<Desc/Clms Page number 1>
" Perfectionnement aux indicateurs de niveau de liquidé."
L'invention concerne un indicateur de niveau de liquide du type qui comprend un corps, par exemple un flotteur pouvant tourner autour d'un axe fixe essentiellement parallèle à la surface du liquide, sous l'influence du couple dù au déplacement du corps dans le liquide et d'un couple direc tionnel antagoniste, pouvant être celui exerce par le poids du corps ou un couple extérieur, exercé par exemple au moyen d'un ressort.
Il existe des indicateurs de niveau de liquide de ce type dont la construction est telle qu'un corps mobile rotatif pivote instantanément autour de son axe, depuis une position extrême inférieure jusqu'il une position extrême supérieure, quand la surface du liquide atteint un certain niveau prédéterminé et revient instantanément de la position extrême supérieure à la position extrême inférieure, lorsque le liquide atteint un second niveau prédéterminé, inférieur
<Desc/Clms Page number 2>
à celui mentionna en premier lieu.
Ce fonctionnement d'un indicateur de niveau de liquide est avantageux quand il doit indiquer que la surface du liquide atteint un certain niveau maximum ou minimum, ou passe à un niveau prédéterminé, car il donne une indication très précise avec un ample mouvement du corps rotatif facile à déceler. Avec un fonctionnement de ce type, le corps mobile pivote également d'une position extrême à l'autre sous l'influence d'un effort appréciable pouvant s'utiliser pour manoeuvrer des dispositifs de contact ou des dispositifs similaires afin d'indiquer la position du corps. Les indicateurs de niveau de liquide du, type mentionné ci-dessus et fonctionnant* comme décrit étaient auparavant d'une construction relative- ment compliquée et enoombrante.
En outre, les corps mobiles rotatifs de ces anciens indicateurs avaient une forme telle qu'il était difficile de déterminer par le calcul les couples par rapport à l'axe du corps des à son déplacement et à son poids.'La fabrication et le montage rotatif du corps mobile étaient dans certains cas plutôt compliqués, en raison de la forme même de celui-ci. te but de l'invention est donc de fournir un indicateur de niveau de liquide du type ci-dessus et du fonctionnement décrit, qui n'a pas les inconvénients des anciens indicateurs connus du même type.
Compte tenu de ce but, un indicateur de niveau de liquide suivant l'inven- tion comprend un corps mobile monté rotativement, ayant une section transversale essentiellement constante et ayant essentiellement la forme d'un secteur circulaire dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation du corps, qui est écarté du centre géométrique de celui-ci vers le sommet du seoteur circulaire. Avec un corps mobile de cette forme, le calcul des couples agissant sur celui-ci, par suite de son déplacement et de son poids, se réduit au calcul des
<Desc/Clms Page number 3>
couples correspondants autour de l'axe de rotation pour la surface de la section transversale en forme de secteur circulaire. Un corps mobile ayant la forme définie ci-dessus est aussi relativement facile 4 fabriquer.
Le corps mobile rotatif peut être creux et consister en une coquille étanche mince ou être massif et en une matière ayant une densité plus faible que celle du liquide, de manière fonctionner comme un flotteur. Le corps peut toutefois églament être massif et fait d'un matériau plus dense que le liquide.
Dans la suite, on décrira davantage l'invention en se reportant au dessin- annexé, où les figures 1,2 et 3 montrent schématiquement, à titre d'exemple, trois corps mobiles rotatifs différents, pouvant s'utiliser dans un indicateur de niveau de liquide suivant l'invention et vus suivant une direction parallèle à leur axe.de rotation ; les figures 4,5, 6 et 7 montrent une construction d'indicateurs de niveau de liquide suivant l'invention, comprenant un corps mobile rotatif du type représenté à la figure 3.
Les figures 4 et 5 montrent l'indicateur de niveau aveo le corps mobile dans sa position extrême supérieure et inférieure, respectivement, tandis que les figures 6 et 7 montrent l'indicateur avec le corps mobile dans les mêmes positions, mais représenté partiellement en coupe, de manière à exposer l'arrangement du dispositif de contact manoeuvré par cet indicateur.
