Brevet FR2586291A1 — publié le 19870220

SYSTEME DE MESURE DES NIVEAUX DE FLUIDES CONTENUS DANS UN RESERVOIR La présente invention concerne un système de mesure des niveaux de fluides contenus dans un réservoir, et plus particulièrement de l'eau et d-'un autre produit non ou peu miscible avec l'eau, tel qu'un produit pétrolier. Elle concerne également la mesure de volumes des liquides contenus dans le réservoir, des moyens etant prévus pour convertir la mesure de hauteur en une mesure de volume. Lors de la vidange ou du remplissage d'un réservoir, notamment d'un réservoir d'hydrocarbures, il est nécessaire de procéder à la mesure du niveau des liquides contenus dans ledit réservoir. Cette mesure est parfois nécessaire même en l'absence d'un remplissage ou d'une vidange, afin de connaitre la quantite de liquide disponible et gérer, en conséquence l'état du stock. Les systèmes de mesure actuellement utilisés comportent des flotteurs, des jauges mécaniques, c'est -dire en fait des regles graduees, des rubans gradués qui, tous, impliquent le déplacement d'une pièce mécanique. Ces systèmes donnent satisfaction lorsqu'on se satisfait d'une mesure approximative. Par contre, si l'on souhaite une mesure très précise du contenu du réservoir, alors il faut avoir recours à d'autres mpyens qui sont très complexes. De plus, lorsque deux liquides de densités différentes sont dans le réservoir, les dispositifs mécaniques utilisés sont insensibles auxdits liquides et mesurent la hauteur totale de liquide contenu dans ledit réservoir. Dans la demande Fr. 83 10969 il est décrit un système capacitif qui est constitué par deux condensateurs plongés au moins en partie dans le liquide, des moyens de mesure de la variation de capacité d'un des condensateurs étant prévus pour déterminer la hauteur et, par suite le volume, du liquide contenu dans le réservoir. Toutefois, tous ces systèmes de mesure de niveaux ne tiennent pas compte des qualités physiques des divers liquides contenus dans le réservoir, ni des derivés, dans le temps, dûes à des variations desdites qualités physiques. La presente invention a pour but de remedier à ces graves inconvénients et de proposer un système de mesure qui permette de différencier la nature des liquides contenus dans un réservoir, et de déterminer la hauteur des différents liquides. Selon l'invention, le système est caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens électromagnétiques disposés sensiblement au voisinage du niveau d'un premier desdits liquides, des seconds moyens électromagnétiques disposés sensiblement au voisinage du niveau d'un autre desdits liquides, des moyens de détection coopérant avec chacun desdits moyens électromagnétiques, et des moyens de mesure reliés aux moyens de détection et aptes à déterminer les positions respectives de chacun des moyens électromagnétiques dans le réservoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens électromagnétiques sont constitués par des aimants permanents qui sont logés dans des flotteurs, de densité différente, tandis que les moyens de détection sont constitués par un interrupteur à lames souples qui se ferme, chaque fois qu'il pénètre dans le champ magnétique des aimants permanents. De ce fait, chaque fermeture de 1 'interrup- teur à lames souples est enregistrée; les durées de fermeture ainsi que la connaissance des déplacements de l'interrupteur à lames souples permettent de déterminer avec précision la hauteur des différents liquides contenus dans le réservoir. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description donnée à titre indicatif, mais non limitatif, d'un mode de réalisation préféré de l'invention, ainsi que du dessin annexe sur lequel - la figure 1 est une vue schématique d'un réservoir contenant par exemple deux liquides differents et équipé du système selon l'invention. - la figure 2 est une vue en coupe du système selon l'invention. Dans un réservoir 1 contenant deux liquides non miscibles tels que de l'eau 2 et un hydrocarbure 3 situé au-dessus de l'eau, on monte le système4 représenté sur la figure 2. Un pupitre de commande 5 représenté sous forme d'un bloc diagramme est relié par une ligne d'alimentation 6 au système 4. Le système 4 comprend un corps 7 fermé par un couvercle 8 et dans lequel sont logés un moteur pas à pas 9 du type à 200 pas par tour et une poulie 10 qui est montée sur l'axe 11 du moteur 9 et fixée au moyen d'une vis de blocage 12. La circon-férence primitive de la poulie 10 est de 200 mm. Un circuit électronique, sous forme de circuit imprimé 13, représente en pointillé sur la figure 2, regroupe les moyens de