CN106751795A - 一种低成本灭火器塑料阀门及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低成本灭火器塑料阀门及其制备方法，属于灭火器技术领域。本发明的顶杆和阀体采用尼龙复合材料注塑一体成型，其制备过程为：一、将尼龙66切片、长玻璃纤维、碳化硅、滑石粉和云母粉在搅拌条件下混合均匀；二、将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入模腔内；待冷却固化后开模，并将顶杆和阀体初品浸入5～20℃水中冷却；三、将成型顶杆和阀体产品经过检验后，进行高温烧煮。本发明的顶杆和阀体完全能够满足灭火器阀门内部环境提出的耐腐蚀、耐高压、耐高低温的要求，顶杆和阀体的使用效果理想，便于推广应用。

Description

一种低成本灭火器塑料阀门及其制备方法
技术领域
本发明涉及灭火器技术领域，更具体地说，涉及一种低成本灭火器塑料阀门及其制备方法。
背景技术
随着社会不断的进步，各种易燃的液体、固体原料、材料不断增多，各种各样的火灾事故时有发生。灭火器，作为一种最常用的灭火手段，广泛应用于各种场所。
灭火器阀门是贮压式灭火器的关键阀控制部件，其结构组成参见图2和图3，主要包括立管座1、弹簧2、阀体3、顶杆总成4、压把51和提把52。阀体3通过立管座1与灭火器贮料瓶封闭连接，阀体3内设置顶杆总成4，顶杆总成4下部设置弹簧2，上部顶靠压把51，顶杆总成4用于实现灭火剂的密封充装，所述的压把51和提把52通过铆钉53轴连接，压把51和提把52之间还设置有安全销62。
其中，顶杆总成4和阀体3作为灭火器阀门中的主体部件，基本都是由金属材料如铜或者铝等制成，制作成本高不说，关键是灭火器贮料瓶中充装的无论是干粉灭火剂、泡沫灭火剂还是水性灭火剂等，多对金属具有相当程度的腐蚀性，存放一段时间后，顶杆总成4和阀体3被腐蚀，阀门的封闭性能就会逐渐丧失，直接影响了灭火器的保质期，也极大的影响了随时的紧急灭火使用需要。另一方面，如图1所示，顶杆总成4通常包括一长条状顶杆42，其一端套有O型密封圈41，另一端与帽头45通过螺纹连接，帽头45靠近顶杆42的一侧开设有槽，在该槽中套有密封垫44，顶杆42通过一插片43压紧密封垫44，此种结构的顶杆总成4不仅结构复杂、可靠性差、需费时组装，且制造工艺也较繁琐，制作成本高。
为了解决上述制作成本高及腐蚀导致灭火器阀门封闭性能丧失的问题，使用塑料尼龙替换原先的铜或者铝制成的金属部件，是一个比较热门的研究方向。经检索，也有不少的方案已经公开，如专利申请号200920048528.0，申请日为2009年10月23日，发明创造名称为：塑料控阀，该申请案将原先控阀的材料由铝材换成塑料。又如中国专利申请号200520093712.9，申请日为2005年11月18日，发明创造名称为：贮压式灭火器器头，该申请案将与灭火筒螺纹连接的金属外螺纹套塑嵌设置于高强度塑料塑制而成的器头阀体，具有长久保质性能、可靠性高，而且制造成本低。又如公开号CN 1216601A，发明创造名称为：用于压力容器的阀，该申请案也将阀体设计为一个塑料阀体，并在其拧入螺纹区域内和压力容器内持续受到压力作用的面的区域内配备一个金属壳。
但是，上述申请案将灭火器阀体换成塑料材质的效果并不能得到保证，因为处于持久压力作用下的塑料体具有非常显著的蠕变特性，也就是说，它在持久压力作用下会慢慢地开始流动和变形。这样，用塑料制成的阀体，会随时间产生密封问题。此外，在用塑料注塑阀体时，细微的温度变化都会引起组织结构的改变和蠕变速度的加快，导致短时间内即出现密封问题。而针对灭火器阀门中顶杆总成的改进尚未检索到相关方案。