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La présente invention se rapporte à une disposition de Mesure et d'indication à distance du niveau de liquides emmagasines dans des réservoirs industriels 'sous pression ou ouverts à l'air libre.
Il existe déjà plusieurs appareils pour la mesure et l'indication à distance du niveau de liquides dans des réservoirs industriels. Cependant, tous les appareils connus présentent des inconv nients.
Il existe par exemple un type d'appareil de mesure atilicant un flotteur accouplé à une chaîne ou à un ruban,
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flotteur dont les variations de niveau provoquent des déplacements verticaux qui sont transformés par un organe mécanique en vue d'obtenir une indication à l'extérieur du réservoir. Une transmission a distance, le plus souvent par l'intermédiaire d'un système électrique, utilise ce déplacement mécanique pour commander une résistance variable. L'appareil d'indication à distance est un galvanomètre monté dans le circuit de cette résistance variable.
Cet appareil présente les inconvénients suivants : la chaîne ou la ruban sont des organes fragiles. Il est nécessaire d'en compenser le poids par un contrepoids, et en outre le poids du brin du côte du contrepoids, dont la longueur est variable, fausse la mesure si on ne prend pas la précaution de le compenser par des moyens généralement compliqués.
Dans les réservoirs sous pression, la sortie du mouvement vers l'extérieur pose des problèmes de bourrage, du fait que ceux-ci, dans un appareil à fonctionnement exact, ne peuvent provoquer des frottements entravant le déplacement,tout en devant assurer une étanchéité parfaite.
En outre la limitation du cadran de lecture des appareils indicateurs à distance, cadran qui est généralement très petit par rapport à la hauteur du réservoir, donne une précision de lecture assez faible, sans tenir compte du fait que les galvanomètres les meilleurs ont une précision qui ne dépasse pas plus ou moins 1,5%.
Enfin il y a le danger de transmissions électriques dans les atmosphères explosives.
Les appareils de mesure à système pneumatique à barbotage font appel à un tube plongeur qui est introduit dans le réservoir, tandis que de l'air comprimé, ou tout autre gaz sous pression, est envoyé dans ce tube sous un très faible débit (quelques bulles par minute).Au moment où les bulles s'échangent, l'air ou le gaz à l'intérieur du tube est à la pression de la
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colon..e de liquide qui surmonte l'air ou le gaz. Si cette colonne de liquide se trouve dans un réservoir sous pression, la pression intér eure du réservoir doit être retranchée de la pression de l'air ou du gaz dans le tube 'pour obtenir la pression proprement dite résultant de la col'onne .de.liquide uniquement.
L'inconvénient de' cet 'appareil réside dans le fait au'il est nécessaire d'introduire'un,fluide étranger dans le réservoir, ce qui souvent n'est pas souhaitable; ce système nécessite une consommation continue de fluide comprimé. En outre, dans les réservoirs sous pression, il faut employer un appareil manomé- trique de lecture du type différentiel, .pour tenir compte de la pression au-dessus du liquide. Enfin, des quantités de vapeur parfois considérables sont entraînées dans la tuyauterie de prise de pression de l'atmosphère qui surmonte le liquide, et en s'y condensant provoquent des erreurs de lecture.
Dans les appareils à système hydraulique à pressions directes, un appareil de mesure de pression différentielle est relié directement à la partie inférieure et à la partie supérieure du'réservoir. La prise d'influence supérieure est soumise à la somme des pressions du liquide et de l'atmosphère qui le surmonte. La prise d'influencé inférieure est reliée au'bas du réservoir.
L'inconvénient de ce système-réside dans le fait que l'indication ne peut être ,donnée qu'aune distance généralement faible du point de mesure, et que la tuyauterie de prise d'influence de la partie supérieure du réservoir, lors de la mesure de fluides'volatils, se remplit de vapeurs condensables.
