WO2009050160A2 - Field device for process automation - Google Patents

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WO2009050160A2
WO2009050160A2 PCT/EP2008/063784 EP2008063784W WO2009050160A2 WO 2009050160 A2 WO2009050160 A2 WO 2009050160A2 EP 2008063784 W EP2008063784 W EP 2008063784W WO 2009050160 A2 WO2009050160 A2 WO 2009050160A2
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WO
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field device
housing
color
ink carrier
carrier
Prior art date
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PCT/EP2008/063784
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German (de)
French (fr)
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WO2009050160A3 (en
Inventor
Helmut Kalteis
Peter Seefeld
Wilfried Meissner
Madhukar Puniani
Original Assignee
Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg filed Critical Endress+Hauser Wetzer Gmbh+Co. Kg
Publication of WO2009050160A2 publication Critical patent/WO2009050160A2/en
Publication of WO2009050160A3 publication Critical patent/WO2009050160A3/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D7/00—Indicating measured values
    • G01D7/005—Indication of measured value by colour change

Definitions

  • the invention relates to a field device of process automation, with at least one housing.
  • a plurality of field devices which are, for example, measuring devices, display devices or actuators, used to monitor different processes, to regulate or control.
  • the field devices are usually exposed to the harsh conditions of the process world and are usually sealed at least against the process or against the medium out. In most cases, depending on the application, there is also a seal or encapsulation in relation to a control point with which the field device is connected. In particular, there is the case that in the process, i. e.g. In a container containing dangerous or toxic substances, so the seal is very important and the tightness must be guaranteed, or a leak must be detected as quickly as possible.
  • a direct electrical supply, an inductive or capacitive coupling, transmitting and receiving device for RF (radio frequency), RFID (Radio Frequency Identification) or OFW (surface waves) or transmissions with optoelectronic transducers required.
  • RF radio frequency
  • RFID Radio Frequency Identification
  • OFW surface waves
  • monitoring devices require an additional energy supply or, depending on the application, additional explosion protection precautions must be taken.
  • additional mechanically stable, possibly gas and diffusion-tight housing feedthroughs for analog or digital electrical signals are required or it is necessary to implement feedthroughs for fiber optic data cables. If necessary, specific housing materials must be used which are permeable to RFID or SAW transmissions or suitable for RF transmissions. Thus, there is an increased constructive and material expense.
  • An implementation possibility for detecting the penetration of liquid or gaseous foreign substances in sensors, fittings or transducers results from pressure changes, usually by pressure increase effects in the interior of the field device.
  • a pressure drop may be present as an impermissible state, such as in vacuum applications, or as in airtight containers after cooling or during condensation operations.
  • thermochromic substrates for the detection of
  • thermochromic display unit for heatable household appliances is known from the published patent application DE 101 22 210 A1.
  • phase changes which occur in foodstuff cold chains due to thawing and mixing effects are made irreversibly visible, for example to document thawing events.
  • U1 circuit elements which have a varying color on appearance show abnormally high temperatures.
  • US 2006/0291532 A1 discloses exterior coatings for computer systems which use thermochromic color effects.
  • the document EP 1 507 133 A2 describes the monitoring of the housing interior of field devices which have successively separated sealing stages and are monitored by means of sensors for measuring the moisture, pressure or gas concentration.
  • the sensor operating principles are based on IR (Infrared), SAW (Surface Accoustic Waves), CMOS FET (Field Effect Transistors) and have mechanically triggered devices or reed relays. Sealing stages equipped with sensor devices are arranged one after the other in order to detect progressive contamination as a prerequisite for a timely warning message.
  • the document EP 1 464 923 A1 describes the use of humidity and temperature sensors and their signal evaluation by an evaluation unit for monitoring the interior of transducers.
  • a piezochromic dye system of organic indicator substances is described.
  • an indicator dye an organic acid having a pKa between 4 and 5 should be selected.
  • the pKa corresponds to the negative logarithm of the acid dissociation constant of the organic indicator dye.
  • the indicator dye should be suitable as a printing ink for use with banknotes.
  • Field devices are usually designed for operating conditions. This relates, on the one hand, to the process conditions that may prevail in the application of the field devices and, on the other hand, to the corresponding properties that the field devices themselves fulfill. Examples are here on the one hand, the prevailing in the environment of the field device temperature or the pressure or on the other hand, the tightness of the field device itself.
  • the invention has for its object to propose a field device in which impermissible operating conditions are displayed as directly as possible and with the least possible effort.
  • the object is achieved in that at least one Ink carrier is provided, and that the ink carrier is designed such that a change in an operating condition of the housing causes a change in the color of at least a portion of the ink carrier.
  • the invention thus achieves an immediate signaling of improper operating conditions, with electrical feedthroughs, couplings or other transformer devices are avoided.
  • the field device according to the invention thus includes a monitoring device for checking, for example, the tightness and integrity of field devices, i. for example, sensors, installation fittings and transducers for process measurement applications.
  • the invention uses a directly visualizing method which, by means of suitable color carriers, indicates an instantaneous or past operating state which is outside permissible limit operating conditions.
  • the color carrier is designed such that its color change takes place when it comes to the exceeding of an operating condition or comes.
  • Such impermissible operating states can be caused for example by penetrating liquid or gaseous foreign substances, which are detectable as such in the interiors of sensors and transducers and, if necessary, can lead to extraordinary pressure changes. Since the ink carrier allows a direct visualization and in particular makes no additional power supply required, also the most associated bushings can be avoided, which usually represent a possible cause of further leaks.
  • An embodiment provides that the operating state of the housing is at least related to the tightness of the housing, and that at least a portion of the ink carrier in the case that the housing is leaking changes its color. If the housing is no longer sealed or if a seal is removed, the medium or components of the medium or components of the process in which the medium or the field device are located can penetrate into the interior of the housing. Furthermore, there may be changes in the pressure prevailing in the housing. These changes in the case as a result of the change or the partial cancellation of the tightness of the housing are recognized by the color carrier and transferred appropriately in a color change.
  • An embodiment includes that the operating state of the housing refers to at least a pressure prevailing in the housing. This embodiment is thus a variant or an alternative of the operating state of the housing.
  • An embodiment includes that at least a portion of the ink carrier changes its color in the event that the pressure within the housing is outside of a boundary region.
  • a pressure increase or a pressure drop is monitored.
  • piezochromic substances are used, which change color when the pressure applied to them changes.
  • An embodiment includes that at least a portion of the ink carrier changes its color in the event that the moisture in the housing is outside of a boundary.
  • the color carrier is designed such that it absorbs and stores at least part of the moisture present in the interior of the housing. Preferably, the amount of moisture whose exceeding is indicated, not higher than the permissible water vapor partial pressure.
  • An embodiment provides that at least a part of the ink carrier changes its color in the event that the amount of gas in the housing is outside a border region.
  • this embodiment not only monitors the tightness of the housing of the field device, but it can also be detected, for example, whether it is e.g. too high temperatures or too high currents in the components lead to outgassing.
  • the color carrier is such that both a change in the humidity, as well as the appearance of a substance, such as a gas, as well as a change in the pressure is displayed.
  • the different Changes are visually separated from each other.