Le corps mobile rotatif 1, destiné à un indicateur de niveau de liquide selon l'invention et représenté schéma- . tiquement à la figuré 1, a une section transversale constante dans des plans perpendiculaires à son axe de rotation et ayant la forme d'un secteur circulaire dont 1.'angle au centrer est inférieur à 90 . Le corps peut tourner autour
<Desc/Clms Page number 4>
d'un axe horizontal fixe 2 passant par le centre du secteur circulaire. Dans un but de simplicité, on suppose également que le corps 1 est équilibré autour de son axe 2, par exemple au moyen d'un contrepoids 3 ou d'un organe similaire.
La gravité ne peut donc exercer aucun couple sur le corps autour de son axe. Le corps peut pivoter entre deux positions, extrêmes fixes, marquées schématiquement dans le dessin par deux butées limites fixes 4 et 5. Quand le corps se trouve dans la position extrême intérieure, la bissectrice 6 du 'secteur 'circulaire est quelque peu inclinée par rapport à la ''.verticale. Le corps est affecté par un couple directionnel exercé par exemple au moyen d''un ressort 7, représenté schématiquement seulement au dessin, qui tend à faire pivoter le corps en sens inverse des aiguilles d'une montre vers sa butée limite inférieure 4.
Quand la surface du liquide se trouve complètement sous le corps et qu'aucune partie de celui-ci n'est immergée, il est évidemment maintenu dans sa position extrême inférieure par le couple direction- nel dû au ressort 7. Quand la surface du liquide s'élève de ; manière à couvrir une partie du corps 1, celui-ci est évi- demment sollicité par un couple dans le sens des aiguilles d'une montre, égal au produit du déplacement de la partie immergée du corps et de la distance perpendiculaire entre l'effort de déplacement et l'axe de rotation 2. Ce couple de déplacement augmente évidemment quand la surface du liquide monte et on admet que le couple de déplacement devient égal au couple directionnel exercé par le ressort quand la surface du liquide atteint le niveau 8 indiqué dans le dessin.
La position extrême inférieure, dans laquelle corps 1 repose contre la butée limite 4, devient alors un position instable pour le corps qui pivote instantanémen: et automatiquement autour de l'axe 2, jusque la positior extrême supérieure, contre la butée limite 5. Ceci est
<Desc/Clms Page number 5>
au fait que quand le corps 1, avec la surface du liquide .au niveau 8 pivote depuis la butée limite inférieure 4 vers la butée limite supérieure 5, le couple de déplacement augmente de manière continue et sans interruption.
Le dépla- cement de la partie immergée du corps 1 diminue certainemnt quelque peu, mais la distance perpendiculaire de l'effort de déplcement à l'axe de rotation 2 augmente dans une mesure considérablement plue grande, et en conséquence, le couple de déplacement est plus grand quand le corps est dans sa position extrême supérieure que quand il se trouve dans sa position extrême inférieure. Une condition de ce fonctionnement est que le ressort 7 exerce un couple directionnel restant essentiellement constant quand le corps pivote de la position extrême inférieure à la position extrême supérieure ou qui, tout au moins, augmente plue lentement que le couple de déplacement, de telle aorte que quand le corps atteint sa position extrême supérieure, le couple de déplacement est supérieur au couple directionnel.
Au niveau de liquide 8, le corps rotatif pivote donc instan- tanément de la position extrême inférieure vers la position extrême supérieure où il est maintenu par un certain couple déterminé par la différence entre le couple de déplacement et le couple directionnel dans cette position. Un nouveau relèvement du niveau du liquide ne provoque évidemment aucun changement dans la position du corps. Un abaissement du niveau depuis le niveau 8 a toutefois pour résultat une diminution du couple de déplacement et quand le niveau du liquide atteint un niveau prédéterminé quelque peu inférieur, le couple de déplacement est une fois de plus égal au couple directionnel.
