JP2020176005A - 絶縁フック、及び、それを用いた電解精錬設備用の天井クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】電解精錬設備用の天井クレーンに用いる絶縁フックの耐久性を向上させること。【解決手段】クレーン側基体１４１、中間絶縁板１４６、及び、フック側基体１４３は、それらを貫通するボルト１４７とナット１４８と、によって締結されていて、前記ボルト１４７の頭部又はナット１４８とクレーン側基体１４１のフランジ１４２との当接面、及び、ボルト１４７の頭部又はナット１４８とフック側基体１４３のフランジ１４４との当接面には絶縁ワッシャー１５０、１５１が配置されていて、ボルト１４７の軸部の側面には、側面の全周を被覆する円筒形状の絶縁スリーブ１４９が配置されていて、中間絶縁板１４６及び絶縁ワッシャー１５０、１５１は、強化基材を含有する布基材フェノール樹脂を主たる材料とし、絶縁スリーブ１４９は、強化基材を含有しないフェノール樹脂又は布基材フェノール樹脂を主たる材料とする、絶縁フック１４とする。【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁フック、及び、それを用いた電解精錬設備用の天井クレーンに関する。

銅やニッケル、亜鉛等の金属の精錬には、一般的に電解精錬が採用される。この電解精錬においては、粗金属により形成された陽極板と電気分解された金属を析出させる陰極板とを、電解液等が収容された電解槽に浸漬した状態で通電することによって、電気分解された純度が高い金属を陰極板の表面に析出させる操業が行われている。そして、電解槽が多数並置されている電解精錬設備においては、上記の電極板（陽極板、陰極板）を、多数の電解槽に効率良く出し入れするための天井クレーンが設置されている（特許文献１参照）。

上述の天井クレーンは、建物も含めた設備の天井付近において建物躯体に上架されている金属製のガイドレールを含め、その大部分が金属性の部材で構成されている。このような天井クレーンを用いる電解精錬設備においては、電極板に残留した電気の地絡を防止し、設備内で作業者及び設備自体の安全性を確保するために、天井クレーンについて、電極板を引き上げる下部側（フック側）の末端と、上記の金属ガイドレールとの間の何れかの箇所において十分な絶縁性を有する絶縁体を配置することが必須とされている。

上記の絶縁性を担保するために、天井クレーンにおいて絶縁フックを用いることが広く行われている。絶縁フックとは、一例として、上部側（天井側）の構造部分と、下部側（床面側）の構造部分との間に磁器等からなる絶縁体を配したフックである（特許文献２参照）。

又、実際に、多くの電解精錬設備においては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の絶縁体を中間層部分に配した絶縁フックが天井クレーンに設置されている。但し、電解精錬設備内の高湿環境での使用においては、絶縁フックの各構造部分の絶縁劣化、腐食の進行は殊の外早く、一定期間毎に絶縁フックの分解整備或いは交換を余儀なくされていた。

特開２０１０−２３６０５０号公報 特開平６−３４５３８５号公報

本発明は、電解精錬設備用の天井クレーンに用いる絶縁フックの耐久性を向上させることを課題とする。

本発明者らは、強化基材を含有するフェノール樹脂で形成されている、中間絶縁板や絶縁ワッシャー、及び、絶縁スリーブによって構成される絶縁構造を有する絶縁フックとすることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１） 金属製のクレーン側基体と、金属製のフック側基体との間に、中間絶縁板が挟持されてなる、絶縁フックであって、前記クレーン側基体及び前記フック側基体は、何れも中間絶縁板の側の端部にフランジが形成されていて、前記クレーン側基体、前記中間絶縁板、及び、前記フック側基体は、前記クレーン側基体のフランジ、前記中間絶縁板、及び、前記フック側基体のフランジを貫通するボルトと、ナットと、によって締結されていて、前記ボルトの頭部又は前記ナットと前記クレーン側基体のフランジとの当接面、及び、前記ボルトの頭部又は前記ナットと前記フック側基体のフランジとの当接面には、絶縁ワッシャーが配置されていて、前記ボルトの軸部の側面には、該側面の全周を被覆する円筒形状の絶縁スリーブが配置されていて、前記中間絶縁板及び前記絶縁ワッシャーは、強化基材を含有する布基材フェノール樹脂を主たる材料とし、前記絶縁スリーブは、強化基材を含有しないフェノール樹脂又は前記布基材フェノール樹脂を主たる材料とする、絶縁フック。

