基于專利信息的對輥成型機(jī)技術(shù)路線圖分析

河南省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 李勇敢

基于專利信息的對輥成型機(jī)技術(shù)路線圖分析

河南省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 李勇敢

一、對輥成型機(jī)技術(shù)分析背景

我國是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國。褐煤儲量占總體儲量的13%。近年來，由于能源緊張，煤炭價(jià)格大幅度上漲，價(jià)格相對低廉的褐煤開發(fā)利用開始被重視起來。由于褐煤含水量高、發(fā)熱量低而且易碎裂和氧化自燃，不利于長途運(yùn)輸，要大規(guī)模開發(fā)利用必須對其加工提質(zhì)。對褐煤的開發(fā)利用大致可以分成以下幾個(gè)方面：一是煤化工，即把褐煤作為化工原料，生產(chǎn)深加工產(chǎn)品，提升產(chǎn)品的附加值，如液化、氣化等。二是經(jīng)過干燥提質(zhì)后直接作為動(dòng)力煤。三是干燥后生產(chǎn)型煤，以利于保存和長途運(yùn)輸。褐煤提質(zhì)后穩(wěn)定性增加，水分含量大大降低，熱值可提高20% ～ 50%，達(dá)到煙煤的水平，由低熱值褐煤提升成為中高熱值動(dòng)力用煤。采用成型技術(shù)可將原來高水分的褐煤經(jīng)過快速加熱脫水、干燥后，在無黏結(jié)劑條件下迅速壓制成型。成型后的“型煤”具有發(fā)熱量高、強(qiáng)度高、防水性好等特點(diǎn)，并且可以大大降低直接燃燒時(shí)對環(huán)境的嚴(yán)重污染，使褐煤得到高效清潔地利用。因此，褐煤成型技術(shù)是一種重要的潔凈煤技術(shù)。高壓對輥成型機(jī)就是將褐煤加工成型煤的重要技術(shù)設(shè)備。目前，高壓對輥成型機(jī)的研究和攻關(guān)，正在成為褐煤提質(zhì)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。為使研發(fā)企業(yè)能夠充分借鑒已有的技術(shù)，避免研發(fā)的重復(fù)投資，提高研發(fā)的起點(diǎn)和效率，本文，筆者利用公開的專利信息，對高壓對輥成型機(jī)進(jìn)行了研究，對近年來高壓對輥成型機(jī)的技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行了探討。

文中，筆者檢索的專利信息資源主要來源于德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫（DERWENT WORLD PATENT INDEX）、DIALOG美國專利全文數(shù)據(jù)庫（U.S. PATENTS FULLTEXT）、DIALOG歐洲專利全文數(shù)據(jù)庫（EUROPEAN PATENTS FULLTEXT）、中國專利文摘檢索系統(tǒng)。利用的關(guān)鍵詞有國際專利分類號、國內(nèi)外從事高壓對輥成型機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)的重要企業(yè)，其中，中文關(guān)鍵詞包括但不限于對輥成型機(jī)、雙輥成型機(jī)、輥壓成型機(jī)、煤球機(jī)、型煤機(jī)、壓球機(jī)、煤條機(jī)、煤成形機(jī)、煤粉壓塊機(jī)、成型壓力、對輥轉(zhuǎn)速、加速調(diào)節(jié)、減速調(diào)節(jié)、外徑速度、壓力調(diào)控；英文關(guān)鍵詞包括但不限于roller form ing machine，coal briquet machine，briquet making machine，shaped coal machine，ball press，roll former，coal briquet form ing machine，shaped coal former，coal form ing device，coal briquette，honeycomb briquette，block making machine、compress pressure，pressure control，accelerator，reductor，reducer，deceleration，rotation rate。檢索的專利分類號包括但不限 于B30B003/00，B30B011/00，B30B015/00，B28B003/00，B28B005/00，B28B011/00，B28B013/00，B 28B017/00，C10B001/00，C10B003/00，C10L005/04，C10L005/06，C10G001/00，C10J003/00（各專利分類號所對應(yīng)的含義參見《IPC國際專利分類》）。通過構(gòu)建專利檢索表達(dá)式，利用專利檢索表達(dá)式在上述專利數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，中文數(shù)據(jù)檢索年限為1985年至2009年，外文數(shù)據(jù)檢索年限為1963年至2009年，通過對檢索到的專利進(jìn)行閱讀、標(biāo)引和加工，利用專業(yè)的專利信息分析系統(tǒng)對檢索出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理和分析，得到如下結(jié)果和分析結(jié)論。

