CN105784287B - 一种温控电阻、供热管道中膨胀节泄漏检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于供热技术领域，公开了一种温控电阻、供热管道中膨胀节泄漏检测装置和方法，所述装置包括两条沿供热管道铺设的并行的测量导线(1)，两条测量导线(1)之间并联有若干温控电阻(2)，每2‑8个温控电阻(2)环绕供热管道中的一个膨胀节设置；两条测量导线(1)的一个端口连接有时间继电器(4)；两条测量导线(1)的另一个端口和膨胀节泄露检测单元(3)连接；能够对整个检测回路进行检测，判断供热管道中膨胀节是否发生泄露故障；本发明造价低，维护方便，检测方法简单、实用，适合广泛推广。

Description

一种温控电阻、供热管道中膨胀节泄漏检测装置和方法

技术领域

本发明属于供热技术领域，尤其涉及一种温控电阻、供热管道中膨胀节泄漏检测装置和方法。

背景技术

城市集中供热管网是集中供热热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。直埋供热管网是热网敷设的主要形式，通常由管道、膨胀节、阀门、换热器组成。膨胀节由于受热胀冷缩的作用，是热网中最容易发生泄漏的部位。一旦发生严重泄漏，将导致城市大范围供热中断。据统计，北方城市冬季经常发生地下管网因膨胀节损坏引起的泄漏事故，给人民生活带来严重影响。因此，有必要建立有效的地下供热管网膨胀节损坏监测系统，在线跟踪监测测量膨胀节运行参数，评估其工作状态，保证供热管网的安全运行，同时也能够避免更换膨胀节的盲目性。

现有关于供热管网膨胀节损坏在线监测技术，主要的研究如下：

专利申请号为：201320867479.X，专利名称为：一种基于光纤技术的供热管道泄漏状况的实时监测系统。其中，高温供水管道和低温回水管道相互平行地埋设于地下管道槽内，在两根管道之间埋有沙土；在两根管道沿线的沙土中设置有监测光缆，监测光缆和分布式温度传感器(DTS主机)连接，分布式温度传感器通过通信光缆连接至监控主机，监控主机通过局域网连接至中央控制中心，中央控制中心则通过因特网与远程客户端连接通信。通过分布式温度传感器检测管道外沙土的温度变化来判断是否出现管道泄漏，该方式具有施工和维护方便、监测距离长和应用范围广的特点，但整个检测系统费用昂贵。

专利申请号为：201420637710.0，专利名称为：预制直埋保温管报警线监控装置。其中，在预制直埋保温管于管件间设有报警信号传送线缆，报警信号传送线缆上设置有液体检测传感器和报警器，报警器与监控装置连接。通过液体检测传感器来检测漏出的液体，需在多地安装液体检测传感器，造价仍然不低。

发明内容

针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种温控电阻、供热管道中膨胀节泄漏检测装置和方法，当膨胀节出现泄漏时，温控电阻组的阻值发生变化，从而使整个检测线路的阻值发生变化，从而确定发生泄漏的膨胀节的位置。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种供热管道中膨胀节泄漏检测装置，所述供热管道中顺序编号设置有多个膨胀节，所述膨胀节泄漏检测装置包括：沿供热管道并行铺设的带有绝缘外皮的两条测量导线(1)，所述两条测量导线(1)之间顺序并联有若干多个温控电阻组(2)，多个温控电阻组(2)顺序设置在供热管道对应的多个膨胀节周围；

所述两条测量导线(1)的前端口连接一个电阻检测仪(6)的测量输入端，所述电阻检测仪的电阻数据输出端连接一个用于经过电阻变化判断泄漏膨胀节编号数据处理器(8)，所述数据处理器(8)的显示输出端连接有一个用于显示泄漏膨胀节编号的显示屏。

技术方案二：

一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，所述方法应用于技术方案一所述的膨胀节泄漏检测装置中，设所述供热管道中等间距设置有N个膨胀节，所述方法包括：

