KR101142617B1 - 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 힌지돌부(K1)가 센터라인(C.L)에서 위로 e만큼 수직편심 된 위치에 고정되고, 이에 대응되는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)은 상ㆍ하 대칭인 중심라인이 (E1→F1→Pa→Pb→O1)의 순으로 형성되며, 센터라인(C.L)에서 위로 편심거리 e에 위치ㆍ고정된 힌지돌부(K1)와, 그리고 이에 대응되는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에는 슬립구간(s)의 수평편심거리와 상부 여유홈에 의한 수직거리 eu 가 형성되어있음으로써 뚜껑체(110)의 회동이 120~145°까지 가능하고, 이와 함께 지렛대 구조를 이루면서 힌지돌부(K1)가 입출유도로(F1)에 유도되어 뚜껑체(110)의 분헤ㆍ해체가 용이하도록 한 것이다.

Description

지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅{An assembly rainfall grating having S-shaped hinge structure and forming leverage principle}
본 발명은 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅에 관한 것으로 힌지돌부(K1)가 센터라인(C.L)에서 위로 e만큼 수직편심 된 위치에 고정되고, 이에 대응되는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)은 상ㆍ하 대칭인 중심라인이 (E1→F1→Pa→Pb→O1)의 순으로 형성되며, 센터라인(C.L)에서 위로 편심거리 e에 위치ㆍ고정된 힌지돌부(K1)와, 그리고 이에 대응되는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에는 슬립구간(s)의 수평편심거리와 상부 여유홈에 의한 수직거리 eu 가 형성되어있음으로써 뚜껑체(110)의 회동이 120~145°까지 가능하고, 이와 함께 지렛대 구조를 이루면서 힌지돌부(K1)가 입출유도로(F1)에 유도되어 뚜껑체(110)의 분헤ㆍ해체가 용이하도록 한 발명이다. 뚜껑체와 지지틀로 이루어진 그레이팅, 우수받이, 맨홀 등에 적용이 가능하다.
본 발명은 본인의 선출원 발명, 특허 제10-835530호(특허 제10-835530호)를 개선한 것이므로 특허 제10-835530호의 문제점에 대하여 살펴보기로 한다. (도1a 및 도1b참조)
가) 맨홀 조립체의 구조
⒜ 맨홀뚜껑(10)
특허 제10-835530호의 맨홀 조립체는 도1a에서와 같이 크게 맨홀뚜껑(10)과 맨홀뚜껑 지지틀(20)로 이루어졌다.
맨홀뚜껑(10)은 양측면부(15)(15)와, 그리고 배수로의 후면부(16)로 이루어져있으면서 S자형 힌지요홈(30)가 상기 양측면부(15)(15)에 형성되어있다.
⒝ 맨홀뚜껑 지지틀(20) 구조
맨홀뚜껑 지지틀(20)의 구조는 양 측면부 프레임(24)(24)과 전면부 프레임(22)ㆍ후면부 프레임(23)으로 이루어졌다.
상기 양측면부 프레임(24)(24)에는 일자형 힌지돌부(40)가 형성되어있다.
맨홀뚜껑(10)의 후면부(16)와 양측면부(15)(15)는 맨홀뚜껑 지지틀(20)의 후면 테두리부(27)와 양측면 테두리부(26)(26)에 각각 얹혀 진다.
⒞ 맨홀뚜껑(10)과 맨홀뚜껑 지지틀(20)과의 관계
맨홀뚜껑(10)의 양측면부(15)(15)에는 S자형상 힌지요홈(30)이, 그리고 맨홀뚜껑 지지틀(20)의 양 측면부 프레임(24)(24)에는 힌지돌부(40)가 형성되어있다.
S자형상 힌지요홈(30)과 힌지돌부(40)에 의하여 S자형상의 힌지ㆍ결합구조를 이루고 있다.
나) S자형상의 힌지ㆍ결합구조와 그 문제점
힌지ㆍ결합구조는 힌지돌부(40)와 S자형상의 힌지요홈(30)에 의해 이루어진 구조이다.
맨홀뚜껑 지지틀(20)의 양 측면부 프레임(24)(24)의 높이(h)와 맨홀뚜껑(10)의 양측면부(15)(15)의 높이(h)는 동일하다.
힌지돌부(40)의 고정위치는 양 측면부 프레임(24)(24)의 중앙점 h/2, 센터라인에 있다. (도1b참조)
힌지돌부(40)는 센터라인(h/2)에 고정된 상태이지만 맨홀뚜껑(10)이 회전됨으로써 S자형상의 힌지요홈(30)상에서의 힌지돌부(40)의 상대적 위치가 변화되게 된다.
예컨대, 도1c의 작동모형도에서 동작 ⒜는 맨홀뚜껑(10)이 “수평으로 닫힌 상태”이다. 이때의 회전각을 0°라 한다. 회전각 0°에서 힌지돌부(40)의 중심점 위치는 도1d에서와 같이 O점이다. O점은 맨홀뚜껑(10)의 양측면부(15)(15)의 높이(h)의 중앙점이다. O점은 힌지돌부(40)의 중심점 위치와 동일한 레벨이다.
동작 ⒟는 맨홀뚜껑(10)의 회전각이 90°인 경우로서 “수직으로 열린 상태”이다. 이때 회전각 90°에서 힌지돌부(40)의 중심점 위치는 도1d에서와 같이 P점이다.
