 muni d'un trou passant 23 et un filtre circulaire 24. Le dispositif 1 comprend en outre un tube cylindrique 26, de préférence de type métallique, qui est inséré à force dans le couvercle et qui enferme intérieurement le tube 16 et le flotteur 18. Ce dernier est donc mobile entre une position inférieure (figure 2) où il s'appuie sur la surface supérieure du bouchon 22 et une position supérieure (figure 3) où il est poussé par le liquide 2 contre une saillie annulaire 27 partant axialement du couvercle 8. On observe enfin que les extrémités opposées du fil de résistance 17 sont reliées respectivement à la borne 11 par l'intermédiaire d'une lame 28 et à la borne 12 par l'intermédiaire d'une lame transversale 29. Cette dernière est reliée électriquement au tube 16qui, étant conducteur, permet la liaison électrique avec l'extrémité inférieure du fil de résistance 17 placée à l'endroit du bouchon 22. Selon l'invention, le dispositif 1 comprend un ressort 30 à structure conique qui relie le flotteur 18 au couvercle 8. Plus en détail, le ressort 30 est fabriqué en matière conductrice et est monté coaxialement au tube 16 et relie l'anneau conducteur 20, porté par le flotteur 18, à la borne 13 fixée au couvercle 8. Le ressort 30 est taré de manière à transmettre au flotteur 18 des réactions différenciées selon la position du flotteur et donc du liquide 2 relativement au tube 16. En particulier, sur la figure 1, le ressort 30 est considérée en position de repos : autrement dit, il n'est ni comprimé ni soumis à une tension, de sorte qu'il ne transmet aucune force de réaction au flotteur 18 et joue uniquement le rôle de fil conducteur.Dans la position de la figure 2, le ressort prend la position d'extension maximale et il est taré de manière à transmettre au flotteur 18 une réaction dont l'intensité est pratiquement égale et de sens opposé au poids du flotteur 18. Sur la figure 3, le ressort est représenté dans 1 'état de compression maximale et il est taré de façon telle qu'il transmette au flotteur 18 une réaction dont l'intensité est pratiquement égale et de sens opposé à la différence entre le poids du liquide 2 déplacé par tout le flotteur 18 et le poids du flotteur lui-rnême. Le fonctionnement du dispositif 1 s'effectue de façon assez simple et claire. Sur la figure 1, le ressort 30 est en position de repos de sorte que, corirne on l'a déjà dit, il ne transmet au flotteur aucune force de reaction. Avantageusement, celui-ci est placé à peu près au milieu de sa course et plonge dans le liquide sur la moitié environ de sa hauteur. Comne on le voit sur la figure 2, l'abaissement du niveau du liquide 2 entraîne un abaissement correspondant du flotteur 18 et une extension du. ressort 30. Ce dernier compense de plus en plus le poids du flotteur 18 jusqu'à le contre-balancer complètement quand il prend la position de fin de course inférieure, cas où le liquide 2 touche la surface inférieure du flotteur 18 ou se trouve en dessous de celle-ci. Comne le montre la figure 3, l'élévation du niveau du liquide 2 au-dessus de celui qu'indique la figure 1 entraîne une compression du ressort 30 par le flotteur 18. Le déplacement de celui-ci s'effectue, comme il est usuel, sous l'effet de la poussée hydrostatique exercée par le liquide 2; cette poussée, outre qu'elle surmonte le poids du flotteur 18, doit maintenant surmonter aussi la force croissante exercée par la compression progressive du ressort 30. La position de fin de course supérieure est atteinte par le flotteur 18 quand celui-ci plonge complètement dans le liquide 2, c'est-à-dire, pour les raisons indiquées plus haut, quand le poids du flotteur 18 et la réaction du ressort sont entièrement équilibrés par la poussée hydrostatique exercée vers le haut par le liquide 2 sur tout le flotteur 18. En service, entre les bornes 11 et 13, on applique une valeur prédéterminée de tension électrique qui permet le passage d'un courant à travers le fil de résistance 17. Par l'intermédiaire des contacts à frottement 19, de l'anneau conducteur 20 et du ressort conducteur 30 est prélevé un signal de tension qui varie en fonction de la position prise par le flotteur 18, c'est-à-dire du niveau du liquide 2; ce signal, en passant par la borne 12, est envoyé à un circuit d'élaboration approprié qui le compare à un signal de référence correspondant de manière à assumer aussi la fonction d' indication du niveau minimal. A l'examen des caractéristiques du dispositif selon llinvention, on observe qu'il permet d'atteindre les buts mentionnes plus haut. En effet, avec le dispositif décrit ci-dessus, il est possible d1effectuer lé relevé du niveau d'un liquide dans un réservoir sur toute la course du flotteur. En outre, en