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输送带纵向撕裂检测技术分析

2019/11/04 阅读:

概述

带式输送机是目前矿山、冶金、电力、建筑等部门广泛采用的一种长距离连续运输机械,是矿井生产的主要运输设备,具有连续输送能力强、运行效率高、易于实现自动控制等优点,但钢绳芯输送带中钢丝绳与钢丝绳之间全由橡胶组成,内无其他材料,强度很低,在其运行过程中,常因石块或金属等硬锐的物体卡在某处并划破输送带而造成输送带的纵向撕裂,由于大功率强力带式输送机的运行速度一般都较高,如不能及时发现、停车,将会撕裂整条输送带造成极大的直接和间接经济损失。

专利技术发展状况分析

本文选择中国专利文献数据库(CNABS)、德温特世界专利数据库(DWPI)的专利数据进行分析,剔除掉噪音之后确定了最终数据分析样本为1588篇,最后的检索完成日期为2018年4月底。申请趋势分析图1显示了1975年1月至2018年4月带式输送机纵向撕裂检测专利申请量年度分布。从图中可见,带式输送机纵向撕裂检测在2000年之前处于技术萌芽阶段,在2000年之后申请量呈逐年上升趋势。中国专利的申请在2006年之前很少出现,经过近20年的技术积累,在2006年之后呈迅速增长的态势,并一举成为具有全球最大的申请量的国家。区域布局分析图2显示了1975年1月至2018年4月全球输送带纵向撕裂检测专利区域分布,从图2可以看出,在全球范围内,中国带式输送机纵向撕裂检测专利申请量最大,而在国外的717件专利申请之中,韩国、德国、日本、美国是最主要的申请国家,总共具有535件专利申请,占国外总量的可替代度影响力真实度74.6%。而其他182件外国申请中,苏联、澳大利亚、巴西等国都有较大申请,而这些国家基本都具有较大的煤矿生产企业,这充分说明输送带纵向撕裂检测技术与相关产业的发展密切相关,专利保护为企业发展保驾护航。重要申请人分析本文还对输送带纵向撕裂检测领域的重要申请人进行了分析。如图3所示,韩国HYUNDAISTEEL和POSCO公司分别拥有36项和35项专利,成为全球输送带纵向撕裂专利申请量最大的两个公司,而这两家公司均为钢铁制造公司,尤其是HYUNDAISTEEL公司,为世界第二大的电炉钢生产公司,也是韩国历史最悠久的钢铁制造公司。由于在钢铁制造过程成需要皮带机输送大量的煤炭和矿材,该公司对输送带纵向撕裂检测投入了较多的研究。而日本的BRIDGESTONECORP公司以29项专利位居第三位,该公司为世界第三大轮胎厂商,也是日本的著名橡胶和轮胎公司。该公司自1937年起开始生产皮带,并对输送带运输进行研究。国内输送带纵向撕裂检测申请较多的为神华能源集团,该集团主要经营煤炭的生产和销售。其次,中国矿业大学的申请量也较大。煤炭在采掘、生产、转运、加工等过程中均会用到带式输送机,带式输送机的磨损、撕裂、损坏均会对煤炭生产带来安全隐患和严重的经济损失,进而带动相关企业和单位对输送带纵向撕裂检测进行研究。此外,图4反映了主要申请人的专利申请在各技术分支的分布情况,根据各主要申请人专利引用情况,选择了部分重要申请人进行绘图。可以看出,各申请人在带式输送机纵向撕裂领域的技术研发侧重点不同,没有一个申请人在所有的技术分支都有专利布局。其中,韩国HYUNDAISTEEL公司和POSCO公司的专利申请以及中国神华能源的专利申请主要分布在机械式检测分支;而美国GOODYEARG公司和日本BRIDGESTONE公司主要在嵌入导体式检测分支研究较多;而中国矿业大学和德国PHOENIX公司以及韩国POSCO公司均对图像检测分支有较多研究,图像检测技术是各国研究的热点,但由于各国申请量并不大,该技术还处于发展期,还不成熟。而德国的PHOENIX研究主要集中在射线检测领域和图像检测领域。技术发展路线本文通过选取皮带检测领域的重要专利来梳理该领域的发展路线,得到皮带纵向撕裂检测技术演进图,主要从嵌入导体式检测方式、图像检测方式、射线检测方式、机械式检测方式进行分析。从图5的技术发展图可知,1972年左右出现了在皮带中嵌入导电线圈,与检测装置耦合,形成检测电路。

随后导体式

检测方式向合理布局线圈、减小损耗、提高抗疲劳度、减小线圈厚度、增加位置识别和优化识别方式等方面逐步改进。而在1986年出现利用相机记录皮带底部情况的专利,通过直接观察的方式对输送带纵向撕裂检测进行检测。此后,图像检测的方法逐步发展,出现了增加了图像识别模块,自动识别撕裂缺陷的专利;随后,还出现了通过二维图像识别撕裂缺陷,并优化识别算法增强图像检测效果的相关专利。而对于射线检测方式,在1985年左右出现了利用X-射线辐射皮带,并利用接收屏采集图像,并将图像投影到显示屏,进行人工监测的专利。由于射线检测需要对射线辐射过的皮带图像进行采集,并对该图像进行处理,识别纵向撕裂缺陷。因此,从图5可以看出,射线检测技术部分依赖于图像检测的发展。而从图5可以看出,机械式检测方式的研究主要围绕检测装置的布置方式、检测的灵敏度等方向进行。从图5还可以看出,在20世纪80年代以前,国外对机械式撕裂检测装置的研究较多,但由于机械式检测装置受环境影响较大,误判率较高,从20世纪80年代起,国内外研究人员逐步开展对非接触的嵌入式检测方式的研究,尤其是对嵌入导电体的检测方式展开了大量的研究。机械式检测和非接触的嵌入式检测均有不足,非接触式的嵌入式检测成本较高,机械式检测方式可靠性较低。

本文通过对专利数据库中进行检索分析,基于获得的样本,从申请量年度分布、申请区域分布、重要申请以及技术演进等方面对带式输送机纵向撕裂检测领域的专利技术状况进行梳理分析,选取了该领域发展过程中具有代表性的典型技术方案进行了详细的介绍,有助于全面了解输送带纵向撕裂检测的基本发展态势,对带式输送机的安全运转有一定的指导意义。

作者:文慧 张虹 单位:国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心

输送带纵向撕裂检测技术分析

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