用于监视到流体网络中的燃具的气流和压力的系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月31日提交的美国临时专利申请no.62/787,007和2018年12月31日提交的美国外观设计专利申请no.29/675,362的优先权，这些专利申请中的每一个都通过引用并入本文。

本主题公开涉及一种系统，该系统具有与智能设备耦合的分析仪，该智能设备可以测量和记录输送至气体设备的流体流动、流体压力和btu/小时。该系统还可以在调试、启动、修复和正常使用期间测量所连接器具的温度和移动。

背景技术：

许多器具都使用诸如天然气或丙烷之类的气体运行。应用范围很广，包括备用家用发电机、商用厨房、家用厨房、锅炉、熔炉、屋顶单元hvac单元、壁炉、泳池加热器等。为了使此类应用正常工作，需要适当的气流。例如，不适当的气流可能引起发电机的喘振效应。低气流也可能导致器具运行效率低下，从而增加了操作器具的成本。

无论是在调试器具时，在启动时还是在正常使用期间，都很难识别气流问题。维修技术人员通常安装压力计，该压力计只能测量供应网络中的气体的压力。无论是机械的还是数字的，压力计的安装都可能既困难又耗时。至于记录数据，则依赖于维修技术人员来手动维护数据。

技术实现要素：

鉴于上述情况，需要一种系统，该系统快速且容易地安装到供应网络中，以在装备级别识别气体供应问题。该系统也将是用户友好的，并允许在延长的时间段内记录数据并报告多个参数。

在一个实施例中，一种用于监视到流体网络中的燃具的气流和压力的系统，其特征在于，该系统包括：分析仪，包括：壳体，所述壳体限定入口、出口以及与所述入口和所述出口流体连通的内部；以及第一压力传感器，所述第一压力传感器被构造成生成与正被供应到所述燃具的气流有关的第一信号；和智能设备，被构造成与所述分析仪通信，其中，所述智能设备具有用户界面并且被构造成监视、存储和显示数据，其中，所述智能设备能够基于所述第一信号向用户呈现气流和气体流量。

在一个实施例中，所述系统还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器被构造成生成与正被供应到所述燃具的气体的压力有关的第二信号。

在一个实施例中，所述系统还包括第三压力传感器，所述第三压力传感器被构造成生成与环境大气压力有关的第三信号。

在一个实施例中，所述第一压力传感器是具有入口端口和出口端口的压差传感器。

在一个实施例中，所述壳体具有被分成流动部分和电子部分的内部，所述内部具有在所述流动部分和所述电子部分之间延伸的入口通道和出口通道，所述第一压力传感器在所述电子部分中，其中所述入口端口对准所述入口通道并且所述出口端口对准所述出口通道，以及还包括在所述流动部分中在所述入口和所述出口之间延伸的流管，所述流管具有：与所述入口通道对准的出口孔口；与所述出口通道对准的入口孔口；以及在所述出口孔口和所述入口孔口之间产生压力差的阻塞件，从而使从所述入口到所述出口的气流通过所述流管，其中气流的扫气部分通过所述出口孔口，通过所述入口通道并且进入所述压差传感器的入口端口，并且当所述扫气部分离开所述出口端口时，所述扫气部分通过所述出口通道进入所述入口孔口，回到所述流体网络中。

在一个实施例中，所述系统还包括在所述内部中的印刷电路板pcb，所述印刷电路板pcb安装有所述第一压力传感器并且包括无线通信模块。

在一个实施例中，所述系统还包括连接到所述流体网络并与所述分析仪和/或所述智能设备通信的安全截止阀，其中，所述分析仪和/或所述智能设备基于所述第一信号在预定值之外而选择性地致动所述安全截止阀。

在一个实施例中，所述系统还包括：与所述分析仪和/或所述智能设备通信的温度传感器，其中所述分析仪和/或所述智能设备基于来自所述温度传感器的信号选择性地致动所述安全截止阀；和与所述分析仪和/或所述智能设备通信的加速度计，其中所述分析仪和/或所述智能设备基于来自所述加速度计的信号选择性地致动所述安全截止阀。