Ces produits de condensation donnent naissance à une colonne de liquide dans la prise d'influence qui contrebalance en partie la colonne résultant du niveau du liquide et faussent par conséquent ,la mesure d'une manière considérable.' les appareils de mesure à système électrique faisant
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appel aux propriétés physiques. t lies que les variations de
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résiwL:ce ou de capacité ci'urm ::':ullc1e eu fonction des variations de niveau, du liquide, la lecture manque de précision à cause de la ,:S:ï.: 'd,., disproportion entre la hauteur mesurée et 1 longueur de l'échelle des indic#1,i=euz.s à distance. En outre les transmissions électriques présentent des dangers en atmosphère explosive.
La présente invention a pour objet la création d'une disposition de mesure ± distance du niveau des liquides dans les réservoirs industriels qui ne présente pas les inconvénient; précités.
Suivant l'invention, ce but est obtenu par le fait que le niveau du liquide est traduit par la pression d'un gaz comprimé qui équilibre la poussée hydrosta tique du liquide sur un plongeur disposé dans le liquide. La pression du gaz comprimé, lue sur un appareil de mesure disposé à distance, est alors proportionnelle à la hauteur du liquide dans le réservoir. Le gaz s ous pression n'est jamais en contact avec le liquide, Le plongeur placé dans le réservoir de liquide est de section constante et est attaché à une tige qui sort du réservoir à travers un joint élastique et qui est solidaire d'une membrane clôturant une chambre de pression à laquelle aboutissent des conduites d'admission et d'échappement de gaz comprimé.
La tige reliant la membrane au plongeur commande en outre une valve d'admission et une valve d'échappemmetn de gaz comprimé. La tige est soumise à deux forces
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amt¯ç,on.istes, à savoir la moussée d'Archiinède due au liquide déplace par le plongeur dans le réservoir, et à la. pression du gaz comprime au-dessus de la membrane. Tant oue la tige n'occupe pas
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sa positicn d' C11111bre ou nLLztYe, 1 1 lu--rie ou 11 3utre de;: valves d'admission et C.'0C:-12..;.)..-,:::uml-G sont ouvertes. Ce n'3::t que lorsque la Big=- enz 1. d;:=-r 'ja uo'jition dl 6clni-lil)re (l1.:.e les ciew valves sont i'era,'>a5.
Dans ce cas la pression régnant dans la chambre au-dennufj dn 1'--" L:l.Jl,-tJJ:\1.ne es t; p::opo:c Liol1nelle à 1 :a. IJoussè î.1' .ï'GhIaCCLC due au plongeur, donc proportionnelle au niveau du
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lique de dans le réservoir. Cette pression peut donc être lue à distance sur un nanomètre, qui donne'par conséquent des indications du r@veau du liquide dans le réservoir.
D'autres détails et caractéristiques de l'invention sont indiqués dans la description qui va suivre d'une forme de réalisation préférée de la.disposition, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif , avec référence au dessin annexé dans lequel : la figure estune coupe transversale schématique à travers une disposition de mesure surmontant un réservoir industriel.
Dans la. figure, le chiffre de référence 1 désigne le réservoir contenant le liquide 2 dont le niveau doit être mesuré à distance. La base ou fond du réservoir est désigné par 3 tandis que le chiffre.. de référence 4 désigne la paroi supérieure du réservoir 1. Dans ce réservoir est disposé un plongeur 5 à section constante et de forme cylindrique. Ce plongeur, qui occupe presque toute la hauteur du réservoir, est attaché à une tige 6 qui sort du réservoir, par le dessus, par l'intermédiaire d'un fond 7 solidaire d'un soufflet élastique 8 jouant le rôle de joint. Comme le fond 7 est solidaire de la tige et du soufflet, la fermeture est complètement hermétique.
Au-dessus de la paroi supérieure 4 du réservoir, un levier de manoeuvre de valves 9 est articulé en 10 sur la tige 6.
