Brevet FR2592712A1 — publié le 19870710

PROCEDE DE MESURE DE NIVEAU D'UN LIQUIDE ET LIMNIMETRE POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention a pour objet un procé dé de mesure de niveau d'un liquide électriquement conducteur et un Limnimètre à tige télescopique utili sant ce procédé. Cette invention s'applique notamment lorsque l'on désire effectuer des mesures précises de niveau d'un liquide toxique ou contaminée. Les Limnimètres ou les dispositifs classi ques de mesure de niveau d'un Liquide dans un réser voir sont décrits ci-après. Il existe tout d'abord, des dispositifs ne fournissant qu'une mesure discontinue du niveau. Ils sont généralement composés de sondes immergeables ré- gulièrement disposées suivant la hauteur du réservoir, lui-même pourvu d'une électrode fixe. Lorsque le li quide est au niveau d'une sonde, celle-ci joue le rôle d'électrode et le circuit électrique formé entre cette sonde et l'électrode fixe se ferme, déclenchant un signal caractérisant le niveau. Les liquides étant parfois sales ou corro sifs, un encrassement rapide des sondes empeche un fonctionnement fiable d'un tel dispositif. De meme, la présence de condensation au-dessus de la surface du liquide peut perturber le fonctionnement, les sondes n'étant plus parfaitement isolées. De plus, la résolution de la mesure est faible puisqu'elle dépend du nombre de sondes et de leur espacement relatif. On trouve d'autre part des dispositifs four nissant une mesure continue du niveau. Les dispositifs à flotteur sont très in fluencés par la température et la masse spécifique du liquide. Les indicateurs de niveau à tube transparent sont fragiles, sensibles à la température et peuvent donner des mesures fausses lorsque le liquide n'est pas homogéne. Les dispositifs utilisant la mesure de pression pour déterminer le niveau du liquide sont sensibles aux propriétés physiques du milieu, en particulier de sa température, ce qui peut fausser la mesure. Les dispositifs par ultra-sons font intervenir des effets de réflexion perturbateurs et ceux par rayonnements gamma fonctionnent difficilement lorsque L'ambiance est radioactive. D'autre part, ces dispositifs sont onéreux. L'invention a pour objet un procédé de mesure du niveau d'un liquide et un limnimètre pour la mise en oeuvre de ce procédé permettant de pallier les inconvénients précédemment mentionnés. A cet effet, le procédé de mesure selon l'invention consiste à mesurer la distance verticale parcourue par une électrode mobile entre le fond et la surface du liquide, ces deux niveaux etant détectés en contrôlant les variations de résistance électrique entre l'électrode mobile et le fond, la résistance électrique devenant quasi-nulle lorsque l'électrode mobile vient au contact du fond et ta résistance électrique subissant une variation brusque lorsque L'électrode mobile vient au contact de la surface du liquide. Le niveau du fond est déterminé en faisant descendre l'électrode mobile, à partir d'une position haute située au-dessus de la surface du liquide, jusqu'à ce que le fond soit détecté par ladite variation de résistance, et le niveau de la surface du liquide est déterminé en faisant descendre l'électrode mobile à partir de la position haute jusqu'à ce que la surface soit détectée par ladite variation de résistance électrique. Avantageusement, le niveau de la surface du liquide est déterminé en faisant descendre l'électrode mobile à partir de la position haute à vitesse rapide jusqu'à ce que la surface soit détectée par ladite variation de résistance électrique, puis en faisant remonter légèrement l'électrode mobile.