（１）の発明によれば、電解精錬設備用の天井クレーンに用いる絶縁フックにおいて、強化基材を含有し、高い絶縁性と機械的強度を有するエンジニアリングプラスチック材である布基材フェノール樹脂で形成されている中間絶縁板及び絶縁ワッシャー、と、高い絶縁性を有するフェノール樹脂で形成されている絶縁スリーブによって構成される絶縁構造を付与することにより、絶縁構造物の耐久性を向上させることができる。

（２） 前記絶縁スリーブが、強化基材を含有しないフェノール樹脂製である、（１）に記載の絶縁フック。

（２）の発明によれば、特有の絶縁構造を構成するにあたって、特段の機械的強度が要求される部分のみに、高価な強化基材を含有する布基材フェノール樹脂を用いる構成とした。これにより、（１）の発明の有する絶縁性や耐久性に係る諸性能を維持したまま、製造コストを抑えることができる。

（３） 前記クレーン側基体のフランジ、前記中間絶縁板、及び、前記フック側基体のフランジによって構成されているクレーン側基体とフック側基体との接合構造体である絶縁接合部の全表面が、防湿樹脂材によって被覆されている、（１）又は（２）に記載の絶縁フック。

（３）の発明によれば、中間絶縁板周囲への水分侵入、ボルト・ナットへの水分付着を防止して、絶縁フックの優れた絶縁性をより長期間に亘って維持することができる。又、絶縁接合部表面への水滴の付着に起因する絶縁低下に対しても、簡単な拭き取り作業で容易にこれを除去して絶縁性を回復させることができる。これにより、絶縁フックの分解整備が必要となる周期を従来よりも大幅に延長することができる。

（４） 前記防湿樹脂材が、エポキシ系樹脂である、（３）に記載の絶縁フック。

（４）の発明によれば、優れた防湿性を発揮しつつ、防湿樹脂材の被覆に係る作業を、電解精錬設備内で簡単に実施することができる。

（５） 金属性のガイドレールと、前記ガイドレール上を走行可能な金属車輪を備える金属性のクレーン基台と、前記クレーン基台から垂下されている吊り下げワイヤーと、前記吊り下げワイヤーの下端部に接続されているフックと、を備え、前記フックが、（１）から（４）の何れかに記載の絶縁フックである、電解精錬設備用の天井クレーン。

（５）の発明によれば、（１）から（４）の絶縁フックの奏する上記効果を享受することにより、電解精錬設備用の天井クレーンの保守作業の効率を向上させることができる。

本発明によれば、電解精錬設備用の天井クレーンに用いる絶縁フックの耐久性を向上させることができる。

本発明の絶縁フックを好ましく用いることができる電解精錬設備用の天井クレーンの全体構成を簡略的に示す模式図である。 本発明の絶縁フックの接合構造体の分解斜視図である。 本発明の絶縁フックの接合構造体（防湿樹脂部を備える好ましい実施形態）の側面図である。 本発明の絶縁フックの接合構造体の部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

＜絶縁フック＞
図１に示す通り、本発明の絶縁フック１４は、電解精錬設備１０において、電解槽２に電極板２１を出し入れする天井クレーン１のフック部分を構成する部材である。絶縁フック１４は、その外形については、多数の電極板２１を同時に吊り下げることが可能な電極吊り下げ枠１５を着脱可能に懸垂することができるフック部１４５を有する構造であれば特に限定されない。

