Brevet FR2840066A1 — publié le 20031128

2s DISPOSITIF DE ME SURE DE 1 'ETAT DE REMPLISSAGE D 'UN SILO La presente invention concerne la mesure du niveau de remplissage d'enceintes servant au stockage de produits en grains ou en poudre. Wile a ete plus particulierement concue pour la gestion a distance de stocks de produits agro- alimentaires tels qu'aliments du betail. Il convient de rappeler que dans le domaine agricole, chaque exploitation dispose generalement d'un pare de silos de plus ou moins grande contenance qui vent remplis a la demande par un fournisseur de produits sees en poudre ou granules. Et dans la pratique, il n'est pas rare qutun eleveur se rende compte au dernier moment qu'il est en rupture de stock d'un produit indispensable et demande alors a etre livre en urgence, ce qui induit des surcouts de logistique importants. L' invention procede d'une reflexion en vue de resoudre ce probleme, en partant de l'idee de base d'instaurer un controle a distance, de preference chez le fournisseur lui-meme, de l'etat de remplissage de ['ensemble des silos de sa clientele. Il existe a ce j our de nombreux dispositifs de 2s mesure du niveau de remplissage de silos, tels des systemes a radar, des systemes a ultrasons, des systemes mecaniques a pesons ou a jauges de contrainte placees a la base, etc. Mais tous ont l' inconvenient d'etre chers en eux-memes et/ou de par leur mise en place. Or le cout est un parametre important dans cette application, en raison notamment de la multiplicite des dispositifs a installer dans une meme exploitation. Par contre, il n'y aura pas lieu que ces dispositifs soLent d'une grande precision pourvu que leur fiabilite soit assuree. s Un objet de l' invention a done ete de prevoir un dispositif de mesure du niveau de remplissage d'une enceite pour produits en grains ou en poudre qui soit de conception simple et gable, de faible cout, et d' installation aisee et rapide. Un autre objet de l' invention a ete de prevoir un tel dispositif de mesure ne requierant pour fonctionner qu'un courant electrique extremement falble, a des fins securitaires. Selon l' invention, un tel dispositif de mesure du niveau de remplissage d'une enceinte de stockage pour produits en grains ou en poudre est caracterise en ce qu'il comprend d'une part: un corps rigide dans lequel est dispose sur un support un capteur de force a resistance sensible a la compression; et d'autre part un element presentant une surface d'appui exterieure, et a ['oppose de celle-ci une surface d'appui interieure destinee a venir au contact audit capteur de force a resistance pour le comprimer contre 2s ledit support; ledit element etant monte sur ledit corps de telle facon qutune force exercee contre ladite surface d'appui exterieure se traduise par une force de compression sur ledit capteur de force a resistance; ledit corps avec ledit element etant destines a etre places dans la partie inferieure de ladite enceinte avec ladite surface d'appui exterieure audit element orientee vers le haut face au vecteur gravite; afin que ledit capteur de force a resistance transforme en signaux electriques les differences de force sur ladite surface d'appui engendrees par les variations du niveau de remplissage de ladite enceinte. tadite surface d'appui exterieure audit element, qui est de preference sensiblement plane, est ainsi exposee au poids de la colonne de produit au-dessus d'elle, qui se traduit par une force de compression s'exercant sur ledit capteur de pression a resistance. En pratique, la variation de cette force de compression est une fonction sensiblement lineaire de la hauteur de produit au-dessus de ladite surface d'appui exterieure, ainsi que de la surface de cette derriere. Et selon une caracteristique preferentielle de l' invention, il peut etre prevu de faire varier la grandeur de ladite surface d'appui exterieure en fonction de la hauteur de stockage de l'enceinte a laquelle le dispositif est destine, pour obtenir un differential de ladite force de compression entre le niveau teas et le niveau haut de rempl i s sage qui soit sens iblement le meme pour de s enceintes de stockage de hauteurs differentes, afin de simplifier le traitement du signal obtenu en sortie audit capteur de pression. Bien entendu, le differential de la force de compression entre le niveau teas et le niveau haut pourra egalement