DE102007049525A1 - Field device of process automation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät (30) der Prozessautomatisierung, mit mindestens einem Gehäuse (5). Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens ein Farbträger (2) vorgesehen ist, und dass der Farbträger (2) derartig ausgestaltet ist, dass eine Änderung eines Betriebszustandes des Gehäuses (5) eine Änderung der Farbe mindestens eines Teiles des Farbträgers (2) bewirkt.The invention relates to a field device (30) of process automation, with at least one housing (5). The invention includes that at least one ink carrier (2) is provided, and that the ink carrier (2) is designed such that a change in an operating state of the housing (5) causes a change in the color of at least a part of the ink carrier (2).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät der Prozessautomatisierung, mit mindestens einem Gehäuse.The The invention relates to a field device of process automation, with at least one housing.
In der Prozessautomatisierung wird eine Vielzahl von Feldgeräten, bei denen es sich beispielsweise um Messgeräte, Anzeigegeräte oder um Aktoren handelt, eingesetzt, um unterschiedliche Prozesse zu überwachen, zu regeln bzw. zu steuern. Dabei sind die Feldgeräte üblicherweise den harschen Bedingungen der Prozesswelt ausgesetzt und sind üblicherweise zumindest gegen den Prozess bzw. gegen das Medium hin abgedichtet. Meist besteht überdies, je nach Einsatzfall, auch eine Abdichtung bzw. Abkapselung gegenüber eine Kontrollstelle, mit welcher das Feldgerät verbunden ist. Liegt insbesondere der Fall vor, dass sich im Prozess, d. h. z. B. in einem Behälter, gefährliche oder giftige Substanzen befinden, so ist die Abdichtung sehr wichtig und muss die Dichtigkeit gewährleistet sein, bzw. muss eine Undichtigkeit schnellstmöglich erkannt werden.In process automation becomes a variety of field devices, These are, for example, measuring devices, display devices or actors, used to different processes to monitor, regulate or control. Here are the Field devices usually the harsh conditions exposed to the process world and are usually at least sealed against the process or against the medium. Mostly, moreover, Depending on the application, also a seal or encapsulation opposite a control point to which the field device is connected is. In particular, is the case that in the process, d. H. z. B. in a container, dangerous or toxic Substances are, so the seal is very important and must the tightness is guaranteed, or must be a leak be recognized as soon as possible.
Bekannt ist es, in abgeschlossene Räume oder eigentlich abgedichtete Gehäuse eingedrungene flüssige oder gasförmige Bestandteile eines Messmediums oder Bestandteile der umgebenden Atmosphäre durch Sensoreinrichtungen oder Sensor-Messumfomer-Kombinationen zu detektieren und die Messsignale weiterzuleiten. Dabei kann es sich um eine Potential- bzw. Spannungs-Änderung, um eine Ladungs-Änderung, um ein Strom-Signal- oder um eine Widerstands-, Kapazitäts- oder Impedanz-Änderung handeln. Werden für diese Überwachung Messwertaufnehmer oder Sensoren mit Messwandler verwendet, so werden zur Signalweiterleitung zu einer Prozessüberwachungseinrichtung oder zu einem Anzeigeelement elektrische Spannungen, Strom-Signale, digitale Signale, Hochfrequenz- oder optoelektrische Übertragungen verwendet. Bei diesen Verfahren sind beispielsweise eine direkte elektrische Zuleitung, eine induktive oder kapazitive Kopplung, Sende- und Empfangsvorrichtung für HF (Hochfrequenz), RFID (Radio Frequency Identification) oder OFW (Oberflächenwellen) oder Übertragungen mit optoelektronischen Wandlern erforderlich. Weiterhin bedürfen im Regelfall derartige Überwachungseinrichtungen einer zusätzlichen Energieversorgung bzw. je nach Einsatzfall müssen zusätzliche Ex-Schutz-Vorkehrungen getroffen werden. Darüber hinaus sind zusätzliche mechanisch stabile, gegebenenfalls gas- und diffusionsdichte Gehäusedurchführungen für analoge oder digitale elektrische Signale erforderlich oder es werden Durchführungen für Glasfaser-Daten-Kabel benötigt. Gegebenenfalls müssen spezifische Gehäusematerialien eingesetzt werden, die durchlässig für RFID- oder OFW-Transmissionen sind oder sich für HF-Übertragungen eignen. Somit besteht ein erhöhter konstruktiver und materieller Aufwand.Known