raccordement du moteur 9 à partir de la ligne d'alimentation 6, ainsi que les composants discrets, la ligne étant introduite dans le boitier à travers un orifice 14. Un câble 15 est enroulé sur la poulie 10 et relié électriquement à la masse du moteur 9. Une bride 16 et un tube 17, situés en partie inférieure du corps 7 servent à la fixation dudit corps 7 sur la cuve 1 à contrôler. Dans le fond du corps 7 sont disposés des organes 18 de support et de fixation d'une tige creuse 19 qui est disposée verticalement dans la cuve 1 (figure re 1). Un guide 20 pour le câble 15 est logé à l'extré- mité supérieure de la tige 19, ledit câble étant fixé par son extrémité inférieure à un lest 21 susceptible de se déplacer dans et sur toute la hauteur de ladite tige creuse 19. Le lest 21 est constitué par un petit tube 22 dans lequel sont disposés un interrupteur à lame souple 23 dont une extrémité inférieure est reliée à un frotteur 24 qui est en contact permanent avec la paroi interne de la tige creuse 19 afin d'assurer une continuité électrique, et dont l'autre extrémité supérieure est connectée à un capteur en température 25. Le capteur 25 est relié au câble 15 à travers une chape 26 et une cosse 27. Le tube 22 est rempli d'une résine isolante 28 ce qui permet d'assurer une bonne tenue mécanique des divers élements logés dans ledit tube. Des flotteurs pourvus d'un passage creux sont montés autour de la tige creuse en des endroits appropriés qui correspondent généralement aux niveaux des différents liquides contenus dans la cuve et dont on veut mesurer la hauteur. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le système selon l'invention comprend deux flotteurs 29 et 30 pour la mesure de hauteur d'un produit tel qu'un hydrocarbure 3 et de l'eau 2 contenus dans la cuve 1. Le flotteur eau 30 présente une densité légèrement inférieure à 1, par exemple 0,9, et peut être réalisé en une mousse de polyuréthane rigide à cellules fermées ou en tôle inoxydable, tandis que le flotteur produit 29 présente une densité d'environ la moitié du produit a détecter, laquelle densité pour l'hydrocarbure considéré est de 0,35. Le flotteur- 29 peut être réalisé dans les mêmes matériaux que ceux du flotteur 30. Chaque flotteur contient deux aimants permanents 31 ou 32 situés de façon symétrique au milieu dudit flotteur et le plus près possible du passage 33 ménagé dans le dit flotteur et à travers lequel passe la tige creuse 19. Chaque aimant (31, 32) est orienté de façon identique magnétiquement. Il faut noter que le positionnement des aimants par rapport au niveau de liquide à mesurer n'est pas impératif, et une correction peut être réalisée sur le pupitre de commande 5, soit lors de la fabrication du système, soit directement après mise en place dans la cuve 1. La distance séparant les aimants du flotteur 29 de ceux du flotteur 30 est variable et peut par exemple être de 30 mm. Un troisieme aimant 34 est monté à l'extré- mité inférieure de la tige creuse 19 par l'intermédiaire d'une vis 35 et d'un embout 36 qui sert de butée inférieure au lest 21. Le fonctionnement du systeme selon 1 'inven- tion est le suivant La mesure effectuée est une mesure relative avec une origine basse de la cuve suivie d'une incremenstation ou décrémentation selon le sens du déplacement du lest 21 dans la tige creuse 19. Chaque impulsion émise par le pupitre de commande 5 entraine un déplacement de 1 mm du lest 21 en raison des caractéristiques du moteur 9 et de la poulie 10. Lors du passage du lest 21 en regard des aimants 31, 32 du flotteur 29, l'interrupteur 23 se ferme, la durée de fermeture correspondant environ à 4 ou 5 impulsions. Puis, il s'ouvre avant de se refermer à nouveau lors du passage dans le second flotteur 30. Au passage en regard de l'aimant 34, l'interrupteur 23 se ferme également. A ce moment, le système est tel qu'il reste une demi-circonférence d'enroulement du câble 15 sur la poulie 10. Au-delà de 50 impulsions déli vrées par le pupitre de commande 5, on considere que le lest 21 est bien en position basse. Puis, non remonte le lest 21 qui se ferme ou s'ouvre selon qu'il est sous l'action du champ magnetique créé par les aimants 31, 32, les fermetures étant mémorisées. Par référence à l'aimant 34, les positions des flotteurs 29 et 30 sont alors mesurees et affichees sur le pupitre de commande. Les différentes incrémentations ou décrementations sont calculées par les circuits appropriés de la carte 13 et le pupitre de commande. Une nouvelle initialisation peut être commandée à chaque nouvelle mise sous tension du moteur 9. Les mesures peuvent être effectuées à des fréquences variables : toutes les heures, tous les jours, et en général en fonction de l'utilisation souhaitée. Il est à noter que la différence de densité entre les liquides peut être prise en compte à la mise en route : par exemple, on peut régler le système pour qu'il indique si on est en présence de super-carburant, essence ordinaire, gazole, ou tout autre produit liquide. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de mesure des niveaux de liquides contenus dans un réservoir (1) caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens électromagnétiques (31) disposés sensiblement au voisinage du niveau d'un premier desdits liquides (3), des seconds moyens électromagnétiques (32) disposés sensiblement au voisinage du niveau d'un autre (2) desdits liquides, des moyens de détection (2,3) coopérant avec chacun desdits moyens électromagnétiques, et des moyens de mesure 5 relïés aux moyens de détection et aptes à déterminer les positions respectives de chacun des moyens électromagnétiques dans le réservoir. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des moyens électromagnétiques est monté dans un flotteur (29, 30) qui est disposé autour d'une tige creuse fixe (19) s'étendant depuis approximativement le fond jusqu'au sommet du réservoir (1). 3. Système selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'il comprend des troisiemes moyens électromagnétiques (34) qui sont disposés à une faible distance au-dessous de l'extrémité inférieure de la tige creuse. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la tige creuse (19) est verticale. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens électromagnétiques (31, 32, 34) sont constitués par des aimants permanents. 6. Système selon les revendications3 et 5, caractérisé en ce que le troisième aimant permanent (34) est logé dans un embout (36) monté à l'extremite inférieure de la tige creuse (19). 7. Système selon la revendication 6, carac- térisé en ce que l'embout (36) constitue une butée inférieure pour les flotteurs le long de la tige creuse. 8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection sont constitués par un interrupteur à lames souples (23). 9. Système selon les revendications 8 et 2 ou 4, caractérisé en ce que l'interrupteur à lames souples (23) est logé et se déplace dans la tige creuse de maniere à pouvoir être fermé lorsqu'il pénètre dans le champ magnétique produit par chacun des aimants permanents. 10. Système selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour le déplacement de l'interrupteur à lames souples, lesdits moyens étant constitués par un moteur pas à pas (9) logé dans un corps (7) monté au sommet du réservoir (1). 11. Système selon 1 'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'interrupteur à lames souples (23) est disposé dans un lest (21) et raccordé par son extrémité inférieure à un flotteur (24) au contact avec la paroi interne de la tige creuse, tandis que son extrémité supérieure est reliée à un capteur de température (25). 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que le lest (21) est suspendu à 1 'extré- mité inférieure d'un câble (15) s'enroulant sur une poulie (10) qui est montée sur l'axe (11) du moteur pas à pas (9). 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que le câble (15) est guidé, au sommet du réservoir, par un élément de guidage (20) disposé dans la tige creuse (19). 14. Système selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le lest est rempli de résine (28). 15. Système selon l'une des revendications 10 ou 12, caractérisé en ce que le moteur pas à pas (9) est relié à un pupitre de commande (5) qui enregistre les passages de l'interrupteur à lames souples dans les champs magnétiques des aimants, ainsi que le nombre de pas du moteur effectués dans les deux sens de rotation de manière à déterminer en fonction du diamètre de la poulie, les différentes distances à me sure. 16. Système selon 1 'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la distance séparant les deux premiers aimants est comprise entre 35 et 30 mm, tandis que la distance comprise entre les deuxième et troisième flotteurs est inférieure à la précédente et comprise entre 5 et 10 mm. 17. Système selon la revendication 2, carac térisé en ce que les flotteurs sont en mousse de poly uréthane rigide à cellules fermées. 18. Système selon la revendication 2, ca ractérisé en ce que les flotteurs sont constitués par un tube creux en acier inoxydable. 19. Système selon la revendication 11, ca ractérisé en ce que le capteur de température est relié au câble par l'intermédiaire d'une cosse (27) et d'une chape de fixation (26).