KR20110075244A - 폐내화물 자동 선별장치 - Google Patents

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KR20110075244A
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이봉한
이철규
김기영
은태희
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 폐내화물 자동 선별장치는, ⅰ)일정 직경의 크기로 분쇄된 다수의 폐내화물 입자들을 공급하는 호퍼와, ⅱ)상기 호퍼에 의해 공급된 다수의 폐내화물 입자들을 일정 속도로 이송시키기 위해, 표면에 전후 좌우로 일정 간격마다 상기 폐내화물 입자들을 수용할 수 있는 인입홈들이 형성된 컨베이어 벨트와, ⅲ)상기 컨베이어 벨트의 끝단과 일정 간격 이격된 위치의 상부 또는 하부에 설치되어 그 하부 또는 상부를 통과하게 되는 폐내화물 입자들의 색채를 촬영하고 그 촬영 정보를 제어기로 송신하는 CCD 카메라와, ⅳ)상기 CCD 카메라의 후방에 설치되고, 상기 제어기의 신호에 따라 저질의 폐내화물 입자들에게만 압축 공기를 분사하는 에어 노즐과, ⅴ)상기 에어 노즐에 의해 낙하되는 저질의 폐내화물 입자들을 수용하는 제1 수용용기와, 상기 에어 노즐에 간섭받지 않고 상기 컨베이어 벨트의 주행력에 의해 일정 간격 더 비행하여 낙하되는 양질의 폐내화물 입자들을 수용하는 제2 수용용기로서 이루어지는 용기부재를 포함한다.
폐내화물, 재활용, CCD 카메라, 색체, 선별, 에어 노즐

Description

폐내화물 자동 선별장치 {AUTOMATIC MACHINE FOR SORTING SPENT REFRACTORY}
본 발명의 예시적인 실시예는 분쇄된 폐내화물의 재활용을 위한 자동 선별장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분쇄된 폐내화물의 입자들 중, 열화에 따른 색채로서 양질 또는 저질의 입자로 구분하여 선별함으로써, 양질의 입자들만 모아서 재활용이 가능하도록 한 폐내화물 자동 선별장치에 관한 것이다.
일반적으로, 내화물은 고온의 슬래그, 용융금속, 용융시멘트 클링커 등에 대하여 내침식성, 내열성, 내화학성이 우수하기 때문에 제강공정, 비철금속 야금 및 시멘트 공정 등의 노(furnace) 내벽용으로 많이 사용되고 있다.
이러한 내화물은, 내화도에 따라 다소 차이가 있지만 주로 실리카, 알루미나, 마그네시아 등 다양한 성분이 함유되어 있으며, 그 함유 특성에 따라 세분화된 용도로 사용될 수 있다.
이와 같이 노의 내벽용으로 장기간 사용되어진 내화물은 가동면으로부터 조금씩 부식이 이루어지게 되며, 열화가 많이 이루어지게 되어 그 수명을 다하게 되면, 중장비 등으로 노체로부터 해체된다.
최근에는, 환경보존 및 자원활용의 극대화, 전세계적인 자원의 무기화 등으 로 인하여 폐자원의 재활용은 매우 중요한 기술 분야로 인식되고 있으며, 폐자원의 재활용 기술은 국가의 경쟁력 강화를 위해 매우 장려되고 있는 실정이다.
이에, 상기한 폐내화물을 침식되어 조성이 변한 부분 (저질부, 低質部)와 침식되지 않아 원래의 조성을 유지하고 있는 (양질부, 良質部)로 분리하여, 내화물 제조용 원료 또는 철강용 부자재로 재활용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
특히, 일본공개특허 제2008-687호(내화원료의 선별방법)에서는 분쇄된 내화물의 입자들을 색채로서 선별하여 고순도의 내화물을 선별하도록 하는 수단이 제시되어 있다.
그러나, 일본공개특허의 경우, 분쇄된 내화물의 입자들 중, 저질 폐내화물 입자와 양질 폐내화물 입자가 한꺼번에 뒤썩여서 CCD카메라를 통과할 경우, 정확하게 저질 폐내화물만을 분사노즐로서 분리해내기에는 현실적으로 매우 어려운 문제점이 있다.
즉, 컨베이어 벨트를 통과하는 복수의 내화물 입자들 중, 양질 폐내화물 입자가 상대적으로 크고, 상대적으로 작은 저질 폐내화물 입자가 상기 양질 폐내화물 입자에 근접하여 CCD 카메라를 통과하게 될 경우, 입자가 큰 양질 폐내화물 입자에 의해 입자가 작은 저질 폐내화물 입자를 구분하지 못하여 정확하게 선별해내지 못하게 될 우려가 있었다.
