Brevet FR2570183A1 — publié le 19860314

La présente invention concerne un flotteur pour un indicateur de niveau magnétique, qui est equipé d'un guidage vertical pour un flotteur maintenu verticalement et gui présente un indicateur de mesure de forme allongée, pourvu d' une série d'éléments d'affichage à commande magnétique qui sont actionnés en fonction de la hauteur du flotteur, ledit flotteur étant creux et présentant la forme générale extéri eure d'un cylindre circulaire allongé, un aimant permanent étant disposé à l'intérieur du flotteur. Un flotteur de ce genre est connu d'après le document DE-GM 83 11 354. Avec un indicateur de niveau de ce genre, il est souhaitable qu'un champ magnétique, concentré de la manière la plus étroite possible, traverse la série d'éléments d'affichage à commande magnétique, afin de pouvoir obtenir une indication,avec le moins d'erreur possible,de chaque position en hauteur de l'aimant permanent, et donc du flotteur. La présente invention a pour objet de disposer un flotteur du type précité de manière à créer un champ magnétique concentré le plus étroitement possible et radialement par rapport à l'axe du flotteur. La présente invention est caractérisée par le fait que le flotteur est réalisé en acier inoxydable non magnétisable, en ce qu'une plaque d'acier en forme de disque circulaire est fixée transversalement par rapport à l'axe du flotteur coincidant avec l'axe de la forme générale cylindrique et située à l'intérieur du flotteur, le bord de cette plaque touchant la périphérie de la face intérieure de la paroi du flotteur et en ce qu'il est prévu deux aimants permanents fixés de part et d'autre de la plaque de fer et polarisés et disposés concentriquement par rapport à l'axe du flot teuretopposs l'un à l'autre par leurs pôles de même signe. Les aimants permanents opposés l'un à l'autre avec polarité contraire créent un champ radial fortement concentré. Ce résultat est encore amélioré par la plaque de fer qui sert simultanément, d'une manière avantageuse, à maintenir les aimants permanents à l'intérieur du flotteur. A cet effet, la plaque de fer est soudée par son bord à la paroi du flotteur. Il est souhaitable que les indications correspondent au niveau réellement affiché et, en particulier, lorsque les éléments d'affichage à commande magnétique sont visibles.Il existe une autre possibilité diaffichage lorsqu'il y a un décalage déterminé entre l'affichage et le niveau, mais ceci est au détriment dela facilite de lecture. Pour ce motif, il est avantageux que le flotteur ait un poids taré en fonction du liquide à mesurer, de manière à ce que la plaque de fer soit située au niveau du liquide. C'est éga- lement à ce niveau que les éléments d'affichage sont actionnés par le champ magnétique. L'objectif d'un autre perfectionnement de la présente invention consiste à garantir la possibilité de déplacement, le plus possible sans frottement,du flotteur le long de son guide, afin qu'il puisse suivre sans erreur les variations du niveau du liquide. Ce résultat est atteint par le fait que la répartition des poids du flotteur est disposée avec charge en tête, bien que le flotteur flotte avec une inclinaison par rapport à l'axe vertical du guidage vertical et qu'il ne se produit qu'un premier contact ponctuel et tangentiel à sa partie inférieure et un second contact ponctuel et tangentiel à sa partie supérieure. Les deux contacts ponctuels donnent lieu à un minimum de frottement et, en particulier également, dans les cas ou il faut tenir compte de salissements et d'incrustations provoquées par le liquide à mesurer. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, suivant la revendication. 7, il est prévu des gorges, qui sont avantageuses pour la stabilisation mécanique du flotteur et qui facilitent l'entraînement du flotteur par le liquide dans un tube de by-pass. L'invention sera décrite maintenant à l'aide des figures en annexe, qui représentent respectivement La figure 1, le tube de by-pass d'un réservoir à liquide avec un flotteur, un indicateur pourvu de tam bours et un transmetteur de signaux électri ques, La figure 2, une vue partielle,suivant la flèche II de la figure 1, La figure 3, une coupe partielle, suivant la flèche III de la figure 1, La figure 4, une coupe partielle IV des profilés en pour l'indicateur, La figure 5, la coupe V de la figure 4, La figure 6, un disque de support, vu par le dessus, La figure 7, une moitié d'un tambour de l'indicateur, La figure 8, une vue suivant la flèche VIII de la figure 7, La figure 9, la coupe IX de la figure 7, La figure 10,les bandes de circuits du transmetteur de si gnaux de la figure 3,vues en direction de la flèche X, La figure 11,les bandes de circuits de la figure 3,vues en sens opposé à celui de la flèche XI, et La figure 12, un