浮顶罐密封装置专利技术综述
【摘要】浮顶罐密封装置是浮顶罐的重要附属设施之一，对浮顶罐的安全保障具有重要作用。本文以专利数据库中的检索结果为分析样本，通过对浮顶罐密封装置技术领域的国内外专利申请趋势、专利类型、申请地域分布及主要申请人等多个方面的统计，从专利文献的视角对浮顶罐密封装置的发展进行了全面分析。
【关键词】浮顶罐；密封；技术综述
1.引言
储罐是储备液体化工原料及其它产品的专用设备，广泛应用于石油、化工、国防、能源、电力等领域，在安全生产和国民经济发展中发挥着重要作用。而在各类储罐中，浮顶罐以其能够有效防止油品挥发的特点而备受关注。浮顶罐的安全性能非常重要，其一旦发生泄漏，容易引发火灾、中毒等灾难性事故，其后果非常严重。目前，大型浮顶罐的火灾事故中最常见的为密封圈火灾。据美国石油学会API统计，195l年至1995 年直径超过30m的大型浮顶储罐火灾事故中密封圈火灾占统计事故的72.8%[1-4]。从浮顶罐的结构设计来看，易发生火灾的薄弱环节通常在浮顶和罐壁之间环形空间的密封处，因为它是浮顶罐油品挥发的主要通道。为此，浮顶和罐壁之间环形空间的密封装置既要有良好的密封性，防止油气外泄，减少油品损耗，又要保证浮顶的升降灵活。浮顶罐密封装置主要有机械装置密封、弹性泡沫或填料密封、流体装置密封以及磁力装置密封。浮顶罐密封装置作为浮顶罐的重要附属部件，其是确保浮顶罐的安全使用重要因素之一，因此，对如何选择密封装置的实现形式及对浮顶罐密封装置的技术发展进行分析研究具有重要意义。
2.浮顶罐密封装置专利技术分析
为了对浮顶罐密封技术的专利进行分析，本文通过分类号结合关键词在CNABS、DWPI和SIPOABS三个数据库中进行检索，最终确定中外文专利文献共396件进行分析。
2.1中国专利申请分析
2.1.1专利申请趋势。浮顶罐密封装置专利在中国的总体申请量仅有不到100篇，这说明中国在该领域的研究较少。该浮顶罐密封装置的专利在中国起始于20世纪90年代初期，直至2005年发展都较为缓慢，专利申请量处于阶段性起伏平稳发展阶段；2007年达到第一个增长高峰，说明该阶段对该技术领域的研究力度有所加大；2011年至2012年，该技术领域的专利申请量整体呈现快速增长趋势，出现了第二增长高峰，可见该阶段处于浮顶罐密封技术研究的快速发展时期，无论对研究的投入还是对技术研究成果的保护均处于力度加大阶段。
2.1.2专利申请及申请人类型分析。根据统计数据的分析发现，发明专利仅占23%，实用新型专利则多达77%；并且中文专利中并没有国外来华申请。由上述分析可知，该技术领域中国内申请的技术含量不高，而且也不是国外同领域申请人的目标市场。此外，个人申请占总申请量的一半以上，企业申请紧随其后，占45%，而高校及研究院的申请量仅占4%；同时还发现，企业申请量呈逐步上升趋势，而个人申请量自2008年起总体呈下降趋势，由此可以看出，该技术领域越来越受到企业的重视，企业在该方面的研究力度在不断加大。
2.1.3不同技术分支申请情况分析。由中国专利技术分布可知，浮顶罐密封装置的实现方式主要有四种：机械装置密封为主要密封方式，占比为69%；流体装置密封占比18%；弹性泡沫或填料密封占10%；而磁力装置密封占比最少，只有3%。其中，机械装置密封应用的最早，1997年弹性泡沫或填料密封开始出现，而流体装置密封起步较晚，于2007年才开始，涉及磁力装置密封的申请仅有两件。1997年至2013年期间，弹性泡沫或填料密封方式始终为小申请量波动平稳发展；2009年至2013年之间，流体装置密封方式的整体申请量与机械装置密封相近，说明在这几年间流体装置密封方式有着较快速发展。而在1993年至2013年期间，机械装置密封方式的申请量基本都高于其他方式的，一直是该领域中的研究热点及主流密封方式。
2.2国外专利申请分析
2.2.1专利申请趋势。下图示出了国外申请量前9位的国家的历年申请量趋势，从图中可以看出，美、德、英、法四国的技术发展最早，其中，美国、德国这两个国家从20世纪20年代至今在该领域的研究始终没有中断；英国和法国则是分别在20世纪末和20世纪80年代起停止了在该领域的专利申请；相反的，日本从20世纪90年代开始了在该领域的研究，其申请量整体上处于最高水平，可见，这段时期日本在该领域的研究投入及保护力度具有明显增加的趋势。另外，美国在各阶段的申请量基本上居高不下，尤其是在20世纪20年代至20世纪80年代期间，其申请量基本上远超其他各申请国，处于该领域技术的前沿，引领发展潮流。比较特殊的是美国、德国、法国三个国家在1961-1970年期间的申请量都出现了大幅下降的趋势，这可能和当时的全球经济形势有关。
2.2.2不同技术分支申请情况分析。在国外专利技术中，浮顶罐密封装置的四种实现方式中，最主要的密封方式为机械装置密封，所占比重最大，为74%；弹性泡沫或填料密封占14%；流体装置密封占比9%；而磁力装置密封只有3%。这与国内专利技术分支分布情况比较相似，不同的是国外专利中弹性泡沫或填料密封方式比流体装置密封方式所占比重更大。
2.2.3申请人排名及重要申请人在各技术分支的专利情况分析。从国外浮顶罐密封技术相关专利申请量来看，芝加哥桥梁钢铁公司高居榜首，格雷弗油罐制造公司、美孚石油公司、美国通用运输公司、匹兹堡得梅因钢铁公司和横滨橡胶株式会社等的申请量紧随其后，在全球范围内都具备一定的竞争实力，这几家企业的专利申请量比较接近，技术实力相对均衡。此外，芝加哥桥梁钢铁公司的主要研究重点在于机械装置密封，同时还涉及流体装置密封和弹性泡沫或填料密封方式；格雷弗油罐制造公司的研究方向则非常专一，仅涉及机械装置密封；而只有匹兹堡得梅因钢铁公司和横滨橡胶株式会社两家公司涉及了申请量最小的磁力装置密封。
3.结语
浮顶罐密封装置领域的技术呈现以机械装置密封为主，流体装置密封和弹性泡沫或填料密封方式并行的发展特点，磁力装置密封研究很少。专利文献还是以国外申请占主要部分并引领该行业技术发展。美国、德国、日本在该技术领域处于发展前沿，其中对美国的芝加哥桥梁钢铁公司、美孚石油公司、美国通用运输公司，日本的横滨橡胶株式会社等企业需要重点关注。从国内外的发展来看，国内浮顶罐密封装置技术水平与国外差距还是比较大。
参考文献
[1]任常兴.罐壁式泡沫系统扑救密封圈火灾试验研究[J].中国安全生产科学技术，2013，9（11），43-47.
[2]司海涛.大型浮顶罐主要安全事故类型及原因[J].油气储运，2013（9），1029-1033.