Le dispositif de base est constitué par un interrupteur électrique, lequel ouvre ou ferme un circuit lorsque le niveau limite est atteint dans le réservoir. Ce rôle peut être assuré par des appareils mécaniques (à bras oscillant ou à bille) ou par commande à ultrasons, mais en général ces dispositifs ne possèdent pas les qualités de robustesse et de fiabilité des interrupteurs à contacteurs au mercure de fabrication française dont nous avons déposé le brevet (et qui sont utilisés dans le monde entier).
Il existe deux modèles d’appareils utilisant ces contacteurs :
- l'interrupteur de niveau AT 830 ;
- le régulateur de niveau Soba et sa variante Hypalon.
Nous en définirons ci-dessous les particularités après avoir examiné leur élément commun que constitue l'interrupteur. Il se compose essentiellement (figure 1) d’un contacteur au mercure à deux ou trois électrodes, enfermé dans un bulbe de protection relié à trois ou quatre conducteurs isolés, eux-mêmes inclus dans un câble servant à la suspension et qui les relie au dispositif de commande électrique de l’organe à asservir.
[Photo : Fig. 1. — Coupe de l’interrupteur.]
L'enveloppe extérieure (colorée suivant diverses teintes) est réalisée en polypropylène copolymère (ou en Hypalon pour le modèle de ce nom) offrant une excellente résistance aux produits corrosifs, notamment aux eaux d’égout, aux acides et hydrocarbures, produits chimiques, etc.
Cet appareil se comporte comme un flotteur partiellement ou totalement immergé suivant le cas dans le fluide ou le matériau pulvérulent (de poids spécifique supérieur à 0,4) et dont l'inclinaison commande la rupture ou l’ouverture du circuit. Sa forme est spécialement conçue pour permettre un fonctionnement sans incident, même en eaux tumultueuses. Cinq compartiments indépendants complètement étanches lui assurent une grande résistance aux chocs, à l’écrasement et à l’introduction de liquides, en garantissant ainsi une protection exceptionnelle de l'ampoule au mercure (ainsi l’entrée d’eau dans un ou plusieurs compartiments, à la suite d'un écrasement par exemple, ne nuit pas au fonctionnement). Les deux coques moulées qui le constituent sont réunies par soudure profonde assurant une étanchéité parfaite de l'ensemble, notamment au passage du câble électrique (lequel est puissamment comprimé pendant cette opération).
Ses caractéristiques sont les suivantes :
- longueur 170 mm (176 mm pour le modèle Hypalon) ;
- diamètre maximum 80 mm (84 mm pour le modèle Hypalon) ;
- poids 105 ou 115 g (300 g pour le modèle Hypalon) ;
- enveloppe : polypropylène copolymère (ou Hypalon pour le modèle de ce nom) ;
- câble électrique à 3 ou 4 conducteurs de 1 mm² en élastomère (niveau A 05 R NF) ;
- ampoule ou contact inverseur à mercure à haute résistance (16 A thermiques, 8 A inductifs sous 250 V) ;
- pouvoir de coupure 10 A/250 V (ou autres puissances éventuellement) ;
- pression extérieure maximum 15 m d’eau (ou 55 m pour le modèle Hypalon) ;
- température de service maximum 70 °C (95 °C pour le modèle Hypalon) ;
- précision d’enclenchement ou de coupure ;
- tenue dans le temps remarquable (essais arrêtés après 120 000 enclenchements sans dommages).
L'interrupteur AT 830
Appelé à juste titre « interrupteur de niveau », cet appareil est destiné à la fermeture ou l'ouverture directe d'un circuit électrique, branché en général sur une pompe dont il commande la mise en marche ou l'arrêt, ou servant à la commutation de moteurs aux utilisations les plus diverses (avec ou sans relais) et cela en fonction des niveaux à surveiller. Un cas-type de leur utilisation est l'équipement de pompes vide-caves (dont le fonctionnement est ainsi rendu automatique), un exemple parmi de multiples applications notamment dans l'industrie, où de nombreuses machines peuvent être ainsi commandées.
Le dispositif comprend en général le flotteur, plongeant dans le fluide à surveiller au sein duquel il est maintenu, à l'extrémité du câble électrique, par un lest réglable en cupro-aluminium de poids adapté au cas particulier. La longueur plus ou moins grande du câble libre situé après le lest sert à régler la différence des niveaux inférieur et supérieur, commandés par l'inclinaison du flotteur (figure 2). Le câble peut également être directement fixé sur la pompe, et dans ce cas le lest n'est pas nécessaire. Une variante consiste à n'alimenter la pompe en courant que lorsque l'interrupteur de niveau se trouve au niveau haut ; dans ce cas un relais est inutile et la mise en route est instantanée ; toutefois, la puissance de la pompe est alors limitée par l'intensité, elle-même assujettie à la résistance électrique.
Quatre types d'interrupteurs sont normalement utilisés dans les fonctions suivantes : vidange, remplissage, vidange et remplissage, vidange en branchement sur prise de courant.
[Photo : Fig. 2. — Utilisation de l’AT 830 en commande de pompe (avec régulation d’environ 85° entre niveaux haut et bas). À gauche : avec lest. À droite : la pompe sert de lest.]
Les régulateurs de niveau Soba et Hypalon
Ils sont utilisés dans le cas de différences de niveau importantes, afin de réguler, par exemple dans les égouts, la mise en marche et l'arrêt de pompes de relèvement par l'intermédiaire d'une télécommande. Ils sont très efficaces dans les liquides chargés ou les matériaux pulvérulents, notamment dans les usines.
Deux interrupteurs flottants sont nécessaires pour assurer la régulation automatique des niveaux inférieur et supérieur (dont l'écart n'est pas limité). Les contacts inverseurs à mercure dont ils sont munis permettent d'assurer au choix l'ouverture ou la fermeture d'un circuit à un niveau déterminé : il suffit pour cela d'utiliser judicieusement les fils de sortie (la figure 3 donne des schémas de branchements correspondants à ces deux cas).
Les régulateurs de niveau du type Hypalon se distinguent des modèles Soba par le revêtement des boîtiers interrupteurs et du lest, ainsi que par l'isolement des câbles électriques exécutés en hypalon surmoulé sur presse (ou en viton, vamac et autres élastomères suivant le cas) ce qui assure une étanchéité absolue (permettant de résister à une pression de 5,5 bars) comme une parfaite résistance aux produits chimiques, corrosifs et hydrocarbures (à l'exception de fluides extrêmement agressifs dans lesquels la tenue du revêtement est plus limitée : benzène, chloroforme, phénol, chlorure de méthylène, etc.).
Cette gamme d'appareils, dont l'entretien est nul, apparaît susceptible de résoudre tous les problèmes de régulation automatique du niveau des fluides, et cela dans des conditions remarquables de sécurité, de maintenance et de fiabilité.
[Photo : Fig. 3. — Schémas de branchements des régulateurs « Soba et Hypalon ».]