二、對輥成型機(jī)技術(shù)國際專利分析

成型機(jī)技術(shù)起步較早，從專利申請數(shù)量上來看，其發(fā)展歷程較為起伏，在最近幾年出現(xiàn)回暖跡象，技術(shù)力量快速增長。成型機(jī)技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的國家有德國、前蘇聯(lián)和中國。德國的技術(shù)起步早，但受其煤炭政策影響，近年來，相關(guān)研究較為停滯；前蘇聯(lián)的多數(shù)專利申請日期較早，但在該領(lǐng)域仍保持技術(shù)開發(fā)；中國的對輥成型機(jī)技術(shù)近年發(fā)展較快，但相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，體現(xiàn)為核心技術(shù)專利較少，缺乏研發(fā)實(shí)力雄厚的專利權(quán)人。在技術(shù)研發(fā)上，國內(nèi)外都較為關(guān)注成型機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成型機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)以及成型輥設(shè)計(jì)等，并以此來達(dá)到提高型煤品質(zhì)和產(chǎn)量的目的。

1. 對輥成型機(jī)專利發(fā)展趨勢。一項(xiàng)技術(shù)的專利申請數(shù)量可以反映該技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。圖1是根據(jù)專利申請數(shù)繪制的褐煤提質(zhì)技術(shù)發(fā)展趨勢。

由圖1可以看出，該技術(shù)在20世紀(jì)70年代就已出現(xiàn)，80年代技術(shù)發(fā)展進(jìn)入高峰期，90年代后其的研發(fā)趨勢開始下降，但2004年后褐煤提質(zhì)技術(shù)開始復(fù)蘇，近幾年技術(shù)一直保持快速增長。

在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展早期，煤炭一直是主要的能源來源。但隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，石油產(chǎn)品、燃?xì)獾饶茉吹睦靡约靶屡d能源開發(fā)在很大程度取代了主要以煤炭供能的方式，使煤炭利用相關(guān)研發(fā)趨勢在20世紀(jì)90年代回落，但近年來隨著能源供求緊張，對于煤炭尤其是一些低質(zhì)煤如褐煤、粉煤的綜合開發(fā)利用，越來越受到世界各國的重視。

2.對輥成型機(jī)技術(shù)各國技術(shù)實(shí)力對比。專利優(yōu)先權(quán)是指專利申請人就其發(fā)明創(chuàng)造第一次在某國提出專利申請后，在法定期限內(nèi)，又就相同主題的發(fā)明創(chuàng)造提出專利申請。一般初次申請的國家為該技術(shù)的發(fā)明國家，所以根據(jù)一個(gè)國家專利優(yōu)先權(quán)的數(shù)量可以看出該國的技術(shù)實(shí)力。根據(jù)已檢索到的專利信息，選取各國擁有的專利權(quán)和專利優(yōu)先權(quán)數(shù)量對各國在對輥成型機(jī)技術(shù)方面的實(shí)力進(jìn)行對比。數(shù)據(jù)顯示，德國有關(guān)于成型機(jī)技術(shù)的專利54件，位居第1。其次是前蘇聯(lián)和中國，各有43件和33件。日本和美國分別為29件和9件。

德國的煤炭儲量豐富，是世界上煤炭和褐煤儲量最大的國家之一，在20世紀(jì)煤炭是德國主要的日常生活和工業(yè)能源，其煤炭利用技術(shù)和設(shè)備開發(fā)都具備很強(qiáng)實(shí)力；前蘇聯(lián)的煤炭資源也十分豐富，但其中的優(yōu)質(zhì)煤含量較少，對成型技術(shù)較為注重；中國對型煤技術(shù)也十分重視，雖然其實(shí)力還有待于進(jìn)一步加強(qiáng)，但已具備一定基礎(chǔ)。

3.對輥成型機(jī)技術(shù)實(shí)力排名前3的國家進(jìn)行發(fā)展趨勢分析。

（1）德國。德國是對輥成型機(jī)技術(shù)研究起步最早的國家之一，20世紀(jì)70年代的專利申請量為5件，80年代為33件，90年代為10件，2000年至2009年為2件。其早期研制的對輥成型機(jī)，生產(chǎn)能力為150 t/h，是當(dāng)時(shí)世界上單機(jī)生產(chǎn)能力最高的。但德國在20世紀(jì)90年代后其技術(shù)研發(fā)大幅縮減，近年已基本停止。德國近年的煤炭開采大幅減少，是導(dǎo)致對輥成型機(jī)技術(shù)研發(fā)下降的原因之一。

