Brevet FR2737006A1 — publié le 19970124

Dispositif de mesure de volume d'un récipient ou réservoir La présente invention a pour objet un dispositif de mesure de volume de liquide contenu dans un récipient, réservoir ou tank. On connaît des dispositifs comprenant un flotteur attaché à une corde montée sur un enrouleur, le déplacement de la corde donnant une estimation du volume. De tels dispositifs ne sont pas fiables et imprécis. Le dispositif suivant l'invention comprend un moyen de mesure d'une force exercée par un poids, ledit poids étant relié audit moyen par un lien, tandis que ledit lien est associé à une série de flotteurs capables chacun de se déplacer par rapport audit lien entre une position dans laquelle il exerce une force dans la direction de la force exercée par le poids ou sensiblement aucune force, et une position dans laquelle il exerce par l'effet du liquide sur celui-ci une force s'opposant partiellement à la force exercée par le poids. De façon avantageuse, le lien comporte pour chaque flotteur deux butées, de manière à ce que, lorsque le flotteur appuie sur une première butée, il exerce une force dans la direction de la force exercée par le poids, tandis que lorsque le flotteur pousse sur la deuxième butée, il exerce une force opposée à la direction de la force exercée par le poids. Lorsque le flotteur se déplace le long dudit lien entre lesdites butées, il se trouve ou passe au moins dans une position pour laquelle il n'exerce aucune force ou exerce une force réduite par rapport à la force exercée par le flotteur lorsqu'il exerce une poussée sur la deuxième butée. De préférence, entre lesdites butées, le flotteur n'exerce aucune force. Dans une forme de réalisation du dispositif suivant l'invention, les flotteurs ont la forme d'une coupelle. Par exemple, les flotteurs ont des propriétés de flottaison différentes ou identiques. En particulier, les flotteurs ont des propriétés de flottaison adaptées à la forme du récipient, du réservoir ou du tank, de manière à ce que la force exercée par chaque flotteur est sensiblement proportionelle à la différence de niveau du récipient ou tank entre les deux butées d'un flotteur. Selon une particularité d'une forme de réalisation, chaque flotteur est apte à se déplacer le long du lien sur une distance correspondant à la précision minimale de mesure requise. De préférence, les flotteurs sont aptes à se déplacer chacun sur une même distance ou sur des distances différentes par rapport au lien. Selon une forme de réalisation particulière, le lien comporte une série de chaînons reliés entre eux et s'étendant le long d'un axe. De façon avantageuse, les flotteurs sont des coupelles présentant un orifice central destiné à livrer passage à un chaînon et un passage sensiblement perpendiculaire à l'axe de la série de chaînons, ledit passage étant destiné à livrer passage à un tenon au moins partiellement engagé dans la boucle définie par le chaînon. En particulier, le tenon engagé dans un chaînon a une épaisseur dans la direction axiale telle que la coupelle est apte à se déplacer entre une position dans laquelle le tenon touche le chaînon inférieur engagé dans le chaînon considéré et une position dans laquelle le tenon touche le chaînon supérieur engagé dans le chaînon considéré. Selon un détail d'une forme de réalisation, le moyen de mesure comprend un élément élastique, en particulier un ressort. Selon un détail d'une autre forme de réalisation, le moyen de mesure évalue la force engendrée par le poids total du poids ou lest, du lien et des flotteurs, moins la force engendrée par le ou les flotteurs immergés ou ayant atteint leur position pour laquelle ils exercent une force opposée à celle engendrée par le poids ou lest et moins la force engendrée par le poids du flotteur flottant à la surface du liquide et n'ayant pas atteint sa position pour laquelle il exerce une force opposée à celle engendrée par le poids ou lest. De façon avantageuse, le poids ou lest a la forme d'un manchon livrant passage au moins partiellement au lien et à un ou des flotteurs associé audit lien. L'invention a également pour objet un lien muni de flotteurs tel que décrit dans l'une ou l'autre des formes de réalisation de dispositifs suivant l'invention. L'invention a encore pour objet un procédé pour déterminer le volume et/ou la forme d'un récipient, d'un réservoir ou d'un tank. Dans ce procédé, on place dans le récipient vide ou rempli d'un liquide un dispositif suivant l'invention, et on remplit le récipient au moyen d'un liquide pour obtenir une courbe de force mesurée en fonction du volume de liquide présent dans le récipient ou on vide le récipient pour obtenir une courbe de force mesurée en fonction du volume de liquide extrait hors du récipient de manière à avoir un étalonnage force-volume. De façon avantageuse, en utilisant la courbe d'étalonnage et en mesurant une force au moyen du dispositif, on détermine le volume de liquide présent dans le récipient, réservoir ou tank. Par exemple, en utilisant la courbe d'étalonnage et en mesurant une force au moyen du dispositif, on détermine un volume