is it in enclosed spaces or actually sealed ones Housing penetrated liquid or gaseous Components of a medium or components of the surrounding atmosphere by sensor devices or sensor-transmitter combinations to detect and forward the measurement signals. It can be to a potential or voltage change, to a charge change, around a current signal or a resistance, capacitance or impedance change act. Be for this monitoring Transducers or sensors with transducers are used so for signal forwarding to a process monitoring device or to a display element electrical voltages, current signals, digital signals, high frequency or optoelectrical transmissions used. In these methods, for example, a direct electrical supply line, inductive or capacitive coupling, Transmitting and receiving device for HF (high frequency), RFID (Radio Frequency Identification) or OFW (Surface Waves) or transmissions with optoelectronic transducers required. Farther As a rule, such monitoring devices are required an additional power supply or depending on the application have to take additional ex-protection precautions become. In addition, additional mechanical stable, possibly gas and diffusion-tight housing bushings required for analog or digital electrical signals or there will be bushings for fiber data cables needed. If necessary, specific housing materials which are permeable to RFID or SAW transmissions are or are for RF transmissions suitable. Thus, there is an increased constructive and material Effort.
Eine Realisierungsmöglichkeit zum Erkennen des Eindringens von flüssigen oder gasförmigen Fremdstoffe in Sensoren, Einbauarmaturen oder Messwertaufnehmern ergibt sich durch Druckänderungen, im Regelfalle durch Druckanstiegseffekte im Innenraum des Feldgerätes. In selteneren Einsatzfällen kann ein Druckabfall als unzulässiger Zustand vorliegen, wie bei Unterdruckanwendungen, oder wie in luftdichten Behältern nach dem Abkühlen oder bei Kondensationsvorgängen.A Realization possibility for recognizing the intrusion of liquid or gaseous foreign substances in sensors, Built-in fittings or transducers results from pressure changes, as a rule by pressure increase effects in the interior of the field device. In more rare applications, a pressure drop may be considered inadmissible Condition as in vacuum applications, or as in airtight Containers after cooling or during condensation processes.
Bekannt
ist es, thermochrome Substrate zum Nachweis von Temperaturänderungen,
insbesondere zum Nachweis unzulässiger Temperaturerhöhungen
heranzuziehen. So sind aus der Offenlegungsschrift
Feldgeräte sind üblicherweise für Betriebszustände ausgelegt. Dies bezieht sich zum einen auf die Prozessbedingungen, die bei der Anwendung der Feldgeräte herrschen dürfen, und zum anderen auch auf die entsprechenden Eigenschaften, welche die Feldgeräte selbst erfüllen. Beispiele sind hier zum einen die im Umfeld des Feldgerätes herrschende Temperatur oder der lastende Druck oder zum anderen die Dichtigkeit des Feldgerätes selbst.field devices are usually for operating conditions designed. This refers to the process conditions, which may prevail in the application of field devices, and on the other hand on the corresponding properties, which fulfill the field devices themselves. examples are Here, on the one hand, the temperature prevailing in the environment of the field device or the pressure on the other hand, or the tightness of the field device even.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät vorzuschlagen, bei welchem unzulässige Betriebszustände möglichst unmittelbar und bei möglichst geringem Aufwand angezeigt werden.Of the Invention is based on the proposal to propose a field device, at which inadmissible operating conditions possible displayed immediately and with the least possible effort become.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Farbträger vorgesehen ist, und dass der Farbträger derartig ausgestaltet ist, dass eine Änderung eines Betriebszustandes des Gehäuses eine Änderung der Farbe mindestens eines Teiles des Farbträger bewirkt.The The object is achieved according to the invention that at least one color carrier is provided, and that the color carrier is designed such that a change an operating condition of the housing a change causes the color of at least a portion of the color carrier.