在一个实施例中，所述系统还包括耦接到所述入口的第一快速连接配件和耦接到所述出口的第二快速连接配件。

在一个实施例中，所述壳体限定夹座，并且进一步包括电池组，所述电池组具有夹具，所述夹具被构造成接合所述夹座以将所述电池组保持到所述壳体。

应当意识到，可以以多种方式来实现和利用本主题技术，包括但不限于作为过程、装置、系统、设备、用于现在已知和随后开发的应用的方法或计算机可读介质。根据以下描述和附图，本文公开的系统的这些和其它独特特征将变得更加清楚。

附图说明

为了使所公开的技术所属领域的普通技术人员将更容易理解如何制造和使用该技术，可以参考以下附图。

图1a是根据本主题公开的分析仪、智能设备、用于分析仪的电池组以及用于智能设备和/或分析仪的电源线的立体图。

图1b图示了根据本主题公开的分析仪，该分析仪具有安装在气体设备的流体网络中的附接的电池组。

图2a是根据本主题公开的具有快速断开配件的分析仪的顶视图。

图2b是根据本主题公开的孤立的分析仪的端视图。

图2c是根据本主题公开的孤立的分析仪的侧视图。

图2d是根据本主题公开的孤立的分析仪的底视图。

图3是根据本主题公开的分析仪的分解立体图。

图4a是根据本主题公开的用于分析仪的印刷电路板(pcb)的顶视图。

图4b是根据本主题公开的用于分析仪的印刷电路板(pcb)的侧视图。

图4c是根据本主题公开的用于分析仪的印刷电路板(pcb)的底部立体图。

图4d是根据本主题公开的用于分析仪的印刷电路板(pcb)的底视图。

图5是根据本主题公开的分析仪的剖视图。

图6是利用图1的分析仪和智能设备的过程的流程图。

图7a是根据本主题公开选择各种设置的屏幕截图。

图7b是根据本主题公开选择用于显示的参数的屏幕截图。

图7c是根据本主题公开显示压力的屏幕截图。

具体实施方式

本主题技术克服了与监视和评估气体燃烧设备有关的许多现有技术问题，无论是在住宅还是商业设置、天然气、丙烷等中。对于本领域的普通技术人员而言，根据本主题公开，本文所公开的技术的优点和其它特征将变得更加清楚。

简要地概述，可以在设备的调试、初始启动以及操作寿命期间临时或永久地安装本主题技术以监视和记录与气体燃烧设备的操作有关的重要参数。该主题技术紧凑，易于安装，捆绑了多种功能，并记录、共享和显示数据。本主题技术可以监视气流、气体流量、气体压力、大气压力、系统和/或器具内部的温度以及器具的移动的任何组合或全部。

现在参考图1a和图1b，图示了用于监视到气体设备10的气流和压力的系统100的孤立的立体图和安装图。在图1b中，气体设备10是住宅备用发电机。系统100包括分析仪130，该分析仪130与向设备10提供气体的流体网络12串联连接。分析仪130由电池组108供电。流体网络12包括挠性管14，该挠性管14终止于用于耦合到分析仪130的连接器16。流体网络12还包括截止器18，以在维护或安装/移除分析仪130期间关闭流动。

系统100还包括用于与分析仪130进行通信的智能设备102。智能设备102具有用户界面触摸屏104以及其它按钮、麦克风、端口(例如，usb、电源等)等，用于惯常的输入输出操作。智能设备102被构造成监视、存储和显示从分析仪130接收到的信号的曲线图和摘要。智能设备102还能够进行wifi连接，从而可以通过电子邮件共享并发送数据和其它参数。

系统100具有带有电源线107的dc电源106，电源线107用于在可用时将分析仪130连接至电源插座。可替代地，分析仪130可以由带有电源线110的电池组108供电。电池组108被构造成选择性地夹在分析仪130上而不妨碍其操作。系统100还可以包括各种配件、挠性管、管道等，用于将分析仪130永久或临时地连接到流体网络中。