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中灭火器阀门顶杆总成和阀体由金属材料制成，制作成本高，结构复杂，且易腐蚀导致灭火器阀门封闭性能丧失的问题，提供了一种低成本灭火器塑料阀门及其制备方法；本发明一方面通过对顶杆总成的结构进行改进，使得顶杆总成的结构简单、组装方便；另一方面将顶杆和阀体改为使用塑料尼龙材料制造，并对顶杆和阀体的加工工艺进行了优化，使得顶杆和阀体完全能够满足灭火器阀门内部环境提出的耐腐蚀、耐高压、耐高低温的要求，灭火器阀门的使用效果理想，便于推广应用。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种低成本灭火器塑料阀门，包括立管座、阀体、顶杆总成、压把和提把，阀体通过立管座与灭火器贮料瓶封闭连接，阀体内设置顶杆总成，顶杆总成下部设置弹簧，顶杆总成上部顶靠压把，所述的压把和提把通过铆钉连接，压把和提把之间还设置有安全销，所述的顶杆总成包括O型密封圈、顶杆和密封垫，顶杆采用尼龙复合材料注塑一体成型，该顶杆的一端设置密封圈槽，O型密封圈套于该密封圈槽内，顶杆的另一端设置帽头部，所述帽头部靠近密封圈槽的一侧开设有密封垫槽，密封垫套于该密封垫槽中；所述的阀体也采用尼龙复合材料注塑一体成型。
更进一步地，所述的尼龙复合材料包括如下组分：
更进一步地，所述长玻璃纤维的玻纤长度为18-21mm。
本发明的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其步骤为：
步骤一、将35-40份尼龙66切片、25-30份长玻璃纤维、1-2份碳化硅、0.5-1份滑石粉和0.5-1份云母粉在搅拌条件下混合均匀；
步骤二、顶杆注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入顶杆模腔内，待冷却固化后开模，制得顶杆初品，并将顶杆初品浸入5～20℃水中冷却2-3min；
阀体注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入阀体模腔内，待冷却固化后开模，制得阀体初品，并将阀体初品浸入5～20℃水中冷却2-3min；
步骤三、将成型顶杆和阀体产品经过检验后，放入设备进行高温烧煮2.5-3h，并制得最终产品；
步骤四、将灭火器阀门如权利要求1所述的各部件组装为一体。
更进一步地，步骤一中所述的长玻璃纤维的玻纤长度为18-21mm。
更进一步地，步骤二中注塑机的螺杆转速为80rpm～100rpm；注塑机的螺杆长径比为18～22。
更进一步地，步骤二中注塑机的加料段温度控制在290℃至300℃；输料段的温度控制在280℃-285℃；注射段温度控制在275℃-285℃；喷嘴温度控制在275℃-280℃；模具温度控制在70℃-90℃。
更进一步地，步骤二中所述的以高压快速注入顶杆模腔内，注塑机分三段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度55-60mm/s、注射压力85-90kg/cm2，第二注塑段注射速度35-40mm/s、注射压力70-80kg/cm2，第三注塑段注射速度20-25mm/s、注射压力40-45kg/cm2，第三注塑段结束后，保压15-20s。
更进一步地，步骤二中以高压快速注入顶杆模腔内，三个注塑段注射时间比为3:2:3，注射总时间20-30s。
更进一步地，步骤二中所述的以高压快速注入阀体模腔内，注塑机分两段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度50-55mm/s、注射压力60-75kg/cm2，注射时间为6-9s，第二注塑段注射速度20-25mm/s、注射压力40-45kg/cm2，注射时间为15-20s，第二注塑段结束后，保压15-20s。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种低成本灭火器塑料阀门，将顶杆和阀体采用尼龙复合材料注塑一体成型，一方面，相对于传统的顶杆总成，结构更加简单，组装时间大大缩短；另一方面，顶杆和阀体的注塑工艺相对于金属部件加工工艺也更省人力物力，且尼龙材料的采购成本远低于金属材料，塑料顶杆和阀体的制造成本显著降低，增加了灭火器生产厂家的市场竞争力；