Die Erfindung erzielt somit eine unmittelbare Signalisierung unzulässiger Betriebszustände, wobei elektrische Durchführungen, Kopplungen- oder andere Übertrager-Einrichtungen vermieden sind. Das erfindungsgemäße Feldgerät beinhaltet somit eine Überwachungsvorrichtung zur Überprüfung beispielsweise der Dichtheit und Unversehrtheit von Feldgeräten, d. h. beispielsweise von Sensoren, Einbauarmaturen und Messwertaufnehmer für prozessmesstechnische Anwendungen. Die Erfindung nutzt dabei ein direkt visualisierendes Verfahren, das mittels geeigneter Farbträger einen augenblicklichen oder vergangenen Betriebszustand anzeigt, der sich außerhalb zulässiger Grenzbetriebsbedingungen befindet. Dabei ist der Farbträger derartig ausgestaltet, dass sein Farbumschlag dann stattfindet, wenn es zu dem Überschreiten eines Betriebszustands gekommen ist bzw. kommt. Derartige unzulässige Betriebszustände können beispielsweise durch eindringende flüssige oder gasförmige Fremdstoffe verursacht werden, die als solche in den Innenräumen von Sensoren und Messwertaufnehmern detektierbar sind und darüber hinaus ggf. zu außergewöhnlichen Druck-Änderungen führen können. Da der Farbträger eine direkte Visualisierung erlaubt und insbesondere keine zusätzliche Energieversorgung erforderlich macht, können auch die meist damit verbundenen Durchführungen vermieden werden, welche meist eine mögliche Ursache von weiteren Undichtigkeiten darstellen.The Invention thus achieves an immediate signaling inadmissible Operating conditions, with electrical feedthroughs, Coupling or other transformer facilities avoided are. The field device according to the invention thus includes a monitor for verification for example, the tightness and integrity of field devices, d. H. For example, sensors, installation fittings and transducers for process measuring applications. The invention uses a direct visualizing process using suitable color carriers indicates an instantaneous or past operating state, outside of permissible limit operating conditions located. In this case, the color carrier is designed such that its color change then takes place when it's over an operating condition has come or is coming. Such inadmissible Operating conditions, for example, by penetrating liquid or gaseous foreign substances are caused, which as such in the interiors of sensors and transducers are detectable and beyond possibly to extraordinary pressure changes being able to lead. As the color carrier a direct visualization allows and in particular no additional Energy supply required, can also be the most associated bushings are avoided which usually represent a possible cause of further leaks.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Betriebszustand des Gehäuses sich mindestens auf die Dichtigkeit des Gehäuses bezieht, und dass mindestens ein Teil des Farbträgers in dem Fall, dass das Gehäuse undicht ist, seine Farbe ändert. Wenn das Gehäuse nicht mehr dicht ist bzw. wenn eine Dichtung aufgehoben ist, so können das Medium oder Bestandteile des Mediums oder Bestandteile des Prozesses, innerhalb dessen sich das Medium bzw. das Feldgerät befinden, in den Innenraum des Gehäuses eindringen. Weiterhin kann es zu Änderungen des im Gehäuse herrschenden Drucks kommen. Diese Änderungen im Gehäuse als Folge der Änderung bzw. der teilweisen Aufhebung der Dichtigkeit des Gehäuses werden dabei von dem Farbträger erkannt und passend in eine Farbänderung übertragen.A Embodiment provides that the operating state of the housing at least relates to the tightness of the housing, and that at least a part of the color carrier in the case that the case is leaking, its color changes. If the housing is no longer tight or if a seal is canceled, so can the medium or constituents of the medium or components of the process within which the medium or the field device are located in the interior penetrate the housing. Furthermore, there may be changes come of the pressure prevailing in the housing. These changes in the housing as a result of the change or the partial Lifting the tightness of the case are doing of recognized the color carrier and transferred appropriately in a color change.