Brevet FR2590977A1 — publié le 19870605

La présente invention concerne un appareil pour la mesure du niveau de carburant liquide dans un réservoir, du type connu sous le nom de "sabre", c'est- à-dire dans lequel on repère la distance de creux entre la surface du liquide et un plan de référence matéria- lisé au voisinage d'une ouverture donnant accès au réservoir. Généralement, il est prévu deuxplots contre lesquels on vient appuyer deux surfaces d'appui homo- logues solidaires de l'appareil, et qui déterminent ainsi le degré d'enfoncement de ce dernier à l'inté- rieur du réservoir. Ces appareils sont généralement réalisés sous la forme d'une longue pige portant des marques ou des graduations servant de repères pour déterminer la hauteur mouillée, représentative du niveau réel du carburant liquide dans le réservoir. Le FR-A-2 560 678, au nom de la Demande- resse, a par ailleurs décrit un perfectionnement à ce type d'appareil, dans lequel on amplifie les va- riations de niveaux de liquide pour accroître la pré- cision et la résolution de la mesure. Ce document indique par ailleurs l'application particulière des dispositifs de ce type à la surveillance du bon étalon- nage des compteurs mesurant la quantité de liquide débitée hors du réservoir, vérification nécessitant une très bonne précision de la mesure du niveau. L'un des buts de l'invention est d'accroître la précision et la résolution de ces dispositifs, tout en conservant un appareil facile à utiliser, de construction simple, et autonome dans son fonctionne- ment. En ce qui concerne cette dernière condition, on rappellera que la mesure du niveau de carburant se fait en atmosphère explosive, ce qui exclut les procédés électriques comportant des interrupteurs, des capteurs capacitifs, piézoélectriques,.... placés in situ et reliés à un appareil de mesure placé à distance. On verra que le dispositif de l'invention permet d'obtenir une précision de mesure de l'ordre de + 0,5 mm et une résolution (plus petite variation détectable) de l'ordre de 0,05 mm. Ces chiffres sont à comparer à la précision et à la résolution d'un "sabre" classique, qui sont l'une et l'autre de l'ordre de 1 mm, ces chiffres correspondant à la précision de lecture de la hauteur mouillée sur la partie graduée du sabre. A cet effet, selon l'invention, l'appareil comprend: 15. une jauge de profondeur, comportant une embase de référence, une réglette mobile et des moyens de me- sure du déplacement relatif de la réglette par rapport à l'embase, des moyens d'appui contre le plan de référence du réservoir, solidaires de l'embase de référence de la jauge, une sonde optique, comportant des moyens statiques de détection de liquide à un niveau prédéterminé et des moyens de visualisation propres à indiquer la présence ou l'absence de liquide à ce niveau pré- déterminé, cette sonde optique étant solidaire de la réglette mobile de la jauge, de sorte que, après abaissement de l'ensemble sonde-réglette jusqu'à ce que ledit niveau prédéterminé vienne coincider avec la surface du liquide dans le réservoir, les moyens de mesure fournissent une indica- tion de la distance de creux entre la surface du liquide et le plan de référence. Le creux peut donc être mesuré avec la précision de la sonde optique et la résolution de la jauge, d'une façon simple et sans influencer le milieu mesuré puisque l'extrémité de la sonde optique ne pé- nètre que très légèrement dans le liquide. En outre, il est possible d'utiliser une sonde optique entièrement autonome, comportant dans un boitier étanche l'ensemble de l'électronique et son alimentation, de sorte que la sonde soit conforme aux normes d'utilisation des appareils électriques en atmos- phère explosive. Le seul organe de la sonde en contact avec le liquide est un élément optique statique (géné- ralement un prisme) qui n'est soumis à aucun potentiel électrique, puisque la détection résulte d'une modifi- cation du trajet optique de rayons lumineux émis par une diode électroluminescente émettant à travers une fenêtre transparente du boîtier anti-déflagrant. De préférence, la face supérieure de la sonde est une face de référence propre à venir en butée contre les moyens d'appui avant abaissement de la réglette, de manière à permettre un ajustement du zéro des moyens de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 montre la structure d'ensemble de l'appareil, avant introduction dans le réservoir, la figure 2 montre ce même appareil, au moment o l'on détecte et mesure le niveau du liquide dans le réservoir. Sur les figures, la référence 1 désigne le réservoir contenant le carburant liquide 2; la distance de creux H à mesurer est la distance séparant un plan de référence P1 (par exemple matérialisé par des plots sur 6, une face supérieure de l'ouverture du réservoir) et le plan P2 correspondant à la surface libre du liquide. L'appareil comprend une jauge de profondeur , comportant une embase de référence 11 prolongée latéralement par une traverse 12 définissant un plan d'appui P3 qui viendra en contact avec le plan de ré- férence P1. La jauge comporte également une réglette 13, mobile par rapport à i'embase, de manière à mesurer la profondeur séparant l'extrémité 14 de la réglette du plan P3 de la traverse de l'embase 11. Plus particulièrement, il est prévu une molette 15 permettant un déplacement micrométrique de la réglette par rapport à l'embase après que la vis 16 ait été serrée. La lecture s'effectue sur la partie graduée de la réglette face à l'index 17 (lecture millimétrique) et par un cadran de comparateur 18 (lecture au 1/20e de mm par exemple). Une jauge de profondeur appropriée à cette