Brevet FR2560990A1 — publié le 19850913

"Détecteur pour la saisie du niveau de remplissage dans un réservoir L'invention se rapporte a un détecteur pour la saisie du niveau de remplissage de produits fluides, abrasifs ou agressifs, au moins partiellement à grains fins dans un réservoir, en particulier dans un silo, comportant une tête de détecteur qui peut prendre un mouvement oscillant et/ou un mouvement circulaire, étant précisé qu'une fois le détecteur plongé dans le produit, le blocage de la force de rotation du moteur synchrone d'entrainement actionne un commutateur que l'on peut rappeler mécaniquement, qui provoque des impulsions de commande et qui met hors circuit le moteur synchrone aussi longtemps que la tête de détecteur est plongée dans le produit. A partir de la revue "Aufbereitungstechnik/ Technique de préparation", revue concernant la technique de préparation et de procédé, dixième année (1969), numéro 10, pages 599603, on connait des indicateurs de niveau de remplissage électro- mécaniques à ailes tournantes. La figure 5 montre les différentes possibilités de montage de l'indicateur de niveau de remplissage. Lorsque le silo est vide, les ailes tournantes peuvent tourner librement. Si le niveau de remplissage monte, les indicateurs de niveau de remplissage sont successivement bloqués par la résistance croissante du produit dans le silo. Si la hauteur du produit diminue, ces indicateurs sont à nouveau libérés successivement du haut en bas et peuvent tourner. C'est ainsi que l'on peut d'une part déterminer la hauteur du produit dans le silo et d'autre part régler une hauteur déterminée de produit dans le silo grâce à une arrivée automatisée du produit. On utilise le blocage, par le produit, de la force de rotation du moteur de l'indicateur de niveau de remplissage pour, selon chaque fois le type d'exécution, laisser une vis sans fin agir sur un micro-contacteur contre la-force d'un ressort, ou bien faire tourner le stator et agir également sur un contacteur. Dans les deux cas on tend un ressort de rappel. Simultanément le micro-contacteur provoque, par l'intermédiaire de signaux appropriés, des commandes qui interrompent l'arrivée du courant électrique au moteur synchrone de l'indicateur de niveau de remplissage et le mettent hors circuit. De plus, les signaux ainsi mis en oeuvre peuvent interrompre l'arrivée du produit ou la régler. Lorsque la rés istance du produit disparait du fait que le niveau de ce produit s'abaisse, le ressort de rappel peut rappeler le micro-contacteur dans sa position d'origine. Les installations de sigralisation et de commande qui sont raccordées commutent alors et le moteur synchrone est à nouveau entrainé. De plus, des signaux envoyés dans le circuit peuvent provoquer ou augmenter l'arrivée du produit. Lorsque les indicateurs électromécaniques de niveau de remplissage décrits dans la revue "Technique de préparation" sont utilisés pour des produits en vrac de granulométrie fine, ces produits pénètrent dans le tube de protection au-dessus de l'aile tournante et atteignent le point critique, la position du palier de l'entrainement ( figure 1). Ceci intervient défavorablement en particulier dans le cas des produits qui exercent une action abrasive et/ou agressive sur les paliers de l'entrainement. Ces paliers peuvent être attaqués et être rendus inopérants en un temps relativement court. L'inventeur s'est donc fixé comme objet de créer un détecteur pour la saisie du niveau de remplissage de produits abrasifs et/ou agressifs, qui pénètrent dans les dispositifs de protection des indicateurs traditionnels de niveau de remplissage et les attaquent ou les détruisent, détecteur qui présente un concept simple de construction et soit d'une utilisation universelle. Selon l'invention on atteint cet objet au moyen d'un carter moteur fixe comprenant un bras moteur qui peut y osciller ou y tourillonner et qui, de son côté, est en prise avec la tête de détecteur par l'intermédiaire d'un palier ou d'une articulation à jointure, ainsi qu'un élément d'étanchéité flexible, à élasticité permanente et qui obture de façon hermétique et étanche, en direction du carter moteur et en direction de la tête de détecteur, la zone,située entre le carter moteur et la tête de détecteur, contenant les jonctions du bras moteur pivotant ou tournant, étant précisé que l'élément d'étanchéité stabilise la tête de détecteur en direction longitudinale et n'autorise pas sa rotation. Bien que l'on puisse utiliser le détecteur selon l'invention pour la saisie du niveau de remplissage pour