Ce levier 9 peut manoeuvrer des valves 11 ét 12. La valve 11 est une valve d'admission d'air comprimé arrivant par la conduite 13 d uns source quelconque, non représentée, d'air comprimé. Lorsque la valve 11 est ouverte, elle admet l'air comprimé par la, conduite 14 vers une .chambre de pression 15. La valve 12 est une vulve d'échappement d'air comprimé. Lorsqu'elle est ouverte, elle permet que l'air comprimé s'échappe de la chambra de pression 15 par la conduite 16 pour passer à l'atmosphère libre par la conduite 17.
Lorsque le levier de manoeuvre 9 occupe la position
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d'équilibre ou neutre, les deux-valves. 11 et 12 sontfermées.
Sur la tige- 6 est égaloment articulé en 18'un levier 19 monté sur couteaux, -et portant un contrepoids'20. Lorsque le réservoir ne-contient pas de liquide, ce contrepoids 20 équilibre exactement le poids du plongeur. 5', de aorte que le levier 9 occupe sa position, neutre.
La tige 6 est en outre solidaire, '-en' 21, d'une membrane 22 fermant par le.dessous la chambre de -pression 15. La tige 6 traverse cette.-chambre de pression 15' et est solidaire également, à son extrémité supérieure,-en 23, d'un fond 24 @ d'un soufflet élastique 25 surmontant la -chambre de pression 15.
Ce soufflet est disposé dans une cloche 26 en communication avec le réservoir 1 par l'intermédiaire'd'une conduite 27.
Les superficies des fonds. 7 et 24 sont égales, tandis que la superficie de la partie active de la membrane 22 est supérieure à celle du fond 24 du soufflet 25. -
Une conduite d'air comprimé 28 part de la chambre de pression 15 et aboutit à un manomètre(non représenté) disposé à distance.
La chambre 29 disposée au--dessous de la'membrane 22 est à la pression atmosphérique..
La disposition suivant l'invention fonctionne de'la manière suivante :
Dans la position neutre or d'équilibre de la disposition, les deux valves 11 et 12 sont fermées, le levier de manoeuvre 9 n'exerce aucune action sur ces valves et de l'air comprimé ne pénètre dans ni ne sort de la chambre de pression 15 au-dessus de la membrane 22. Dans cette position, la base du- flotteur 5 est distante du fond 3 du réservoir 1 d'une distance correspondant à la course maximum qu'effectue le levier 9 pour ouvrir totalement la valve 12; cette course est d'ailleurs égale à celle nécessaire- pour l'ouverture maximum de la. valve 11, et la somme de ces deux courses est la course maximum que peut effectuer le plongeur 5 avec la tige 6.
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Si la pression dans la chambre de..pression. 15 est égale à la poussée du plongeur provenant de la hauteur du liquide qui l'entoure, le plongeur ne.bouge pas et la pression dans la chambre de pression 15,lue sur'un. dispositif manommétique à distance raccordé à la chambre.15 par la conduite 28, est figurative de la hauteur 'dû-liquide ¯ encourant le plongeur. Si le niveau du liquide vient à monter, la poussée du plongeur 5 sur la membrane 22 devient supérieure à là pression régnant dans la chambre 15 et le plongeur se déplace vers le haut. Ce mouvement provoque 1.' ouverture - de'la - valve d'admission d'air comprimé 11 qui par la conduite 14 admet de l'air comprimé dans la. chambre 15.
La pression dans cette chambre augmente, et lorsque son action dépasse la poussée antagoniste du plongeur, ce dernier redescend et-ferme la valve 11. La descente du plongeur provoque une légère augmentation de poussée due à l'immersion d'une portion un peu plus grande du plongeur 5 ; aumoment où cette augmentation arrive à'compenser l'augmentation de pression dans la chambre 15, qui avait repoussé le plongeur vers le bas, le plongeur s'arrête. A ce moment, la .pression dans la chambre 15 est devenue figurative de la nouvelle hauteur atteinte par le liquide.
