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La présente invention concerne un dispositif de com- mande de niveau, agissant par variation d'une capacité élec- trique, et, plus particulièrement un relais de commande du ype à capacité comportant un réglage différentiel.
L'invention a pour but de commander un relais sensible par dea changements de capacité électrique. elle a aussi pour but d'utiliser le changement de ca- pacité en un point critique pour déterminer et commander le niveau d'un fluide.
L'invention se propose aussi de modifier le niveau du point critique de manière à augmenter l'écart entre les nà.. veaux du fluide commander.
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L'invention vise également a. empecher l'useure et.la détérioration pouvant se produira dans un dispositif à re- laia du type capacité par la répétition incessante, des mises de contact et des coupures des différents éléments.
Pour atteindre ces différents buts., ainsi que d'autres buts non indiqués ci-dessus, l'invention utilise un .circuit d'oscillateur comprenant une inductance et une capacité dans un circuit oscillant de réservoir accouplé avec un-tube de ', décharge électronique; une source de voltage alternatif alimente 1 anode :de ce tube de décharge. Des électrodes ou plaquas d'une sonde à capacité électrique sont connectées , aU'circuit oscillant; ces électrodes ou plaques produisent entre'elles un champ électrostatique; ce champ peut être modifié par l'arrivée d'un fluide entre ces plaques.
Cette'.'modification du champ change les caractéristiques électriques du circuit oscillant. Un circuit de travail com- prenant un relais est connecté au circuit d'anode du tube de -décharge; il sert à actionner un interrupteur de pompe,a, quand le relais n'est pas excité, et un condensateur variable, con- necté entre .l,a s.onde et la masse, quand le relais est excité.
Ce condensateur est monté en parallèle avec la sonde; il est : connecté au circuit oscillant, quand le fluide de commande :atteint le niveau supérieur désiré dans son réservoir et .. quand'le relais est excité. Le niveau du fluide dans le ré- servoir s'abaisse ensuite jusqu'au niveau.voulu pour compenser cette capacité supplémentaire, avant que le relais ne perde ,de nouveau son excitation, et permette à la pompe de continuer à refouler du fluide dans le réservoir.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au cours de cette description, on se référera au dessin annexé, qui représente
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des modes de réalisât!en simples de l'invention, dans le but de décrire les détails d'un dispositif de commande; ces modes de réalisation choisis à titre d'exemples ne .limitent en aucune facon lu domaine de l'invention.
. Sur le dessin annexé :
La figure 1 représente schématiquement un dispositif de commande à relais conforme à l'invention avec sécurité contre un niveau trop faible ;
La figura. 2 représente schématiquement une variante du dispositif de commande de la figure 1; la.figure 3 représente schematiquement un autre mode ,de 'réalisation de l'invention, avec sécurité contre un ni- !veau trop élevé.
Si l'on se réfère au dessin et en particulier à la figure 1, on voit-que le dispositif conforme à l'invention et représenté sur cette figure comprend un circuit d'oscil- lateur 10, commandant le fonctionnement d'un relais 12,une sonde 14 à capacité électrique disposée verticalement à l'intérieur d'un réservoir 16, une pompe 18 pour alimenter -on liquide 'le 'réservoir 16, et un condensateur variable 20 qui est associé à la sonde 14 et au relais 12 et que l'on décrira en détail un peu plus loin.
Le circuit d'oscillateur 10 comprend un tube électro- nique de décharge 22 comportant une anode 24, une grille 26, une cathode 28 et un-réchauffeur de cathode 30. Un circuit oscillant est connecté au tube 22; il comprend une bobine 29, comportant un enroulement supérieur 32 et un enroulement in- férieur 34, un condensateur variable 38 en série avec la bo- bine 29 et avec un condensateur 36, et enfin la sonde 14 dont l'écran de protection 40 est mis à la masse en 42, de manière que le circuit oscillant puisse se fermer par l'ex- trémité 44 de l'e roulement infériour 34,. qui est mise à la masse.
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Le tube électronique dedecharge 22 est d'un type bien . connu. Sa grille 26 est connectée à un côté du circuit oscil- lant, entre les condensateurs 36 et 38. Un conducteur 27 con-
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nacte l'anode 24 à'ln masse par l'intermédiaire du condensateur habituel de rétroaction 29. La cathode 28 est- connectée à la borne centrale 46 disposée entre les enroulements 32 dt 34. Le
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courant, de 1, ahade2° est fourni par un transformateur 48 dont le'secondaire 49 est connecté par un fil 50 à un condensateur ,52, puis à l'anode 24: Le fil 50 fournit également du courant à la grille 26 pa un fil 54. Le courant nécessaire au réchauf-
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., , .¯ ;. ' ±pur do cathode 36 est fourni par le transformateur 48 par I in termeàiaire du fil 56.
