基于专利信息的对辊成型机技术路线图分析

2012-10-21河南省知识产权事务中心李勇敢

河南科技 2012年12期

河南省知识产权事务中心李勇敢

基于专利信息的对辊成型机技术路线图分析

河南省知识产权事务中心李勇敢

一、对辊成型机技术分析背景

我国是煤炭生产和消费大国。褐煤储量占总体储量的13%。近年来，由于能源紧张，煤炭价格大幅度上涨，价格相对低廉的褐煤开发利用开始被重视起来。由于褐煤含水量高、发热量低而且易碎裂和氧化自燃，不利于长途运输，要大规模开发利用必须对其加工提质。对褐煤的开发利用大致可以分成以下几个方面：一是煤化工，即把褐煤作为化工原料，生产深加工产品，提升产品的附加值，如液化、气化等。二是经过干燥提质后直接作为动力煤。三是干燥后生产型煤，以利于保存和长途运输。褐煤提质后稳定性增加，水分含量大大降低，热值可提高20% ～ 50%，达到烟煤的水平，由低热值褐煤提升成为中高热值动力用煤。采用成型技术可将原来高水分的褐煤经过快速加热脱水、干燥后，在无黏结剂条件下迅速压制成型。成型后的“型煤”具有发热量高、强度高、防水性好等特点，并且可以大大降低直接燃烧时对环境的严重污染，使褐煤得到高效清洁地利用。因此，褐煤成型技术是一种重要的洁净煤技术。高压对辊成型机就是将褐煤加工成型煤的重要技术设备。目前，高压对辊成型机的研究和攻关，正在成为褐煤提质领域的关键技术。为使研发企业能够充分借鉴已有的技术，避免研发的重复投资，提高研发的起点和效率，本文，笔者利用公开的专利信息，对高压对辊成型机进行了研究，对近年来高压对辊成型机的技术发展路线进行了探讨。

文中，笔者检索的专利信息资源主要来源于德温特世界专利索引数据库（DERWENT WORLD PATENT INDEX）、DIALOG美国专利全文数据库（U.S. PATENTS FULLTEXT）、DIALOG欧洲专利全文数据库（EUROPEAN PATENTS FULLTEXT）、中国专利文摘检索系统。利用的关键词有国际专利分类号、国内外从事高压对辊成型机研发和生产的重要企业，其中，中文关键词包括但不限于对辊成型机、双辊成型机、辊压成型机、煤球机、型煤机、压球机、煤条机、煤成形机、煤粉压块机、成型压力、对辊转速、加速调节、减速调节、外径速度、压力调控；英文关键词包括但不限于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。检索的专利分类号包括但不限于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（各专利分类号所对应的含义参见《IPC国际专利分类》）。通过构建专利检索表达式，利用专利检索表达式在上述专利数据库中进行检索，中文数据检索年限为1985年至2009年，外文数据检索年限为1963年至2009年，通过对检索到的专利进行阅读、标引和加工，利用专业的专利信息分析系统对检索出来的数据进行梳理和分析，得到如下结果和分析结论。

二、对辊成型机技术国际专利分析

成型机技术起步较早，从专利申请数量上来看，其发展历程较为起伏，在最近几年出现回暖迹象，技术力量快速增长。成型机技术实力较强的国家有德国、前苏联和中国。德国的技术起步早，但受其煤炭政策影响，近年来，相关研究较为停滞；前苏联的多数专利申请日期较早，但在该领域仍保持技术开发；中国的对辊成型机技术近年发展较快，但相关技术还不够成熟，体现为核心技术专利较少，缺乏研发实力雄厚的专利权人。在技术研发上，国内外都较为关注成型机结构设计、成型机调节技术以及成型辊设计等，并以此来达到提高型煤品质和产量的目的。

1. 对辊成型机专利发展趋势。一项技术的专利申请数量可以反映该技术的发展状况。图1是根据专利申请数绘制的褐煤提质技术发展趋势。

由图1可以看出，该技术在20世纪70年代就已出现，80年代技术发展进入高峰期，90年代后其的研发趋势开始下降，但2004年后褐煤提质技术开始复苏，近几年技术一直保持快速增长。

