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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS REAGISSANT A LA PRESENCE OU A L'ABSENCE D'UN FLUIDE EN UN POINT DETERMINE D'AVANCE, TELS QUE DES DETECTEURS DE NIVEAU DE
LIQUIDE.
L'invention concerne des appareils réagissant à la présence ou à l'absence d'un fluide en un point déterminé d'avance et est particulière- ment applicable à l'indication du niveau d'un liquide dans un réservoir.
Le but principal de l'invention est de réaliser un moyen de dé- tection qui peut être utilisé avantageusement pour contrôler les installations de pompage dans lesquelles on utilise des accumulateurs chargés à l'air. Dans une telle installation, l'accumulateur se trouve branché sur la face de re- foulement de la pompe et il est avantageux de prévoir des moyens qui peuvent détecter la présence ou l'absence de liquide à certains niveaux prédéterminés dans cette installation de pompage. Par exemple, il peut y avoir un niveau supérieur au-dessus duquel l'élévation du liquide doit arrêter la pompe, à la suite de quoi l'installation hydraulique est alimentée en liquide prove- nant' de l'accumulateur au lieu de l'être en liquide provenant de la pompe.
Le niveau du liquide dans l'accumulateur s'abaisse par conséquent et continue à s'abaisser jsqu'à ce que soit atteint un niveau inférieur au-dessous duquel l'abaissement de liquide doit automatiquement démarrer la pompe une fois de plus,la pompe continuant à fonctionner jusqu'à ce que le liquide atteigne à nouveau le niveau supérieur. Cependant, l'écoulement dû à l'installation hydraulique peut être plus grand que le débit de la pompe de sorte que le ni- veau dans l'accumulateur ne peut pas s'élever, mais continue à s'abaisser bien qu'à une allure réduiteo Ceci n'est pas du tout désirable du fait que si cet abaissement continuait, de l'air pénétrerait dans l'installation hy- draulique.
C'est pourquoi on peut prévoir un troisième niveau au-dessous du niveau inférieur ci-dessus, un moyen de détection qui, lorsque le niveau du liquide s'abaisse au-dessous de ce troisième niveau, coupe automatiquement tout l'appareil de contrôle. L'invention réalise une forme de dispositif de
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détection qui est particulièrement appropriée à être utilisée à chacun des trois niveaux, comme indiqué ci-dessus, pour surveiller l'appareil de contro- les
Selon l'invention,
un appareil répondant à l'indice de réfrac- tion d'un fluide comprend un moyen servant à diriger un faisceau électro-ma- gnétique fixe dans le fluide de telle manière qu'il émerge du fluide dans une direction dépendant de l'indice de réfraction du fluide et un dispositif de ré- ponse fixé par rapport à la source du faisceau et disposé de manière à rece- voir le faisceau lorsqu'il émerge dans une direction prédéterminée choisie parmi ces dites directions, mais ne reçoit pas le faisceau quand il émerge dans une autre direction prédéterminée. Le faisceau électro-magnétique est naturellement et d'ordinaire un faisceau de lumière visible.
Quand l'inven tion est appliquée à la détection de la présence ou de l'absence dun fluide (à savoir un liquide) en un point prédéterminé, le liquide ayant un indice de réfraction différent de celui d'un second fluide (qui peut être un liquide ou un gaz) déplacé par ledit liquide en s'écoulant vers ledit point, le dispo- sitif est tel que le faisceau est constamment dirigé vers ledit point. Si la détection doit avoir lieu en plusieurs points différents le long d'un tube manométrique sur un accumulateur hydraulique, par exemple un appareil de dé- tection séparé est monté en chacun de ces dits points.
Lorsqu'on utilise un faisceau lumineux, on peut l'obliger à pas- ser de préférence entre deux prismes ayant des faces opposées parallèles l'u- ne à l'autre et montés de telle manière que le trajet du faisceau au travers de l'un est parallèle au trajet du faisceau au travers de l'autre, le fluide étant prévu pour s'élever et s'abaisser ou s'écouler de toute autre fagon en- tre les deux prismes. On précise que le mot "prisme" désigne, dans cette des- cription, tout solide transparent ayant des faces planes opposées formant un ' certain angle l'une par rapport à l'autre, mais perpendiculaires à un plan commun et disposées de telle manière qu'un faisceau puisse pénétrer par une face et sortir par l'autre.