参考图2a-图2d，示出了孤立的分析仪130的各种视图。分析仪130具有限定入口134和出口136的壳体132。仅如图2a中所示，分析仪130还可以包括阴快速断开配件133a和阳快速断开配件133b，以允许在流体网络中快速且容易地安装。螺纹套管(nipple)135插在入口134和出口136与配件133a、133b之间。当流体网络包括带有互补的快速断开配件的挠性管时，分析仪130可以可重复地连接和断开。当分析仪130被移除时，流体网络的快速断开配件可以耦合在一起以使流体网络返回操作状况。入口134和出口136可以是3/4英寸的内螺纹npt或任何其它所需的尺寸以方便地耦合至流体网络。优选地，壳体132是阳极氧化黑色的铝。在一个实施例中，可从多蒙特(dormont)获得的快速断开配件用于快速安装和移除而不会泄漏。

仍参考图2a-图2d，壳体132具有在入口134和出口136之间延伸的分开的内部138(参见图3)。如在图2a和图3中最佳看到的，内部138被盖子140封闭。螺钉142拧入安装孔144中以将盖子140固定到壳体132。盖子140包括方向箭头146，使得在安装期间，容易地识别分析仪130的正确定向。类似地，壳体132还具有形成在其中的箭头152，如在图2d中最佳看到的。盖子140还包括带有相应标签150a-150c的三个信号器led148a-148c。在一个实施例中，led148a-148c分别是蓝色、红色和绿色。标签150a是无线通信图标。标签150b是“！”以指示警告状况。标签150c是电源开/关图标。盖子140还包括足够的区域156，用于包括其它信息，诸如商标、条形码等。

如在图2c和图2d中最佳看到的，壳体132形成四个安装凹口158，安装凹口158被构造成牢固地并且选择性地接合电池组108的四个直立的臂109，以将电池组108夹装到分析仪130。分析仪130还包括电源插孔154，用于电连接电源，诸如电源106或电池组108。从电源延伸的电线可以通过夹具157保持在适当位置，而夹具157由螺钉159保持在适当位置。在一个实施例中，分析仪130具有可以重置通信和/或其它硬件的按钮161。

现在参考图3，示出了分析仪130的分解立体图。内部138被分成上部160和下部162。上部160包括通向环境的多孔通风口164，使得上部160处于环境压力。印刷电路板(pcb)组件200安装在上部160中的螺纹肩166上。支座174形成与下部162(例如，在连接时为流体网络12)流体连通的通孔175。密封件168和o形环170围绕通孔175延伸到pcb组件200，使得压力传感器可以直接读取流体网络12中的压力。按钮161也安装在pcb组件200上并配合在凹部163中。

上部160还包括一对接入通道176a、176b，每个通道都用o形环178密封。通道176a、176b还允许流体在上部160和下部162之间流动。为了确保上部160以其它方式密封到元件，大o形环180安装在上部160中以密封抵靠盖子140。

细长的流管182密封地耦合在内部138的下部162中。联轴器184拧入壳体132中，以利用o形环密封件186将流管182固定在适当位置。流管182形成与通道176a、176b对准的两个孔口188a、188b。如在图2b和图5中最佳看到的，流管182包括在通道176a、176b中间的车轮件183。车轮件183产生压力降，以使得从入口134到出口136的部分气流被扫气(scavenge)以通过第一端口176a和孔口188a，然后经由第二孔口188b和端口176b返回，如关于图5更详细地描述的。流管182还包括用于在组装期间正确定向的方向流动箭头190。

现在参考图4a-图4d，示出了独立的pcb组件200的各种视图。pcb组件200具有多个电子部件，诸如用于数据存储、处理和输入/输出操作的处理模块和存储器模块。诸如蓝牙模块和wifi模块206之类的各种通信模块提供短程以及局域网和/或广域网的通信能力。

pcb组件200包括两个大气压力传感器。一个压力传感器生成与输送到器具的气体的流动有关的信号。通过与通孔175流体连通。另一个压力传感器在内部138的上部中，并且因此读取环境大气压力。电源插孔154和重置按钮161也安装在pcb组件200上。pcb组件200还包括各种电子部件，诸如电阻器和电容器，但是没有明确讨论这些电子部件，因为本领域普通技术人员将能够采用这样的部件来完成本文描述的pcb组件200的功能。

pcb组件200具有带有输入端口216和输出端口218的压差传感器210。附加地参考作为分析仪130的剖视图的图5，压力传感器端口216、218分别经由通道176a、176b与流管孔口188a、188b对准。车轮件183产生压力差，从而气流从孔口188a流出进入输入端口216，通过压力传感器210，从输出端口218流出，并经由孔口188a返回到流管182(例如，流体网络)中。压力传感器210因此可以生成压差读数，该压差读数可以被转换成流动读数。在一个实施例中，大气压力传感器是得自measurementspecialties–teconnectivity的ms560702ba03-50型，wifi模块206是得自德州仪器(texasinstruments)的cc3200modr1m2amobr型，处理器/存储器模块202是得自富士通(fujitsu)的mb85rs2mtapnf-g-bdere1型，并且压差传感器210是得自sensirion的sdp800-500pa型。

