JP7389679B2 - Stirring shaft and heat exchange device equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、撹拌羽根を有する撹拌軸及びそれを備えた熱交換装置に関する。 The present invention relates to a stirring shaft having stirring blades and a heat exchange device equipped with the same.
従来、スクリュシャフトの円柱状の回転軸の外周上に撹拌羽根を有し、スクリュシャフト内に熱媒体を流通させて被処理物を加熱しながら被処理物を撹拌する撹拌軸が知られている。この種の撹拌軸では、中心部だけでなく、撹拌羽根内にも熱媒体を流通させないと、撹拌羽根の先端が適切な温度まで昇温されるのに時間がかかる。このため、撹拌羽根を伝熱面積として考慮できないことから、熱交換装置の熱交換率が低くなってしまう。 Conventionally, a stirring shaft has been known that has a stirring blade on the outer periphery of a cylindrical rotating shaft of a screw shaft, and stirs the object to be processed while heating the object by circulating a heat medium through the screw shaft. . In this type of stirring shaft, unless a heat medium is allowed to flow not only in the center but also in the stirring blade, it takes time for the tip of the stirring blade to be heated to an appropriate temperature. For this reason, since the stirring blade cannot be considered as a heat transfer area, the heat exchange efficiency of the heat exchange device becomes low.
そこで、特許文献1のように、熱媒体流路として、回転軸の中心に軸方向に直線状に延びる軸側流路と、この軸側流路に半径方向に延びる連結路を介して連続し、螺旋羽根に沿って延びる羽根側流路とを設けるものが知られている。
Therefore, as in
しかしながら、特許文献1のように、一体に形成した撹拌羽根の内部に螺旋状に連続する流通路を形成するようにスクリュシャフトを製造するのは、容易ではない。
However, as in
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、比較的簡単な構成で撹拌羽根の先端まで熱媒体を確実に流通させて熱交換率を向上させることにある。 The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to improve the heat exchange efficiency by reliably circulating a heat medium to the tip of the stirring blade with a relatively simple configuration. .
上記の目的を達成するために、第1の発明では、内部に熱媒体を流通させる熱媒体流路が形成され、外周に撹拌羽根が設けられた撹拌軸を対象とし、
上記撹拌軸は、
円柱状軸部と、
上記円柱状軸部の軸心を通る中央流路と、
上記円柱状軸部の外周よりも半径方向外側に延び、軸方向に互いに間隔をあけて設けられる複数の撹拌羽根と、
上記撹拌羽根に設けられ、一端が上記中央流路に連通し、上記撹拌羽根の内部を通って他端が上記中央流路に連通する羽根側流路と、
上記中央流路に挿入され、一端が上記中央流路に連通し、他端から熱媒体が供給され又は排出される熱媒体給排路を軸心に有し、上記中央流路を、上記撹拌羽根に対応する位置で上流側と下流側とで仕切って上流側を上記羽根側流路の一端に連通させ下流側を上記羽根側流路の他端に連通させる管状の仕切り部材とを備えている。
In order to achieve the above object, the first invention targets a stirring shaft in which a heat medium flow path for circulating a heat medium is formed and stirring blades are provided on the outer periphery,
The above stirring shaft is
a cylindrical shaft;
a central flow path passing through the axis of the cylindrical shaft;
a plurality of stirring blades extending radially outward from the outer periphery of the cylindrical shaft portion and spaced apart from each other in the axial direction;
a blade-side channel provided in the stirring blade, one end of which communicates with the central channel, and the other end of which passes through the interior of the stirring blade and communicates with the central channel;
The central flow path is inserted into the center flow path, has a heat medium supply/discharge path at its axis, one end communicating with the center flow path, and a heat medium being supplied or discharged from the other end; and a tubular partition member that partitions an upstream side and a downstream side at a position corresponding to the blade, and communicates the upstream side with one end of the blade side flow path and the downstream side with the other end of the blade side flow path. There is.