Afin que l'invention soit clairement comprise et facilement mise en oeuvre, on va maintenant décrire,à titre d'exemple non limitatif,une forme de réalisation de l'invention, en regard des dessins annexés, dans les- quels :
Les figures 1, 2 et 3 représentent une coupe verticale d'un en- semble optique à trois phases différentes de son fonctionnement.
Les figures 4 et 5 représentent une variante de l'ensemble des figures 1 à 3, à deux phases différentes de son fonctionnement.
La figure 6 représente un schéma, avec certains organes partiel- lement en coupe, d'une installation de pompage, et la figure 7 représente un schéma de circuit électrique.
Dans l'ensemble optique de la figure 1, un bloc de section rectan- gulaire 1 comporte une chambre cylindrique 2 qui a un axe horizontal et qui est fermée à ses extrémités. Des canaux verticaux coaxiaux 3, 4 ayant un dia- mètre sensiblement inférieur à celui de la chambre la coupent à sa partie cen- trale. Le bloc est fixé à ses parties supérieure et inférieure à des conduits verticaux 5 et 6 qui forment des prolongements des canaux, tout l'ensemble formant un passage vertical au travers duquel un liquide tel que de l'eau peut s'élever ou s'abaisser.
Le détecteur est prévu pour répondre à la question de savoir si la surface du liquide se trouve au-dessus ou au-dessous d'un niveau prédéterminé dans la chambre 2 et dans ce but on a percé le bloc horizontale- ment sur des faces opposées pour loger dans les évidements correspondants des manchons 7, 8 contenant des prismes 9, 10. Les manchons 7 et 8 sont tubulaires et ont des axes horizontaux A-A, B-B, les prismes 9 et 10 étant cylindriques et montés dans les extrémités intérieures des,manchons tubulaires. Un des pris- mes 9 se trouve au-dessus du plan diamétral horizontal de la chambre 2, et l'autre 10 se trouve au-dessous.
Les faces opposées 11 et 12 des prismes sont parallèles l'une à l'autre, mais sont inclinées de manière que la face infé- rieure soit inclinée vers le bas d'environ 30 sur la verticale et que ''- face
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supérieure soit inclinée vers le haut, les deux faces formant des angles droits par rapport au plan vertical contenant les axes des prismes 9 et 10 et ceux des canaux verticaux 3 et 4. Les faces extérieures des prismes forment des . angles droits avec leurs axes A-A, B-B.
Le dispositif est tel que,lorsqu'un faisceau ou un pinceau lu- mineux étroit passe le long de l'axe B=B au travers du prisme inférieur 10 - dans la chambre 2 et quand celle-ci est vide de liquide, c'est-à-dire remplie d'air (comme on l'a représenté sur la figure 1), le faisceau est réfracté à la surface de séparation 12 entre le verre et l'air et s'élève en direc- tion inclinée C-C vers la face 11 du prisme supérieur 9 sur laquelle il est réfracté à nouveau pour passer horizontalement le long de A-A et sortir du manchon supérieur 7 pour se rendre à une cellule photo-électrique 13.
Quand par conséquent du liquide s'élève au travers du conduit vertical inférieur 5 et du canal vertical inférieur 3, et pénètre dans la chambre 2, y jusque une position dans laquelle la surface du liquide D-D (fi- gure 2) rencontre le faisceau, comme en E, l'angle d'incidence entre le faisceau et la surface D-D est si petit que le faisceau est réfléchi vers le bas le long de l'axe F-F sur la surface D-D de telle sorte que le fais- ceau n'atteint plus le prisme supérieur 9 et qu'il se trouve par conséquent hors de la cellule 13.
Une ascension continue du liquide oblige la surface de celui-ci à quitter le faisceau mais ce dernier n'atteint cependant pas le prisme supérieur 9 puisque l'indice de réfraction du liquide est plus voisin de celui de l'air que de celui du verre, de sorte que bien qu'il exis- te une certaine réfraction le long de la ligne G-G (figure 3) l'angle qu'elle forme n'est pas aussi aigu que lorsque l'air se trouve à la place du liqui- de.