（全体構成）
図２に示す通り、絶縁フック１４は、天井クレーンの上部側の構造に接続されるクレーン側基体１４１、中間絶縁板１４６、フック部１４５を有するフック側基体１４３が、この順で積層されてなる構造を必須の構造として構成される。

絶縁フック１４を構成するクレーン側基体１４１、中間絶縁板１４６、及び、フック側基体１４３は、両基体の端部に形成されている鍔状のフランジ１４２、１４４の間に、中間絶縁板１４６が挟持される構成で結合されている。この配置状態において、クレーン側基体１４１、中間絶縁板１４６、及び、フック側基体１４３は、ボルト１４７と、ナット１４８とによって締結されることにより一体化されている。この状態において、ボルト１４７は、フランジ１４２、中間絶縁板１４６、及び、フランジ１４４を貫通している状態でナット１４８と螺合して上記各部材を十分な強度で締結している。

又、絶縁フック１４は、図３に示すように、クレーン側基体１４１とフック側基体１４３との接合部分であって、フランジ１４２、中間絶縁板１４６、フランジ１４４によって構成される絶縁接合部において、この絶縁接合部（フランジ１４２、中間絶縁板１４６、フランジ１４４）の全表面が防湿樹脂材によって被覆されていることがより好ましい。尚、この防湿樹脂材によって形成されている被覆構造部分を本明細書においては、防湿樹脂部（防湿樹脂部１５２）と称する。

（クレーン側基体、フック側基体）
クレーン側基体１４１とフック側基体１４３は何れも金属製の部材である。図２、３に示す通り、絶縁フック１４を構成するクレーン側基体１４１の一方の端部には鍔状のフランジ１４２が形成されている。又、フック側基体１４３の端部にも同様に鍔状のフランジ１４４が形成されている。

（中間絶縁板）
中間絶縁板１４６は、十分な絶縁性に加え、優れた圧縮強度、優れた耐久性を兼ね備える絶縁性材料である「布基材フェノール樹脂」を主たる材料として形成される板状の絶縁部材である。布基材フェノール樹脂としては、一般的に「布入りベークライト」と呼ばれる部材を用いることができる。尚、「布入りベークライト」とは、ベークライトをベース樹脂とし強化基材として布を含有するベークライト系樹脂材料のことを言う。ベークライトは商標登録名であり、一般名はポリオキシベンジルメチレングリコールアンハイドライドである。中間絶縁板１４６は、フランジ１４２とフランジ１４４の間を絶縁している。

（絶縁ワッシャー）
絶縁フック１４においては、図２、４に示す通り、ボルト１４７の頭部の背面側（中間絶縁板１４６の側）及びナット１４８の背面側（中間絶縁板１４６の側）に、絶縁ワッシャー１５０、１５１が配置されている。それぞれの絶縁ワッシャー１５０、１５１は、ボルト１４７の頭部とフランジ１４２の表面の当接面、及び、ナット１４８とフランジ１４４の表面の当接面において両者の間を絶縁している。この絶縁ワッシャー１５０、１５１は、上記の「布基材フェノール樹脂」を主たる材料として形成されるドーナッツ形状のワッシャーである。

（絶縁スリーブ）
絶縁フック１４においては、図２、４に示す通り、更に、ボルト１４７の軸部の側面の全周を被覆する円筒形状の絶縁スリーブ１４９が配置されている。絶縁スリーブ１４９は、図４に示す通り、軸部の側面のうち絶縁ワッシャー１５０、１５１に被覆されている部分を除く全側面を被覆していることが好ましい。

絶縁スリーブ１４９は、上記の「布基材フェノール樹脂」、又は、強化基材を含有しないフェノール樹脂を主たる材料として形成される円筒形状のスリーブである。本明細書において、単に「フェノール樹脂」という場合は、ベース樹脂内に強化基材を含有しないフェノール樹脂のことを言うものとする。