上記の構成によると、仕切り部材を、軸心を通る中央流路に設けて内部流路(送り流路又は戻り流路)を確保しながら、中央流路を仕切って撹拌羽根の羽根側流路に熱媒体を流通させるように構成しているので、撹拌羽根の先端にまで熱媒体を強制的に流通させることができ、熱媒体が確実かつ効率よく流通する。 According to the above configuration, the partition member is provided in the central flow path passing through the axis to ensure an internal flow path (feed flow path or return flow path), and partition the central flow path to create a flow path on the blade side of the stirring blade. Since the heating medium is configured to flow through the stirring blade, the heating medium can be forced to flow even to the tips of the stirring blades, and the heating medium can flow reliably and efficiently.
第2の発明では、第1の発明において、
上記仕切り部材は、上記中央流路に挿入可能な程度に該中央流路の内径よりも小さな外径を有し、上記撹拌羽根に対応する部分において、上記羽根側流路を上記中央流路の内周面と該仕切り部材の外周面との間で、上流側と下流側とに仕切るリブ部を備えている。
In the second invention, in the first invention,
The partition member has an outer diameter smaller than the inner diameter of the central flow path to such an extent that it can be inserted into the central flow path, and in a portion corresponding to the stirring blade, the blade-side flow path is connected to the central flow path. A rib portion is provided between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the partition member to partition into an upstream side and a downstream side.
上記の構成によると、リブ部を備えた仕切り部材を中央流路に挿入することで、熱媒体は羽根側流路を必ず通ることになり、撹拌羽根の羽根側流路に確実に熱媒体を流通させることができる。 According to the above configuration, by inserting the partition member with the rib portion into the central flow path, the heat medium always passes through the blade side flow path, and the heat medium is reliably passed through the blade side flow path of the stirring blade. It can be distributed.
第3の発明では、第2の発明において、
上記リブ部は、上記仕切り部材の外周における上記撹拌羽根に対応する部分に軸心方向に対して傾斜するように傾けられて設けられた周方向に連続する突条よりなる。
In the third invention, in the second invention,
The rib portion is formed of a circumferentially continuous protrusion provided at a portion of the outer periphery of the partition member corresponding to the stirring blade so as to be inclined with respect to the axial direction.
上記の構成によると、仕切り部材の適切な位置にリブ部を容易に形成することができる。 According to the above configuration, the rib portion can be easily formed at an appropriate position on the partition member.
第4の発明では、第1から第3のいずれか1つの発明において、
上記羽根側流路の少なくとも一部は、上記撹拌羽根に機械加工されたキリ孔で構成されている。
In a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
At least a portion of the blade-side flow path is constituted by a drilled hole machined into the stirring blade.
上記の構成によると、キリ孔加工を用いれば、比較的容易かつ確実に撹拌羽根に羽根側流路を形成することができる。 According to the above configuration, the blade-side flow path can be formed in the stirring blade relatively easily and reliably by using the drill hole processing.
第5の発明では、第4の発明において、
上記撹拌羽根は、一対の上記キリ孔が露出する被連結面に連結される連結面に該一対のキリ孔を連通させる溝部が形成された先端部を有する。
In the fifth invention, in the fourth invention,
The agitating blade has a distal end portion in which a connecting surface that is connected to a connecting surface from which the pair of through holes are exposed is formed with a groove that communicates the pair of through holes.
上記の構成によると、羽根側流路を形成するための一対のキリ孔を設けた場合、キリ孔を塞ぐ必要があるが、これら一対のキリ孔を塞ぐ先端部の連結面に被連結面に露出する一対のキリ孔に連通する溝部を予め形成しておくことで、キリ孔を塞ぎながら羽根側流路を形成できるので、比較的簡易な方法で撹拌羽根を製造可能となる。 According to the above configuration, when a pair of through holes are provided to form a flow path on the blade side, it is necessary to close the through holes. By forming in advance a groove that communicates with the pair of exposed through holes, the blade side flow path can be formed while blocking the through holes, so that the stirring blade can be manufactured by a relatively simple method.