Dans la variante des figures 4 et 5, la construction est la mê- me que celle décrite ci-dessus, sauf que les axes horizontaux H-H et 1-1 des deux prismes ont été rapprochés, bien que l'axe du prisme 10a suivant lequel la lumière pénètre, se trouve encore légèrement au-dessous de celui du se- cond prisme 9a. 11 en résulte un renversement du fonctionnement de l'appa- reil, du fait que la cellule sensible à la lumière regoit de la lumière seu- lement lorsque la chambre contient du liquide (figure 4).
La raison en est que, lorsque la cavité est remplie d'air- (figure 5), le faisceau est réflé- chi le long d'un axe J-J qui est incliné de telle manière qu'il atteigne un point au-dessus du prisme 9a C'est seulement lorsque le faisceau est réflé- chi sous un angle moins aigu le long de l'axe K-K (figure 4), par l'eau, qu'il frappe le deuxième prisme
La figure 6 représente une forme d'application de l'invention au contrôle d'une installation de pompage.
Dans cette installation, une pon- pe 14 pompe du liquide d'un réservoir 15 débitant par gravité par un tuyau 16 et amené ce liquide par un tuyau 17 d'une part à un tuyau 18, conduisant à un système hydraulique, et d'autre part à un tuyau 19 qui, par l'intermé- diaire d'une valve d'arrêt automatique, 20, charge un accumulateur 21 à pres- sion d'air. Par exemple, l'installation hydraulique peut comporter plusieurs béliers hydrauliques servant a remplir différentes fonctions dans un lami- noir d'aciérie dans lequel le débit de liquide que l'on peut exiger de la . pompe varie considérablement.
Lorsqu'il n'y a pas de travail extérieur à fournir, le liquide est amené à l'accumulateur 21 et lorsqu'on doit produire un travail, le liquide est amené aux béliers ou appareils similaires, soit par l'accumulateur 21, soit par la pompe 14. La pression de l'air est main- tenue dans l'accumulateur 21 par un tuyau 23 en provenance d'une bouteille à air 24 et d'un compresseur 25 entrainé par un moteur électrique 26. La dé- charge du système hydraulique est ramenée au réservoir 15 par un tuyau 27.
Le compresseur d'air 25, après avoir porté la pression de fonc- tionnement à sa valeur efficace, opération qui peut demander environ trente- six heures, est utilisé seulement pour produire des appoints de pression dans le but de compenser les fuites du système pneumatique. Lorsque les con- ditions d'entretien sont bonnes, cette opération peut avoir lieu moins d'u- ne fois par semaine.
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Les ensembles optiques tels que ceux représentés sur les figures 1 à 5 sont utilisés pour détecter la présence ou l'absence de liquide à cha- cun de trois niveaux différents prédéterminés dans l'accumulateur 21.. -Le ni- veau le plus élevé X est un niveau supérieur au-dessus duquel l'ascension du liquide doit,arrêter la pompe-14, à la suite de quoi l'installation hy- draulique est alimentée par du liquide qui vient de l'accumulateur 21, par les tuyaux 19 et 18 au lieu de venir de la pompe 14.
Le niveau du liquide s'abaisse, par conséquent, dans l'accumulateur et cet abaissement continue' jusqu'à ce que soit atteint le niveau suivant Y, au-dessous duquel la chute de liquide doit démarrer automatiquement la pompe 14 une fois de plus, la pompe 14 continuant à fonctionner jusqu'à ce que le liquide atteigne à nou- veau le niveau supérieur X. Cependant, l'écoulement dû au système hydrauli- que peut être plus grand que le débit en provenance de la pompe 14 de sorte que le niveau dans l'accumulateur 21 ne peut pas s'élever mais continue à s'abaisser, bien qu'à une allure réduite. Un tel fonctionnement, si on lui permet de continuer est tout à fait indésirable car de l'air pourrait-s'in- troduire dans le système hydraulique.
C'est pourquoi on a prévu un détec-- teur au troisième niveau Z, au-dessous du niveau Y qui court-circuite auto- matiquement tout l'appareil de commande et actionne la valve d'arrêt 20 a- fin d'arrêter l'écoulement de liquide.
