Brevet FR2589236A3 — publié le 19870430

FR 2589236 A3 19870430 FR 8614804 A 19861024 1. La présente invention concerne un dispositif pour la détection du niveau d'un liquide à l'intérieur d'un récipient et, plus particulièrement, un dispositif capable de détecter la présence de l'huile de lubrification d'un moteur à l'intérieur d'un réservoir associé tel que, par exemple,le carter d'huile. On connaît de nombreux dispositifs permettant de détecter un niveau, qui donnent une indication de type électri- quelorsque le niveau du liquide en essai tombe au-dessous d'une valeur minimum prédéterminée. Il y a, par exemple, des capteurs utilisant une paire d'éléments bimétalliques montés à l'extré- mité d'une tige qui est maintenue immergée dans le conteneur; sur l'un de ces éléments se trouve une résistance qui est ali- mentée périodiquement en courant électrique de façon à produi- re un chauffage localisé de l'un des deux éléments d'un bilame. Selon que l'un de ces éléments est immergé ou non dans le liqui- de, il se produit une dispersion de la chaleur dégagée dans la masse du liquide ou bien une concentration de la chaleur sur l'élément du bilame. Dans le premier cas, l'élément du bilaame n'est soumis à aucn effet pratique dû à la variation de chaleur et par consequent ne se déforme pas, alors que dans l'autre cas, la variQtion localisée de la température provoque une déforma- tion de l'élément du bilame et l'ouverture du contact électri- que. Les inconvénients dont souffrent les dispositifs du type décrit cidessus concernent plus particulièrement l'aspect critique de l'intervention et le coût des dispositifs eux-mê- mes, lesquels nécessitent pour leur fonctionnement un circuit électronique approprié d'alimentation. On connaît également des dispositifs à capteur qui sont constitués essentiellement d'un aimant supporté par un flotteur tubulaire et d'un élément de contact électrique pou- vant être actionné magnétiquement, supporté par un élément approprié, qui constitue également le guide pour les déplace- ments du flotteur sous l'effet de l'action exercée par la pous- sée hydrostatique du liquide. Cependant, on observe que de tels dispositifs ne sont guère utilisés dans la détection du niveau d'huile car la viscosité de ce liquide créée une tension super- ficielle élevée entre le flotteur et l'élément de support asso- cié, rendant difficiles les excursions du premier par rapport au second et donc impliquant une précision ou indication fai- bles du niveau prédéterminé. La présente invention a pour objet un détecteur de niveau pour un liquide à l'intérieur d'un conteneur, qui per- met de supprimer les inconvénients dont souffrent les capteurs du type connu, spécifiés ci-dessus. Cet objet est atteint dans la présente invention avec un dispositif qui permet de détecter la présence d'un liqui- de à un niveau prédéterminé à l'intérieur d'un réservoir et d'un type comprenant au moins un aimant supporté par un flotteur tubulaire, et un élément de contact électrique, pouvant être actionné magnétiquement, qui est fixé à un élément de support approprié, ce dernier pouvant être introduit dans le conteneur afin de constituer un guide pour les déplacements que la pous- sée hydrostatique exercée par le liquide confèrent au flotteur; le dispositif étant en outre caractérisé par le fait qu'il com- porte un moyen de centrage définissant un positionnement rela- tif essentiellement constant du flotteur par rapport au guide 3. et à l'élément de support. dans la section parcourue par le flot- teur sous l'effet de la poussée hydrostatique. La présente invention sera bien comprise lors de la description-suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation et en partie en coupe d'un dispositif à capteur selon la présente inven- tion et illustré dans unexemple d'application; et Les figures 2 et 3 sont des coupes, à grande échelle prises le long des lignes II-II et III-III de la figure 1. En liaison plus particulièrement avec la figure 1, on a représenté dans ses grandes lignes par la référence 1 un dispositif pour la détection de la présence d'un liquide 2 à un niveau prédéterminé 3 à l'intérieur d'un conteneur 4, dont une paroi 5 peut être la paroi supérieure ou bien la paroi inférieure du conteneur même. Le dispositif 1 comporte essentiellement un aimant 7, un flotteur tubulaire 8 supportant l'aimant 7, un élément de contact électrique 9 pouvant être actionné magnétiquement et un élément de support 10 constitué essentiellement d'un petit tube à l'intérieur duquel est fixé l'élément de contact électri- que 9. L'élément de contact 9 comporte une première borne 11 qui est partiellement en saillie, dans le sens axial, sur le tu- be de support 10, ce