Brevet FR2582396A1 — publié le 19861128

-1- ELECTRODE INTERIEURE TUBULAIRE POUR UNE SONDE CAPACITIVE.- La présente invention concerne une électrode intérieure tubulaire pour une sonde capacitive de jaugeage de liquide, ladite électrode présentant des diamètres différents en différents points de sa longueur. Pour mesurer les niveaux du carburant et d'autres liquides, par exemple dans un avion, on peut utiliser une sonde capacitive comprenant une élec- trode extérieure tubulaire et une électrode intérieure coaxiale. La sonde est montée en position verticale dans le réservoir de carburant, de manière à ce que le carburant remplisse l'électrode extérieure au même niveau que celui du carburant dans le réservoir. Quand le niveau du carburant varie dans le réservoir, il se produit ainsi une variation correspondante du niveau dans l'électrode extérieure, ce qui a pour effet une variation de la valeur de la capacité électrique entre les deux électrodes. En mesurant cette capacité, on peut déterminer le niveau du carburant. Dans de nombreuses applications, le réservoir dans lequel est monté la sonde ne présente pas le même profil ni la même section à tous les niveaux, si bien que des variations égales du volume du carburant ne produisent pas de variations égales du niveau à différents degrés de remplissage. De ce fait, le signal de sortie d'une sonde ordinaire ne serait pas linéaire par rapport au volume. Afin de compenser cela, la sonde est généralement conformée d'une manière caractéristique de manière à ce que son signal de sortie soit linéaire par rapport au volume plutôt que par rapport au niveau. La manière usuelle de caractériser une telle sonde consiste à faire varier le diamètre de l'électrode intérieure le long de sa longueur. Ainsi, l'espacement entre l'électrode intérieure et l'électrode extérieure est variable, donc aussi l'accroissement de la capacité quand le carburant remplit cet espace. L'électrode intérieure peut être fabriquée de différentes manières. L'élec- trode peut être usinée jusqu'au profil requis à partir d'un barreau plein. Toutefois, ce procédé est coûteux et il en résulte une électrode lourde qui exerce des efforts relativement grands sur sa monture quand elle -2 est soumise à des vibrations ou à des chocs. On peut fabriquer une électrode plus mince par dépôt électrolytique d'un revêtement métallique sur un mandrin préformé, ce mandrin étant ensuite éliminé par dissolution ou par fusion pour ne conserver que l'enveloppe extérieure rmétallique. Ce pnrocédé nécessite un coûteux équipement de fabrication, qui ne se justifie pas pour réaliser seulement un petit nombre de sondes. Le procdé est aussi coûteux en soi puisqu'il faut fabriquer un mandrin pour chaque sonde. Une autre manière de réaliser une électrode de ce genre consiste a asseram- bler divers tronçons de tubes de différents diamètres, au moyen de pièces de raccords et de rivets. Cependant, cette forme de sonde présente aussi des inconvénients, du fait qu'il est difficile d'établir une bonne continuité électrique entre les différents tronçons de tubes. Ceci peut s'aggraver au cours du temps si les éléments de raccords ou de tubes sont corrodés. Les vibrations et d'autres forces s'exerçant sur la sonde peu. t en outre produire des efforts élevés sur les joints et tendent à les csoquer. Les rivets et les trous qui les traversent causent des discontinutés électriques dans la zone des joints et peuvent affecter les caractéristiques de la sonde pour des niveaux de carburant situés dans ces zones. La présente invention a donc pour but de fournir ule somle capacite de jaugeage de liquide et une électrode permettant de remédier aux incon- vénients indiqués ci-dessus. Dans ce but, l'invention concerne une électrode intérieure ttrdaire du type mentionné en préambule, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux tronçons tubulaires distincts qui ont des diamètres différents et qui sont accouplés les uns aux autres, en ce qu'au moins l'un desdits tronçons comporte deux zones successives ayant des diamètres respectifs différents, et en ce que celle de ces zones qui a le plus petit diamrée est formée par réduction