Jauge pneumatique de niveau pour liquides
La présente invention a pour oEet une jauge pneu matique de niveau pour liquides, munie d'un flotteur et d'un palpeur contrôlant un circuit pneumatique de déplacement de la jauge, et un circuit pneumatique de freinage.
Le brevet belge No 630216 décrit un appareil de mesure pour déterminer le niveau de liquides, dans lequel un jet de gaz est projeté contre un flotteur porté par le liquide au moyen d'une buse fixe.
Le flotteur comporte une surface d'impact rigide contrôlant la section de l'orifice de la buse, oette surface étant montée de manière non rigide sous la buse.
En particulier, la surface d'impact est constituée, selon le brevet belge No 630216, par la a face supérieure d'un palpeur qui est monté de manière à avoir une course de déplacement axial limitée en aval de la buse, dans l'em- bouchure convenablement prolongée du oanal d'écoulement. L'extrémité inférieure du palpeur repose librement sur le flotteur.
Dans la réalisation préférée de la jauge, le palpeur contrôle deux circuits pneumatiques, à savoir un circuit qui commande le déplacement de la jauge (c'est-àdire l'arrt et le départ de la jauge) et un circuit qui commande la vitesse de déplacement sur les derniers millimètres de la course, quand le flotteur touche de nouveau le niveau du liquide, primitivement abaissé. On distingue ci-après les deux circuits en question par circuit de déplacement et circuit de freinage.
La présente invention a trait à un perfectionnement de la jauge pneumatique du type décrit ci-dessus et plus spécialement à une nouvelle réalisation mécanique de l'ensemble flotteur-palpeur. Dans l'appareil Idécrit plus haut, le palpeur avait la forme d'une goupille massive munie e d'un piston contrôlant les circuits de déplacement et de freinage.
La jauge pneumatique, objet de l'invention, est caractérisée par le fait que le flotteur est monté librement autour d'un arbre fixe dans une charnbre de mesure de la jauge disposée dans la partie inférieure de celle-ci et destinée à tre immergée avec son fond perforé dans le liquide dont le niveau est à mesurer, que le palpeur est constitué d'une palette mobile, articulée à la paroi de la chambre au-dessus du flotteur et reposant avec sun extrémité libre sur un plateau de contrôle du flotteur, et que les circuits de déplacement et de freinage de la jauge débouchent, à travers les buses montées dans ladite cham bre, sur les faces latérales de e la palette, et à une distance réglable de celles-ci.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution ainsi qu'une variante de détail de la jauge, objet de l'invention:
la fig. 1 est une coupe longitudinale de la jauge selon la ligne I-I de la fig. 2;
la filg. 2 est une vue en plan de la jauge montée dans un tube de guidage;
la fig. 3 est une coupe horizontale à travers les buses de la jauge, le long de la ligne III-III de la fig. 1, et
la fig. 4 est une coupe verticale à travers la jauge le long des lignes IV-IV de la fig. 3;
la fig. 5 est une vue en plan de la jauge analogue à la fig. 2, mais permettant la distinction de la canalisation pneumatique de la jauge.
Selon les fig. 1 et 2, la jauge est constituée dle trois éléments principaux, à savoir le bâti supérieur 1, le bâti intermédiaire 2 et la cage inférieure 3. La cage et le bâti intermédiaire contiennent l'espace 4 appelé ai-dessus chambre de mesure, qui contient le flotteur S et la palette 6 (remplaçant le palpeur du brevet précité).
Les bâtis 1 et 2 sont fixés l'un à l'autre par l'intermédiaire du boulon 7, qui ancre en mme temps la tte de suspension 8 de la jauge au bâti supérieur 1. La jauge est suspendue à un câble 9 dans l'axe du tube de guidage 10 de la jauge. Ce tube est monté verticalement le long de la paroi interne de la cuve du modérateur. Son extré mité inférieure est immergée dans le modérateur. Les conduits d'alimentation de l'air r circulant dans les cir- cuits pneumatiques de déplacement et de freinage comportent les conduits 11 et 12 qui mènent l'air (comprimé) aux buses de la jauge. Comme on le voit plus clairement sur la fig. 1, le flotteur 5 est monté librement autour d'un arbre fixe 13, monté dans le fond 14 de la chambre de mesure.