동작 ⒞는 맨홀뚜껑(10)의 회전각이 45°로 열린 경우이다. 이때 회전각이 45°는 “수평으로 닫힌 상태”에서 열리거나 “수직으로 열린 상태”에서 닫히는 경우를 모두 포함한다. 어느 경우나 회전각이 45°에서의 힌지돌부(40)의 중심점 위치는 PO 또는 OP의 1/2지점이다.
동작 ⒠는 맨홀뚜껑(10)의 회전각이 90°를 넘는 경우이다. 이때 맨홀뚜껑 지지틀(20)의 후면부 프레임(23)에 걸려 맨홀뚜껑(10)의 더 이상의 회전이 억제된다.
맨홀뚜껑 지지틀(20)과 맨홀뚜껑(10)사이의 여유공간에 의하여 맨홀뚜껑(10)이 3~5° 더 회동할 수 있다하더라도 도1d에서와 같이 힌지돌부(40)는 P점에서 입출유도로 F를 향하지 않고 회전각이 90°보다 작은 경우와 마찬가지로 다시 O점을 향하게 된다.
힌지돌부(40)가 입출유도로 F와 가장 가깝게 위치되는 경우는 맨홀뚜껑(10)의 회전각이 90°일 때 즉, P점일 때다.
맨홀뚜껑(10)의 해체가 맨홀뚜껑(10)의 회전각 90°일 때 이루어지는 것도 이러한 이유에서다.
이제, 맨홀뚜껑(10)의 회동각의 크고 작음에 관계없이 힌지돌부(40)의 위치궤적은 항상 P점과 O점 구간이다. 도1c 및 도1d를 중심으로 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도1d에서 보는 바와 같이 맨홀뚜껑(10)이 “수평으로 닫힌 상태(0°)”에서 힌지돌부(40)가 S자형상 힌지요홈(30)의 P점에 위치된다. P점은 S자형상 힌지요홈(30)의 최저점이다.
맨홀뚜껑(10)이 “수직으로 열린 상태(90°)”가 되면 힌지돌부(40)가 S자형상 힌지요홈(30)의 O점에 위치된다. O점은 S자형상 힌지요홈(30)의 최정점이다.
이러한 종래기술의 구조는 힌지돌부(40)가 맨홀뚜껑 지지틀(20) 측면부 프레임(24)의 센터라인(h/2)에 위치되고, 이에 대응되는 S자형상 힌지요홈(30)의 최저점 P가 맨홀뚜껑(10) 측면부(15)의 센터라인(h/2)에 위치된 구조이다.
“수평으로 닫힌 상태(0°)”에서 “수직으로 열린 상태(90°)”로 맨홀뚜껑(10)이 회동된 결과, 도1c의 ⒟가 ⒜보다 더 벌어져있다. 이는 “수평으로 닫힌 상태(0°)”에서 “수직으로 열린 상태(90°)”로 열리는 과정에서 점차로 수평거리가 있어야함을 의미한다. 맨홀뚜껑(10)이 90°로 열린 상태에서 최대회동수평거리가 필요하다.
S자형상 힌지요홈(30)의 P와 O구간의 수평거리가 바로 상기 최대회동수평거리에 대응되는 동일한 거리이다.
P와 O구간의 곡선은 센터라인에 고정된 힌지돌부(40)의 상대적인 위치궤적이다.
종래기술의 S자형상 힌지요홈(30)의 힌지구조로서는 실제 맨홀뚜껑(10)의 회동을 100°이상 크게 할 수 없는 구조이긴 하지만 설령 그렇게 회동된다하더라도 힌지돌부(40)가 P에서 다시 O를 향하게 되므로 맨홀뚜껑(10)의 지렛대 원리에 의하여 맨홀뚜껑(10)의 해체가 불가능한 문제점이 있다. 힌지돌부(40)가 입출유도로 F와 정반대 방향인 O를 향해 있는 한 맨홀뚜껑(10)은 해체할 수 없기 때문이다.
또한 힌지돌부(40)가 센터라인에 위치되어있는 한 맨홀뚜껑(10)의 코너부가 맨홀뚜껑 지지틀(20)의 저면부 프레임에 걸려 회동할 수 없는 문제점이 있다.[도1c의 ⒠참조]
힌지돌부(40)가 센터라인에 위치되어있으므로 여유수직거리가 주어질 수 없기 때문이다.
이제, 힌지돌부(40)가 센터라인(h/2)에 고정되고, 또 이에 대응되는 S자형상의 힌지요홈(30)의 구조에서 힌지 돌부(K)의 상대적 위치를 도1c의 작동모형도에 따라 힌지 돌부 K의 상대적 위치를 도1d에 도식화하였다. 도식화된 도1d에 의하여 힌지 돌부 K의 상대적 위치 및 그 궤적에 대하여 설명하면 다음과 같다.
종래기술의 힌지 돌부 K는 센터라인(C.L)에 고정된 구조이다.
또한 S자형상 힌지요홈(30)에는 맨홀뚜껑(10)의 회동각이 100°를 넘을 수 있는 여유수평거리도 여유수직거리도 고려된 구조가 아니다.
첫 번째 경우, K = O 일 때
이때는 힌지 돌부 K와 O가 일치된 경우로서 도1c의 작동모형도의 ⒜에 해당된다. 맨홀뚜껑(10)이 “수평으로 닫힌 상태”이고, 회전각이 0°이다.