  • An embodiment includes that at least one plunger is provided, which transmits a pressure prevailing in the interior of the housing pressure on the ink carrier.
  • An embodiment provides that at least one pressure plate is provided, that the ink carrier is arranged on the pressure plate, and that the plunger is mechanically coupled to the pressure plate.
  • the effect of a pressure change is increased by the pressure on the ink carrier or at least on the piezochromic portion of the ink carrier is enhanced.
  • An embodiment includes that at least a part of the ink carrier changes its color in the case that the temperature within the housing is outside a boundary region.
  • the ink carrier or a part of the ink carrier is realized, for example, at least partially in the form of a paint of the housing.
  • at least the part of the color carrier which reacts to the temperature designed as granules or crystalline.
  • the temperature-sensitive component of the ink carrier is applied as a paint on the inside of a viewing window in the wall of the housing.
  • An embodiment provides that at least one viewing window is provided, which is transparent to at least one color of the ink carrier substantially, and that the ink carrier is arranged on the interior of the housing facing side of the lens.
  • An embodiment includes that at least one riser pipe is provided, which connects the ink carrier with at least a portion of the interior of the housing.
  • thermochromic substance consists at least partially of a thermochromic substance.
  • An embodiment includes that the ink carrier consists at least partially of a piezochromic substance. An embodiment provides that the ink carrier is at least partially embedded in at least one optically transparent carrier.
  • An embodiment includes that the housing is configured pressure-resistant.
  • An embodiment provides that the housing is configured diffusion-tight.
  • An embodiment provides that the change in the color of at least one part of the ink carrier is reversible.
  • the color of the ink carrier after having changed in the occurrence of an impermissible operating state, possibly returns with a certain time delay back to the previous color. However, this is preferably coupled with the fact that the permissible operating state has again occurred. This embodiment is thus intended in particular for the monitoring of such operating conditions, which are subject to reversible changes.
  • An embodiment includes that the change in the color of at least a part of the color carrier is irreversible. In this embodiment, the occurrence of an impermissible operating state is thus quasi documented.
  • the field device is a measuring device for determining and / or monitoring a measured variable.
  • the measured variable or process variable is, for example, the temperature, the level, the pressure, the flow, the viscosity, the density or the pH of a medium, for example.
  • the medium is e.g. to a liquid, a bulk material, a gas or in general to a fluid.
  • An embodiment provides that the field device is a display device for displaying a measured variable.
  • An embodiment includes that the field device is an actuator.
  • it is a control valve.
  • FIG. 1 a section through a part of the housing of the Field device according to the invention
  • FIG. 2 a detail view of a section
  • FIG. 3 schematic representation of a part of another one
  • FIG. 4 a plan view of a part of a housing
  • Fig. 5 an alternative embodiment to the variant shown in Fig. 2
  • Fig. 6 an alternative embodiment to that in Fig. 3 7 shows an alternative embodiment to that in FIG. 4
  • FIG. 8 shows a spatial representation of a field device according to the invention.
  • FIG. 1 shows part of a section through the housing 5 of a field device according to the invention.
  • the recess in the wall of the housing 5 in which the monitoring unit according to the invention for monitoring at least one operating state or in particular the tightness of the housing 5 is accommodated, can be seen.
  • the lens 1 In the direction of the outside of the housing 5 is first the lens 1, which rests on a lock 6 and which is laterally sealed, so that there is still a pressure-tight and diffusion-tight housing 5.
  • the lens 1 is transparent, in particular with respect to the color or the colors of the ink carrier 2.
  • the color carrier 2 On the inside of the housing 5 facing side of the lens 1 is the color carrier 2. This has in particular a piezochromic substance, which performs a change in color of a pressure change on their pressure.
  • the ink carrier 2 is in turn mechanically coupled to a pressure plate 3, which is seen from the lens 1 from more in the direction of the interior of the housing 5.
  • the pressure plate 3 is preferably designed to be flexible, pressure-resistant and / or diffusion-tight or is, for example, metal-laminated.
  • the cell of the ink carrier 2, which results here between the lens 1 and the pressure plate 3, is laterally sealed by sealing rings 4.
  • the pressure in the interior of the housing 5 changes, this pressure is transmitted through the pressure plate 3 on the color carrier 2, which due to its piezo-chromatic Properties at such a pressure change its color changes.
  • the color change in turn can be easily recognized by the optically transparent visor 1 for the user or for the operator on site at the field device.
  • the lens 1 is designed such that a color change of the color carrier is transferred to another visually visible color, which carries a clearer indicative than the color of the actual color carrier 2.
  • the ink carrier 2 is applied in the embodiment shown here on the lens 1.
  • the ink carrier 2 is in the form of granules or in crystalline form in a space below the viewing window 1. This space is formed here in FIG. 1 by the intermediate space between the viewing window 1 and the preferably flexible printing plate 3.
  • the lens 1 consists for example of pressure-tight, impact-resistant, optically transparent materials based on glass, glass ceramic or polymer.
  • the color carrier is a paint or coating on the inside, i. mounted on the interior of the field device or the housing side facing. The coated inner side of the viewing pane 1 or the inside of the viewing pane 1 facing the cell in which the color carrier 2 is arranged is directed onto the interior of the field devices, i. the sensors, installation fittings or the transducer aligned, while the outside of the observation is accessible by, for example, operating personnel.
  • the lens 2 shows a section through a further embodiment of the active for monitoring the operating state range of the wall of the housing 5.
  • the lens 1 not the entire area below the lens 1 is completely filled with the color carrier 2, but in the Lens 1 are comb-like cells 9, which are preferably transparent.
  • the ink carrier 2 is applied to the outside of the housing 5 facing the bottom of each cell 9. Accordingly, here the pressure plate 3 is preferably designed such that it protrudes in particular in these cells 9.
  • the cells 9 can be considered individually, a rectangular, square, one have round, a hexagonal or extended polygonal base.
  • a pressure plate 3 presses from the inside of the housing forth a plunger 7, as shown in Fig. 3.
  • the ink carrier 2 - analogously to the embodiment of FIG. 1 - is distributed over a wide area.
  • the pressure plate 3 is not shown here.
  • the plunger 7 or pressure piston causes an amplification of the measurement effect and possibly also serves to direct a pressure change in the interior of the housing in the direction of the ink carrier 2.
  • FIG. 4 shows a plan view of a wall of a housing 5 of a field device according to the invention, the section of FIG. 4 being perpendicular to the sections of the preceding FIGS. 1 to 3 stands.
  • the cell 9 of the lens 1 shown here is filled here with a color carrier 2, which has crystalline and round structures.
  • the region of the cell 9 is in turn enclosed by a sealing ring 4.
  • the closure opposite the outer region of the housing 5 forms the lens 1.
  • a further embodiment is analogous to the embodiment of FIG. 2, in which case the cells 9 of the lens 1 are designed trapezoidal.
  • the cells open in the direction of the interior of the housing.
  • the color carrier 2 are arranged at the narrow end of the trapeze.
  • the pressure plate 3 acts on the individual plunger 7, which are designed trapezoidal here corresponding to the cells 9 and are received by these cells 9. This results in that the force on the ink carrier 2 is increased in the change of pressure in the interior of the housing.