在世界经济发展早期，煤炭一直是主要的能源来源。但随着经济高速发展，石油产品、燃气等能源的利用以及新兴能源开发在很大程度取代了主要以煤炭供能的方式，使煤炭利用相关研发趋势在20世纪90年代回落，但近年来随着能源供求紧张，对于煤炭尤其是一些低质煤如褐煤、粉煤的综合开发利用，越来越受到世界各国的重视。

2.对辊成型机技术各国技术实力对比。专利优先权是指专利申请人就其发明创造第一次在某国提出专利申请后，在法定期限内，又就相同主题的发明创造提出专利申请。一般初次申请的国家为该技术的发明国家，所以根据一个国家专利优先权的数量可以看出该国的技术实力。根据已检索到的专利信息，选取各国拥有的专利权和专利优先权数量对各国在对辊成型机技术方面的实力进行对比。数据显示，德国有关于成型机技术的专利54件，位居第1。其次是前苏联和中国，各有43件和33件。日本和美国分别为29件和9件。

德国的煤炭储量丰富，是世界上煤炭和褐煤储量最大的国家之一，在20世纪煤炭是德国主要的日常生活和工业能源，其煤炭利用技术和设备开发都具备很强实力；前苏联的煤炭资源也十分丰富，但其中的优质煤含量较少，对成型技术较为注重；中国对型煤技术也十分重视，虽然其实力还有待于进一步加强，但已具备一定基础。

3.对辊成型机技术实力排名前3的国家进行发展趋势分析。

（1）德国。德国是对辊成型机技术研究起步最早的国家之一，20世纪70年代的专利申请量为5件，80年代为33件，90年代为10件，2000年至2009年为2件。其早期研制的对辊成型机，生产能力为150 t/h，是当时世界上单机生产能力最高的。但德国在20世纪90年代后其技术研发大幅缩减，近年已基本停止。德国近年的煤炭开采大幅减少，是导致对辊成型机技术研发下降的原因之一。

（2）前苏联。前苏联对辊成型机技术起步较早且技术发展较为持续，从20世纪70年代到90年代，每段时期的专利数量都很接近，20世纪70年代共申请专利12件，80年代申请专利11件，90年代申请专利13件，2000年至2009年的数量为6件，2000年至今技术水平从专利数量上显示有所下降，与专利尚未完全公布有关。前苏联近几年的技术研发以提高成型机的性能为主，如降低成型机消耗功率、提高成型机运行稳定性及产量等。

（3）中国。中国在对辊成型机技术方面的起步相对较晚，1990年后才出现技术申请，1991，1994，1995，1996，1999，2000，2005，2007，2008，2009年分别申请专利1，2，1，3，1，1，2，5，12，5件，技术起步初期的发展也较为缓慢，但2000年后技术增长加快。随着近年中国经济发展速度的提高，对能源的需求也日益增加。型煤技术不仅提高能源利用率，而且有利于环境保护，符合中国现阶段的能源发展策略。

4. 对辊成型机专利技术分类。对对辊成型机专利申请的类别进行归纳整理，其中，属于特殊用途压力机的专利申请有3件，属于压力机生产型煤及所用压力机有4件，压力机的零部件或附件有7件，固体燃料制块工艺有22件，而用于细粒材料成型的压力机则有79件。

5.对辊成型机技术重要专利权人分析。对辊成型机领域专利数量最多的专利权人是苏联的COKE CHEM ENG CONS公司，共有14件。排名第二的是NIPPON STEEL CORP是日本钢铁公司，有5件相关技术专利。克罗克纳—霍姆伯特—道铱茨股份有限公司（KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ）和METALLGESELLSCHAFT也是两家德国公司，各有3件和2件专利申请。