특히, 전체적으로 컨베이어 벨트를 통과하는 내화물의 입자들이 미세하게 작을 경우, CCD 카메라를 통과하는 입자들의 간격이 더욱 좁아질 가능성이 크며, 이에 따라 역시 저순도의 내화물 입자와, 고순도의 내화물 입자를 정확히 구분하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, CCD 카메라를 통과하게 되는 폐내화물 입자들의 간격을 일정하게 유지시켜 줌으로써, 양질(良質)과 저질(低質)의 폐내화물을 보다 정확하게 구분하여 선별할 수 있도록 한 폐내화물 자동 선별장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 폐내화물 자동 선별장치는, ⅰ)일정 직경의 크기로 분쇄된 다수의 폐내화물 입자들을 공급하는 호퍼와, ⅱ)상기 호퍼에 의해 공급된 다수의 폐내화물 입자들을 일정 속도로 이송시키기 위해, 표면에 전후 좌우로 일정 간격마다 상기 폐내화물 입자들을 수용할 수 있는 인입홈들이 형성된 컨베이어 벨트와, ⅲ)상기 컨베이어 벨트의 끝단과 일정 간격 이격된 위치의 상부 또는 하부에 설치되어 그 하부 또는 상부를 통과하게 되는 폐내화물 입자들의 색채를 촬영하고 그 촬영 정보를 제어기로 송신하는 CCD 카메라와, ⅳ)상기 CCD 카메라의 후방에 설치되고, 상기 제어기의 신호에 따라 저질의 폐내화물 입자들에게만 압축 공기를 분사하는 에어 노즐과, ⅴ)상기 에어 노즐에 의해 낙하되는 저질의 폐내화물 입자들을 수용하는 제1 수용용기와, 상기 에어 노즐에 간섭받지 않고 상기 컨베이어 벨트의 주행력에 의해 일정 간격 더 비행하여 낙하되는 양질의 폐내화물 입자들을 수용하는 제2 수용용기로서 이루어지는 용기부재를 포함한다.
상기 폐내화물 자동 선별장치에 있어서, 상기 에어 노즐은 상기 컨베이어 벨트의 폭 방향을 따라 상기 인입홈들의 세로열 개수에 대응하게 설치될 수 있다.
상기 폐내화물 자동 선별장치는, 상기 CCD 카메라의 주변에 구성되어 상기 폐내화물 입자들로 조명광을 조사하는 조명등을 더 포함할 수 있다.
상기 폐내화물 자동 선별장치에 있어서, 상기 CCD 카메라는 통과되는 폐내화물 입자들을 사이에 두고 상하 측에 각각 설치될 수 있다.
상기 폐내화물 자동 선별장치는, 상기 CCD 카메라를 통과하는 폐내화물 입자들을 사이에 두고, 상기 CCD 카메라가 설치된 반대편 부위에 구성되어 폐내화물의 저면을 반사시키기 위한 반사판을 더 포함할 수 있다.
상기 폐내화물 자동 선별장치는, 상기 컨베이어 벨트가 초당 2m의 속도로 이송될 수 있다.
상기 폐내화물 자동 선별장치에 있어서, 상기 인입홈들은 전후 좌우로 각각 10mm 내외 만큼 이격된 상태로 정렬되게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, CCD 카메라를 통과하게 되는 폐내화물 입자들의 간격이 일정하게 유지됨으로써, 양질과 저질의 폐내화물 입자가 보다 정확하게 구분되어 선별될 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
즉, 상기 CCD 카메라를 통과하게 되는 폐내화물 입자들이 컨베이어 벨트의 인입홈들에 의해 일정간격 벌어진 상태를 유지하게 됨으로써, CCD 카메라가 일일이 낱개씩의 폐내화물 입자들을 촬영할 수 있게 되는 바, 양질과 저질의 폐내화물 입 자를 보다 정확하게 구분하여 선별할 수 있게 되는 매우 유용한 효과가 제공된다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 폐내화물 자동 선별장치의 개략적인 구성을 나타낸 단면 구성도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 개략적인 사시도로서, 도 2a는 폐내화물 입자가 이송되기 전의 사시도, 도 2b는 폐내화물 입자가 이송되는 상태의 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 폐내화물 자동 선별장치(10)는 제강공정, 비철금속 야금 및 시멘트 공정 등의 노(furnace) 내벽용으로 사용되어진 폐내화물을 재활용하기 위해 사용된다.