  • Fig. 6 is a corresponding plunger 7, as it can be used in the embodiment of FIG. 5, are shown in section.
  • FIG. 7 shows a section analogous to FIG. 4, in which it is shown here that the color carrier 2 consists of different partial substances, which react to different changes in the operating state of the field device or to different effects of the change in the operating state of the field device.
  • a subunit responds to a change in the humidity within the interior of the housing 5.
  • Another subunit changes color with a change in the pressure prevailing in the interior, wherein a third subunit to a change in temperature within the interior of the housing or the housing self reacts.
  • a fourth subunit also responds to the influx of a gas into the interior of the housing 5.
  • a further subunit can react to the appearance of a toxic substance.
  • the color indicator systems used is reversible or irreversible, or two systems each are used to indicate the same change in operation, one color change being reversible and the other irreversible. This makes it possible to independently recognize an instantaneous and an illegal operating state that has occurred in the past. Since these different subunits are provided in different areas of the recess for the viewing window 1, individual statements can thus be made with regard to the operating state or via the interior. In particular, the individual substances of the color carrier 2 have different colors or differ with regard to their color changes. In this embodiment, therefore, a combination of at least color-changeable color carriers with piezochromic properties and color indicators for foreign gases, which can be toxic in extreme cases, is used.
  • the embedding of the color carrier 2, in particular the piezochromic substances, an encapsulation of pressure-tight, impact-resistant, optically transparent materials on glass, glass ceramic or polymer-based provided.
  • a display for temperature changes and one reserved for humidity changes in addition to the piezochromic display for detecting pressure changes and the Schadstofffindikator display in additional combination, a display for temperature changes and one reserved for humidity changes.
  • FIG. 8 shows a temperature measuring device as an example of a field device 30 according to the invention.
  • the measuring device 30 consists of a so-called.
  • Protective tube in which the actual temperature sensor is located and a arranged above it and electronically connected to the actual temperature sensor electronics compartment.
  • the electronics compartment is sealed in particular by a potting compound 21.
  • the housing 5 shown here has two lenses 1, behind each of which is a color carrier. About the side mounted monitoring unit of lens and color carrier, for example, the interior of the electronic unit is monitored. At the same time the second display unit is connected via a riser 20 with the protective tube and thus the surrounding the actual temperature sensor interior of the protective tube.
  • the ink carrier 2 in the form of a paint on the outside of the housing 5 is attached.
  • pollutant sensitive components in the sensors, in the fittings and in the transducer with a pollutant adsorbing or chemiesorb Schlour embedding can be provided.
  • 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.
  • 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.

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Abstract

The invention relates to a field device (30) for process automation, with at least one housing (5). The invention provides that at least one color carrier (2) is provided and that the color carrier (2) is designed such that a change in the operating state of the housing (5) causes a change in the color of at least a portion of the color carrier (2).

Description

Beschreibung description
Feldgerät der ProzessautomatisierungField device of process automation
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät der Prozessautomatisierung, mit mindestens einem Gehäuse.The invention relates to a field device of process automation, with at least one housing.
[0002] 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, a plurality of field devices, which are, for example, measuring devices, display devices or actuators, used to monitor different processes, to regulate or control. The field devices are usually exposed to the harsh conditions of the process world and are usually sealed at least against the process or against the medium out. In most cases, depending on the application, there is also a seal or encapsulation in relation to a control point with which the field device is connected. In particular, there is the case that in the process, i. e.g. In a container containing dangerous or toxic substances, so the seal is very important and the tightness must be guaranteed, or a leak must be detected as quickly as possible.
[0003] 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-T ransmissionen sind oder sich für HF-Übertragungen eignen. Somit besteht ein erhöhter konstruktiver und materieller Aufwand.It is known to detect in closed rooms or actually sealed housing liquid or gaseous components of a measuring medium or components of the surrounding atmosphere by sensor devices or sensor-Meßumfomer combinations and forward the measurement signals. This may be a potential or voltage change, a charge change, a current signal or a resistance, capacitance or impedance change. If transducers or sensors with transducers are used for this monitoring, electrical signals, current signals, digital signals, high-frequency or opto-electrical transmissions are used for signal forwarding to a process monitoring device or to a display element. In these methods, for example, a direct electrical supply, an inductive or capacitive coupling, transmitting and receiving device for RF (radio frequency), RFID (Radio Frequency Identification) or OFW (surface waves) or transmissions with optoelectronic transducers required. Furthermore, as a rule, such monitoring devices require an additional energy supply or, depending on the application, additional explosion protection precautions must be taken. In addition, additional mechanically stable, possibly gas and diffusion-tight housing feedthroughs for analog or digital electrical signals are required or it is necessary to implement feedthroughs for fiber optic data cables. If necessary, specific housing materials must be used which are permeable to RFID or SAW transmissions or suitable for RF transmissions. Thus, there is an increased constructive and material expense.
[0004] 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.An implementation possibility for detecting the penetration of liquid or gaseous foreign substances in sensors, fittings or transducers results from pressure changes, usually by pressure increase effects in the interior of the field device. In less frequent applications, a pressure drop may be present as an impermissible state, such as in vacuum applications, or as in airtight containers after cooling or during condensation operations.