두 번째 경우, K = N 일 때
이때는 힌지 돌부 K와 N이 일치된 경우로서 도1c의 작동모형도의 ⒞에 해당된다. 회전각이 45°이고, 맨홀뚜껑(10)이 45°로 열린 상태이다.
세 번째 경우, K = P 일 때
이때는 힌지 돌부 K와 P가 일치된 경우로서 도1c의 작동모형도의 ⒟에 해당된다. 맨홀뚜껑(10)이 “수직으로 열린 상태”이고, 회전각은 90°이다.
네 번째 경우, K = G 일 때
이때는 힌지 돌부 K와 G가 일치된 경우로서 도1c의 작동모형도의 ⒠에 해당된다. 회전각은 (112.5°)이다. “수직으로 열린 상태”인 K = P에서 K가 O방향의 G로 이동한 것이 특이하다.
힌지 돌부 K가 K = P인 “수직으로 열린 상태”에서 3~5° 더 회전되었을 때 O방향의 G로 이동되는 것이 특이하다. 힌지돌부(40)가 센터라인(C.L)에 고정되어있기 때문이다. 다시 말하면 맨홀뚜껑(10)을 90°이상 회전시킬수록 힌지 돌부 K는 입출유도로 E, F의 반대방향인 O방향으로 깊숙이 박히게 된다. 회전각이 90°보다 커질수록 맨홀뚜껑(10)의 분해해체는 더 어렵게 된다.
이와 같이 힌지돌부(40)가 센터라인(C.L)에 고정되고, 또 이에 대응되는 S자형상의 힌지요홈(30)의 구조로는 90°이상으로 회전시켜 지렛대 구조가 된다하더라도 지렛대 구조를 이용하여 맨홀뚜껑(10)의 분해해체가 불가능한 문제점이 있다.
다) S자형상의 힌지구조의 조립ㆍ분해와 그 문제점
“수직으로 열린 상태(90°)”는 K = P이므로 힌지 돌부 K가 입출유도로 E, F에 가장 가깝게 위치이기 때문에 맨홀뚜껑(10)의 조립ㆍ분해도 90°일 때 이루어진다.
조립ㆍ분해 모두 강제적인 힘이 필요하다.
조립은 압압력에 의한, 그리고 분해는 인출력에 의한 강제력이다.
인출력은 압압력에 비하여 더 많은 힘이 든다. 분해해체작업이 너무 힘 든다는 것이 그 문제점이다.
분해 작업은 맨홀, 빗물받이 등의 청소를 위해 필요하다.
한편, 홍수시의 물의 유입을 크게 하기위하여 맨홀뚜껑(10)에는 배수공이 많이 뚫려있다. 배수공의 개수가 많을수록 홍수 시 물 배수는 효율적이나 차량과 같은 상부하중으로 인해 파손되는 문제점이 있다.
⒜ 본 발명은 힌지돌부(K1)가 센터라인(C.L)에서 위로 e만큼 수직편심 된 위치에 고정되고, 이에 대응되는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)은 상ㆍ하 대칭인 중심라인이 (E1→F1→Pa→Pb→O1)의 순으로 형성되며, 센터라인(C.L)에서 위로 편심거리 e에 위치ㆍ고정된 힌지돌부(K1)와, 그리고 이에 대응되는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에는 슬립구간(s)의 수평편심거리와 상부 여유홈에 의한 수직거리 eu 가 형성되어있음으로써 뚜껑체(110)의 회동이 120~145°까지 가능하고, 이와 함께 지렛대 구조를 이루면서 힌지돌부(K1)가 입출유도로(F1)에 유도되어 뚜껑체(110)의 분헤ㆍ해체가 용이하도록 함에 그 목적이 있고,
⒝ 뚜껑체의 표면에는 홍수시의 배수효율을 최대화하기위한 타원형상의 배수공이 일직선으로 형성되면서 다수 열 배치되어있고, 각 열은 서로 평행을 이루는 한편, 뚜껑체의 이면에는 타원형상의 배수공에 그은 접선에 종방향 보강돌조와 횡방향 보강돌조가 형성되면서 종ㆍ횡방향 보강돌조가 서로 격자형태를 이루고 있는 한편, 종ㆍ횡방향 보강돌조에는 중앙점을 중심으로 하여 양측으로 1/2길이에 걸쳐 2차 포물선 형상으로 볼록하게 형성함으로써 뚜껑체 위에 재하되는 차량하중과 같은 재하하중에 대하여 뚜껑체가 파손되지 않고 구조적으로 견고한 보강이 발휘되도록 함에 다른 목적이 있다.