(2)本发明的一种低成本灭火器塑料阀门，顶杆和阀体所采用的物料配方在尼龙66基体中能很好地形成均匀分散的纤维相态结构，熔融状态下流动性好、热稳定性好，从而显著提高尼龙复合材料的力学性能，制成的塑料顶杆和阀体尺寸稳定性好，表面光泽度好，且能够有效地增加阀门顶杆和阀体的刚、韧综合性能；
(3)本发明的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，以所用物料配方为基础，通过对注塑工艺参数进行控制，克服了加入长玻璃纤维造成的流动性差问题，使长玻璃纤维流动时的剪切作用降低，长玻纤进入模具型腔时不易折断；同时，通过对注塑速度、压力的控制，克服了小件产品容易出现飞边的问题，所生产的顶杆和阀体尺寸精度高，完全能够满足灭火器阀门内部环境提出的耐腐蚀、耐高压、耐高低温的要求，灭火器阀门的使用效果理想，便于推广应用。
附图说明
图1为传统灭火器阀门顶杆总成的结构示意图；
图2为传统灭火器阀门的组装示意图；
图3为图2的侧视图；
图4为本发明中灭火器阀门中阀体的结构示意图；
图5为本发明中灭火器阀门顶杆的结构示意图。
示意图中的标号说明：
1、立管座；2、弹簧；3、阀体；31、侧通道；32、上通道；33、下通道；4、顶杆总成；41、O型密封圈；42、顶杆；421、密封圈槽；422、密封垫槽；423、帽头部；43、插片；44、密封垫；45、帽头；51、压把；52、提把；53、铆钉；61、橡胶链；62、安全销。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图2、图3和图4，传统的灭火器阀门主要包括立管座1、弹簧2、阀体3、顶杆总成4、压把51和提把52。阀体3通过立管座1与灭火器贮料瓶封闭连接，设置有侧通道31、上通道32和下通道33。阀体3内设置顶杆总成4，顶杆总成4下部设置弹簧2，上部顶靠压把51，顶杆总成4通过堵住阀体3的上通道32和下通道33，用于实现灭火剂的密封充装，所述的压把51和提把52通过铆钉53轴连接，压把51和提把52之间还设置有安全销62，安全销62通过橡胶链61与提把52相连。扑灭火灾时，救火人员拉出安全销62，按压压把51，使得顶杆总成4下压，灭火剂即从侧通道31处喷出。
可以说，顶杆总成4和阀体3是确保灭火器阀门使用性能的核心部件，但传统结构的顶杆总成4如图1所示，其顶杆42、帽头45和插片43都是由金属材料如铜或者铝等制成，制作成本高且灭火器贮料瓶中充装的灭火剂对金属的腐蚀性也不容忽视。
为此，本实施例提供了一种灭火器阀门塑料顶杆，其结构如图5所示，其采用尼龙复合材料注塑一体成型，该顶杆42的一端设置密封圈槽421，橡胶O型密封圈41套于该密封圈槽421内，顶杆42的另一端设置帽头部423，所述帽头部423靠近密封圈槽421的一侧开设有密封垫槽422，密封垫44套于该密封垫槽422中。与传统结构相比，本实施例将原顶杆42和帽头45采用尼龙复合材料注塑一体成型，也省去了使用插片43。一方面，结构更加简单，组装时间大大缩短；另一方面，顶杆的注塑工艺相对于金属部件加工工艺也更省人力物力，且尼龙材料的采购成本远低于金属材料，塑料顶杆的制造成本显著降低，增加了灭火器生产厂家的市场竞争力。
值得说明的是，将顶杆和阀体注塑一体成型，并非使用传统注塑工艺就可以简单制造得到，要符合灭火器阀门内部特殊环境及使用要求，塑料顶杆和阀体必须在持久压力作用下蠕变性小，以及满足耐腐蚀、耐高压、耐高低温的要求，此外，顶杆和阀体是一个小件产品，还需要依靠其与其他结构配合，实现灭火剂的封装，所以对顶杆和阀体尺寸精度要求也很高。而传统的注塑工艺并不能很好的达到上述要求。
基于此，首先本实施例提供了一种新的物料配方，包括如下组分：
