方貴靈 黃志花

摘要：國內(nèi)外對計量泵技術(shù)的專利保護十分重視，尤其國內(nèi)專利申請量連年增長。計量泵的相關(guān)申請人一方面集中在專門設(shè)計和生產(chǎn)精密機械儀器的公司，另一方面集中在以計量泵作為輔助生產(chǎn)工具的公司。計量泵在技術(shù)分支上，一方面集中在計量泵自身的技術(shù)改造上，另一方面集中在與應(yīng)用領(lǐng)域的協(xié)同使用上。本文簡要梳理了計量泵領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)，淺析計量泵技術(shù)的發(fā)展路線和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：計量泵;技術(shù)綜述;專利;產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

一、技術(shù)概述

計量泵是往復(fù)泵的一個分支，利用往復(fù)泵在一個沖程中流量固定的特點而發(fā)展起來的。應(yīng)工業(yè)化需求，1936年，美國米頓羅公司發(fā)明了專用于定量添加藥劑的計量泵，至今有80多年的發(fā)展史。計量泵可以完成輸送、計量、調(diào)節(jié)等功能，主要應(yīng)用在一些精密輸送流體的場合，或?qū)追N流體按精確的比例配送的領(lǐng)域，例如，在石油、化工、紡絲、食品加工、水處理、造紙、制藥和發(fā)電等多種工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

計量泵有以下幾種分類方式：根據(jù)過流部分，計量泵可以分為柱塞活塞式、機械隔膜式、液壓隔膜式等;根據(jù)驅(qū)動方式，可以分為電機驅(qū)動、電磁驅(qū)動、氣動等;根據(jù)工作方式，可以分為往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式、齒輪式等[1]。對流量無級調(diào)節(jié)的要求，使流量調(diào)節(jié)部分成為一個獨立開發(fā)的模塊，現(xiàn)已開發(fā)出了手動控制、電動伺服控制、氣動伺服控制和變頻控制等調(diào)節(jié)方式，以滿足各種配置的需要[2]。

本文基于智慧芽專利數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果進行分析，在“標題 and 摘要”庫中，以“計量泵”為關(guān)鍵詞，檢索中文專利申請情況，共檢索到11.3k條檢索結(jié)果。另外，在“標題 and 摘要”庫中，以“Metering pump？ OR dosing pump？ OR proportional pump？”為關(guān)鍵詞檢索英文專利申請情況，共檢索到7554條檢索結(jié)果?；跈z索結(jié)果，對相關(guān)的專利技術(shù)進行統(tǒng)計和分析，簡要總結(jié)了該類技術(shù)的發(fā)展路線，對計量泵的研發(fā)和應(yīng)用有一定的參考價值。

二、國內(nèi)計量泵專利申請量趨勢

如圖1所示，國內(nèi)計量泵領(lǐng)域的專利申請數(shù)量整體呈上升趨勢，表明該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新趨向活躍。專利申請量從2001-2009年穩(wěn)步增加，從2009-2018年急劇增加，在2017-2018年達到一個小高峰，最終年申請量穩(wěn)定在1000件左右。

計量泵專利申請量的增加與市場需求息息相關(guān)。2013年全球計量泵市場份額約在17億美元左右，由于下游多個行業(yè)的需求穩(wěn)定，伴隨全球經(jīng)濟復(fù)蘇及對應(yīng)投資的增加，根據(jù)全球知名咨詢公司弗若斯特沙利文估計，到2020年全球計量泵市場都會以月4%的增長率增長[3]。

三、計量泵領(lǐng)域主要專利申請人

根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可知，中國石化和中國石油在國內(nèi)的計量泵技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域中，極具競爭力，申請量分別達到了121件和96件。由此可知，在石油開采過程中，計量泵得到廣泛的應(yīng)用。除此之外，相關(guān)領(lǐng)域的主要申請人一部分集中在高校。由此可見，計量泵作為高精尖技術(shù)，對申請人的研發(fā)能力有一定的要求。

在國際計量泵領(lǐng)域，主要申請人有博世、伊利諾斯工具、可口可樂、多沙特隆、拜耳等，其中博世的申請量遙遙領(lǐng)先，達到104件。從結(jié)果可以看出，國際主要申請人除了包括博世、伊利諾斯工具這些專門設(shè)計和生產(chǎn)精密機械儀器的公司以外，還包括以計量泵作為輔助生產(chǎn)工具的公司，如可口可樂、拜耳等，后者的共同點是主營產(chǎn)品屬于流體類，計量泵在其產(chǎn)品的加工、分裝等環(huán)節(jié)必不可少。

四、技術(shù)分支解析

《國際專利分類表》對專利文獻的申請領(lǐng)域進行分類，每件專利在審批過程中給定一個或多個分類號，對分類號的研究可以直觀的得出產(chǎn)品的改進領(lǐng)域。參見圖4，對上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)所涉及的分類號進行分析，可以得出，計量泵相關(guān)專利的改進分支主要在以下小類中：B01F（混合，例如，溶解、乳化、分散）、F04B（液體變?nèi)菔綑C械;泵）、E02F（水利工程中的挖掘;疏浚）、G05D（非電變量的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)）等。小類B01F和小類E02F主要涉及計量泵在應(yīng)用領(lǐng)域的改進，需要考慮與使用環(huán)境的協(xié)同作用，如應(yīng)用領(lǐng)域?qū)α髁烤鹊囊?、環(huán)境的溫度、泵送介質(zhì)的流體特性等。在一些工業(yè)領(lǐng)域，計量泵作為核心部件被重點研究，如石油開采、紡絲等。小類F04B和小類G05D主要涉及計量泵自身的技術(shù)改進。計量泵作為往復(fù)泵的一種，實質(zhì)上也是一種通用泵領(lǐng)域的精細化設(shè)計。小類F04B和小類G05D下的專利的改進點主要在計量泵的各部件性能的優(yōu)化、整體性能的協(xié)同優(yōu)化、以及計量泵的手動和自動控制等。在計量泵的部件中，活塞、隔膜、齒輪等作為核心部件以及運動因子，要求有高的使用壽命、抗腐蝕性等?，F(xiàn)有的計量泵基本兼具計量和控制流量的技術(shù)效果，無級變速技術(shù)的提出使得計量泵的靈活度提高。越來越多的專利申請保護帶外部控制功能的計量泵，如通過電信號對計量泵的沖程長度和頻率進行控制，計量泵可以根據(jù)控制系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值進行加藥，達到更高的控制精度。

五、計量泵產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

計量泵在多個行業(yè)中的需求穩(wěn)定，使得全球計量泵市場份額逐年增加，創(chuàng)新研究是提高企業(yè)核心競爭力的主要途徑。根據(jù)不同領(lǐng)域的需要，計量泵的性能往兩個極端不斷擴展，一方面要求微流量、小體積、輕重量，另一方面要求大流量、耐高壓、大功率。隨著國務(wù)院知識產(chǎn)權(quán)部門提出全面取消實用新型、外觀設(shè)計和商標申請注冊環(huán)節(jié)的資助與獎勵，以及倡導(dǎo)通過提高轉(zhuǎn)化收益比例等“后補助”方式對發(fā)明人或團隊予以獎勵，未來計量泵相關(guān)專利的技術(shù)標準提高，更注重在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用價值，產(chǎn)研結(jié)合將更加緊密。

參考文獻：

[1] 潘鳳芹.計量泵的發(fā)展及應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2015，（6）：245-247.

[2] 曹勤.計量泵發(fā)展和應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備，2001，30（5）：44-47.

[3] 全球計量泵市場將會以月4%增長率提升[J].通用機械，2014，（6）：102