<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF ELECTRIQUE POUR LE CONTROLE DES NIVEAUX DE LIQUIDE.
La présente invention est relative à un dispositif électrique pour le contrôle des niveaux de liquide, qui comprend une cellule plongée dans le liquide et formée de deux pièces conductrices, isolées l'une de l' autre et entre lesquelles une différence de potentiel peut être appliquée.
Les appareils connus de ce genre sont en général des systèmes dans lesquels le mouvement d'un flotteur est transmis par une liaison méca- nique à un organe de mesure ou est utilisé pour produire la variation d'une grandeur électrique mesurée par un instrument approprié. Les inconvénients inhérents à des déplacements mécaniques, qui peuvent être de grande ampli- tude, rendent de tels systèmes d'un emploi peu sûr et incommode.
On a également proposé l'utilisation d'un flotteur contenant une substance radioactive dont le rayonnement est mesuré par un détecteur approprié, ce qui élimine l'inconvénient des transmissions, mécaniques mais conduit à des installations compliquées et onéreuses, qui ne se justifient que dans des cas très spéciaux.
Dans certains types d'appareils, on fait usage;de la variation de résistance ou de capacité d'une colonne de liquide dont la hauteur varie entre deux électrodes conductrices. Dans l'un ou l'autre cas, la mesure est rendue délicate par les variations de la résistivité ou du pouvoir inducteur spécifique du liquide dont on veut mesurer la hauteur.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
A cet effet, dans le dispositif suivant l'invention, la cellule est formée de deux parties, dont les pièces conductrices sont rigidement asso- ciées, une différence de potentiel étant appliquée à chacune des parties sus- dites, des moyens étant prévus pour déterminer le rapport des:impédances de ces parties et l'utiliser éventuellement pour la commande automatique du remplissage du réservoir contenant le liquide.
On obtient ainsi un dispositif dans lequel aucun organe n'est en
<Desc/Clms Page number 2>
mouvement, dispositif simple et de placement aisé. De plus, il est possible de transmettre à distance l'indication de la hauteur du liquide ou de pré- voir une télécommande d'une pompe de remplissage. La hauteur du liquide est déterminée par un rapport qui es't indépendant de la résistivité du liquide ou de son pouvoir inducteur spécifique et des fluctuations de la --- tension d'alimentation.
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la cel- lule comprend un tube métallique perforé, dans lequel est prévu un manchon isolant, dans lequel est monté, d'une part, un second tube métallique s'éten- dant vers le haut à l'intérieur du premier tube et, d'autre part, un cylindre métallique fermé, l'extrémité inférieure du tube extérieur se trouvant sen- siblement au niveau de la base du cylindre fermé.
Dans une autre forme de réalisation particulière, le rapport des impédances des deux parties de la cellule est déterminé au moyen d'un appareil à cadres croisés, éventuellement après amplification des courants traversant les parties précitées.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'une forme de réalisation particulière de l'invention, donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif conforme à l'invention.
La figure 2 représente le schéma de raccordement du dispositif de la figure 1.
Dans les deux figures, les mêmes notations de références désignent des éléments analogues.
Le dispositif représenté comprend un tube conducteur 1 qui cons- titue avec un second tube conducteur 2, placé à l'intérieur du premier, une partie d'une cellule conductrice ou capacitive, suivant que le liquide est conducteur ou isolant.
Dans le tube 1, est monté ur manchon isolant 3. Dans la partie supérieure de ce manchpn , est vissé le tube intérieur 2 tandis qu'à la par- tie inférieure du même manchon on visse un cylindre métallique fermé 4. Ce cy- lindre 4 constitue avec. la partie inférieure du tube 1 la seconde partie de la cellule. Le tube 1 est du reste suffisamment long pour que son extrémité inférieure vienne à peu près au niveau de la base du cylindre 4. Le manchon isolant 3 isole donc au point de vue électrique les pièces conductrices 2 et 4.
Un bouchon isolant 5 maintient à distance les tubes 1 et 2. Un fil conducteur isolé 6 est soudé à l'extrémité supérieure du cylindre 4 et traverse dans toute sa longueur le tube intérieur 2. Le montage du tube 2 et du cylindre 4, dans le manchon isolant 3, est réalisé de façon étanche. Le tube extérieur 1 est perforé. De cette façon, le liquide peut pénétrer entre les tubes 1 et 2 d'une part et entre le tube 1 et le cylindre 4 d'autre part.
