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Appareil perfectionné pour indiquer et/ou régler le niveau du verre que contient un réservoir. Convention Internationale : Demande de brevet anglais déposée le 23 août 1934 conjointement au nom de la demanderesse et de Monsieur Philip Carrington Barnes dont la demanderesse est l'ayant-droit.
Cette invention a pour objet un appareil perfectionné servant à indiquer et/ou à régler le niveau du verre que contient un réservoir.
Les nombreux types d'appareils dont on se sert
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pour déterminer les niveaux des liquides sont inapplicables aux réservoirs à verre parce qu'il n'existe pas de matière qui reste inchangée pendant de longues périodes de temps au contact du verre fondu, dont la température est d'environ 1.200 C.
Suivant l'invention, un bras, normalement situé à l'extérieur du réservoir, est introduit dans le réservoir jusqu'au moment où il entre en contact avec le verre que contient ce réservoir et est ensuite retiré du réservoir.
L'amplitude du mouvement qu'effectue le bras avant d'entrer en contact avec le verre, ou la position qu'atteint ce bras au moment où il entre en contact avec le verre, sert à déterminer le niveau du verre.'La. conductivité électrique du verre est utilisée pour déterminer le mouvement du bras.
Le bras est de préférence tubulaire et l'on fait ci=culer un agent réfrigérant à l'intérieur dudit bras.
Lorsque l'appareil est utilisé pour régler le niveau du verre, un balai de contact reçoit du bras un mouvement qui l'amène à une position correspondant au niveau réel du verre, et dans cette position, ce balai touche l'un de deux contacts espacés qui correspondent respectivement au niveau élevé et au niveau faible du verre, alors que l'espace intermédiaire correspond au niveau correct du verre. Un dispositif actionné électriquement par l'intermédiaire du balai et de l'un ou l'autre des deux contacts agit de façon à faire mouvoir le balai vers l'espace intermédiaire et, en même temps, à actionner un dispositif de variation de niveau.
Dans les dessins annexés:
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Figure 1 est une vue de côté, avec coupe verticale partielle suivant la ligne A-A de figure 2, représentant le bras de contact;
Figure 2 est une vue de côté du mécanisme de commande du bras de contact et montre la partie inférieure de ce bras;
Figure 3 est une coupe suivait la ligne B-B de figure 4 et montre vu de coté, le dispositif à indicateur de niveau et à balai de contact;
Figure 4 est une coupe suivant la. ligne C-C de figure 3;
Figure 5 est un schéma des connexions électriques.
Comme représenté dans la figure 1, le bras de conta.ct de construction légère, est un bras coudé composé d'un tube plié 1 et d'entretoises 2 et sers désigné ci-après par 1, 2. Ce bras tourne librement autour d'un arbre 3 et est destiné à passer à travers un trou 4 ménagé d:'ns les parois latérales 5 du réservoir à verre 6. Il se termine par une pointe 7 faite d'une matière résistant à la chaleur et destinée à entrer en contact avec le verre 8 que contient le réservoir. De l'air est insufflé dans une des extrémités du tube, en 9, et s'échappe pa.r l'autre extrémité, en 10. Le tube 1 est maintenu dans deux pièces de matière isolante 11, elles-mêmes maintenues par des organes 12. et est fixé au moyeu 13 de l'arbre 3.
Un poids 23 assujetti au bras 1,2 tend à faire tourner ce bra.s de façon à amener sa pointe 7 à l'extérieur du réservoir 6.
En se référant aussi à la figure 2, l'arbre 3 reçoit un mouvement de rotation lent (en sens des aiguilles d'une montre en regardant la figure 1) d'un moteur action-
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nant l'arbre 14, par l'intermédiaire d'une vis sans fin portée par cet arbre et d'une roue à vis sans fin portée par l'arbre 3 à l'intérieur d'un carter 15. Un des éléments 16 d'un embrayage à griffes ou à broches est claveté de façon coulissante à l'arbre 3, et l'autre élément 17 de cet accouplement est fixé au moyeu 13, qui porte le bras de contact 1,2.
L'élément 16 peut être déplacé vers la gauche, à l'aide d'un solénolde 18 et de bras 19 et 20, en antagonisme à l'action d'un ressort 21. Le solénoide 18 est supporté par un socle en forme de selle 24 et les bras 19. 20 pivotent en 25 sur un prolongement 25a de ce socle. Lorsque l'élément 16 se dépla.ce vers la gauche, les broches ou griffes 22 de l'élément 17 se dégagent des trous correspondant dudit élément 16, et le moyeu 13 portant le bras de contact 1,2 peut :.lors tourner librement sous l'influence du bras 23de faon à sortir du réservoir.
Le solénoide 18 est monté dans un circuit électrique qui, par l'intermédiaire d'un relai, comprend -Le bras de contact 1,2 et le contenu de verre du réservoir, de sorte que, lorsque la pointe 7 du bras entre en contact avec le verre, ce circuit est établi et le solénoide est excité.
