Brevet FR2886727A1 — publié le 20061208

Dispositif perfectionné de mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir. Un domaine d'application de ce dispositif est notamment, mais non exclusivement, celui du transport des hydrocarbures, pour lequel il importe de connaître précisément le volume d'un réservoir plein qu'il soit statique ou qu'il repose sur la remorque d'un véhicule automobile. Des dispositifs connus permettent déjà de mesurer précisément le io niveau atteint par un liquide dans un réservoir sensiblement plein. Ces réservoirs présentent tous une paroi supérieure, dans laquelle est pratiquée une ouverture généralement dans une trappe refermant un trou d'homme. Les dispositifs comprennent un organe tubulaire contenant une règle graduée, et l'organe tubulaire est destiné à être engagé dans l'ouverture et à être plongé dans le liquide dont le niveau est situé au voisinage de la paroi supérieure. L'organe tubulaire comporte des moyens d'appui contre la paroi supérieure, permettant de le porter dans une même position à chaque mesure. Ainsi, le liquide vient mouiller l'organe tubulaire lorsqu'il y est plongé, jusqu'au niveau de liquide du réservoir; ensuite, l'organe tubulaire est retiré du réservoir de manière à pouvoir lire le niveau atteint. Des dispositifs perfectionnés comprennent des moyens d'obturation pour emprisonner le liquide à l'intérieur de l'organe tubulaire lorsqu'il est plongé dans le réservoir. De la sorte, lorsque l'organe tubulaire est retiré, le niveau supérieur du liquide emprisonné correspond alors au niveau du liquide du réservoir, et la lecture par rapport à la règle graduée est ainsi plus aisée. Toutefois, de tels dispositifs sont indépendants du réservoir et ils doivent être rapportés à chaque mesure sur la paroi supérieure. En outre, la mise en oeuvre du dispositif met en communication l'intérieur du réservoir avec l'extérieur, et laisse s'échapper les vapeurs du réservoir, même si des moyens permettent de limiter ce temps d'ouverture. D'autres dispositifs, électroniques ceux-là, permettent également une telle mesure. En revanche, ils doivent d'être alimentés en énergie électrique, ce qui pose des problèmes de raccordement, et ils doivent être calibrés ou recalibrés parfois. En outre, ils sont coûteux. Un problème qui se pose alors, et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un dispositif qui permette de s'affranchir des inconvénients précités des dispositifs de l'art antérieur, et notamment qui rendent la lecture du niveau encore plus aisé. Afin de résoudre ce problème, la présente invention propose un io dispositif de mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir, ledit réservoir présentant une paroi supérieure isolant un intérieur dudit réservoir vis-à-vis d'un extérieur, une ouverture étant pratiquée dans ladite paroi supérieure, ledit dispositif comportant un organe tubulaire destiné à être engagé à travers ladite ouverture, ledit organe tubulaire présentant une partie inférieure immergée dans ledit liquide, le liquide s'étendant à l'intérieur de ladite partie inférieure immergée jusqu'audit niveau, ledit dispositif comprenant, des moyens d'obturation pour emprisonner le liquide situé à l'intérieur dudit organe tubulaire et un instrument gradué pour lire le niveau atteint par le liquide emprisonné ; et selon l'invention, le dispositif comprend un piston engagé à coulissement dans ledit organe tubulaire, ledit instrument gradué étant monté solidaire en translation dudit piston, ledit organe tubulaire étant solidaire de ladite paroi supérieure, tandis que ledit instrument gradué s'étend à l'extérieur dudit réservoir; et ledit piston est équipé de moyens formant clapet permettant d'autoriser le déplacement en translation dudit piston vers ledit liquide emprisonné et de bloquer en translation ledit piston lorsque ledit piston vient en contact avec le liquide emprisonné, ladite position de piston bloqué correspondant à une position donnée de graduation par rapport à ladite paroi supérieure, ladite position donnée étant visible à l'extérieur dudit réservoir. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans le mode de coopération du piston et de l'organe tubulaire qui permettent grâce aux moyens d'obturation, d'emprisonner le liquide dans l'organe tubulaire jusqu'au niveau du liquide du réservoir, ensuite et à demeure, d'entraîner le piston vers ce niveau de liquide emprisonné, tandis que l'air s'échappe grâce aux moyens formant clapet, le piston venant alors se bloquer lorsqu'il vient en contact avec le liquide grâce aux moyens formant clapet qui interdisent alors au liquide de s'échapper. De la sorte, le piston est bloqué dans une position correspondant au niveau de liquide dans le réservoir, et puisqu'il est solidaire de l'instrument gradué, qui s'étend à l'extérieur du réservoir, sa position est repérable depuis l'extérieur, par exemple par rapport à la paroi supérieure. Ainsi, grâce à un abaque par io exemple, spécifique du réservoir, où les graduations correspondent à des volumes contenus dans le réservoir, il est aisé de lire directement le volume correspondant au niveau du liquide atteint. Au surplus, le dispositif peut être installé à demeure sur le réservoir, ce qui évite de le transporter pour chaque mesure. En outre, et selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, ledit piston présentant un percement axial, lesdits moyens formant clapet comprennent un flotteur logé dans ledit percement axial, ledit flotteur étant mobile en translation dans ledit percement axial entre une position basse dans laquelle ledit percement axial est libre et une position haute dans laquelle le percement axial est obturé. De la sorte, lorsque le piston est entraîné vers le liquide emprisonné dans l'organe tubulaire, le flotteur qui est plus dense que l'air est situé dans sa position basse et il autorise alors le passage de l'air qui est prisonnier de l'organe tubulaire, à travers le piston. En revanche, dès que le piston vient en contact avec le liquide emprisonné, le flotteur plus dense que le liquide, remonte dans ladite position haute et vient bloquer le percement axial de façon à interdire le passage du liquide emprisonné à travers le piston. Ainsi, le liquide étant relativement incompressible le piston est bloqué en translation dans une position correspondant au niveau du liquide emprisonné et par conséquent au niveau du liquide du réservoir. Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, ladite extrémité inférieure présentant une ouverture axiale, lesdits moyens d'obturation comportent des moyens formant soupape, lesdits moyens formant soupape comprenant une tige de soupape et une tête de soupape, ladite tête de soupape étant adaptée à venir obturer ladite ouverture axiale lorsque ladite tige est entraînée en mouvement. Ainsi, les moyens formant soupape sont aisément commandables, en rotation par exemple, pour obturer ladite ouverture axiale et ainsi emprisonner le liquide dans l'organe tubulaire. io Avantageusement, ladite tige de soupape s'étend longitudinalement dans ledit organe tubulaire en traversant à coulissement ledit piston de telle sorte que la tête de soupape puisse être commandée depuis l'intérieur de l'organe tubulaire et à une extrémité opposée à son extrémité inférieure qui elle est plongée dans le liquide. Au surplus, et selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, ladite tige de soupape présente une extrémité libre opposée à ladite tête de soupape, et ledit instrument gradué permet d'entraîner en translation ledit piston dans un sens opposé à ladite extrémité inférieure pour porter ledit piston en position de commande, dans laquelle ledit piston est en prise avec ladite extrémité libre. Ainsi, l'instrument gradué permet non seulement la mesure du niveau atteint, mais aussi d'entraîner le piston dans une position écartée de l'extrémité inférieure, d'une part pour autoriser la montée du liquide dans l'organe tubulaire et d'autre part pour relier ensemble le piston et l'extrémité libre. De manière préférentielle, dans ladite position de commande, ladite tige de soupape est liée en rotation avec ledit piston, et l'entraînement en rotation dudit instrument gradué entraîne en rotation à la fois ledit piston et ladite tête de soupape pour obturer ladite ouverture axiale. Ainsi, l'instrument gradué permet en plus, après que le liquide soit remonté dans l'organe tubulaire jusqu'au niveau de liquide du réservoir, d'entraîner en rotation le piston qui est dans ladite position de commande en prise avec l'extrémité libre de la tige de soupape et partant, d'entraîner en rotation la tige de soupape qui par là même entraîne la tête de soupape en translation dans une position d'obturation. De la sorte, le liquide est maintenant emprisonné dans l'organe tubulaire et le niveau supérieur du liquide dans l'organe tubulaire correspond au niveau de liquide du réservoir. En outre, ledit instrument gradué comporte avantageusement un corps tubulaire formant tige de piston et présentant par exemple des rainures circulaires équidistantes pour former des graduations, et au io surplus, il comprend de manière préférentielle un manchon monté sur ladite paroi supérieure et coaxialement autour de ladite ouverture, ledit manchon présentant une embase dans laquelle est emmanché ledit organe tubulaire, ledit corps tubulaire étant monté à coulissement dans ledit manchon. Ainsi, le manchon qui est avantageusement monté de manière étanche autour de l'ouverture, reçoit le corps tubulaire de l'instrument gradué, lui également installé de manière étanche dans l'organe tubulaire, de telle façon que l'intérieur du réservoir peut être isolé vis-à-vis de l'extérieur. De la sorte, le niveau de liquide du réservoir peut être repéré sans mettre en communication l'intérieur et l'extérieur du réservoir ce qui est d'un grand intérêt, pour un opérateur lorsqu'il s'agit d'un réservoir d'hydrocarbures, et pour le liquide lorsqu'il s'agit d'un réservoir de produit alimentaire. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique en en coupe vertical du dispositif de mesure conforme à l'invention; - la Figure 2 est une vue schématique en coupe verticale du dispositif de mesure illustré sur la Figure 1 dans une position de commande; et, - la Figure 3 est une vue schématique du dispositif de mesure illustré sur la Figure 1, dans une position de mesure. La Figure 1, présente un dispositif de mesure 10 installé à travers une paroi supérieure 12 d'un réservoir 14 de liquide 15. À l'intérieur du réservoir 14, le liquide s'étend jusqu'à un niveau 16 au voisinage de la paroi supérieure 12. Une ouverture 18 est pratiquée dans la paroi supérieure 12. Le dispositif de mesure 10 que l'on décrira ci-après est maintenu à travers l'ouverture 18 grâce à un manchon 20 qui entoure et surmonte cette ouverture 18. Le manchon 20 présente une embase 21 io qui est montée de façon étanche sur la paroi supérieure 12, notamment grâce à un joint torique 19. Le dispositif de mesure 10 comporte un organe tubulaire 22, d'une longueur de 500 mm et d'un diamètre de 35 mm par exemple, dont une extrémité inférieure 24 est immergée dans le liquide 15 et une extrémité supérieure 26 qui traverse l'ouverture 18 est elle, emmanchée dans l'embase 21. En outre, l'organe tubulaire 22 présente des évents radiaux 27 dans son extrémité supérieure 26 à l'intérieur du réservoir 14 sous la paroi supérieure 12. L'organe tubulaire 22 présente à son extrémité inférieure 24 une ouverture axiale 28 pour autoriser le liquide 15 à remonter dans l'extrémité inférieure 24 jusqu'au niveau 16 du liquide 15 dans le réservoir 14. Le dispositif de mesure 10 comporte en outre un piston 30 monté à coulissement étanche à l'intérieur de l'organe tubulaire 22. Le piston 30 est commandable en translation verticalement dans l'organe tubulaire 22 grâce à un corps tubulaire 32 surmonté d'une poignée 31 et monté à coulissement dans le manchon 20. Le corps tubulaire 32 dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre intérieur de l'organe tubulaire 22, forme alors une tige de piston et peut constituer par ailleurs un instrument gradué grâce à une partie supérieure 33 qui s'étend en dehors du réservoir 14 et dont on expliquera le fonctionnement ci-après. On notera que la poignée 31, referme aussi de façon étanche le corps tubulaire 32. Le piston 30 présente une partie avant 34 orientée vers l'extrémité inférieure 24 de l'organe tubulaire 22, et une partie arrière 36 à laquelle est raccordée le corps tubulaire 32. Par ailleurs, il est traversé axialement par une tige de soupape 38 par rapport à laquelle il est libre en translation. Néanmoins, la tige de soupape 38 est montée coulissante dans le piston 30 de façon étanche grâce à un joint annulaire 39. Elle présente à son extrémité inférieure une tête de soupape 40, adaptée à venir en appui contre un épaulement 42 qui borde l'ouverture axiale 28, et à son extrémité supérieure des moyens de crabotage 44 formé ici d'un io écrou. En outre, les moyens de crabotage sont surmontés d'un flasque 46 formant piston à l'intérieur du corps tubulaire 32. Par ailleurs, la partie arrière 36 du piston 30 présent une empreinte 48 adaptée à recevoir les moyens de crabotage 44 et ici l'écrou, de façon que la tige de soupape 38 soit liée en rotation avec le piston 36. De plus, le piston 30 présente un percement axial 50 qui le traverse de part en part parallèlement à la tige de soupape 38. Ce percement axial 50 présente dans une partie supérieure, une portée tronconique 52. Le percement axial 50 comporte un flotteur 54 dont l'extrémité supérieure 56 est tronconique, le flotteur 54 étant mobile en translation axiale à l'intérieur du percement axial 50 entre une position basse dans laquelle il se trouve représenté sur la Figure 1 et dans laquelle l'air peut traverser le piston 30 par le percement axial 50, et une position haute dans laquelle l'extrémité supérieure tronconique 56 est en appui dans la portée tronconique 52 pour obturer le percement axial 50. On notera, que le piston 30 présente une tige de décollement 57 située dans l'axe du percement axial 50, dont une extrémité supérieure 58 s'étend en saillie de la partie arrière 36 en