본 발명은 뚜껑체 지지틀의 양측면부 프레임에 고정된 힌지돌부(K)가 측면부 프레임의 센터라인(C.L)에 위치되고, 이에 대응되는 뚜껑체의 양측면부(112)(112)에 형성된 S자형상의 힌지홈의 형상은 뚜껑체가 “수평으로 닫힌 상태”에서 힌지돌부(K)가 S자형상의 힌지홈의 최정점인 O에 위치되고, 이때 최정점 O가 센터라인(C.L)에 위치된 상태에서 최저점P가 센터라인(C.L)의 하부에 위치되도록 된 종래의 S자형상의 힌지결합구조에 있어서
힌지돌부(K1)가 센터라인(C.L)에서 위로 e만큼 수직편심 된 위치에 고정되고, 이에 대응되는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)은 상ㆍ하 대칭인 중심라인이 (E1→F1→Pa→Pb→O1)의 순으로 형성되고, Pb-Pa는 수평직선의 슬립구간(s)이며, Pb-Pa의 슬립구간(s)은 센터라인(C.L)에 평행이면서 센터라인(C.L)로부터 수직편심거리 e만큼 상부에 위치되고, 슬립구간(s)이 길이는 2~4e이며, 뚜껑체(110)가 “수평으로 닫힌 상태(0°)”에서 힌지돌부(K1)가 상기 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 최정점(O1)에 위치되고, 이때 Pb-Pa의 슬립구간(s)은 센터라인(C.L)에서 위로 e의 수직편심거리에 위치되는 한편, 수평편심거리 슬립구간(s)과, 그리고 수직편심거리에 의하여 뚜껑체(110)의 코너부 M이 뚜껑체 지지틀(170)의 후면부 프레임(174)과 저면부 프레임(172)에 방해되지 않으면서 개폐가 원활한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)이 형성되어있되 수직편심거리는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 센터라인(C.L)에서 위로 수직편심거리 e에 위치된 힌지돌부(K1)의 수직거리와, 그리고 슬립구간(s)에서 위로 수직편심거리 e에 위치된 상부 여유홈이 수직편심거리 eu 에 위치된 수직거리의 합이고, 슬립구간(s)의 Pa에서 뚜껑체(110)가 45°로, 그리고 Pb에서 90°로 열리게 되며, 뚜껑체(110)의 회전각이 90°를 넘어 120~145°에서 후면부 프레임(174)이 지지점이 된 지렛대 구조에 의하여 힌지돌부(K1)가 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 입출유도로(F1)까지 빠져나오게 됨을 특징으로 하는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조의 그레이팅 구성이다.
그레이팅을 뚜껑체와 뚜껑체 지지틀로 구분하였으나 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조의 특징을 설명하기위해 편의상 구분한 것뿐이다. 뚜껑체가 그레이팅과 동의어로 사용할 수도 있기 때문이다.
중심라인 (E1→F1→Pa→Pb→O1)은 힌지돌부(K1)의 중심점이 이동하는 궤적이다.
뚜껑체(110)의 하부 코너부의 반경(r2)은 Pa2-C, Pa2-M, Pa2-D의 반경과 모두 동일한 반경(r2)을 갖는 구성이다. 뚜껑체(110)의 회동을 원활하게 하기위해서다.
또한 힌지돌부K1는 센터라인 C.L을 기준으로 위로 수직편심거리(e) 3h/16에 위치되고, 이에 대응되는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에는 뚜껑체(110)가 “수평으로 닫힌 상태(0°)”에서 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 최정점이 O1이고, 그 위치는 센터라인 C.L에서 위로 3h/16에 위치되며, 또 슬립구간(s)이 길이는 상기 수직편심거리 e의 2~4배인 3h/8~3h/4 이고, 슬립구간(s)의 상부에는 상부 여유홈이 슬립구간(s)으로부터 3h/16 상부에 위치되어 있음을 특징으로 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅구성이다.
한편, 뚜껑체(110)의 표면부(120)에는 홍수시의 배수효율을 최대화하기위한 타원형상의 배수공(122)이 일직선으로 형성되면서 다수 열 배치되어있고, 각 열은 서로 평행을 이루는 한편, 뚜껑체(110)의 이면부(124)에는 타원형상의 배수공(122)에 그은 접선에 종방향 보강돌조(130)와 횡방향 보강돌조(140)가 형성되면서 종ㆍ횡방향 보강돌조(130)(140)가 서로 격자형태를 이루고 있는 한편, 종ㆍ횡방향 보강돌조(130)(140)에는 중앙점(L/2)을 중심으로 양측으로 1/2길이(L)에 걸쳐 2차 포물선 형상으로 볼록하게 형성하여 중앙부의 구조적 보강이 견고하게 이루어짐을 특징으로 하는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅이다.
여기에다 뚜껑체(110)의 4변 테두리부에는 4변 테두리부에 밀접되게 테두리 보강돌조(150)를 형성하면서 각 열의 평행간격이 넓은 종방향 보강돌조(130)의 두께(to)가 평행간격이 좁은 횡방향 보강돌조(140)의 두께(t)보다 1.5~2.5배가 되게 함을 특징으로 하는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅이다.
본 발명은 홍수시의 배수를 최대화하기 위하여 타원형상의 배수공(122)의 형성을 최대화한 것이므로 배수공(122)의 개수가 많아진 만큼 배수공(122)과 배수공(122)사이의 남아있는 몸체(124)는 그 면적이 작아져 상부재하하중을 지지할 수 있는 강성이 부족하다. 배수공(122)사이의 몸체(124)의 구조적인 강성보강이 필요하다. 종ㆍ횡방향 보강돌조(130)(140)와 테두리 보강돌조(150)에 의하여 부족한 강성보강을 한 것이다.
여기에다 뚜껑체(110)의 4변 테두리부가 뚜껑체 지지틀(170)의 4면에 지지된 단순보 구조형태이다. 단순보 구조형태는 중앙부에서 최대휨모멘트(+Mmax)가 발생되고, 그 휨모멘트(+M)는 중앙부에서 양지지점을 향하여 점차로 작아지는 2차 포물선 형상이다.
이와 같이 본 발명은 배수공(122)사이의 몸체(124)의 구조적인 강성부족과, 그리고 단순보 구조형태에서 오는 휨모멘트에 대하여 종ㆍ횡방향 보강돌조(130)(140) 및 테두리 보강돌조(150)를 형성하면서 종ㆍ횡방향 보강돌조(130)(140)에는 중앙부에서 중앙점(L/2)을 중심으로 양측으로 1/2길이(L)에 걸쳐 2차 포물선 형상으로 볼록하게 형성한 것이다.
