螺旋輸送技術近年全球專利申請趨勢分析

張楊

國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心

一、引言

其中，帶式輸送機和鏈式輸送機一般屬于大型輸送機械，常用于工廠、碼頭和大型倉庫的散貨輸送，例如帶式輸送機用于糧食、煤粉、化肥等粉狀、顆粒狀散貨的輸送，鏈式輸送機相對帶式輸送機，其輸送承載面具有較高的強度和抗沖擊性，突出運載能力，一般用于對輸送承載量要求較高的場景中，且能夠輸送煤塊、石料等塊狀散貨，在結構方面而言，帶式輸送機和鏈式輸送機的驅動方式、傳動組件、張緊度調節等結構是相似的，且能夠相互借鑒。

輥道輸送機一般應用于具有固定形狀或包裝的輸送，如箱、袋等，其特點是在輸送過的過程中，根據實際生產需求，進行輸送的分流、合流，并且能夠實現在輸送過程中對貨物進行分類、分揀，并且軌道輸送機組合式方便快捷，其在結構上主要體現于輥筒/滾子結構、輥筒/滾子的布局及驅動設置。

其中，螺旋輸送機一般應用于粉料、顆粒狀散貨的輸送，其特點是在輸送過程中能夠精細化控制物料的輸送量，以及在輸送過程中不會產生堵料的現象，既可以進行開放式的物料輸送，也可以進行密封式的物料輸送，其主要特點在于螺旋桿結構、與螺旋桿配合的殼體結構、以及螺旋桿的支撐傳動結構。[1]

振動輸送機一般應用于對零件、散料的分揀和篩分，其特點是在輸送過程中能將非正常狀態的零件自動剔除或對散料進行篩分，也能夠根據振動的頻率設置，控制物料的輸送節奏，其主要特點在于振動裝置的設置，如電磁式、磁鐵式、機械配重式、液壓/氣壓式等，以及與振動裝置相配合的柔性基座，如彈簧支架、液壓支架等。

本文將以螺旋輸送機為例進行分析，通過分析結果來對螺旋輸送技術的專利申請趨勢進行深一步的解讀。

二、螺旋輸送

下面就螺旋輸送技術的全球申請趨勢以及領域重要申請人的布局進行詳細分析。

（一）全球螺旋輸送公開趨勢

可以從圖1看出，2009年以前全球螺旋輸送領域專利申請量較為平穩，每年維持在400件左右，從2009年開始出現大幅增長態勢，2016年更是突破了1200件的申請量。說明2009年以前螺旋輸送領域的技術發展較為平穩，技術突破性和市場發展都較為平穩，2009年后技術上有了較大突破，而且在市場發展中也重新煥發活力。

圖1 全球螺旋輸送公開趨勢

在中國螺旋輸送領域，純授權狀態比例50.43%，權利終止狀態比例29.17%，實質審查狀態比例7.82%，純公開狀態比例3.11%。通過這種宏觀大數據統計，可以粗略測算出中國螺旋輸送領域總體的專利申請授權率。具體測算方法如下：

將純授權狀態比例和權利終止狀態比例相加，即50.43%+29.17% =79.61%，以此作為經過實質審查案件的授權比例。而后將實質審查狀態比例和純公開狀態比例相加，即7.82%+3.11% =10.93%，將此部分案件按照上述得到的經過實質審查案件的授權比例測算出可能轉化為授權的比例，即10.93%*79.61% =8.70%。這樣將兩部分案件授權的比例相加，即79.61%+8.70% =88.31%，就能粗略測算出中國螺旋輸送領域總體的專利申請授權率為88.31%。

（二）無軸螺旋輸送機

螺旋輸送是一種通過螺旋葉片旋轉進而推動物料進行輸送的典型輸送形式，其在流體狀物料的輸送領域具有極大的優勢。其中，無軸螺旋輸送機具有更高的運用前景，其相對于有軸螺旋輸送機具有輸送容積更大，輸送環境適應性更強，輸送阻力更小的優勢。接下來，我們將對該種類的螺旋輸送機進行重點分析。