Inversement,'si après un état d'équilibre, une baisse du niveau du liquide survient, la plongeur descend et ouvre la valve 12. Une partie de l'air comprimé de la, chambre 15 s'échappe à l'atmosphère. La membrane 22 est décomprimée et le plongeur remonte en fermant la valve '12, En remontant, la poussée du plongeur diminue et un nouvel état d'équilibre est atteint. 'A ce moment, la nouvelle pression régnant dans la chambre de pression équilibre la nouvelle valeur de la poussée corres- pondant à la hauteur du liquide dans le réservoir.
La disposition nécessite une source d'air comprimé à uns pression toujours supérieure à la pression maximum requise pour équilibrer le plongeur, c'est-à-dire à celle qui est
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nécessaire pour équilibrer la..poussée du plongeur' due.'au remplissage duréservoir à sa hauteur maximum. Toutefois l'air comprimé n'est consommé au'au moment de la-variation du niveau du liquide.
Si le réservoir est sous pression, la conduite 27 fait régner la pression du gaz surmontant le liquide dans la cloche 26 qui surmonte la chambre de pression 15. Les fonds 7 et 24 des soufflets 8 et 25 ont une superficie égale, de sorte que l'influence de la pression du gaz surmontant le liquide sur la tige 6 est annulée.
Il est bien entendu que la forme de réalisation décrite ci-dessus n'est donnée qu' à titre- d'exemple, et que d'autres formes de réalisation, appliquant le principe de la présente invention, peuvent être imaginées par les hommes .de métier.
REVENDICATIONS
1. Disposition pour la mesure à distance du niveau d'un liquide dans des réservoirs industriels, caractérisée en ce que le niveau du liquide est traduit par la pression d'un gaz comprimé qui équilibre la poussée hydrostatique du licuide , sur un plongeur placé dans le liquide.
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The present invention relates to an arrangement for remote measurement and indication of the level of liquids stored in industrial tanks under pressure or open to the air.
There are already several devices for the remote measurement and indication of the level of liquids in industrial tanks. However, all known devices have drawbacks.
There is for example a type of measuring device atilicant a float coupled to a chain or a tape,
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float whose level variations cause vertical displacements which are transformed by a mechanical member in order to obtain an indication outside the tank. A remote transmission, most often via an electrical system, uses this mechanical displacement to control a variable resistor. The remote indicating device is a galvanometer mounted in the circuit of this variable resistor.
This device has the following drawbacks: the chain or the tape are fragile components. It is necessary to compensate for the weight by a counterweight, and in addition the weight of the strand of the side of the counterweight, the length of which is variable, distorts the measurement if the precaution is not taken to compensate for it by generally complicated means.
In pressurized tanks, the exit of the movement to the outside poses blocking problems, because these, in an apparatus with exact operation, cannot cause friction hindering the movement, while having to ensure a perfect seal. .
In addition, the limitation of the reading dial of remote indicating devices, a dial which is generally very small in relation to the height of the tank, gives a fairly low reading accuracy, without taking into account the fact that the best galvanometers have an accuracy which does not exceed plus or minus 1.5%.
Finally there is the danger of electrical transmissions in explosive atmospheres.
The measuring devices with pneumatic bubbling system use a dip tube which is introduced into the reservoir, while compressed air, or any other pressurized gas, is sent through this tube at a very low flow rate (a few bubbles per minute) .As the bubbles are exchanged, the air or gas inside the tube is at the pressure of the
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colon..e of liquid which overcomes the air or gas. If this column of liquid is in a pressurized tank, the pressure inside the tank must be subtracted from the pressure of the air or gas in the tube to obtain the actual pressure resulting from the column. .liquid only.
The disadvantage of this apparatus lies in the fact that it is necessary to introduce a foreign fluid into the reservoir, which is often not desirable; this system requires continuous consumption of compressed fluid. In addition, in pressure vessels, a differential-type manometric reading device must be employed to take account of the pressure above the liquid. Finally, sometimes considerable quantities of vapor are entrained in the pipe for taking pressure from the atmosphere above the liquid, and by condensing therein cause reading errors.
In devices with a direct pressure hydraulic system, a differential pressure meter is connected directly to the lower and upper parts of the tank. The upper influence take is subject to the sum of the pressures of the liquid and the atmosphere above it. The lower influence socket is connected to the bottom of the tank.