第6の発明では、第1から第5のいずれか1つの発明において、
上記撹拌軸に連結され、上記中央流路及び上記熱媒体給排路の一方に熱媒体を供給し、上記中央流路及び上記熱媒体給排路の他方から戻ってきた熱媒体を回収するスイベルジョイントと、
上記撹拌軸を回転可能に支持するケーシングと、
上記熱媒体を、上記スイベルジョイントを介して供給及び回収する熱媒体循環装置とを備え、
上記仕切り部材は、上記スイベルジョイントの内管に連結され、上記撹拌軸と回転一体に設けられている。
In a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
A swivel that is connected to the stirring shaft and supplies a heat medium to one of the central flow path and the heat medium supply/discharge path, and recovers the heat medium returned from the other of the central flow path and the heat medium supply/discharge path. joint and
a casing that rotatably supports the stirring shaft;
a heat medium circulation device that supplies and recovers the heat medium via the swivel joint;
The partition member is connected to the inner tube of the swivel joint, and is provided to rotate integrally with the stirring shaft.
上記の構成によると、仕切り部材が撹拌軸と一緒に回転するので、撹拌軸が回っても仕切り部材との位置関係は変わらないため、撹拌羽根の先端まで熱媒体を流通させることができる。このため、熱交換率の高い商品性の高い熱交換装置が得られる。 According to the above configuration, since the partition member rotates together with the stirring shaft, the positional relationship with the partition member does not change even if the stirring shaft rotates, so that the heat medium can be circulated to the tip of the stirring blade. Therefore, a highly marketable heat exchange device with a high heat exchange rate can be obtained.
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な構成で撹拌羽根の先端まで熱媒体を確実に流通させて熱交換率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the heat exchange rate can be improved by reliably circulating the heat medium to the tip of the stirring blade with a relatively simple configuration.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
図2に本願発明に係る熱交換装置としての混練機10を示し、この混練機10は、例えば、密閉箱状のケーシング1を有し、このケーシング1の一端上部に被処理物(原料)Aの供給口2が設けられ、他端下部に排出口3が設けられた連続混練機である。また、ケーシング1の外周にはジャケット4が形成されており、公知の熱媒体循環装置20によって熱媒体Cが流通可能となっている。
FIG. 2 shows a
図3にも拡大して示すように、ケーシング1には、図示しないモータにより回転可能に例えば一対の撹拌軸50が支持されている。例えば、一端側が軸受17により軸支されるとともに、上記モータが接続され、他端は、軸受17に軸支されると共に、熱媒体循環装置20からの熱媒体Cを供給及び回収するスイベルジョイント14が接続されている。撹拌軸50のスイベルジョイント14側端部には、例えば1個の逆送り用スクリュパドル16が外嵌されている。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, for example, a pair of
撹拌軸50のモータ側には、順送り用スクリュパドル18が複数個外嵌されている。この順送り用スクリュパドル18の形状は特に限定されない。上記逆送り用スクリュパドル16は、順送り用スクリュパドル18を、逆方向に取り付けたものでもよい。
A plurality of
図1及び図3にも示すように、撹拌軸50は、内部に熱媒体循環装置20からの熱媒体Cを流通させる熱媒体流路が形成され、外周に被処理物Aを撹拌するための撹拌羽根53が設けられている。熱媒体流路は、後述する中央流路52、羽根側流路54及び熱媒体給排路55bよりなる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
具体的には、図1に示すように、撹拌軸50は、円柱状軸部51と、円柱状軸部51の軸心を通る中央流路52とを備えている。円柱状軸部51の長手方向中央部分には、図3に示すように、円柱状軸部51の外周よりも半径方向外側に延び、軸方向に互いに間隔をあけて設けられる複数の撹拌羽根53が突出形成されている。撹拌羽根53には、一端が中央流路52に連通し、撹拌羽根53の内を通って他端が中央流路52に連通する羽根側流路54が形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