步骤1，构建膨胀节泄漏检测装置的电路拓扑结构：两条测量导线之间顺序并联N个温控电阻组，N个温控电阻组顺序设置在供热管道对应的N个膨胀节周围，所述两条测量导线的前端口连接有电阻检测仪的测量输入端；

步骤2，获取并记录当前稳定状态下电阻检测仪的第一电阻测量值；

步骤3，当所述电阻检测仪的电阻数据输出值发生变化，认为供热管道中某个膨胀节发生泄漏，等待所述电阻数据输出值稳定后，获取并记录电阻检测仪的第二电阻测量值；

步骤4，令i＝1；

步骤5，假设供热管道中第i个膨胀节发生泄漏，重新构建当第i个膨胀节发生泄漏时新的电路拓扑结构；i为供热管道中任意一个膨胀节的编号，i＝1，…，N；

步骤6，计算在新的电路拓扑结构下，所述电阻检测仪的设定电阻值；

步骤7，若所述设定电阻值与所述第二电阻测量值不同，则令i的值加一，依次重复执行步骤5和步骤6，直到计算得到的设定电阻值与所述第二电阻测量值相等，则确定对应该设定电阻值的第i个膨胀节发生泄漏。

技术方案三：

一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，所述方法应用于如技术方案一所述的膨胀节泄漏检测装置中，设所述供热管道中等间距设置有N个膨胀节，所述方法包括：

步骤1，构建膨胀节泄漏检测装置的电路拓扑结构：两条测量导线之间顺序并联N个温控电阻组，N个温控电阻组顺序设置在供热管道对应的N个膨胀节周围，所述两条测量导线的前端口连接有电阻检测仪的测量输入端；

步骤2，对步骤1中构建的电路拓扑结构进行仿真建模，得到与所述电路拓扑结构相同的测试电路；

步骤3，当所述电阻检测仪的电阻数据输出值发生变化，认为供热管道中某个膨胀节发生泄漏，等待所述电阻数据输出值稳定后，获取并记录电阻检测仪的稳定电阻测量值；

步骤4，在所述测试电路中依次模拟第i个膨胀节发生泄漏，当所述测试电路中前端口之间的电阻值与所述稳定电阻测量值相等时，确定所述第i个膨胀节发生泄漏，i为供热管道中任意一个膨胀节的编号，i＝1，…，N。

技术方案四：

一种温控电阻，包括金属外壳(1)，金属外壳(1)的两端分别设有顶盖(9)和底盖(4)；所述顶盖(9)的下表面上竖直设有绝缘棒(8)，绝缘棒(8)上缠绕有电阻丝(7)，电阻丝(7)的顶端连接有第一导线(12)；所述底盖(4)的上表面上竖直设有双金属弹簧(2)，底盖(4)与双金属弹簧(2)之间设有绝缘片(3)；所述双金属弹簧(2)的顶端连接有圆环(5)，圆环(5)的内表面沿圆周设有多个相互导通的触点(6)；圆环(5)套在绝缘棒(8)的电阻丝(7)上；所述触点(6)上连接有第二导线(13)。

本发明的膨胀节泄漏检测装置，在膨胀节周围设有温控电阻组，当膨胀节出现泄漏时，温控电阻组的阻值发生变化，从而使整个检测线路的阻值发生变化，以此来确定发生泄漏的膨胀节的位置；温控电阻组由多个温控电阻2串联而成，环绕在膨胀节外围，能够定位微小的膨胀节渗漏。本发明的膨胀节泄漏检测装置能同时检测整条管道上所有膨胀节的运行状况，实用性强，维护工作量小且造价低，适合广泛使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种膨胀节泄漏检测装置的结构示意图一；