mécanique du diamètre du tronçoe tubulaire à partir du diamètre de la zone de plus grand diamètre. La zone de petit diamètre peut être formée par matriçge du tronçon tubulaire à partir du diamètre de la zone de plus grand.diamètre. L';un 3- desdits tronçons tubulaires peutit avoir un diamètre constant sur toute sa longueur. Dans une forme de réalisation préférée, deux tronçons successifs sont accouplés l'un à l'autre par un joint comportant une pièce métallique de raccord sensiblement cylindrique, dont une extrémité est insérée dans l'un des tronçons tubulaires, dont l'autre extrémité est insérée dans l'autre tronçon. Ladite pièce de raccord comporte, dans sa partie médiane, des épaulements respectifs contre lesquels lesdits tronçons tubulaires sont butés et soudés, et chaque extrémité de la pièce de raccord est pourvue d'un évidement respectif renfermant un adhésif qui assemble la piece de raccord aux tronçons tubulaires respectifs. Dans cette forme de réalisation, la soudure prévue entre ledit épaulement et le tronçon tubulaire respectif peut être une soudure par faisceau électro- nique. Ledit évidement peut être un évidement annulaire s'étendant sur le pourtour de la pièce de raccord. En outre, chacun desdits tronçons tubulaires peut comporter une ouverture en regard de l'évidement respectif pour l'introduction de l'adhésif dans l'évidement une fois que lesdits tronçons ont étés soudés à la pièce de raccord. De préférence, on utilise un adhésif à faible viscosité, par exemple du type cyanoacrylate. La longueur de chaque extrémité de la pièce de raccord à l'intérieur du tronçon tubulaire respectif est de préférence au moins égale à deux fois le diamètre de l'extrémité respective. De préférence, chaque extrémité de la pièce de raccord est ajustée de manière serrée dans le tronçon tubulaire respectif. On décrira ci-dessous à titre d'exemple une sonde capacitive selon l'inven- tion prévue pour le jaugeage du carburant dans un avion, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure I est une -vue en coupe longitudinale partielle de la sonde, et -4 - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale représentant plus en détail une partie de la sonde. En référence à la figure 1, la sonde de jaugeage I est montée en position verticale dans un réservoir de carburant 2. La sonde comporte une électrode extérieure tubulaire 10 en aluminium qui est ouverte à l'extrémité inférieure Il de la sonde 1, de sorte qu'elle est remplie de carburant au même niveau que le réservoir 2. Une électrode intérieure 20 s'étend coaxialement à l'intérieur de l'électrode extérieure 10, en étant séparée d'elle par un intervalle qui se remplit ou se vide quand le niveau du carburant varie, ce qui modifie la capacité entre les deux électrodes. On mesure le niveau du carburant de la manière habituelle, en mesurant la capacité entre les deux électrodes 10 et 20. Le réservoir de carburant 2 présente un profil irrégulier, de sorte qu'une variation unitaire du niveau du carburant à différentes hauteurs correspond en général à des variations du volume qui sont différentes. Pour compenser ceci, l'électrode intérieure 20 est conformée de sorte que son diamètre varie le long de sa longueur de telle manière que des variations égales du volume de carburant à n'importe quel niveau produit des variations égales de la capacité de la sonde 1. Ainsi, la capacité électrique de la sonde I peut être utilisée directement pour constituer une mesure du volume du carburant. Dans le présent exemple, l'électrode intérieure 20 comporte sur sa longueur cinq zones 21 à 25 ayant des diamètres différents et correspondant à des zones du réservoir 2 ayant des aires différentes en section horizontale. L'électrode 20 est faite de trois tronçons tubulaires distincts 31 à 33 qui sont accouplés bout à bout par des pièces de raccord 34 et 35. Bien entendu, on pourrait accoupler ensemble de manière semblable un nombre quelconque de tronçons. Chaque tronçon est en alliage d'aluminium NT4 à faible teneur en cuivre et il présente une section transversale circulaire. Les deux tronçons supérieurs 31 et 32 comportent chacun deux zones de diamètre