図3及び図4に拡大して示すように、撹拌羽根53は、例えば軸心方向から見て角部が斜めに面取りされた正三角形状であり、その面取りされた部分にスクレーパ53aが締結又は溶接されている。羽根側流路54は、その内部に六角形状に形成されている。撹拌羽根53のスクレーパ53aは、ケーシング1の内周面、及び、他の撹拌手段の撹拌羽根53の外周面と近接して回転し、内周面及び外周面に付着した付着物を掻き取ることができるように構成されている。
As shown enlarged in FIGS. 3 and 4, the stirring
例えば、図4に拡大して示すように、羽根側流路54は、円柱状軸部51から一体に突出する六角形状部分53bに加工された複数のキリ孔54a,54bを含み、三角形状の面取りされた角部の被連結面53dに露出した一対のキリ孔54bを塞ぐように溶接され
る三角形状の先端部53cの連結面53eに予めエンドミル等により加工された直線状の溝部54cが、これら一対のキリ孔54bとそれぞれ連通することで構成されている。このようにキリ孔加工、溝加工及び溶接で、比較的容易に撹拌羽根53に羽根側流路54を形成することができる。
For example, as shown in an enlarged view in FIG. 4, the blade-
図1及び図5に示すように、中央流路52には、中空軸状(管状)の仕切り部材55が挿入されている。仕切り部材55は、例えば、スイベルジョイント14の内管19に溶接で連結されて撹拌軸50と回転一体に支持されている。この仕切り部材55は、内管19の内部に連通する熱媒体給排路55bを軸心に有し、その一端がスイベルジョイント14に接続されて熱媒体Cが供給され、開放された他端から熱媒体Cを排出するように構成されている。仕切り部材55は、中央流路52に挿入され、中央流路52を、撹拌羽根53に対応する位置で上流側と下流側とで仕切って上流側を羽根側流路54を構成するキリ孔54aの一端54dに連通させ下流側を羽根側流路54を構成するキリ孔54aの他端54eに連通させる役割を有する。
As shown in FIGS. 1 and 5, a hollow shaft-shaped (tubular)
具体的には図5に拡大して示すように、仕切り部材55は、中央流路52の内径よりも若干小さな外径を有し、撹拌羽根53に対応する部分に羽根側流路54を中央流路52の内周面と、仕切り部材55の外周面との間で、上流側と下流側とに仕切るリブ部55aを備えている。リブ部55aは、仕切り部材55の外周における撹拌羽根53に対応する部分に軸心方向に対して傾斜するように傾けられて設けられた周方向に連続する突条よりなる。例えば、中央流路52内に仕切り部材55を挿入できるように、リブ部55aと中央流路52の内周面との間のクリアランスを例えば0.5mm~1mm程度確保するとよい。リブ部55aは、丸パイプから切削し、又は、適切な位置に板部材を溶接することにより、適切な位置に容易に形成することができる。
Specifically, as shown in an enlarged view in FIG. A
次に、本実施形態に係る撹拌軸50の作動について説明する。
Next, the operation of the stirring
供給口2よりケーシング1内に原料Aを供給すると、原料Aは順送り用スクリュパドル18の送り作用により、排出口3側に向かって送られ、撹拌羽根53の回転による混練作用を受けて、加熱されながら十分に混練された後、排出口3から製品(混練被処理物)Bとして排出される。このとき、原料Aの供給量を調整して、加熱度合を調節する。なお、熱媒体Cは、加熱だけでなく、冷却のために使用されてもよい。
When the raw material A is supplied into the
この間、ケーシング1には、図示省略した出入口よりジャケット4内に熱媒体Cが循環され、原料Aを加熱又は冷却する。また、図5に示すように、スイベルジョイント14から内管19を通って熱媒体給排路55bにも熱媒体Cが供給され、中央流路52の奥深くから、仕切り部材55の外周を通って再び、スイベルジョイント14に戻り、熱媒体循環装置20に返送される。
During this time, the heat medium C is circulated into the
このとき、仕切り部材55が中央流路52に撹拌軸50と回転一体に挿入され、リブ部55aが羽根側流路54の半径方向内側の同じ位置に配置されているので、図4及び図5に拡大して示すように、中央流路52の奥深くから、仕切り部材55の外周に沿って流れてきた熱媒体Cは、リブ部55aに誘導されて羽根側流路54の一端54dに流れ込み、キリ孔54a、溝部54c及びキリ孔54bを通って他端54eに至る。そして再びリブ部55aによって下流側へ誘導され、次のリブ部55aに向かって仕切り部材55の外周に沿って進む。
At this time, the
このように熱媒体Cを羽根側流路54にも強制的に流すようにすることで、円柱状軸部51の外周だけでなく、撹拌羽根53の表面が熱伝達面となって、効果的に熱が伝達される。
By forcing the heat medium C to flow also into the blade-
本実施形態では、仕切り部材55を、軸心を通る中央流路52に設けて熱媒体給排路55b(送り流路)を確保しながら、中央流路52を仕切って撹拌羽根53の羽根側流路54に熱媒体Cを流通させるように構成しているので、撹拌羽根53の先端にまで熱媒体Cを強制的に流通させることができ、熱媒体Cが効率よく流通する。
In this embodiment, the
したがって、本実施形態に係る撹拌軸50によると、比較的簡単な構成で撹拌羽根53の先端まで熱媒体Cを確実に流通させて熱交換率を向上させることができる。これにより、熱交換率の高い商品性の高い混練機10が得られる。
Therefore, according to the stirring
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
(Other embodiments)
The present invention may have the following configuration for the above embodiment.
