CN108884741A - 排气处理装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的排气处理装置的制造方法具有：在供排气流动的容器主体(10)的外部，形成对用于处理排气的催化剂单元(40)进行支承的催化剂支承机构(30)的工序；向在内侧设置有焊接部件的已经退火的容器主体(10)的内部，装配催化剂支承机构(30)的工序；将焊接部件(21、22、23)与催化剂支承机构(30)进行焊接的工序；将已经退火的罩盖(10a)与容器主体(10)进行焊接，并进一步地对该罩盖(10a)与容器主体(10)的焊接部位进行局部退火的工序。

Description

排气处理装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有催化剂单元的排气处理装置的制造方法，所述催化剂单元用于处理在船舶等排出的排气。
背景技术
在这里，普通的排气处理装置(例如专利文献1)具有：容器主体，其供排气流动；催化剂支承机构，其设置于容器主体的内部；以及罩盖，其具有排气能够通过的孔部并且焊接于容器主体。催化剂支承机构能够支承催化剂单元，并且为了将排气不通过催化剂的流路密封而与容器主体的内侧焊接，以使得排气一定通过催化剂。在这里，容器主体、罩盖的材料是例如铬钼钢。而为铬钼钢的情况下，为了去除在成型时、焊接时所产生的内部应力而需要退火。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5295403号说明书
发明内容
(一)要解决的技术问题
这样的现有的排气处理装置通过以下方法制造：首先，在容器主体的内部形成催化剂支承机构，并且依次焊接于容器主体的内侧，将罩盖焊接于容器主体后，一并对排气处理装置整体进行退火。然而，在这样的制造方法中，由于退火的影响，催化剂支承机构会变形，存在催化剂支承机构的气密性降低的问题。
本发明的目的在于，使构成排气处理装置的催化剂支承机构的气密性提高。
(二)技术方案
本发明的排气处理装置的制造方法的特征在于，具有：在供排气流动的容器主体的外部，形成对用于处理排气的催化剂单元进行支承的催化剂支承机构的工序；向在内侧设置有焊接部件的已经退火的容器主体的内部，装配所述催化剂支承机构的工序；将所述焊接部件与所述催化剂支承机构进行焊接的工序；将已经退火的罩盖与所述容器主体进行焊接，并进一步地对该罩盖与容器主体的焊接部位进行局部退火的工序。
(三)有益效果
根据本发明的排气处理装置的制造方法，预先对在内侧设置有焊接部件的容器主体和罩盖进行退火，并在对容器主体与罩盖进行了焊接后，对它们的焊接部位进行局部退火。另外，在焊接催化剂支承机构时，将所述焊接部件与催化剂支承机构进行焊接。因此，催化剂支承机构不受因退火带来的影响，能够防止因退火引起催化剂支承机构变形。因此，与一并对包含催化剂支承机构的排气处理装置进行退火的现有的排气处理装置的制造方法相比，能够提高催化剂支承机构的气密性。
附图说明
图1A是本发明实施方式的排气处理装置的侧面剖视图。
图1B是表示同排气处理装置的预堆边焊焊道(日文：バタリングビード)的侧面剖视图。
图1C是表示同排气处理装置的抵板的侧面剖视图。
图2是本发明实施方式的催化剂单元的俯视图。
图3是本发明实施方式的催化剂单元的筒状壳体的分解侧视图。
图4是本发明实施方式的排气处理装置的剖面俯视图，是图1A中的V1向视图。
图5是同排气处理装置的剖面俯视图，是图1A中的V2向视图。
图6是同排气处理装置的剖面俯视图，是图1A中的V3向视图。
图7是同排气处理装置的角材的侧视放大图。
图8A是同排气处理装置的第二柱体的侧视图。
图8B是同排气处理装置的第二柱体的主视图。
图9A是同排气处理装置的另一第二柱体的侧视图。
图9B是同排气处理装置的另一第二柱体的主视图。
图9C是同排气处理装置的另一第二柱体的俯视图。
图10是同排气处理装置的剖面俯视图，是图1A中的V4向视图。
图11是同排气处理装置的剖面俯视图，是图1A中的V5向视图。
