Procédé de mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir étanche
et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
La présente invention a pour objets un procédé de mesure du niveau d'un liquide contenu dans un réservoir étanche, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La mesure du niveau du liquide contenu dans un réservoir se fait souvent par la détermination de la poussée qu'exerce le liquide sur un corps partiellement immergé. Ce corps peut prendre la forme d'un cylindre suspendu verticalement à un point d'appui. La masse de ce corps étant égale à M, on mesure la réaction Q exercée sur le point d'appui, réaction égale à la force due à la pesanteur Mg diminuée de la poussée hydrostatique HSâ due au déplacement du liquide dont le poids spécifique est égal à b par le corps de section horizontale S immergé de la hauteur H.
La formule qui donne la valeur de la réaction Q est la suivante:
Q = Mg - HS6 (1)
Lorsque le réservoir doit etre maintenu entièrement fermé et cela de façon étanche, la transmission des forces à l'extérieur du réservoir présente des difficultés que l'on a résolues dans certains cas en utilisant des circuits électriques. Toutefois, une telle solution ne convient pas en milieu inflammable ou explosif.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif permettant d'effectuer une mesure précise du niveau du liquide indépendamment de la pression régnant à l'intérieur du réservoir en n'utilisant pour la transmission des valeurs à mesurer que des organes mécaniques et en assurant l'étanchéité complète du réservoir.
Pour cela, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on équilibre un équipage mobile soumis à la poussée d'un ressort et à la résultante du poids et de la poussée hydrostatique s'exerçant sur une masse partiellement immergée dans le réservoir, au moyen d'une force pneumatique obtenue par une pression d'air et agissant sur ledit équipage mobile de façon à maintenir ce dernier dans une position déterminée, et en ce qu'on mesure la pression d'air pour laquelle l'équipage mobile se trouve dans ladite position.
Le dispositif est caractérisé en ce que l'équipage mobile comprend un bras pivotant situé hors du réservoir et une tige reliant le bras pivotant à la masse partiellement immergée et en ce que deux soufflets opposés fixés de façon étanche chacun par une de leurs extrémités à la tige et par l'autre à un élément fixe solidaire de la paroi du réservoir et communiquant tous deux avec l'intérieur du réservoir, assurent l'étanchéité de ce dernier au passage de la tige, de façon telle que les actions qu'ils exercent sur la tige se compensent exactement.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, un mode de mise en oeuvre du procédé. Il représente deux formes d'exécution différentes du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe partielle de la première forme d'exécution, et
la fig. 2, une vue analogue de la seconde forme d'exécution.
Comme on le voit sur la fig. 1, dans une pièce de fonderie 1 est articulé en 0, sur le roulement à billes 2, un levier 3 qui reçoit en A la résultante de la force du ressort 4 et du soufflet 5 rempli d'air à la pression d'équilibre telle que définie ci-après.
En B le levier reçoit, par l'intermédiaire d'un roulement à billes 6, la résultante de la pesanteur exercée par l'équipage mobile 7, ici constitué par un cylindre vertical non représenté, et de la poussée hydrostatique, et également la résultante des forces élastiques et de la pression exercée par des soufflets 8 et 9 permettant de réaliser l'étanchéité entre l'intérieur du réservoir et l'atmosphère.
Comme ces deux soufflets sont identiques et soumis à la même pression, grâce au tube 10 qui met en communication l'intérieur du soufflet 8, du soufflet 9 et du réservoir, cette dernière résultante est nulle, et en définitive le levier 3 ne reçoit en B que la résultante du poids du plongeur et de la poussée hydrostatique.
Soit Q la force exercée en B à la distance L de l'axe O, F la force de rappel du ressort 4, s la section effective du soufflet 5, P la pression dans le soufflet à l'équilibre, et l la distance O - A.
On a;
Q= (F - Ps) (2)
L
Rapprochant cette relation de la relation (1), on en tire:
Mg-HS#=l/L(F-Ps) (3)
P@ étant la pression de référence désirée correspondant au niveau minimum du liquide dans le réservoir, on ajuste F pour satisfaire l'équation:
L
F I Mg t P,s (4)
et l'on a: H is P-P0 (5)
LS ô
On voit que la variation de la pression d'air
P- P, dans le soufflet est proportionnelle à la hauteur immergée H du plongeur et à la densité ô du liquide. La pression P est réglée automatiquement à une valeur convenable, telle que le levier 3 demeure dans sa position de référence.
On utilise à cet effet, par exemple, un relais pneumatique, dit sans fuite, classique, qui peut d'ailleurs avantageusement être logé à l'intérieur du soufflet 5.
L'alimentation en air comprimé dans le soufflet 5 se fait par l'orifice 11. Le réglage de la tension du ressort 4 se fait au moyen du capuchon fileté 12 en vue de satisfaire l'équation (4).
Un système de vis 13 et de contre-écrou 14 permet de régler la position de référence du levier 3 en déplaçant le soufflet 5 parallèlement à son axe.
D'autre part, la pièce 15, qui contient le ressort 4 et le soufflet 5, peut coulisser parallèlement à l'axe 3, de façon à régler l'éloignement du point d'appui A, c'est-à-dire à ajuster 1 à la valeur convenable pour que l'indication du manomètre couvre la gamme de mesure de niveau désirée, compte tenu de la valeur de la densité ô du liquide.
Comme on le voit sur la fig. 2, dans une pièce de fonderie 1 est articulé en O, sur le roulement à billes 2, un levier 3 qui reçoit en A la résultante de la force du ressort 4 et du soufflet 5 rempli d'air comprimé à la pression d'équilibre, telle que définie précédemment.
En B, le levier reçoit la résultante des forces de pesanteur exercée par l'équipage mobile ici constitué par un cylindre vertical 16, suspendu à l'anneau 17, de la poussée hydrostatique et de la résultante des forces élastiques et de pression exercée par les soufflets 8 et 9 dont les intérieurs sont mis en communication entre eux et avec l'intérieur de la cuve par le tube 10 auquel ils sont soudés.
Le soufflet 9 est soudé excentré par rapport à l'axe 18 du soufflet 8. L'ensemble constitué par le cylindre 16, le crochet 17, les soufflets 8 et 9, le tube 10, peut être orienté autour de l'axe 18 du tube 10 et ainsi la distance L' entre l'axe 19 du soufflet 9 et l'axe O peut être réglée.
Un système de vis 20 et un joint 21 permettent ensuite d'immobiliser d'une façon étanche cet ensemble dans la pièce 1 et, de même, une pièce non figurée permet de solidariser le tube 10 et le levier 3, par pincement en B du tube 10.
Si L est la distance OB de l'axe O à l'axe 18 du soufflet 8, si P est la pression qui règne dans les deux soufflets 8 et 9, de sections effectives respectives S et S', le moment résultant des forces de pression développées dans les soufflets 8 et 9 par rapport à l'axe
O, sera:
M = PSL - PS'L' P P(SL - S'L')
La pression n'interviendra pas si l'on règle la lon
gueur L' de façon que: L'= L
S'
REVENDICATIONS
I.
Procédé de mesure du niveau d'un liquide contenu dans un réservoir étanche, caractérisé en ce qu'on équilibre un équipage mobile soumis à la poussée d'un ressort et à la résultante du poids et de la poussée hydrostatique s'exerçant sur une masse partiellement immergée dans le réservoir, au moyen d'une force pneumatique obtenue par une pression d'air et agissant sur ledit équipage mobile de façon à maintenir ce dernier dans une position déterminée, et en ce qu'on mesure la pression d'air pour laquelle l'équipage mobile se trouve dans ladite position.