application est par exemple la jauge MITUTOYO type 527-301, dont la résolution est de 0,05 mm. A la partie inférieure de la réglette 13 est fixée une sonde optique 20, entièrement autonome. Cette sonde fonctionne sur le principe sui- vant: un prisme 21, qui peut venir en contact avec le liquide, est illuminé par une diode électro- luminescente 22 de sorte que, dans l'air, une réflexion totale sur les faces du prisme renvoie la lumière émise par la diode 22 vers une photodiode 23. Une électronique de traitement 24, alimentée par une pile incorporée 25 produit dans ces conditions l'allumage d'une diode êlec- troluminescente 26 et l'extinction d'une autre diode 27 (par exemple de couleur différente); d'autres modes de visualisation euvent êtreenvisagés en variante, par exemple une diode unique ou deux diodes cor1iiuandées simultanément, et s'illuminant lorsque le prisme est immergé. L'ensemble des éléments 22 à 27 est enfermé dans un boîtier étanche, les diodes 22, 23, 26 ou 27 émettant ou recevant de la lumière au travers de fenêtres transparentes du boîtier. Ce bottier est fixé en partie inférieure de la réglette 13 au moyen d'étriers 28, de sorte que le plan P4 contenant les points de réflexion du rayon lumineux sur les faces du prisme soit situé exactement au niveau de l'extrémité 14 de la réglette, ou soit décalé de cette extrémité 14 d'une valeur constante, prédéterminée et connue. Enfin, il est prévu une tresse métallique 29 reliant le bottier 20 à l'embase 11, qui assure la double fonction de tresse de masse entre le bottier et la jauge (et donc avec la paroi métallique du réservoir, lorsque la traverse 12 est mise en appui sur la face supérieure de celuici) et de retenue mécanique de l'ensemble réglette-sonde, pour éviter que, par inad- vertance, l'opérateur ne laisse coulisser la réglette vers le bas au-delà de sa position extrême. Lorsque le prisme 21 se trouve immergé (figure 2), la faible différence d'indice de réfraction entre le matériau du prisme et le liquide fait en sorte que la réflexion totale disparaît, le rayon lumineux émis par la diode 22 étant simplement réfracté à l'in- térieur du liquide; la diode 23 n'est donc plus illu- minée, ce que détecte l'électronique 24, en fournissant une indication, par exemple par extinction de la diode luminescente 26 et allumage de la diode luminescente 27. Une sonde optique statique appropriée est par exemple la sonde LARCO type DOCIL, qui assure une précision de détection du niveau de ±0,5 mm. Cette sonde est autonome et montée dans un boîtier étanche sans autre liaison avec l'extérieur que le fil (facul- tatif) de masse 29. On va maintenant décrire le mode opératoire de cet appareil. Préalablement, avant d'introduire l'appareil dans le réservoir, l'opérateur met en butée le plan P5 de la face supérieure de la sonde optique 20 avec le plan P3 de la traverse 12 de la jauge de profondeur. L'opérateur lit ou ajuste alors le zéro de la mesure. Le plan P3 de la traverse 12 ayant été mis en contact avec le plan P1 de l'ouverture du réservoir, l'opérateur desserre les deux vis 16 et 19 et laisse descendre progressivement la sonde optique, en la rete- nant par la partie supérieure de la réglette. Lorsque la pointe 14 de la sonde pénètre dans le liquide (figure 2), les diodes électroluminescentes indiquent visuellement le changement d'état, le plan P4 étant descendu légèrement en dessous de la surface P2 du liquide. L'opérateur bloque alors la réglette à l'aide de la vis 16 et remonte lentement celle-ci au moyen de la vis micrométrique 15 jusqu'à ce qu'un nouveau change- ment d'état soit détecté (plan P4 très légèrement au- dessus du niveau du liquide). Ensuite, l'opérateur redescend très lentement la sonde, toujours à l'aide de la vis micrométrique 15, jusqu'à ce qu'un nouveau changement d'état soit détec- té; on considère alors qu'il y a coincidence des plans P2 et P4' Il suffit alors à l'opérateur de relever l'appareil et de lire le creux H mesuré à l'aide des graduations millimétriques de la réglette en face de l'index 17, et des graduations au 1/20e de mm sur le cadran du comparateur 18. REVENDICATIONS 1. Un appareil pour la mesure du niveau de carburant liquide dans un réservoir, du type dans lequel on repère la distance de creux entre la surface (P2) du liquide et un plan horizontal (P1) de réfé- rence matérialisé au voisinage d'une ouverture donnant accès au réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend une jauge de profondeur (10), comportant une embase de référence (11), une réglette mobile (13) et des moyens (17, 18) de mesure du déplacement relatif de la réglette par rapport à l'embase, des moyens (12) d'appui contre le plan de référence du réservoir, solidaires de l'embase de référence de la jauge, une sonde optique (20), comportant des moyens sta- tiques (21-24) de détection de liquide à un niveau (P4) prédéterminé et des moyens (27, 28) de visua- lisation propres à indiquer la présence ou l'absence de liquide à ce niveau prédéterminé, cette sonde optique étant solidaire de la réglette mobile de la jauge, de sorte que, après abaissement de l'ensemble sonderéglette jusqu'à ce que ledit niveau prédéterminé (P4) vienne coincider avec la surface (P2) du liquide dans le réservoir, les moyens de mesure fournissent une indication de la distance de creux entre la surface (P2) du liquide et le plan de référence (P1o 2. Un appareil selon la revendication 1, dans lquel la face supérieure (P5) de la sonde est une face de référence propre à venir en butée outre les moyens d'appui avant abaissement de la réglette, de manière -à permrettre un ajustement du zéro des moyens de mesure.