second exemple de réalisation d'un indica teur de niveau à aimant, dans lequel le flot teur est guidé dans un tube plongeur, disposé à l'intérieur du réservoir à liquide. Comme le montre la figure 1, un tube de by-pass est dési gne par 1 et est raccordé par brides à deux tubulures à brides, 2, 3, d'un réservoir à liquide non représenté. A 1' intérieur du réservoir à liquide se trouve un liquide dont le niveau doit etre mesuré ou affiché entre les deux tubulures à brides. Le tube de by-pass 7 et, éventuellement aussi, les tubulures à brides 2, 3, sont realisés en matériau non magnétisable et, de préférence, en acier inoxydable. Le tube de by-pass est disposé avec son axe 23 vertical et parallèle à la ligne de mesure 15. A l'intérieur du tube de by-pass, qui présente une section intérieure circulaire avec un diamètre suivant la flèche double IV, flotte un flotteur 5, qui présente la forme générale d'un cylindre circulaire allongé et dont le diamètre extérieur, suivant la flèche double VI, est un peu plus petit que le diamètre intérieur suivant la flèche double IV. Le flotteur 5 est creux, arrondi en forme de sphère à ses deux extrémités, et présente quatre gorges 7, 8, 9 et 10, réparties sur la longueur et s'étendant sur toute la périphérie. Le flotteur 5 est réalisé en matériau non magnétisable et, de préférence, en acier inoxydable. A l'intérieur du flotteur 5 est disposée une plaque de fer 11, perpendiculairement à l'axe du flotteur 12. L'axe du flotteur 12 coïncide avec l'axe de symétrie du cylindre constituant la forme générale du flotteur. Cette plaque de fer 71 est au contact de la paroi du flotteur par toute sa .périphérie et est soudée à celle-ci par toute sa périphérie. De part et d'autre de la plaque de fer sont fixés des aimants permanents 13, 14, qui sont disposés coaxialement par rapport à l'axe du flotteur 12 et qui sont magnétiquement polarisés. LeE polarités des deux aimants permanents sort opposées l'une à l'autre, comme le montrent les pâles N, S, représentés à la figure 1. Les deux aimants permanents présentent leur pole Sud sur leur face frontale tournée vers la plaque de fer 11 et leur pôle Nord sur leur face frontale opposée à la-plaque de fer (ou bien l'inverse). Il en résulte un champ magnétique radial fortement concentré 22, dans le prolongement radial du bord de la plaque de fer 11, qui traverse,toujours à l1état fortement concentré, l'indicateur 20 monté à l'extérieur du tube de by-pass 1 et le transmetteur de signaux 21, ce champ se continuant avec une concentration moindre , par exemple, suivant les diverses lignes de force représentées à la figure 1. Le flotteur est chargé en tête c'est-à-dire que sa partie supérieure est plus lourde que sa partie inférieure, si bien que l'axe du flotteur 12 fait un angle très aigu 16 avec 1 axe vertical 23 du tube de by-pass 1. Le flotteur a seulement un premier contact ponctuel tangentiel 24 par son bord inférieur et un second contact ponctuel tangentiel 25 par son bord supérieur, avec la paroi intérieure du flotteur. Sur la figure, le flotteur prend une position correspondant au niveau de liquide 26,qui est le plus bas à afficher. Le poids du flotteur est taré en fonction du poids spécifique du liquide à mesurer, de manière à ce que la plaque de fer 11 se trouve exactement au niveau 24 du liquide. L'indicateur 20 est constitué de profilés en "U" 31, disposés dans un boîtier de protection allongé 30 et entre les branches desquels est disposéeune série de tambours 33, 34, 35, 36, 37, pouvant tourner sur leurs axes horizontaux.Les tambours sont tous constitués d'une manière identique. Chacun des tambours est constitué de deux demi-tambours en matière plastique. Un demi-tambour de ce genre est désigné par 40 aux figures 7, 8 et 9. Ce demi-tambour 40 appartient au tambour 33, tandis qu'a la figure 4, l'autre demi-tambour est désigné par 41. Les deux demi-tambours 40 et 41 sont constitués d'une manière identique et s'adaptent l'un à 1' autre, suivant un plan de séparation 45 passant par l'axe de tambour 44. Chaque demi-tambour présente une saillie 46 et un évidement de forme correspondante 47. La saillie du demi-tambour 41,correspondant à la saillie 46, s'ajuste dans l'évidement 47 et vice-versa. Chaque tambour présente à ses deux extrémités des tronçons d'axes 50, 51, parallèles à son axe et qui appartiennent chacun pour la moitié aux deux demi-tambours, Les deux demitambours présentent, au milieu du plan de séparation 45,des évidements ouverts 52, dans lesquels un aimant permanent 54, en forme de barre et en forme de cylindre circulaire, est introduit avec ajustage précis, son axe longitudinal étant dirigé transversalement par rapport à l'axe du tambour 44. Les tronçons d'axe 50, 51 s'insèrent chacun dans un trou de support 56,rond et disposé centralement, d'un