En fonctionnement, l'arbre 3 reçoit un mouvement de rotation continu et très lent et, en supposant que les éléments d'embrayage 16, 17 soient en prise, le bras de contact 1,2 pivote de telle sorte que sa pointe 7 pénètre dans le réservoir et entre en contact avec le verre. Le solénoide 18 est par suite excité de façon à débrayer l'accouplement 16, 17 et le bras 1,2 pivote hors du réservoir et revient à sa.position normale. Quoique le solénoïde 18 ait cessé de maintenir 1'élément 16 à l'écart de l'élément 17,
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ces deux éléments ne peuvent pas se réembrayer aussitôt parce que les broches 22 ne sont plus situées en regard des trous correspondants.
En supposant que l'élément 17 soit muni de deux broches 22 diamétralement opposées, comme représenté,' et que l'élément 16 possède deux trous pla,cés dans des .positions semblables, ces deux éléments entreront de nouveau en prise sous l'action du ressort 21 lorsque l'arbre 3 aura fait un demi-tour, et le bras 1,2 recevra alors un nouveau mouvement de pivotement pour entrer en contact avec le verre. L'a.ppareil est pa.r consé- quent établi de façon que le bras 1,2 effectue deux mouve- ments de pénétration à l'intérieur du réservoir à chaque tour de l'arbre 3. Par une disposition convenable des broches de l'élément 17 et des trous de l'élément 16, on peut faire en sorte que le bra.s 1,2 recoive un, deux, trois ou plus de trois mouvements à chaque tour de l'arbre 3.
Si l'on se propose uniquement d'indiquer le niveau du verre dans le réservoir, une pièce 26 assujettie au bras 1,2 porte une goupille 27 destinée à venir heurter un bras 28 pivotant en 29 sur un support quelconque, de façon à faire mouvoir ce bras. Ce bras 28 est prolongé sous forme d.'une aiguille 30 se mouvant en regard d'un .secteur fixe 31. Lorsque le bras 1,2 pénètre dans le ré- servoir, l'aiguille 30 vient occuper une position correspondant à la limite du mouvement du bras 1,2 et sert a.insi à indiquer le niveau du verre.
Le bras 28 et l'aiguille
30 restent dans la position à laquelle ils ont été amenés lorsque le bras 1,2 a pivoté hors du réservoir et, par une opération manuelle, effectuée avant le mouvement suivant du bras 1,2, on peut les ramener à une positionner - respondant au nivccu élevé du verre, l'aiguille 30 étant
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elors située près du bord de droite du secteur 31.
L'invention comprend un dispositif à l'a.ide duquel l'appareil précédemment décrit permet de maintenir le verre à un niveau constant, et l'on décrira. maintenant ce dispositif. On peut faire varier le niveau du verre que contient un réservoir de diverses façons connues, par exemple en faisant varier la hauteur d'un corps de déplacement immergé dans le verre, ou, lorsqu'il existe un courant de verre à l'intérieur du réservoir, en faisant varier la hauteur d'un registre ou vanne. Ces méthodes ne font pas partie de l'invention, qui est limitée aux dispositifs servent à commander un moteur qui actionne le dispositif de variation de niveau.
On se référera maintenant aux figures 3 et 4.
Le bras 28,'muni de l'aiguille 30, est assujetti à un arbre 32 monté dans des paliers d'un support en U 33. A ce support 33 est fixé une douille 34 entourant l'arbre 32 et portant un secteur 35 en matière isolante. L'extrémité arquée du secteur 35 porte deux lames de contact 36 et 37 séparées par une pièce isolante centrale 38.
Un balai 42 fixé à l'arbre 32 mais isolé de cet arbre, est destiné à reposer sur la pièce isolante 38 ou à entrer en contact avec l'une ou l'autre des lames 36, 37, Une roue à chaîne 39 est assujettie à l'un des éléments 40 d'un em- brayage Magnétique, lequel élément est monté fou sur l'arbre 32, l'autre élément 41 dudit embrayage étant fixé à l'arbre. Un solénoïde 43 est assujetti à une console 44 du support 33 et son armature porte une pièce 45 qui, lorsque le solénoïde est excité, est destinée à soulever un prolongement latéral 46 du balai 42 et à faire ainsi tourner l'ensemble du balai, de l'arbre 32 et du bras 28 @
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jusqu'à l'extrémité externe de la lame de contact 36.
On se référera maintenant à la figure 5, qui montre schématiquement les connexions électriques et cer- taines parties de l'appareil. La. roue à chaîne 39 est reliée par une chaîne 47 à un arbre 48 qui porte un tam- bour 49 servant à faire'varier la hauteur d'un corps de déplacement 50. L'arbre 48 reçoit sa commande d'un mo- a. teur réversible 52 l'aide d'un engrenage à vis sans fin 51. Le moteur 52 est contrôlé par une boîte de commuta- tion 53 et par ,eu: solénoïdes 54, 55 actionnant des con- tacts 56, 57, respectivement. Les solénoïdes 54, 55 sont connectés respectivement aux deux lames de contact 36, 37 du secteur 35.