dernier étant constitué classiquement d'un matériau métallique amagnétique. La borne 11 est fixée à une partie d'extrémité 12, commodément repliée vers l'extérieur, du tube 10 au moyen d'une soudure représentée en 13. L'élément de contact électrique 9 comporte une seconde borne 15 qui est soudée à une partie d'extrémité dénudée d'un conducteur 16 nor- malement recouvert d'une gaine de protection 17, et définissant avec cette dernière un cable 18 permettant d'acheminer vers l'extérieur une indication électrique concernant l'ouverture et la fermeture de l'élément de contact électrique 9 en fonc- tion de la position prise par l'aimant 7 sous l'effet de la poussée hydrostatique exercée par le liquide 2. La borne 15 et le conducteur 16 sont recouverts dans leurs zones de contact 4. par une coiffe isolante 19 en matériau d'un type résistant à la chaleur, ce.qui permet d'éviter tout contact électrique indésirable de la borne 15 ou du conducteur 16 avec le tu- be 10. Selon la présente invention, le dispositif 1 compor- te une paire de chapeaux d'extrémité 21, 22 qui sont fixés, respectivement, aux extrémités opposées du flotteur 8, et ont pour objet de centrer et d'espacer correctement le flotteur 8 vis-à-vis du tube 10 afin d'éviter le risque que la tension superficielle exercée par le liquide 2 n'ait pour effet que le flotteur 8 n'adhère à la surface du tube 10 dirigée vers l'extérieur. A cet effet, chaque chapeau d'extré- mité 21, 22 a, en correspondance avec sa paroi annulaire de base 23,24, des languettes radiales 25, 26 (figures 2 et 3) qui s'étendent vers l'intérieur et peuvent coopérer avec la sur- face en regard du tube 10 pour maintenir le flotteur 8 a une certaine distance du tube 10. Plus particulièrement, le cha- peau d'extrémité 21 sert également à fixer l'aimant 7 au flot- teur 8 et comporte plus particulièrement une partie d'extrémi- té 27 qui est repliée vers le corps du flotteur 8 de façon à constituer un élément de fixation. Commodément, le chapeau d'extrémité 21 est moulé en même temps que le flotteur 8. Le chapeau d'extrémité 22 peut être moulé en même temps que le flotteur 8, mais de préférence est simplement fixé par un adhé- sif à celui-ci, n'ayant pas en réalité à supporter l'aimant 7. Le dispositif 1-.catorte en outre un cxrps 30 ayant une partie filetée 31 qui peut être vissée dans un trou fileté correspondant 32 de la paroi 5 du conteneur 4. Le corps 30 com- porte en outre une partie 33 de sectionagrandie, par exemple de forme hexagonale, dans laquelle peut venir s'engager une clé correspondante pour le vissage du corps 30; cette partie 33 coopère à l'avant avec la surface extérieure de la paroi 5 du conteneur 4 au moyen d'un joint annulaire 34 pour éviter les fuites du liquide 2 par le trou 32. Le corps 30 comporte un trou axial traversant 36 dont le diamètre est essentiellement 5. identique au diamètre extérieur du tube 10. En effet, ce dernier est monté en coulissement à l'intérieur du trou 36, et comporte en outre un manchon 37 qui sert à connecter le corps au tube 10. Plus particulièrement, le manchon 37 présente une partie 38 de section réduite, qui entoure une partie en saillie 39 du corps 30 et le tube 10. La fixation du tube à la saillie 39 s'effectue en serrant la partie 38 du manchon 37 de manière à provoquer une déformation radiale tant de la saillie 38 que d'une zone correspondante du tube 10. Le manchon 37 présente en outre, dans la partie en regard du flotteur 8, une bague 41 (for- mée en une pièce avec le manchon lui-même ou soudée à celui-ci) dont le diamètre est tel que le contact entre la bague 41 et le chapeau d'extrémité 22 se produit seulement en correspondan- ce avec les languettes 26 de ce dernier, lesquelles comme on le voit clairement en figure 2, sont à la même distance les unes des autres et sont disposées suivant un angle de 120 .De cette façon, on évite que la tension superficielle provoque une mauvaise adhérence des surfaces en regard du chapeau d'extré- mité 22 et du manchon 37 et par conséquent une rétention non voulue du flotteur 8 sur le manchon 37 même lorsque le liqui- de 2 tombe au-dessous du niveau 3. En marche, la connexion entre le tube 10 et le corps se produit pendant une opération d'étalonnage. En substance, on déplace le tube 10 en le faisant coulisser à l'intérieur du trou 36 jusqu'à cequ'il atteigne une hauteur d'intervention prédéterminée de l'élément de contact électrique 9, ce qui peut être commodément détecté par un outil approprié. On peut égale- ment effectuer l'opération d'étàalonnage avec le flotteur 8 immer- gé dans le liquide 2, auquel cas il sera nécessaire de tenir compte des tolérances de construction et du positionnement tant du flotteur 8 que