disque de support 57 correspondant et circulaire. Pour chaque tambour, il est prévu deux disques-de support, et les disques de support sont réalisés avec une symétrie cylindrique et sont identiques entre eux,ce sont, de préférence, des pièces en Teflon usinées sur tour automatique. Les deux demi-tambours d'un tambour sont maintenus ensemble par les tronçons d'axe 50, 51, pénétrant dans les trous de support 56 et, éventuellement aussi, par un assemblage à emboîtement participent la saillie 46 et l'évi- dement 47, cet assemblage étant réalisé par serrage ou bien par collage. Chaque demi-tambour, par exemple, le demi-tambour 40 du tambour 33, est pourvu d'un premier marquage à sa périphérie, par exemple un marquage en rouge, tandis que l'autre demi-tambour correspondant 41 du même tambour 33, est pourvu d'un autre marquage, par exemple un marquage en blanc. Ces différents marquages sont représentés aux figures 1, 2, 3 et 12, où ils sont soit noircis, soit laissés en blanc. Les deux ailes 60, 61, du profilé en "U" 62 présentent des rainures de support 63, 64, ouvertes vers l'intérieur et en forme de "T", et donc avec contre-dépouilles qui s'ajustent exactement avec jeu dans les disques de support 69, 70, 71, comme le montrent les figures 4 et 5. Les disques de support sont disposés avec contact dans les rainures de support et prennent appui les uns sur les autres avec pour effet que les trous de support ont exactement la même distance,correspondant à la disposition exactement identique des disques de support. Chacun des disques de support inférieurs,et donc le disque de support 70 de la figure 5, appuie par le disque de support opposé,sur un arrêt fixé au profilé en "U" 62, si bien que tous les disques de support sont disposés coaxialement,face à face,par couples. Le diamètre suivant la flèche double 72 d'un disque de support est un peu plus grand que le diamètre extérieur 73 d' un tambour. La différence de diamètre correspond à la tolérance désirée entre les tambours et qui est indispensable pour que les tambours puissent tourner indépendamment les uns des autres. L'aimant permanent 54 est magnétisé en permanence dans le sens longitudinal, si bien qu'un des pôles est tourné vers la personne qui examine la figure 7, tandis que l'autre po- le lui est opposé. Les tambours et les disques de support sont réalisés d'une manière identique, comme décrit dans le texte correspondant aux figures 4 à 8. Quand le flotteur, avec les aimants permanents 13 et 14, monte et descend dans le tube de by-pass 1, les tambours au dessus de la plaque de fer 11, c'est-àdire au dessus du niveau 26, prennent une position où les aimants perrnanents 54 sont orientésverticalement,avec donc les demi-tambours à marquage sombre tournés vers le flotteur et, en dessous du niveau 26, une position inversée de 1800 où les demi-tambours à marquage clair sont tournés vers le flotteur. Trois tambours seulement prennent une position intermédiaire.Celui qui se trouve exactement à la hauteur du niveau 26 présente un aimant permanent orienté horizontalement, c'est-à-dire avec un demi-tambour tourné vers le haut et l'autre vers le bas, tandis que les deux tambours voisins prennent des positions intermédiaires obliques. Les tambours sont recouverts à l'extérieur par une vitre 80, qui s'insère dans les rainures correspondantes 81,82 des ailes des profilés. Cette vitre 80 permet de voir les tambours et leur marquage quand on les regarde dans la direction de la flèche 84. Parallèlement et à côté de l'indicateur, et donc également le long du trajet de mesure, est disposé le transmetteur de signaux 21. Le transmetteur de signaux comporte un tube carré 100 en matériau non magnétisable, par exemple, en acier inoxydable ou en matière plastique, à l'intérieur duquel s'insère une bande de commutation 101, qui s'étend sur toute la distance de mesure. La bande de commutation 101 présente une série de résistances 102, 103, 104, 105, qui sont connectées électriquement en série,les unes derrière les autres et qui sont montées sur la face arrière de la bande de commutation 101.Sur la face avant de la bande de commutation sont montés des contacteurs à commande électri que 106 à 108, dont les contacts 109, 110, sont disposés avec des axes parallèles aux deux extrémités et face à face dans un tube de verre 111 mis sous vide.Les contacteurs peuvent être commandés magnétiquement grâce à la magnétisation d'un ou des deux contacts 109, 110. Les contacteurs sont connectés chacun entre deux résistances, comme prises de court-circuit , si bien que, suivant le contacteur qui est fermé, un tronçon plus ou moins long de la chaîne de résistance constituée par les résistances 102, 103, 104, 105, se trouve interrompu.Cette interruption et la modification qui en résulte de la résistance