Mais le liquide ne peut pénétrer à l'intérieur du tube 2, de sorte que le fil 6 est mis à l'abri du liquide. Au moins un des orifices prévus dans le tube 1 doit se trouver au niveau de la partie supérieure du manchon 3. L'ensemble de l'appareil, à l'exception du bouchon isolant 5, peut être immergé dans un réservoir dont on veut mesurer la hauteur du liquide contenu.
Si l'on désigne par H la hauteur du liquide dans le réservoir et si l'on suppose que le liquide est conducteur, la section constituée par le tube 1 et le cylindre 4 présente une résistance électrique qui dépend des di-
<Desc/Clms Page number 3>
mensions géométriques du tube 1 et du cylindre 4 et de la résis'tivité du li- quide .
De même, la section constituée par le tube 1 et le tube 2 présen- te une résistance électrique qui dépend des dimensions des tubes, de la-ré- sistivité du liquide et de la hauteur H atteinte par le liquide'. @
Le rapport des résistances des deux sections ne dépend que de la hauteur du liquide H.
Dans le cas d'un liquide isolant, le dispositif est l'équivalent de deux condensateurs cylindriques ayant une électrode commune et dont le rap- port des capacités ne dépend que de la hauteur H.
Selon l'invention, la mesure du rapport des résistances des deux parties de la cellule se fait avantageusement en utilisant un appareil de me- sure 9 à cadres croisés du type ferro-dynamique, qui peut être un phasemètre du type courant.
La figure 2 donne le schéma des connexions électriques à réaliser.
Un transformateur 7 donne une tension alternative de quelques volts qui est appliquée entre le tube 1 et le point commun 8 des deux cadres de l'appareil de mesure 9. Les extrémités non communes des cadres, désignées par 10 et 11, sont connectées respectivement au tube 2 et au cylindre 4. A la figure 2, on a représenté, en 12 et en 13, les résistances cphstituées d'une part par les tubes 1 et 2 et d'autre part par le tube 1 et le cylindre 4.
Un enroulement supplémentaire 14 du transformateur 7 alimente le circuit magnétique 15 de l'appareil de mesure 9.
Dans le cas de liquides isolants, les courants de capacité qui traversent les deux parties de la cellule sont amplifiés avant d'être envoy- és dans les cadres de l'appareil de mesure.
Tout ce qui vient d'être dit se rapporte au cas où l'alimenta- - tion se fait en courant alternatif. Cependant, on peut également appliquer le même système au cas de l'alimentation en courant continu, à condition que l'on n'ait pas à craindre les résultats de phénomènes d'électrolyse. Dans ce cas, on peut employer au lieu d'un phaspmètre à cadres croisés, un logomètre à aimant permanent. Le même appareil peut du reste être utilisé dans le cas du courant alternatif, mais il faut alors prévoir des redresseurs de courant appropriés. On pourrait également employer des dispositifs électroniques pour mesurer le rapport des impédances (résistances et capacités) des deux parties de la cellule.
Les mesures, grâce au dispositif selon l'invention, sont particu- lièrement aisées, car la tension d'alimentation ne doit pas être maintenue stable. Un étalonnage peut être fait inrsitu au moyen d'une ou plusieurs hau- teurs de liquide prédéterminées.
On peut, si on le désire, prévoir à la partie supérieure de l'ap- pareil, c'est-à-dire sous le bouchon isolant 5, une bague isolante 16 entou- rée d'un anneau métallique 17 qui constitue avec le tube 1 une troisième par- tie de la cellule qui, lorsqu'elle est immergée, est traversée par un courant qui peut servir à une commande à distance par exemple, pour la vidange du ré- servoir. Cette troisième partie peut du reste être raccordée en parallèle sur les deux autres. Au moment où le liquide atteint le niveau de cette troi- sième partie, il s'établit brusquement un courant dans cette partie. Cette mo- dification brutale de la situation est très intéressante pour la commande par relais d'une pompe de vidange.
Une situation analogue se produit du reste, au moment de la vidange complète, pour la seconde partie de la cellule, c'est- à-dire celle formée par le tube 1 et le cylindre 4, la résistance de cette
<Desc/Clms Page number 4>
seconde partie devenant alors infinie, ce qui amène une diminution brutale de courant.
Dans le cas de liquides très corrosifs, isolants ou non, il peut être intéressant de recouvrir les pièces métalliques 1, 2 et 4 d'une pelli- cule protectrice isolante. Dans ce cas la hauteur H est déterminée par un rapport de capacités.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des modifications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir de la portée de la présente demande.