또한 타원형상의 배수공(122)은 종ㆍ횡방향의 직경이 서로 다르다. 종방향 보강돌조(130)의 간격이 횡방향의 보강돌조의 간격보다 넓다. 종방향 보강돌조(130)의 두께(to)를 횡방향 보강돌조(140)의 두께(t)보다 1.5~2.5배가 되게 함으로써 종방향 보강돌조(130)의 부족한 강성을 보강한 것이다.
또 뚜껑체(110)의 4변 테두리부는 차량과 같은 상부재하하중을 뚜껑체 지지틀(170)의 4면에 의해 직접 지지되는 곳이므로 4변 테두리부에 거의 밀접되게 테두리 보강돌조(150)를 형성함으로써 뚜껑체(110)의 4변 테두리부의 강성을 보강하였다.
⒜ 본 발명은 힌지돌부(K1)가 센터라인(C.L)에서 위로 e만큼 수직편심 된 위치에 고정되고, 이에 대응되는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)은 상ㆍ하 대칭인 중심라인이 (E1→F1→Pa→Pb→O1)의 순으로 형성되며, 센터라인(C.L)에서 위로 편심거리 e에 위치ㆍ고정된 힌지돌부(K1)와, 그리고 이에 대응되는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에는 슬립구간(s)의 수평편심거리와 상부 여유홈에 의한 수직거리 eu 가 형성되어있음으로써 뚜껑체(110)의 회동이 120~145°까지 가능하고, 이와 함께 지렛대 구조를 이루면서 힌지돌부(K1)가 입출유도로(F1)에 유도되는 구성이므로 뚜껑체(110)의 분헤ㆍ해체가 용이하게 이루어지는 효과가 있다.
⒝ 뚜껑체의 표면에는 홍수시의 배수효율을 최대화하기위한 타원형상의 배수공이 일직선으로 형성되면서 다수 열 배치되어있고, 각 열은 서로 평행을 이루는 한편, 뚜껑체의 이면에는 타원형상의 배수공에 그은 접선에 종방향 보강돌조와 횡방향 보강돌조가 형성되면서 종ㆍ횡방향 보강돌조가 서로 격자형태를 이루고 있는 한편, 종ㆍ횡방향 보강돌조에는 중앙점을 중심으로 하여 양측으로 1/2길이에 걸쳐 2차 포물선 형상으로 볼록하게 형성하여 중앙부의 구조적 보강이 견고하게 이루어지도록 한 구성이므로 차량과 같은 상재하중에 대하여 뚜껑체(110)가 파손되지 않는 장점이 있다.
[도1a] 뚜껑체와 뚜껑체 지지틀이 결합된 종래의 맨홀 조립체의 결합상태도
[도1b] [도1a]의 분해사시도
[도1c] 종래기술의 S자형상의 힌지요홈과 힌지돌부에 의해 뚜껑체가 개폐되는 상태에 따라 힌지돌부의 상대적 위치를 보인 작동모형도
[도1d] 도1c의 작동모형도에 따라 S자형상의 힌지요홈에 놓인 힌지돌부의 상대적 위치를 도식화한 그래프
[도2a] 본 발명 그레이팅의 분해사시도
[도2b] 도2a의 배면사시도
[도3] 본 발명 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조에 의하여 그레이팅의 뚜껑체가 120~145°까지 회동가능하면서 이와 함께 힌지돌부(K1)가 입출유도로(F1)에 유도되는 모습을 보인 설명도
[도4] 본 발명 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈에 놓인 힌지돌부의 상대적 위치를 도식화한 그래프
[도5a 및 도5b] 본 발명의 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 적용한 실시예
본 발명 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅의 지렛대 작동원리를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도1c의 작동모형도는 뚜껑체(110)의 회전에 따른 힌지돌부 K1의 상대적 위치를 나타낸 것이다. 도1d는 도1c의 작동모형도를 더 명확하게 도식화한 것이다.
도1c의 작동모형도와 도1d의 작동모형도에 의하여 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에 위치되는 힌지돌부 K1의 상대적 위치를 설명하기로 한다.
첫 번째의 경우, 도1c의 작동모형도의 ⒜은 뚜껑체(110)의 회전각 = 0°인 경우로서 뚜껑체(110)가 “수평으로 닫힌 상태”이다. 도식화의 K1 = 0°에 해당된다.
이때 편심거리 e를 갖는 힌지돌부K1는 최정점인 O1에 위치되고, 또 슬립구간(s)의 위치는 센터라인(C.L)이고, 입출유도로E1, F1의 위치는 편심거리 e와 동일레벨이다.
둘 번째의 경우, 도1c의 작동모형도의 ⒞은 뚜껑체(110)의 회전각 = 45°인 경우로서 뚜껑체(110)가 45°로 열린 상태이다. 도식화의 K1 = 45°에 해당된다.
이때 힌지돌부K1은 슬립구간(s)의 Pa에 위치된다. 최정점 O1은 위로 올라가고, 슬립구간(s)은 편심거리 e에 위치된 힌지돌부K1로 이동된다. 이와 함께 입출유도로E1, F1도 편심거리 e만큼 위로 이동한다.