de l'élément de contact 9. Dès qu'on a identifié la position correcte du tube 10 par rapport au corps 30, cette identification pouvant coincider avec l'ac- tionnement du contact électrique 9, il suffit d'effectuer la compression de la partie 38 du manchon 37 pour déformer 6. radialement la saillie 39 du corps 30 et le tube 10, ce qui a pour effet de les fixer l'un à l'autre. Le fonctionnement du dispositif 1 est essentielle- ment connu. De fait, dès qu'on a introduit le dispositif 1 dans le trou 32 du conteneur 4, le flotteur 8 supportera l'ai- mant 7 qui lui est fixé de façon à permettre l'actionnement d'un signal d'alarme (ouverture des contacts de l'élément 9) lorsque l'huile 2 tombe au-dessous du niveau prédéterminé 3. Le signal électrique produit par le dispositif 1 est essentiellement un signal de masse, en ce sens que la borne 15, fixée au conducteur 16, peut être connectée électriquement à la borne 11 par l'intermédiaire des contacts de l'élément 9; cette borne 11 conduit alors à la masse, en général via la soudure 13, le tube 10,le corps 30 et la paroi 5 du conteneur 4. L'étude des caractéristique du dispositif formé se- lon la présente invention fait ressortir les avantages qu'il offre. Tout d'abord, les chapeaux d'extrémité 21 et 22 assu- rent un espacement correct et constant du flotteur 8 vis-à-vis du tube de support correspondant 10 et par conséquent évitent que la tension superficielle ne provoque leur adhérence, d'o un effet sur la course relative du flotteur par rapport au tu- be 10.En outre, les languettes 25 et 26 assurent que dans les positions de travail opposées dans lesquelles le flotteur 8 repose sur l'extrémité 12, dirigée vers l'extérieur, du tu- be 10 en correspondance avec la soudure 13, ou bien contre la surface de la bague 41 portée par le manchon 37, il n'y a au- cune adhérence fâcheuse du flotteur 8 avec l'extrémité 12 ou avec la bague 41, cette adhérence pouvant là encore se pro- duire à cause de la tension superficielle, ce qui empêche un positionnement incorrect du flotteur lui-même. Enfin, on observe que la possibilité de réglage dans une vaste plage de la position relative entre le tube 10 et le corps 30 rend possible l'emploi d'un dispositif unique pour indiquer la présence du niveau d'un liquide à différents niveaux du même conteneur, ou bien de conteneurs différents, ce qui constitue un avantage évident au point de vue des 7. applications éventuelles du dispositif. Finalement, il est clair que le dispositif 1 dé- crit ci-dessus peut être modifié et présenter des variantes sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, le tu- be 10 pourrait être commodément remplacé par une barre en maté- riau plastique avec l'élément de contact électrique 9 moulé intérieurement en même temps. Dans ce cas, la borne 11 de l'élément 9 pourrait être repliée vers le haut de façon à être reliée à un autre conducteur d'un câble électrique-qui, dans ce cas spécifique, serait bipolaire. L'avantage de cette solu- tion résiderait essentiellement dans le fait qu'on gagnerait de la liberté dans la formation d'un bon contact électrique avec la masse à la borne 11, contact électrique qui serait problémati- que à réaliser si le conteneur 4 était en matériau plastique. De nombreuses autres variantes du dispositif adopté pour le positionnement du flotteur 8 et du tube 10 peuvent également être envisagés. Par exemple, on peut prévoir des enco- ches ou des nervures axiales qui s'étendent radialement à partir du corps du tube 10,ou bien on peut commodément utiliser un ai- mant annulaire ayant, sur la partie dirigée vers l'intérieur, des encoches radiales de guidage ayant, dans ce cas, la même fonction que les languettes 25. 8. REVENDICATIONS 1 - Dispositif (1) à capteur pour détecter la pré- sence d'un liquide (2) à un niveau prédéterminé (3) à l'inté- rieur d'un conteneur (4), du type comportant au moins un ai- mant (7) supporté par un flotteur tubulaire (8), et un élé- ment de contact électrique (9) pouvant être actionné magnéti- quement, fixé à un élément de support approprié (30, 10), ce dernier pouvant être introduit dans le conteneur (4) afin de constituer un guide pour le dplacement que la poussée hydrosta- tique exercée par le liquide (2) confère au flotteur (8), ca- ractérisé en ce qu'il comporte des moyens de centrage (25, 26) définissant un positionnement relatif essentiellement constant du flotteur (8) par rapport à l'élément de support et de gui- dage (30,10) sur sa longueur parcourue par le flotteur (8) sous l'effet de l'action exercée par la poussée hydrostatique. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractéri- séene-equ--e-e-mtoyens-de centrage sont supportés par le flotteur (8). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que les moyens de centrage sont essentiellement cons- titués d'éléments s'étendant radialement dans la direction de l'intérieur du flotteur (8). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que les éléments s'étendent directement à partir du flotteur (8). - Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que les éléments s'étendant à partir de l'aimant (7). 6 - Dispositif selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que les éléments radiaux s'étendent à partir de cha- peaux d'extrémité (21, 22) fixés aux extrémités opposes du flotteur (8). sé en peaux d'une 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractéri- ce que les éléments radiaux s'étendant à partir des cha- d'extrémité (21, 22) sont essentiellement constitués multitude de languettes radiales (25, 26). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé 9. en ce que les languettes radiales sont réparties uniformément sur une circonférence. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que les languettes radiales (25, 26) sont espacées angulairement de 120 . - Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 9, caractérisé en ce qu'au moins l'un des cha- peaux d'extrémité (21, 22) est fixé par une colle au flot- teur (8). 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 10, caractérisé en ce qu'au moins l'un des chapeaux d'extrémité (21, 22) est moulé en même temps que le flotteur (8). 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractéri- sé en ce que l'aimant (7) est placé en correspondance avec une extrémité du flotteur (8) et est ancré à ce dernier au moyen du chapeau d'extrémité (21) moulé en une pièce avec le flot- teur (8). 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 12, caractérisé en ce que l'élément de support et de guidage (30,10) comprend essentiellement une première partie (10) à l'intérieur de laquelle l'élément de contact électri- que (9) est logé, et une seconde partie (30) qui peut être fixée à une paroi (5) du conteneur (4) afin de recevoir, de ma- nière à pouvoir coulisser axialement, la première partie; un moyen de blocage (37) étant prévu pour fixer la première par- tie (10) à la seconde partie (30). 14 - Dispositif selon la revendication 13, caracté- risé en ce que la première partie (10) est essentiellement cons- tituée d'un tube. 15 - Dispositif selon la revendication 14, caractéri- sé en ce que le tube est en matériau conducteur amagnétique. 16 - Dispositif selon la revendication 15, carac- térisé en ce que l'élément de contact électrique (9) comporte une première borne (11) reliée électriquement au tube conduc- teur (10) et une seconde borne (15) reliée électriquement à 10. un conducteur (16) formant partie d'un câble électrique (18) logé à l'intérieur du tube (10). 17 - Dispositif selon la revendication 13, carac- térisé en ce que la première partie est essentiellement formée d'un matériau plastique à l'intérieur duquel est moulé simulta- nément l'élément de contact électrique (9). 18 - Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 13 à 17, caractérisé en ce que la seconde partie (30) comporte un trou traversant axial (36) renfermant la première partie (10). 19 - Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 13 à 18, caractérisé en ce que le moyen de blocage (37) est constitué essentiellement d'un manchon entourant la premiè- re partie (10) et la secondé partie (30). 20 - Dispositif selon la revendication 19, caracté- risé en ce que le manchon (37) comporte une partie (38) de diamètre réduit qui entoure une saillie d'extrémité (39) de la seconde partie (30), cette partie (38) étant déformable plas- tiquement dans la direction radiale en même temps que la sail- lie (39) et la première partie (10) de façon à établir une liai- son mécanique entre elles. 21 - Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de butée s'opposant au déplacement du flotteur (8) entre deux posi- tions de travail opposées. 22 - Dispositif selon la revendication 21, carac- térisé en ce que le moyen de butée est essentiellement consti- tué, sur un côté, d'un élément (14) dont la position est fixée par rapport à l'élément de support (30,10). 23 - Dispositif selon la revendication 22, carac- térisé en ce que l'élément (41) comporte une section transver- sale réduite et peut fonctionner pour intercepter une partie réduite correspondante de la surface en regard du flot- teur (8). 24 - Dispositif selon la revendication 23, dans 11. sa dépendance de la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément (41) est essentiellement constitué d'une bague pou- vant coopérer avec les languettes radiales (26) de l'un des chapeaux d'extrémité (21, 22).