すなわち、上記実施形態では、混練機10において、撹拌軸50を2本平行に並べているが、撹拌軸50は、1本のみで使用されてもよい。
That is, in the above embodiment, two stirring
上記実施形態では、仕切り部材55の内部にスイベルジョイント14から供給される熱媒体Cを熱媒体給排路55bを通して中央流路52内に供給するようにしているが、中央流路52内に供給され、仕切り部材55の外周に沿いながら羽根側流路54を通ってモータ側へ流れた熱媒体Cを、仕切り部材55の熱媒体給排路55bを通してスイベルジョイント14側へ排出するようにしてもよい。
In the above embodiment, the heat medium C supplied from the swivel joint 14 into the
上記実施形態では、撹拌羽根53は、側面視三角形状であり、その先端にスクレーパ53aを有するが、その形状は特に限定されず、三角おにぎり型等でもよい。
In the above embodiment, the stirring
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Note that the above embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, or uses.
1 ケーシング
2 供給口
3 排出口
4 ジャケット
10 混練機(熱交換装置)
14 スイベルジョイント
16 逆送り用スクリュパドル
17 軸受
18 順送り用スクリュパドル
19 内管
20 熱媒体循環装置
50 撹拌軸
51 円柱状軸部
52 中央流路
53 撹拌羽根
53a スクレーパ
53b 六角形状部分
53c 先端部
53d 被連結面
53e 連結面
54 羽根側流路
54a,54b キリ孔
54c 溝部
54d 一端
54e 他端
55 仕切り部材
55a リブ部
55b 熱媒体給排路
A 原料
B 製品
C 熱媒体
1 Casing
2 Supply port
3 Outlet
4 Jacket
10 Kneader (heat exchange device)
14 Swivel joint
16 Screw paddle for reverse feed
17 Bearing
18 Screw paddle for progressive feeding
19 Inner tube
20 Heat medium circulation device
50 Stirring shaft
51 Cylindrical shaft part
52 Central channel
53 Stirring blade
53a scraper
53b Hexagonal part
53c Tip
53d Connected surface
53e Connecting surface
54 Vane side flow path
54a, 54b drill hole
54c Groove
54d one end
54e Other end
55 Partition member
55a Rib part
55b Heat medium supply/discharge path
A Raw material
B Product
C heat medium
Claims (6)
円柱状軸部と、
上記円柱状軸部の軸心を通る中央流路と、
上記円柱状軸部の外周よりも半径方向外側に延び、軸方向に互いに間隔をあけて設けられる複数の撹拌羽根と、
上記撹拌羽根に設けられ、一端が上記中央流路に連通し、上記撹拌羽根の内部を通って他端が上記中央流路に連通する羽根側流路と、
上記中央流路に挿入され、一端が上記中央流路に連通し、他端から熱媒体が供給され又は排出される熱媒体給排路を軸心に有し、上記中央流路を、上記撹拌羽根に対応する位置で上流側と下流側とで仕切って上流側を上記羽根側流路の一端に連通させ下流側を上記羽根側流路の他端に連通させる管状の仕切り部材とを備え、
上記仕切り部材における上記撹拌羽根の内側に対応する部分の外周には、上記羽根側流路を上記中央流路の内周面と該仕切り部材の外周面との間で、上流側と下流側とに仕切る、上記仕切り部材の軸方向から見て円環状のリブ部(55a)が形成されている
ことを特徴とする撹拌軸。 A stirring shaft in which a heat medium flow path for circulating a heat medium is formed, and a stirring blade is provided on the outer periphery,
a cylindrical shaft;
a central flow path passing through the axis of the cylindrical shaft;
a plurality of stirring blades extending radially outward from the outer periphery of the cylindrical shaft portion and spaced apart from each other in the axial direction;
a blade-side flow path provided in the stirring blade, one end communicating with the central flow path, and the other end communicating with the central flow path through the inside of the stirring blade;
The heating medium supply/discharge path is inserted into the central flow path, one end communicates with the central flow path, and the heat medium is supplied or discharged from the other end. a tubular partition member that partitions into an upstream side and a downstream side at a position corresponding to the blade, and communicates the upstream side with one end of the blade side flow path and the downstream side with the other end of the blade side flow path,