regard du flasque 46, et une extrémité inférieure 59 s'étend en regard d'un téton qui surmonte l'extrémité supérieure tronconique 56 du flotteur 54. Les éléments constitutifs essentiels du dispositif de mesure conforme à l'invention ayant été décrits, on se référera maintenant tout d'abord à la Figure 2 puis ensuite à la Figure 3 pour décrire le fonctionnement du dispositif. On retrouve sur la figure 2, tous les éléments illustrés sur la Figure 1, le corps tubulaire 32 ayant été simplement entraîné en translation vers le haut dans une direction opposée à la paroi supérieure 12, grâce à la poignée 31. Durant la course ascendante, l'air situé au-dessus du piston 30 s'échappe par les évents 27 et traverse le percement axial 50, et en fin de course, les moyens de crabotage 44 viennent en prise dans l'empreinte 48, la partie arrière 36 venant en appui contre le flasque 46. io Avant que la tête de soupape 40 ne soit portée en appui contre l'épaulement 42, et durant la course ascendante du piston 30, l'organe tubulaire 22 peut se remplir de liquide à travers l'ouverture axiale 28, et ce, jusqu'au niveau 16 de liquide du réservoir, sans que le piston 30 ne forme seringue car le percement axial 50 est libre. Si tel n'était pas le cas, ledit niveau de liquide dans l'organe tubulaire risquerait d'être supérieur à celui du réservoir 14. Ensuite, dans la position haute, alors que les moyens de crabotage 44 sont en prise avec le piston 30 dans l'empreinte 48, la poignée 31 est entraînée en rotation pour entraîner par la même, le corps tubulaire 32 qui lui, est solidaire en rotation du piston 30, lequel piston 30 est luimême solidaire en rotation de la tige de soupape 38. Lorsque la tige de soupape 38 est entraînée en rotation, la tête de soupape 40 vient alors s'appliquer contre l'épaulement 42 et obture ainsi l'ouverture axiale 28. Une quantité de liquide 62 est alors emprisonnée dans la partie inférieure 24 de l'organe tubulaire 22. Et le niveau supérieur 64 du liquide emprisonné 62 est alors le même que le niveau 16 de liquide du réservoir 14. On notera que dans ladite position haute, la tige de décollement 57 a été enfoncée dans le piston 30, puisque son extrémité supérieure 58 a été entraînée en translation dans le piston 30 grâce au flasque 46, tandis que son extrémité inférieur 59 est venue en appui contre le téton de l'extrémité supérieure tronconique 56 ce qui a permis d'écarter cette extrémité supérieure tronconique 56 de la portée tronconique 52 et libéré par la même, le percement axial 50. La partie inférieure 24 de l'organe tubulaire 22 ainsi refermée, le piston 30 va maintenant être entraîné en translation selon une course descendante vers la partie inférieure 24, au moyen de la poignée 31 et par l'intermédiaire du corps tubulaire 32. Durant cette course, le flotteur 54 est dans sa position basse, soit grâce à la gravité si elle suffisante, soit grâce à l'action de la tige de décollement 57, de sorte qu'il laisse s'échapper l'air emprisonné à l'intérieur de la partie inférieure 24, à travers io le percement axial 50. Cet air s'évacue ensuite par les évents radiaux 27. Dès que la partie avant 34 du piston 30 plonge dans le liquide emprisonné 62, ainsi que le montre la Figure 3, le liquide emprisonné 62 tend à s'engager dans le percement axial 50 et à entraîner le flotteur 54 vers sa position haute dans laquelle son extrémité supérieure tronconique 56 vient en appui dans la portée tronconique 52. Le percement axial 54 est alors obturé, de telle sorte que le liquide emprisonné 62 ne peut s'écouler à travers le percement axial 54 et le piston 30 est en conséquence bloqué dans sa course descendante à un niveau correspondant au niveau 16 de liquide 15 à l'intérieur du réservoir 14. À cette position bloquée du piston 30, correspond une position déterminée du corps tubulaire 32 par rapport au manchon 20, repérée par exemple, par la distance qui sépare une collerette 66 située à l'extrémité de la partie supérieure 33, d'un bord supérieur 68 du manchon 20. De manière plus pratique, le corps tubulaire 32 présente des rainures coaxiales équidistantes marquées, ou graduations, permettant de repérer la position relative du corps tubulaire 32 et du bord supérieur 68 du manchon 20. Après que la mesure a été enregistrée, le piston 30 est à nouveau remonté dans une position où les moyens de crabotage 44 sont à nouveau en prise dans l'empreinte 48 avec le piston 30 pour entraîner la tige de soupape 38 en rotation et par là même, déplacer la tête de soupape 40 et libérer l'ouverture axiale 28. Ensuite, le piston 30 peut être entièrement repoussé vers l'ouverture axiale 28 au moyen du corps tubulaire 32 de façon à chasser le liquide emprisonné 62 en dehors de l'organe tubulaire 22 et pour porter le dispositif de mesure 10 dans une position escamotée de repos. En outre, le manchon 20 présente des moyens de blocage radiaux 70, permettant de maintenir le corps tubulaire 32 bloqué en position fixe dans cette position escamotée de repos. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure (10) du niveau (16) d'un liquide (15) dans un réservoir (14), ledit réservoir présentant une paroi supérieure (12) isolant un intérieur dudit réservoir vis-à-vis d'un extérieur, une ouverture (18) étant pratiquée dans ladite paroi supérieure (12), ledit dispositif comportant un organe tubulaire (22) destiné à être engagé à travers ladite ouverture (18), ledit organe tubulaire (22) présentant une partie inférieure io (24) immergée dans ledit liquide, le liquide s'étendant à l'intérieur de ladite partie inférieure immergée jusqu'audit niveau (16), ledit dispositif comprenant, des moyens d'obturation (40, 42) pour emprisonner le liquide situé à l'intérieur dudit organe tubulaire (22) et un instrument gradué (32) pour lire le niveau atteint par le liquide emprisonné (62) ; caractérisé en ce qu'il comprend un piston (30) engagé à coulissement dans ledit organe tubulaire (22), ledit instrument gradué (32) étant monté solidaire en translation dudit piston (30), ledit organe tubulaire (22) étant solidaire de ladite paroi supérieure (12), tandis que ledit instrument gradué (32) s'étend à l'extérieur dudit réservoir; et en ce que ledit piston (30) est équipé de moyens formant clapet (54, 52) permettant d'autoriser le déplacement en translation dudit piston (30) vers ledit liquide emprisonné (62) et de bloquer en translation ledit piston (30) lorsque ledit piston vient en contact avec le liquide emprisonné (62), ladite position de piston bloqué correspondant à une position donnée de graduation par rapport à ladite paroi supérieure (12), ladite position donnée étant visible à l'extérieur dudit réservoir, par quoi ledit intérieur n'est pas mis en communication avec ledit extérieur. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que, ledit piston (30) présentant un percement axial (50), lesdits moyens formant clapet (56, 52) comprennent un flotteur (54) logé dans ledit percement axial (50), ledit flotteur (54) étant mobile en translation dans ledit percement axial (50) entre une position basse dans laquelle ledit percement axial (50) est libre et une position haute dans laquelle le percement axial est obturée. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, ladite extrémité inférieure (24) présentant une ouverture axiale (28) , lesdits moyens d'obturation comportent des moyens formant soupape (38, 40), lesdits moyens formant soupape comprenant une tige de soupape (38) et une tête de soupape (40), ladite tête de soupape étant adaptée à venir obturer ladite ouverture axiale (28) lorsque ladite tige (38) est entraînée en mouvement. io 4. Dispositif de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que, ladite tige de soupape (28) s'étend longitudinalement dans ledit organe tubulaire (22) en traversant à coulissement ledit piston (30) . 5. Dispositif de mesure selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite tige de soupape (38) présente une extrémité libre opposée à ladite tête de soupape (40), et en ce que ledit instrument gradué (32) permet d'entraîner en translation ledit piston (30) dans un sens opposé à ladite extrémité inférieure (24) pour porter ledit piston (30) en position de commande, dans laquelle ledit piston est en prise avec ladite extrémité libre. 6. Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans ladite position de commande, ladite tige de soupape (38) est liée en rotation avec ledit piston (30), et en ce que l'entraînement en rotation dudit instrument gradué (32) entraîne en rotation à la fois ledit piston (30) et ladite tête de soupape (40) pour obturer ladite ouverture axiale (28). 7. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit instrument gradué (32) comporte un corps tubulaire formant tige de piston. 8. Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (20) monté sur ladite paroi supérieure (12) et coaxialement autour de ladite ouverture (18), ledit manchon (20) présentant une embase (21) dans laquelle est emmanché ledit organe tubulaire (22), ledit corps tubulaire étant monté à coulissement dans ledit manchon (20). 9. Dispositif de mesure selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit corps tubulaire (22) présente des rainures annulaires 5 équidistantes pour former des graduations. 10. Dispositif de mesure selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit manchon (20) présente des moyens de blocage radiaux (70) permettant de bloquer en translation ledit corps tubulaire (32).