CH636440A5

CH636440A5 - Installation for measuring the level of residual liquid contained in a receptacle

Info

Publication number: CH636440A5
Application number: CH294680A
Authority: CH
Inventors: Gerard Fournier; Pierre Frixon
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1980-04-16
Publication date: 1983-05-31
Also published as: BE881785A; DK160680A; FR2454609B1; ES8201733A1; ES490611A0; FR2454609A1

Description

La présente invention concerne une installation de mesure du niveau de liquide résiduel contenu dans un récipient clos, à paroi opaque, telle une bouteille de gaz liquéfié. The present invention relates to an installation for measuring the level of residual liquid contained in a closed container, with an opaque wall, such as a bottle of liquefied gas.

On a déjà proposé d'utiliser, pour le contrôle automatique du niveau de gaz liquéfié contenu dans une bouteille métallique destinée à le transporter, des installations de mesure qui comprennent une source de rayonnement électromagnétique à haute énergie émettant un faisceau dirigé vers l'intérieur du récipient, un détecteur électromagnétique disposé de façon à recevoir le faisceau, après qu'il a traversé le récipient, et un ensemble électronique apte à traiter le signal d'information fourni par le détecteur, de façon à engendrer un signal de sortie représentatif du niveau de liquide contenu dans le récipient. It has already been proposed to use, for the automatic control of the level of liquefied gas contained in a metal bottle intended for transporting it, measuring installations which comprise a source of high energy electromagnetic radiation emitting a beam directed towards the interior of the container, an electromagnetic detector arranged to receive the beam, after it has passed through the container, and an electronic assembly capable of processing the information signal supplied by the detector, so as to generate an output signal representative of the level of liquid in the container.

Dans un premier type d'installation de ce genre, la source de rayonnement électromagnétique et le détecteur sont situés de part et d'autre du récipient, dans un même plan de mesure sensiblement horizontal, et la comparaison du signal de sortie de l'ensemble électronique avec une valeur de consigne permet de déterminer si le niveau du liquide dans le récipient est situé au-dessus ou en dessous du plan horizontal précité. In a first type of installation of this kind, the source of electromagnetic radiation and the detector are located on either side of the container, in the same substantially horizontal measurement plane, and the comparison of the output signal of the assembly electronic with a set value makes it possible to determine whether the level of the liquid in the container is situated above or below the above-mentioned horizontal plane.

Le principal inconvénient des installations de ce premier type est qu'elles ne peuvent être valablement utilisées qu'en tout ou rien, c'est-à-dire en discontinu. The main drawback of installations of this first type is that they can only be validly used in all or nothing, that is to say discontinuously.

Dans un second type d'installations de ce genre, la source de rayonnement électromagnétique émet un faisceau qui est dirigé vers l'intérieur du récipient de manière à traverser le liquide sur sa hauteur entre le fond du récipient et la surface libre du liquide en sorte que le signal d'information fourni par le détecteur varie en fonction continue du niveau du liquide contenu dans le récipient. In a second type of installation of this kind, the source of electromagnetic radiation emits a beam which is directed towards the interior of the container so as to pass through the liquid over its height between the bottom of the container and the free surface of the liquid so that the information signal supplied by the detector varies as a continuous function of the level of the liquid contained in the container.

L'inconvénient principal des installations de ce deuxième type réside dans le fait qu'elles conviennent plus à un contrôle de niveau de remplissage qu'à un contrôle de niveau de liquide résiduel contenu dans un récipient avant son remplissage. The main drawback of installations of this second type lies in the fact that they are more suitable for checking the filling level than for checking the level of residual liquid contained in a container before filling it.

Le but de l'invention est de réaliser une installation de mesure du genre précité qui est particulièrement adaptée à la mesure du niveau de liquide résiduel contenu dans un récipient, telle une bouteille de gaz liquéfié, avant son remplissage. The object of the invention is to provide a measuring installation of the aforementioned type which is particularly suitable for measuring the level of residual liquid contained in a container, such as a bottle of liquefied gas, before filling it.