세 번째의 경우, 도1c의 작동모형도의 ⒟는 뚜껑체(110)의 회전각 = 90°인 경우로서 뚜껑체(110)가 “수직으로 열린 상태”이다. 도식화의 K1 = 90°에 해당된다.
힌지돌부K1은 슬립구간(s)의 Pb에 위치하고 있다. Pb는 슬립구간(s)이면서 Pa와 동일직선상에 있다. 즉, 힌지돌부K1는 Pa에서 슬립구간(s)을 거쳐 Pb로 이동된 것이다. Pa에서 Pb로의 이동은 수평편심거리만큼 슬립에 의한 이동이다. 이때 힌지돌부(K)가 센터라인(C.L)에 위치되었던 종래기술과는 달리 본 발명의 힌지돌부 K1은 편심거리 e만큼 위에 위치되기 때문에 Pb역시 힌지돌부 K1과 같은 위치에 있게 된다. 이와 같이 Pb가 편심거리 e만큼 위에 위치됨으로써 뚜껑체(110)와, 그리고 뚜껑체 지지틀(170)의 저면부사이에 편심거리 e만큼 여유 공간이 더 생기게 된다. 바로 수직편심거리 e의 여유 공간 내에서 뚜껑체(110)가 120~145°의 회전이 가능하게 된다.
세 번째의 경우, 도1c의 작동모형도의 ⒠는 뚜껑체(110)의 회전각이 90°를 넘는 경우이다. 힌지돌부(K)가 센터라인(C.L)에 위치된 종래기술은 뚜껑체(110)의 회전각이 90°에서 3~5°정도밖에 회전되지 못한다. 힌지돌부(K)의 위치가 센터라인(C.L)에 고정되어있으므로 본 발명과 같이 수직편심거리 e와 같은 여유 공간이 전혀 없기 때문이다.
본 발명은 편심거리 e의 여유 공간에 의하여 뚜껑체(110)의 회전각이 120~145°가 가능하다.
뚜껑체(110)의 회전각이 100~145°일 때 힌지돌부(K1)는 Pa에서 점차로 T를 거쳐 입출유도로 F1, E1 쪽으로 향하게 된다. 이때 뚜껑체(110)는 뚜껑체 지지틀(170)의 후면부 프레임(174)과 지렛대 구조가 된다. 지렛대 구조에서 뚜껑체(110)를 누르게 되면 뚜껑체(110)의 회전각이 120°를 지나 140°에서 힌지돌부 K1이 입출유도로 F1에 이르게 된다. 힌지돌부 K1이 입출유도로 F1에 이른 상태에서는 뚜껑체(110)를 힘 안들이고 가볍게 빼낼 수 있게 된다. 뚜껑체(110)를 가볍게 누름으로써 지렛대 구조에 의하여 힌지돌부 K1이 F1에 이르게 한 것이므로 종래기술의 인출력과는 달리 뚜껑체(110)의 분해해체가 용이하다.
본 발명 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조의 적용은 맨홀, 우수받이 등과 같이 뚜껑체(110)와 지지틀로 이루어진 구조체에 적용이 가능하다.
우수받이의 경우 우수받이에 적용되는 타입(type)의 실시예를 열거하면 다음과 같다.
도면5a의 실시예는 뚜껑체 지지틀(170)상에 2개의 뚜껑체(110)가 길이방향의 종방향 프레임에 병렬로 설치되어있다. 이 경우 힌지돌부는 뚜껑체 지지틀(170)의 횡방향 프레임에 각각 형성되어있고, 뚜껑체(110)와 뚜껑체(110)가 인접된 곳에는 양측에 힌지돌부가 형성된 돌출부가 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈의 길이보다 길게 형성되어있다. 뚜껑체(110)는 종방향 프레임 쪽으로 열리는 구조이다.
돌출부의 일측 힌지돌부는 하나의 뚜껑체(110)에, 그리고 돌출부의 타측 힌지돌기는 다른 하나의 뚜껑체(110)에 형성된 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에 대응되어 각각 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 이루고 있다.
이제 수평편심거리와 수직편심거리의 관점에서 도3을 중심으로 뚜껑체(110)의 회동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
수평편심거리와 수직편심거리가 없으면 뚜껑체(110)를 120° - 145°까지 회동시키는 것이 불가능하다.
도3의 상태에서 뚜껑체(110)가 120°- 145°까지 회동되기 위해서는 2가지 요건을 충족해야한다.
첫째요건은, 뚜껑체(110)의 Q점이 후면부 프레임(174)에 의하여 회동에 방해되지 않을 정도의 수평편심거리가 주어져 있어야한다. 이에 대응되는 수평편심거리가 슬립구간(s)이다. 슬립구간(s)이 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에 형성되어있다.
둘째요건은, 뚜껑체(110)의 D점이 저면부 프레임(172)에 의하여 회동에 방해되지 않을 정도의 수직편심거리가 주어져 있어야한다. 이에 대응되는 수직편심거리는 센터라인(C.L)에서 위에 위치된 힌지돌부(K1)의 수직편심거리 e와, 그리고 슬립구간(s)에서 위에 위치된 상부 여유홈의 수직편심거리 eu 의 합이다.
상기의 요건을 충족하면서 뚜껑체(110)가 회동되는 관계를 도3 및 도4를 중심으로 설명하면 다음과 같다.