Les trois détecteurs 28, 29 et 20 correspondant respectivement aux trois niveaux X, Y et Z sont montés dans un tube manométrique 31 relié par l'intermédiaire de robinets d'arrêt 32 et 33 aux parties supérieure et- inférieure de l'accumulateur 21. Les deux détecteurs supérieurs 28 et 29 sont identiques à ceux représentés sur les figures 1à 3, les conduits 5 et 6 dans ces figures étant formés par les parties du tube manométrique 31 au-dessus et au-dessous de chaque détecteur.
L'éclairement des deux cellules photo-é- lectriques 13a et 13b est commandé sélectivement par leurs détecteurs respec- tifs 28 et 29 au moyen de faisceaux lumineux dérivés de deux ensembles à deux lampes 34 et à collimateur 35. La cellule photo-électrique 13c est é- clairée par le détecteur 30 qui est le même que celui représenté sur les fi- gures 4 et 5 au moyen d'un faisceau lumineux dérivé de l'ensemble de lampe et du collimateur 36. Les trois cellules photo-électriques commandent res- pectivement, par l'intermédiaire d'un amplificateur à trois directions 37, trois relais 38, 39, 40 qui, par l'intermédiaire d'un tableau de commuta- tion 41, commandent la pompe 14, la soupape d'arrêt 20 et un indicateur de niveau à trois lampes 42, 43, 44 correspondant respectivement aux niveaux de liquide X Y et Z.
Des détails des circuits électriques sont représentés sur la figure 7. En supposant que le liquide soit à son niveau maximum dans le tube manométrique les cellules photo-électriques 13a et 132. ne sont pas éclairées et par conséquent pas conductrices et la cellule photo-électrique 13c est éclairée et, par conséquent, conductrice. Les grilles des deux triodes 45 et 46, associées respectivement aux cellules 13a et 13b ont alors un poten-. tiel négatif suffisant pour empêcher les triodes 45 et 46 d'être conductri- ces. Les relais 38 et 39 dont les contacts 38a et 39a sont disposés respec- tivement pour fonctionner vers la position ouverte ne sont, par conséquent, pas conducteurs. La cellule photo-électrique 13c est éclairée et, par cons@ quent, conductrice.
La grille dans la triode 47, associée à la cellule 30, a alors un potentiel positif suffisant pour obliger la triode à être conduc- trice. Le relais 40 dont le contact 40a est prévu de manière à fonctionner vers la position fermée est, par conséquent, conducteur. Les trois paires de contacts 38a, 39a et 40a sont, par conséquent, toutes fermées. Le moteur 14a est au repos et l'accumulateur commence à se vider. Aussitôt que l'accu- mulateur 21 est suffisamment vidé pour obliger la cellule photo-électrique 13a à devenir conductrice, les contacts 38a s'ouvrent. Ceci éteint la lampe de signalisation 42, mais n'a pas d'effet sur le relais 54 de commande du moteur puisqu'un interrupteur 54a s'ouvre.
Il faut noter aussi qu'à cet in- stant un interrupteur 54b, commandé aussi par le relais 54, se ferme. Ainsi, lorsque la cellule photo-électrique 13]1-est rendue conductrice comme consé- quence de l'abaissement du liquide au-dessous du niveau Y, la paire de con-
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tacts 39a s'ouvre de la manière semblable à celle décrite pour les contacts 38a ci-dessus,, en interrompant un circuit existant déjà'entre'le transforma- tour 48, le conducteur 49, les relais de contact 39a, le conducteur 56, le relais de contact 54b, le relais 54 et le conducteur 53.
Le relais 54 est alors désexcité et il ferme les contacts 54a, Un circuit passant par le re- lais 54 est alors interrompu depuis le transformateur 48, le conducteur 49, les contacts 39a, le conducteur 56, les contacts 54b et les relais 54. La désexcitation ci-dessus du relais 54 sert ainsi à fermer les contacts 54a, ce qui actionne à son tour un relais démarreur de moteur 57, en fermant ainsi les contacts 57a et en démarrant le moteur 14a.