Il faut-remarquer que le transformateur 48;est'du type courant comportant une borne centrale 58 reliée à.la masse en 60. L'énergie est fournie au circuit précédant par une source ordinaire de courant alternatif à 115 volts
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(non représentée); on a représenté sur le dessin las conduc- teurs Ll,L2, venant de cette source et connectés au primaire
62 du transformateur 48.
-Le relais 12 est d'un type courant comportant une bobine d'excitation. 64 connectée par'-des fils 66,68 un fil 50, qui ali- mente en courant l'anode à partir du transformateur 48. Un air- :cuit comprenant deux contacta 70, dont 1un'est connecté au fil L2 de la source de courant, et dont l'autre est connecté à la .. pompe 18 par un fil 72, est associe au relais. Un autre fil 74
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complète le circuit en reliant la. pompe 18. au" conducteur Ll de la source de courant électrique. Le relais 12 est également associe à un autre circuit compremant deux contacts 76, dont 1 un est mis à la masse en 78 et-dont l'autre est connecté par un fil 80 au condensateur variable 20 connecté lui-même au fil 84 de la sonde 14.
Il faut remarquer que.les contacts
70 sont normalement-fermes par un ressort 77 et que les con- tacts 76 sont maintenus normalement ouverts quand le relais
12 n'est pas excité; inversement, quand le relais 12 est ex
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cit6 les contacts 76 0nt maintenus fermés, tandis'que les
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contacts 70 sont ouverts malgré la résistance opposé par le ressort 77'
Comme on l'a indiqué précédemment, la- sonde 14 et la masse complètent le pont capacité-inductance du circuit .d'oscillateur 10. La sonde constitue une' plaque d'un con- densateur et elle est reliée à la grille 26 du tube élec- tronique de décharge 22.
Immergée verticalement dans le ré- oipient 16, qui est mis à la masse en 86, la sonde 14 agit comme, un condensateur à c,apacité parasite variable suivant le niveau du.fluide à l'intérieur du récipient, et modifie la capacité d'une branche du pont capacité-inductance pour changer la condition oscillatoire du circuit d'oscillateur 10,
Une conduite 88 est raccordée à la pompe 18 pour four- nir le liquide au réservoir 16 à partir d'une source de li- quide (non représentée). Une autre conduite 90 permet de vidanger le récipient; elle peut aboutir à un équipement de traitement industriel (non représenté),pour lequel le dispo- sitif. conforme à l'invention sert de commande.
Le mode de réalisation représenté sur la figure 2 com- prend le même circuit électronique de base que le mode de réalisation de la figure 1. On y trouve cependant une modifi- cation consistant à remplacer la sondeunique et verticale 14 par deux sondes horizontales 100, 102, qui sont écartées l'une de .1'autre dans le sens vertical et sont connectées ensemble par un fil 104'au circuit de grille du circuit d'oscillateur 10a
FONCTIONNEMENT DU DISPOSITIF DE LA FIGURE 1.
On suppose que les conducteurs Ll, L2 sont alimentée en courant alternatif, que l'anode 24 est alimentée en cou- rant par le transformateur 48 et que le niveau du fluide dans le réservoir 16 se trouve entre A et B. Les condensateurs 36,.
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36 et les enroulements 32, 34 du circuit d'oscillateur 10 ont une -réactance telle que larétroaction de l'oscillateur passe d'une valeur positive à une valeur négative, quand la capacité entre la'sonde 14 et la masse a atteint une certaine valeur .particulière du fait que le fluide ost arrivé au niveau B.
Quand le niveau de la matière fluide s'élève de A vers B et quand la capacité créée entre la sonde 14 et la masse est infé- rieure à la valeur particulière mentionnée ci-desuus., le cir- cuit d'oscillateur 10 produit sur la grille.26 une rétroaction suffisante pear entretenir des oscillations dans le tube de décharge 22, qui ne laisse pas passer à ce moment un courant maximum:ou presque maximum dans le circuit d'anode. Le relia
12 reste par conséquent non excité, -les contacts 70 sont fermes et le circuit de la pompe 18 est fermé.
La matière fluide con- .tinue à être refoulée dans le réservoir 16, jusqu'au moment où son niveau atteint B; à ce moment, la capacité produite dans la sonde 14 est telle que la rétroaction engendrée sur la grille 26 est insuffisante pour entretenir les oscillations et que le tube
22 devient suffisamment conducteur pour laisser passer un courant maximum ou voisin.du maximum; ce courant est alors suffisant pour exciter le relais 12 et pour provoquer l'ouverture des con- tacts 70 et du circuit de la pompe, ainsi que la fermeture des contacts 76. La fermeture des contacts 76 place le condensateur .variable 20 en parallèle avec la sonde 14, de sorte que la capa- cité de ce condensateur s'ajoute effectivement à celle créée sur la sonde 14.