équipant ce dispositif d'un circuit d'élaboration approprié, il est possible aussi d'éviter de prévoir les contacts fixes et mobiles pour l'indicatical du niveau de réserve. Enfin, il est évident que l'on peut apporter au dispositif 1 décrit ci-dessus des modifications et variantes, sans pour autant sortir de l'invention. Par exemple, en ce qu concerne le ressort 30, celui-ci pourrait, aussi, être fixé avantageusement au bouchon 22, auquel cas il fonctionnerait en compression pour atteindre le niveau minimal et en extension pour atteindre le niveau maximal. Le ressort 30 pourrait aussi hêtre de type cylindrique, auquel cas il serait approprié de prévoir dans le flotteur 18 ou dans le couvercle 8 une cavité qui permette de loger les spires (superposées, dans ce cas) quand le ressort est entièrement comprimé comme indiqué sur la figure 3. Le ressort 30 pourrait aussi ne pas être utilisé comne élément de connexion électrique entre les contacts à frottement 19 et la borne 13; à cet effet, on pourrait utiliser un fil électrique quelconque. En outre, du point de vue électrique, le fil de résistance 13 pourrait etre branché en "rhéostat" au lieu d'entre branché en "potentiometre" comme décrit plus haut. Ch observera enfin que dans l'exemple décrit ciclessus, on a supposé que la densité de la matière constituant le flotteur 18 était la moitié de celle du liquide 2, de sorte que ce flotteur, présentant une structure tubulaire régulière, plongeait dans le liquide 2 sur la moitié de sa hauteur à l'état de repos du ressort 30 (figure 1) en séjournant à peu près à la moitié de la hauteur du réservoir 3. Il est évident que l'on peut utiliser le dispositif pour relever le niveau de liquides de nÇimporte quelle densité à condition de remplacer chaque fois le ressort 30 pour assurer que les positions opposées de fin de course soient toujours correctement atteintes, comme l'indiquent les figures 2 et 3. REVENDICATIONS 1.- Dispositif indicateur du niveau d'un liquide diélectrique (2) dans un réservoir (3), du type qui comprend un flotteur (18) muni d'un contact électrique (19) et conçu pour être déplacé par la poussée exercée par le liquide (2) et un élément de guidage (16) du flotteur (18) muni d'un fil de résistance (17) sur lequel coulisse en service ie contact électrique (19), dispositif caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens élastiques qui relient le flotteur (18) à au moins une extrémité (8) de l'élément de guidage (16) et qui transmettent au flotteur (18) une force dont l'intensité, à l'endroit de l'extrémité supérieure de l'élément de guidage (16), prend une première valeur pratiquement égale et de sens opposé à la différence entre le poids du liquide déplacé par le flotteur entier et le poids du flotteur (18) et prend, à l'extrémité inférieure de l'élément de guidage, une deuxième valeur pratiquement égale et de sens opposé au poids du flotteur (18) et, dans la zone comprise entre les extrémités supérieure et inférieure, passe graduellement de la première valeur à la deuxième valeur, prenant une valeur nulle en un point fixé à l'avance. 2.- Dispositif indicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent au moins un ressort (30) qui relie le flotteur (18) à un couvercle supérieur (8) auquel est fixé l'extrémité de l'élément de guidage (16). 3.- Dispositif indicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques comprennent au rnoins un ressort placé entre le flotteur (18) et un couvercle (22) auquel est reliée l'extrémité inférieure de 1 'élément de guidage (16). 4.- Dispositif indicateur selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément de guidage est un tube cylindrique (16) et que le ressort (30) est monté coaxialement à ce tube (16). 5.- Dispositif indicateur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort (30) est de type conique à spires de diamètre décroissant graduellement en direction du flotteur (18). 6.- Dispositif indicateur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort est de type cylindrique. 7.- Dispositif indicateur selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le ressort (30) est fabriqué en matière conductrice et relie électriquement le contact électrique (19) à une borne conductrice correspondante (13) fixée sur le couvercle (8) qui supporte l'élément de guidage (16). 8.- Dispositif indicateur selon 1 'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les extrémités opposées du fil de résistance (17) sont reliées électriquement à des bornes conductrices correspondantes (11, 12). 9.- Dispositif indicateur selon l'une des revendication 1 à 8, caractérisé en ce que le liquide diélectrique (2) est un carburant et que le réservoir (3) est celui d'un véhicule.