所述长玻璃纤维的玻纤长度为18mm。
本实施例所采用的物料配方在尼龙66基体中能很好地形成均匀分散的纤维相态结构，熔融状态下流动性好、热稳定性好，从而显著提高尼龙复合材料的力学性能，制成的塑料顶杆和阀体尺寸稳定性好，表面光泽度好，且能够有效地增加阀门顶杆和阀体的刚、韧综合性能。
其次，本实施例提供了一种灭火器阀门塑料顶杆和阀体的制备方法，其步骤为：
步骤一、将40份尼龙66切片、25份长玻璃纤维、2份碳化硅、0.5份滑石粉和1份云母粉在搅拌条件下混合均匀；
步骤二、顶杆注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入顶杆模腔内；注塑机的螺杆转速为100rpm；注塑机的螺杆长径比为18。注塑机的加料段温度控制在300℃；输料段的温度控制在285℃；注射段温度控制在285℃；喷嘴温度控制在280℃；模具温度控制在90℃。注塑机分三段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度60mm/s、注射压力85kg/cm2，注射时间为9s，第二注塑段注射速度35mm/s、注射压力80kg/cm2，注射时间为6s，第三注塑段注射速度20mm/s、注射压力为45kg/cm2，注射时间为9s，第三注塑段结束后，保压15s。待冷却固化后开模，并将顶杆初品浸入15℃水中冷却2min，使表面定型，以保持表面平整。
阀体注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入阀体模腔内，注塑机的螺杆转速为100rpm；注塑机的螺杆长径比为18。注塑机的加料段温度控制在300℃；输料段的温度控制在285℃；注射段温度控制在285℃；喷嘴温度控制在280℃；模具温度控制在90℃。注塑机分两段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度55mm/s、注射压力75kg/cm2，注射时间为6s，第二注塑段注射速度25mm/s、注射压力40kg/cm2，注射时间为15s，第二注塑段结束后，保压15s。待冷却固化后开模，制得阀体初品，并将阀体初品浸入20℃水中冷却2min。
步骤三、将成型顶杆和阀体产品经过检验后，放入设备进行高温烧煮3h，并制得最终产品。
步骤四、将灭火器阀门各部件组装为一体。
本实施例以所用物料配方为基础，通过对注塑工艺参数进行控制，克服了加入长玻璃纤维造成的流动性差问题，使长玻璃纤维流动时的剪切作用降低，长玻纤进入模具型腔时不易折断。尤其重要的是，本实施例通过对注塑速度、压力进行控制(此处非常关键)，克服了小件产品容易出现飞边的问题，所生产的顶杆和阀体尺寸精度高，完全能够满足灭火器阀门内部环境提出的耐腐蚀、耐高压、耐高低温的要求，灭火器阀门的使用效果理想，便于推广应用。
实施例2
本实施例的一种低成本灭火器塑料阀门，基本同实施例1，其不同之处在于：本实施例采用的尼龙复合材料包括如下组分：
本实施例中灭火器阀门制备过程如下：
步骤一、将35份尼龙66切片、30份长玻璃纤维、1份碳化硅、1份滑石粉和0.5份云母粉在搅拌条件下混合均匀；
步骤二、顶杆注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入顶杆模腔内；注塑机的螺杆转速为80rpm；注塑机的螺杆长径比为22。注塑机的加料段温度控制在290℃；输料段的温度控制在280℃；注射段温度控制在275℃；喷嘴温度控制在275℃；模具温度控制在70℃。注塑机分三段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度55mm/s、注射压力90kg/cm2，注射时间为9s，第二注塑段注射速度40mm/s、注射压力70kg/cm2，注射时间为6s，第三注塑段注射速度25mm/s、注射压力为40kg/cm2，注射时间为9s，第三注塑段结束后，保压10s。待冷却固化后开模，并将顶杆初品浸入20℃水中冷却3min，使表面定型，以保持表面平整。