La palette 6 représente l'ancien palpeur, elle est articulée à la paroi de la chambre de mesure au-dessus du flotteur.
Les circuits de déplacement et de freinage, de la jauge débouchent à travers les buses, qui sont réglables, dans ladite chambre, sur les faces latérales de la palette et à très courte distance de celles-ci.
Le bâti supérieur 1 de la jauge a la forme d'une da- che, traversée dans sa partie supérieure par trois canaux 15, 16 et 17. Le canal central 16 sert à recevoir le boulon 7 susmentionné et un manchon d'ancrage 18 de la suspension, tandis que les canaux 15 et 16 permettent le passage des conduits de l'air 11, 12. Ces conduits sont raccordés à leur extrémité supérieure à des tubes flexibles de nylon, dont-on a représenté un par le repère 19.
Vissé sur le manchon d'ancrage se trouve le capuchon 20, percé pour laisser passage au boulon à rotule 21.
Deux demi-sphères 22, 23 en téflon logent la rotule 24 dans le capuchon, formant ainsi un palier de rotule. La rotule est traversée par la goupille 25, dont les extrémités entrent dans des encoches 26 du capuchon. De cette manière la jauge est tenue librement dans l'axe vertical, d'une part, et est fixée en rotation, d'autre part.
- Le boulon à rotule 21. est vissé -dans la fourchette 27 fixée au câble 9 (ruban INVAR) par l'intermédiiaire des vis 28. L'écrou 29 assure la partie vissée du boulon sur la fourchette.
Le bâti intermédiaire 2 de la jauge a également la forme d'une cloche et possède quatre canaux et cinq per çages dans sa partie supérieure. Les canaux, dont la fig. 1 n'en représente que deux, repérés par les chiffres 30 et 31, amènent l'air comprimé à leurs buses. De ces buses également deux seulement sont représentées sur la fig. 1, à savoir les buses 32 et 33. Les détails ressortent plus clairement des fig. 3 et 5, qui sont décrites plus bas.
Des cinq perçages susmentionnés - on n'en voit que trois, repérés 34, 35 et 36. Ils possèdent des filetages pour recevoir les vis 37 à 40 (deux étant visibles sur la fig. 1) et le boulon 7. Les vis fixent un couvercle 41 sur le bâti, qui couvre une plaque d'étanchéité 42. Le couvercle 41 fait office de paroi supérieure des deux canaux rectangulaires 43, 44 aménagés dans la partie supérieure du bâti 2. Ces canaux communiquent, d'une part, avec les quatre canaux verticaux (voir références 30 et 31) et, d'autre part, avec les deux conduits d'air 11, 12 (voir également la fig. 5).
Chacun des conduits d'air 11, 12 possède en bas un filetage 45 et une bride 46, le premier servant à visser le conduit dans un contre-filetage 48 du couvercle, la deuxième servant d'épaulement pour l'anneau d'étanchéité 49.
Montée autour de l'arbre 50 dans l'espace inférieur du bâti 2 se trouve articulée la palette 6. Comme on le voit plus clairement sur la fig. 4, la palette a la forme d'une poutre creuse en profil de U. Le rayon d'action de la palette, c'est-à-dire sa longueur, est choisi de telle façon que les faces latérales de la palette coupent les orifices des buses. Au-dessous de la palette est fixé un galet 51. Notons que dans la jauge réalisée la palette et le galet ne pèsent ensemble que 1,5 gramme.
Enfin la cage 3 de la jauge, faisant fond de la chambre de mesure et étant munie de multiples ouvertures 52, est vissée sur le filetage 53 du bâti 2. Monté vorticalement et au milieu du fond de la cage, se trouve l'arbre de guidage 13 du flotteur. lI guide le flotteur 5 au moyen de son tube de gu dlage 54. En haut, le tube est fermé par le plateau 55, qui appuie sur la palette, et qui contrôle ses mouvements selon ceux du flotteur.
La jauge a une longueur de 13 cm et un diamètre de 5,3 cm. Les pièces métalliques sont en acier inoxydable.