A cette fin, l'installation de mesure du niveau de liquide résiduel selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte deux sources de rayonnement électromagnétique à haute énergie émettant, respectivement, un premier faisceau qui est dirigé horizontalement vers l'intérieur du récipient, de manière à le traverser au-dessus du niveau du liquide, et un deuxième faisceau qui est dirigé obliquement vers l'intérieur du récipient, dans le même plan vertical que le premier faisceau, de manière à traverser le liquide entre le fond du récipient et la surface libre du liquide, un détecteur électromagnétique disposé dans le plan vertical précité de façon à recevoir les deux faisceaux, après qu'ils ont traversé le récipient, et un ensemble électronique apte à traiter le signal d'information fourni par le détecteur. To this end, the installation for measuring the level of residual liquid according to the invention is characterized in that it comprises two sources of high energy electromagnetic radiation emitting, respectively, a first beam which is directed horizontally towards the interior of the container, so as to pass through it above the liquid level, and a second beam which is directed obliquely towards the interior of the container, in the same vertical plane as the first beam, so as to pass through the liquid between the bottom of the container and the free surface of the liquid, an electromagnetic detector arranged in the aforementioned vertical plane so as to receive the two beams, after they have passed through the container, and an electronic assembly capable of processing the information signal supplied by the detector .

L'axe du détecteur est de préférence orienté de manière que les deux faisceaux soient disposés symétriquement par rapport à cet axe, de façon à avoir une disposition la plus identique possible entre les deux sources. The axis of the detector is preferably oriented so that the two beams are arranged symmetrically with respect to this axis, so as to have the most identical possible arrangement between the two sources.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, et sur lequel: Other characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description which follows and which refers to the appended drawing, given solely by way of example, and in which:

— la fig. 1 est une vue schématique d'une installation de mesure réalisée selon l'invention, et - fig. 1 is a schematic view of a measuring installation produced according to the invention, and

— la fig. 2 est une vue partielle du récipient de la fig. 1 montrant les trajets des deux faisceaux de rayonnement. - fig. 2 is a partial view of the container of FIG. 1 showing the paths of the two radiation beams.

On a représenté sur la fig. 1 un récipient 10 à paroi opaque contenant un résidu de liquide dont il convient de mesurer le niveau. Dans le mode de réalisation représenté, le récipient 10 est constitué par une bouteille classique, en acier, de forme générale cylindrique contenant un résidu de gaz liquéfié, tel que du butane ou du propane, dont il s'agit de mesurer le niveau. There is shown in FIG. 1 a container 10 with an opaque wall containing a liquid residue, the level of which should be measured. In the embodiment shown, the container 10 is constituted by a conventional steel cylinder, of generally cylindrical shape containing a residue of liquefied gas, such as butane or propane, the level of which is to be measured.

Le récipient 10 est amené au poste de mesure par une chaîne de manutention classique (non représentée), la position du récipient au droit de l'installation de mesure étant déterminée de façon précise par des moyens de guidage appropriés tels qu'une chaîne de manutention 12 et des rives 14,16 montées sur un support fixe 18. The container 10 is brought to the measuring station by a conventional handling chain (not shown), the position of the container in line with the measuring installation being determined precisely by suitable guide means such as a handling chain. 12 and banks 14,16 mounted on a fixed support 18.

L'installation de mesure comprend une première source 20 de rayonnement électromagnétique à haute énergie, telle qu'une source au césium, pourvue d'un blindage 22 et apte à émettre au travers d'un collimateur 24 un étroit faisceau 26 de rayon y dirigé horizontalement vers l'intérieur du récipient 10, de manière à le traverser au-dessus du niveau 28 du liquide résiduel contenu dans le récipient. The measuring installation comprises a first source 20 of high energy electromagnetic radiation, such as a cesium source, provided with a shield 22 and capable of emitting through a collimator 24 a narrow beam 26 of radius directed therein. horizontally towards the inside of the container 10, so as to cross it above the level 28 of the residual liquid contained in the container.