Ceci continue jusqu'à ce que le liquide s'élève une fois de plus jusqu'au niveaux X en fermant ainsi les contacts 38a et en alimentant ainsi le relais 54, sauf si le li- quide s'abaisse au-dessous du niveau Z en raison d'excès de débits de l'ac- cumulateur, de défauts électriques ou hydrauliques ou de buée se' déposant éventuellement sur les prismes de l'ensemble optique.
L'abaissement du li- quide au-dessous du niveau Y sert aussi à éteindre la lampe 43 en ouvrant les contacts 39a Quand le liquide tombe au-dessous du niveau 2 de façon à priver de lumière la cellule photo-électrique 13c, les contacts 40a s'ou- vrent pour interrompre le circuit passant par le transformateur 48-, le con- ducteur 49, les contacts 40a, le conducteur 59, les contacts 58b, le relais' 58 et le conducteur 53Ceci ferme immédiatement les contacts 58a, ouvre les contacts 58b et ouvre les contacts 58c, L'ouverture des contacts 58c inter- rompt un circuit passant par un commutateur électrique 61 qui permet à la ' valve d'arrêt automatique 20 de se fermer sous la pression.
Le commutateur 61 ferme aussi un interrupteur limitateur 62 afin de fermer un circuit pas- sant par le transformateur 48, le conducteur 49, l'interrupteur limitateur 62, le conducteur 63, la lampe indicatrice 44 et les conducteurs 52 et'53, en court-circuitant ainsi le reste du circuit électrique. De cette façon ' la lampe indicatrice 44 est allumée et l'accumulateur est fermé en vue d'em- pécher une sortie ultérieure de liquide.
Après que l'on a supprimé la cause de l'écoulement d'eau hors' de l'accumulateur, on ouvre à la main l'interrupteur limitateur 62 de sorte que les circuits électriques sont rétablis. C'est pourquoi aussitôt que le' niveau du liquide s'élève jusqu'au niveau Y et ferme ainsi les contacts 39a, le relais 58 est alimenté en courant par les contacts 58a maintenant fermée., de sorte que les contacts 58c se ferment et que le commutateur 61 oblige la valve d'arrêt automatique à s'ouvrir, L'alimentation en courant du relais 58 ouvre aussi les contacts 58a et ferme les contacts 58b Ces derniers maintiennent l'alimentation en courant du relais 58 parce que les contacts.
40a se ferment dès que le liquide' s'élève au-dessus du niveau Z.
Quand le liquide s'élève une fois de plus au-dessus du niveau X, en fermant les contacts 38a, le relais 54 est alimenté en courant de ma- nière à ouvrir les contacts 54c afin d'arrêter le moteur 14a, le circuit d'alimentation comprenant les contacts fermés 38c et les contacts 54a L'a- limentation en courant du relais 54 ouvre cependant immédiatement les con- tacts 54a mais un circuit permanent est établi simultanément par les con- tacts 54b aussi bien que par les contacts 39a qui ont été fermés dès que le liquide a atteint le niveau Y. En conséquence, le moteur 14a est maintenu hors circuit jusqu'à ce que le liquide s'abaisse une fois de plus au-dessous du niveau Y.
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IMPROVEMENTS TO DEVICES RESPECTING THE PRESENCE OR ABSENCE OF A FLUID AT A PRE-DETERMINED POINT, SUCH AS LEVEL DETECTORS
LIQUID.
The invention relates to apparatuses responsive to the presence or absence of a fluid at a predetermined point and is particularly applicable to indicating the level of a liquid in a reservoir.
The main aim of the invention is to provide a means of detection which can be used advantageously to control pumping installations in which accumulators charged with air are used. In such an installation, the accumulator is connected to the delivery face of the pump and it is advantageous to provide means which can detect the presence or absence of liquid at certain predetermined levels in this pumping installation. For example, there may be an upper level above which the rise of the liquid must stop the pump, as a result of which the hydraulic installation is supplied with liquid from the accumulator instead of the pump. be in liquid from the pump.
The liquid level in the accumulator therefore falls and continues to fall until a lower level is reached, below which the lowering of liquid should automatically start the pump once more, the pump continuing to operate until the liquid reaches the upper level again. However, the flow due to the hydraulic installation may be greater than the flow rate of the pump so that the level in the accumulator cannot rise, but continues to fall although at a reduced speedo This is not at all desirable because if this lowering continued, air would enter the hydraulic system.