respectif différent, qui forment ensemble une seule pièce continue. La zone de plus petit diamètre 21 ou 24 est formée par réduction - 5 - du diamètre du tronçon à partir du diamètre de la zone la plus large. Ceci peut se faire par matriçage ou par toute autre opération mécanique similaire. Le processus de matriçage produit dans chaque tronçon une courte zone conique 36 et 37 entre les deux zones de diamètres différents. Pour sa part, le tronçon inférieur 33 comporte un diamètre constant sur toute sa longueur. On décrira ci-dessous plus en détail, la pièce de raccord 34 en se référant à la figure 2. La pièce de raccord 34 est faite d'une seule pièce usinée en aluminium NE8. Cette pièce a une forme cylindrique et tubulaire avec un alésage longitudinal 40. Ses extrémités opposées 41 et 42 sont insérées respectivement dans l'extrémité inférieure du tronçon supérieur 31 et dans l'extrémité supérieure du tronçon intermédiaire 32 et elles sont ajustées de manière serrée dans ces tronçons respectifs. Deux épaulements annulaires 43 et 44, dont les hauteurs respectives correspondent aux épais- seurs des tronçons 31 et 32 sont ménagées dans la partie médiane de la pièce de raccord 34. Chacun des épaulements 43 et 44 sert de butée pour les extrémités des tronçons respectifs 31 et 32 et ils imitent la péné- tration de la pièce de raccord dans ces tronçons. A cet égard, la longueur de pénétration (LI et L2) des extrémités opposées de la pièce de raccord 34 dans les tronçons tubulaires 31 et 32 est égale de préférence à deux fois le diamètre respectif (Dl et D2) de l'extrémité de la pièce de raccord. Des joints soudés par faisceau électronique 45 et 46 sont exécutés entre les épaulements 43 et 44 et les extrémités des tronçons tubulaires respec- tifs. L'assemblage de la pièce de raccord 34 avec les tronçons tubulaires 31 et 32 est en outre renforcé au moyen d'un adhésif 59. Un mince évidement tubulaire 47, 48 est ménagé sur chaque extrémité opposée de la piece de raccord 34, en regard du tronçon tubulaire respectif 31, 32. Cet évide- ment a de préférence une profondeur comprise entre 0,05 et 0,08 mm et il est rempli d'un adhésif 59 pour former une liaison supplémentaire entre la pièce de raccord et le tronçon tubulaire. -6 - L'autre pièce de raccord 35 a une configuration semblable à celle de la pièce 34 décrite ci-dessus, mais avec des dimensions différentes de manière à être ajustée de manière serrée dans les tronçons tubulaires 32 et 33. La fabrication et l'assemblage de l'électrode intérieure 20 sont relativement simples et peut coûteux. Tout d'abord, on choisit deux longueurs de tubes standard ayant des diamètres respectifs égaux à ceux des zones larges 22 et 23 de l'électrode 20. On matrice ensuite une partie de chaque tube jusqu'au diamètre de la zone respective plus étroite 21, 24. Chaque tube est ensuite coupé à ses extrémités opposées pour présenter la longueur voulue dans chaque zone et il est nettoyé à fond. Le tronçon tubulaire inférieur 33 peut être coupé directement dans un tube du stock. On nettoie également les pièces 34 et 35 et on les emboîte à force dans les tronçons tubulaires respectifs 31, 32 et 33, dont les extrémités ont été alésées dans ce but. Pour faciliter l'insertion, on peut utiliser de l'alcool méthylique en guise de lubrifiant. Après assemblage, on exécute des soudures 45 et 46 par faisceau électronique entre les pièces de raccord 34, 35 et les tronçons tubulaires 31, 32, 33. Quand ces soudures sont faites, on peut introduire l'adhésif entre les pièces de raccord et les tronçons tubulaires. A cet effet, une petite ouverture 57, 58 est ménagée dans chaque tronçon en regard de l'évidement 47, 48 de la pièce de raccord. On introduit à travers les ouvertures 57 et 58 un adhésif 59 à faible viscosité, par exemple du type cyanoacrylate, qui remplit par capillarité les évidements 47 et 48. Il est préférable de mettre en place l'adhésif 59 après l'exécution des soudures, sinon l'adhésif pourrait s'évaporer et perturber le soudage quand on applique le vide nécessaire à celui-ci. Dans le procédé décrit ci-dessus, le nombre de raccords est réduit puisqu'on utilise des tronçons faits