图2是本发明实施例提供的图1中的膨胀节泄漏检测单元的连接框图；

图3是本发明实施例提供的图1中的温控电阻的一种结构示意图；

图4是本发明实施例提供的图3的另一种结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法的流程图一；

图6是本发明本发明实施例提供的一种膨胀节泄漏检测装置的结构示意图二；

图7是本发明本发明实施例提供的一种膨胀节泄漏检测装置的结构示意图三；

图8是本发明本发明实施例提供的一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法的流程图二；

图中，1、测量导线；2、温控电阻；3、膨胀节泄漏检测单元；4、时间继电器；5、导线电阻；6、电阻检测仪；7、RS485接口；8、数据处理器；9、显示屏；201、金属外壳；202、双金属弹簧；203、绝缘片；204、底盖；205、圆环；206、触点；207、电阻丝；208、绝缘棒；209、顶盖；210、第一线孔；211、第二线孔；212、第一导线；213、第二导线；214、磁性内芯；

图9是本发明实施例提供的一种温控电阻的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的另一种结构示意图；

图中，201、金属外壳；202、双金属弹簧；203、绝缘片；204、底盖；205、圆环；206、触点；207、电阻丝；208、绝缘棒；209、顶盖；210、第一线孔；211、第二线孔；212、第一导线；213、第二导线；214、磁性内芯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明的一种膨胀节泄漏检测装置的结构，包括两条沿供热管道铺设的并行的带有绝缘外皮的测量导线1，测量导线1的材质为铜、铝或镍铬合金中的一种，截面积为2.5-3.6mm²；两条测量导线1之间并联有若干温控电阻2，温控电阻2采用高灵敏、中温、通断式、耐腐蚀双金属继电器或高灵敏、中温、线性热敏电阻、耐腐蚀双金属继电器中的一种；每2-8个温控电阻2环绕供热管道中的一个膨胀节设置；两条测量导线1的一端连接有时间继电器4；时间继电器4是电磁时间继电器、电子时间继电器或混合式时间继电器中的一种；两条测量导线1的另一端和膨胀节泄漏检测单元3连接。

参照图2，膨胀节泄漏检测单元3包括电阻检测仪6，电阻检测仪6将测得的阻值通过RS485接口7传输至数据处理器8，数据处理器8的显示输出端和显示屏9的控制端电连接。

参照图3，温控电阻2的结构为：包括圆筒状的金属外壳201，金属外壳201的材质为不锈钢；金属外壳201的两端分别设有顶盖209和底盖204；顶盖209的下表面的中心位置竖直设有绝缘棒208，绝缘棒208的材质为聚四氟乙烯；绝缘棒208上缠绕有电阻丝207，电阻丝207的材质为镍铬合金；顶盖209上设有第一线孔210和第二线孔211,第一线孔210、第二线孔211内分别设有绝缘胶圈(图未示)；电阻丝207的顶端连接有第一导线212，第一导线212从顶盖209上的第一线孔210穿出。

底盖204的上表面的中心位置竖直设有双金属弹簧202，底盖204与双金属弹簧202之间设有绝缘片203；双金属弹簧202的顶端连接有圆环205，圆环205的内表面沿圆周设有多个相互导通的触点206；圆环205套在绝缘棒208的电阻丝207上；触点206上连接有第二导线213，第二导线213从顶盖209上的第二线孔211穿出。其中，双金属弹簧202的主动层的材料为锰镍铜合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金或镍中的一种；双金属弹簧202的被动层的材料为镍铁合金。

参照图4，温控电阻2中的绝缘棒208也可以为空心的绝缘棒，空心的绝缘棒内轴向设有磁性内芯214；触点206的材质为铁磁性材料。触点206与绝缘棒208内的磁性内芯214相互产生吸力，使触点206被吸附在绝缘棒208上，方便测量。

当供热管道中的某一膨胀节出现泄漏时，热力外泄，环绕在其外侧的温控电阻2中的双金属弹簧202发生变形，推动圆环205沿绝缘棒208轴向移动，导致该条线路上的温控电阻2的电阻值发生变化，从而使整个检测线路中的阻值发生变化，膨胀节泄漏检测单元中的电阻检测仪6显示出当前的阻值，并将该阻值通过RS485接口7传输给数据处理器8，数据处理器8经过计算后，得出导通的温控电阻2的位置，从而确定发生泄漏的膨胀节的具体位置，并显示在显示屏9上。工作人员根据显示屏9上的信息对供热管道进行检修。