图12A是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12B是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12C是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12D是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12E是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12F是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12G是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12H是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12I是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12J是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12K是表示同排气处理装置的制造方法的图。
图12L是表示同排气处理装置的制造方法的图。
具体实施方式
首先，参照图1A～图11对本发明实施方式的排气处理装置的结构进行说明。如图1A所示，排气处理装置1具有：供排气流动的容器主体10、安装于容器主体10的内侧的焊接部件20、由焊接部件20保持在容器主体10的内部的催化剂支承机构30、由催化剂支承机构30支承的催化剂单元40、设置于催化剂单元40上的第二栅格架60、以及固定第二栅格架60的栅格架按压件70。此外，图1A中的R表示排气流动的气体流路。
如图1A和图4所示，容器主体10是例如圆筒形状，在其内侧设置有焊接部件20。容器主体10是为了去除在成型时、焊接时所产生的内部应力而需要进行退火的材料，例如由铬钼钢构成。容器主体10可以是半钼(日文：ハーフモリブデン)。在半钼的情况下，在板厚为16mm以上的情况下，需要退火。焊接部件20由环21、预堆边焊焊道22、23(参照图1B)构成，均是在整周上焊接于容器主体10的内侧。这些环21、预堆边焊接焊道22、23是即使在成型后、焊接后也不需要退火的材料。作为环21，使用金属材料，作为预堆边焊焊道22、23，使用普通的焊接材料。此外，也可以设置有图1C所示的抵板22a、23a作为不需要退火的焊接部件，来代替预堆边焊焊道22、23。抵板22a、23a是例如厚度为6mm左右的碳钢。碳钢在其厚度为30mm以下的情况下，不需要退火。另外，在容器主体10的上方设置有罩盖10a，所述罩盖10a的下端部与容器主体10的直径相同，越往上游侧则直径越小。罩盖10a的材料与容器主体10的材料相同，是例如铬钼钢。另外，罩盖10a上设置有可开闭的人孔10b。
如图2和图3所示，催化剂单元40具有四棱柱形状的多个筒状壳体41、以及填充于筒状壳体41内部的催化剂42。催化剂42是将例如氨作为还原剂而与从船舶等排出的氮氧化合物(NOX)反应并进行脱氮的材料。催化剂42的水平方向的剖面由相互平行的多个平板、和设置于该平板之间的波状板构成，可以说是如瓦楞纸那样的结构。筒状壳体41具有突出部41a，如图3所示，突出部41a嵌入第一栅格架31或者第二栅格架60。多个筒状壳体41在第一栅格架31与第二栅格架60之间排列，筒状壳体41经由配件43而呈上下层叠，从而成为两级结构。
如图3所示，配件43具有外部尺寸与筒状壳体41相同的主体部43a、以及比该外部尺寸小的两个突出部43b、43c。突出部43b从主体部43a向上方突出地形成，突出部43c从主体部43a向下方突出地形成。这些突出部43b、43c以与筒状壳体41的内侧嵌合的方式构成。由此，筒状壳体41经由配件43而成为两级结构。此外，在配件43的内部未填充催化剂42。筒状壳体41的筒的厚度T1比配件43的主体部43a的筒的厚度T2小。这是由于当将筒状壳体41载置于催化剂支承机构30时，为了容易用人手搬运筒状壳体41，而抑制在内部填充有催化剂42的筒状壳体41的重量，从而使操作变得容易。
如图1A所示，催化剂支承机构30在容器主体10的内部支承催化剂单元40，并且密封排气不通过催化剂的流路，以使得排气一定通过催化剂。催化剂支承机构30的材料是例如碳钢。催化剂支承机构30具有：上述的第一栅格架31、第一密封板32、多个第一柱体33、第二密封板34、多个第二柱体35、以及角材36。