[0005] Bekannt ist es, thermochrome Substrate zum Nachweis vonIt is known thermochromic substrates for the detection of
Temperaturänderungen, insbesondere zum Nachweis unzulässiger Temperaturerhöhungen heranzuziehen. So sind aus der Offenlegungsschrift DE 100 24 949 A1 Extrusions-Blasformen bekannt, die reversible thermochrome Pigmente beinhalten. In den Dokumenten DE 101 08 008 B4 und DE 201 03 009 U1 wird für Telefon- und Mobilphon-Gehäuse eine Änderung der Farbinformation durch Anlegen einer Spannung oder einer Induktion oder einer Temperatur beschrieben. Eine thermochrome Anzeigeeinheit für beheizbare Haushaltsgeräte ist aus der Offenlegungsschrift DE 101 22 210 A1 bekannt. In der Patentschrift DE 103 25 714 B3 werden Phasen-Veränderungen, die in Lebensmittelkühlketten durch Auftau- und Mischeffekte auftreten, irreversibel sichtbar gemacht, um beispielsweise Auftauereignisse zu dokumentieren. In der Gebrauchsmusterschrift DE 299 13 455 U1 sind Schaltungselemente bekannt, die eine variierende Farbe beim Auftreten anormal hoher Temperaturen zeigen. Aus dem Schriftstück US 2006/0291532 A1 sind Außenbeschichtungen für Computersysteme bekannt, die thermochrome Farbeffekte nutzen. Das Dokument EP 1 507 133 A2 beschreibt die Überwachung des Gehäuseinnenraums von Feldgeräten, die hintereinander abgetrennte Dichtstufen besitzen und mittels Sensoren zur Messung der Feuchte-, Druck- oder Gas-Konzentration überwacht werden. Die Sensor-Funktionsprinzipien basieren auf IR (Infrarot), SAW (Surface Accoustic Waves), CMOS FET (Feldeffekt-Transistoren) und verfügen über mechanisch auslösbare Einrichtungen oder Reed-Relais. Mit Sensoreinrichtungen bestückte Dichtstufen werden hintereinander angeordnet, um auf diese Weise eine fortschreitende Kontamination zu erkennen als Voraussetzung für eine rechtzeitige Warnmeldung. Das Dokument EP 1 464 923 A1 beschreibt die Verwendung von Feuchte- und Temperatursensoren und deren Signalbewertung durch eine Auswerteeinheit zur Überwachung des Innenraums von Messumformern. In der Schrift WO 2005/092995 wird ein piezochromes Farbstoff-System aus organischen Indikatorsubstanzen beschrieben. Als Indikatorfarbstoff soll eine organische Säure mit einem pKa zwischen 4 und 5 gewählt werden. Der pKa entspricht dem negativen Logarithmus der Säuredissoziationskonstante des organischen Indikatorfarbstoffs. Der Indikatorfarbstoff soll sich als Drucktinte zur Anwendung für Banknoten eignen.Temperature changes, in particular to detect inadmissible temperature increases to use. For example, Offenlegungsschrift DE 100 24 949 A1 discloses extrusion blow molding processes which include reversible thermochromic pigments. In the documents DE 101 08 008 B4 and DE 201 03 009 U1 a change of the color information by application of a voltage or an induction or a temperature is described for telephone and mobile phone housing. A thermochromic display unit for heatable household appliances is known from the published patent application DE 101 22 210 A1. In patent specification DE 103 25 714 B3, phase changes which occur in foodstuff cold chains due to thawing and mixing effects are made irreversibly visible, for example to document thawing events. In the utility model DE 299 13 455 U1 circuit elements are known which have a varying color on appearance show abnormally high temperatures. The document US 2006/0291532 A1 discloses exterior coatings for computer systems which use thermochromic color effects. The document EP 1 507 133 A2 describes the monitoring of the housing interior of field devices which have successively separated sealing stages and are monitored by means of sensors for measuring the moisture, pressure or gas concentration. The sensor operating principles are based on IR (Infrared), SAW (Surface Accoustic Waves), CMOS FET (Field Effect Transistors) and have mechanically triggered devices or reed relays. Sealing stages equipped with sensor devices are arranged one after the other in order to detect progressive contamination as a prerequisite for a timely warning message. The document EP 1 464 923 A1 describes the use of humidity and temperature sensors and their signal evaluation by an evaluation unit for monitoring the interior of transducers. In WO 2005/092995 a piezochromic dye system of organic indicator substances is described. As an indicator dye, an organic acid having a pKa between 4 and 5 should be selected. The pKa corresponds to the negative logarithm of the acid dissociation constant of the organic indicator dye. The indicator dye should be suitable as a printing ink for use with banknotes.
[0006] 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 designed for operating conditions. This relates, on the one hand, to the process conditions that may prevail in the application of the field devices and, on the other hand, to the corresponding properties that the field devices themselves fulfill. Examples are here on the one hand, the prevailing in the environment of the field device temperature or the pressure or on the other hand, the tightness of the field device itself.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät vorzuschlagen, bei welchem unzulässige Betriebszustände möglichst unmittelbar und bei möglichst geringem Aufwand angezeigt werden.The invention has for its object to propose a field device in which impermissible operating conditions are displayed as directly as possible and with the least possible effort.
[0008] 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 object is achieved in that at least one Ink carrier is provided, and that the ink carrier is designed such that a change in an operating condition of the housing causes a change in the color of at least a portion of the ink carrier.
[0009] 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 of improper operating conditions, with electrical feedthroughs, couplings or other transformer devices are avoided. The field device according to the invention thus includes a monitoring device for checking, for example, the tightness and integrity of field devices, i. for example, sensors, installation fittings and transducers for process measurement applications. In this case, the invention uses a directly visualizing method which, by means of suitable color carriers, indicates an instantaneous or past operating state which is outside permissible limit operating conditions. In this case, the color carrier is designed such that its color change takes place when it comes to the exceeding of an operating condition or comes. Such impermissible operating states can be caused for example by penetrating liquid or gaseous foreign substances, which are detectable as such in the interiors of sensors and transducers and, if necessary, can lead to extraordinary pressure changes. Since the ink carrier allows a direct visualization and in particular makes no additional power supply required, also the most associated bushings can be avoided, which usually represent a possible cause of further leaks.
[0010] 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.An embodiment provides that the operating state of the housing is at least related to the tightness of the housing, and that at least a portion of the ink carrier in the case that the housing is leaking changes its color. If the housing is no longer sealed or if a seal is removed, the medium or components of the medium or components of the process in which the medium or the field device are located can penetrate into the interior of the housing. Furthermore, there may be changes in the pressure prevailing in the housing. These changes in the case as a result of the change or the partial cancellation of the tightness of the housing are recognized by the color carrier and transferred appropriately in a color change.
[0011] 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.An embodiment includes that the operating state of the housing refers to at least a pressure prevailing in the housing. This embodiment is thus a variant or an alternative of the operating state of the housing.
[0012] 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.An embodiment includes that at least a portion of the ink carrier changes its color in the event that the pressure within the housing is outside of a boundary region. With this embodiment, for example, a pressure increase or a pressure drop is monitored. For example, piezochromic substances are used, which change color when the pressure applied to them changes.
[0013] 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.An embodiment includes that at least a portion of the ink carrier changes its color in the event that the moisture in the housing is outside of a boundary. A further embodiment provides that the color carrier is designed such that it absorbs and stores at least part of the moisture present in the interior of the housing. Preferably, the amount of moisture whose exceeding is indicated, not higher than the permissible water vapor partial pressure.
[0014] 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.An embodiment provides that at least a part of the ink carrier changes its color in the event that the amount of gas in the housing is outside a border region. By way of example, this embodiment not only monitors the tightness of the housing of the field device, but it can also be detected, for example, whether it is e.g. too high temperatures or too high currents in the components lead to outgassing.
[0015] 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 the humidity, as well as the appearance of a substance, such as a gas, as well as a change in the pressure is displayed. Preferably, the different Changes are visually separated from each other.
[0016] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Druckstempel vorgesehen ist, welcher einen im Innenraum des Gehäuses herrschenden Druck auf den Farbträger überträgt.An embodiment includes that at least one plunger is provided, which transmits a pressure prevailing in the interior of the housing pressure on the ink carrier.
[0017] 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.An embodiment provides that at least one pressure plate is provided, that the ink carrier is arranged on the pressure plate, and that the plunger is mechanically coupled to the pressure plate.
[0018] 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 preceding embodiments, the effect of a pressure change is increased by the pressure on the ink carrier or at least on the piezochromic portion of the ink carrier is enhanced.
[0019] 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.An embodiment includes that at least a part of the ink carrier changes its color in the case that the temperature within the housing is outside a boundary region. The ink carrier or a part of the ink carrier is realized, for example, at least partially in the form of a paint of the housing. In a further embodiment, at least the part of the color carrier which reacts to the temperature, designed as granules or crystalline. In a further embodiment, the temperature-sensitive component of the ink carrier is applied as a paint on the inside of a viewing window in the wall of the housing.
[0020] 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.An embodiment provides that at least one viewing window is provided, which is transparent to at least one color of the ink carrier substantially, and that the ink carrier is arranged on the interior of the housing facing side of the lens.