etre determine en vue du choix d'un capteur de force a resistance adequat et des caracteristiques de celui-ci, telle sa plage de resolution optimale. Naturellement, d'autres parametres tels que la densite du produit a stocker peuvent egalement contribuer a la determination de la grandeur de la fenetre. Selon une autre caracteristique avantageuse de l' invention, ledit dispositif a une forme generale s Icylindrique de section circulaire permettant de le monter dans une enceinte de stockage en traversee d'une paroi, de celle-ci; ce qui rend tres aisee son implantation sur tous types d'enceintes de stockage neuves ou deja en service, et tres aises egalement ses demontage et remontage a des fins de remplacement et/ou de maintenance. Et dans une forme de realisation preferee, le corps du dispositif comprend au-dela d'une partie de base, une partie avant presentant une extremite de connexion a partir de laquelle elle se prolonge inferieurement par une avancee formant le plan de support pour le capteur de force, ledit element etant une portion de tube venant s'engager avec jeu sur ladite extremite de connexion et comportant superieurement une paroi constituent ladite surface d'appui exterieure, dans laquelle est fixe solidairement un doigt dont ltextremite inferieure constitue ladite surface d'appui interieure au-dessus du capteur. Ledit element est avantageusement engage sur l'extremite de raccordement de ladite partie avant avec interposition d'un joint assurant une double fonction d'etancheite et de compensation du jeu prevu dans la connexion. Le capteur de force a resistance est de preference un modele ne necessitant pour fonctionner qu'un courant extremement faible, de l'ordre de quelques milliamperes. Ces caracteristiques et avantages de l' invention, ainsi que d'autres, apparaitront plus clairement dans la description suivante et les dessins joints, dans lesquels: a Fig. l est une vue schematique en coupe axiale horizontale d'une forme de realisation d'un dispositif selon l' invention; la Fig. 2 est une vue schematique en coupe axiale verticale du meme dispositif quta la Fig. l la Fig. 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne IIIIII de la Fig. 2; la Fig. 4 est une meme vue en coupe axiale que la Fig. 2, mais partielle, representant le meme dispositif equipe d'un accessoire; et la Fig. 5 est une vue schematique en coupe illustrant le montage du dispositif dans la paroi d'un silo. Tel qu'il apparait dans les dessins, le dispositif l selon l' invention a globalement une forme cylindrique de section circulaire, avec une partie de base destinee a etre montee en traversee de la paroi P d'une enceinte de stockage, comme l'illustre la Fig. 5, et une partie distale destinee a saillir sensiblement a l'horizontale a l'interieur de ladite enceinte. Le dispositif est constitue essentiellement d'un corps monobloc 2 prolonge par un element avant 3. Le corps 2, en materiau rigide, presente une partie arriere 2a correspondent a la partie de base sus- mentionnee, et limitee vers l' avant par un epaulement 2c depuis lequel elle est prolongee par une partie avant 2b. La section de la partie avant 2b, au lieu d'etre circulaire comme celle de la partie arriere 2a, forme un meplat superieur horizontal, comme on peut le voir a la Fig. 3. Audela d'une extremite de connexion 20, la partie avant, 2b est decoupee superieurement, en la forme d'une avancee 21 presentant une surface superieure horizontale destinee a constituer un plan de support 22 sensiblement au niveau de l'axe longitudinal X-X. D'autre part, un conduit axial 23 pour le passage d'un cable de branchement electrique traverse le corps 2. Il se prolonge a l' avant sous la forme d'une course gorge 24 dans la partie arriere du plan de support 22; et en son extremite arriere, il est conforme pour recevoir un presse-etoupe 8. En son extremite avant de connexion 20, la partie avant 2b a sa section uniformement diminuee exterieurement sur une certaine longueur, jusqu'a un epaulement 25, de maniere qu'est ainsi forme un embout male pour recevoir ['element 3 sans discontinuite entre les surfaces exterieures de celui-ci et de la partie avant 2b. L'element 3 consiste essentiellement en une portion de tube fermee en son extremite avant et ayant exterieurement une meme section que la partie avant 2b. Il presente, dans la continuite du meplat