计量泵产业的专利分析

方贵灵 黄志花

摘要：国内外对计量泵技术的专利保护十分重视，尤其国内专利申请量连年增长。计量泵的相关申请人一方面集中在专门设计和生产精密机械仪器的公司，另一方面集中在以计量泵作为辅助生产工具的公司。计量泵在技术分支上，一方面集中在计量泵自身的技术改造上，另一方面集中在与应用领域的协同使用上。本文简要梳理了计量泵领域的专利数据，浅析计量泵技术的发展路线和发展趋势。

关键词：计量泵;技术综述;专利;产业结构

一、技术概述

计量泵是往复泵的一个分支，利用往复泵在一个冲程中流量固定的特点而发展起来的。应工业化需求，1936年，美国米顿罗公司发明了专用于定量添加药剂的计量泵，至今有80多年的发展史。计量泵可以完成输送、计量、调节等功能，主要应用在一些精密输送流体的场合，或将几种流体按精确的比例配送的领域，例如，在石油、化工、纺丝、食品加工、水处理、造纸、制药和发电等多种工业领域中得到广泛应用。

计量泵有以下几种分类方式：根据过流部分，计量泵可以分为柱塞活塞式、机械隔膜式、液压隔膜式等;根据驱动方式，可以分为电机驱动、电磁驱动、气动等;根据工作方式，可以分为往复式、回转式、齿轮式等[1]。对流量无级调节的要求，使流量调节部分成为一个独立开发的模块，现已开发出了手动控制、电动伺服控制、气动伺服控制和变频控制等调节方式，以满足各种配置的需要[2]。

本文基于智慧芽专利数据库的检索结果进行分析，在“标题 and 摘要”库中，以“计量泵”为关键词，检索中文专利申请情况，共检索到11.3k條检索结果。另外，在“标题 and 摘要”库中，以“Metering pump？ OR dosing pump？ OR proportional pump？”为关键词检索英文专利申请情况，共检索到7554条检索结果。基于检索结果，对相关的专利技术进行统计和分析，简要总结了该类技术的发展路线，对计量泵的研发和应用有一定的参考价值。

二、国内计量泵专利申请量趋势

如图1所示，国内计量泵领域的专利申请数量整体呈上升趋势，表明该领域的技术创新趋向活跃。专利申请量从2001-2009年稳步增加，从2009-2018年急剧增加，在2017-2018年达到一个小高峰，最终年申请量稳定在1000件左右。

计量泵专利申请量的增加与市场需求息息相关。2013年全球计量泵市场份额约在17亿美元左右，由于下游多个行业的需求稳定，伴随全球经济复苏及对应投资的增加，根据全球知名咨询公司弗若斯特沙利文估计，到2020年全球计量泵市场都会以月4%的增长率增长[3]。

三、计量泵领域主要专利申请人

根据统计结果可知，中国石化和中国石油在国内的计量泵技术研发领域中，极具竞争力，申请量分别达到了121件和96件。由此可知，在石油开采过程中，计量泵得到广泛的应用。除此之外，相关领域的主要申请人一部分集中在高校。由此可见，计量泵作为高精尖技术，对申请人的研发能力有一定的要求。

在国际计量泵领域，主要申请人有博世、伊利诺斯工具、可口可乐、多沙特隆、拜耳等，其中博世的申请量遥遥领先，达到104件。从结果可以看出，国际主要申请人除了包括博世、伊利诺斯工具这些专门设计和生产精密机械仪器的公司以外，还包括以计量泵作为辅助生产工具的公司，如可口可乐、拜耳等，后者的共同点是主营产品属于流体类，计量泵在其产品的加工、分装等环节必不可少。

四、技术分支解析

《国际专利分类表》对专利文献的申请领域进行分类，每件专利在审批过程中给定一个或多个分类号，对分类号的研究可以直观的得出产品的改进领域。参见图4，对上述统计数据所涉及的分类号进行分析，可以得出，计量泵相关专利的改进分支主要在以下小类中：B01F（混合，例如，溶解、乳化、分散）、F04B（液体变容式机械;泵）、E02F（水利工程中的挖掘;疏浚）、G05D（非电变量的控制或调节系统）等。小类B01F和小类E02F主要涉及计量泵在应用领域的改进，需要考虑与使用环境的协同作用，如应用领域对流量精度的要求、环境的温度、泵送介质的流体特性等。在一些工业领域，计量泵作为核心部件被重点研究，如石油开采、纺丝等。小类F04B和小类G05D主要涉及计量泵自身的技术改进。计量泵作为往复泵的一种，实质上也是一种通用泵领域的精细化设计。小类F04B和小类G05D下的专利的改进点主要在计量泵的各部件性能的优化、整体性能的协同优化、以及计量泵的手动和自动控制等。在计量泵的部件中，活塞、隔膜、齿轮等作为核心部件以及运动因子，要求有高的使用寿命、抗腐蚀性等。现有的计量泵基本兼具计量和控制流量的技术效果，无级变速技术的提出使得计量泵的灵活度提高。越来越多的专利申请保护带外部控制功能的计量泵，如通过电信号对计量泵的冲程长度和频率进行控制，计量泵可以根据控制系统的预设值进行加药，达到更高的控制精度。

五、计量泵产业发展趋势

计量泵在多个行业中的需求稳定，使得全球计量泵市场份额逐年增加，创新研究是提高企业核心竞争力的主要途径。根据不同领域的需要，计量泵的性能往两个极端不断扩展，一方面要求微流量、小体积、轻重量，另一方面要求大流量、耐高压、大功率。随着国务院知识产权部门提出全面取消实用新型、外观设计和商标申请注册环节的资助与奖励，以及倡导通过提高转化收益比例等“后补助”方式对发明人或团队予以奖励，未来计量泵相关专利的技术标准提高，更注重在实际生产中的应用价值，产研结合将更加紧密。

参考文献：

[1] 潘凤芹.计量泵的发展及应用[J].装备制造技术，2015，（6）：245-247.

[2] 曹勤.计量泵发展和应用[J].石油化工设备，2001，30（5）：44-47.

[3] 全球计量泵市场将会以月4%增长率提升[J].通用机械，2014，（6）：102