[0021] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Steigrohr vorgesehen ist, welcher den Farbträger mit mindestens einem Bereich des Innenraums des Gehäuses verbindet.An embodiment includes that at least one riser pipe is provided, which connects the ink carrier with at least a portion of the interior of the housing.
[0022] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Farbträger zumindest teilweise aus einer thermochromen Substanz besteht.An embodiment provides that the ink carrier consists at least partially of a thermochromic substance.
[0023] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Farbträger zumindest teilweise aus einer piezochromen Substanz besteht. [0024] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Farbträger zumindest teilweise in mindestens einen optisch transparenten Träger eingebettet ist.An embodiment includes that the ink carrier consists at least partially of a piezochromic substance. An embodiment provides that the ink carrier is at least partially embedded in at least one optically transparent carrier.
[0025] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Gehäuse druckfest ausgestaltet ist.An embodiment includes that the housing is configured pressure-resistant.
[0026] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Gehäuse diffusionsdicht ausgestaltet ist.An embodiment provides that the housing is configured diffusion-tight.
[0027] 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.An embodiment provides that the change in the color of at least one part of the ink carrier is reversible. In this embodiment, the color of the ink carrier, after having changed in the occurrence of an impermissible operating state, possibly returns with a certain time delay back to the previous color. However, this is preferably coupled with the fact that the permissible operating state has again occurred. This embodiment is thus intended in particular for the monitoring of such operating conditions, which are subject to reversible changes.
[0028] 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.An embodiment includes that the change in the color of at least a part of the color carrier is irreversible. In this embodiment, the occurrence of an impermissible operating state is thus quasi documented.
[0029] 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.An embodiment includes that the field device is a measuring device for determining and / or monitoring a measured variable. The measured variable or process variable is, for example, the temperature, the level, the pressure, the flow, the viscosity, the density or the pH of a medium, for example. The medium is e.g. to a liquid, a bulk material, a gas or in general to a fluid.
[0030] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei dem Feldgerät um ein Anzeigegerät zur Anzeige einer Messgröße handelt.An embodiment provides that the field device is a display device for displaying a measured variable.
[0031] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass es sich bei dem Feldgerät um einen Aktor handelt. Beispielsweise handelt es sich um ein Stellventil.An embodiment includes that the field device is an actuator. For example, it is a control valve.
[0032] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. It shows:
[0033] Fig. 1 : einen Schnitt durch einen Teil des Gehäuses des erfindungsgemäßen Feldgerätes, [0034] Fig. 2: eine Detailansicht eines Schnittes, [0035] Fig. 3: schematische Darstellung eines Teiles einer weiterenFig. 1: a section through a part of the housing of the Field device according to the invention, [0034] FIG. 2: a detail view of a section, [0035] FIG. 3: schematic representation of a part of another one
Ausgestaltung des Feldgerätes,Embodiment of the field device,
[0036] Fig. 4: eine Draufsicht auf einen Teil eines Gehäuses, [0037] Fig. 5: eine alternative Ausgestaltung zu der in Fig. 2 gezeigten Variante, [0038] Fig. 6: eine alternative Ausgestaltung zu der in Fig. 3 gezeigten Variante, [0039] Fig. 7: alternative Ausgestaltung zu der in Fig. 4, und [0040] Fig. 8: eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Feldgerätes. [0041] In der Fig. 1 ist ein Teil eines Schnittes durch das Gehäuse 5 eines erfindungsgemäßen Feldgerätes dargestellt. Zu sehen ist insbesondere die Aussparung in der Wandung des Gehäuses 5, in welcher die erfindungsgemäße Überwachungseinheit zur Überwachung mindestens eines Betriebszustandes bzw. insbesondere der Dichtigkeit des Gehäuses 5 untergebracht ist.Fig. 4: a plan view of a part of a housing, Fig. 5: an alternative embodiment to the variant shown in Fig. 2, Fig. 6: an alternative embodiment to that in Fig. 3 7 shows an alternative embodiment to that in FIG. 4; and [0040] FIG. 8 shows a spatial representation of a field device according to the invention. FIG. 1 shows part of a section through the housing 5 of a field device according to the invention. In particular, the recess in the wall of the housing 5, in which the monitoring unit according to the invention for monitoring at least one operating state or in particular the tightness of the housing 5 is accommodated, can be seen.
[0042] In der Richtung der Außenseite des Gehäuses 5 befindet sich zunächst die Sichtscheibe 1 , welche auf einer Arretierung 6 ruht und welche seitlich abgedichtet ist, so dass sich ein immer noch druckdichtes und diffusionsdichtes Gehäuse 5 ergibt. Die Sichtscheibe 1 ist dabei insbesondere bezüglich der Farbe bzw. den Farben des Farbträgers 2 durchsichtig. Auf der dem Innenraum des Gehäuses 5 zugewandten Seite der Sichtscheibe 1 befindet sich der Farbträger 2. Diese weist hier insbesondere eine piezochromen Substanz auf, welcher bei einer Änderung des auf ihr lastenden Druckes eine Farbveränderung durchführt. Der Farbträger 2 ist wiederum mechanisch gekoppelt mit einer Druckplatte 3, welche sich von der Sichtscheibe 1 aus gesehen mehr in Richtung des Innenraumes des Gehäuses 5 befindet. Die Druckplatte 3 ist vorzugsweise flexibel, druckfest und/oder diffusionsdicht ausgestaltet oder ist beispielsweise metallkaschiert. Die Zelle des Farbträgers 2, welche sich hier zwischen der Sichtscheibe 1 und der Druckplatte 3 ergibt, ist seitlich durch Dichtringe 4 abgedichtet. Ändert sich somit der Druck im Innenraum des Gehäuses 5, so überträgt sich dieser Druck durch die Druckplatte 3 auf den Farbträger 2, welcher bedingt durch seine piezochromatischen Eigenschaften bei einer solchen Druckänderung seine Farbe ändert. Die Farbänderung wiederum ist durch die optisch durchlässige Sichtscheibe 1 für den Benutzer bzw. für das Bedienpersonal vor Ort am Feldgerät leicht zu erkennen. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Sichtscheibe 1 derartig ausgestaltet, dass eine Farbänderung des Farbträgers in eine andere visuell sichtbare Farbe übertragen wird, welche einen deutlicheren Hinweischarakter als die Farbe des eigentlichen Farbträgers 2 trägt.In the direction of the outside of the housing 5 is first the lens 1, which rests on a lock 6 and which is laterally sealed, so that there is still a pressure-tight and diffusion-tight housing 5. The lens 1 is transparent, in particular with respect to the color or the colors of the ink carrier 2. On the inside of the housing 5 facing side of the lens 1 is the color carrier 2. This has in particular a piezochromic substance, which performs a change in color of a pressure change on their pressure. The ink carrier 2 is in turn mechanically coupled to a pressure plate 3, which is seen from the lens 1 from more in the direction of the interior of the housing 5. The pressure plate 3 is preferably designed to be flexible, pressure-resistant and / or diffusion-tight or is, for example, metal-laminated. The cell of the ink carrier 2, which results here between the lens 1 and the pressure plate 3, is laterally sealed by sealing rings 4. Thus, the pressure in the interior of the housing 5 changes, this pressure is transmitted through the pressure plate 3 on the color carrier 2, which due to its piezo-chromatic Properties at such a pressure change its color changes. The color change in turn can be easily recognized by the optically transparent visor 1 for the user or for the operator on site at the field device. In a further embodiment, the lens 1 is designed such that a color change of the color carrier is transferred to another visually visible color, which carries a clearer indicative than the color of the actual color carrier 2.