现在参考图6，示出了利用图1a的系统100的过程600的流程图。优选地，系统的安装和使用是由合格的维修人员(诸如合格的管道工或电工)进行的，以遵循所有相关要求、规范和标准。在步骤602，技术人员使用截止阀18来停止流体网络12中的流动，使得分析仪130可以在下游插入到流体网络12中。在另一个实施例中，流体网络装备有自动截止阀。因此，可以从智能设备102停止流动。附加地，如果智能设备102接收到指示诸如由过度的器具移动、(一个或多个)温度过高读数、流动过大等要求关断的一个或多个信号时，则可以自动地激活自动截止阀。

优选地，分析仪130紧邻气体设备10的上游。分析仪130优选地竖直地向上或向下或水平地安装。在一个实施例中，挠性管上的快速连接配件被断开并耦合到分析仪130，其中流动与盖子140和壳体132上的定向箭头146、152对准，该定向箭头朝向气体设备10指向下游。一旦确认防漏密封安装，使用截止阀18接通气流，并且过程600前进到步骤604。

在步骤604，通过将直立的臂109卡扣到安装凹口158中，将电池组108耦合到分析仪130。为了给分析仪130通电，将电源线110插入端口154中。可替代地，可以使用dc电源106的电源线107给分析仪130通电。在初始通电期间，绿色led148a被激发1秒钟，然后所有led148a-148c都变为被激发，然后变为蓝色led148c闪烁，这指示正常运行。蓝色led148c将闪烁两次以指示与智能设备102的通信。

在步骤606，智能设备102链接到分析仪130。在一个实施例中，智能设备102运行特定于分析仪130的自由软件应用。该软件应用可以由系统100的制造商提供。还设想系统100可以与由气体设备10的制造商提供的软件应用一起永久安装。软件应用将呈现允许与分析仪130连接的图标。一旦被选择，智能设备102将呈现具有相应序列号的范围内的任何分析仪130，以便用户可以建立期望的(一个或多个)通信链路。

在步骤608，技术人员定制分析仪并将分析仪130同步到智能设备102。可以改变各种参数和设置。现在参考图7a，示出了选择各种参数的屏幕截图700。智能设备102具有触摸屏104，以便技术人员可以点击或选择显示的框、径向按钮等以直观地修改参数并执行动作。屏幕截图700具有标题部分702，该标题部分702可以包括诸如分析仪序列号之类的信息。另一部分704允许在天然气和丙烷之间进行选择。默认情况下，软件应用记录btu计算值，天然气的计算值为1000，并且丙烷的计算值为2500。可以在软件应用和数据导出中定制该值，因为各个气体供应商可能提供更高或更低的值。

屏幕截图700的中央部分706允许在每1秒、1分钟或10分钟之间的数据采样率进行选择以及可以存储数据的相关变化时间段。底部部分708提供提示，以便用户可以将分析仪130的内部时钟与智能设备102的内部时钟同步。所存储的数据(例如，历史日志)也可以在底部部分708中删除。为了保存调整后的设置，用户只需点击标题部分702中的对号。

现在参考图7b，示出了用于选择用于显示的参数的屏幕截图720。标题部分722包括用于返回到设置屏幕截图700的图标以及用于导出数据的第二图标。在将智能设备102连接到wifi或蜂窝服务的情况下，可以使用csv附件经由电子邮件发送上载的数据。中央部分726中的下拉菜单724允许选择要显示的参数。在一个实施例中，参数选自包括流体网络和/或环境中的压力(in/h2o)、btu(btu/hr)、流量(cfh)、移动、温度(°f)等的组。温度通常来自分析仪130的壳体132中包括的单独传感器，但也可以来自耦合到燃具10并与系统100通信的单独传感器。类似地，系统100可以包括一个或多个加速度计，加速度计耦合到分析仪130或燃具10以检测其移动。呈现带728以选择用于显示的时间段，诸如当前读数、1小时的数据、4小时的数据等等。箭头允许滚动数据。下部部分730允许选择基于上面设置的采样率的平均数据读数、最小数据读数或最大数据读数中的一个或多个。