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Betriebszustand des Gehäuses sich mindestens auf einen im Gehäuse herrschenden Druck bezieht. Diese Ausgestaltung ist somit eine Variante oder einer Alternative des Betriebszustandes Dichtigkeit des Gehäuses.A Embodiment includes that the operating state of the housing at least to a pressure prevailing in the housing refers. This embodiment is thus a variant or a Alternative to the operating state Leakage of the housing.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Teil des Farbträgers seine Farbe in dem Fall ändert, dass der Druck innerhalb des Gehäuses außerhalb eines Grenzbereiches liegt. Mit dieser Ausgestaltung wird beispielsweise ein Druckanstieg oder ein Druckabfall überwacht. Zur Anwendung kommen dabei beispielsweise piezochrome Substanzen, welche bei einer Änderung des auf sie einwirkenden Druckes ihre Farbe ändern.A Embodiment includes that at least a part of the color carrier its color changes in the case that the pressure within of the housing is outside a border area. With this configuration, for example, a pressure increase or a Pressure drop monitored. For example, this can be used piezochrome substances which in a change of they affect their color change.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Teil des Farbträgers seine Farbe in dem Fall ändert, dass die Feuchte in dem Gehäuse außerhalb eines Grenzbereichs liegt. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Farbträger derartig ausgestaltet ist, dass er zumindest einen Teil der im Innenraum des Gehäuses vorhandenen Feuchtigkeit aufnimmt und speichert. Vorzugsweise ist dabei die Menge der Feuchtigkeit, deren Überschreiten angezeigt wird, nicht höher als der zulässige Wasserdampfpartialdruck.A Embodiment includes that at least a part of the color carrier its color changes in the case that the humidity in the Housing is outside of a boundary. A Another embodiment provides that the color carrier in such a way that he is at least part of the interior the housing absorbs moisture and stores. Preferably, the amount of moisture is exceeded is displayed, not higher than the allowed one Water vapor.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein Teil des Farbträgers seine Farbe in dem Fall ändert, dass die Menge eines Gases in dem Gehäuse außerhalb eines Grenzbereichs liegt. Über diese Ausgestaltung wird beispielsweise nicht nur die Dichtigkeit des Gehäuses des Feldgerätes überwacht, sondern es kann beispielsweise auch erkannt werden, ob es z. B. durch zu hohe Temperaturen oder zu hohe Ströme in den Bauteilen zu Ausgasungen kommt.A Embodiment provides that at least a part of the color carrier its color in the case changes that the amount of a gas in the housing is out of bounds. about This configuration, for example, not only the tightness the housing of the field device monitors, but It can also be recognized, for example, whether it is z. B. through high temperatures or too high currents in the components comes to outgassing.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Farbträger derartig beschaffen, dass sowohl eine Änderung der Feuchte, als auch das Auftreten eines Substanz, z. B. eines Gases, als auch eine Änderung des Druckes angezeigt wird. Vorzugsweise werden dabei die unterschiedlichen Änderungen jeweils optisch getrennt voneinander angezeigt.In a further embodiment, the color carrier is such that both a change in humidity, as well as the appearance of a substance, eg. As a gas, as well as a change in pressure is displayed. Preferably are doing the different changes are visually separated from each other.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Druckstempel vorgesehen ist, welcher einen im Innenraum des Gehäuses herrschenden Druck auf den Farbträger überträgt.A Embodiment includes that at least one plunger provided is, which is a ruling in the interior of the housing Pressure on the color carrier transfers.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine Druckplatte vorgesehen ist, dass der Farbträger auf der Druckplatte angeordnet ist, und dass der Druckstempel mit der Druckplatte mechanisch gekoppelt ist.A Embodiment provides that at least one pressure plate provided is that the color carrier is placed on the printing plate is, and that the plunger mechanically coupled to the pressure plate is.
