河南省知識產(chǎn)權事務中心 李勇敢

基于專利信息的對輥成型機技術路線圖分析

河南省知識產(chǎn)權事務中心 李勇敢

一、對輥成型機技術分析背景

我國是煤炭生產(chǎn)和消費大國。褐煤儲量占總體儲量的13%。近年來，由于能源緊張，煤炭價格大幅度上漲，價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)后直接作為動力煤。三是干燥后生產(chǎn)型煤，以利于保存和長途運輸。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%，達到煙煤的水平，由低熱值褐煤提升成為中高熱值動力用煤。采用成型技術可將原來高水分的褐煤經(jīng)過快速加熱脫水、干燥后，在無黏結劑條件下迅速壓制成型。成型后的“型煤”具有發(fā)熱量高、強度高、防水性好等特點，并且可以大大降低直接燃燒時對環(huán)境的嚴重污染，使褐煤得到高效清潔地利用。因此，褐煤成型技術是一種重要的潔凈煤技術。高壓對輥成型機就是將褐煤加工成型煤的重要技術設備。目前，高壓對輥成型機的研究和攻關，正在成為褐煤提質(zhì)領域的關鍵技術。為使研發(fā)企業(yè)能夠充分借鑒已有的技術，避免研發(fā)的重復投資，提高研發(fā)的起點和效率，本文，筆者利用公開的專利信息，對高壓對輥成型機進行了研究，對近年來高壓對輥成型機的技術發(fā)展路線進行了探討。

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)。利用的關鍵詞有國際專利分類號、國內(nèi)外從事高壓對輥成型機研發(fā)和生產(chǎn)的重要企業(yè)，其中，中文關鍵詞包括但不限于對輥成型機、雙輥成型機、輥壓成型機、煤球機、型煤機、壓球機、煤條機、煤成形機、煤粉壓塊機、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的含義參見《IPC國際專利分類》）。通過構建專利檢索表達式，利用專利檢索表達式在上述專利數(shù)據(jù)庫中進行檢索，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行閱讀、標引和加工，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)進行梳理和分析，得到如下結果和分析結論。

二、對輥成型機技術國際專利分析

成型機技術起步較早，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，技術力量快速增長。成型機技術實力較強的國家有德國、前蘇聯(lián)和中國。德國的技術起步早，但受其煤炭政策影響，近年來，相關研究較為停滯；前蘇聯(lián)的多數(shù)專利申請日期較早，但在該領域仍保持技術開發(fā)；中國的對輥成型機技術近年發(fā)展較快，但相關技術還不夠成熟，體現(xiàn)為核心技術專利較少，缺乏研發(fā)實力雄厚的專利權人。在技術研發(fā)上，國內(nèi)外都較為關注成型機結構設計、成型機調(diào)節(jié)技術以及成型輥設計等，并以此來達到提高型煤品質(zhì)和產(chǎn)量的目的。

1. 對輥成型機專利發(fā)展趨勢。一項技術的專利申請數(shù)量可以反映該技術的發(fā)展狀況。圖1是根據(jù)專利申請數(shù)繪制的褐煤提質(zhì)技術發(fā)展趨勢。

由圖1可以看出，該技術在20世紀70年代就已出現(xiàn)，80年代技術發(fā)展進入高峰期，90年代后其的研發(fā)趨勢開始下降，但2004年后褐煤提質(zhì)技術開始復蘇，近幾年技術一直保持快速增長。

在世界經(jīng)濟發(fā)展早期，煤炭一直是主要的能源來源。但隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，石油產(chǎn)品、燃氣等能源的利用以及新興能源開發(fā)在很大程度取代了主要以煤炭供能的方式，使煤炭利用相關研發(fā)趨勢在20世紀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.對輥成型機技術各國技術實力對比。專利優(yōu)先權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的發(fā)明國家，所以根據(jù)一個國家專利優(yōu)先權的數(shù)量可以看出該國的技術實力。根據(jù)已檢索到的專利信息，選取各國擁有的專利權和專利優(yōu)先權數(shù)量對各國在對輥成型機技術方面的實力進行對比。數(shù)據(jù)顯示，德國有關于成型機技術的專利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，其煤炭利用技術和設備開發(fā)都具備很強實力；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，對成型技術較為注重；中國對型煤技術也十分重視，雖然其實力還有待于進一步加強，但已具備一定基礎。