The drawback of this system lies in the fact that the indication can only be given at a generally small distance from the measurement point, and that the influence-taking pipe from the upper part of the tank, when measurement of volatile fluids, fills with condensable vapors.
These condensation products give rise to a column of liquid in the take-off which partly counterbalances the column resulting from the level of the liquid and therefore distorts the measurement considerably. measuring devices with an electrical system making
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appeal to physical properties. t related that the variations of
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resiwL: ce or capacity ci'urm :: ': ullc1e depending on variations in level, liquid, the reading lacks precision because of the,: S: ï .:' d,., disproportion between the measured height and 1 length of the scale of indic # 1, i = euz.s at a distance. In addition, electrical transmissions present dangers in an explosive atmosphere.
The object of the present invention is to create an arrangement for measuring ± distance of the level of liquids in industrial tanks which does not present the drawbacks; above.
According to the invention, this object is obtained by the fact that the level of the liquid is reflected by the pressure of a compressed gas which balances the hydrostatic thrust of the liquid on a plunger placed in the liquid. The pressure of the compressed gas, read on a measuring device placed at a distance, is then proportional to the height of the liquid in the tank. The gas under pressure is never in contact with the liquid.The plunger placed in the liquid reservoir is of constant section and is attached to a rod which comes out of the reservoir through an elastic seal and which is integral with a membrane enclosing a pressure chamber to which the compressed gas inlet and outlet pipes terminate.
The rod connecting the diaphragm to the plunger further controls an intake valve and a compressed gas exhaust valve. The rod is subjected to two forces
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amt¯ç, on.istes, namely the Archiinedes foam due to the liquid displaced by the plunger in the tank, and to the. gas pressure compressed above the diaphragm. As long as the rod does not occupy
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its posi - tion of C11111bre or nLLztYe, 1 1 lu - rie or 11 3other of ;: inlet valves and C.'0C: -12 ..;.) ..-, ::: uml-G are open. This is only when the Big = - enz 1. d;: = - r 'ja uo'jition dl 6clni-lil) re (l1.:.e the ciew valves are i'era,'> a5 .
In this case the pressure prevailing in the chamber au-dennufj dn 1 '- "L: l.Jl, -tJJ: \ 1.ne is t; p :: opo: c Liol1nelle at 1: a. IJoussè î.1 '.ï'GhIaCCLC due to the diver, therefore proportional to the level of
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lique of in the tank. This pressure can therefore be read remotely over a nanometer, which therefore gives indications of the level of liquid in the reservoir.
Other details and characteristics of the invention are indicated in the following description of a preferred embodiment of the arrangement, given solely by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawing in which: FIG. is a schematic cross section through a measurement arrangement surmounting an industrial tank.
In the. figure, the reference number 1 designates the tank containing the liquid 2 whose level is to be measured remotely. The base or bottom of the tank is designated by 3 while the reference numeral 4 designates the upper wall of the tank 1. In this tank is arranged a plunger 5 of constant section and of cylindrical shape. This plunger, which occupies almost the entire height of the reservoir, is attached to a rod 6 which emerges from the reservoir, from above, by means of a bottom 7 integral with an elastic bellows 8 acting as a seal. As the bottom 7 is integral with the rod and the bellows, the closure is completely hermetic.
Above the upper wall 4 of the tank, a valve operating lever 9 is articulated at 10 on the rod 6.
This lever 9 can operate the valves 11 and 12. The valve 11 is a compressed air inlet valve arriving through line 13 from any source, not shown, of compressed air. When the valve 11 is open, it admits the compressed air through the line 14 to a pressure chamber 15. The valve 12 is a compressed air exhaust vulva. When it is open, it allows the compressed air to escape from the pressure chamber 15 through line 16 to pass to the free atmosphere through line 17.
When the operating lever 9 is in the position
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balance or neutral, the two-valves. 11 and 12 are closed.