A ce second niveau du liquide, la position extrême supérieure devient une position instable pour le corps et il pivote instantanément et automatiquement vers la
<Desc/Clms Page number 6>
position extrême inférieure, contre la butée limite 4. fendant ce mouvement, le couple de déplacement diminue évidemment de manière continue et sans interruption, tandis que 10 couple directionnel exerce par le ressort 7 reste constant ou diminue plus lentement que le couple de dépla- cement de aorte qu'il est supérieur à ce dernier quand le corps 1 atteint sa position extrême inférieure.
Ci-dessus, en vue de la simplicité, on a supposé que le poids du corps 1 est équilibré autour de l'axe 2 par le contrepoids 3, de aorte que la gravité ne peut exercer aucun couple sur le corps 1 autour de l'axe 2.
Cette condition n'est toutefois pas nécessaire, et le dispositif fonctionne de la manière décrite ci-dessus, même si le corps 1 n'est pas complètement équilibré autour de l'axe 2, mais est influencé par un couple autour de cet axe, dù au poids du corps et affectant évidemment celui-oi dans le môme sens que le couple directionnel du ressort 7.
Toutefois, ce couple dû à la gravité varie essentiellement dans la même mesure que le couple de déplacement quand le corps pivote autour de ces deux positions extrêmes.
La position extrême supérieure du corps doit être choisie par rapport aux niveaux du liquide auxquels il doit pivoter d'une position extrême à l'autre, de telle manière que le couple de déplacement agissant sur lui augmenté sans interruption, quand il pivote depuis sa position extrême inférieure jusqu'à sa position extrême supérieure, à ces niveaux de liquide, c'est-à-dire de manière que le couple de déplacement ne passe pas par un maximum pendant ce mouvement du corps 1.
Un maximum du couple de déplacement pendant ce mouvement devrait évidemment avoir pour résultat que le corps ne pivoterait pas instantanément pour revenir de la position extrême supérieure à la position extrême supérieure quand la surface du liquide s'abaisse jusqu'au
<Desc/Clms Page number 7>
niveau de manoeuvre inférieur, mais le corps suivrait pendant un certain temps le niveau de liquide dans eon mouvement de descente avant de pivoter instantanément et automatiquement jusqu'à la position extrême inférieure.
La limite supérieure du mouvement du corps peut-se déterminer théoriquement ou expérimentalement, mais on peut dire en général que sa position extrême supérieure doit être telle que, s'il se trouve dans celle-ci et que la surface du niveau est à la cote à laquelle le corps doit pivoter vers la position extrême inférieure, une partie substantielle de la surface , latérale plane supérieure 9 de celui-ci soit encore immergée.
Comme il est possible d'équilibrer le poids du corps
1 autour de l'axe de rotation 2, il est évident qu'on peut choisir arbitrairement la densité du corps indépendamment de, la densité du liquide.
Dans la construction d'un indicateur de niveau de liquide suivant l'invention, représentée sohématiquement à la figure 2, le corps mobile rotatif 10 a une section transversale constante dans des plans perpendiculaires à son axe de rotation et en forme de secteur circulaire, avec un angle au centrer qui est supérieur à 180 , mais inférieur à 270 . De préférenoe, l'angle au centre du secteur circulaire a une valeur plus proche de 180 que de
270 . Le corps peut tourner autour d'un axe horizontal fixe
11 passant par le centre du seoteur circulaire, entre deux positions extrêmes déterminées par les butées limites fixes
12 et 13, représentées schématiquement au dessin. On admet que le corps a une densité uniforme.
Quand aucune partie du corps n'est immergée dans le liquide, celui-ci est main- tenu dans sa position extrême inférieure par le couple dù à son poids autour de l'axe 11. Quand la surface du liquide monte et que la partie inférieure du corps 10 s'immerge, un couple de déplacement antagoniste essaye de le faire tourner
<Desc/Clms Page number 8>
contre l'action du couple dù à la gravité, vers la position extrême supérieure. On suppose que quand la surface du liqui- de atteint le niveau 14 représenté au dessin, le couple de déplaoement est exactement égal au couple dû à la gravité.