L'anneau de -gu-idage -56 du bâti 1 de la--jauge conduit celle-ci le long du tube 10 en prenant appui sur lui en trois points (voir la fig. 2).
Passant maintenant aux fig. 3-5 on distingue le bâti intermédiaire 2, la chambre de mesure 4, la palette 6 avec son arbre d'articulation 50 et les deux buses 32, 33.
Comme nous l'avons déjà dit, les deux buses opposvs travaillent ensemble. Elles sont branchées sur le mme conduit d'air, à savoir les buses 32 et 57 sur le conduit d'air 12, et les buses 33 et 58 sur le conduit d'air 11. Plus précisément, les paires de buses 57, 32 et 33, 58 sont branchées à travers¯les paires de canaux ¯vertícaux 59, 30 et 31, 60 sur les canaux distributeurs séparés 43 et 44 qui, eux, communiquent séparément avec les conduits d'admission de l'air 12 et 11.
La raison pour laquelle ont été effectués le double ment des buses et leur montage en sens opposé réside dans la nécessité de pouvoir disposer d'un moyen permettant d'éliminer l'effet, sur les signaux pneumatiques, d'un déplacement latéral éventuel de la palette, dû au jeu du palier. ¯ Avec la solution¯adoptée, une augmenta- tion de pression survenant dans l'une des buses est auto matiquement compensée par un abaissement de pression dans l'autre. Un autre avantage de ce montage réside dans l'insensibilité de la jauge aux légères perturbations de surface de l'eau lourde (+ 3 mm amplitude des vagues permises).
Selon la fig. 3, les buses identiques entre elles possèdent trois rainures circulaires 61, 62 et 63, dont deux servent de logement pour les anneaux d'étanchéité 64 et 65.
Les rainures 62 du milieu communiqulent, d'une part, avec les canaux verticaux 30, 31, 59 et 60 d'admission de l'air et, d'autre part, avec les perçages radiaux 66 des buses. Ces perçages débouchent dans le perçage central 67 des buses. Chaque buse est logée dans un espace cy lindrique 68 pourvu d'un filetage 69. Les buses sont alors vissées dans les logements en question. Utilisant un tournevis, on peut ajuster exactement la distance des orifices dv buses vis-à-vis de la palette.
De façon similaire, l'axe d'articulation 50 de la palette est ajustable en opérant sur les viswpalier 70, logées dans les espaces cylindriques 71 du bâti 2 (seul un palier est dessiné).
Le fonctionnement de la jauge est le suivant:
En descendant, le flotteur n'est pas encore en contact avec le niveau de liquide à mesurer, l'air comprimé sort librement des buses. Il n'y a pas de signal dans le circuit
de freinage. Du moment où la jauge entre dans le niveau, le flotteur monte, et son plateau de contrôle déplace la palette vers le haut. La palette coupe les jets d'air projetés par les premières buses qu'elle rencontre et qui sont
celles qui commandent le circuit de freinage.
Une augmentation de pression d'air s'établit alors dans le circuit de freinage, oe qui se traduit par un signal de freinage pour le moteur d'entraînement de e la jauge.
Par conséquent le mouvement de la jauge est ralenti.- A un oertain moment, la palette coupe aussi le j-et d'air des buses appartenant au circuit Ide déplacement du moteur.
Cela provoque une augmentation n dle pressi, on de l'air dans le circuit dle déplacement, ce qui se traduit par un signal d'arrt du moteur d'entraînement de la jauge. Par conséquent, la jauge s'arrte. La transformation des signaux de mesure en signaux de e commande pour le moteur d'en- traînement de la jauge se fait par transformation pneumatique-électrique dans des systèmes connus en soi; voir aussi, la solution du brevet précité.
Des essais de mesure ont été effectués avec la nou- velte jauge sur de l'eau légère, contenue dans une cuve d'essai de 4 m de profondeur et de 0,12 m de diamètre.
Cette cuve reproduisait les conditions réelles de tempé- rature se présentant lors de l'utilisation dans un réacteur.
Le niveau d'eau variant entre 0,10 et 3,5 m, les tempé- ratures se situaient entre 200 et 800 C.
La jauge effectuait des mesures en discontinu avec une précision de 0,1 mm sur toute la hauteur.