本发明的膨胀节泄漏检测装置，在膨胀节周围设有温控电阻组，当膨胀节出现泄漏时，温控电阻组的阻值发生变化，从而使整个检测线路的阻值发生变化，以此来确定发生泄漏的膨胀节的位置；温控电阻组由多个温控电阻2串联而成，环绕在膨胀节外围，能够定位微小的膨胀节渗漏。本发明的膨胀节泄漏检测装置能同时检测整条管道上所有膨胀节的运行状况，实用性强，维护工作量小且造价低，适合广泛使用。

本发明实施例还提供一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，所述方法应用于上述实施例所述的膨胀节泄漏检测装置中，设所述供热管道中等间距设置有N个膨胀节，如图5所示，所述方法包括如下步骤：

步骤1，构建膨胀节泄漏检测装置的电路拓扑结构。

如图6所示，构建的电路拓扑结构为：两条测量导线之间顺序并联N个温控电阻组，每个温控电阻组的初始阻值为R1，N个温控电阻组顺序设置在供热管道对应的N个膨胀节周围，所述两条测量导线的前端口连接有电阻检测仪的测量输入端。

所述供热管道中等间距设置有N个膨胀节，设每两个连续膨胀节之间的测量导线的阻值为R0。

步骤2，获取并记录当前稳定状态下电阻检测仪的第一电阻测量值。

步骤3，当所述电阻检测仪的电阻数据输出值发生变化，认为供热管道中某个膨胀节发生泄漏，等待所述电阻数据输出值稳定后，获取并记录电阻检测仪的第二电阻测量值。

示例性的，如图7所示，当某个膨胀节发生泄漏时，其对应的温控电阻组的阻值发生变化，设温控电阻组的阻值稳定在Rx,此时电阻检测仪的值为第二电阻测量值。

步骤4，令i＝1。

步骤5，假设供热管道中第i个膨胀节发生泄漏，重新构建当第i个膨胀节发生泄漏时新的电路拓扑结构如图7所示；i为供热管道中任意一个膨胀节的编号，i＝1，…，N。

步骤6，计算在新的电路拓扑结构下，所述电阻检测仪的设定电阻值。

步骤7，若所述设定电阻值与所述第二电阻测量值不同，则令i的值加一，重复执行步骤5和步骤6，直到计算得到的设定电阻值与所述第二电阻测量值相等，则确定对应该设定电阻值的第i个膨胀节发生泄漏。

需要说明的是，本发明实施例提供的一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，假设电阻测试仪当前处于稳定状态，若电阻测试仪的阻值发生变化，则等待其再次稳定后，构建在新的稳定状态下的电路拓扑结构，进行检测。上述过程可以循环执行，在每次电阻测试仪的阻值发生变化时，都构建新的稳定状态下的电路拓扑结构，对发生泄漏的膨胀节进行检测。

进一步的，所述膨胀节泄漏检测装置中两条测量导线的后端口连接有时间继电器，所述时间继电器周期性的闭合，用于检测所述两条测量导线是否出现正常。

本发明实施例还提供一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，设所述供热管道中等间距设置有N个膨胀节，如图8所示，所述方法包括：

步骤1，构建膨胀节泄漏检测装置的电路拓扑结构：两条测量导线之间顺序并联N个温控电阻组，N个温控电阻组顺序设置在供热管道对应的N个膨胀节周围，所述两条测量导线的前端口连接有电阻检测仪的测量输入端。