ここで、中間絶縁板１４６及び絶縁ワッシャー１５０、１５１には、ボルト１４７とナット１４８による締め付け力を十分な強さとするために相応の圧縮強度が求められる。逆に言えば、十分な強さの締付け力を受けても、変形したり割れたりしないだけの圧縮強度、破壊強度が求められる。しかしながら、絶縁スリーブ１４９については、必ずしも同等の強度は必要ではない。よって、この部分については、高価な「布基材フェノール樹脂」を使用する必要は無く、強化基材を含有しないフェノール樹脂製のスリーブとすることにより、絶縁性や耐久性を保持したまま、製造コストを抑えることができる。絶縁スリーブ１４９は、フランジ１４２とボルト１４７の間、フランジ１４４とボルト１４７の間を、それぞれ絶縁している。

（防湿樹脂部）
クレーン側基体１４１とフック側基体１４３との絶縁接合部を被覆する防湿樹脂部１５２は、例えば、図３に示すような略楕円球形状に形成されていることが好ましい。又、耐熱性を有する熱硬化性樹脂により形成することが好ましい。好ましく用いることができる熱硬化性樹脂として、耐熱温度１５０℃〜２００℃のエポキシ系樹脂を挙げることができる。防湿樹脂部１５２は、このような材料樹脂を上記の絶縁接合部の全表面に塗布し、これを硬化させることによって形成することができる。

防湿樹脂部１５２の外形形状は、上記の絶縁接合部の全表面を被覆できる限りにおいて特に限定されない。但し、表面についた水滴が流れ落ちやすく、水滴が付着した場合であっても、容易に拭きとることができる、上記のような略楕円球形状であることが好ましい。

尚、エポキシ系樹脂の防湿樹脂材として、例えば、一般的に販売されている、２液性常温硬化型の住友スリーエム（株）製スコッチキャストＴＭレジンＮｏ．４を用いることができる。中間絶縁板１４６及び絶縁ワッシャー１５０、１５１に使われる「布入りベークライト」は、絶縁性に優れ、機械的強度も高い素材であるが、特に積層板の切断面部分が吸湿し易いという欠点がある。そこで、防湿樹脂部１５２の形成により、より絶縁フックの耐久性を向上させることができる。

（絶縁構造）
上記構成からなる絶縁フック１４においては、中間絶縁板１４６によって、クレーン側基体１４１とフック側基体１４３との間の絶縁が保持されている。又、電解精錬設備１０で用いられる天井クレーンに設置されて用いられる場合、クレーン側基体１４１とフック側基体１４３との間の接合強度は、通常、１５００〜２０００ｋｇ程度の荷重に耐えることが必要であるため、複数のボルト１４７及びナット１４８による強固な締結が必須である。このボルト１４７とナット１４８の周辺については、絶縁スリーブ１４９、絶縁ワッシャー１５０、１５１がそれぞれ適切に配置されていることによって、中間絶縁板１４６を貫通するボルト１４７を通じての導通を防ぐようにされている。

尚、前述の通り、中間絶縁板１４６及び絶縁ワッシャー１５０、１５１には、十分な絶縁性に加え、ボルト１４７及びナット１４８による強固な締付け力に耐え得る十分な圧縮強度が要求される。一方で、絶縁スリーブ１４９には、フランジ１４２とボルト１４７の間、フランジ１４４とボルト１４７の間を、それぞれ絶縁する機能のみが要求される。そこで、絶縁ワッシャー１５０、１５１と絶縁スリーブ１４９の位置関係については、図４に示すように、絶縁ワッシャー１５０、絶縁スリーブ１４９、絶縁ワッシャー１５１の順に重なり合わせることが好ましく、絶縁ワッシャー１５０、１５１と絶縁スリーブ１４９の間には、若干の隙間を持たせ、絶縁ワッシャー１５１には加重が掛からない構造とすることが好ましい。

＜電解精製設備用の天井クレーン＞
上記において詳細を説明した絶縁フック１４を用いることにより、安全性と保守作業の効率に優れる電解精錬設備用の天井クレーン１を構成することができる。