d'une pièce présentant deux zones de diamètre différent. On a constaté qu'il est préférable de n'avoir que deux zones de diamètre différent dans chaque tronçon si la réduction de diamètre s'effectue par matriçage ou par un procédé mécanique similaire, car une opération supplémentaire de formage de la matière pour réaliser une troi- sième zone serait susceptible de produire des déformations, des distorsions -7- et des imprécisions. Les raccords soudés prévus dans la présente invention assurent une bonne continuité électrique entre les tronçons adjacents. Les propriétés mécaniques du raccord sont accrues grâce à l'ajustage séparé des pièces, grâce à la longueur de la pièce de raccord qui pénètre dans le tronçon tubulaire, et grâce au collage. Ainsi, les déformations mécaniques ou les flexions de l'électrode intérieure ne se transmettent pas directement à la soudure, ce qui est important puisque le métal de la soudure est plus faible que celui du tronçon tubulaire proprement dit. - 8 - Revendications 1. Electrode intérieure tubulaire pour une sonde capacitive de jaugeage de liquide, ladite électrode présentant des diamètres différents en différents points de sa longueur, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux tronçons tubulaires distincts (31, 32, 33) qui ont des diamètres différents et qui sont accouplés les uns aux autres, en ce qu'au moins l'un (31, 32) desdits tronçons comporte deux zones successives (21 et 22, 23 et 24) ayant des diamètres respectifs différents, et en ce que celle de ces zones qui a le plus petit diamètre (21, 24) est formée par réduction mécanique du diamètre du tronçon (31, 32) à partir du diamètre de la zone de plus grand diamètre (22, 23). 2. Electrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de petit diamètre (21, 24) est formée par matriçage du tronçon tubulaire (31, 32) à partir du diamètre de la zone de plus grand diamètre (22, 23). 3. Electrode selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que l'un (33) desdits tronçons tubulaires a un diamètre constant sur toute sa longueur. 4. Electrode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce que deux tronçons successifs (31 et 32) sont accouplés l'un à l'autre par un joint comportant une pièce métallique de raccord (34) sensiblement cylindrique, dont une extrémité (41) est insérée dans l'un (31) des tronçons tubulaires et dont l'autre extrémité (42) est insérée dans l'autre tronçon (32), en ce que ladite pièce de raccord comporte dans sa partie médiane, des épaulements respectifs (43, 44) contre lesquels lesdits tronçons tubulaires sont butés et soudés, et en ce que chaque extré- mité de la pièce de raccord est pourvue d'un évidement respectif (47, 48) renfermant un adhésif (59) qui assemble la pièce de raccord (34) aux tronçons tubulaires respectifs (31, 32). 5. Electrode selon la revendication 4, caractérisée en ce que la soudure (45, 46) prévue entre ledit épaulement et le tronçon tubulaire respectif (31, 32) est une soudure par faisceau électronique. -9 - 6. Electrode selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que ledit évidement (47, 48) est un évidement annulaire s'étendant sur le pourtour de la pièce de raccord (34). 7. Electrode selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que chacun desdits tronçons tubulaires (31, 32) comporte une ouverture (57, 58) en regard de l'évidement respectif (47, 't8) pour l'introduction de l'adhésif (59) dans l'éviclement une fois que lesdits tronçons ont é t é soudés à la pièce de raccord (3'). 8. Electrode selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que ledit adhésif (59) est un adhésif à faible viscosité, en particulier du type cyanoacrylate. 9. Electrode selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que la longueur de chaque extrémité (41, 42) de la pièce de raccord (34) à l'intérieur du tronçon tubulaire respectif (31, 32) est au moins égale à deux fois le diamètre de l'extrémité respective. 10. Electrode selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que chaque extrémité (41, 42) de la pièce de raccord (34) estajustée de manière serrée dans le tronçon tubulaire respectif (31, 32).