步骤2，对步骤1中构建的电路拓扑结构进行建模仿真，得到与所述电路拓扑结构相同的测试电路。

步骤3，当所述电阻检测仪的电阻数据输出值发生变化，认为供热管道中某个膨胀节发生泄漏，等待所述电阻数据输出值稳定后，获取并记录电阻检测仪的稳定电阻测量值。

步骤4，在所述测试电路中依次模拟第i个膨胀节发生泄漏，当所述测试电路中前端口之间的电阻值与所述稳定电阻测量值相等时，确定所述第i个膨胀节发生泄漏，i为供热管道中任意一个膨胀节的编号，i＝1，…，N。

需要说明的是，上述实施例以一次检测为例说明了本发明实施例提供的一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，在实际使用过程中，上述过程可以循环执行，在每次电阻测试仪的阻值发生变化时，都仿真建模新的稳定状态下的测试电路，对发生泄漏的膨胀节进行检测。

参照图9，为本发明实施例提供的一种温控电阻的结构，包括圆筒状的金属外壳201，金属外壳201的材质为不锈钢；金属外壳201的两端分别设有顶盖209和底盖204；顶盖209的下表面的中心位置竖直设有绝缘棒208，绝缘棒208的材质为聚四氟乙烯；绝缘棒208上缠绕有电阻丝207，电阻丝207的材质为镍铬合金；顶盖209上设有第一线孔210和第二线孔211,第一线孔210、第二线孔211内分别设有绝缘胶圈(图未示)；电阻丝207的顶端连接有第一导线212，第一导线212从顶盖209上的第一线孔210穿出。

底盖204的上表面的中心位置竖直设有双金属弹簧202，底盖204与双金属弹簧202之间设有绝缘片203；双金属弹簧202的顶端连接有圆环205，圆环205的内表面沿圆周设有多个相互导通的触点206；圆环205套在绝缘棒208的电阻丝207上；触点206上连接有第二导线213，第二导线213从顶盖209上的第二线孔211穿出。其中，双金属弹簧202的主动层的材料为锰镍铜合金、镍铬铁合金、镍锰铁合金或镍中的一种；双金属弹簧202的被动层的材料为镍铁合金。

测量时，将第一导线212和第二导线213连接在待测电流的线路上。打开电源，电流流入电阻丝207。由于电流会产生热量，双金属弹簧202因为温度变化发生膨胀变形，推动圆环205沿绝缘棒208轴向移动，圆环205上的触点206与电阻丝207接触，形成一个可变电阻。当双金属弹簧202膨胀到最大程度时，即可通过触点206与电阻丝207形成的阻值计算出电流大小。测量完成后，切断第一导线212和第二导线213两端电流，双金属弹簧202弹缩回原来的位置。

参照图10，绝缘棒208也可以为空心的绝缘棒，空心的绝缘棒内轴向设有磁性内芯214；触点206的材质为铁磁性材料。触点206与绝缘棒208内的磁性内芯214相互产生吸力，使触点206被吸附在绝缘棒208上，方便测量。

本发明实施例提供的温控电阻，通过双金属弹簧202的热胀冷缩特性，使电阻丝207与触点206形成一个可变电阻，可用于测量较大电流回路中的温度-电阻值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种供热管道中膨胀节泄漏检测装置，所述供热管道中顺序编号设置有多个膨胀节，其特征在于，所述膨胀节泄漏检测装置包括：沿供热管道并行铺设的带有绝缘外皮的两条测量导线(1)，所述两条测量导线(1)之间顺序并联有若干多个温控电阻组(2)，多个温控电阻组(2)顺序设置在供热管道对应的多个膨胀节周围；

所述两条测量导线(1)的前端口连接一个电阻检测仪(6)的测量输入端，所述电阻检测仪的电阻数据输出端连接一个用于经过电阻变化判断泄漏膨胀节编号数据处理器(8)，所述数据处理器(8)的显示输出端连接有一个用于显示泄漏膨胀节编号的显示屏；