與在整個螺旋輸送領域類似，早期在無軸螺旋輸送領域專利申請量很少。但不同的是，整個無軸螺旋輸送領域從2006年開始顯著增加，而后除了2008年受金融危機影響，整體呈高速上升態勢。直到2016年申請量達到最高峰，而后呈緩慢下滑趨勢。可見，對輸送帶材質的研究目前已經進入相對成熟期，技術發展較為成熟穩定。

從圖2中可以看出，國外對于無軸螺旋輸送機的申請保護有著很強的趨向，其中共有三位外國申請人進入了申請量的前十位，分別位于第二、第四和第七位，而第一位則由中國申請人錢堯翎占據，中國申請人在無軸螺旋輸送領域具有較強的技術領先優勢，說明中國以前在該領域的技術發展雖然緩慢，但是經過近幾年的科技研究投入，中國已經在該領域處于領導地位。

圖2 無軸螺旋輸送機全球申請人排名

2004年以前，全球范圍內日本為主要申請國，而2004年以后中國申請量激增，一躍超過日本成為全球申請量第一，而后每年一直呈上升趨勢，始終領跑全球各國。由此可見，2004年開始中國大力研發和應用螺旋輸送，在全球螺旋輸送領域占據了主導地位，相信在不久后中國在螺旋輸送領域的申請量將超越日本成為第一。

在中國螺旋輸送領域，申請人專利申請量排名前十名中均是中國申請人，說明我國申請人在中國螺旋輸送領域具有較高的競爭力，在專利申請量上具有較大優勢。其中，錢堯翎以申請量56件位于榜首，無錫錫東能源科技有限公司以42件位于第二，上述兩位申請人在螺旋輸送領域上的技術研發能力最強，第三到十位申請人在該領域的研發傾向低于前兩位申請人。從整體上來看，前十名申請人的專利申請量相差不多，說明中國螺旋輸送領域技術均布性較好，并不存在明顯的壟斷情況。

中國在無軸螺旋輸送領域的申請從早期的寥寥無幾，到2005年起的快速增長，經歷了2010年的短期回落后，再次快速增長，到2016年爆發式增長后開始緩慢回落。[2]中國在無軸螺旋輸送機領域的技術已經達到了十分成熟且先進的水準，為全國甚至全球在該領域的科技發展作出了突出而卓越的貢獻。

國內在無軸螺旋輸送機方面的靠前申請均為中國申請人，申請量除了排名第一位的錢堯翎之外，分布較為平均，說明在該領域的科研投入較為普及。

我國申請人的省市排名前十位為浙江、江蘇、山東、北京、天津、福建、安徽、湖北、上海、河南。說明在該技術領域，上述省市的科研實力更具有優勢，其中就浙江、江蘇尤為突出，進一步說明了該地區對于專利申請的極高活躍度。

我國在無軸螺旋輸送領域的專利有效率為52.43%，失效率為36.83%，在審中為10.74%，考慮到一部分授權后專利失效的情況，在無軸螺旋輸送領域的專利有效性與整體的螺旋輸送領域的專利申請的有效率相當，說明我國在無軸螺旋輸送領域具有較高的科技研發效果，取得的科研成果比較顯著。

（三）無軸螺旋輸送機重要申請人分析

通過之前的國內申請人排名可以看出，錢堯翎在無軸螺旋輸送領域具有極其大的申請量，遠超排名第二位的長興日月環保機械有限公司，且該申請人在無軸螺旋輸送機的研發覆蓋面也較為廣闊，具有一定的分析價值。

在無軸螺旋輸送機領域，錢堯翎作為全球和全國申請量均較超前的申請人，且其文獻被引用次數也較多，能夠說明書該申請人在該領域具有較大的科研發展能力，具有較強的行業領導地位，現按照其技術發展路徑繪制如下技術路線圖。