L'installation comprend, en outre, une deuxième source 30 de rayonnement électromagnétique à haute énergie, telle qu'une source au césium, pourvue d'un blindage 32 et apte à émettre au travers d'un collimateur 34 un étroit faisceau 36 de rayons y dirigé obliquement vers l'intérieur du récipient, dans le même plan vertical que le premier faisceau 26, de manière à traverser le liquide entre le fond du récipient 10 et la surface libre du liquide. The installation further comprises a second source 30 of high energy electromagnetic radiation, such as a cesium source, provided with shielding 32 and capable of emitting through a collimator 34 a narrow beam 36 of rays. y directed obliquely towards the interior of the container, in the same vertical plane as the first bundle 26, so as to pass through the liquid between the bottom of the container 10 and the free surface of the liquid.

Les sources 20 et 30 sont munies, respectivement, de volets en plomb 38 et 40 à commande par vérin, destinés à obtenir lesdites sources au moment voulu, comme indiqué plus loin. Ces sources sont avantageusement constituées par des sources au césium 137, du type scellé dans un container en plomb, dont l'activité d'origine est de 25 mCi. The sources 20 and 30 are provided, respectively, with lead flaps 38 and 40 actuated by actuator, intended to obtain said sources at the desired time, as indicated below. These sources are advantageously constituted by cesium 137 sources, of the type sealed in a lead container, whose original activity is 25 mCi.

L'installation comporte en outre un détecteur électromagnétique 42, disposé dans le même plan vertical que les faisceaux 26 et 36, de façon à recevoir ces deux faisceaux après qu'ils ont traversé le récipient. The installation further comprises an electromagnetic detector 42, arranged in the same vertical plane as the beams 26 and 36, so as to receive these two beams after they have passed through the container.

L'axe X-X du détecteur 42 est orienté de manière que les deux faisceaux soient disposés symétriquement par rapport à cet axe. Si The axis X-X of the detector 42 is oriented so that the two beams are arranged symmetrically with respect to this axis. Yes

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

l'on suppose que les faisceaux 26 et 36 font entre eux un angle a, ils forment alors avec l'axe X-X du détecteur 42 deux angles de a 2 it is assumed that the beams 26 and 36 make an angle a between them, they then form with the axis X-X of the detector 42 two angles of a 2

de part et d'autre dudit axe. on either side of said axis.

En pratique, l'angle a doit être choisi en fonction de la géométrie des équipements de manutention, de sorte que le faisceau 36 puisse passer entre la chaîne de manutention 12 et la rive 14. In practice, the angle a must be chosen as a function of the geometry of the handling equipment, so that the beam 36 can pass between the handling chain 12 and the bank 14.

Le détecteur 42 est constitué essentiellement d'un capteur de rayonnement relativement sensible, tel qu'un ensemble cristalphoto-multiplicateur. The detector 42 essentially consists of a relatively sensitive radiation sensor, such as a crystal-photo-multiplier assembly.

Le détecteur 42 émet, lorsqu'il est soumis aux rayons émergeant du récipient 10, un signal d'information qui est un signal de comptage des photons y provenant de la source 30 et un signal de décomptage des photons y provenant de la source 20. The detector 42 emits, when it is subjected to the rays emerging from the container 10, an information signal which is a signal for counting the photons y coming from the source 30 and a signal for counting the photons y coming from the source 20.

Ces signaux sont prélevés et envoyés sur un ensemble électronique de traitement 44 comprenant un correcteur de mesure de l'épaisseur de paroi mesurée obliquement et un circuit séquentiel piloté par une horloge permettant de sélectionner la mesure et de séparer deux signaux de sortie correspondant, respectivement, au comptage des photons y du faisceau 36 ayant traversé le récipient 10 et au décomptage des photons y du faisceau 26 ayant traversé le récipient 10. These signals are taken and sent to an electronic processing assembly 44 comprising a corrector for measuring the wall thickness measured obliquely and a sequential circuit controlled by a clock making it possible to select the measurement and to separate two corresponding output signals, respectively, counting the photons y of the beam 36 having passed through the container 10 and counting the photons y of the beam 26 having passed through the container 10.

