移动式井盖开启器专利的发展浅谈

吴云霞 王艳蒙 王歌

摘 要： 井盖在防洪、排水、供电、供热、电信等行业均有广泛应用，且一般由钢筋混凝土或金属材料制成，这样的优点是制作的井盖强度高、耐久性好、适用性好，但在进行地下设施维修需要拆卸井盖时，就比较麻烦。本文从专利的视角对移动式井盖开启器的发展进行梳理。

关键词： 移动；井盖；开启

1.1 背景技术

井盖，是设置在能够通往地下设施检查井的出入口顶部、表面为平面的可开启的盖体，是检查井的主要配套产品。凡是安装自来水、电信、电力、燃气、热 力、消防和环卫等地下公用设施的场所都需要安装检查井及与其配套的井盖。井盖一般由钢筋混凝土或金属材料制成，这样的优点是制作的井盖强度高、耐久性好、适用性好；但其缺点就是自重大，在进行地下设施维修需要拆卸井盖时，若没有专门的机械化拆卸装置，完全依靠人力来拆卸，不仅费时、费力，还有一定的危险性。

1.2申请量在全球的趋势

图1为移动式井盖开启器全球专利申请趋势，其大致可以分为以下几个阶段：

（1）萌芽期：从1930-1959年之间，这一时期相关申请刚刚出现，申请量少、未持续性显现出规模。

（2）缓慢成长期：从1960-1979年之间，在这段期间每年均有少量的申请被提出，但申请量还是较少，每年平均申请件数为10件左右。

（3）快速成长期：从1980-至今，在这一期间全球申请量猛增，值得注意的是，从图1移动式井盖开启器国内/国外专利申请趋势可以看出，从1990年左右开始，国内才出现少量的相关申请，到2000年则开始稳定快速的增长；而国外的申请量在1990-2000年之间处于稳定期，2000年之后呈走低趋势，但由于国内申请急剧增长，总的全球申请量也相应的提高。

1.3 移动式井盖开启器技术分解

技術分解是对于所分析的技术领域作进一步的细化和分类，对于行业状况、检索专利信息以及检索结果处理都具有非常重要的意义，有助于了解行业整体情况以及选取研究重点。通常，技术分解的展开可按技术手段（如结构、工艺流程、产品或用途）、技术问题、技术功效等角度进行技术分解。

具体到井盖开启器领域而言，根据开启器作用于井盖的工作方式可将其主要划分为：属具“钩”住井盖、属具“撬”住井盖、属具“吸”住井盖、属具“钩”“撬”“吸”多种形式组合；其中属具“钩”住井盖的方法是将井盖开启器的钩伸进井盖板的提升孔并挂牢，通过提起开启器的钩以提升井盖，属具“撬”住井盖的方法是将盖板的一端撬起，通过人力或驱动装置移动井盖，属具“吸”住井盖的方法是通过电磁等形式吸住井盖，再通过人力或驱动装置提升井盖。根据驱动装置的不同可将其主要划分为：人力、液压驱动、电动机驱动。根据动力从驱动装置如何作用至井盖的不同可将其主要划分为：杠杆原理、螺纹传动、卷筒提升。

图2 移动式井盖开启器技术分解

1.4 各分支在全球的申请量对比

针对移动式井盖开启器的样本，本文从作用于井盖方式的不同、提升原理的不同、驱动装置的不同这三个方面进行分支划分。图3所示为上述各分支在全球的申请量对比，其中，采用属具“钩”住井盖的方法的申请量显著大于其他“吸”、“撬”的作用方式的申请量，属具“吸”住井盖的方法一般都会使提升工具复杂化，而属具“撬”住井盖的方法虽然结构简单但可能因为操作不当会损坏井盖，因此，基于结构和成本的考虑，采用属具“钩”住井盖的方法使用就比较多，这与其相对其他两者的申请量的多少也是大体吻合的；提升原理中采用杠杆原理的申请量较螺纹传动、卷筒提升的申请量也遥遥领先，螺纹传动和卷筒提升的方法通常都需要增加其他附属结构，例如丝杠、卷筒、绞盘等，而杠杆原理的运用只需一根操作杆，因而，基于操作的简单性及结构的简化性，采用杠杆原理的申请量也是相对多很多的；相较于电机驱动、液压驱动的方式，为简化装置，更倾向于人力驱动。从上述各分支申请量的对比可以看出，该领域的研究完全贴合实际需要，从结构简化、经济成本的减小、操作的便利性来设计提升工具，并没有脱离生活需求。

图3 各分支在国内和国外的申请量对比

1.5国内申请的特点

国内虽然起步晚，但近年来已经不再机械的重复发达国家已经申请的成熟结构，而是另辟蹊径，从生产实际出发，结合实际需求。例如：（1）中国石油大学（华东）提出了一种自动抓取多种井盖的装置，该装置的控制器6会控制第一步进电机的旋转， 通过联轴器8带动转轴9的旋转，进而带动转动座12的旋转，控制器3也会控 制第二步进电机16的旋转，带动齿轮19的旋转，齿轮19带动移动齿条20的 移动，进而带动抓手23的移动，控制器3通过控制第二步进电机16带动抓手 23的移动和第一步进电机6带动转动座12的旋转运动的共同协调运动，来实现电涡流传感器25在井盖上方的全面的检测，从而确定井盖孔的位置；在电涡流传感器检测到井盖孔以后，通过控制左右两个第一油缸的伸缩带动左右两个底座的上下移动和左右两个步进电机带动抓手的运动，实现了对多种井盖的自动抓取的功能，大大提高了抓取井盖的效率和节省了劳动力。

（2）2017年李程设计了一种机械式井盖开启装置，该装置启动设备后，通过把手推动设备到待开启的井盖上方，启动发动机，发动机带动旋转箱旋转，湿布条接触井盖，扫除井盖和周边的杂物，并将井盖四周硬化的土壤加湿。推动设备，U形弹簧钢11处于井盖上方。发动机带动丝杆转轴8，螺母9下移，U形弹簧钢11下移到井盖的开孔上方。手动将U形弹簧钢11压缩，U形弹簧钢11的两端弯杆伸入井盖的两个开孔。放开后，弹簧12作用下两端弯杆卡住开孔。丝杆转轴8反向旋转，U形钢条10带动U形弹簧钢11上移，井盖受力上移。

1.5 结语

专利技术的申请在一定程度上体现该国在相关领域的技术实力，在井盖开启器领域国内专利相较于国外来说起步较晚，但后期国内相关技术的发展迅速，专利数量急剧增长，且质量也大大提高。

参考文献

[1] 乐华. 机械变速器换挡操纵机构的仿真与试验. 中国优秀硕士学位论文电子期刊网，2009：1-3.

[2] 陈子昂. 换挡操作机构的设计[J]. 第六届中国智能交通年会暨第七届国际节能与新能源汽车创新发展论坛优秀论文集（新能源汽车），2015：243-250.

[3] 杨铁军. 产业专利分析报告——汽车碰撞安全. 知识产权出版社，2013：60-71.