本発明の電解精錬設備用の天井クレーンは、例えば、図１に示す構成とすることができる。図１に示す電解精錬設備用の天井クレーン１においては、金属性のガイドレール１１上を、金属車輪１２１を備える金属性のクレーン基台１２が、前後方向（ｇ方向、ｂ方向）に走行可能に設置されている。

又、クレーン基台１２は、図面上の奥行方向にも十分な長さを持ち、吊り下げワイヤー１３を垂下している巻き上げモーター１２２を含む部分のみを、その長さ方向、即ち、ガイドレールと直交する方向に、独立して移動させることができる構造とすることができる。多くの電解精錬設備においては、縦横両方向に多数の電解槽２が格子状に整列配置されているが、上記構造により、これらの多数の電解槽２への電極板２１の出し入れの作業を、天井クレーン１によって効率よく行うことができる。

絶縁フック１４は、吊り下げワイヤー１３の下端部に接続されていて、巻き上げモーター１２２によって上下方向（ｕ方向、ｄ方向）に移動可能とされている。又、４本の吊り下げワイヤー１３によって、絶縁フック１４を介して電極吊り下げ枠１５が保持され、電極吊り下げ枠１５の昇降によって、電解槽２への多数の電極板２１の出し入れ作業を一度に行うことができる。

１ 天井用クレーン
１１ ガイドレール
１２ クレーン基台
１２１ 金属車輪
１２２ 巻き上げモーター
２ 電解槽
２１ 電極板
１３ 吊り下げワイヤー
１４ 絶縁フック
１４１ クレーン側基体
１４２ フランジ
１４３ フック側基体
１４４ フランジ
１４５ フック部
１４６ 中間絶縁板
１４７ ボルト
１４８ ナット
１４９ 絶縁スリーブ
１５０、１５１ 絶縁ワッシャー
１５２ 防湿樹脂部
１５ 電極吊り下げ枠
１０ 電解精製設備

Claims (5)

1. 金属製のクレーン側基体と、金属製のフック側基体との間に、中間絶縁板が挟持されてなる、絶縁フックであって、
   前記クレーン側基体及び前記フック側基体は、何れも中間絶縁板の側の端部にフランジが形成されていて、
   前記クレーン側基体、前記中間絶縁板、及び、前記フック側基体は、前記クレーン側基体のフランジ、前記中間絶縁板、及び、前記フック側基体のフランジを貫通するボルトと、ナットと、によって締結されていて、
   前記ボルトの頭部又は前記ナットと前記クレーン側基体のフランジとの当接面、及び、前記ボルトの頭部又は前記ナットと前記フック側基体のフランジとの当接面には、絶縁ワッシャーが配置されていて、
   前記ボルトの軸部の側面には、該側面の全周を被覆する円筒形状の絶縁スリーブが配置されていて、
   前記中間絶縁板及び前記絶縁ワッシャーは、強化基材を含有する布基材フェノール樹脂を主たる材料とし、
   前記絶縁スリーブは、強化基材を含有しないフェノール樹脂又は前記布基材フェノール樹脂を主たる材料とする、絶縁フック。
2. 前記絶縁スリーブが、強化基材を含有しないフェノール樹脂製である、請求項１に記載の絶縁フック。
3. 前記クレーン側基体のフランジ、前記中間絶縁板、及び、前記フック側基体のフランジによって構成されているクレーン側基体とフック側基体との接合構造体である絶縁接合部の全表面が、防湿樹脂材によって被覆されている、請求項１又は２に記載の絶縁フック。
4. 前記防湿樹脂材が、エポキシ系樹脂である、請求項３に記載の絶縁フック。
5. 金属性のガイドレールと、
   前記ガイドレール上を走行可能な金属車輪を備える金属性のクレーン基台と、
   前記クレーン基台から垂下されている吊り下げワイヤーと、
   前記吊り下げワイヤーの下端部に接続されているフックと、を備え、
   前記フックが、請求項１から４の何れかに記載の絶縁フックである、
   電解精錬設備用の天井クレーン。

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