Les signaux de sortie sont envoyés à l'entrée d'un compteur-décompteur numérique 46 couplé à un comparateur numérique 48 programmable par un ensemble 50 servant à afficher une valeur de consigne, de façon à commander un mécanisme d'éjection 52 du récipient, si le niveau du liquide résiduel contenu dans ce dernier est supérieur à un certain seuil déterminé en fonction de la valeur de consigne précitée. The output signals are sent to the input of a digital up-down counter 46 coupled to a digital comparator 48 programmable by an assembly 50 used to display a set value, so as to control an ejection mechanism 52 of the container, if the level of the residual liquid contained in the latter is greater than a certain threshold determined as a function of the above-mentioned reference value.

Le principe de base du fonctionnement de l'installation de mesure de l'invention résulte de la mesure de l'affaiblissement d'un rayonnement y émis par une source de césium et traversant le liquide résiduel. Le rayonnement parvenant au capteur de mesure est de la forme: The basic principle of the operation of the measuring installation of the invention results from the measurement of the weakening of a radiation emitted there by a source of cesium and passing through the residual liquid. The radiation reaching the measurement sensor is of the form:

N = No e_i*x où No: rayonnement initial de la source, N = No e_i * x where No: initial radiation of the source,

N : rayonnement parvenant au capteur, N: radiation reaching the sensor,

H : densité du milieu placé entre source et récepteur, et x: épaisseur de milieu. H: density of the medium placed between source and receiver, and x: thickness of medium.

La précision de mesure étant altérée par la présence des parois du récipient dont l'épaisseur est variable d'un récipient à l'autre, on effectue successivement deux mesures sur chaque récipient à partir de deux sources identiques. The measurement accuracy being altered by the presence of the walls of the container, the thickness of which varies from one container to another, two measurements are successively carried out on each container from two identical sources.

Chaque mesure s'effectue en deux temps en suivant la séquence indiquée ci-après. Each measurement is carried out in two stages following the sequence indicated below.

Au temps t0, le récipient entre dans le poste de mesure et actionne un palpeur «présence récipient» qui commande le cycle de mesure suivant: At time t0, the container enters the measuring station and activates a "container presence" probe which controls the following measurement cycle:

— pendant 0,5 s temps de pause, - during 0.5 s pause time,

— pendant 1,5 s mesure du rayonnement émis par la source 30 - for 1.5 s measurement of the radiation emitted by the source 30

(source oblique), (oblique source),

636 440 636,440

— pendant 0,5 s temps de pause, - during 0.5 s pause time,

— pendant 1,5 s mesure du rayonnement émis par la source 10 - for 1.5 s measurement of the radiation emitted by the source 10

(source horizontale), (horizontal source),

— pendant 0,5 s exploitation du signal d'éjection éventuel. - for 0.5 s operation of the possible ejection signal.

L'obturation des sources 20 et 30 est obtenue en déplaçant leurs volets respectifs aux instants tD, t, = t0 + 2 s et t2 = t0 + 4 s. The sources 20 and 30 are closed by moving their respective flaps at times tD, t, = t0 + 2 s and t2 = t0 + 4 s.

L'ensemble 44 qui comprend un correcteur de mesure prend en compte les épaisseurs de parois différentes suivant que la mesure du rayonnement est effectuée en oblique (source 30) ou en horizontal (source 20). The assembly 44 which comprises a measurement corrector takes into account the thicknesses of different walls depending on whether the measurement of the radiation is carried out obliquely (source 30) or horizontally (source 20).

Si l'on se réfère à la fig. 2, on constate que le faisceau 26 traverse deux fois une paroi d'épaisseur e et que le faisceau 36 traverse d'abord le fond du récipient sur une longueur e If we refer to fig. 2, it can be seen that the bundle 26 crosses twice a wall of thickness e and that the bundle 36 first crosses the bottom of the container over a length e

Xi = -—. Xi = -—.

sin a puis le liquide sur une longueur h et la paroi latérale du récipient sur une longueur e sin a then the liquid over a length h and the side wall of the container over a length e

x2 = . x2 =.

cos a cos a

Lorsque le récipient est vide, on mesure Nob — NH, où Nob désigne le rayonnement de la source oblique 30 après traversée du récipient 10 et NH désigne le rayonnement de la source horizontale 20 après traversée du récipient 10. When the container is empty, Nob - NH is measured, where Nob denotes the radiation of the oblique source 30 after crossing the container 10 and NH denotes the radiation of the horizontal source 20 after crossing the container 10.