[0043] Der Farbträger 2 ist dabei in der hier dargestellten Ausgestaltung auf der Sichtscheibe 1 aufgetragen. In einer alternativen Ausgestaltung befindet sich der Farbträger 2 als Granulat oder in kristalliner Form in einem Raum unterhalb der Sichtscheibe 1. Dieser Raum wird hier in der Fig. 1 durch den Zwischenraum zwischen der Sichtscheibe 1 und der vorzugsweise flexiblen Druckplatte 3 gebildet. Die Sichtscheibe 1 besteht dabei beispielsweise aus druckdichten, schlagfesten, optisch transparenten Werkstoffen auf Glas-, Glaskeramik- oder Polymer-Basis. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Farbträger als Anstrich oder als Beschichtung auf der Innenseite, d.h. auf der dem Innenraum des Feldgerätes bzw. des Gehäuses zugewandten Seite angebracht. Die beschichtete Innenseite der Sichtscheibe 1 bzw. die der Zelle, in welcher der Farbträger 2 angeordnet ist, zugewandte Innenseite der Sichtscheibe 1 ist auf den Innenraum der Feldgeräte, d.h. der Sensoren, Einbauarmaturen oder der Messwertaufnehmer ausgerichtet, während die Außenseite der Beobachtung durch beispielsweise Bedienpersonal zugänglich ist.The ink carrier 2 is applied in the embodiment shown here on the lens 1. In an alternative embodiment, the ink carrier 2 is in the form of granules or in crystalline form in a space below the viewing window 1. This space is formed here in FIG. 1 by the intermediate space between the viewing window 1 and the preferably flexible printing plate 3. The lens 1 consists for example of pressure-tight, impact-resistant, optically transparent materials based on glass, glass ceramic or polymer. In another embodiment, the color carrier is a paint or coating on the inside, i. mounted on the interior of the field device or the housing side facing. The coated inner side of the viewing pane 1 or the inside of the viewing pane 1 facing the cell in which the color carrier 2 is arranged is directed onto the interior of the field devices, i. the sensors, installation fittings or the transducer aligned, while the outside of the observation is accessible by, for example, operating personnel.
[0044] Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung der für die Überwachung des Betriebszustandes aktiven Bereiches der Wandung des Gehäuses 5. In dieser Ausgestaltung ist nicht der gesamte Bereich unterhalb der Sichtscheibe 1 vollflächig mit dem Farbträger 2 aufgefüllt, sondern in der Sichtscheibe 1 befinden sich kammartig Zellen 9, welche vorzugsweise transparent sind. Der Farbträger 2 ist dabei auf dem der Außenseite des Gehäuses 5 zugewandten Boden der jeweiligen Zelle 9 aufgebracht. Entsprechend ist hier die Druckplatte 3 vorzugsweise derartig ausgestaltet, dass sie insbesondere in diese Zellen 9 hineinragt. Die Zellen 9 können einzeln betrachtet, eine rechteckige, quadratische, eine runde, eine sechseckige oder erweiterte polygone Grundfläche aufweisen.2 shows a section through a further embodiment of the active for monitoring the operating state range of the wall of the housing 5. In this embodiment, not the entire area below the lens 1 is completely filled with the color carrier 2, but in the Lens 1 are comb-like cells 9, which are preferably transparent. The ink carrier 2 is applied to the outside of the housing 5 facing the bottom of each cell 9. Accordingly, here the pressure plate 3 is preferably designed such that it protrudes in particular in these cells 9. The cells 9 can be considered individually, a rectangular, square, one have round, a hexagonal or extended polygonal base.
[0045] Gegen eines solche Druckplatte 3, wie sie in den Fign. 1 oder 2 dargestellt ist, drückt von der Innenseite des Gehäuses her ein Druckstempel 7, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist. In der Fig. 3 ist der Farbträger 2 - analog zur Ausgestaltung der Fig. 1 - über eine breite Fläche verteilt. Der Übersichtlichkeit halber ist die Druckplatte 3 hier nicht dargestellt. Der Druckstempel 7 oder Druckkolben bewirkt eine Verstärkung des Messeffekts und dient ggf. auch dazu, dass eine Druckänderung im Innenraum des Gehäuses gezielt in Richtung des Farbträgers 2 gelenkt wird.Against such a pressure plate 3, as shown in Figs. 1 or 2, presses from the inside of the housing forth a plunger 7, as shown in Fig. 3. In FIG. 3, the ink carrier 2 - analogously to the embodiment of FIG. 1 - is distributed over a wide area. For the sake of clarity, the pressure plate 3 is not shown here. The plunger 7 or pressure piston causes an amplification of the measurement effect and possibly also serves to direct a pressure change in the interior of the housing in the direction of the ink carrier 2.
[0046] In der Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Wandung eines Gehäuses 5 eines erfindungsgemäßen Feldgerätes dargestellt, wobei der Schnitt der Fig. 4 senkrecht auf den Schnitten der vorhergehenden Fign. 1 bis 3 steht. Zu sehen ist ein Teil der Wandung des Gehäuses 5, in welchem die Aussparung für den Farbträger 2 vorgesehen ist. Die hier dargestellte Zelle 9 der Sichtscheibe 1 ist hier mit einem Farbträger 2 angefüllt, welcher kristallin und runde Strukturen aufweist. Der Bereich der Zelle 9 ist hier wiederum umschlossen von einem Dichtring 4. Den Abschluss gegenüber dem Außenbereich des Gehäuses 5 bildet die Sichtscheibe 1.FIG. 4 shows a plan view of a wall of a housing 5 of a field device according to the invention, the section of FIG. 4 being perpendicular to the sections of the preceding FIGS. 1 to 3 stands. To see is a part of the wall of the housing 5, in which the recess for the ink carrier 2 is provided. The cell 9 of the lens 1 shown here is filled here with a color carrier 2, which has crystalline and round structures. The region of the cell 9 is in turn enclosed by a sealing ring 4. The closure opposite the outer region of the housing 5 forms the lens 1.
[0047] In der Fig. 5 ist eine weitere Ausgestaltung analog der Ausgestaltung der Fig. 2 dargestellt, wobei hier die Zellen 9 der Sichtscheibe 1 trapezförmig ausgestaltet sind. Die Zellen öffnen sich in Richtung des Innenraumes des Gehäuses. Die Farbträger 2 sind am schmalen Ende der Trapeze angeordnet. Weiterhin wirkt hier die Druckplatte 3 auf die einzelnen Druckstempel 7, welche hier entsprechend zu den Zellen 9 trapezförmig ausgestaltet sind und von diesen Zellen 9 aufgenommen werden. Dies führt dazu, dass die Krafteinwirkung auf die Farbträger 2 bei der Änderung des Druckes im Innenraum des Gehäuses vergrößert wird.5, a further embodiment is analogous to the embodiment of FIG. 2, in which case the cells 9 of the lens 1 are designed trapezoidal. The cells open in the direction of the interior of the housing. The color carrier 2 are arranged at the narrow end of the trapeze. Furthermore, here the pressure plate 3 acts on the individual plunger 7, which are designed trapezoidal here corresponding to the cells 9 and are received by these cells 9. This results in that the force on the ink carrier 2 is increased in the change of pressure in the interior of the housing.