一旦适当地构造，图6的过程600前进到步骤610，以在智能设备102上获取气流、气体压力、气体流量和其它选择的参数，以在智能设备102上存储和呈现。分析仪130在安装之前被预先校准。例如，为了计算流量，分析仪130加载有使用环境空气生成的性能曲线。性能曲线是在整个预期流量值范围内的一组压差读数，因此在操作期间，实际的压差读数可以转换为准确的流量值。

现在参考图7c，示出了显示压力的屏幕截图740。同样，标题部分742提供上述相同的信息。呈现带748以选择用于显示的时间段。中央部分744呈现曲线图，该曲线图包括平均值、最小值和最大值中的任何一个或全部。在一个实施例中，最小值和最大值与数据收集的某个时间段有关，诸如数据的最后一分钟。如上所述，不仅可以针对参数中的任何一个或所有存储数据，而且可以在步骤612经由电子邮件发送存储的数据。

可以看出，可以在很长一段时间内以几种不同的方式监视气流。通过实时或追溯性地查看数据，技术人员可以对正确的操作充满信心，或者更容易地识别出问题以进行调查和更正。智能设备102生成可以针对任何特定应用定制的报告。维修技术人员/安装人员/电工/管道工使用该系统来确认产品初始启动时以及器具操作寿命期间的气流和气体压力，以进行故障排除和安全保护。维修技术人员可以查看记录的参数的各种图表，以记录不正确的趋势和事件，从而及时采取更正措施。

在一个实施例中，该系统被构造成以15,000至500,000btu/小时的范围操作。分析仪优选地是黑色粉末涂布的铸铝壳体，带有黑色阳极氧化挤压铝制端头配件和注塑盖子或面。除其它尺寸外，配件可以是1/2”或3/4”npt。

在一个实施例中，该系统是便携式三合一(3-in-1)气流计、数字压力计和计算器，其帮助维修技术人员和安装人员执行装备启动、调试并快速诊断气体燃烧装备的气流、压力或流量问题。该系统简化了气体燃烧设备的启动和调试过程，同时经由无线技术记录数据，可以使用软件应用在平板电脑、计算机或智能电话上立即查看数据。因此，该系统取代了压力计、流量计和计算器，以提高启动、调试和故障排除过程的效率和准确性。

本公开包括一种安装和维修燃具的方法，该方法包括以下步骤：在燃具的入口的上游临时安装分析仪，以及使用短程无线通信协议将智能设备连接至分析仪。分析仪具有至少一个传感器，该传感器使用短程无线通信协议将至少一个信号传送给智能设备。短程无线通信协议选自包括以下项的组：蓝牙；近场通信(nfc)；wifi；无线电广播；卫星通信；雷达；蜂窝通信；红外通信；无线局域网(wlan)；等等。优选地，智能设备存储并显示与至少一个信号有关的数据，该至少一个信号是：与正向燃具供应的气流有关的第一信号；以及与正向燃具供应的气体的压力有关的第二信号；以及智能设备基于第一信号计算气体流量。第一信号可以由压差传感器生成，并且第二信号由大气压力传感器生成。当在临时安装分析仪的同时将智能设备连接到互联网时，智能设备可以将与至少一个信号和气体应用有关的数据中继到互联网以供使用。该方法还可以包括提供：用于分析仪的入口的第一快速连接配件；以及用于分析仪的出口的第二快速连接配件；以及在分析仪上提供标记，该标记被构造成识别分析仪的入口和出口。在一个实施例中，分析仪上的标记指示警告状况、电源开/关状况和无线通信活动状态。

