Brevet FR2574930A1 — publié le 19860620

La présente invention concerne la mesure du niveau, ou mietzdu volume, d'un liquide tel que du carburant ou du lubrifiant présent dans un réservoir. Plus précisément, la présente invention concerne des perfectionnements au dispositif de mesure décrit dans la demande de brevet française déposée le 15.03.1982 sous le n 82 04312 au nom de la Demanderesse et publiée sous le n 2 523 298, du type comprenant un équipage détecteur de niveau, mobile selon un trajet non horizontal dans le réservoir, un organe d'entraînement associé à l'équipage détecteur mobile pour déplacer celui-ci depuis une position de butée extrême connue dans le réservoir, au moins jusqu'à atteindre l'interface liquidegaz, afin de détecter celle-ci, un organe codeur de position apte à définir un signal représentatif de la position de l'équipage mobile et des moyens de traitement et de mesure aptes à déduire une valeur précise du volume de liquide contenu dans le réservoir sur la base des infotmations délivrées par l'organe codeur de position lor.s du déplacement de l'équipage détecteur entre la position de butée extrême et l'interface liquide-gaz. Il a été proposé dans la demande de brevet Fran çaise 82 04312 précitée de détecter le passage de l'équipage mobile par l'interface liquide-gaz à l'aide d'un organe sensible comportant une structure prismatique insérée sur le trajet optique entre un émetteur de lumière et un récepteur de lumière, ou encore à l'aide dllmne cellule comprenant deux thermistances superposées verticalement avec un faible écartement sur l'équipage détecteur mobile )ans 1 premier cas, la détection de l'interface liquide-gaz coïncide avec la m.dit::icat4.on de transfinis sion de .) LQnicre par la structure cri.smatique (réfrac- ti.or.;-r4fïex;.0ni induite lc > rs du franchissement de l'in terface Dans le second cas, la détection de l'interface liquide-gaz est opérée en comparant le courant traversant les deux thermistances. Dans la pratique, on a constaté que, au moins à longue échéance, ces dispositions ne permettaient pas toujours de détecter de façon parfaitement fiable le franchissement de l'interface liquide-gaz par l'équipage détecteur de niveau. Le signal lumineux transmis par la structure prismatique et les signaux électriques traversant les thermistances peuvent en éffet être fortement atténués et/ou altérés, au moins à longue échéance, à la suite par exemple d'un encrassement de la structure prismatique ou d'une altération des-propriétés des thermistances. Il en résulte que selon les dispositions jusqu'ici proposées, la détection de l'interface liquidegaz n'est pas toujours fiable, ce qui bien entendu, peut fausser le résultat de la mesure du volume de liquide. Le problème posé est donc de détecter de façon nette, fiable et sans ambiguïté, l'atteinte de 1'inter- face liquide-gaz par l'équipage mobile détecteur de niveau. Le problème ainsi posé est résolu selon l'invention en utilisant pour le dispositif de mesure du volume d'un liquide du type précité, un équipage détecteur de niveau comprenant un élément de commutation; mobile entre une position de repos occupée lorsque cet élément est audessus du liquide et une position de travail occupée lorsque cet élément de commutation vient au contact du liquide, l'élément de commutation étant adapté pour modifier l'état de l'équipage détecteur de niveau, lors de son changement de position. Ainsi, selon la présente invention, la détection de l'atteinte de l'interface liquide-gaz par l'é- quipage mobile détecteur de niveau est réalisée de façon précise et parfaitement fiable, même à longue échéance, puisque elle occasionne un déplacement physique de l'élément de commutation entre la position de repos et la position de travail, déplacement qui induit en retour une modification d'état de l'équipage détecteur de niveau. Selon une variante avantageuse de la présente invention, l'équipage mobile comporte un émetteur de lumière et un récepteur de lumière disposés en regard et l'élément de commutation, réalisé au moins partiellement en matériau opaque, est adapté d'une part pour être intercalé sur le trajet optique entre ceux-ci dans l'une de ses positions.afin d'interrompre la transmission de lumière entre eux, d'autre part pour libérer le trajet optique dans l'autre position afin d'autoriser la transmission de lumière entre l'émetteur de lumière et le récepteur de lumière. Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, l'élément de commutation comprend une pièce articulée autour d'un axe horizontal. Plus précisément, de préférence, la pièce articulée, selon l'invention, est formée de deux unités solidaires disposés respectivement de part et d'autre de l'axe d'articulation horizontal, possédant respectivement des volumes V1 et V2, des masses volumiques P1 et P2, et les centres de gravité de ces unités sont placés à des distances da et d2 respectivement de l'axe d'articulation tels que P1 V1 d1 > P2 V2 d2 et (P1 - PO) V1 d1 Selon un second mode de réalisation de la présente invention, l'élément de commutation comprend une pièce mobile dans un guide généralement vertical formé sur l'équipage détecteur de niveau, entre une position de repos et, une position de travail. Lorsque l'équipage mobile détecteur de niveau comprend un émetteur de lumière et un récepteur de lumière, le codeur de position, selon l'invention, comprend de préférence une réglette à segments alternativement opaques et translucides montde sur le trajet en déplacement de l'équipage détecteur mobile entre l'émetteur de lumière et le récepteur de lumière de telle sorte que ses segments s'interposent sur le trajet optique entre l'émetteur et le récepteur de lumière. Il est alors avantageux que la configuration ou la distribution des différents segments -translucides soit choisie en tenant compte de la forme du réservoir. Le signal modulé par le franchissement des segments translucides et opaques au cours du déplacement de l'équipage mobile détecteur -de niveau est alors directement représentatif du volume de liquide présent dans le réservoir. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés-à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 illustre en vue schématique la structure générale d'un dispositif de mesure de volume d'un liquide conforme à la présente invention, - la figure 2 représente une vue schématique latérale d'un élément de commutation conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention, en position de repos, dans l'air, - la figure 3 représente une vue de dessus du même élément de commutation conforme au premier mode de réalisation de la présente invention, en position de repos, - la figure 4 représente une vue schématique latérale du même élément de commutation conforme au premier mode de réalisation de la présente invention, en position de travail, en contact avec le liquide, - la figure 5 illustre une vue schématique latérale d'un élément de commutation conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, en position de repos dans l'air, - la figure 6 représente une vue de dessus du même élément de commutation conforme au second mode de réalisation de la présente invention, en position de repos, - la figure 7 illustre une vue schématique latérale du même élément de commutation conforme au second mode de réalisation de la présente invention, en position de travail, en contact avec le liquide. D'une façon générale, comme cela est représenté sur la figure 1, le dispositif conforme à l'in mention'de mesure du volume d'un liquide présent dans un réservoir 1 comprend un équipage détecteur de niveau 10, un organe d'entratnement 80, un organe codeur de position, et des moyens de traitement et de mesure 90. Sur la figure 1, on a illustré schématiquement sous forme de traits interrompus irréguliers référencés 2, le niveau supérieur d'un liquide 3 contenu dans le réservoir 1. L'équipage détecteur de niveau 10 est guidé selon un trajet de déplacement non horizontal et de préférence vertical, dans le réservoir 1 à l'aide de l'organe d'entrainement 80. Ce dernier est adapté pour déplacer l'équipage mobile détecteur de niveau depuis une position de butée extrême connue dans le réservoir, au moins jusqu'à atteindre l'interface liquide-gaz afin de détecter celle-ci. On peut ainsi envisager de déplacer l'équipage mobile détecteur de niveau entre une butée inférieure et l'interface liquide-gaz ou entre une butée inférieure et une butée supérieure, ou encore entre une butée supérieure et l'interface liquide-gaz-. Selon le mode de réalisation illustré schématiquement sur la figure 1, l'équipage détecteur de niveau 10 peut comprendre une fourche photo-électrique comprenant un élément émetteur de lumière et un élément récepteur de lumière disposés en regard et définissant entre eux un trajet optique sur-lequel est intercalée une réglette 50 formant codeur de position, non horizontale et de préférence verticale. Cette réglette 50 comporte des segments alternativement opaques et translucides 51, 52 disposés sur le trajet en déplacement de l'équipage détecteur mobile entre l'émetteur de lumière et le récepteur de lumière précités de telle sorte que les segments de la réglette 50 s'interposent sur le trajet optique entre ceux-ci. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'organe d'entrainement 80 comprend un moteur électrique 81 dont l'arbre de sortie est relié -à une vis sans fin 82, schématiquement représentée, en prise avec l'équipage détecteur- de niveau 10. L'équipage détecteur de niveau 10 est alternativement ddplacd de haut en bas et de bas en haut en inversant le sens de rotation du moteur 81. De préférence, des organes de détection de fin de course 83, 84 (par exemple des interrupteurs électriques) sont disposés sur le trajet en déplacement de l'organe mobile détecteur de niveau 10 afin de contrôler l'arret et l'inversion du sens de rotation du moteur 81. Pour ce faire, les capteurs 83 et 84 précités sont reliés par l'intermédiaire de liaisons 85, 86 aux moyens de traitement 90 qui contrôlent l'organe d'entraînement 80 par l'intermédiaire d'une liaison 87. Bien entendu, l'entraînement de l'équipage mobile 10 peut être réalisé d'une autre manière, par exemple à l'aide d'une chaîne, d'un filin ou d'une courroie, dont un bras est solidaire de l'équipage mobile et l'autre bras est actionné par un moteur. Pour la bonne compréhension de l'agencement de l'équipage détecteur de niveau 10, de l'organe d'entrat- nement 80, de l'organe codeur de position 50 et des moyens de traitement et de mesure 90, on se référera utilement à la demande de brevet Française 82 04312 qui évoque de nombreuses variantes, compatibles avec la présente invention, pour ces éléments. On va dans un premier temps décrire la structure de -l'élément de commutation conforme au premier mode de réalisation de la présente invention illustré sur les figures 2 à 4. On reconnatt sur ces figures, en particulier sur la figure 3, un élément émetteur de lumière 111 et un élément récepteur de lumière 112 disposé en regard de l'émetteur 111 pour définir un trajet optique généralement horizontal dont la direction moyenne est référencée O sur la figure 3. L'émetteur de lumière 111 et le récepteur de lumière 112 précités sont disposés sur l'équipage mobile détecteur de niveau 10 précité pour définir une fourche photoélectrique encadrant la réglette 50 précitée formant codeur de position qui comporte des segments alternativement opaques et translucides disposés entre l'émetteur de lumière 111 et le récepteur 112 tout au long du trajet en déplacement de l'équipage détecteur mobile. L'élément de commutation portant la référence générale 120 est forma d'une pièce articulée autour d'un axe horizontal référencé H-H matérialisé par un tourillon 130. Plus précisément, la pièce articulée 120 est formée de deux unités 121, 122 solikires, disposées respectivement de part et d'autre du tourillon 130. Ces unités 121, 122 possèdent respectivement des volumes Va et V21 des masses volumiques P1 et p2 et ont leur centre de gravité schématiquement illustré 123, 124 sur la figure 2 placés à des distances d1 et d2 respectivement de l'axe d'articulation H-H tels que P1 V1 d1 > P2 V2 d2 et P1 - Pgï V1 d1 Ainsi, comme cela est illustré sur la figure 2, lorsque l'équipage détecteur de niveau t0 est situé au-dessus du liquide, le couple de rotation vers le bas exercé par l'unité 121 par rapport à l'axe d'articuls- tion H-H est supérieur au couple de rotation exercé par la seconde unité 122. L'élément de commutation est alors sollicité vers une position de repos, comme illustré sur la figure 2 dans laquelle l'unité 121 repose contre une butée inférieure 113 solidaire du support de l'élément émetteur de lumière 111. Plus précisément, dans cette position de repos, l'unité 121 repose sur la butée inférieure 113 par l'intermédiaire d'un volet opaque s'étendant verticalement, qui dans cette position de repos, coupe le trajet optique O reliant l'émet- teur de lumière 111 au récepteur de lumière 112. Par contre, comme cela est illustré sur la figure 4, lorsque l'équipage détecteur de niveau atteint le liquide, la poussée d'Archimède exercée sur l'élément de commutation 120 modifie la valeur des couples de rotation. Le couple de rotation vers le bas exercé par l'unité 122 est alors supérieur au couple de rotation exercé par l'unité 121. Il en résulte, comme représenté sur la figure 4, que le volet obturateur 124 de l'unité 121 est écarté de la butée inférieure 113 et libère par conséquent le trajet optique O reliant l'émetteur de lumière 111 au récepteur de lumière 112, l'unité 122 venant en appui contre une seconde butée 115 solidaire de l'équipage détecteur de niveau par l'intermédiaire de moyens non représentés sur les figures, afin de simplifier l'illustration. Ainsi, lorsque l'équipage détecteur de niveau 10 est situé au-dessus du liquide, le volet obturateur 124 interrompt le trajet optique O. Le couple émetteur de lumière 111- récepteur de lumière 112 ne peut détecter les graduations de la réglette 50. Lorsque l'élément de commutation 120 atteint l'interface liquide-gaz, cet élément de commutation est pivoté en position de travail tel qu'illustré sur la figure 4, vient en appui sur la butée 115 et dégage le trajet optique O de l'émetteur. Le couple émetteur de lumière 111 - récepteur de lumière 112 peut alors détecter les graduations de la réglette 50. L'homme