3.對輥成型機技術實力排名前3的國家進行發(fā)展趨勢分析。

（1）德國。德國是對輥成型機技術研究起步最早的國家之一，20世紀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，生產(chǎn)能力為150 t/h，是當時世界上單機生產(chǎn)能力最高的。但德國在20世紀90年代后其技術研發(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，是導致對輥成型機技術研發(fā)下降的原因之一。

（2）前蘇聯(lián)。前蘇聯(lián)對輥成型機技術起步較早且技術發(fā)展較為持續(xù)，從20世紀70年代到90年代，每段時期的專利數(shù)量都很接近，20世紀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。前蘇聯(lián)近幾年的技術研發(fā)以提高成型機的性能為主，如降低成型機消耗功率、提高成型機運行穩(wěn)定性及產(chǎn)量等。

（3）中國 。中國在對輥成型機技術方面的起步相對較晚，1990年后才出現(xiàn)技術申請，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，技術起步初期的發(fā)展也較為緩慢，但2000年后技術增長加快。隨著近年中國經(jīng)濟發(fā)展速度的提高，對能源的需求也日益增加。型煤技術不僅提高能源利用率，而且有利于環(huán)境保護，符合中國現(xiàn)階段的能源發(fā)展策略。

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

5.對輥成型機技術重要專利權人分析。對輥成型機領域?qū)＠麛?shù)量最多的專利權人是蘇聯(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件相關技術專利?？肆_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）對輥成型機專利權人發(fā)展趨勢。COKE CHEM公司技術主要出現(xiàn)在20世紀70—80年代，目前相關技術研發(fā)已基本停止。日本鋼鐵公司（NIPPON STEEL CORP）的研究起步較早，對該技術的關注有上升趨勢?？肆_克納—霍姆伯特—道銥茨股份有限公司（KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ）的技術高峰期在20世紀80年代，最近20年已終止了對該技術的研究。

（2）對輥成型機專利權人的技術分布。

COKE CHEM公司。該公司較為關注的技術是如何提高成型機生產(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；其次是關于成型工藝和成型機運行參數(shù)兩部分，這兩部分比重達到21%；其他關于成型機結構配置和成型機零部件的專利內(nèi)容占29%。

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

KLOECKNER-HUMBOLDT-DEUTZ公司。該公司關于對輥成型機技術共有3項專利，分別是關于成型機聯(lián)軸器設計以及成型工藝和成型過程中的成型參數(shù)。

三、對輥成型機技術的國內(nèi)專利分析

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

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

2. 中國對輥成型機技術地域分布。中國對輥成型機技術地域分布較為集中，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. 中國對輥成型機技術分布。中國對輥成型機技術分布也較為集中，其中屬于細粒材料成型壓力機的專利申請有50件，使原料顆?；姆椒ɑ蜓b置、壓力機的零部件以及成型制品生產(chǎn)及所用壓力機的專利申請分別有5，4，4件。

4. 中國對輥成型機的專利權人分析。

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

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

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

中國礦業(yè)大學的技術都在20世紀90年代申請，而其他2位專利權人的技術均自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人。趙純正有1項發(fā)明專利申請，其他申請為實用新型，其技術主要關于成型機結構設計，調(diào)節(jié)成型壓力負載。武光川的3項專利為實用新型申請，內(nèi)容是關于成型輥結構使之便于拆裝及改善成型效果。中國礦業(yè)大學的3項實用新型申請包括成型機加料裝置和加壓裝置設置、成型機的自動化及調(diào)節(jié)和球窩對中技術，以上3項專利在公告后短期內(nèi)均因費用問題而終止，相關技術企業(yè)可以直接借鑒利用而不必擔心有侵權風險。

5.對輥成型機中國專利類型分析。中國對輥成型機的專利數(shù)量共有80件，其中實用新型有70件，占總數(shù)的88%，發(fā)明專利僅有9件，占總數(shù)的11%，表明對輥成型機專利申請的技術含量不高，技術還不夠成熟，專利深度需進一步挖掘。

四.對輥成型機技術路線圖

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