螺旋卸船机的专利分布

20 世纪80年代中期至90 年代中期是我国一个使用和研制连续螺旋卸船机的高潮，但此后由于种种原因，连续螺旋卸船机市场陷入低谷。近几年来，随着国家对环保要求的提高，在充分认识了各种型式的连续卸船机的特性后，在某些特殊领域的散料卸船方面，个别型式的连续卸船机由于其优越的性能，如图1 所示的高装卸效率，显现出广阔的市场前景。

图 1 抓斗型和螺旋型卸船机卸船效率比较

1 螺旋卸船机的特点

1.1 螺旋卸船机起源

瑞典的Siwertell 公司是从1974 年起开始建造螺旋式卸船机的。到目前为止，Siwertell 在全球范围的螺旋卸船机供货100 余台，生产率涵盖了100 t/h 到3000 t/h的范围，卸料品种包括煤炭、水泥、谷物、化肥、化工散料、木屑等物料。图2 为螺旋卸船机三维模型。

图 2 螺旋卸船机三维模型

1.2 螺旋输送原理

螺旋输送机是一种无挠性牵引构件的连续输送设备。在水平螺旋输送机中，物料由于自重而贴紧料槽，当螺旋轴旋转时，物料与料槽之间的摩擦力阻止料槽旋转，因而物料得以前进。在垂直螺旋输送机中，物料由于重力所产生的侧压力和离心力的作用而与管壁贴紧，当螺旋轴旋转时，管壁与物料之间的摩擦力阻止物料与螺旋轴同步旋转，从而实现了物料的上升运动。螺旋输送机可以用于沿水平和倾斜方向或垂直向上方向输送物料。主要输送各种粉状、粒状、小块状物料，在输送物料的过程中还可对物料进行搅拌、混合、加热和冷却等工艺，所输送的散粒物料有灰渣、水泥、化学品、粘土、煤、焦炭、豆类、谷物、面粉、盐类、木屑等。螺旋输送机不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的及大块的物料。

1.3 螺旋输送机优缺点

螺旋输送机具有以下优点：能实现密闭输送，对环境污染小；结构简单，造价低；尺寸紧凑，易于进出船舱；卸船效率高；码头造价低。
螺旋输送机也不免有一些缺点：由于物料与螺旋之间以及槽壁之间的摩擦，以及内部因搅拌而产生的附加阻力，单位能耗较大；设备易于摩擦损耗，物料易破碎；硬块和大块容易卡滞。

2 主要公司专利申请情况
2.1 Siwertell 申请的螺旋专利

在1975年到1986年期间，siwertell 公司在全球申请了与螺旋有关的专利共约74件（包含申请的所有同族专利）。其在螺旋卸船机上的核心专利有8件左右，分别为螺旋卸船机整体专利、螺旋取料头、卸料转接口、柔性多节螺旋取料头、筒仓固定垂直螺旋取料设备、取料头和垂直螺旋的电气控制、回转件的密封、螺旋管的防爆装置。图3为siwertell申请的螺旋卸船机专利。尽管这些专利已经失效，但即使现在看来，依然具有很大的参考价值。

1.螺旋头 2. 垂直螺旋 3. 垂直臂 4. 船 5. 垂直螺旋驱动 6. 摆臂油缸 7. 俯仰滑轮 8. 俯仰钢丝绳 9. 水平螺旋 10. 水平臂 11. 转台 12. 回转轴承 13. 回转驱动 14. 落料斗 15. 码头皮带 16. 码头栈桥 17. 码头面

图 3 siwertell 申请的螺旋卸船机专利

2.2 FL Smith A/S 申请的螺旋专利

1. 船 2. 臂架 3. 螺旋 4. 装船机架 5. 旁路皮带 6. 卡车通道

图 4 FL Smith 申请的装船机专利

2.3 IBAU Hamburg 申请的螺旋专利

IBAU Hamburg公司的螺旋专利主要集中在1980年代，以水泥水平螺旋为主，其中一个筒仓装车楼的专利如图5所示，在2014年7月，IBAU Hamburg 公司申请了一个螺旋泵专利。