à vitesse lente au-dessus de la surface, et en faisant redescendre l'électrode mobile à vitesse lente jusqu'à ce que la surface soit détectée par ladite variation de résistance électrique. Le limnimètre selon l'invention est apte à mesurer le niveau d'un liquide conducteur électrique contenu dans un réservoir et comporte un corps placé au-dessus du réservoir et pourvu d'une tige verticale mobile selon son axe et à l'extrémite de laquelle est disposée au moinsuneélectrodemobile, un dispositif apte à mesurer les déplacements de l'extrémité de la tige, et des moyens aptes à contrôler les variations de résistance électrique entre le fond du réservoir et l'électrode mobile. De façon plus précise, le corps comprend une paroi sensiblement cylindrique fermée à chaque extrémité par une plaque supérieure et une plaque in férieure, une vis d'axe vertical étant guidée en rotation autour de son axe entre les deux plaques, un écrou en prise avec la vis étant bloqué en rotation, la tige étant guidée en translation longitudinale, et reliée à l'écrou, un moteur fixé sur la plaque superieure étant apte à entrainer en rotation la vis, des moyens étant prévus pour compteur le nombre de tours effectués par le moteur et par la vis. De toute façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre donné à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées, sur lesquelles : - les figures 1 à 3 représentent, en coupe longitudinale et de façon simplifiée, les différentes phases de fonctionnement d'un limnimètre selon l'invention ; la figure 1 représentant le limnimetre en phase de repérage du fond du réservoir ; la figure 2 représentant le limnimètre en phase de repérage de la surface du liquide ; la figure 3 représentant, de façon agrandie, les phases d'approche et de repérage précis de la surface du liquide ; et - la figure 4 représente, en coupe longitudinale, un limnimètre selon un mode préféré de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 3 illustrent les différentes phases de fonctionnement d'un limnimètre 2 selon l'invention en application du procédé de mesure de niveau d'un liquide 4 électriquement conducteur contenu dans un réservoir 6 muni d'un fond 8. Le limnimètre 2 est disposé au-dessus du réservoir 6 et comporte une tige télescopique 10, d'axe vertical, apte à se déplacer selon son axe. Une électrode 12 est placée à l'extrémité de la tige 10. Le limnimètre comprend également un circuit électrique 14 représenté de façon simplifiée sur la figure 1. Ce circuit 14 possède deux bornes constituées par l'électrode 12 dite mobile et par le fond 8 du réservoir faisant office de masse. Le circuit 14 comporte des moyens 18 de contrôle pour délivrer des signaux en correspondance avec la résistance électrique existant entre les électrodes mobile et fixe. Le limnimètre possède des moyens de mesure (décrits plus loin) pour mesurer le déplacement de la tige 10. La figure 1 représente la phase de repérage du niveau "zéro" correspondant au contact de l'elec- trode mobile 12 avec le fond 8. A partir d'une position haute 20 représentée en traits mixtes sur la figure 1, on fait descendre la tige 10 jusqu a ee que les moyens 18 détectent une résistance quasi-nuLle entre l'électrode 12 et le fond 8. On établit alors le zéro des moyens de mesure, tous les déplacements ultérieurs de la tige 10 et donc de l'électrode 12 étant mesurés à partir de ce niveau "zéro". La figure 2 représente une phase de mesure du niveau de la surface du liquide 4 contenu dans le réservoir 6. A partir de la position haute 20 représentée en traits mixtes sur la figure 2, on fait descendre la tige 10. A ce moment là, Les moyens 18 détectent une résistance quasi-infinie entre l'électrode 12 et le fond 8. Lorsque l'électrode 12 est sensiblement au contact de la surface du liquide 4, les moyens 18 détectent une diminution brutale de la résistance entre l'électrode 12 et le fond 8 due à la conductibilité électrique du liquide 4. A cet instant précis, on bloque le déplacement de la tige 10 et les moyens de mesure indiquent la position de l'électrode 12 par rapport au niveau "zéro" et donnent ainsi la mesure du niveau de la surface du liquide 4. Pour gagner du temps lors de la descente et de la remontée de la tige 10, celle-ci est adaptée à se déplacer selon deux vitesses : une vitesse lente et une vitesse rapide. La figure 3 représente les phases de mesure de niveau lorsque l'on utilise une approche rapide de la surface. A partir de la position haute 20, on fait descendre la tige 10 à vitesse rapide jusqu'a ce que les moyens 18 détectent une diminution brutale de la résistance entre l'électrode 12 