其中，所温控电阻组为串联环绕在对应膨胀节上的多个温控电阻；所述温控电阻包括金属外壳，金属外壳的两端分别设有顶盖和底盖；所述顶盖的下表面上竖直设有绝缘棒，绝缘棒上缠绕有电阻丝，电阻丝的顶端连接有第一导线；所述底盖的上表面上竖直设有双金属弹簧，底盖与双金属弹簧之间设有绝缘片；所述双金属弹簧的顶端连接有圆环，圆环的内表面沿圆周设有多个相互导通的触点；圆环套在绝缘棒的电阻丝上；所述触点上连接有第二导线。

2.根据权利要求1所述的供热管道中膨胀节泄漏检测装置，其特征在于，所述两条测量导线(1)的后端口连接有时间继电器(4)。

3.根据权利要求2所述的供热管道中膨胀节泄漏检测装置，所述时间继电器(4)是电磁时间继电器、电子时间继电器或混合式时间继电器中的一种。

4.根据权利要求1所述的供热管道中膨胀节泄漏检测装置，其特征在于：所述绝缘棒为空心的绝缘棒，空心的绝缘棒内轴向设有磁性内芯；所述触点的材质为铁磁性材料。

5.根据权利要求1所述的供热管道中膨胀节泄漏检测装置，其特征在于：所述顶盖上设有第一线孔、第二线孔，所述第一导线、第二导线分别通过第一线孔、第二线孔穿出顶盖。

6.一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，所述方法应用于如权利要求1-3任意一项所述的膨胀节泄漏检测装置中，设所述供热管道中等间距设置有N个膨胀节，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，构建膨胀节泄漏检测装置的电路拓扑结构：两条测量导线之间顺序并联N个温控电阻组，N个温控电阻组顺序设置在供热管道对应的N个膨胀节周围，所述两条测量导线的前端口连接有电阻检测仪的测量输入端；

步骤2，获取并记录当前稳定状态下电阻检测仪的第一电阻测量值；

步骤3，当所述电阻检测仪的电阻数据输出值发生变化，认为供热管道中某个膨胀节发生泄漏，等待所述电阻数据输出值稳定后，获取并记录电阻检测仪的第二电阻测量值；

步骤4，令i＝1；

步骤5，假设供热管道中第i个膨胀节发生泄漏，重新构建当第i个膨胀节发生泄漏时新的电路拓扑结构；i为供热管道中任意一个膨胀节的编号，i＝1，…，N；

步骤6，计算在新的电路拓扑结构下，所述电阻检测仪的设定电阻值；

步骤7，若所述设定电阻值与所述第二电阻测量值不同，则令i的值加一，依次重复执行步骤5和步骤6，直到计算得到的设定电阻值与所述第二电阻测量值相等，则确定对应该设定电阻值的第i个膨胀节发生泄漏。

7.根据权利要求6所述的一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，所述膨胀节泄漏检测装置中两条测量导线的后端口连接有时间继电器，所述时间继电器周期性的闭合，用于检测所述膨胀节泄漏检测装置是否异常。

8.一种供热管道中膨胀节泄漏检测方法，所述方法应用于如权利要求1-3任意一项所述的膨胀节泄漏检测装置中，设所述供热管道中等间距设置有N个膨胀节，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，构建膨胀节泄漏检测装置的电路拓扑结构：两条测量导线之间顺序并联N个温控电阻组，N个温控电阻组顺序设置在供热管道对应的N个膨胀节周围，所述两条测量导线的前端口连接有电阻检测仪的测量输入端；

步骤2，对步骤1中构建的电路拓扑结构进行仿真建模，得到与所述电路拓扑结构相同的测试电路；

步骤3，当所述电阻检测仪的电阻数据输出值发生变化，认为供热管道中某个膨胀节发生泄漏，等待所述电阻数据输出值稳定后，获取并记录电阻检测仪的稳定电阻测量值；

步骤4，在所述测试电路中依次模拟第i个膨胀节发生泄漏，当所述测试电路中前端口之间的电阻值与所述稳定电阻测量值相等时，确定所述第i个膨胀节发生泄漏，i为供热管道中任意一个膨胀节的编号，i＝1，…，N。

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