tous les produits liquides et solides, il convient en particulier pour les produits suivants: - produits en vrac pouvant couler, au moins partiellement de granulométrie fine, qui auraient sur les paliers une action abrasive du fait de leur grande dureté et/ou une action chimique du fait de leur agressivité chimique, par exemple le sable, l'oxyde d'aluminium, les produits chimiques, le ciment, les engrais artificiels, le sel et les céréales - produits de dégorgement de produits de granulométrie fine comme ci-dessus - liquides ou émulsions à haute agressivité chimique. Les détecteurs conformes à l'invention, pour la saisie du niveau de remplissage, peuvent être disposés comme représenté sur la figure 5 de l'article mentionné au début dans la revue "Technique de préparation", contre toutes les parois extérieures ou les cloisons d'un réservoir, que ce soit en position horizontale, verticale, ou oblique. De plus, les détecteurs compor- tant des constructions auxiliaires mécaniques connues peuvent être disposées de façon à pouvoir coulisser en position horizontale et/ou verticale. On utilise essentiellement les détecteurs pour la saisie du niveau de remplissage pour deux fonctions d'application: - avec au rnoins deux détecteursp on contrôle le niveau de remplissage maximal et minimal d'un réservoir etS en commandant le détecteur, on comiiende les organes correspondants d'arrivée et/ou d'évacuation. - an faisant coulisser le détecteur verticalement et éventuollement horizontalemento on peut déterminer la hauteur instantanée de remplissage d'un réservoir. Selon une première variante préférée, l'élément d'étanchéité est constitué d'un tuyau de caoutchouc flexible stable jusqu'au moins 1000, et qui travaille lorsque le bras moteur oscille et/ou tourne. Des tuyaux de caoutchouc au silicone se sont montrés particulièrement avantageux. I1 est intéressant de prévoir que les extrémités de l'élément d'étanchéité, conçu sous forme de tuyau flexible, sont munies de bourrelets annulaires intérieurs, en prise avec des rainures de forme correspondante dans le carter moteur et dans la tête de détecteur. En outre, les extrémités du tuyau souple peuvent être fixées par des colliers. Selon une seconde variante préférée, l'élément d'étanchéité est constitué d'un tuyau souple métallique qui comporte des soyages exécutés à la presse, de forme hélicoidale ou annulaire. Les extrémités du tuyau souple sont fixées au carter moteuret à la tête de détecteur par brasage, soudage ou collage. Il est approprié que les tuyaux souples soient constitués d'acier inoxydable, de laiton ou de bronze. Le bras moteur du détecteur oscille ou tourne relativement lentement, de préférence 0,5-5 fois par minute. Lorsqu'il est freiné ou arrêté par le produit, les signaux décrits dans la revue "Technique de préparation" sont provoqués et le moteur d'entraînement du détecteur est arrêté. Lorsque le produit qui freine ou qui arrête le bras moteur se trouve en dehors de la zone d'action de ce bras moteur, des signaux sont provoqués et le moteur d'entrainement du détecteur est remis en circuit. Selon d'autres variantes, le bras moteur et la tête de détecteur sont disposés de façon qu'il n'y ait aucune garniture d'étanchéité de glissement à l'extérieur, toutes sont protégées par l'élément d'étanchéité à l'égard de l'action physicochimique du produit. Pour la réalisation constructive d'un bras moteur tournant, deux types de base sont apparus comme particulièrement avantageux: - le bras moteur présente dans la zone de l'élément d'étanchéité un coude. L'angle de ce coude peut en principe se choisir librement, de préférence il a toutefois une valeur comprise entre 120 et 1600. - le bras moteur présente dans la axone la plu8 basse un embout excentré présentant un axe pour une bague de roulement à billes logée dans un alésage de la tête de détecteur. Autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés. Le moteur synchrone d'entrainement, les paliers du bras moteur ou le plateau tournant de ce moteur, le commutateur à rappel mécanique et l'électronique correspondent à l'exécution habituelle et ne sont pas représentés. - La figure 1 représente une coupe verticale de la partie irlferieure d'un bras moteur tournant avec un coude et un élément d'étanchéité en caoutchouc au silicone sous forme d'un tuyau souple, - la figure 2 représente une coupe verticale de la partie inférieure d'un bras moteur tournant avec un excentrique et un élément d'étanchéité constitué d'un tuyau souple métallique muni de soyages annulaires, et - la figure 3 représente