[0048] In der Fig. 6 ist ein entsprechender Druckstempel 7, wie er bei der Ausgestaltung der Fig. 5 zur Anwendung kommen kann, im Schnitt dargestellt.In Fig. 6 is a corresponding plunger 7, as it can be used in the embodiment of FIG. 5, are shown in section.
[0049] Fig. 7 zeigt einen Schnitt analog zur Fig. 4, in welchem hier dargestellt ist, dass der Farbträger 2 aus unterschiedlichen Teilsubstanzen besteht, welche auf unterschiedliche Änderungen des Betriebszustandes des Feldgerätes bzw. auf unterschiedliche Auswirkungen der Änderung des Betriebszustandes des Feldgerätes reagieren. So reagiert beispielsweise eine Teileinheit auf eine Änderung der Feuchte innerhalb des Innenraumes des Gehäuses 5. Eine andere Teileinheit ändert ihre Farbe bei einer Änderung des im Innenraum herrschenden Druckes, wobei eine dritte Teileinheit auf eine Änderung der Temperatur innerhalb des Innenraumes des Gehäuses bzw. des Gehäuses selbst reagiert. Eine vierte Teileinheit reagiert überdies bei dem Einströmen eines Gases in den Innenraum des Gehäuses 5. Eine weitere Teileinheit kann auf das Erscheinen einer toxischen Substanz reagieren. Das verwendete Farb-Indikator-Systemen ist dabei reversibel oder irreversibel oder es werden jeweils zwei System für das Anzeigen der gleichen Betriebsänderung verwendet, von denen ein Farbumschlag reversibel und der andere irreversibel ist. Dies erlaubt es, einen augenblicklich anliegenden und einen in der Vergangenheit aufgetretenen unzulässigen Betriebszustand unabhängig voneinander zu erkennen. Da diese unterschiedlichen Teileinheiten in unterschiedlichen Bereichen der Aussparung für die Sichtscheibe 1 vorgesehen sind, können somit Einzelaussagen bezüglich des Betriebszustandes bzw. über den Innenraum getätigt werden. Insbesondere weisen dabei die einzelnen Substanzen des Farbträgers 2 unterschiedliche Farben auf bzw. unterscheiden sie sich in Hinsicht auf ihre Farbumschläge. In dieser Ausgestaltung wird somit eine Kombination zumindest aus farbveränderlichen Farbträgern mit piezochromen Eigenschaften sowie Farb-Indikatoren für Fremdgase, die in Extremfällen toxischer Natur sein können, verwendet. In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Einbettung des Farbträgers 2, insbesondere der piezochromen Substanzen eine Verkapselung aus druckdichten, schlagfesten, optisch transparenten Werkstoffen auf Glas-, Glaskeramik- oder Polymer-Basis vorgesehen. In weiteren Ausgestaltungen kann neben der piezochromen Anzeige zur Erfassung von Druckänderungen und der Schadstoffindikator-Anzeige in zusätzlicher Kombination eine Anzeige für Temperaturänderungen und eine für Feuchteänderungen vorgehalten werden.FIG. 7 shows a section analogous to FIG. 4, in which it is shown here that the color carrier 2 consists of different partial substances, which react to different changes in the operating state of the field device or to different effects of the change in the operating state of the field device. Thus, for example, a subunit responds to a change in the humidity within the interior of the housing 5. Another subunit changes color with a change in the pressure prevailing in the interior, wherein a third subunit to a change in temperature within the interior of the housing or the housing self reacts. A fourth subunit also responds to the influx of a gas into the interior of the housing 5. A further subunit can react to the appearance of a toxic substance. The color indicator systems used is reversible or irreversible, or two systems each are used to indicate the same change in operation, one color change being reversible and the other irreversible. This makes it possible to independently recognize an instantaneous and an illegal operating state that has occurred in the past. Since these different subunits are provided in different areas of the recess for the viewing window 1, individual statements can thus be made with regard to the operating state or via the interior. In particular, the individual substances of the color carrier 2 have different colors or differ with regard to their color changes. In this embodiment, therefore, a combination of at least color-changeable color carriers with piezochromic properties and color indicators for foreign gases, which can be toxic in extreme cases, is used. In an additional embodiment, the embedding of the color carrier 2, in particular the piezochromic substances, an encapsulation of pressure-tight, impact-resistant, optically transparent materials on glass, glass ceramic or polymer-based provided. In further embodiments, in addition to the piezochromic display for detecting pressure changes and the Schadstofffindikator display in additional combination, a display for temperature changes and one reserved for humidity changes.
[0051] In der Fig. 8 ist ein Temperaturmessgerät als Beispiel eines erfindungsgemäßen Feldgerätes 30 dargestellt. Das Messgerät 30 besteht dabei aus einem sog. Schutzrohr, in welchem sich der eigentliche Temperatursensor befindet und einem darüber angeordneten und elektronisch mit dem eigentlichen Temperatursensor verbundenen Elektronikraum. Der Elektronikraum ist insbesondere durch eine Vergussmasse 21 abgedichtet. Das hier dargestellte Gehäuse 5 verfügt über zwei Sichtscheiben 1 , hinter denen sich jeweils ein Farbträger befindet. Über die seitlich angebrachte Überwachungseinheit aus Sichtscheibe und Farbträger wird beispielsweise der Innenraum der Elektronikeinheit überwacht. Gleichzeitig ist die zweite Anzeigeeinheit über ein Steigrohr 20 mit dem Schutzrohr und somit dem den eigentlichen Temperatursensor umgebenden Innenraum des Schutzrohres verbunden. Durch dieses Steigrohr 20 findet dabei eine Temperaturübertragung und/oder eine Druckübertragung und/oder eine Gasübertragung und/oder eine Übertragung des eindringenden Mediums statt. Dies ermöglicht somit auch die Überwachung der Dichtigkeit des Schutzrohres. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Farbträger 2 in Form eines Farbanstriches auf der Außenseite des Gehäuses 5 angebracht.FIG. 8 shows a temperature measuring device as an example of a field device 30 according to the invention. The measuring device 30 consists of a so-called. Protective tube, in which the actual temperature sensor is located and a arranged above it and electronically connected to the actual temperature sensor electronics compartment. The electronics compartment is sealed in particular by a potting compound 21. The housing 5 shown here has two lenses 1, behind each of which is a color carrier. About the side mounted monitoring unit of lens and color carrier, for example, the interior of the electronic unit is monitored. At the same time the second display unit is connected via a riser 20 with the protective tube and thus the surrounding the actual temperature sensor interior of the protective tube. In this case, a temperature transmission and / or a pressure transmission and / or a gas transmission and / or a transmission of the penetrating medium takes place through this riser 20. This thus also allows the monitoring of the tightness of the protective tube. In a further embodiment, the ink carrier 2 in the form of a paint on the outside of the housing 5 is attached.