This is why a third level can be provided below the lower level above, a detection means which, when the level of the liquid drops below this third level, automatically cuts off the entire control device. . The invention provides a form of device for
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detection which is particularly suitable to be used at each of the three levels, as indicated above, to monitor the tester
According to the invention,
An apparatus responsive to the refractive index of a fluid comprises means for directing a stationary electromagnetic beam through the fluid so that it emerges from the fluid in a direction dependent on the refractive index. refraction of the fluid and a response device fixed relative to the source of the beam and arranged so as to receive the beam when it emerges in a predetermined direction chosen from among these said directions, but does not receive the beam when it emerges. emerges in another predetermined direction. The electromagnetic beam is naturally and usually a visible light beam.
When the invention is applied to detecting the presence or absence of a fluid (i.e. a liquid) at a predetermined point, the liquid having a refractive index different from that of a second fluid (which may be a liquid or a gas) displaced by said liquid while flowing towards said point, the device is such that the beam is constantly directed towards said point. If the detection is to take place at several different points along a Bourdon tube on a hydraulic accumulator, for example a separate detection device is mounted at each of said points.
When using a light beam, it can be made to pass preferably between two prisms having opposite faces parallel to each other and so mounted that the path of the beam through the one is parallel to the path of the beam through the other, with fluid intended to rise and fall or otherwise flow between the two prisms. It is specified that the word "prism" designates, in this description, any transparent solid having opposite plane faces forming a certain angle with respect to each other, but perpendicular to a common plane and arranged in such a manner. that a beam can penetrate by one face and exit by the other.
In order for the invention to be clearly understood and easily implemented, a description will now be given, by way of nonlimiting example, of an embodiment of the invention, with reference to the appended drawings, in which:
Figures 1, 2 and 3 show a vertical section of an optical assembly in three different phases of its operation.
Figures 4 and 5 show a variant of the assembly of Figures 1 to 3, in two different phases of its operation.
FIG. 6 represents a diagram, with certain components partially in section, of a pumping installation, and FIG. 7 represents an electrical circuit diagram.
In the optical assembly of FIG. 1, a block of rectangular section 1 has a cylindrical chamber 2 which has a horizontal axis and which is closed at its ends. Coaxial vertical channels 3, 4 having a diameter appreciably smaller than that of the chamber intersect it at its central part. The block is fixed at its upper and lower parts to vertical conduits 5 and 6 which form extensions of the channels, the whole unit forming a vertical passage through which a liquid such as water can rise or fall. to lower.
The detector is intended to answer the question of whether the surface of the liquid is above or below a predetermined level in chamber 2 and for this purpose the block has been drilled horizontally on opposite faces. for housing in the corresponding recesses of the sleeves 7, 8 containing the prisms 9, 10. The sleeves 7 and 8 are tubular and have horizontal axes AA, BB, the prisms 9 and 10 being cylindrical and mounted in the inner ends of the sleeves tubular. One of the prisms 9 is above the horizontal diametral plane of the chamber 2, and the other 10 is below.
Opposite faces 11 and 12 of the prisms are parallel to each other, but are inclined so that the lower face slopes downward by about 30 from the vertical and that '' - face
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upper is inclined upwards, the two faces forming right angles to the vertical plane containing the axes of the prisms 9 and 10 and those of the vertical channels 3 and 4. The outer faces of the prisms form. right angles with their axes A-A, B-B.
The device is such that, when a beam or a narrow light brush passes along the axis B = B through the lower prism 10 - into the chamber 2 and when the latter is empty of liquid, it is that is, filled with air (as shown in FIG. 1), the beam is refracted at the separation surface 12 between the glass and the air and rises in an inclined direction CC towards the face 11 of the upper prism 9 on which it is refracted again to pass horizontally along AA and exit from the upper sleeve 7 to go to a photocell 13.
When therefore liquid rises through the lower vertical duct 5 and the lower vertical channel 3, and enters the chamber 2, y to a position in which the surface of the liquid DD (Figure 2) meets the beam, as in E, the angle of incidence between the beam and the surface DD is so small that the beam is reflected downwards along the axis FF on the surface DD so that the beam does not reach plus the top prism 9 and therefore outside of cell 13.