1.料仓 2. 进料口A 3. 料槽 4. 水平输送螺旋

5. 进料口B 6. 汽车位 7. 火车位

图5 IBAU Hamburg 申请的装车楼专利

2.4 IHI 申请的螺旋专利

IHI石川岛公司在1976年到2008年间陆续申请了60余项与螺旋相关的专利（包括同族专利），其申请的专利多数为现有螺旋机构的细化装置，比如耦合螺旋、双层螺旋、料耙装置、调匀装置、感知装置、防刮仓装置、喷淋装置等。其中一些具有体现了较先进的思想，如图6所示的双层螺旋。

1.外螺旋轴& 内螺旋筒体 2. 内螺旋 3. 内螺旋轴 4. 基础 5. 外螺旋 6. 外螺旋筒体 7. 外螺旋齿圈 8. 外螺旋驱动 9. 内螺旋驱动

图 6 IHI 申请的双层螺旋专利

2.5 三井造船申请的螺旋专利

由专利检索结果可知，三井造船公司在港口装卸设备上的主要研究方向在集装箱起重机和抓斗卸船机方面。其在2013年申请了一个筒仓取料的螺旋专利，其在2015申请了一个螺旋卸船机专利。

1.回转轴承 2. 俯仰驱动 3. 横梁 4. 滑轮组 5. 中心柱 6. 落料斗 7. 钢丝绳 8. 螺旋驱动 9. 螺旋 10. 螺旋臂 11. 环轨

图 7 三井造船申请的水平取料螺旋专利

2.6 武汉理工大学申请的螺旋专利

武汉理工大学在螺旋研究上另辟蹊径，其申请的专利集中在2015年和2016年，其中比较典型有L型取料装置和垂直螺旋的螺旋节，如图8，图9所示，此外还有一些围绕这两个思路设计的专利。

1.取料螺旋 2. 螺旋节 3. 垂直螺旋 4.. 转接口 5 水平螺旋 6. 螺旋叶片 7. 平衡架 8. 俯仰铰点 9. 转台

图 8 武汉理工大学申请的L 型螺旋卸船机专利

1. 支撑管 2. 螺旋筒体 3. 螺旋轴 4. 轴伸 5. 轴承 6. 轴承座 7. 辐条 8. 外圈支座 9. 支撑管 10. 轴孔 11. 关节轴承

12. 吊轴 13. 轴向键 14. 齿 15. 轴 16. 筒体

图 9 武汉理工大学申请的螺旋节中间轴承专利

2.7 杭州奥拓的螺旋专利

杭州奥拓申请的专利集中在2012年到2015年，其中比较典型的专利为三折钢丝绳牵引的螺旋卸船机。图10为杭州奥拓的折臂式垂直螺旋专利。

1.卷扬机构 2. 滑轮组 3. 滑轮组 4. 螺旋 5. 取料头 6. 滑轮 7. 滑轮 8. 垂直螺旋 9. 水平臂 10. 滑轮支架 11. 拉杆 12. 重锤 13. 摆臂油缸 14. 俯仰油缸 101. 水平臂

图 10 杭州奥拓的折臂式垂直螺旋专利

2.8 华电重工的螺旋专利

华电重工申请了10余项螺旋专利，主要是整机结构形式、螺旋机构的细微改进、以及防浪涌顶升保护方面的专利。

2.9 其他国内的螺旋专利

在专利检索过程中可以看出，2011至2016年申请的螺旋专利，多是在具体细节方面对原有螺旋机构的改进，比如供油杯、螺旋进料口、螺距调节、打散装置等。

3 检索统计

上述数据检索日期为2017年6月，共检索了螺旋相关的210余篇专利，专利分析主要是针对这210余篇专利进行。检索可能有遗漏，统计可能不完全准确，可供参考。

4 结论

结合目前市场的实际情况，本次检索和专利分析可对认清竞争形势提供一些帮助，通过分析现有的专利，更加凸显了螺旋卸船机关键技术，更加明确了研发方向。

通过分析，了解到了目前的业内各公司的动向，对于如何研发和如何绕开其他公司的专利指明了方向。从目前申请的专利分布来看，亚洲是目前螺旋卸船机市场的主要方向。