如图1A所示，第一栅格架31在容器主体10的下部横向设置，具有朝上的主面S1。在主面S1的中央部形成有能够载置催化剂单元40的载置区域31a。具体地说，如图4所示，第一栅格架31的多根杆31b横竖倾斜地组合而形成为格子状。这些杆31b形成载置区域31a，并且杆31b中的几根以从载置区域31a伸出的方式形成。从载置区域31a突出的杆31b的顶端以载置于设置在容器主体10内侧的环21的状态与该环21焊接。
如图1A和图5所示，第一密封板32在10的内周部分以载置于第一栅格架31的状态设置，是挖去了与载置区域31a相同的平面形状的圆形板状部件，其外径与容器主体10的内径大致相等，设置于从第一栅格架31的主面S1伸出的位置。并且，第一密封板32的外周与预堆边焊焊道22焊接。图1B中的附图标记22b是其焊接部。即使在使用抵板22a来代替预堆边焊焊道22的图1C的情况下，也示出焊接部22b。另外，如上述那样，第一密封板32以平放于第一栅格架31的除了载置区域31a的主面S1上的状态配置，并在该状态下与第一栅格架31焊接。
如图1A所示，多个第一柱体33以在第一密封板32上立起的状态配置，并在该状态下底部焊接于第一密封板32。例如图1A和图5所示，第一柱体33是剖面为圆形状的棒状部件，以沿着容器主体10的内周分散的状态配置。在第一柱体33的上端，如图1A所示，以平放的状态载置有第二密封板34，第二密封板34在该状态下与第一柱体33焊接。在这里，为了使第一柱体33不倾倒，也可以在第一密封板32和第二密封板34上设置与第一柱体33的剖面相同形状的凹槽，并在该凹槽中嵌入第一柱体33。
如图1A和图6所示，第二密封板34与第一密封板32是相同形状。第二密封板34的外周也与预堆边焊焊道23焊接。如图6和图7所示，在第二密封板34上固定有多个角材36。多个角材36由底板36a和侧板36b构成。底板36a焊接于第二密封板34。侧板36b是形成为垂直于底板36a的部分，设置有水平方向的用于通过螺栓B1的贯穿孔。通过紧固螺栓B1和螺母N1以使得从外周侧用螺栓B1按压配件43，从而能够经由角材36从催化剂单元40的外周侧按压催化剂单元40的配件43。由此，使催化剂单元40横向上固定。在这里，横向表示与催化剂支承机构30的各结构层叠起来的纵向垂直的方向。
如图1A所示，多个第二柱体35以在第二密封板34上立起的状态配置，并在该状态下底部与第二密封板34焊接。如图6所示，第二柱体35使用第二柱体35a和第二柱体35b两种。如图8A和图8B所示，第二柱体35a由板状的主体部35aa和板状的支架35ab构成。支架35ab垂直地安装于主体部35aa，以使得主体部35aa不倾倒。同样，如图9A、图9B以及图9C所示，第二柱体35b的板状的支架35bb垂直地安装于板状的主体部35ba。另外，在第二柱体35b的主体部35ba的上端，板35bc安装于相对于主体部35ba的上端垂直的水平方向。
另外，如图1A所示，第二栅格架60设置于催化剂单元40上。如图10所示，第二栅格架60通过多根杆60a横竖倾斜地组合而形成。另外，第二栅格架60具有多个水平方向的板61，各板61设置于杆60a上或者杆60a交叉的部分上。
如图1A所示，在第二栅格架60上还设置有栅格架按压件70。如图11所示，栅格架按压件70由在容器主体10的中央垂直地交叉的两根主杆71、和从两根主杆71分岔的分支72构成。主杆71以其一方和另一方的端部被一对第二柱体35a夹入的状态支承。具体地说，如图8A和图8B所示，主杆71的端部和一对第二柱体35a的主体部35aa由螺栓B4和螺母N4紧固。另一方面，分支72的端部由第二柱体35b支承。具体地说，如图9A、图9B以及图9C所示，分支72的端部附近载置于第二柱体35b上的水平方向的板35bc上，分支72和基板35bc由螺栓B5和螺母N5紧固。由此，栅格架按压件70通过多个第二柱体35a、35b固定。
另外，在栅格架按压件70的主杆71中分别设置有上下方向的多个内螺纹，螺栓B2通过这些内螺纹进而从上方按压图8B和图10所示的第二栅格架60的板61。而且，在第二柱体35b的板35bc中也设置有上下方向的内螺纹，螺栓B3通过该内螺纹从上方按压图9A和图10所示的第二栅格架60的板61。由此，使催化剂单元40在纵向上固定。此外，第二栅格架60和栅格架按压件70未与容器主体10、催化剂支承机构30焊接。这是由于为了能够从催化剂支承机构30拆卸下来以使得将已经使用的催化剂单元40更换成新的催化剂单元40。