Durch die beiden vorhergehenden Ausgestaltungen wird der Effekt einer Druckänderung erhöht, indem die Druckeinwirkung auf den Farbträger bzw. zumindest auf den piezochromen Anteil des Farbträgers verstärkt wird.By the two previous embodiments will have the effect of Pressure change increased by the pressure effect on the color carrier or at least on the piezochromes Proportion of the color carrier is reinforced.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Teil des Farbträgers seine Farbe in dem Fall ändert, dass die Temperatur innerhalb des Gehäuses außerhalb eines Grenzbereiches liegt. Der Farbträger bzw. ein Teil des Farbträgers ist dabei beispielsweise zumindest teilweise in Form eines Farbanstrichs des Gehäuses realisiert. In einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest der Teil des Farbträgers, welcher auf die Temperatur reagiert, als Granulat oder kristallin ausgestaltet. In einer weiteren Ausgestaltung ist der temperatursensitive Bestandteil des Farbträgers als Anstrich auf der Innenseite einer Sichtscheibe in der Wandung des Gehäuses angebracht.A Embodiment includes that at least a part of the color carrier its color changes in the case that the temperature is within of the housing is outside a border area. The color carrier or a part of the color carrier is thereby, for example, at least partially in the form of a paint realized the housing. In a further embodiment is at least the part of the color carrier, which on the Temperature reacts, designed as granules or crystalline. In a further embodiment, the temperature-sensitive component the color carrier as a paint on the inside of a lens mounted in the wall of the housing.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine Sichtscheibe vorgesehen ist, welche für mindestens eine Farbe des Farbträgers im Wesentlichen durchsichtig ist, und dass der Farbträger auf der dem Innenraum des Gehäuses zugewandten Seite der Sichtscheibe angeordnet ist.A Embodiment provides that at least one lens provided which is for at least one color of the color carrier is essentially transparent, and that the color carrier on the interior of the housing facing side of Lens is arranged.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Steigrohr vorgesehen ist, welcher den Farbträger mit mindestens einem Bereich des Innenraums des Gehäuses verbindet.A Embodiment includes that at least one riser provided which is the color carrier with at least one area the interior of the housing connects.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Farbträger zumindest teilweise aus einer thermochromen Substanz besteht.A Embodiment provides that the color carrier at least partially composed of a thermochromic substance.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Farbträger zumindest teilweise aus einer piezochromen Substanz besteht.A Embodiment includes that the color carrier at least partially composed of a piezochromic substance.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Farbträger zumindest teilweise in mindestens einen optisch transparenten Träger eingebettet ist.A Embodiment provides that the color carrier at least partially in at least one optically transparent support is embedded.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Gehäuse druckfest ausgestaltet ist.A Embodiment includes that the housing designed pressure-resistant is.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse diffusionsdicht ausgestaltet ist.A Embodiment provides that the housing diffusion-proof is designed.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Änderung der Farbe mindestens eines Teiles des Farbträgers reversibel ist. In dieser Ausgestaltung kehrt die Farbe des Farbträgers, nachdem sie beim Auftreten eines unzulässigen Betriebszustands gewechselt hat, ggf. mit einer gewissen Zeitverzögerung wieder zu der vorherigen Farbe zurück. Dies ist jedoch vorzugsweise damit gekoppelt, dass wieder der zulässige Betriebszustand eingetreten ist. Diese Ausgestaltung ist somit insbesondere für die Überwachung solcher Betriebszustände gedacht, die reversiblen Änderungen unterliegen.A Design provides that the change of color at least a part of the color carrier is reversible. In this Design reverses the color of the color carrier after when an impermissible operating state occurs has changed, if necessary with a certain time delay back to the previous color. This is however Preferably coupled with that again the permissible Operating state has occurred. This embodiment is thus particular for monitoring such operating conditions intended to be subject to reversible changes.