et le fond 8. L'électrode vient alors d'entrer en contact avec la surface du liquide 4. L'arrêt de la tige 10 est alors commandé, mais l'inertie de cette tige 10 et de ses moyens d'entra9nement, ainsi que les temps de réponse des circuits entraient l'électrode 12 à pénétrer un peu plus profondément dans Le liquide (position 22). On commande alors une remontée de la tige 10 en vitesse lente de quelques millimètres (position 24). Puis on fait redescendre ceLle-ci toujours en vitesse lente jusqu' ce que l'électrode 12 entre en contact avec la surface du liquide 4 (position 26). On effectue alors la mesure précise du niveau de la surface du liquide 4. Les trois modes de fonctionnement décrits sur les figures 1 à 3 peuvent être réalisés de façon automatique, une centrale de contrôle commandant alors les déplacements de la tige 10, en prenant en compte les indications des moyens 18, et en affichant les indications des moyens de mesure. On peut également faire fonctionner le limnimetre 2 selon un mode automatique de suivi du niveau de la surface du liquide. On effectue alors de façon régulière un cycle de mesure analogue à celui décrit sur la figure 3. Après une première mesure du niveau, comme décrit précédemment pour la figure 3, on fait remonter puis redescendre la tige 10 jusqu'au contact de l'électrode 12 avec La surface du liquide 4, effectuant ainsi une mesure du niveau, toutes ces opérations étant effectuées à vitesse lente. On peut ainsi enregistrer en temps réel les variations de niveau du liquide. Un mode préféré de réalisation du limnimètre 2 selon l'invention est illustré sur la figure 4. Le limnimètre 2 comporte tout d'abord un corps 30 pourvu d'une paroi 32 sensiblement cylindrique, d'axe vertical, fermée à chaque extrémité par une plaque supérieure 34 et une plaque inférieure 36. Une pièce de soutien 38 se dresse à l'inté- rieur du corps 2 à partir de la plaque inférieure 36. Une vis 40 du type à billes est disposée entre la plaque supérieure 34 et la pièce de soutien 38 de telle manière qu'elle est guidée en rotation selon un axe sensiblement confondu avec l'axe du corps, et bloquée en translation suivant le même axe. Une colonne 42 cylindrique est disposee parallèlement à la vis 40 et fixement entre les plaques inférieure 36 et supérieure 34. Un écrou 44 du type à billes engrène avec la vis 40, tout en étant bloqué en rotation par ta colonne 42 qui traverse de façon coulissante un alésa- ge 46 formé dans cet écrou 44. L'écrou 44 se déplace ainsi en translation lorsque la vis 40 tourne. La vis 40 est mue en rotation par un motoré- ducteur 48 fixé sur une embase 50 elle-meme liée à la plaque supérieure 34. Un accouplement 52 électromagnétique permet la transmission de mouvement entre le moteur 48 et la vis 40 tout en assurant une parfaite étanchéité entre l'intérieur du corps 2 et L'extérieur. Le moteur 48 est muni d'un dispositif 49 compteur de tours apte à compter le nombre de tours effectués par l'arbre de sortie du moteur. La pièce de soutien 38 abrite un autre dispositif 39 compteur de tours apte à compter le nombre de tours effectués par la vis 40. Connaissant le pas de la vis 40, ce dispositif 39 permet de déterminer, en fonction du nombre de tours de cette vis, le déplacement de l'écrou 44. Une pièce de guidage 54 se dresse à l'inte- rieur du corps 2 à partir de la plaque inférieure 36. Une tige verticale 10 traverse de façon coulissante et étanche la pièce de guidage 54. L'extrémité supérieure de la tige 10 est liée à l'écrou 44 de telle manière qu'il n'y ait aucun jeu d'axe vertical entre cette extrémité et l'écrou tout en laissant un certain jeu dans le plan horizontal. De la sorte, l'écrou 44 peut exercer un effort purement axial sur la tige 10. L'extrémité inférieure de cette tige 10 est pourvue d'une pointe 12 dite électrode mobile. Une seconde pointe 13 est disposée à proximité de la pointe 12 et légèrement en retrait longitudinalement par rapport à celle-ci. Ce limnimètre comporte des moyens d'étan chéité et est constitué par des matériaux tels que l'intérieur du corps 2 soit étanche vis-à-vis de l'extérieur et en particulier