A continuous rise of the liquid forces the surface of the latter to leave the beam but the latter does not however reach the upper prism 9 since the refractive index of the liquid is closer to that of air than that of glass , so that although there is some refraction along the line GG (Figure 3) the angle it forms is not as acute as when air is in place of liquid of.
In the variant of Figures 4 and 5, the construction is the same as that described above, except that the horizontal axes HH and 1-1 of the two prisms have been brought closer together, although the axis of the prism 10a along which light enters, is still slightly below that of the second prism 9a. This results in a reversal of the operation of the apparatus, as the light sensitive cell receives light only when the chamber contains liquid (Figure 4).
The reason is that, when the cavity is filled with air- (figure 5), the beam is reflected along an axis JJ which is tilted in such a way that it reaches a point above the prism. 9a It is only when the beam is reflected at a less acute angle along the KK axis (figure 4) by water that it hits the second prism
FIG. 6 represents one form of application of the invention to the control of a pumping installation.
In this installation, a pump 14 pumps liquid from a reservoir 15 discharging by gravity through a pipe 16 and brings this liquid through a pipe 17 on the one hand to a pipe 18, leading to a hydraulic system, and from on the other hand to a pipe 19 which, through the intermediary of an automatic shut-off valve, 20, charges an accumulator 21 with air pressure. For example, the hydraulic system may include several hydraulic rams serving to fulfill different functions in a steel mill roll in which the flow of liquid which may be required from the. pump varies widely.
When there is no external work to be provided, the liquid is brought to the accumulator 21 and when work is to be produced, the liquid is brought to the rams or the like, either by the accumulator 21, or by the pump 14. The air pressure is maintained in the accumulator 21 by a pipe 23 coming from an air cylinder 24 and a compressor 25 driven by an electric motor 26. The discharge of the hydraulic system is returned to the reservoir 15 by a pipe 27.
The air compressor 25, after having brought the operating pressure to its effective value, an operation which may require about thirty-six hours, is used only to produce pressure build-ups in order to compensate for leaks in the pneumatic system. . When the maintenance conditions are good, this operation can take place less than once a week.
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Optical assemblies such as those shown in Figures 1 to 5 are used to detect the presence or absence of liquid at each of three different predetermined levels in the accumulator 21 .. -The highest level X is a higher level above which the ascent of the liquid must stop the pump-14, following which the hydraulic system is supplied with liquid which comes from the accumulator 21, through the pipes 19 and 18 instead of coming from the pump 14.
The level of the liquid is therefore lowered in the accumulator and this lowering continues until the next level Y is reached, below which the fall of liquid should automatically start the pump 14 once more. with the pump 14 continuing to operate until the liquid again reaches the upper level X. However, the flow due to the hydraulic system may be greater than the flow from the pump 14 so that the level in the accumulator 21 cannot rise but continues to fall, although at a reduced rate. Such operation, if allowed to continue, is highly undesirable since air could enter the hydraulic system.
This is why a detector has been provided at the third level Z, below level Y which automatically bypasses the entire control unit and actuates the shut-off valve 20 in order to stop liquid flow.
The three detectors 28, 29 and 20 corresponding respectively to the three levels X, Y and Z are mounted in a manometric tube 31 connected by means of stop valves 32 and 33 to the upper and lower parts of the accumulator 21. The two upper detectors 28 and 29 are identical to those shown in Figures 1 to 3, the conduits 5 and 6 in these figures being formed by the parts of the Bourdon tube 31 above and below each detector.
The illumination of the two photoelectric cells 13a and 13b is selectively controlled by their respective detectors 28 and 29 by means of light beams derived from two assemblies with two lamps 34 and collimator 35. The photoelectric cell 13c is illuminated by detector 30 which is the same as that shown in Figures 4 and 5 by means of a light beam derived from the lamp assembly and collimator 36. The three photocells control res - respectively, by means of a three-way amplifier 37, three relays 38, 39, 40 which, by means of a switching board 41, control the pump 14, the stop valve 20 and a three-lamp level indicator 42, 43, 44 corresponding to the XY and Z liquid levels respectively.