On the outer periphery of a portion of the partition member that corresponds to the inside of the stirring blade, the blade-side flow path is formed between the inner peripheral surface of the central flow path and the outer peripheral surface of the partition member, on the upstream side and the downstream side. An annular rib portion (55a) is formed when viewed from the axial direction of the partition member.
A stirring shaft characterized by:
上記リブ部は、上記中央流路に挿入可能な程度に該中央流路の内径よりも小さな外径を有する
ことを特徴とする撹拌軸。 The stirring shaft according to claim 1,
The rib portion has an outer diameter smaller than the inner diameter of the central flow path to such an extent that it can be inserted into the central flow path.
A stirring shaft characterized by:
上記リブ部は、上記仕切り部材の外周における上記撹拌羽根に対応する部分に軸心方向に対して傾斜するように傾けられて設けられた周方向に連続する突条よりなる
ことを特徴とする撹拌軸。 The stirring shaft according to claim 2,
The above-mentioned rib part is characterized in that it consists of a protrusion that is continuous in the circumferential direction and is provided at a portion of the outer periphery of the partition member corresponding to the above-mentioned stirring blade so as to be inclined with respect to the axial direction. shaft.
上記羽根側流路の少なくとも一部は、上記撹拌羽根に機械加工されたキリ孔で構成されている
ことを特徴とする撹拌軸。 The stirring shaft according to any one of claims 1 to 3,
A stirring shaft characterized in that at least a part of the blade-side flow path is constituted by a drilled hole machined in the stirring blade.
上記撹拌羽根は、一対の上記キリ孔が露出する被連結面に連結される連結面に該一対のキリ孔を連通させる溝部が形成された先端部を有する
ことを特徴とする撹拌軸。 The stirring shaft according to claim 4,
The agitation shaft is characterized in that the agitation blade has a distal end portion in which a groove is formed in a connection surface that is connected to a connected surface from which the pair of throughholes are exposed, and a groove that communicates the pair of throughholes.
上記撹拌軸に連結され、上記中央流路及び上記熱媒体給排路の一方に熱媒体を供給し、上記中央流路及び上記熱媒体給排路の他方から戻ってきた熱媒体を回収するスイベルジョイントと、
上記撹拌軸を回転可能に支持するケーシングと、
上記熱媒体を、上記スイベルジョイントを介して供給及び回収する熱媒体循環装置とを備え、
上記仕切り部材は、上記スイベルジョイントの内管に連結され、上記撹拌軸と回転一体に設けられている
ことを特徴とする熱交換装置。 The stirring shaft according to any one of claims 1 to 5,
A swivel that is connected to the stirring shaft and supplies a heat medium to one of the central flow path and the heat medium supply/discharge path, and recovers the heat medium returned from the other of the central flow path and the heat medium supply/discharge path. joint and
a casing that rotatably supports the stirring shaft;
a heat medium circulation device that supplies and recovers the heat medium via the swivel joint;
The heat exchanger is characterized in that the partition member is connected to the inner tube of the swivel joint and is provided to rotate integrally with the stirring shaft.
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