본 실시예에 따른 상기 폐내화물 자동 선별장치(10)는 분쇄된 폐내화물의 입자들을 열화에 따른 색채로서 양질 또는 저질의 입자로 구분하여 자동 선별할 수 있는 구조로서 이루어진다.
여기서, 상기 분쇄된 폐내화물 입자들은 직경 3~5mm 내외로서 분쇄된 것이 바람직하며, 열화에 따른 색체로서 양질의 폐내화물 입자들(2a)과 저질의 폐내화물 입자들(2b)로 구분할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 폐내화물 자동 선별장치(10)는 기본적으로, 호퍼(20)와, 컨베이어 벨트(30)와, CCD 카메라(40)(Charge-Coupled Device camera, CCD camera)와, 에어 노즐(50)과, 용기부재(60, 70)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.
상기에서, 호퍼(20)는 언급한 바와 같이 직경 3~5mm 내외로 분쇄된 다수의 폐내화물 입자들(2: 이하에서는 편의상 "폐내화물 입자" 라고 한다)을 수용하고 배출할 수 있는 구조로서 이루어진다.
본 실시예에서, 상기 컨베이어 벨트(30)는 호퍼(20)의 저부에 구성되며, 별도의 프레임(도면에 도시되지 않음)에 무한궤도 상으로 주행 가능하게 설치되며, 바람직하게는 초당 2m 정도의 속도로 이송 가능하게 구성된다.
여기서, 상기 컨베이어 벨트(30)는 한 쌍의 풀리(34)에 의해 무한궤도 상으로 주행 가능하게 구성되는 바, 한 쌍의 풀리(34) 중 어느 하나에 모터의 구동력이 제공됨으로써 주행이 이루어진다.
그리고, 상기 컨베이어 벨트(30)의 표면에는 계란판과 같이 다수의 인입홈(32)들이 정렬되게 형성되어 있다.
이 경우, 상기 인입홈들(32)은 폐내화물 입자들(2) 즉, 양질의 폐내화물 입자(2a) 및 저질의 폐내화물 입자(2b)가 인입될 수 있는 요홈으로서 형성되며, 컨베이어 벨트(30)의 표면에서 전후, 좌우로 일정 간격(바람직하게는 대략 10mm 정도) 이격되게 형성된다.
즉, 상기 인입홈들(32)은 컨베이어 벨트(30)의 길이 방향(주행 방향)에 따른 다수의 가로열 및 그 컨베이어 벨트(30)의 폭 방향에 따른 다수의 세로열로 배열된다.
본 실시예에서, 상기 CCD 카메라(40)는 컨베이어 벨트(30)의 끝단과 일정 간격 이격된 위치의 상부 또는 하부, 바람직하게는 상부에 설치된다.
상기 CCD 카메라(40)는 컨베이어 벨트(30)가 주행함으로써 인입홈들(32)로부터 관성에 의해 일정 거리 만큼 비행하게 되는 폐내화물 입자들(2)을 촬영하고, 그 폐내화물 입자들(2)의 색채를 판독하게 되는 기능을 하게 된다.
즉, 상기 CCD 카메라(40)는 이의 하부를 연속적으로 날아서 통과하게 되는 폐내화물 입자들(2)을 촬영하고, 그 촬영 정보를 제어기(도면에 도시되지 않음)로 출력한다.
여기서, 상기 제어기(도면에 도시되지 않음)는 CCD 카메라(40)로부터 제공되는 촬영 정보로부터 폐내화물 입자들(2)의 색채를 판독하고, 열화에 의해 침식되어 검은 색상을 띠는 저질의 폐내화물 입자들(2b) 만을 선별하게 된다.
한편, 상기 CCD 카메라(40)의 양측에는 폐내화물 입자들(2)로 조명광을 조사하는 조명등(42)이 설치될 수 있다. 이러한 조명등(42)은 폐내화물 입자(2)들을 밝게 비춰 CCD 카메라(40)로 하여금 폐내화물 입자들(2)을 보다 선명하게 촬영할 수 있게 한다.
그리고, 상기 CCD 카메라(40)를 통과하는 폐내화물 입자들(2)을 사이에 두고 그 CCD 카메라(40)가 설치된 반대편 부위에는 폐내화물 입자들(2)의 저부를 반사시켜서 상부와 하부가 모두 촬영될 수 있도록 함은 물론 조명등(42)에 의한 빛을 반사시켜 CCD 카메라(40)가 폐내화물 입자들(2)을 보다 선명하게 촬영할 수 있게 하는 반사판(44)이 구성될 수도 있다.