de l'art comprendra aisément que le signal optique détecté par le récepteur de lumière 112 est modulé au rythme du franchissement des segments opaques-translucides de la réglette 50. Le signal détecté par le récepteur de lumière 112 lors du déplacement de l'équipage détecteur de niveau entre l'interface liquide-gaz et la butée extrême inférieure dans le réservoir est donc directement représentatif du niveau de liquide. La mesure peut être effectuée au cours du mouvement ascendant ou descendant de l'équipage détecteur voire encore au cours de ces deux mouvements avec établissement d'une moyenne des mesures. De préférence, la configuration ou la distribution des différents segments translucides est choisie en tenant compte de la fornedu réservoir. Le signal optique détecté est alors en outre représentatif du volume de liquide contenu dans le réservoir. En variante, les moyens de traitement et de mesure 90 peuvent comprendre une mémoire apte à associer à chaque valeur du nombre de segments translucides enregistrées lors du déplacement de l'équipage détecteur de niveau entre l'interface liquide-gaz et la butée extrême inférieure, une valeur précise correspondante du volume, compte-tenu de la forme du réservoir. Ce premier mode de réalisation est bien entendu susceptible de diverses variantes de réalisation. Ainsi, par exemple, l'homme de l'art comprendra aisément que les butées 113 et 115 placées en-dessous des unités 121 et 122 pour limiter le déplacement en pivotement de l'élément de commutation 120 peuvent être remplacées par des butées disposées au-dessus des mêmes unités. Par ailleurs, en adaptant l'agencement relatif de l'élément de commutation 120 et du couple émetteur de lumière 111-rdsepteur de lumière 112, on peut réaliser un équipage détecteur de niveau dans lequel, en position de repos de l'élément de commutation, audessus du liquide, le trajet optique O n'est pas oc culté par le volet 124, et inversement, en position. de travail de l'élément de commutation, lorsque celuici est au contact du liquide, le volet 124 occulte le trajet optique O reliant l'émetteur de lumière 111 au récepteur de lumière 112. Dans un tel cas, le nombre de segments translucides détectés par le couple émetteur de lumière 111récepteur de lumière 112 lors du déplacement de l'équipage mobile détecteur de niveau entre l'interface liquide/gaz et une butée extrême supérieure correspond au niveau de gaz au-dessus du liquide et le cas échéant, au volume de gaz au-dessus du liquide, dans le cas où la configuration ou la distribution des différents segments translucides est choisie en tenant compte de la forme du réservoir. On va maintenant décrire le second mode due réalisation conforme à la présente invention illustré sur les figures 5 à 7. On reconnatt sur ces figures, un élément émet- teur de lumière 111 et un élément récepteur de lumière 112 disposés en regard sur l'équipage mobile détecteur de niveau 10, et définissant entre eux un trajet optique référencé O sur les figures, généralement horizontal. Par ailleurs, une réglette 50 comportant des segments alternativement opaques et translucides est disposée sur le trajet en déplacement de l'équipage détecteur mobile entre l'émetteur de lumière 111 et le récepteur de lumière 112 de telle sorte que ces segments s'interposent sur le trajet optique O entre l'émetteur 111 et le récepteur -112 de lumière. Selon ce second nDdede réalisation illustré sur les figures 5 à 7, l'élément de commutation est formé d'une pièce 220 opaque,de préférence une bille sphérique, mobile dans un guide 116 généralement vertical formé sur l'équipage détecteur de niveau -10. Plus précité ment, le déplacement de la pièce 220 dans le guide 116 est limité par deux butées extrêmes 117, 118 respectivement inférieure et supérieure. Au-dessus du liquide, la pièce mobile 220 repose contre la buté inférieure 117, en position de repos. Par contre, dans le liquide, la pièce mobile 220, sous l'effet de la poussée d'Archiméde, est déplacée vers le'haut en appui contre la butée supérieure 118, en position de travail. Pour ce faire, la pièce mobile est avantageusement réalisée en un matériau dont la densité moyenne est inférieure à celle du liquide Selon l'illustration représentée sur les figures 5 à 7, en position de repos, dans l'air, la pièce mobile 220 interrompt le trajet optique O reliant ltémet- teur de lumière 111 au récepteur de lumière 112. Par contre, en position de travail telle que représentée sur la figure 8, la pibce mobile 220 en appui contre la butée 118 libère le trajet optique O. Il en résulte que le couple émetteur de lumière 111-récepteur de lumière 112 détecte les segments de la réglette 50 au cours du déplacement de l'équipage dztec- teur de niveau entre l'interface liquide/gaz et une butée extrême e