Dans les dispositifs connus de ce type général, la suppres sion de l'excitation d'un relais n'actionne normalement qu'une pompe de telle aorte que, quand le niveau de la matière fluide dans le récipient s'abaisse légèrement, c'est-à-dire par exem le jusqu'en C (figure 1), la capacité de la sonde diminue suffisem ment pour que les oscillations recommencent et que le relaie
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cerde 'son excitation; il on'résulte que la pompe recommença à refouler de la matière fluide dans le réservoir.
La diffé-
Fonce entre cesdeux niveaux B et 0 est si faible que le cir- ait électronique passe continuellement de l'état oscillant à l'état non oscillant et inversement, et que la pompe et le lais passent continuellement de la position "contact" à la paillon "coupé" et inversement; il en résulte que l'usure des différents éléments augmente considérablement. pans les installations industrielles, où il est nécessaire d'avoir un débit règlé constant de la matière fluide, le réservoir indiqué en 16 sur la figure 1 peut contenir une quantité quelconque de ratière et la seule précaution-nécessaire est d'empêcher sa vidange totale.
L'addition de la capacité du condensateur variable 20 à la' capacité de la sonde 14 détruit en outre l'équilibre du
Circuit d'oscillateur 10, de sorte que le niveau de la matière fluide doit s'abaisser encore plus loin, par exemple jusqu'en
A, où la diminution de capacité de la sonde 14, depuis le ni- veau B jusqu'au, niveau A, est égale à la capacité du conden- sateur variable 20. A ce niveau, c'est-à-dire au niveau A, une rétroaction positive'et suffisante est engendrée sur la grille 26 pour entretenir des oscillations; il en résulte que le relais perd son excitation, en excitant la pompe 18 et en annihilant l'effet du condensateur variable 20 dans le circuit d'oscilla- teur 10.
La matière est pompée de. nouveau dans le réservoir 16 et le cycle se répète. le fonctionnement du mode de réalisation représenté sur la figure 2 est identique. Le niveau le plus bas de la matière est indiqua en D, tandis quo le niveau le plus haut est indiqué en E; les sondes 102, 100 coïncident respectivement avec ces niveaux. Quand la matière atteint le niveau supérieur E, elle
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produit une certaine capacité déterminée dans la sonde 100, et cette capacité détruit l'équilibre du pont capacité-in-
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ductanep,de aorte; que le tube de décharge 22a laisse passer suffisamment de courant pour exciter le relais 12a, il en résulte.,l'ouverture du circuit de la pompe et-la.fermeture du
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circui;t du condensateur variable 20a.
Quand le niveau de la ' matière s'abaisse, a partir âs la sonde 100 jusqu'à la sonde ¯ 1.0, par suite-de/la consommation S'efftctuant par'la conduite .de vidange 90a, la diminution de la capacité doit être égale
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. â, 1q valeur de la'capacité du condensaieur variable 20a pour que les oscillations se rétablissent dans le cireuit"d'oseil- latëurl0a, et que la matière fluide soit refoulée de nouveau par la pompe dans le réservoir. Il faut remarquer qu'en faisant
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varier la capacitd 4u condensateur variable 20 ou 20a on modifia le$ niveaux supérieur et inférieur de la matière fluide, puisque la différence entre ces niveaux est proportionnelle à la capa- cité de ce condensateur.
Par conséquent, si on désire avoir la différence de niveau la plus faible, on règle le condensateur variable de manière à lui donner une capacité nulle; le disposa tif de commande fonctionne alors comme s'il ne comportait pas ce. condensateur.. En réglant celui-ci avec une capacité non nulle, on augmente la différence de niveau et on peut choisir celle-ci suivant les dimensions et le genre du réservoir.
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bn a décrit les circuits ci-dessus dans le cas ou ilg sont appliques à un dispositif de-commande-présentant une sécurité contre un.niveau trop faible de la matière fluide, Autrement dit un dispositif dans lequel la fermeture du circuit de pompe est maintenue pour permettre la matière de continuer à arriver dans le réservoir 16, dans le cas d'une défaillance du tube électronique 22, du voltage du secteur ou du relais 12.