本主题技术还针对一种用于监测到流体网络中的燃具的气流和压力的系统，该系统包括分析仪。分析仪具有壳体，该壳体限定入口、出口以及与入口和出口流体连通的内部。至少一个传感器耦合到分析仪，并被构造成生成与正被供应到燃具的气体有关的至少一个信号。智能设备与分析仪通信，并具有被构造成监视、存储和显示数据的用户界面。智能设备可以基于来自传感器的信号向用户呈现多个参数中的任何一个或全部，参数诸如是气流、气体流量、温度、气体压力等。

在一个实施例中，该系统包括第二压力传感器，该第二压力传感器被构造成生成与正被供应到器具的气体的压力有关的第二信号。该系统还可以包括第三压力传感器，该第三压力传感器被构造成生成与环境大气压力有关的第三信号。优选地，第一压力传感器是具有入口端口和出口端口的差流通过压力传感器。

壳体可以具有被分成流动部分和电子部分的内部，该内部具有在流动部分和电子部分之间延伸的入口通道和出口通道。第一压力传感器在电子部分中，其中入口端口与入口通道对准，并且出口端口与出口通道对准。流管在流动部分中在入口和出口之间延伸。流管具有：与入口通道对准的出口孔口；与出口通道对准的入口孔口；以及在出口孔口和入口孔口之间产生压力差的阻塞件，从而使从入口到出口的气流通过流管，其中气流的扫气部分流出出口孔口，通过入口通道并且进入压差传感器的入口端口，并且当扫气部分离开出口端口时，扫气部分通过出口通道进入入口孔口，回到流体网络中。

该系统还可以在内部具有安装有第一压力传感器以及无线通信模块和存储器的印刷电路板(pcb)，该存储器被构造成存储与第一信号和第二信号有关的数据。优选地，安全截止阀连接到流体网络并与分析仪和/或智能设备通信，使得分析仪和/或智能设备基于第一信号在预定值之外而选择性地致动安全截止阀，第一信号在预定值之外诸如是溢流、过压、超温、过流量或过度移动状况。分析仪上的快速连接配件使将分析仪临时放入流体网络中变得容易。该壳体可以限定夹座并用于电池组。

在一个实施例中，该系统还包括：存储器，被构造成存储与第一信号和第二信号有关的数据；蓝牙模块，被构造成与智能设备连接并向智能设备发送数据；以及wifi模块，被构造成与网络连接并将数据发送到网络。

在一个实施例中，一种安装和维修燃具的方法，该方法包括以下步骤：在燃具的入口的上游临时安装分析仪，该分析仪具有至少一个传感器；以及使用短程无线通信协议将智能设备连接至分析仪，以从至少一个传感器接收至少一个信号。

在一个实施例中，短程无线通信协议选自包括以下项的组：蓝牙；近场通信(nfc)；wifi；无线电广播；卫星通信；雷达；蜂窝通信；红外通信；无线局域网(wlan)；等等。

在一个实施例中，智能设备存储并显示与至少一个信号有关的数据，该至少一个信号是：与正向燃具供应的气流有关的第一信号；以及与正向器具供应的气体的压力有关的第二信号；以及智能设备基于第一信号计算气体流量。

在一个实施例中，第一信号是由压差传感器生成的，并且第二信号是由大气压力传感器生成的。

在一个实施例中，智能设备在临时安装分析仪的同时连接到互联网，并将与至少一个信号和气体应用有关的数据中继到互联网以供使用。

在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：提供：用于分析仪的入口的第一快速连接配件；以及用于分析仪的出口的第二快速连接配件；以及在分析仪上提供标记，该标记被构造成识别分析仪的入口和出口。

在一个实施例中，该方法还包括以下步骤：在分析仪上提供标记，该标记被构造成指示警告状况、电源开/关状况和无线通信活动状态。

相关领域的普通技术人员将意识到，在替代实施例中，若干元件的功能可以由更少的元件或单个元件来执行。类似地，在一些实施例中，任何功能元件可以执行比相对于所示实施例所描述的更少或不同的操作。而且，为了说明的目的而被示出为不同的功能元件(例如，模块、电子器件、印刷电路板、传感器、存储器、处理器等)可以在特定实现中并入其它功能元件内。

尽管已经针对优选实施例描述了本主题技术，但是本领域技术人员将容易意识到，可以在不脱离所附权利要求所举例的本主题技术的精神或范围的情况下对本主题技术进行各种改变和/或修改。