여기서, 실제는 힌지돌부(K1)가 고정되어있고, 뚜껑체(110)의 Ｓ자형상의 힌지홈(162)이 변화되는 것이지만 도면 표현의 편의상 실제와 정반대로 하였다. 즉, 도3에서와 같이 뚜껑체(110)의 Ｓ자형상의 힌지홈(162)이 고정되고, 힌지돌부(K1)가 상대적으로 변화하는 것으로 하였다.
뚜껑체(110)가 닫힌 상태에서 힌지돌부(K1)의 위치는 O1이다.
뚜껑체(110)가 도1c의 ⒜와 같이 45°로 열리게 되면, 도3 및 도4에서와 같이 힌지돌부(K1)의 위치는 Pa점으로 이동하게 된다. 45°로 열리는 것은 종래기술과 동일하다. 다만 종래기술의 45°는 O1과 Pa의 중간점이다.
문제는 뚜껑체(110)가 도1c의 ⒟와 같이 90°로 열리는 경우이다.
이는 뚜껑체(110)가 45°로 열린 Pa에서 90°로 향하기 때문에 Pa를 중심으로 그 반경을 r이라하면 r은 A점과 B1점의 원호를 그리게 된다.
이때 힌지돌부(K1)는 뚜껑체(110)가 45°로 열린 상태에서 Pa에 위치되고, 90°로 열린 상태에서 Pb에 위치된다. 뚜껑체(110)는 Pa에서 Pb로 슬립구간(s)만큼 슬립된다. 힌지돌부(K1)가 Pa에서 Pb로 슬립구간(s)만큼 이동되었으므로 실제는 뚜껑체(110)가 Pa에서 Pa1으로 수평이동된 것이다. 힌지돌부(K1)도 실제 Pa1에 위치되어있다. Pa1을 중심으로 반경 r의 원호를 그리게 되면 B점과 접면되게 된다.
이와 같이 슬립구간(s)을 형성함으로써 뚜껑체(110)가 45°에서 90°로 열리는 과정에서 실제 슬립구간(s)만큼 뒤로 밀려 힌지돌부(K1)가 Pa1에 위치되므로 Pa1의 반경 r은 방해를 받지 않고 B점을 통과하게 된다.
다음 문제는 뚜껑체(110)가 도1c의 ⒠와 같이도4e와 같이 90°이상으로 열리는 경우이다.
뚜껑체(110)가 90°로 열린 상태에서 힌지돌부(K1)의 실제 위치가 Pa1이므로 Pa1의 반경 r은 B점을 통과하지만 저면부 프레임(172)과 D1과 만나게 되어 뚜껑체(110)가 회동할 수 없다. D-D1의 길이가 회동을 방해하기 때문이다.
D-D1와 동일한 길이의 수직편심거리 e와 동일한 길이로서 이는 슬립구간(s)에서 위로 상부 여유홈의 수직편심거리 eu 에 해당된다.
상부 여유홈의 수직편심거리 eu 에 의하여 힌지돌부(K1)가 Pa2에 위치되고 Pa2와 D의 수직거리는 반경 r2 와 동일하다.
Pa2와 D의 수직거리인 반경 r2는 뚜껑체(110)의 하부코너부의 반경 r2 (즉, Pa2-C, Pa2-M, Pa2-D의 반경 r2 와 모두 동일한 반경(r2)이다.
따라서 본 발명 Ｓ자형상의 힌지구조에는 수평편심거리인 슬립구간(s)과, 그리고 수직거리인 힌지돌부(K1)의 수직편심거리 e 및 상부 여유홈의 수직편심거리 eu가 형성되어있으므로 뚜껑체(110)의 120°- 145° 회동이 가능하다.
뚜껑체(110)의 회동각 120°- 145°에서는 뚜껑체(110)가 지렛대 구조가 이루어진 상태이면서 뚜껑체(110)의 지렛대 원리에 의하여 힌지돌부(K1)가 이미 F1에 유도된 상태이므로 뚜껑체(110)의 분리해체가 용이하다.
지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅의 재질은 힌지돌부(K1)는 연질이 아니어도 되나 이에 대응되는 Ｓ자형상의 힌지홈은 탄성을 가져야만 하므로 뚜껑체는 주물이나 강재가 아닌 합성수지재질이 바람직하다.
한편, 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅이 활용될 수 있는 타입(type)을 실시예로서 열거하면 다음과 같다.
도5a의 실시예는 뚜껑체 지지틀(170)상에 2개의 뚜껑체(110)가 병렬로 설치되어있다. 힌지돌부(K1)는 뚜껑체 지지틀(170)의 프레임에 각각하나씩 형성되어있다.
2개의 뚜껑체(110)가 겹치는 곳에는 공용돌출부가 형성되어있으면서 공용돌출부의 양측에는 2개의 뚜껑체(110)가 각각 사용할 힌지돌부(K1)가 형성되어있다. 공용돌출부의 길이는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 길이보다 조금 길게 형성되어있다. 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조는 위에서 설명한 원리와 동일하다.
도면5b의 실시예는 뚜껑체 지지틀(170)상에 2개의 뚜껑체(110)가 길이방향으로 일렬로 설치되어있다. 2개의 뚜껑체(110)가 각각 일렬로 설치되어있으므로 뚜껑체 지지틀(170)양측에 힌지돌부(K1)가 설치되어있다. 지지틀(170)양측에 설치된 힌지돌부(K1)에 2개의 뚜껑체(110)를 각각 설치하면 된다. 이 실시예도 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조는 위에서 설명한 원리와 동일하다.
어느 타입이나 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조는 위에서 설명한 작동 원리가 동일하므로 본 발명의 기술내용과 동일한 범주에 속한다.