de l'atmosphère et du liquide contenu dans le réservoir. L'électrode mobile 12, le fond 8, le moteur 48 et les dispositifs compteur de tours 39, 49 sont reliés par un circuit électrique 56 à la centrale de contrôle 18. La seconde pointe 13 est connectée à un fil indépendant 57 qui rejoint à l'extérieur du corps 2 un fil du circuit 56 connecté à l'électrode 12. Cette seconde pointe 13 sert d'électrode mobile de sécurité au cas où un fonctionnement défectueux apparaitrait dans l'électrode 12 et son circuit électrique associé. La centrale de contrôle 18 comporte des moyens permettant de commander des séquences automatiques ou manuelles de mesure telles que décrites précédemment sur les figures 1 à 3. Bien entendu, la description ci-dessus n'a été donnée qu'à titre d'exemple, toutes modifications dans les formes de réalisation pouvant être envisagees sans modifier le principe de l'invention. Le systéme vis 40-écrou 44 et la tige 10 peuvent par exemple être remplacés par une tige télescopique mue par des moyens pneumatiques, hydrauliques ou autres. De même, la cent rate de contrôle 18 est adaptée à l'usage désiré. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de niveau d'un Liquide (4) électriquement conducteur contenu dans un réservoir (6) muni d'un fond (8), caracterisé en ce qu'it consiste à mesurer la distance verticale parcourue par une électrode mobile t12) entre Le niveau du fond (8) et le niveau de La surface du Liquide, ces deux niveaux étant détectés en contrôLant Les variations de résistance électrique entre L'éLectrode mobiLe (12) et le fond (8), la résistance éLectrique devenant quasinulle lorsque L'électrode mobiLe t12) vient au contact du fond (8) et la résistance électrique subissant une variation brusque lorsque L'éLectrode mobiLe (12) vient au contact de La surface du Liquide. 2. Procédé de mesure de niveau d'un Liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que Le niveau du fond (8) est déterminé en faisant descendre l'électrode mobile (12), à partir d'une position haute située au-dessus de la surface du Liquide, jusqu'à ce que le fond soit détecté par Ladite variation de résistance, et en ce que Le niveau de La surface du liquide est déterminé en faisant descendre L'électrode mobile (12) à partir de la position haute jusqu'à ce que la surface soit détectée par Ladite variation de résistance électrique. 3. Procédé de mesure de niveau d'un Liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que te niveau de la surface du Liquide est déterminé en faisant descendre l'électrode mobile (12) à partir de la position haute à vitesse rapide jusqu'à ce que La surface soit détectée par Ladite variation de résistance électrique, puis en faisant remonter Légèrement l'électrode mobile (12) à vitesse Lente au-dessus de la surface, et en faisant resdescendre t'électrode mobile (12) à vitesse lente jusqu'à ce que la surface soit détectée par ladite variation de résistance elec- trique. 4. Limnimètre (2) apte à mesurer le niveau d'un liquide conducteur électrique (4) contenu dans un réservoir (6), caractérisé en ce qu'il comporte un corps (30) placé au-dessus du réservoir et pourvu d'une tige verticale (10) mobile selon son axe et à l'extrémité de laquelle est disposée au moinsuneélectrode mobile (12), un dispositif apte à mesurer les déplacements de l'extrémité de la tige (10), et des moyens (18) aptes à contrôler les variations de résistance électrique entre le fond (8) du réservoir et l'élec- trode mobile 5. Limnimètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps (30) comprend une paroi (32) sensiblement cylindrique fermée à chaque extrémité par une plaque supérieure t34) et une plaque inférieure (36), une vis (40) d'axe vertical étant guidée en rotation autour de son axe entre les deux plaques, un écrou (44) en prise avec la vis étant bloquéen rotation, la tige (10) étant guidée en translation longitudinale et reliée à l'écrou (44), un moteur (48) fixé sur la plaque supérieure (34) étant apte à entrainer en rotation la vis (40), des moyens étant prévus pour compter le nombre de tours effectués par le moteur et par la vis.