從圖3分析可知，當前無軸式螺旋輸送機的研究方向主要分布在以下幾個方向。

圖3 技術路線圖

1.防跳、防起拱

無軸式螺旋輸送機在具有輸送容量更大的優點的同時，因為其在結構上缺少輸送軸的支撐，其在整體強度上不具有優勢，更容易出現葉片起跳或者物料起拱的情況。申請人于2006年提出了采用三向接觸式壓輥（托輥）對葉片進行軸向的全方位支撐，從而避免葉片起跳，但可以看出該申請實質上占用了較大的輸送空間；因此，申請人在2007提出了采用在葉片表面開孔，并采用加強筋貫穿葉片開孔的方式來提高葉片的整體強度，進而降低葉片起跳的風險，該方案在加強葉片強度的同時，占用了較小的輸送空間，但是因為加強筋與葉片表面很近，會出現物料輸送阻力變大的情況；隨后，申請人在同一年提出了在葉片沿輸送方向的兩側設置半弧形的防跳塊單元的技術方案，其能夠保證在占用小的輸送空間的同時降低葉片起跳的風險，并且對于物料輸送的阻力降低也有一定的貢獻；之后，申請人于2011年提出了在葉片的上方設置具有彈性的封料板的技術方案，其通過葉片起跳和物料起拱通常是向上方的情況，在上方設置彈性的封料板，大大的增強了物料的輸送空間，同時對物料的起拱起到了較好的抑制作用。[3]

2.防堵

無軸螺旋輸送機因其不具有輸送軸而在物料輸送時堵塞的風險更高，申請人在2006年分別提出了采用彈性擋條和反向螺旋多點卸料的技術方案來解決無軸螺旋輸送機的堵塞問題；隨后，在2008年，申請人又提出了通過多點進料、多點出料并行的方式，進一步解決無軸螺旋輸送機的堵塞問題；并在隨后同一年分別提出了等直徑、變螺距和變直徑、變螺距的技術方案來解決上述問題，該方案在保證了較小輸送阻力的同時避免了物料的堵塞問題；之后，申請人于2011年提出了在葉片上方設置彈性封料板的技術方案，解決了物料因起拱最后導致堵塞的問題。

3.防纏繞

無軸螺旋輸送機較于有軸螺旋輸送機具有強大的防纏繞能力，但是在一些情況下，物料仍有可能對無軸螺旋輸送機的葉片進行纏繞，從而導致機器故障發生。申請人在2006年提出了采用平行設置的螺旋葉片的方案，在針對大流量物料輸送時，有效的降低了葉片因運輸力不足而導致的纏繞問題；隨后，申請人在2008年提出了采用L型截面的葉片并在葉片表面設置弧形過渡段的技術方案，通過降低葉片與物料之間的多余應力的方式，降低葉片被纏繞的風險。

4.耐磨性

無軸螺旋輸送機在作業時其葉片或殼體通常會發生磨損，申請人針對該技術問題，在2006年和2007年提出了采用在殼體內壁設置耐磨襯板來提高無軸螺旋輸送機的使用壽命的技術方案，隨后，在2008年提出采用拼接式的耐磨襯板設置于葉片下部的殼體內壁上，提高了襯板的拆裝便捷性，也保證了無軸螺旋輸送機較長的使用壽命。

結語

螺旋輸送技術通過不斷的發展，其基礎技術已經趨于成熟。國外在近些年對于螺旋輸送機逐漸降低了申請投入，但是在國內，隨著我國工業化的發展速度持續進步，我國的申請人在螺旋輸送機方面的申請趨勢一直保持著穩定的提升，同時，在對于螺旋輸送機的研究分析上也呈現了多方向的發展勢頭。相信在不久的將來，我國在螺旋輸送技術上能夠獲得大量穩定的專利技術，一旦合理地投入市場運營中，其勢必將大大的推動我國市場的繁榮，并有力地保障我國申請人的合理利益。