une vue partiellement en coupe d'une forme dtexécution avec bras moteur pivotant qui-prend un mouvement d'oscillation en va-et-vient. Selon l'autre forme d'exécution de la figure 1, la partie supérieure du bras moteur 10 se loge dans le carter moteur 14 par l'intermédiaire d'un palier 12. Ce carter moteur, également dénommé carter du commutateur, est fixé, par les moyens habituels, contre la paroi d'un silo. Dans la zone la plus basse du carter moteur 14 est disposée une garniture d'étanchéité 16 pour le graissage du palier. La partie en ligne droite du bras moteur 10 est enfilée dans l'alésage d'un coude 18 et elle est assurée à l'aide d'une goupille 20. La partie qui forme un angle de ce bras moteur 10 est également enfilée dans l'alésage de ce coude 18 et elle est également assurée à l'aide d'une goupille 20. L'extrémité inférieure 22 peut se déplacer en direction longitudinale dans la partie tubulaire 24 du bras moteur 10. Une broche de sécurité 26 limite ce déplacement en direction longitudinale à une zone déterminée, fixée par construction. La partie la plus basse du moteur 10 se trouve de son côté dans un alésage de la tête de détecteur 28. La rotation du bras moteur manoeuvre un palier lisse 30 qui toutefois peut également être conçu comme roulement à billes. Un tuyau souple 32 en caoutchouc au silicone obture de façon hermétique et étanche la zone située entre le carter moteur 14 et la tête de détecteur 28. Les deux extrémités de ce tuyau souple sont munies de bourrelets 34 de forme annulaire qui se logent dans des rainures de forme correspondante, du carter moteur ou de la tête de détecteur. De cette façon tous les paliers du bras moteur tournant sont soustraits à l'action du produit. Le tuyau souple 32 n'autorise pas de rotation de la tête du détecteur 28, qui de son côté est suspendue à ce tuyau souple. Une goupille de sécurité 26 interdit sa chute en cas de défaillance du tuyau. La face frontale inférieure de la tête de détecteur 28 est munie d'un obturateur 36. Si on enlève cet obturateur, on peut mettre en oeuvre un prolongement 38 du détecteur, représenté en tireté. Ceci est avant tout indiqué dans le cas d'un produit de faible résistance mécanique. Dans le cas des liquides de faible viscosité, la tête de détecteur peut en outre être équipée d'éléments de constructions appropriées pour augmenter la résistance mécanique, par exemple être équipée d'ailes. Selon une variante non représentée sur la figure 1, le bras moteur peut être cintré et être conçu d'une seule pièce; en d'autres termes, dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir un coude 18. Le bras moteur représenté sur la figure 2 est de conception droite. Dans la zone la plus basse, il présente un embout excentré 40 qui comporte un axe 44 de -roulement à billes et qui est assuré au moyen de goupilles 42. Ce roulement à billes 45 est constitué d'une bague interne 46, de billes 48, d'une bague externe 50 et d'une bague de roulement 52. La bague de roulement52 se loge dans un alésage de la tête de détecteur -28 avec lequel elle vient en contact. L'arbre moteur 10 est porté par un roulement à aiguilles 54 dans le carter moteur 14, conçu d'une seule pièce. Dans la zone située entre le carter moteur 14 et la tête de détecteur 28, les paliers lisses et les roulements à billes sont protégés du contact avec le produit par un tuyau métallique souple 56, étant précisé que ce tuyau métallique souple présente des soyages de forme annulaire et qu'il est constitué d'un acier inoxydable. Les extrémités du tuyau métallique souple sont fixées de façon hermétique et étanche par brasage sur le carter moteur et sur la tête de détecteur. Le carter moteur 14 est fixé contre la paroi du silo 58 de façon habituelle. Le moteur synchrone dientrainement n'est pas représenté. La tête de détecteur 28 vissée sur l'extrémité inférieure du bras moteur 10 et prenant, lorsqu'on commande son mouvement, un mouvement d'oscillation en va-et-vient, selon la forme d'exécution de la figure 3, correspond au point de vue concept et fonction à celle des figures 1 et 2. Le mouvement d'oscillation de la tête de détecteur 28 s'obtient, en collaboration avec ltentrai- nement, au moyen d'une articulation à jointure 62 fixée au carter moteur 14 au moyen d'une broche 72 et qui sert de point de rotation. Dans le carter moteur 14, le bras moteur 10 est fixé sur un plateau tournant 66, entrainé par un moteur électrique, par l'intermédiaire d'un guidage 64 et il est réglé. Sous l'action du mouvement de rotation, le bras moteur 10 pivote, dans un mouvement