On the rod 6 is also articulated in 18 'a lever 19 mounted on knives, -and carrying a counterweight' 20. When the reservoir does not contain liquid, this counterweight 20 exactly balances the weight of the diver. 5 ', so that the lever 9 occupies its neutral position.
The rod 6 is also integral, '-in' 21, with a membrane 22 closing by le.dessous the -pressure chamber 15. The rod 6 passes through this.-pressure chamber 15 'and is also integral with its upper end, -in 23, of a bottom 24 @ of an elastic bellows 25 surmounting the -pressure chamber 15.
This bellows is arranged in a bell 26 in communication with the reservoir 1 by means of a pipe 27.
The areas of the funds. 7 and 24 are equal, while the surface area of the active part of the membrane 22 is greater than that of the bottom 24 of the bellows 25. -
A compressed air line 28 leaves from the pressure chamber 15 and ends at a manometer (not shown) arranged at a distance.
The chamber 29 disposed below the membrane 22 is at atmospheric pressure.
The arrangement according to the invention operates in the following manner:
In the neutral or equilibrium position of the arrangement, the two valves 11 and 12 are closed, the operating lever 9 does not exert any action on these valves and compressed air does not enter or leave the chamber. pressure 15 above the membrane 22. In this position, the base of the float 5 is spaced from the bottom 3 of the tank 1 by a distance corresponding to the maximum stroke performed by the lever 9 to fully open the valve 12; this stroke is also equal to that necessary for the maximum opening of the. valve 11, and the sum of these two strokes is the maximum stroke that the plunger 5 can perform with the rod 6.
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If the pressure in the pressure chamber. 15 is equal to the thrust of the plunger coming from the height of the liquid which surrounds it, the plunger ne.bouge and the pressure in the pressure chamber 15, read on a. remote manometic device connected to the chamber 15 by pipe 28, is representative of the height 'due-liquid' incurring the diver. If the level of the liquid increases, the thrust of the plunger 5 on the membrane 22 becomes greater than the pressure prevailing in the chamber 15 and the plunger moves upwards. This movement causes 1. ' opening - de'la - compressed air inlet valve 11 which through line 14 admits compressed air into the. bedroom 15.
The pressure in this chamber increases, and when its action exceeds the opposing thrust of the plunger, the latter descends and closes valve 11. The descent of the plunger causes a slight increase in thrust due to the immersion of a portion a little more. large of the plunger 5; When this increase comes to compensate for the increase in pressure in chamber 15, which had pushed the plunger down, the plunger stops. At this time, the .pressure in chamber 15 became representative of the new height reached by the liquid.
Conversely, if after a state of equilibrium a drop in the level of the liquid occurs, the plunger descends and opens the valve 12. Part of the compressed air in the chamber 15 escapes to the atmosphere. The membrane 22 is decompressed and the diver rises by closing the valve 12. On ascending, the thrust of the plunger decreases and a new state of equilibrium is reached. At this moment, the new pressure in the pressure chamber balances the new value of the thrust corresponding to the height of the liquid in the reservoir.
The arrangement requires a source of compressed air at a pressure always greater than the maximum pressure required to balance the plunger, that is to say that which is
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necessary to balance the ... plunger thrust 'due' to filling the tank to its maximum height. However, the compressed air is not consumed when the liquid level changes.
If the tank is under pressure, the pipe 27 causes the pressure of the gas to prevail overcoming the liquid in the bell 26 which overcomes the pressure chamber 15. The bottoms 7 and 24 of the bellows 8 and 25 have an equal area, so that the The influence of the pressure of the gas overcoming the liquid on the rod 6 is canceled.
It is understood that the embodiment described above is given only by way of example, and that other embodiments, applying the principle of the present invention, can be imagined by men. business.
CLAIMS
1. Arrangement for the remote measurement of the level of a liquid in industrial tanks, characterized in that the level of the liquid is expressed by the pressure of a compressed gas which balances the hydrostatic thrust of the licuid, on a plunger placed in the liquid.