Cette condition signifie que Sv 2Sk, où Sk est la densité ,, du corps et Sv la densité du liquide. En conséquence, au niveau 14 du liquide, la position extrême inférieure devient instable pour le corps 10 et il pivote automatiquement et instantanément vers sa position extrême supérieure, contre la butée limite 13. Pendant le mouvement de pivotement du corps, le couple de déplacement agissant dans le sens de la rotation de celui-ci diminue certainement de manière continue quand le corps pivote pour sortir de l'eau. En même temps toutefois, le couple autour de l'axe .11, dû au poids du corps, diminue plus rapidement que le couple de déplacement et la différence entre ce dernier et le couple dû à la gravité augmente donc de manière continue quand le corps pivote de sa position extrême inférieure vers sa position extrême supérieure.
Dans cette dernière position, le couple de déplacement est donc supérieur au couple dû à la gravité, si la surface du liquide est en 14. Si le niveau du liquide est ensuite abaissé, le couple de déplacement diminue évidem- ment et quand la surface du liquide atteint un niveau quelque peu inférieur, il sera une fois de plus égal au couple dû à la gravité et le corps pivotera instantanément et automa- tiquement pour revenir de sa position extrême supérieure à sa position extrême inférieure.
Pendant ce mouvement, le couple de déplacement aussi bien que le couple dû à la gravité augmentent, mais ce dernier augmente plus rapidement que le premier, de sorte que, dans la position extrême infé- rieure, le couple dû à la gravité est supérieur au couple de déplacement quand la surface du liquide se trouve à ce niveau inférieur.
<Desc/Clms Page number 9>
Dans la construction représentée à la figure 3 également, le corps mobile rotatif 15 a une sectin trans vernal* essentiellement constante dans des plane perpendi-
EMI9.1
culaires a l'axe du corps et affecte '8.nti.llem.nt la force d'un acteur circulaire où toutefois l'angle au
EMI9.2
centre ) est inférieur 11 180 et up.Sr1.u.r iL z.
Le corps ont monté relativement autour d'un axe horizontal fixe 16, passant par un point situé sur la bissectrice 17 du secteur entre le comment de celui-ci et le centre de sa surface Le corps 15 peut tourner autour de l'axe 16, entre une position extrême inférieure déterminée par la butée limite 18 où la face plane inférieure 19 du corps est verticale, et une position extrême supérieure, déterminée par la butée limite fixe 20, oû la face plane supérieure 21 du corps est verticale En vue de la technique de fabrication à utiliser et pour d'autres raisons pratiques,
il est préférable de modifier la section transversale du corps 15 de manière qu'elle s'écarte du secteur de cercle vrai de la manière Indiquée 4 la figure 3, où la face courbe 22 de la section transversale est un arc de cercle dont le centre est sur l'axe 16 et dont le rayon est R et où le sommet de la section transversale est arre ii en un arc de cercle 23, de rayon r, ayant son centre sur l'axe 16. Les côtés droits 19 et 21 de la section transversale sont tangents à l'arc de cercle 23.
Cette modification de la forme de la section transversale à partir d'un secteur circulaire vrai n'a pas d'influence essentielle sur le fonctionnement du corps 15, mais offre l'avantage que la surface courbe 22 de celui-ci se déplace dans le sens de son propre prolongement, quand le corps tourne autour de l'axe 16 et que les deux butées limites fixes 20 et 18 peuvent consister chacune en une simple paroi plane verticale qui n'empêche pas le corps de tourner autour de cet axe.
<Desc/Clms Page number 10>
cette forme de l'invention fonctionne exactemetn de la même façon que les deux constructins décrites précé demment.
En vue de la simplicité, on suppose que le corps 15 est massif et homogène, de sorte que son centre de gravite coïncide avec son cendre géométrique qui se situe entre l'axe 16 et la surface courbe 22. le corps sera donc maintenu dans su position extrême inférieure par un couple direction- nel exerçât dans le sens inverse des aiguilles d'une contre, par son propre poids, aussi longtemps que le couple de déplacement agissant dans le sens des aiguilles d'une contre autour de l'axe 16 est inférieur au couple de 4 la gravité,
On admet que le couple de déplacement sera égal à ce dernier quand la surface du liquide atteindra le niveau 24 du dessin.