C'est ainsi qu'on pourrait utiliser des électrodes non concen- triques, ou encore remplacer une des électrodes par le réservoir contenant le liquide lorsque ce réservoir est conducteur.
On pourrait également donner aux électrodes une forme ou une disposition telle que la courbe de sensibilité du dispositif soit appropriée au type de mesure désiré.
Enfin, l'appareil de mesure 9, pourrait être remplacé par un système de relais à cadres croisés, permettant une commande automatique d' une pompe de remplissage, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une troi- sième partie pour la cellule (anneau 17).
REVENDICATIONS.
1. Dispositif électrique pour le contrôle des niveaux de liquide, qui comprend une cellule plongée dans le liquide et formée de deux pièces con- ductrices, isolées l'une de l'autre et entre lesquelles une différence de po- tentiel peut être appliquée, caractérisé en ce que la cellule est formée de deux parties, dont les pièces conductrices sont rigidement associées, une dif- férence de potentiel étant appliquée à chacune des parties susdites, des moy- ens étant prévus pour déterminer le rapport des impédances de ces parties et l'utiliser éventuellement pour la commande automatique du remplissage du ré- servoir contenant le liquide.
<Desc / Clms Page number 1>
ELECTRICAL DEVICE FOR THE CONTROL OF THE LEVELS OF LIQUID.
The present invention relates to an electrical device for controlling liquid levels, which comprises a cell immersed in the liquid and formed of two conductive parts, isolated from one another and between which a potential difference can be applied. .
Known devices of this kind are generally systems in which the movement of a float is transmitted by a mechanical connection to a measuring member or is used to produce the variation of an electrical quantity measured by a suitable instrument. The drawbacks inherent in mechanical displacements, which can be of great magnitude, make such systems unsafe and inconvenient to use.
It has also been proposed to use a float containing a radioactive substance, the radiation of which is measured by an appropriate detector, which eliminates the inconvenience of transmissions, mechanical but leads to complicated and expensive installations, which are only justified in very special cases.
In certain types of apparatus, use is made of the variation in resistance or capacitance of a column of liquid, the height of which varies between two conductive electrodes. In either case, the measurement is made difficult by the variations in the resistivity or the specific inducing power of the liquid whose height is to be measured.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks.
To this end, in the device according to the invention, the cell is formed of two parts, the conductive parts of which are rigidly associated, a potential difference being applied to each of the aforementioned parts, means being provided for determining the ratio of: impedances of these parts and use it if necessary for the automatic control of the filling of the reservoir containing the liquid.
A device is thus obtained in which no organ is in
<Desc / Clms Page number 2>
movement, simple device and easy placement. In addition, it is possible to remotely transmit the indication of the height of the liquid or to provide a remote control of a filling pump. The height of the liquid is determined by a ratio which is independent of the resistivity of the liquid or of its specific inducing power and of fluctuations in the supply voltage.
In an advantageous embodiment of the invention, the cell comprises a perforated metal tube, in which is provided an insulating sleeve, in which is mounted, on the one hand, a second metal tube extending towards the bottom. top inside the first tube and, on the other hand, a closed metal cylinder, the lower end of the outer tube being substantially level with the base of the closed cylinder.
In another particular embodiment, the ratio of the impedances of the two parts of the cell is determined by means of a cross-frame device, optionally after amplification of the currents flowing through the aforementioned parts.
Other details and features of the invention will emerge from the description of a particular embodiment of the invention, given below by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 is a schematic elevational view of a device according to the invention.
Figure 2 shows the connection diagram of the device of Figure 1.
In the two figures, the same reference notations designate similar elements.
The device shown comprises a conductive tube 1 which, together with a second conductive tube 2, placed inside the first, constitutes a part of a conductive or capacitive cell, depending on whether the liquid is conductive or insulating.
In the tube 1 is mounted an insulating sleeve 3. In the upper part of this sleeve is screwed the inner tube 2 while at the lower part of the same sleeve a closed metal cylinder is screwed 4. This cylinder 4 constitutes with. the lower part of the tube 1 the second part of the cell. The tube 1 is moreover sufficiently long so that its lower end comes approximately at the level of the base of the cylinder 4. The insulating sleeve 3 therefore insulates the conductive parts 2 and 4 from an electrical point of view.
An insulating plug 5 keeps tubes 1 and 2 at a distance. An insulated conductor wire 6 is welded to the upper end of cylinder 4 and passes through its entire length through inner tube 2. The assembly of tube 2 and cylinder 4, in the insulating sleeve 3 is produced in a sealed manner. The outer tube 1 is perforated. In this way, the liquid can penetrate between the tubes 1 and 2 on the one hand and between the tube 1 and the cylinder 4 on the other hand.