（2）前蘇聯(lián)。前蘇聯(lián)對輥成型機(jī)技術(shù)起步較早且技術(shù)發(fā)展較為持續(xù)，從20世紀(jì)70年代到90年代，每段時(shí)期的專利數(shù)量都很接近，20世紀(jì)70年代共申請專利12件，80年代申請專利11件，90年代申請專利13件，2000年至2009年的數(shù)量為6件，2000年至今技術(shù)水平從專利數(shù)量上顯示有所下降，與專利尚未完全公布有關(guān)。前蘇聯(lián)近幾年的技術(shù)研發(fā)以提高成型機(jī)的性能為主，如降低成型機(jī)消耗功率、提高成型機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及產(chǎn)量等。

（3）中國 。中國在對輥成型機(jī)技術(shù)方面的起步相對較晚，1990年后才出現(xiàn)技術(shù)申請，1991，1994，1995，1996，1999，2000，2005，2007，2008，2009年分別申請專利1，2，1，3，1，1，2，5，12，5件，技術(shù)起步初期的發(fā)展也較為緩慢，但2000年后技術(shù)增長加快。隨著近年中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的提高，對能源的需求也日益增加。型煤技術(shù)不僅提高能源利用率，而且有利于環(huán)境保護(hù)，符合中國現(xiàn)階段的能源發(fā)展策略。

4. 對輥成型機(jī)專利技術(shù)分類。對對輥成型機(jī)專利申請的類別進(jìn)行歸納整理，其中，屬于特殊用途壓力機(jī)的專利申請有3件，屬于壓力機(jī)生產(chǎn)型煤及所用壓力機(jī)有4件，壓力機(jī)的零部件或附件有7件，固體燃料制塊工藝有22件，而用于細(xì)粒材料成型的壓力機(jī)則有79件。

5.對輥成型機(jī)技術(shù)重要專利權(quán)人分析。對輥成型機(jī)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量最多的專利權(quán)人是蘇聯(lián)的COKE CHEM ENG CONS公司，共有14件。排名第二的是NIPPON STEEL CORP是日本鋼鐵公司，有5件相關(guān)技術(shù)專利。克羅克納—霍姆伯特—道銥茨股份有限公司（KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ）和METALLGESELLSCHAFT也是兩家德國公司，各有3件和2件專利申請。

（1）對輥成型機(jī)專利權(quán)人發(fā)展趨勢。COKE CHEM公司技術(shù)主要出現(xiàn)在20世紀(jì)70—80年代，目前相關(guān)技術(shù)研發(fā)已基本停止。日本鋼鐵公司（NIPPON STEEL CORP）的研究起步較早，對該技術(shù)的關(guān)注有上升趨勢。克羅克納—霍姆伯特—道銥茨股份有限公司（KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ）的技術(shù)高峰期在20世紀(jì)80年代，最近20年已終止了對該技術(shù)的研究。

（2）對輥成型機(jī)專利權(quán)人的技術(shù)分布。

COKE CHEM公司。該公司較為關(guān)注的技術(shù)是如何提高成型機(jī)生產(chǎn)力，如成型后型煤的快速移出、增加成型輥和螺旋輸送器數(shù)量等；其次是關(guān)于成型工藝和成型機(jī)運(yùn)行參數(shù)兩部分，這兩部分比重達(dá)到21%；其他關(guān)于成型機(jī)結(jié)構(gòu)配置和成型機(jī)零部件的專利內(nèi)容占29%。

NIPPON STEEL CORP公司。首先是該公司關(guān)于對輥成型機(jī)的技術(shù)申請包括成型工藝，共有3項(xiàng)；其次是成型輥設(shè)計(jì)和成型機(jī)運(yùn)行參數(shù)，各有1項(xiàng)專利申請。而最近的一項(xiàng)專利是在2007年申請的，內(nèi)容是關(guān)于控制成型機(jī)的螺旋給料速度。

KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ公司。該公司關(guān)于對輥成型機(jī)技術(shù)共有3項(xiàng)專利，分別是關(guān)于成型機(jī)聯(lián)軸器設(shè)計(jì)以及成型工藝和成型過程中的成型參數(shù)。