[0052] Die mit Indikator 2 beispielsweise beschichtete Sichtscheibe 1 ist dem Innenraum des Sensors, der Einbauarmatur oder des Messwertaufnehmers 30 zugewandt oder in einer weiteren möglichen Ausgestaltung gasdicht mit dem Verbindungskanal 20 verbunden, der zu besonders gefährdeten Stellen des Sensors, der Einbauarmatur oder des Messwertaufnehmers führt, z.B. hier zu dem Schutzrohr, welches sich direkt in dem Prozess befindet bzw. hier dem Messmedium zugewandt ist. Durch thermische Konvektion der Luft in einem Steigrohr 20 wird ein rascher stofflicher und thermischer Austausch vermittelt, so dass eine verzugslosere Anzeige erzielt werden kann.The indicator 2 coated with indicator 2, for example, facing the interior of the sensor, the installation fitting or the transducer 30 or gas-tight in another possible embodiment connected to the connection channel 20, the most vulnerable points of the sensor, the installation fitting or the transducer leads, eg here to the protective tube, which is located directly in the process or here faces the medium to be measured. By thermal convection of the air in a riser 20 a rapid material and thermal exchange is mediated, so that a less distortion display can be achieved.
[0053] 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 transducer with a pollutant adsorbing or chemiesorbierenden embedding can be provided. 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.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Tabelle 1Table 1
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Claims

Ansprüche claims
1. Feldgerät (30) der Prozessautomatisierung, mit mindestens einem Gehäuse (5), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Farbträger (2) vorgesehen ist, und dass der Farbträger (2) derartig ausgestaltet ist, dass eine Änderung eines1. field device (30) of the process automation, with at least one housing (5), characterized in that at least one color carrier (2) is provided, and that the color carrier (2) is designed such that a change of
Betriebszustandes des Gehäuses (5) eine Änderung der Farbe mindestens eines Teiles des Farbträger (2) bewirkt.Operating state of the housing (5) causes a change in the color of at least a portion of the ink carrier (2).
2. Feldgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand des Gehäuses (4) sich mindestens auf die2. Field device according to claim 1, characterized in that the operating state of the housing (4) is at least on the
Dichtigkeit des Gehäuses (4) bezieht, und dass mindestens ein Teil des Farbträgers (2) in dem Fall, dass das GehäuseTightness of the housing (4), and that at least part of the ink carrier (2) in the case that the housing
(5) undicht ist, seine Farbe ändert.(5) leaking, its color changes.
3. Feldgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand des Gehäuses (4) sich mindestens auf einen im Gehäuse (4) herrschenden Druck bezieht.3. Field device according to claim 1 or 2, characterized in that the operating state of the housing (4) refers to at least one in the housing (4) prevailing pressure.
4. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Farbträgers (2) seine Farbe in dem Fall ändert, dass der Druck innerhalb des Gehäuses (5) außerhalb eines Grenzbereiches liegt.4. Field device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least a part of the ink carrier (2) changes its color in the event that the pressure within the housing (5) is outside a boundary region.
5. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Farbträgers (2) seine Farbe in dem Fall ändert, dass die Feuchte in dem Gehäuse (5) außerhalb eines Grenzbereichs liegt.5. Field device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least a part of the ink carrier (2) changes its color in the event that the moisture in the housing (5) is outside a boundary region.
6. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Farbträgers (2) seine Farbe in dem Fall ändert, dass die Menge eines Gases in dem Gehäuse (5) außerhalb eines Grenzbereichs liegt.6. Field device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least a part of the ink carrier (2) changes its color in the case that the amount of gas in the housing (5) outside of Border area lies.
7. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Druckstempel (7) vorgesehen ist, welcher einen im Innenraum des Gehäuses (5) herrschenden Druck auf den Farbträger (2) überträgt.7. Field device according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one plunger (7) is provided, which transmits a in the interior of the housing (5) prevailing pressure on the ink carrier (2).
8. Feldgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckplatte (3) vorgesehen ist, dass der Farbträger (2) auf der Druckplatte (3) angeordnet ist, und dass der Druckstempel (7) mit der Druckplatte (3) mechanisch gekoppelt ist.8. Field device according to claim 7, characterized in that at least one pressure plate (3) is provided, that the ink carrier (2) on the pressure plate (3) is arranged, and that the plunger (7) mechanically coupled to the pressure plate (3) is.
9. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des Farbträgers (2) seine Farbe in dem Fall ändert, dass die Temperatur innerhalb des Gehäuses (5) außerhalb eines Grenzbereiches liegt.9. Field device according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least a part of the ink carrier (2) changes its color in the event that the temperature within the housing (5) is outside a boundary region.
10. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Sichtscheibe (1) vorgesehen ist, welche für mindestens eine Farbe des Farbträgers (2) im Wesentlichen durchsichtig ist, und dass der Farbträger auf der dem Innenraum des Gehäuses (5) zugewandten10. Field device according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one viewing window (1) is provided, which is transparent to at least one color of the ink carrier (2) substantially, and that the color carrier on the the interior of the housing ( 5) facing
Seite der Sichtscheibe (1) angeordnet ist.Side of the lens (1) is arranged.
11. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Steigrohr (20) vorgesehen ist, welcher den Farbträger (2) mit mindestens einem Bereich des Innenraums des Gehäuses (5) verbindet.11. Field device according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one riser (20) is provided which connects the ink carrier (2) with at least a portion of the interior of the housing (5).
12. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Farbträger (2) zumindest teilweise aus einer thermochromen Substanz besteht.12. Field device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the ink carrier (2) consists at least partially of a thermochromic substance.
13. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbträger (2) zumindest teilweise aus einer piezochromen Substanz besteht.13. Field device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the ink carrier (2) consists at least partially of a piezochromic substance.
14. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbträger (2) zumindest teilweise in mindestens einen optisch transparenten Träger eingebettet ist.14. Field device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the ink carrier (2) is at least partially embedded in at least one optically transparent carrier.
15. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) druckfest ausgestaltet ist.15. Field device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the housing (5) is designed pressure-resistant.
16. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) diffusionsdicht ausgestaltet ist.16. Field device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the housing (5) is configured diffusion-tight.
17. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Farbe mindestens eines Teiles des Farbträgers (2) reversibel ist.17. Field device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the change in the color of at least a part of the ink carrier (2) is reversible.
18. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Farbe mindestens eines Teiles des Farbträgers (2) irreversibel ist.18. Field device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the change in the color of at least one part of the color carrier (2) is irreversible.
19. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Feldgerät (30) um ein Messgerät zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Messgröße handelt.19. Field device according to one of claims 1 to 18, characterized in that it is the field device (30) is a measuring device for determining and / or monitoring a measured variable.
20. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Feldgerät (30) um ein Anzeigegerät zur Anzeige einer Messgröße handelt.20. Field device according to one of claims 1 to 19, characterized in that it is the field device (30) is a display device for displaying a measured variable.
21. Feldgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Feldgerät (30) um einen Aktor handelt. 21. Field device according to one of claims 1 to 20, characterized in that it is the field device (30) is an actuator.
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