Details of the electrical circuits are shown in figure 7. Assuming that the liquid is at its maximum level in the Bourdon tube the photoelectric cells 13a and 132. are not illuminated and therefore not conductive and the photoelectric cell 13c is illuminated and, therefore, conductive. The gates of the two triodes 45 and 46, associated respectively with cells 13a and 13b then have a potential. Sufficient negative air to prevent triodes 45 and 46 from being conductive. The relays 38 and 39 whose contacts 38a and 39a are respectively arranged to operate towards the open position are therefore not conductive. The photoelectric cell 13c is illuminated and therefore conductive.
The gate in triode 47, associated with cell 30, then has sufficient positive potential to force the triode to be conductive. The relay 40, the contact 40a of which is provided so as to operate towards the closed position, is therefore conductive. The three pairs of contacts 38a, 39a and 40a are therefore all closed. The engine 14a is at rest and the accumulator begins to empty. As soon as the accumulator 21 is sufficiently emptied to force the photoelectric cell 13a to become conductive, the contacts 38a open. This turns off the signal lamp 42, but has no effect on the motor control relay 54 since a switch 54a opens.
It should also be noted that at this instant a switch 54b, also controlled by the relay 54, closes. Thus, when the photoelectric cell 13] 1-is made conductive as a consequence of the lowering of the liquid below the level Y, the pair of con-
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tacts 39a opens in a similar manner to that described for contacts 38a above, interrupting an already existing circuit between transformer 48, conductor 49, contact relays 39a, conductor 56, the contact relay 54b, the relay 54 and the conductor 53.
The relay 54 is then de-energized and it closes the contacts 54a. A circuit passing through the relay 54 is then interrupted from the transformer 48, the conductor 49, the contacts 39a, the conductor 56, the contacts 54b and the relays 54. The above de-energization of relay 54 thus serves to close contacts 54a, which in turn actuates an engine starter relay 57, thereby closing contacts 57a and starting engine 14a.
This continues until the liquid rises once more to level X thus closing contacts 38a and thus energizing relay 54, unless the liquid drops below level Z. due to excess flow rates from the accumulator, electrical or hydraulic faults or mist possibly depositing on the prisms of the optical assembly.
Lowering the liquid below level Y also serves to extinguish lamp 43 by opening contacts 39a When the liquid falls below level 2 so as to deprive photoelectric cell 13c of light, the contacts 40a open to interrupt the circuit through transformer 48-, conductor 49, contacts 40a, conductor 59, contacts 58b, relay '58, and conductor 53 This immediately closes contacts 58a, opens contacts 58b and opens contacts 58c. Opening of contacts 58c interrupts a circuit through an electrical switch 61 which allows automatic shut-off valve 20 to close under pressure.
Switch 61 also closes a limit switch 62 in order to close a circuit passing through transformer 48, lead 49, limit switch 62, lead 63, indicator lamp 44 and leads 52 and 53, in short. -circuitant thus the rest of the electrical circuit. In this way the indicator lamp 44 is ignited and the accumulator is closed in order to prevent further outflow of liquid.
After the cause of the water flowing out of the accumulator has been removed, the limit switch 62 is manually opened so that the electrical circuits are re-established. Therefore, as soon as the liquid level rises to the level Y and thus closes the contacts 39a, the relay 58 is supplied with current by the now closed contacts 58a, so that the contacts 58c close and switch 61 forces the automatic shut-off valve to open. Power supply to relay 58 also opens contacts 58a and closes contacts 58b. These maintain the current supply to relay 58 because the contacts.
40a close as soon as the liquid 'rises above level Z.
When the liquid rises once more above level X, by closing the contacts 38a, the relay 54 is supplied with current so as to open the contacts 54c in order to stop the motor 14a, the circuit d The power supply comprising the closed contacts 38c and the contacts 54a The current supply to the relay 54, however, immediately opens the contacts 54a but a permanent circuit is established simultaneously by the contacts 54b as well as by the contacts 39a which. have been closed as soon as the liquid has reached the Y level. Consequently, the motor 14a is kept off until the liquid drops once more below the Y level.