A ce niveau du liquide, la position extrême inférieure deviendra une position instable pour le corps 15 qui pivotera instantanément et automatiquement vers sa position extrême supérieure. Fendant ce mouvement,, le couple de déplacement augmente continuellement,, de aorte que dans la position extrême supérieure, il est supérieur au couple dû à la gravité Si la surface du liquide s'abaisse ensuite jusqu'à un niveau quelque peu inférieur, le couple de déplacement devient une fois- de plus égal au couple dû à la gravité dans la position extrême supérieure du corps qui pivotera instantanément et automatiquement pour revenir à sa position extrême inférieure.
Pendant ce mouvement, le couple de déplacement diminue con- tinuellement, de sorte que dans la position extrême inférieu- re, il est inférieur au couple dû à la gravité.
Comme le mouvement de pivotement du corps entre ces deux positions extrêmes est àymétrique par rapport au plan horizontal passant par l'axe 16, le couple dû à la gravité a évidemment la même valeur quand le corps se trouve dans sa position extrême inférieure que quand il se trouve dans sa position extrême supérieure. Si l'angle de
<Desc/Clms Page number 11>
rotation 1800 -)Ventre les deux positions extrêmes n'est pas trop grand, la variation du couple dû à la gravité pandant le mouvement du corps sera également comparativement faible.
Théoriquement, cette variation est toutefois désavantageuse et il peut donc être préférable d'équilibrer le corps autour de l'axe 16, de manière que son centre de gravité se situe sur cet axe et en même temps d'assurer le couple directionnel nécessaire en sens inverse des aiguilles d'une montre, autour de l'axe 16, au moyen d'un ressort ou d'un dispositif simi- laire ayant une caractéristique telle que ce couple direction- nel reste essentiellement constant et indépendant de la position du corps 15.
Il n'est donc pas nécessaire que ce dernier soit homogène, mais il peut être creux et consister en une coquille étanche, La position de l'axe de rotation 16 détermine la valeur de l'hystérésis de l'indicateur de ni- - veau, o'est-à-dire la distance entre le niveau du liquide auquel le corps pivote de sa position extrême inférieure vers sa position extrême supérieure et le niveau de liquide inférieur auquel il revient de sa position extrême supérieure à sa position extrême inférieure.
Plus l'axe de rotation 16 est rapproché du centre géométrique du corps, plus grande est l'hystérésis, jusqu'à ce que finalement, le corps ne fonctionne plus de la manière désirée et plus l'axe 16 est rapproché de l'extrémité en pointe de la section transversale, plus faible est l'hystérésis, jusqu'à ce qu'elle disparaisse complètement et que le corps 15 tourne continuellement autour de l'axe 16 avec les mouvements verticaux de la surface du liquide. Les limites de la position de l'axe de rotation 16 devraient être celles entre lesquelles r/r + R se situe entre 0,15 environ et 0,35 environ.
De préférence, l'axe 16 est disposé de telle façon que la distance r à l'extrémité en pointe de la section transversale représente environ 25 de la distance totale R + r entre cette extrémité en pointe
<Desc/Clms Page number 12>
et la face courbe 22.
D'angle formé entre les deux faces planes 19 et 21 du corps devrait être plus grand que 130 et se situer, de préférence, à 140 environ:
Les figures 4 et 5 montrent une forme de réalisation pratique d'un indicateur de niveau de liquide suivant l'in vention, équipé d'un corps mobile rotatif du type représenté ' ' à la figure 3. A la figure 4, la surface du liquide se situe au-dessus du niveau de commutation supérieur et le corps rotatif est donc dans sa position extrême supérieure, tandis qu'à la figure 5, la surface du liquide est en-dessous du niveau de commutation inférieur et le corps rotatif est donc ' dans sa position extrême inférieure.
Comme le montrent les figures 4 et 5, l'indicateur de niveau de liquide est cons- titué par une plaque de base 25, pouvant être attachée à une paroi verticale dans un réservoir du liquide où le niveau de celui-ci doit être indiqué. De préférence, la plaque de base 25 est montée par-dessus une ouverture de la paroi dans laquelle peuvent être tirés des conducteurs se dirigeant vers le.dispositif émetteur de signaux de l'indicateur.