三、對輥成型機(jī)技術(shù)的國內(nèi)專利分析

1. 中國對輥成型機(jī)技術(shù)時(shí)間發(fā)展趨勢。圖2、圖3分別為為中國對輥成型機(jī)技術(shù)專利數(shù)量的歷年分布。

從圖2、圖3可以看出，中國對輥成型機(jī)技術(shù)趨勢雖有起伏，但總體呈上升態(tài)勢，基本是隔年出現(xiàn)一個(gè)專利申請的高峰，表明該技術(shù)開發(fā)周期可能為2年，且近年有升溫跡象。

2. 中國對輥成型機(jī)技術(shù)地域分布。中國對輥成型機(jī)技術(shù)地域分布較為集中，主要集中在河南省、遼寧省、山東省、北京市、上海市、河北省、浙江省、黑龍江省和江蘇省，分別為23，8，6，6，4，4，4，4，4件。

3. 中國對輥成型機(jī)技術(shù)分布。中國對輥成型機(jī)技術(shù)分布也較為集中，其中屬于細(xì)粒材料成型壓力機(jī)的專利申請有50件，使原料顆粒化的方法或裝置、壓力機(jī)的零部件以及成型制品生產(chǎn)及所用壓力機(jī)的專利申請分別有5，4，4件。

4. 中國對輥成型機(jī)的專利權(quán)人分析。

（1）武光川。武光川對輥成型機(jī)專利共有3件，分別為四輥二次加壓式壓球機(jī)（文獻(xiàn)號為CN2673632）、軋輥總成錐度裝配結(jié)構(gòu)（文獻(xiàn)號為CN2782375）、對輥式壓球機(jī)的可調(diào)整斜鐵承壓機(jī)構(gòu)（文獻(xiàn)號為CN2654338），3項(xiàng)專利均處于有效期。

（2）趙純正。趙純正共有對輥成型機(jī)技術(shù)申請專利4件，分別為對輥成型機(jī)（文獻(xiàn)號為CN1657270）、振動(dòng)對輥成型機(jī)（文獻(xiàn)號為CN2772809）、振動(dòng)壓球機(jī)（文獻(xiàn)號為CN2868660）、用于壓球機(jī)的軋輥（文獻(xiàn)號為CN2843823），4件專利均為有效專利。

（3）中國礦業(yè)大學(xué)。中國礦業(yè)大學(xué)有對輥成型機(jī)技術(shù)申請專利3件，分別為高壓對輥成型機(jī)（文獻(xiàn)號為CN2171474）、可控式老年褐煤連續(xù)自動(dòng)成型機(jī)（文獻(xiàn)號為CN2202029）、對輥式粉末成型機(jī)（文獻(xiàn)號為CN2279262），3件專利的專利權(quán)均已終止，即為失效專利，已屬公知公用技術(shù)。

中國礦業(yè)大學(xué)的技術(shù)都在20世紀(jì)90年代申請，而其他2位專利權(quán)人的技術(shù)均自2004年開始出現(xiàn)。武光川和趙純正是近年來比較活躍的專利權(quán)人。趙純正有1項(xiàng)發(fā)明專利申請，其他申請為實(shí)用新型，其技術(shù)主要關(guān)于成型機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)成型壓力負(fù)載。武光川的3項(xiàng)專利為實(shí)用新型申請，內(nèi)容是關(guān)于成型輥結(jié)構(gòu)使之便于拆裝及改善成型效果。中國礦業(yè)大學(xué)的3項(xiàng)實(shí)用新型申請包括成型機(jī)加料裝置和加壓裝置設(shè)置、成型機(jī)的自動(dòng)化及調(diào)節(jié)和球窩對中技術(shù)，以上3項(xiàng)專利在公告后短期內(nèi)均因費(fèi)用問題而終止，相關(guān)技術(shù)企業(yè)可以直接借鑒利用而不必?fù)?dān)心有侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。

5.對輥成型機(jī)中國專利類型分析。中國對輥成型機(jī)的專利數(shù)量共有80件，其中實(shí)用新型有70件，占總數(shù)的88%，發(fā)明專利僅有9件，占總數(shù)的11%，表明對輥成型機(jī)專利申請的技術(shù)含量不高，技術(shù)還不夠成熟，專利深度需進(jìn)一步挖掘。

四.對輥成型機(jī)技術(shù)路線圖

技術(shù)路線圖繪制的依據(jù)，主要是該技術(shù)的專利申請?jiān)跁r(shí)間序列上的排列。通過比對各項(xiàng)專利的申請時(shí)間、被引證次數(shù)以及專利本身的技術(shù)內(nèi)容，找到每一時(shí)間點(diǎn)上的核心專利，并將這些專利按照申請順序在時(shí)間軸上繪制出來，即形成該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)路線圖。