Sur l'extrémité gauche de l'arbre 3. (figure 2) est monté un tambour de contact 58 portant des segments de contact qui coïncident avec cinq balais 59 à 63. Ces balais sont représentés dans la partie supérieure de fi- gure 5 avec un groupe de segments de contact 64 à 67 du tambour 58. Les conducteurs d'amenée de courant sont in- diqués par les signes + et-, et une source de courant à basse tension est indiquée en 68. Lorsque le bras de contact 1,2 vient toucher le verre, comme représenté dans la. figure 5, il s' établit un circuit partant de la source 68, passant par un relai 69, le bras de contact 1,2 et le verre 8 (ou la terre) et revenant à la source .68. Le re- lai 69 actionne le solénoide 18 de façon à débrayer l'em- brayage 16, 17.
L'appareil fonctionne comme suit : On suppose- ra qu'on parte de la position dans laquelle l'embrayage 16, 17 est en prise, de sorte que l'arbre 3 fait tourner le bras 1,2 vers le verre, alors que les balais 59 à 63
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,ne sont pas encore venus en contact avec les segments 64 à 66. L'embrayage magnétique 40, 41 n'est pas excité, de sorte que le bras de conta.ct 1,2 a la possibilité de faire tourner l'ensemble de l'arbre 32, de l'aiguille indicatrice 30 et du balai 42 pour l'éloigner de la position dans laquelle ce dernier est situé (à l'extrémité externe de la lame de contact 36) et l'amener à une position correspondant au niveau du verre.
On supposera que le niveau correct du verre corresponde à une position centrale du balai 42 et que le niveau du verre soit trop élevé, de sorte que, dans cette position, le balai 42 touche encore la lame de contact 36. Aussitôt que la. pointe ? du bras de contact 1,2 touche le verre, le relai 69 actionne le solénoide 18 pour débrayer l'embrayage 16, 17 et permettre au bras de contact de revenir à sa position normale, le balai 42 restant en contact. avec la lame 36. Les balais 59 et 60 sont alors connectés par le segment 64 et établissent un circuit partant de la source 68 et passant par le balai 42, la lame 36 et le solénoide 54. A l'aide des contacts 56, l'interrupteur 53 est ainsi actionné pour mettre en marche le moteur 52.
En même temps, les balais 61 et 63 sont connectés par les segments 65 et 66, ce qui établit le circuit de l'embrayage magnétique 40, 41 et accouple la roue à chaîne 39 avec l'arbre 32. Le moteur 52 fait alors tourner l'arbre 32 dans le sens voulu pour faire mouvoir le balai 42 vers la pièce isolante 38 située au centre du secteur 35. Aussitôt que le balai 42 atteint la pièce isolante 38, le circuit du solénoide 34 se trouve coupé, et il en est de même du circuit du moteur 52.
De cette manière, le moteur 52 agit de façon à faire tour-
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ner l'arbre 48 d'un angle proportionnel au déplacement du balai 42 à partir du centre du secteur 35, c'est-àdire d'un angle proportionnel à le. différence entre le niveau réel et le niveau correct du verre. En même temps, la rotation de l'arbre 48 élève le corps de déplacement 50 et abaisse ainsi le niveau du verre d'une quantité qui, par une construction convenable dudit corps, peut être rendue égale à la. différence entre les niveaux réel et correct.
Lorsque, dans la continuation du mouvement de rotation de l'arbre 3, les balais 59, 60 et 61 ont quitté les segments de contact 64, 65, le circuit de l'embrayage magnétique 40, 41 se trouve coupé, ce qui supprime l'accouplement entre l'arbre 32 et la roue à chaîne 39.
Le balai 62 entre alors en contact avec le segment 67, ce qui établit le circuit du solénoïde 43, faisant ainsi tourner le balai 42, avec l'arbre 32, jusqu'à, l'extrémité externe de la lame de contact 36 du secteur 35, ce qui était sa. position au commencement du cycle des opérations.
Au lieu d'employer un seul moteur tournant continuellement pour actionner simultanément le bras de contact et le tambour de contact, on peut se servir d'un ou de deux moteurs actionnés par intermittence pa,r un interrupteur à temps. De même, au lieu de contrôler les relais du moteur de commande du dispositif servant à élever et à abaisser le niveau du verre par le tambour de contact, on peut les contrôler par des interrupteurs actionnés par le mouvement du bras de contact.
Au lieu d'actionner le bras de contact directement par l'embrayage à griffes, on peut l'actionner indirectement par tout mécanisme approprié, tel que, par
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.exemple, un mouvement à manivelle ou une transmission à carre assurant un mouvement rapide de pénétration du bras à l'intérieur du réservoir et un mouvement final suffisamment lent pour éviter les erreurs dues à l'inertie.