But the liquid cannot penetrate inside the tube 2, so that the wire 6 is protected from the liquid. At least one of the openings provided in the tube 1 must be at the level of the upper part of the sleeve 3. The whole of the apparatus, with the exception of the insulating plug 5, can be immersed in a tank which is to be measured. the height of the liquid contained.
If we denote by H the height of the liquid in the tank and if we assume that the liquid is conductive, the section formed by the tube 1 and the cylinder 4 has an electrical resistance which depends on the di-
<Desc / Clms Page number 3>
geometric dimensions of tube 1 and cylinder 4 and the resistivity of the liquid.
Likewise, the section formed by the tube 1 and the tube 2 presents an electrical resistance which depends on the dimensions of the tubes, on the resistivity of the liquid and on the height H reached by the liquid '. @
The ratio of the resistances of the two sections depends only on the height of the liquid H.
In the case of an insulating liquid, the device is the equivalent of two cylindrical capacitors having a common electrode and whose capacitance ratio depends only on the height H.
According to the invention, the measurement of the ratio of the resistances of the two parts of the cell is advantageously carried out using a measuring apparatus 9 with crossed frames of the ferro-dynamic type, which may be a phasemeter of the current type.
Figure 2 gives the diagram of the electrical connections to be made.
A transformer 7 gives an alternating voltage of a few volts which is applied between the tube 1 and the common point 8 of the two frames of the measuring device 9. The non-common ends of the frames, designated by 10 and 11, are respectively connected to the tube 2 and cylinder 4. In Figure 2, there is shown, at 12 and 13, the resistors cphstituées on the one hand by tubes 1 and 2 and on the other hand by tube 1 and cylinder 4.
An additional winding 14 of transformer 7 supplies magnetic circuit 15 of measuring device 9.
In the case of insulating liquids, the capacitor currents flowing through the two parts of the cell are amplified before being sent into the frames of the measuring device.
All that has just been said relates to the case where the supply is made with alternating current. However, the same system can also be applied to the case of direct current supply, provided that one does not have to fear the results of electrolysis phenomena. In this case, instead of a cross frame phaspmeter, a permanent magnet logometer can be used. The same device can moreover be used in the case of alternating current, but it is then necessary to provide suitable current rectifiers. Electronic devices could also be used to measure the ratio of impedances (resistances and capacitances) of the two parts of the cell.
The measurements, thanks to the device according to the invention, are particularly easy, since the supply voltage must not be kept stable. Calibration can be done in situ using one or more predetermined liquid heights.
It is possible, if desired, to provide at the upper part of the apparatus, that is to say under the insulating plug 5, an insulating ring 16 surrounded by a metal ring 17 which constitutes with the tube 1 a third part of the cell which, when it is submerged, is traversed by a current which can be used for a remote control, for example, for emptying the tank. This third part can moreover be connected in parallel to the other two. When the liquid reaches the level of this third part, a current is suddenly established in this part. This sudden change in the situation is very interesting for the relay control of a drain pump.
A similar situation occurs moreover, at the time of complete emptying, for the second part of the cell, that is to say that formed by tube 1 and cylinder 4, the resistance of this
<Desc / Clms Page number 4>
second part then becoming infinite, which brings about a sudden decrease in current.
In the case of very corrosive liquids, insulating or not, it may be advantageous to cover the metal parts 1, 2 and 4 with a protective insulating film. In this case the height H is determined by a capacitance ratio.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiment described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present application.
It is thus possible to use non-concentrated electrodes, or alternatively to replace one of the electrodes with the reservoir containing the liquid when this reservoir is conductive.
It would also be possible to give the electrodes a shape or an arrangement such that the sensitivity curve of the device is appropriate for the type of measurement desired.
Finally, the measuring device 9 could be replaced by a cross-frame relay system, allowing automatic control of a filling pump, without it being necessary to provide a third part for the cell (ring 17).
CLAIMS.
1. Electrical device for the control of liquid levels, which comprises a cell immersed in the liquid and formed of two conductive parts, insulated from one another and between which a difference in potential can be applied, characterized in that the cell is formed of two parts, the conductive parts of which are rigidly associated, a potential difference being applied to each of the aforesaid parts, means being provided for determining the ratio of the impedances of these parts and if necessary, use it for automatic control of the filling of the tank containing the liquid.