et au moyen d'un calculateur ou d'un processeur on corrige le volume mesuré en fonction de la densité du liquide et/ou de la température. Dans une forme de réalisation d'un procédé suivant l'invention, on mesure la force exercée pour une quantité de liquide présent dans le récipient, réservoir ou tank, pour différentes températures de liquide. Par exemple, on établit une courbe de force exercée pour une quantité de liquide en fonction de la température pour déterminer en connaissant la dilatation du liquide l'effet de dilatation du récipient, réservoir ou tank. Selon une autre forme de réalisation, à chaque opération de remplissage ou de vidage du récipient, réservoir ou tank, on mesure une force en fonction du volume de liquide ajouté ou extrait, de manière à corriger la courbe d'étallonage. Par exemple, lorsqu'on détermine une force supérieure à une force déterminée pour un volume de liquide déterminé, on émet un signal d'alarme ou un signal avertissant une déformation anormale du récipient, réservoir ou tank. D'autres particularités et détails de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés. Dans ces dessins, - la figure 1 montre en coupe un dispositif suivant l'invention placé dans un réservoir rempli - les figures 2 et 3 montrent le dispositif de la figure 1, mais placé dans le réservoir rempli à moitié et vide; - la figure 4 montre à plus grande échelle un détail du dispositif suivant l'invention - les figures 5 à 7 montrent un dispositif suivant l'invention monté sur une citerne pleine, à demi-pleine et sensiblement vide. La figure 1 montre un dispositif suivant l'invention monté sur une citerne verticale de forme cylindrique. Ce dispositif montré à titre d'exemple uniquement comprend un boitier étanche 2 qui est positionné sur une plaque de fixation 3 couvrant une ouverture 4 ménagée dans la citerne. A l'intérieur du boitier est placé un capteur magnétique 7 envoyant des signaux par le connecteur électrique 1 vers un calculateur, un dispositif d'alarme et/ou un microprocesseur. Un ressort de compression 9 est enroulé autour de la tige du capteur magnétique. Un cylindre 10 présente un passage dans lequel peut coulisser la tige 7. Le cylindre 10 comprend une bague 8 de réglage de la compression du ressort 9. Ce ressort 9 prend appui à une de ses extrémités sur la bague 8 et à son autre extrémité sur le fond du boitier 2. Le cylindre en fonction de la force exercée par la chaîne 5 est apte à sortir ou rentrer dans le boitier. La chaine 5 est munie d'une série de coupelles ou flotteurs 6. Pour assurer que la chaîne soit tendue, l'extrémité libre de la chaîne porte une charge ou lest 13. Cette charge ou lest a la forme d'un manchon ouvert à ses extrémités et présentant une série de trous 14 pour favoriser l'évacuation de liquide hors du manchon. Ce manchon est attaché à la chaîne 5 au moyen de rondelles 15,16. La figure 4 montre un détail de la chaîne 5. La chaîne comporte une série de chaînons 50,51,52, lesquels sont reliés chacun à une coupelle. Ces coupelles 6 ont la forme d'un disque présentant une ouverture centrale 17 destinée à livrer passage à un chaînon et un passage 18 sensiblement perpendiculaire à l'axe vertical V-V de la série de chaînons, ledit passage étant destiné à livrer passage à un tenon ou goupille 19 engagé dans la boucle 20 définie par le chaînon 51. Le tenon 19 engagé dans un chaînon 51 a une épaisseur "e" dans la direction axiale telle que la coupelle 6 est apte à se déplacer entre une position dans laquelle le tenon 19 touche le chaînon inférieur 50 engagé dans le chaînon considéré 50 et une position dans laquelle le tenon 19 touche le chaînon supérieur 52 engagé dans le chaînon considéré 51. Lorsque le tenon 19 touche le chaînon inférieur 50, c'est-à-dire lorsque le flotteur n'est pas encore suffissament en contact avec le liquide, le flotteur 6 du chaînon 51 exerce une force F dans la direction de la force exercée par la charge 13. Lorsque le flotteur touche le liquide du réservoir, ce dernier soulève le flotteur 6 de sorte que ce dernier n'exerce plus aucun effort ou force sur la chaîne 5. Lorsque le niveau monte, la coupelle 6 se déplace et glisse le long du chaînon 51 (Mouvement G). . En fin de mouvement, le tenon 19 touche le chaînon supérieur 52 et exerce par l'effet du liquide sur le flotteur 6 une force F1 s'opposant partiellement à la force FF exercée par le poids ou lest 13. Lesdits chaînons inférieur et supérieur servent ainsi de butées au déplacement de la coupelle 6 du chaînon 50.Le déplacement maximum de la coupelle 6 est 2xX, distance inférieure à la distance Y séparant la face inférieure de la coupelle 6 du chaînon 51 de la face supérieure de la coupelle 6 du chaînon 50 et distance inférieure à la distance Y séparant la face supérieure de la coupelle 6 du chaînon 51 de la face inférieure de la coupelle 6 du chaînon 52. La force mesurée par le capteur magnétique est donc proportionnelle à Pj = ( Pt + P2 + P3x ) - ( P3y ) - P3z avec - Pl le poids du lest 13 - P2 le poids de la chaîne 5 - P3x la somme des x coupelles montées sur la chaîne - P3y la somme des y coupelles immergées, et - P3z le poids de la coupelle nO z glissant le long de la chaîne. Le fait que les coupelles soient à la fois libres en début de flottabilité et solidaires en appui en fin de celle-ci, permet au dispositif d'effectuer des mesures précises grâce au capteur de mouvement 7 positionné dans la tête de la jauge. Ce capteur est ainsi apte à reconnaître des positions remarquables pour chaque étage définie par une coupelle. La précision est donc conditionnée par le nombre de coupelles et la flottabilité de celle-ci, ainsi que le jeu (2xX) de chacune des coupelles. Un dispositif tel que décrit permet d'effectuer un contrôle de niveau extrêmement précis et ce quelque soit la dimension ou la profondeur de la cuve ou de la citerne à surveiller. Le dispositif selon l'invention vu sa simplicité ne nécessite pas de montages complexes, ni de modifications des cuves existantes. Le mouvement du cylindre 10 est représenté aux figures 1 à 3. Ainsi qu'on le remarque, lorsque la cuve est pleine, le ressort 9 soulève le cylindre 10, grâce au fait que le poids des coupelles peut être considéré comme nul. Dès que la cuve se vide, des flotteurs ne sont plus immergés, de sorte que le poids de ceux-ci s'ajoute au poids du lest 13, c'est-à-dire que le cylindre 10 descend à l'encontre de l'action du ressort 9. Lorsque la cuve est vide, le ressort est dans un état extrème de compression. Grâce au fait que le lest peut avoir un poids relativement important, ce lest est capable de pénétrer dans des dépôts éventuellements présents dans la cuve. Les figures 5 à 7 montrent un dispositif adapté pour la mesure de volume d'une citerne déformée, par exemple de forme oblongue. Ainsi qu'on le voit les coupelles 6 ont des diamètres différents, la surface des coupelles étant inversément proportionnelle à la surface horizontale de la citerne au niveau de la coupelle considérée. Ceci permet ainsi d'assurer un déplacement important d'une ou de coupelles à un niveau de la citerne de section transversale horizontale faible lors d'un ajoût ou d'un retrait d'une quantité de liquide limitée et un déplacement faible d'une ou de coupelles à un niveau de la citerne avec une section transversale horizontale importante lors d'un ajoût ou d'un retrait d'une quantité de liquide importante. Le dispositif suivant l'invention permet de déterminer le volume et/ou la forme d'un récipient, d'un réservoir ou d'un tank. Pour cette détermination, on place dans le récipient, citerne, réservoir vide ou rempli d'un liquide un dispositif suivant l'invention, et on remplit le récipient au moyen d'un liquide pour obtenir une courbe de force mesurée en fonction du volume de liquide présent dans le récipient ou on vide le récipient pour obtenir une courbe de force mesurée en fonction du volume de liquide extrait hors du récipient de manière à avoir un étalonnage force-volume. De façon avantageuse, en utilisant la courbe d'étalonnage et en mesurant une force au moyen du dispositif, on détermine le volume de liquide présent dans le récipient, réservoir ou tank. Par exemple, en utilisant la courbe d'étalonnage et en mesurant une force au moyen du dispositif, on détermine un volume et au moyen d'un calculateur ou d'un processeur on corrige le volume mesuré en fonction de la densité du liquide et/ou de la température. Dans une forme de réalisation d'un procédé suivant l'invention, on mesure la force exercée pour une quantité de liquide présent dans le récipient, réservoir ou tank, pour différentes températures de liquide. Par exemple, on établit une courbe de force exercée pour une quantité de liquide en fonction de la température pour déterminer en connaissant la dilatation du liquide l'effet de dilatation du récipient, réservoir ou tank. Selon une autre forme de réalisation, à chaque opération de remplissage ou de vidage du récipient, réservoir ou tank, on mesure une force en fonction du volume de liquide ajouté ou extrait, de manière à corriger la courbe d'étallonage. Par exemple, lorsqu'on détermine une force supérieure à une force déterminée pour un volume de liquide déterminé, on émet un signal d'alarme ou un signal avertissant une déformation anormale du récipient, réservoir ou tank. Revendications 1. Dispositif de mesure de volume de liquide contenu dans un récipient ou tank, ce dispositif comprenant un flotteur, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mesure d'une force exercée par un poids, ledit poids étant relié audit moyen par un lien, tandis que ledit lien est associé à une série de flotteurs capables chacun de se déplacer par rapport audit lien entre une position dans laquelle il exerce une force dans la direction de la force exercée par le poids ou sensiblement aucune force, et une position dans laquelle il exerce par l'effet du liquide sur celui-ci une force s'opposant partiellement à la force exercée par le poids. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le lien comporte pour chaque flotteur deux butées, de manière à ce que, lorsque le flotteur appuie sur une première butée, il exerce une force dans la direction de la force exercée par le poids, tandis que lorsque le flotteur pousse sur la deuxième butée il exerce une force opposée à la direction de la force exercée par le poids, le flotteur lorsqu'il se déplace le long dudit lien entre lesdites butées présentant au moins une position pour laquelle il n'exerce aucune force ou exerce une force réduite par rapport à la force exercée par le flotteur lorsqu'il exerce une poussée sur la deuxième butée. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les flotteurs ont la forme d'une coupelle. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les flotteurs ont des propriétés de flottaison différentes ou identiques. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les flotteurs ont des propriétés de flottaison adaptées à la forme du récipient ou du tank, de manière à ce que la force exercée par chaque flotteur est sensiblement proportionelle à la différence de niveau du récipient ou tank entre les deux butées d'un flotteur. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque flotteur est apte à se déplacer le long du lien sur une distance correspondant à la précision minimale de mesure requise. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce les flotteurs sont aptes à se déplacer chacun sur une même distance ou sur des distances différentes par rapport au lien. 8. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le lien comporte une série de chaînons reliés entre eux et s'étendant le long d'un axe. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les flotteurs sont des coupelles présentant un orifice central destiné à livrer passage à un chaînon et un passage sensiblement perpendiculaire à l'axe de la série de chaînons, ledit passage étant destiné à livrer passage à un tenon au moins partiellement engagé dans la boucle définie par le chaînon. 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le tenon engagé dans un chaînon a une épaisseur dans la direction axiale telle que la coupelle est apte à se déplacer entre une position dans laquelle le tenon touche le chaînon inférieur engagé dans le chaînon considéré et une position dans laquelle le tenon touche le chaînon supérieur engagé dans le chaînon considéré. 11. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ,à 10, caractérisé en ce que le moyen de mesure comprend un élément élastique, en particulier un ressort. 12. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérlsé en ce que le moyen de mesure évalue la force engendrée par le poids total du poids ou lest, du lien et des flotteurs, moins la force engendrée par le ou les flotteurs immergés ou ayant atteint leur position pour laquelle ils exercent une force opposée à celle engendrée par le poids ou lest et moins la force engendrée par le poids du flotteur flottant à la surface du liquide et n'ayant pas atteint sa position pour laquelle il exerce une force opposée à celle engendrée par le poids ou lest. 13. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le poids ou lest a la forme d'un manchon livrant passage au moins partiellement au lien et à un ou des flotteurs associé audit lien. 14. Procédé pour déterminer le volume et/ou la forme d'un récipient, d'un réservoir ou d'un tank, dans lequel on place dans le récipient vide ou rempli d'un liquide un dispositif suivant l'une des revendications 1 à 13, et dans lequel on remplit le récipient au moyen d'un liquide pour obtenir une courbe de force mesurée en fonction du volume de liquide présent dans le récipient ou on vide le récipient pour obtenir une courbe de force mesurée en fonction du volume de liquide extrait hors du récipient de manière à avoir un étalonnage force-volume. 15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'en utilisant la courbe d'étalonnage et en mesurant une force au moyen du dispositif, on détermine le volume de liquide présent dans le récipient, réservoir ou tank. 16. Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'en utilisant la courbe d'étalonnage et en mesurant une force au moyen du dispositif, on détermine un volume et en ce qu'au moyen d'un calculateur ou d'un processeur on corrige le volume mesuré en fonction de la densité du liquide et/ou de la température. 7. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'on mesure la force exercée pour une quantité de liquide présent dans le récipient, réservoir ou tank, pour différentes températures de liquide. 18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'on établit une courbe de force exercée pour une quantité de liquide en fonction de la température pour déterminer en connaissant la dilatation du liquide l'effet de dilatation du récipient, réservoir ou tank. 19. Procédé suivant la revendication 14, dans lequel à chaque opération de remplissage ou de vidage du récipient, réservoir ou tank, on mesure une force en fonction du volume de liquide ajouté ou extrait, de manière à corriger la courbe d'étallonage. 20. Procédé suivant la revendication 19, dans lequel lorsqu'cri détermine une force supérieure à une force déterminée pour un volume de liquide déterminé, on émet un signal d'alarme ou un signal avertissant une déformation anormale du récipient, réservoir ou tank.