horizontal superieur de celleci, une paroi 30 definissant done horizontalement une surface plane d'appui exterieure S. Telle que representee dans les dessins, Fig. 2, la paroi 30 est epaissie dans sa partie avant ou elle comporte un trou dans lequel est monte solidaire un doigt 5 saillant vers l'interieur et dont l'extremite inferieure definit une surface d'appui interieure s. Avantageusement, et comme on peut le voir a la Fig. 2, le doigt 5 est epaule superieurement pour former une tete recue dans un lamage correspondent de son itrou de reception dans la paroi 30, avec interposition diun joint 50, et il peut etre fixe solidaire de la paroi 30 par vissage. Le plan de support 22 est destine a recevoir un capteur de force a resistance 6, qui se presente sous la forme d'une pastille tres mince constituent la partie sensible, prolongee par une queue de raccordement, laquelle est ici orientee vers la gorge 24 et le conduit 23. De tels capteurs consistent essentiellement en une portion de film relativement epais dont la resistance electrique decroit en fonction d'une force de compression qui lui est appliquee. A titre indicatif, le capteur utilise ici peut etre un modele dit "FSR" pour "Force Sensor Resistance" vendu par la societe US Interlink Electronic sous la reference Part# 400. A noter de plus que ces composants ont l'avantage de ne necessiter pour leur fonctionnement qu'un courant extremement faible (quelques milliamperes). Le capteur de force a resistance 6 est maintenu en place sans contrainte sur le plan de support 22 par une piece de recouvrement 4 venant se fixer en bout de l'extremite de raccordement 20 de la partie avant 2b. La piece 4 presente un trou de passage par loquel le doigt 5 vient par sa surface d'appui s au contact du capteur de force a resistance 6. Selon l' invention, un certain jeu est prevu dans la connexion de ['element 3 autour de l'extremite de raccordement 20, amorti par la souplesse d'un joint d'etancheite 26 qui a done une double fonction. Et dans [ 'assemblage du dispositif, c' est le doigt 5 engage dans la piece 4 elle-meme fixee a la partie avant 2b, qui assure le maintien de la connexion entre cette derriere et ['element 3. En fonctionnement, la surface drappui exterieure S de ['element 3 est soumise au poids de la colonne de produit portent sur elle, lequel poids de par l t aspect lache de la connexion entre ['element 3 et la partie avant 2b se traduit par une force de compression sensiblement proportionnelle exercee par la surface d'appui interieure s du doigt 5 sur le capteur 6. Et meme si dans le cas de produits pulverulents ou granulaires, il ne s'agit pas d'une colonne strictement cylindrique, mais plutot legerement evasee vers le haut, son poids reste une fonction sensiblement lineaire par rapport a sa hauteur. Les forces detectees par le capteur de force a resistance entre la pression correspondent a l'etat vice et a l'etat plein de l'enceinte de stockage consideree peuvent done facilement etre converties en niveaux de remplissage intermediaires. Bien entendu, des parametres variables tels que la temperature ambiante, l' evolution du taux d'humidite du produit stocke, etc., peuvent avantageusement etre pris en compte dans le traitement des signaux de donnees issues du capteur 6. Avec l'exemple de realisation represente, le poids de la colonne de produit en appui sur la surface d'appui exterieure S. et par consequent la force de compression qui en resulte sur le capteur de force a Fesistance 6, vent sensiblement proportionnels a l'aire de ladite surface S. Ceci est mis a profit, selon une autre. caracteristique de l' invention, pour que dans tout un ensemble de silos ou enceintes de stockage, le differential de pression entre l'etat plein et ltetat vice soit sensiblement le meme partout, independamment de la hauteur de stockage de chaque unite. I1 en decoule comme avantages que le traitement des donnees peut etre facilite, qutun modele unique de capteur de force a resistance peut etre choisi pour toutes les 1S unites, et que celui-ci peut etre utilise dans sa plage de resolution maximale. Un moyen simple pour modifier l'aire de la surface d'appui exterieure S est represente a la Fig. 4. I1 s'agit de l'une 7 d'un jeu de bagues plus ou moins longues s'enfilant sur la partie avant 2b, et se bloquant avantageusement en place au moyen d'un mecanisme de