110; 뚜껑체
112; 측면부, 114; 전면부, 116; 후면부,
120; 표면부, 122; 타원형상 배수공, 124; 몸체, 124; 이면부
130; 종방향 보강돌조,
140; 횡방향 보강돌조,
150; 테두리 보강돌조,
162; 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈
170; 뚜껑체 지지틀
172; 저면부 프레임, 174; 후면부 프레임, 176; 측면부 프레임

Claims (5)

  1. 뚜껑체 지지틀의 양측면부 프레임에 고정된 힌지돌부(K)가 측면부 프레임의 센터라인(C.L)에 위치되고, 이에 대응되는 뚜껑체의 양측면부(112)(112)에 형성된 S자형상의 힌지홈의 형상은 뚜껑체가 “수평으로 닫힌 상태”에서 힌지돌부(K)가 S자형상의 힌지홈의 최정점인 O에 위치되고, 이때 최정점 O가 센터라인(C.L)에 위치된 상태에서 최저점P가 센터라인(C.L)의 하부에 위치되도록 된 종래의 S자형상의 힌지결합구조에 있어서

    힌지돌부(K1)가 센터라인(C.L)에서 위로 e만큼 수직편심 된 위치에 고정되고, 이에 대응되는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)은 상ㆍ하 대칭인 중심라인이 (E1→F1→Pa→Pb→O1)의 순으로 형성되고, Pb-Pa는 수평직선의 슬립구간(s)이며, Pb-Pa의 슬립구간(s)은 센터라인(C.L)에 평행이면서 센터라인(C.L)로부터 수직편심거리 e만큼 상부에 위치되고, 슬립구간(s)이 길이는 2~4e이며, 뚜껑체(110)가 “수평으로 닫힌 상태(0°)”에서 힌지돌부(K1)가 상기 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 최정점(O1)에 위치되고, 이때 Pb-Pa의 슬립구간(s)은 센터라인(C.L)에서 위로 e의 수직편심거리에 위치되는 한편, 수평편심거리 슬립구간(s)과, 그리고 수직편심거리에 의하여 뚜껑체(110)의 코너부 M이 뚜껑체 지지틀(170)의 후면부 프레임(174)과 저면부 프레임(172)에 방해되지 않으면서 개폐가 원활한 Ｓ자형상의 힌지홈(162)이 형성되어있되 수직편심거리는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 센터라인(C.L)에서 위로 수직편심거리 e에 위치된 힌지돌부(K1)의 수직거리와, 그리고 슬립구간(s)에서 위로 수직편심거리 e에 위치된 상부 여유홈이 수직편심거리 eu에 위치된 수직거리의 합이고, 슬립구간(s)의 Pa에서 뚜껑체(110)가 45°로, 그리고 Pb에서 90°로 열리게 되며, 뚜껑체(110)의 회전각이 90°를 넘어 120~145°에서 후면부 프레임(174)이 지지점이 된 지렛대 구조에 의하여 힌지돌부(K1)가 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 입출유도로(F1)까지 빠져나오게 됨을 특징으로 하는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅
  2. 제1항에 있어서
    뚜껑체(110)의 하부 코너부의 반경(r2)이 Pa2-C, Pa2-M, Pa2-D의 반경과 모두 동일한 반경(r2)이 되도록 함을 특징으로 하는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서
    힌지돌부K1는 센터라인 C.L을 기준으로 위로 수직편심거리(e) 3h/16에 위치되고, 이에 대응되는 Ｓ자형상의 힌지홈(162)에는 뚜껑체(110)가 “수평으로 닫힌 상태(0°)”에서 Ｓ자형상의 힌지홈(162)의 최정점이 O1이고, 그 위치는 센터라인 C.L에서 위로 3h/16에 위치되며, 또 슬립구간(s)이 길이는 상기 수직편심거리 e의 2~4배인 3h/8~3h/4 이고, 슬립구간(s)의 상부에는 상부 여유홈이 슬립구간(s)으로부터 3h/16 상부에 위치되어 있음을 특징으로 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서
    뚜껑체(110)의 표면부(120)에는 홍수시의 배수효율을 최대화하기위한 타원형상의 배수공(122)이 일직선으로 형성되면서 다수 열 배치되어있고, 각 열은 서로 평행을 이루는 한편, 뚜껑체(110)의 이면부(124)에는 타원형상의 배수공(122)에 그은 접선에 종방향 보강돌조(130)와 횡방향 보강돌조(140)가 형성되면서 종ㆍ횡방향 보강돌조(130)(140)가 서로 격자형태를 이루고 있는 한편, 종ㆍ횡방향 보강돌조(130)(140)에는 중앙점(L/2)을 중심으로 양측으로 1/2길이(L)에 걸쳐 2차 포물선 형상으로 볼록하게 형성하여 중앙부의 구조적 보강이 견고하게 이루어짐을 특징으로 하는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅
  5. 제4항에 있어서
    뚜껑체(110)의 4변 테두리부에는 4변 테두리부에 밀접되게 테두리 보강돌조(150)를 형성하면서 각 열의 평행간격이 넓은 종방향 보강돌조(130)의 두께(to)가 평행간격이 좁은 횡방향 보강돌조(140)의 두께(t)보다 1.5~2.5배가 되게 함을 특징으로 하는 지렛대 구조에 의해 분해 가능한 Ｓ자형상의 힌지결합구조를 갖는 그레이팅
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