이 경우, 본 실시예에서는 상기 반사판(44)을 대신하여 폐내화물 입자들(2)의 상부와 하부에 각각 CCD 카메라(40)와 조명등(42)이 설치될 수도 있다.
본 실시예에서, 상기 에어 노즐(50)은 CCD 카메라(40)의 후방에 설치되는 바, 제어기(도면에 도시되지 않음)의 제어 신호에 따라 압축 공기를 분사하여 컨베이어 벨트(30)의 주행력에 의해 비행하는 폐내화물 입자들(2) 중, 저질의 폐내화물 입자(2b) 만을 압축 공기의 분사 압력으로서 아래로 낙하시키기는 기능을 하게 된다.
여기서, 상기 에어 노즐(50)은 복수 개로서 구비되며, 바람직하게는 컨베이어 벨트(30)에 있어 인입홈들(32)의 세로열 개수에 대응하게 설치되며, 압축 공기를 저장하는 에어 탱크(도면에 도시되지 않음)와 각각 연결된다.
본 실시예에서, 상기 용기부재(60, 70)는 CCD 카메라(40)의 촬영 정보에 따 라 선별된 양질의 폐내화물 입자들(2a)과 저질의 폐내화물 입자들(2b)을 각각 수용하기 위한 것이다.
상기 용기부재(60, 70)는 에어 노즐(50)에 의해 수직 낙하하는 저질의 폐내화물 입자(2b)들을 수용하기 위한 제1 수용용기(60)와, 에어 노즐(50)에 간섭받지 않고 컨베이어 벨트(30)의 주행력에 따른 관성으로 비행하여 자유 낙하에 의해 떨어지게 되는 양질의 폐내화물 입자들(2a)을 수용하기 위한 제2 수용용기(70)를 포함하여 이루어진다.
이 경우, 상기 제1 및 제2 수용용기(60, 70)는 일체로서 상호 연결되게 구성되는 바, 하나의 용기 중앙에 격판이 설치됨으로써 각각 구획되고, 저질의 폐내화물 입자(2b)들과 양질의 폐내화물 입자들(2a)을 각각 수용할 수 있는 수용 공간을 형성하고 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 폐내화물 자동 선별장치(10)의 작동을 상세하게 설명하기로 한다.
우선, 본 실시예에서는 일정 직경(3~5mm)으로 분쇄된 폐내화물 입자들(2)을 호퍼(20)로 공급하여, 폐내화물 입자들(2)을 적당량씩 컨베이어 벨트(30)의 표면으로 공급한다.
이때, 상기 컨베이어 벨트(30)는 초당 2m의 속도로 이송이 이루어지도록 풀리(34)들이 회전되는 상태이며, 이에 따라 컨베이어 벨트(30) 표면으로 공급되는 폐내화물 입자들(2)은 순차적으로 표면에 정렬되게 형성된 인입홈들(32)에 각각 인입이 이루어지게 된다.
이때, 상기 컨베이어 벨트(30)의 표면에 형성된 인입홈(32)들은 각각 전후좌우로 10mm 정도 간격으로 형성되어 있는 바, 컨베이어 벨트(30)에 의해 이송되는 폐내화물 입자들(2)은 인입홈들(32)의 간격 즉, 10mm 내외의 간격을 두고 전방으로 이송이 이루어지게 된다.
따라서, 상기 컨베이어 벨트(30)의 주행 속도에 따른 관성력으로 컨베이어 벨트(30)의 인입홈들(32)을 벗어나서 비행하게 되는 폐내화물 입자(2)들은 일정간격(10mm 내외)으로 벌어진 상태에서 CCD 카메라(40)를 통과하게 되고, CCD 카메라(40)는 복수의 폐내화물 입자(2)들을 촬영하고, 그 촬영 정보를 제어기(도면에 도시되지 않음)으로 출력한다.
그러면, 상기 제어기(도면에 도시되지 않음)는 CCD 카메라(40)로부터 제공되는 촬영 정보로부터 폐내화물 입자들(2)의 색채를 판독하고, 패내화물 입자(2)들 중, 침식되어 일부 또는 전부가 검게 그을린 저질의 폐내화물 입자(2b) 만을 선별하게 된다.