（1）对辊成型机专利权人发展趋势。COKE CHEM公司技术主要出现在20世纪70—80年代，目前相关技术研发已基本停止。日本钢铁公司（NIPPON STEEL CORP）的研究起步较早，对该技术的关注有上升趋势。克罗克纳—霍姆伯特—道铱茨股份有限公司（KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ）的技术高峰期在20世纪80年代，最近20年已终止了对该技术的研究。

（2）对辊成型机专利权人的技术分布。

COKE CHEM公司。该公司较为关注的技术是如何提高成型机生产力，如成型后型煤的快速移出、增加成型辊和螺旋输送器数量等；其次是关于成型工艺和成型机运行参数两部分，这两部分比重达到21%；其他关于成型机结构配置和成型机零部件的专利内容占29%。

NIPPON STEEL CORP公司。首先是该公司关于对辊成型机的技术申请包括成型工艺，共有3项；其次是成型辊设计和成型机运行参数，各有1项专利申请。而最近的一项专利是在2007年申请的，内容是关于控制成型机的螺旋给料速度。

KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ公司。该公司关于对辊成型机技术共有3项专利，分别是关于成型机联轴器设计以及成型工艺和成型过程中的成型参数。

三、对辊成型机技术的国内专利分析

1. 中国对辊成型机技术时间发展趋势。图2、图3分别为为中国对辊成型机技术专利数量的历年分布。

从图2、图3可以看出，中国对辊成型机技术趋势虽有起伏，但总体呈上升态势，基本是隔年出现一个专利申请的高峰，表明该技术开发周期可能为2年，且近年有升温迹象。

2. 中国对辊成型机技术地域分布。中国对辊成型机技术地域分布较为集中，主要集中在河南省、辽宁省、山东省、北京市、上海市、河北省、浙江省、黑龙江省和江苏省，分别为23，8，6，6，4，4，4，4，4件。

3. 中国对辊成型机技术分布。中国对辊成型机技术分布也较为集中，其中属于细粒材料成型压力机的专利申请有50件，使原料颗粒化的方法或装置、压力机的零部件以及成型制品生产及所用压力机的专利申请分别有5，4，4件。

4. 中国对辊成型机的专利权人分析。

（1）武光川。武光川对辊成型机专利共有3件，分别为四辊二次加压式压球机（文献号为CN2673632）、轧辊总成锥度装配结构（文献号为CN2782375）、对辊式压球机的可调整斜铁承压机构（文献号为CN2654338），3项专利均处于有效期。

（2）赵纯正。赵纯正共有对辊成型机技术申请专利4件，分别为对辊成型机（文献号为CN1657270）、振动对辊成型机（文献号为CN2772809）、振动压球机（文献号为CN2868660）、用于压球机的轧辊（文献号为CN2843823），4件专利均为有效专利。

（3）中国矿业大学。中国矿业大学有对辊成型机技术申请专利3件，分别为高压对辊成型机（文献号为CN2171474）、可控式老年褐煤连续自动成型机（文献号为CN2202029）、对辊式粉末成型机（文献号为CN2279262），3件专利的专利权均已终止，即为失效专利，已属公知公用技术。

中国矿业大学的技术都在20世纪90年代申请，而其他2位专利权人的技术均自2004年开始出现。武光川和赵纯正是近年来比较活跃的专利权人。赵纯正有1项发明专利申请，其他申请为实用新型，其技术主要关于成型机结构设计，调节成型压力负载。武光川的3项专利为实用新型申请，内容是关于成型辊结构使之便于拆装及改善成型效果。中国矿业大学的3项实用新型申请包括成型机加料装置和加压装置设置、成型机的自动化及调节和球窝对中技术，以上3项专利在公告后短期内均因费用问题而终止，相关技术企业可以直接借鉴利用而不必担心有侵权风险。

5.对辊成型机中国专利类型分析。中国对辊成型机的专利数量共有80件，其中实用新型有70件，占总数的88%，发明专利仅有9件，占总数的11%，表明对辊成型机专利申请的技术含量不高，技术还不够成熟，专利深度需进一步挖掘。