Deux plaques de support verticales parallèles 26 et 27 sont montées sur la plaque de base. Le corps rotatif 15 est arrangé; entre ces deux supports, avec son arbre 16 supporté dans les plaques 26 et 27. Ces dernières ont, de préférence, une forme leur permettant de recouvrir la plus grande partie des deux parois extrêmes du corps 15 de manière à protéger celui-ci contre des dommages éventuels. Dans la forme représentée de l'invention, la surface courbe 22 du props 15 n'est pas cylindrique mais sphérique, avec son centre de courbure situé sur l'axe de rotation 16.
Cette forme de la surface 22 n'a toutefois aucune influence essentielle sur le fonctionnement de l'indicateur de niveau, mais résulte surtout du procédé de fabrication à utiliser et de considérations esthétiques.
<Desc/Clms Page number 13>
Les figures 6 et 7 montrent le même Indicateur de niveau qu'aux figures 4 et 5 et dans les mêmes positions, mais avec certaines parties représentées en coupe pour exposer l'arrangement du dispositif générateur de signaux de l'appareil. Dans cette forme d'exécution de l'invention, le dispositif générateur de signaux est un interrupteur électri- que 28 monté dans la plaque de base 25.
L'organe de contact mobile de l'interrupteur peut être actionna magnétiquement Les conducteurs venant de l'interrupteur 28 quittent l'indi- cateur de niveau par l'arrière de la plaque de base. j Un aimant permanent 29, pour la manoeuvre de l'interrupteur ' 28, est monté à l'intérieur du corps rotatif creux 15, près de l'extrémité inférieure de la face plane inférieure 19 de celui-ci. Quand le corps se trouve dans sa position ' extrême supérieure, l'aimant 29 n'affecte pas l'interrupteur 28 qui est ouvert.
Quand la surface du liquide s'abaisse sous le niveau de commutation et que le corps 15 pivote instanta- nément de la position extrême supérieure à la position extrê- me inférieure, l'aimant permanent 29 se rapproche de signaux ' rupteur 28 qui se ferme. Un dispositif générateur de signaux de ce type offre l'avantage qu'aucun contact mécanique n'est nécessaire entre le corps rotatif 15 et celui-ci, de sorte que la plaque de base 25 peut être complètement scellée. Il est évident toutefois qu'on peut utiliser dans un indicateur de niveau de l'invention d'autres types de générateurs de signaux répondant aux mouvements du corps rotatif 15. A titre d'exemple on peut dire que d'excellents résultats opératoires ont été obtenus avec un indicateur de niveau de liquide construit suivant les figures 4 à 7.
Dans cet indicateur, le corps rotatif creux est fait d'une mince coquille et pèse 24 grs.
La surface sphérique 22 du corps a un rayon de courbure R = 30 mm et le centre de courbure est situé sur l'axe de rotation 16.
<Desc/Clms Page number 14>
La distance r entre l'axe de rotation 16 et l'extrémité en pointe de la section transversale du corps est de 10 mm et l'ange formé entre les deux surfaces ' latérales planes 19 et 21 du corps est de 140 environ.
Un matant permanent 29, du poids de 4 grs environ, est monté à l'intérieur du corps 15, près de la paroi plane inférieure 19 de celui-ci à une distance de 7 mm environ de l'extrémité inférieure de celle-ci, Pour un liquide ayant une densité de 0,8, le corps 15 est passé de sa position extrême supérieure à la position extrême inférieure, a un nixeau du liquide passant par l'axe de rotation 16, tandis que son mouvement en sens opposé, de la position extrême inférieure à la position extrême supérieure, s'effectue à un niveau situé à 4 mm environ plus haut.
Tour un liquide ayant une densité de 1, le passage de la position extrême supérieure à la position extrême inférieure \ se produit à un niveau du liquide situé à 2 mm environ soue l'axe de rotation, tandis que le passage de la position extrême inférieure à la position extrême supérieure a lieu à un niveau du liquide se situant à 3 - 4 mm environ plus haut.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.