接着，参照图12A～图12L对本实施方式的排气处理装置1的制造方法进行说明。本实施方式的排气处理装置1的制造方法具有：在容器主体10的外部形成催化剂支承机构30的工序；向已经退火的容器主体10的内部装配催化剂支承机构30的工序；将环21、预堆边焊焊道22、23与催化剂支承机构30进行焊接的工序；将已经退火的罩盖10a与容器主体10进行焊接，并进一步对该罩盖10a与容器主体10的焊接部位进行局部退火的工序。
(催化剂支承机构的形成工序)
对在容器主体10的外部形成催化剂支承机构30的工序进行说明。首先，如图12A所示，在第一栅格架31的载置区域31a上载置虚拟催化剂80。虚拟催化剂80是进行第一密封板32、第一柱体33、第二密封板34以及第二柱体35相对于第一栅格架31的定位的物件。虚拟催化剂80与图2所示的催化剂单元40是相同的形状，经由配件43，多个筒状壳体41分别呈上下两级结构，但在筒状壳体41的内部未填充有催化剂的点上与催化剂单元40不同。
将虚拟催化剂80载置于第一栅格架31的载置区域31a后，如图12B所示，在第一栅格架31的主面S1上，以放平的状态配置第一密封板32。此外，也可以在将虚拟催化剂80载置于载置区域31a之前配置第一密封板32。在将第一密封板32配置于第一栅格架31的主面S1上后，将第一栅格架31与第一密封板32焊接。
接着，如图12C所示，以立起的状态将第一柱体33配置于第一密封板32上，并将第一密封板32与第一柱体33焊接。此时，第一柱体33以围绕虚拟催化剂80的周围的方式配置。
之后，如图12D所示，将第二密封板34以放平的状态配置于第一柱体33上，并将第一柱体33与第二密封板34焊接。然后，如图12E所示，将角材36安装于第二密封板34。此外，角材36也可以在将第二密封板34配置于第一柱体33上时预先安装于第二密封板34。
然后，如图12F所示，将第二柱体35以立起的状态配置于第二密封板34上，并将第二密封板34与第二柱体35焊接。由此，完成催化剂支承机构30。之后，如图12G所示，在虚拟催化剂80上载置第二栅格架60。最后，如图12H所示，用螺栓B4和B5(参照图8A和图9B)将栅格架按压件70安装于第二柱体35后，用螺栓B1从外周侧按压虚拟催化剂80从使其在横向上固定，并用螺栓B2和B3(参照图11)从上方按压虚拟催化剂80从而使其在纵向上固定。需要说明的是，图12G和图12H所示的工序是通过固定代替催化剂单元的虚拟催化剂80来检查催化剂单元是否被适当地固定的，未必是需要的工序。完成催化剂支承机构30后，拆卸第二栅格架60和栅格架按压件70，并从上方去除虚拟催化剂80。
(催化剂支承机构的装配工序)
接着，对向虽然已经退火但尚未安装有罩盖10a的状态的容器主体10的内部装配催化剂支承机构30的工序进行说明。具体地说，如图12I所示，在设置于上端开口的容器主体10的内侧的环21上，设置催化剂支承机构30。在这里，容器主体10使用在其内侧焊接有环21和预堆边焊焊道22、23的状态下已经完成了退火的部件。
(催化剂支承机构的焊接工序)
之后，将催化剂支承机构30放入容器主体10中，将该第一栅格架31与环21焊接，并且分别将催化剂支承机构30的第一密封板32和第二密封板34、与预堆边焊焊道22、23焊接。催化剂支承机构30、环21以及预堆边焊焊道22、23如上述那样是不需要退火的材料，因此在该焊接工序后不需要进行退火。
(容器主体和罩盖的焊接以及局部退火工序)
然后，如图12J所示，将罩盖10a焊接于容器主体10。作为罩盖10a，使用预先完成了退火的部件。因此，不需要对罩盖10a整体进行退火。另一方面，由于需要对罩盖10a与容器主体10的焊接部位进行退火，因此对该焊接部位局部性地进行局部退火。作为局部退火的具体的方法，例如可以举出在焊接部位卷绕电加热器从而进行局部性地加热的方法。退火的温度在铬钼钢的情况下是500℃左右。
之后，如图12K所示，在第一栅格架31的载置区域31a上载置催化剂单元40。在载置催化剂单元40时，从人孔10b向容器主体10的内部搬运构成催化剂单元40的一个个筒状壳体41，并如图3所示，嵌入第一栅格架31而完成第一级，之后在筒状壳体41上层叠配件43，再在配件43上层叠第二级的筒状壳体41。