이렇게 제어기를 통해 저질의 폐내화물 입자들(2b)을 선별한 경우, 에어 노즐(50)은 압축 공기를 분하게 되는 바, 이로 인해 상기 저질의 폐내화물 입자(2b)는 에어 노즐(50)로부터 분사되는 압축 공기에 의해 강제적으로 낙하되어 제1 수용용기(60)로 수용된다.
그리고, 제어기를 통해 전체의 색상이 밝은 양질의 폐내화물 입자(2a)를 선별한 경우, 제어기는 에어 노즐(50)로부터 분사되는 압축 공기를 차단하게 되는 바, 이를 통해 양질의 폐내화물 입자(2a)는 컨베이어 벨트(30)의 주행에 따른 관성 에 따라 조금 더 비행한 후, 자유 낙하하며 제2 수용용기(70)로 수용된다.
따라서, 본 실시예에서는 분쇄된 폐내화물 입자들(2)을 CCD 카메라(40)를 통해 촬영하고 그 촬영 정보에 따라 폐내화물 입자들(2)을 색채로서 양질 또는 저질의 입자로 구분하여 선별하고, 저질의 폐내화물 입자(2b)를 에어 노즐(50)을 통해 제1 수용용기(60)에 저장하고, 양질의 폐내화물 입자(2a)를 자체의 자유 낙하에 의해 제2 수용용기(70)에 저장할 수 있게 되는 것이다.
이로써, 본 실시예에서는 폐내화물 입자들(2) 중에서 양질의 폐내화물 입자(2a)와 저질의 폐내화물 입자(2b)를 보다 정확하게 구분하여 선별할 수 있고, 양질의 폐내화물 입자들(2a) 만을 모아서 재활용할 수 있게 된다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 폐내화물 자동 선별장치의 개략적인 구성을 나타낸 단면 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 개략적인 사시도로서, 도 2a는 폐내화물 입자가 이송되기 전의 사시도, 도 2b는 폐내화물 입자가 이송되는 상태의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>
2, 2a, 2b... 폐내화물 입자 10... 선별장치
20... 호퍼 30... 컨베이어 벨트
32... 인입홈 40... CCD 카메라
42... 조명등 44... 반사판
50... 에어 노즐 60... 제1 수용용기
70... 제2 수용용기

Claims (7)

  1. 일정 직경의 크기로 분쇄된 다수의 폐내화물 입자들을 공급하는 호퍼;
    상기 호퍼에 의해 공급된 다수의 폐내화물 입자들을 일정 속도로 이송시키기 위해, 표면에 전후 좌우로 일정 간격마다 상기 폐내화물 입자들을 수용할 수 있는 인입홈들이 형성된 컨베이어 벨트;
    상기 컨베이어 벨트의 끝단과 일정 간격 이격된 위치의 상부 또는 하부에 설치되어 그 하부 또는 상부를 통과하게 되는 폐내화물 입자들의 색채를 촬영하고 그 촬영 정보를 제어기로 송신하는 CCD 카메라;
    상기 CCD 카메라의 후방에 설치되고, 상기 제어기의 신호에 따라 저질의 폐내화물 입자들에게만 압축 공기를 분사하는 에어 노즐; 및
    상기 에어 노즐에 의해 낙하되는 저질의 폐내화물 입자들을 수용하는 제1 수용용기와, 상기 에어 노즐에 간섭받지 않고 상기 컨베이어 벨트의 주행력에 의해 일정 간격 더 비행하여 낙하되는 양질의 폐내화물 입자들을 수용하는 제2 수용용기로서 이루어지는 용기부재를 포함하는 폐내화물 자동 선별장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에어 노즐은,
    상기 컨베이어 벨트의 폭 방향을 따라 상기 인입홈들의 세로열 개수에 대응하게 설치되는 폐내화물 자동 선별장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 CCD 카메라의 주변에 구성되어 상기 폐내화물 입자들로 조명광을 조사하는 조명등을 더 포함하는 폐내화물 자동 선별장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 CCD 카메라는 통과되는 폐내화물 입자들을 사이에 두고 상하 측에 각각 설치되는 폐내화물 자동 선별장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 CCD 카메라를 통과하는 폐내화물 입자들을 사이에 두고, 상기 CCD 카메라가 설치된 반대편 부위에 구성되어 폐내화물의 저면을 반사시키기 위한 반사판을 더 포함하는 폐내화물 자동 선별장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 컨베이어 벨트가 초당 2m의 속도로 이송되는 폐내화물 자동 선별장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 인입홈들은 전후 좌우로 각각 10mm 내외 만큼 이격된 상태로 정렬되게 형성되는 폐내화물 자동 선별장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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