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Änderung der Farbe mindestens eines Teiles des Farbträgers irreversibel ist. In dieser Ausgestaltung wird somit das Auftreten eines unzulässigen Betriebszustands quasi dokumentiert.A Embodiment implies that the change of color at least a part of the color carrier is irreversible. In this Design is thus the occurrence of an impermissible Operating status quasi documented.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei dem Feldgerät um ein Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Messgröße handelt. Bei der Messgröße oder auch Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um die Temperatur, den Füllstand, den Druck, den Durchfluss, die Viskosität, die Dichte oder den pH-Wert beispielsweise eines Mediums. Bei dem Medium handelt es sich z. B. um eine Flüssigkeit, ein Schüttgut, ein Gas oder allgemein um ein Fluid.A Embodiment includes that it is the field device a measuring device for determination and / or monitoring a measured variable. With the measured variable or process size is for example temperature, level, pressure, flow, the viscosity, the density or the pH, for example a medium. The medium is z. B. a liquid, a bulk material, a gas or, in general, a fluid.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Feldgerät um ein Anzeigegerät zur Anzeige einer Messgröße handelt.A Embodiment provides that it is the field device to a display device for displaying a measured variable is.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei dem Feldgerät um einen Aktor handelt. Beispielsweise handelt es sich um ein Stellventil.A Embodiment includes that it is the field device is an actor. For example, it is a control valve.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The Invention will become apparent from the following drawings explained. It shows:
In
der
In
der Richtung der Außenseite des Gehäuses
Der
Farbträger
Die
Gegen
eines solche Druckplatte
In
der
In
der
Weiterhin
wirkt hier die Druckplatte
In
der
Da
diese unterschiedlichen Teileinheiten in unterschiedlichen Bereichen
der Aussparung für die Sichtscheibe
In
der
Die
mit Indikator
Es ist allgemein bekannt, dass Schadstoff empfindliche Bauteile in den Sensoren, in den Einbauarmaturen und in den Messwertaufnehmer mit einer Schadstoff adsorbierenden oder chemiesorbierenden Einbettung versehen werden können. Diese Einbettung birgt den Vorteil, dass beispielsweise nach Erkennen eines Schadstoffeintrags über die von außen einsehbare Sichtscheibe, Reaktionszeit für weitere Schaden-vorbeugende Maßnahmen verbleibt. Diese Schadstoff aufnehmende Einbettung kann erfindungsgemäß mit zusätzlichen Indikatoren hinter beispielsweise Polymer-Sichtscheiben ausgestattet werden, um im Schadensfall in der Lage zu sein, das Ausmaß der Zustandsveränderungen oder der eingedrungenen Fremdstoffe zu bewerten.It is well known that pollutant-sensitive components in the sensors, in the fittings and in the sensor can be provided with a pollutant adsorbing or chemisorbing embedding. This embedding has the advantage that, for example, after detecting a pollutant entry on the visible from the outside visor, reaction time for further damage preventive measures remains. According to the invention, this pollutant-absorbing embedding can be provided with additional indicators behind, for example, polymer visors, in order to be able, in the event of damage, to evaluate the extent of the state changes or of the foreign substances that have entered.
- 11
- SichtscheibeWindow
- 22
- Farbträgercolor carrier
- 33
- Druckplatteprinting plate
- 44
- Dichtringseal
- 55
- Gehäusecasing
- 66
- Arretierunglock
- 77
- Druckstempelplunger
- 99
- Zellen der Sichtscheibecell the lens
- 2020
- Steigrohrriser
- 2121
- Vergussmassepotting compound
- 3030
- Feldgerätfield device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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