limité par le diamètre du plateau tournant 66, depuis la position extrême de gauche 68, qui n'est qu'indiquée sur le dessin, jusqu'à position extrême de droite 70, représentée sur le dessin , et inversement. Le moteur électrique bridé sur le carter d'entrainement 14, avec mise hors circuit par le micro-contacteur, est indiqué par le cercle en tireté 74, son arbre d'entrainement est indiqué par le cercle intérieur 76. A l'extrémité inférieure de la tête de détecteur 28, des traits en tireté indiquent que l'on peut enlever l'obturateur 36 et rapporter un prolongement 38 du détecteur. On peut remplir d'un lubri fiant pour palier ou roulement, d'emploi habituel et stable jusqu'au moins 100 C, ltespace interne 60 limité par le carter moteur 14, la tête de détecteur 28 et l'élément d'étanchéité 32 et traversé par le bras moteur 10. Selon les trois figures du dessin, toutes les parties critiques, en particulier les paliers/ les roulements et leurs étanchéités sont protégéesde l'attaque par le produit. Dans le cas du mouvement oscillant ou circulaire, en service, des détecteurs pour la saisie du niveau de remplissage, l'élément d'étanchéité 32, 56, conçu sous forme de tuyau souple de caoutchouc au silicone ou métallique, travaille, mais sans exécuter de déplacement relatif. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Détecteur pour la saisie du niveau de remplissage de produits fluides, abrasifs ou agressifs, au moins partiellement à grains fins, dans un réservoir (58), en particulier dans un silo, comportant une tête de détecteur (28) qui peut prendre un mouvement oscillant et/ou un mouvement circulaire, étant précisé qu'une fois le détecteur plongé dans le produit, le blocage de la force de rotation du moteur synchrone d'entrainement actionne un commutateur que l'on peut rappeler mécaniquement, qui provoque des impulsions de commande et qui met hors circuit le moteur synchrone aussi longtemps que la tête de détecteur (28) est plongée dans le produit, caractérisé en ce qu'il comporte un carter moteur (14) fixe comprenant un bras moteur (10) qui peut y osciller ou y tourillonner et qui, de son coté, est en prise avec la tête de détecteur (28) par l'intermédiaire d'un palier (30, 45) ou d'une articulation à jointure (62), ainsi qu'un élément d'étanchéité (32, 56) flexible, à élasticité permanente et qui obture de façon hermétique et étanche, en direction du carter moteur (14) et en direction de la tête de détecteur (28), la zone située entre le carter moteur (14) et la tête de détecteur (28) et contenant les jonctions du bras moteur (10) pivotant ou tournant, étant précisé que l'élément d'étanchéité (32, 56) stabilise la tête de détecteur (28) en direction longitudinale et n'autorise pas sa rotation. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (32, 56) est constitué d'un tuyau de caoutchouc flexible stable jusqu'au moins 1000C. 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (32, 56) est constitué de caoutchouc au silicone. 4. Détecteur selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités de laélement d'étanchéité (32), conçu sous forme de tuyau flexible, sont munies de bourrelets (34) annulaires intérieurs, en prise avec des rainures de forme correspondante dans le carter moteur (14) et dans la tête de détecteur (28). 5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltélément d'étanchéité (32, 56) est constitué d'un tuyau souple métallique. 6. Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tuyau souple (56) comporte des soyages exécutés à la presse, de forme hélicoidale ou annulaire, et en ce qu'il est fixé par ses extrémités au carter moteur (14) et à la tête de détecteur (28) par brasage, soudage ou collage. 7. Détecteur selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le tuyau souple (56) est constitué d'acier inoxydable , de laiton ou de bronze. 8. Détecteur selon l'une des revendications 1 - 7, caractérisé en ce que l'espace interne (60) limité par le carter moteur (14), la tête de détecteur (28) et l'élément d'étan chéité (32, 56) est rempli d'un lubrifiant pour palier stable jusqu'au moins 1000. 9. Détecteur selon l'une des revendications 1 - - 8, caractérisé en ce que le bras moteur tournant (10) présente un coude (18) dans la zone de l'élément d'étanchéité. 10. Détecteur selon l'une des revendictions 1 - 8, caractérisé en ce que dans la zone la plus basse du bras moteur tournant (10) est disposé un embout excentré (40) présentant un axe (44) pour une bague de roulement à billes (52) logée dans un alésage de la tête de détecteur (28).