inférieure. Inversement, en décalant relativement dans la direction verticale le couple émetteur de lumière 111récepteur de lumière 112 et les butées 117 et 118 pré- vues aux extrémités du guide 116, on peut réaliser un équipage détecteur de niveau dans lequel d'une part la pièce mobile 220, lorsqu'elle repose sur la butée inférieure 117, en position de repos, libère le trajet optique O, et d'autre part, la même pièce optique 220, lorsqu'elle s'appuie sur la butée supérieure 118, en position de travail dans le liquide, interrompt le tra jet optique O. Dans un tel cas, le couple émetteur de lumière 111-récepteur de lumière 112 détecte les segments de la réglette 50, lors du deplacement de l'équipage détecteur de niveau entre l'interface liquide/gaz et une butée extrême supérieure, soit le volume de gaz présent dans le réservoir au-dessus du liquide. Bien entendu, la présente invention ntest pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. Ainsi, par exemple, on peut envisager de remplacer les réglettes précitées 50, formant codeur de position par un codeur de position potentiométrique associé à l'organe d'entraînement et contrôlé par l'interrupteur électrique constitué par l'élément de commutation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du volume d'un liquide, tel que du carburant ou du lubrifiant, présent dans un réservoir, du type comprenant un équipage détecteur de niveau (10), mobile selon un trajet non horizontal dans le réservoir, un organe d'entratnement (80) associé à l'équipage détecteur mobile pour déplacer celui-ci depuis une position de butée extrême connue dans le réservoir, au moins jusqu'à atteindre l'interface liquide-gaz, afin de détecter celle-ci, un organe codeur de position (50) apte à définir un signal représentatif de la position de l'équipage mobile et des moyens de traitement et de mesure (90) aptes à déduire une valeur précise du volume de liquide contenu dans le réservoir sur la base des informations délivrées par l'organe codeur de position lors du déplacement de l'équipage détecteur entre la position de butée extrême et l'interface liquide-gaz, caractérisé par le fait que l'équipage détecteur de niveau (10) comprend un élément de commutation (120, 220,) mobile entre une position de repos occupée lorsque cet élément est audessus du liquide (3) et une position de travail occupée lorsque cet élément de commutation vient au contact du liquide, l'élément de commutation (120, 220) étant adapté pour modifier l'étant de l'équi- page détecteur de niveau lors de son changement de position. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'équipage mobile (10) comporte un émetteur de lumière (111) et un récepteur de lumière (112) disposés en regard et par ledit que l'élément de commutation (120, 220) réalisé au moins partiellement en matériau opaque est adapté d'une part pour être intercalé sur le trajet optique (O) entre ceux-ci dans l'une de ses positions afin d'interrompre la transmission de lumière entre eux, d'autre part pour libérer ce trajet optique (O) dans l'autre posi tion afin d'autoriser la transmission de lumière entre l'émetteur de lumière (111) et le récepteur de lumière (112). 3. Dispositif de mesure selon l'une des reven dications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément de commutation ongrend une pièce (120) articulée autour d'un axe horizontal (H-H). 4. Dispositif. de mesure selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la pièce articulée (120) est forméede deux unités (121, 122) solidaires disposées respectivement de part et d'autre de l1axe d'articulation horizontal (H-H), possédant respectivement des volumes V1 et V2, des masses volumiques p1 et p2, et les centres de aravité de ces unités (121, 122) étant placés à des distances d1 et d2 respectivement de l'axe d'articulation (H-H) tels que P1 V1 d1 > P2 V2 d2 et (p1 - PO) V1 d1 5. Dispositif de mesure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément de commutation comprend une pièce (220) mobile dans un guide (116) généralement vertical formé sur l'équipage détecteur de niveau q10) entre une position de repos et une position de travail. 6 . Dispositif de mesure selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le codeur de positon comporte une réglette (50) à segments (51, 52) alternativement opaques et translucides montée sur le trajet en déplacement de l'équipage détecteur mobile (10) entre l'émetteur de lumière (111) et le récepteur de lumière (112) de telle sorte que ses segments s'interposent sur le trajet optique entre l'émetteur et le récepteur de lumière. 7 . Dispositif de mesure selon la revendication 6', caractérisé par le fait que la configuration ou la distribution des différents segments translucides (52) est choisie en tenant compte de la forme du réservoir (1).