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Il eat-facile d'installer, comme on le fait d'habitude, un signal d'avertissement (non représenté) puur indiquer le mauvais fone-
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tionnoment du dispositif de commande et pour fermer une valve (non représentée) de. manière à arrêter complètement le fonc- tiennement du dispositif.
Cette caractéristique de sécurité contre un trop faible niveau'est généralement incorporée au dispositif de commande décrit ci-dessus, dans les applications qui exigent qu'une certaine quantité de 'matière se trouve con- stamment dans un réservoir, mais dans lesquelles le débordement 'de la matière en; dehors du réservoir ne présente pas d'impor- ,tance: Au contraire,- une sécurité contre un niveau trop élevé peut être réalisée pour les applications, qui exigent l'absence de débordement, mais dans lesquelles la vidange complète du récipient- nepeut avoir que des conséquences négligeables.
On a représenté sur la figure 3 un dispositif de commande conforme à l'invention et comportant une sécurité contre les niveaux trop élevés. Le circuit est analogue en principe à celui représenté sur la figure 1 et on a utilisé les mêmes nombres de référence, quand cela était nécessaire, pour désigner des parties correspondantes; on a considéré qu'il %l'était pas utile' de décrire de nouveau en détail ce circuit.
Le circuit de'la figure 3 diffère cependant de celui de la figure 1, du fait que sur la figure 3 le condensateur de rétroaction 31 est connecté à la partie supérieure de l'enroulement 32. qu'une bobine de réactance 33 de fréquence radio est incluse dans le circuit d'anode, et enfin qu'on a inversé le rôle du rais 12, qui est sollicité par un ressort 79 ie manière à ouvrir normalement le circuit de la pompe.
Le concenaateur $1 'est utilisé pour court-circuiter un , .partie de 1 énergie de fréquence radio du circuit d'anode vers l'extrémité opposée (par rapport au circuit de la figure 1) de la bobine d'inductance 29 de l'oscillateur. De cette manière, on inverse le rôle du changeront do capacité sur la sonde 14, en inversant les rôles dos deux enroulements 32, 34 de la bobine
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29 de l'oscillateur.
Le tube 22 oscille maintenant quand la capacité de la sonde 14 augmente et cesse d'osciller quand .,cette capacité ;diminue. Le courant de l'anode sert alors à exciter le râlais de commande 12 ou à supprimer son excitation, comme on l'a explique pour le dispositif de la figure 1. Dans le circuit de la figure.1, le relais 12. quand il n'est pas excite, ferme le circuit de la pompe pour permettre à la ma- tière fluide de.! pénétrer dans le réservoir 16; au contraire, - dans le circuit de la figure 3, le relais, 12, quand il n'est pas excite, permet la fermeture des contacts 76 et l'ouverture i .du circuit de la pompe sous l'Action du ressort 79.
FONCTIONNEMENT DU DISPOSITIF DE LA FIGURE
On suppose que le niveau du fluide se trouve en dessous du' niveau B; la capacité produite sur la sonde 14 et son effet sur le circuit d'oscillateur 10 sont insuffisants pour mainte- nir sur la grille 26 une rétroaction négative capable d'entre- tenir des oscillations dans le tube 22. Par conséquent, un . courant maximum ou presquememaximum passe dans le circuit d'anode, provoque l'excitation du relais 12 et par conséquent . la fermeture du circuit de la .pompe 18.
La matière fluide continue donc à être refoulée par la pompe dans le réservoir
16, jusqu'au moment où elle atteint le niveau B; à ce moment la valeur de la capacité de la sonde 14 est suffisante pour entretenir des oscillations dans le tube 22 et empêcher celui- ci d'être conducteur.' Le tube 22 se trouvant dans cette con- dition, le relais 12 perd 'son excitation, ouvre les contacts
70, puis ferme les contacts 76.pour connecter le condensateur variable 20 en parallèle avec la sonde 14.
Cette capacité étant'ajoutée celle développée sur la sonde 14, le niveau de la matière fluide-doit tomber jusqu'à A, pour diminuer la capacité du circuit d'oscillateur 10 et permettre autube 22 de devenir de nouveau conducteur de manière à exciter le relaire
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12 et actionner la pompe 18.
Dans le cas d'une défaillance du.tube 22, du voltage du secteur ou du' relais 12, celui-ci, perd con excitation pour empêcher.la matière fluide de s'écouler dans le réservoir .16. Dans ces conditions, lamatière fluide peut s'échapper d'elle-même à travers la conduite de vidange 90 et on évite le débordement du réservoir 16.
' -,Il apparaîtra, aux techniciens qu'on peut apporter de nombreuses modifications aux différents dispositifs décrits ici, pans sortir,pour'cela du domaine de l'invention.
..'REVENDICATIONS.
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