de toute la série des résistances,se trouvent en relation bien définie avec la hauteur du niveau du contacteur fermé dans chaque cas et provoque un signal de commande ou d'affichage électrique correspondant. La lamelle de commutation 101 est disposée à la périphérie du tube de by-pass 1, dans la zone où le champ magnétique 22 est étroitement concentré, si bien que seul est actionné le contacteur qui se trouve à la hauteur de la plaque de fer 11, et donc du niveau du liquide 26. Pour actionner le tambour correspondant au niveau du liquide de la manière la plus exacte possible, et donc le contacteur correspondant,l'indicateur 20 et le transmetteur de signaux 21 sont montés à proximité de la périphérie du tube de bypass 1, c'est-à-dire près de l'aimant permanent 13 ou 14. L'indicateur 20 et le transmetteur de signaux 21 sont disposés, pour ce motif, dans différentes zones périphériques 120, 121, qui sont adjacentes dans cet exemple de réalisation. L'exemple de réalisation représenté à la figure 12 se distingue essentiellement par le fait qu'au lieu du tube de by-pass 1 servant de guide pour le flotteur, il est prévu un tube plongeur 130, qui est disposé dans le réservoir de liquide 131 et qui présente, en aessous , une ouverture 132 et au dessus une ouverture de mise à l'air 134. A l'intéri- eur du tube plongeur 130 se trouve un flotteur 133, correspondant au flotteur 5 et, le plus près possible de celuici mais à l'extérieur du réservoir de liquide, est disposé l'indicateur 136 correspondant à l'indicateur 120, de préférence mais pas nécessairement en combinaison avec un transmetteur de signaux non visible à la figure 12. En variante par rapport aux exemples de réalisation représentés, le transmetteur de signaux peut être remplacé ou complété par des commutateurs à valeur limite, pouvant être commandés magnétiquement, comme l'indique, par exemple, la figure 12 sous les numéros 140 et 141. Les commutateurs de valeurs limites peuvent présenter des contacteurs qui sont disposés dans un tube de verre mis sous vide, comme décrit dans le texte se rapportant aux figures 10 et 11. Revendications. 1. Flotteur pour un indicateur de niveau magnétique, qui est équipé d'un guidage vertical pour le flotteur main tenu verticalement et qui présente un indicateur de me- sure de forme allongée, pourvu d'une série d'élé ments d'affichage à commande magnétique qui sont action nés en fonction de la hauteur du flotteur,ledit flotteur étant creux et présentant la forme générale extérieure d'un cylindre circulaire allongé, un aimant permanent étant disposé à l'intérieur du flotteur, caractérisé en ce que le flotteur (5) est réalisé en acier inoxydable non magnétisable, en ce qu'une plaque de fer (11) en for me de disque circulaire est fixée transversalement par rapport à l'axe du flotteur (12), coincidant avec l'axe de la forme cylindrique générale et dont la périphérie est au contact de la face intérieure de la paroi du flot teur, et en ce qu'il est prévu deux aimants permanents (13, 14) qui sont fixés opposés l'un à l'autre et de part et d'autre de la plaque de fer et qui sont polari sés et disposés concentriquement par rapport à l'axe du flotteur et dont les -pôles de même signe sont opposés. 2. Flotteur selon la revendication 1,caractérisé en ce que la plaque de fer (11) est soudée par son bord à la paroi du flotteur (5). 3. Flotteur selon l'une des revendications précédentes, ca ractérisé en ce que le poids du flotteur (5) est taré en fonction du liquide à mesurer, de manière à ce que la plaque de fer (11) se trouve au niveau(26) du liqui de. 4. Flotteur selon l'une des revendications précédentes,ca ractérisé en ce que le flotteur (5) présente une répar tition en poids avec charge en tête, si bien qu'il flot te avec une inclinaison par rapport à l'axe vertical(13) du guidage vertical (1) et présente un premier contact ponctuel tangentiel (24) dans sa zone inférieure et un second contact ponctuel tangentiel (25) dans sa zone su périeure. 5. Flotteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guidage vertical est un tube de by-pass (1), en ce que la section extérieure du flotteur (5) est un peu plus petite que la section intérieure circulaire du tu be de by-pass (1) et en ce que le premier contact (24) du flotteur avec le tube de by-pass se trouve au bord inférieur du flotteur et que le second contact (25) se trouve au bord supérieur du flotteur. 6. Flotteur selon l'une des revendications précédentes,ca ractérisé en ce que les extrémités supérieure et infé rieure du flotteur (5) sont arrondies en forme de sphè re. 7. Flotteur selon l'une des revendications précédentes,ca ractérisé en ce que des gorges (7) annulaires, s'éten dant sur toute la périphérie du flotteur (5) et répar ties sur la longueur, sont pratiquées dans le flotteur.