最后，如图12L所示，在将第二栅格架60配置于催化剂单元40上，并将栅格架按压件70安装于第二柱体35后，使催化剂单元40在纵向上固定，并且也在横向上固定。将栅格架按压件70安装于第二柱体35的具体的方法、以及在纵向和横向上固定催化剂单元40的具体的方法与使用图12G和12H说明的方法相同，在此省略。
根据本发明实施方式的排气处理装置1的制造方法，预先对在内侧设置有焊接部件(环21、预堆边焊焊道22、23)的容器主体10和罩盖10a进行退火，并在将容器主体10和罩盖10a进行了焊接后，对它们的焊接部位进行局部退火。另外，在焊接催化剂支承机构30时，将所述焊接部件与催化剂支承机构30进行焊接。因此，催化剂支承机构30不受因退火带来的影响，能够防止因退火引起催化剂支承机构30变形。因此，与一并对包含催化剂支承机构30的排气处理装置1进行退火的现有的排气处理装置的制造方法相比，能够提高催化剂支承机构30的气密性。
而且，在本实施方式的制造方法中，通过在容器主体10的外部焊接第一栅格架31、第一密封板32、第一柱体33、第二密封板34、以及第二柱体35，从而完成催化剂支承机构30。因此，与在容器主体10的内部完成催化剂支承机构30的现有技术相比，操作环境变好，能够提高催化剂支承机构30的制造精度。由此，催化剂支承机构30能够没有间隙地支承催化剂单元40，能够提高排气处理装置1的气密性。
此外，在本实施方式的排气处理装置1的制造方法中，说明了在形成催化剂支承机构30的工序中使用虚拟催化剂80的方式，但本发明并不限定于此，也可以代替虚拟催化剂80而使用催化剂单元40进行定位，或者也可以不进行定位来形成催化剂支承机构30。需要说明的是，通过一边使用虚拟催化剂80或者催化剂单元40进行定位一边形成催化剂支承机构30，能够进一步提高催化剂支承机构30的制造精度。
另外，在本实施方式的排气处理装置1中，说明了催化剂单元40由两级结构的筒状壳体41形成的方式，但并不限定于此。例如，催化剂单元40可以是一级结构，也可以是三级以上的结构。在催化剂单元40是多级结构的情况下，优选地，相互错开地配置与催化剂单元40的级数相同的数量的密封板和柱体，并在筒状壳体41彼此之间设置配件43，从外周侧按压配件43，但是，密封板的数量未必需要与催化剂单元40的级数一致，只要有至少一个密封板即可。
另外，在本实施方式的排气处理装置1中，说明了用螺栓B1、B2、B3按压催化剂单元40进行固定的方式，但并不限定于此。例如，也可以通过介于角材36与配件43之间存在弹簧等施力部件从而使催化剂单元40在横向上固定。同样，也可以通过介于栅格架按压件70与第二栅格架60之间存在施力部件从而使催化剂单元40在纵向上固定。
此外，在图1A等中，描述了排气流动的气体流路R是垂直方向的所谓的纵置的排气处理装置的方式，当然本发明不限定于该方式。即，本发明包含将排气处理装置1放平使用而使气体流路R成为水平方向的所谓的横置的排气处理装置的方式。
而且，说明了本实施方式的排气处理装置1用于船舶中的排气处理，但并不限定于此。不限于船舶，可以用于需要排气处理的输送设备、设施总体。

Claims (3)

1.一种排气处理装置的制造方法，其特征在于，具有：
在供排气流动的容器主体的外部，形成对用于处理排气的催化剂单元进行支承的催化剂支承机构的工序；
向在内侧设置有焊接部件的已经退火的容器主体的内部，装配所述催化剂支承机构的工序；
将所述焊接部件与所述催化剂支承机构进行焊接的工序；
将已经退火的罩盖与所述容器主体进行焊接，并进一步地对该罩盖与容器主体的焊接部位进行局部退火的工序。
2.根据权利要求1所述的排气处理装置的制造方法，其特征在于，
所述催化剂支承机构包含：
第一栅格架，其在主面设置有可载置所述催化剂单元的载置区域；
至少一个密封板，其以从所述主面伸出的方式焊接于除了所述载置区域的所述主面；以及
多个柱体，它们以立起的状态焊接于所述密封板上，
在将所述焊接部件与所述催化剂支承机构进行焊接的工序中，将所述第一栅格架和所述密封板与所述焊接部件焊接。
3.根据权利要求1或2所述的排气处理装置的制造方法，其特征在于，
一边使用所述催化剂单元、或者与所述催化剂单元相同形状的虚拟催化剂进行定位，一边进行所述催化剂支承机构的形成。
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