fixation rapide tel qu'a encliquetage, pour venir recouvrir la surface S sur une partie determinee de sa longueur. Telle que representee, la bague 7 est pourvue en son extremite avant d'un joint a levre 70 pour empecher l' entree de matiere susceptible d' effecter le fonctionnement du dispositif. La Fig. 5 illustre par un exemple l' extreme simplicite d'implantation d'un dispositif selon l' invention tel que decrit ci-dessus, tent dans des installations neuves que deja existantes. I1 suffit en effet de fixer la partie de base 2a dans une monture de support M de type passe-cloison, et de disposer celle- ci en traverses de la paroi (P) de l'enceinte de stockage a equiper. s 1 REVENDIGATIONS l) Dispositif de mesure du niveau de remplissage d'une enceinte de stockage pour produits en grains ou en poudre, caracterise en ce qu'il comprend d'une part: un corps rigide (2) dans lequel est dispose sur un plan..de support (22) un capteur de force a resistance (6) sensible a la compression; et d'autre part un element (3) presentant une surface d'appui exterieure (S), et a ['oppose de celle-ci une surface d'appui interieure (s) destinee a venir au contact audit capteur de force a resistance (6) pour le comprimer contre ledit plan de support(22); ledit element (3) etant monte sur ledit corps (2) de telle facon qu'une force exercee contre ladite surface d'appui exterieure (S) se traduise par une force de compression (s) sur ledit capteur de force a resistance (6); ledit corps (2) avec ledit element (3) etant destines a etre places dans la partie inferieure de ladite enceinte avec ladite surface d'appui exterieure (S) audit element (3) orientee vers le haut face au vecteur gravite; afin que ledit capteur de force a resistance (6) transforme en signaux electriques les differences de force sur ladite surface d'appui exterieure (S) engendrees par les variations du niveau de remplissage de ladite enceinte. 2) Dispositif selon la revendication l, caracterise en ce que ladite surface d'appui exterieure (S) audit element (3) est sensiblement plane. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que le capteur de force a resistance (6) est un modele alimente en courant tres faible. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 a 3, caracterise en ce qu'il comprend en outre des moyens permettant de modifier l'aire de ladite surface d'appui externeure (S) audit element (3) en fonction de parametres tels que la hauteur de stockage de l'enceinte a laquelle il est destine. 5) Dispositif selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce qu'il a une forme generale cylindrique de section circulaire permettant de le monter dans une enceinte de stockage en traversee d'une paroi (P) de celle-ci. 6) Dispositif selon la revendication 5, caracterise en ce que le corps (2) comprend au-dela d'une partie de base (2a), une partie avant (2b) presentant une extremite de connexion (20) a partir de laquel le el le se prolonge inferieurement par une avancee (21) formant le plan de support (22) pour le capteur (6), ['element (3) etant une portion de tube venant s'engager avec jeu sur l'extremite de connexion (20) et comportant superieurement une paroi (30) constituent la surface d'appui exterieure (S), dans laquelle est fixe solidairement un doigt (5) dont l'extremite inferieure constitue ladite surface d'appui interieure (s) au-dessus du capteur (5). 7) Dispositif selon la revendication 6, caracterise en ce que le capteur de force a resistance (6) est maintenu en place sans contrainte sur le plan de support (22) par une piece de recouvrement (4) venant se fixer en bout de l'extremite de raccordement (20) de la partie avant (2b) et presentant un trou de passage pour le doigt (5). 8) Dispositif selon la revendication 6 ou 7, s Icaracterise en ce que ledit element (3) est engage sur l'extremite de raccordement (20) de ladite partie avant (2b) avec interposition d'un joint (26) assurant une double fonction d'etancheite et de compensation du jeu prevu dans la connexion. 9) Dispositif selon ensemble l'une des revendications 6 a 8 et la revendication 4, caracterise en ce qu'il comprend en outre un jeu de bagues (7) de longueurs differentes, destinees a etre enfilees sur la partie avant (2b) du corps (2) pour venir en recouvrement de ladite surface d'appui exterieure (S) audit element (3) sur une partie de sa longueur afin