Si l'on désigne par m la densité du matériau métallique constituant la paroi du récipient, c'est-à-dire généralement de l'acier, on peut écrire les relations suivantes pour le récipient vide: If we denote by m the density of the metallic material constituting the wall of the container, that is to say generally of steel, we can write the following relationships for the empty container:

Nh = N0 e~Me Nh = N0 e ~ Me

Nob = N0e-Mx1+x2) Nob = N0e-Mx1 + x2)

/I 1 \ / I 1 \

Etant donne que x,+x2 = e ( 1 ke, Since x, + x2 = e (1 ke,

y sin a cos a J y sin a cos a J

on en déduit: we can deduce:

N0b = N0 e~^ike et par suite: N0b = N0 e ~ ^ ike and therefore:

Nob - nh = No e-fike - N0 e-Mi2e Nob - nh = No e-fike - N0 e-Mi2e

Lorsque la bouteille contient un résidu liquide, le rayonnement 36 traverse le liquide sur une longueur h, on mesure Nob — NH : When the bottle contains a liquid residue, the radiation 36 crosses the liquid over a length h, we measure Nob - NH:

Nh = N0 e-fi2e (même valeur que précédemment) Nh = N0 e-fi2e (same value as before)

Nob = N0 e"^ike (n désignant la densité du résidu liquide) Nob = N0 e "^ ike (n denoting the density of the liquid residue)

Nob ~ NH = N0 e-M.ke - N0 e-e>2e Nob ~ NH = N0 e-M.ke - N0 e-e> 2e

Ce coefficient k est pris en compte par le correcteur de mesure 44. This coefficient k is taken into account by the corrector 44.

Il faut noter que la mesure peut aussi être faite en mesurant d'abord le rayonnement horizontal et ensuite le rayonnement oblique, de façon à avoir un temps plus long pour stabiliser le liquide à l'intérieur du récipient (effet de vague). It should be noted that the measurement can also be made by first measuring the horizontal radiation and then the oblique radiation, so as to have a longer time to stabilize the liquid inside the container (wave effect).

L'installation de l'invention permet de mesurer de façon suffisamment précise le niveau de résidu de liquide contenu dans une bouteille de gaz liquéfié et d'écarter les bouteilles dont le niveau de résidu est supérieur à un seuil prédéterminé. The installation of the invention makes it possible to measure with sufficient precision the level of liquid residue contained in a bottle of liquefied gas and to exclude bottles whose level of residue is above a predetermined threshold.

3 3

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

r r

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

636,440

1. Installation for measuring the level of residual liquid contained in a container (10) with an opaque cylindrical wall, characterized in that it comprises two sources (20, 30) of high energy electromagnetic radiation emitting, respectively, a first beam ( 26) which is directed horizontally towards the interior of the container (10), so as to pass through it above the level of the liquid, and a second bundle (36) which is directed obliquely towards the interior of the container (10), in the same vertical plane as the first beam (26), so as to pass through the liquid between the bottom of the container (10) and the free surface (28) of the liquid, an electromagnetic detector (42) arranged in the above-mentioned vertical plane of so as to receive the two beams (26, 36), after they have passed through the container (10), and an electronic assembly (44) capable of processing the information signal supplied by the detector (42).

2. Installation according to claim 1, characterized in that the axis of the detector (42) is oriented so that the two beams (26, 36) are arranged symmetrically relative to this axis.

2

3. Installation according to claim 1, characterized in that the electronic processing assembly (44) comprises a corrector for measuring the wall thickness measured obliquely and a sequential circuit controlled by a clock making it possible to select the measurement and to separate two output signals corresponding, respectively, to the counting of the photons y of the second beam (36) having passed through the container and to the counting of the photons y of the first beam (26) having passed through the container.

4. Installation according to claim 3, characterized in that the two output signals are sent to the input of an up-down counter (48).

5. Use of the installation according to one of claims 1 to 4 in a packaging line for liquefied gas containers, with an opaque cylindrical wall, for measuring the level of residual liquid contained in each container before filling.