阀体注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入阀体模腔内，注塑机的螺杆转速为90rpm；注塑机的螺杆长径比为19。注塑机的加料段温度控制在295℃；输料段的温度控制在285℃；注射段温度控制在275℃；喷嘴温度控制在280℃；模具温度控制在70℃。注塑机分两段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度50mm/s、注射压力60kg/cm2，注射时间为7s，第二注塑段注射速度20mm/s、注射压力45kg/cm2，注射时间为20s，第二注塑段结束后，保压18s。待冷却固化后开模，制得阀体初品，并将阀体初品浸入5℃水中冷却3min。
步骤三、将成型顶杆和阀体产品经过检验后，放入设备进行高温烧煮2.5h，使尼龙顶杆恢复原有的韧性，制得最终产品。
步骤四、将灭火器阀门各部件组装为一体。
实施例3
本实施例的一种低成本灭火器塑料阀门，基本同实施例1，其不同之处在于：本实施例采用的尼龙复合材料包括如下组分：
本实施例中灭火器阀门的制备过程如下：
步骤一、将38份尼龙66切片、28份长玻璃纤维、1.5碳化硅、0.6份滑石粉和0.6份云母粉在搅拌条件下混合均匀；
步骤二、将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入模腔内；注塑机的螺杆转速为90rpm；注塑机的螺杆长径比为20。注塑机的加料段温度控制在295℃；输料段的温度控制在282℃；注射段温度控制在283℃；喷嘴温度控制在280℃；模具温度控制在80℃。注塑机分三段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度57mm/s、注射压力88kg/cm2，注射时间为9s，第二注塑段注射速度36mm/s、注射压力75kg/cm2，注射时间为6s，第三注塑段注射速度22mm/s、注射压力为42kg/cm2，注射时间为9s，第三注塑段结束后，保压13s。待冷却固化后开模，并将顶杆初品浸入5℃水中冷却3min，使表面定型，以保持表面平整。
阀体注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入阀体模腔内，注塑机的螺杆转速为90rpm；注塑机的螺杆长径比为20。注塑机的加料段温度控制在295℃；输料段的温度控制在282℃；注射段温度控制在283℃；喷嘴温度控制在280℃；模具温度控制在80℃。注塑机分两段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度52mm/s、注射压力70kg/cm2，注射时间为9s，第二注塑段注射速度23mm/s、注射压力42kg/cm2，注射时间为16s，第二注塑段结束后，保压15s。待冷却固化后开模，制得阀体初品，并将阀体初品浸入16℃水中冷却3min。
步骤三、将成型顶杆和阀体产品经过检验后，放入设备进行高温烧煮3h，使尼龙顶杆恢复原有的韧性，制得最终产品。
步骤四、将灭火器阀门各部件组装为一体。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低成本灭火器塑料阀门，包括立管座(1)、阀体(3)、顶杆总成(4)、压把(51)和提把(52)，阀体(3)通过立管座(1)与灭火器贮料瓶封闭连接，阀体(3)内设置顶杆总成(4)，顶杆总成(4)下部设置弹簧(2)，顶杆总成(4)上部顶靠压把(51)，所述的压把(51)和提把(52)通过铆钉(53)连接，压把(51)和提把(52)之间还设置有安全销(62)，其特征在于：所述的顶杆总成(4)包括O型密封圈(41)、顶杆(42)和密封垫(44)，顶杆(42)采用尼龙复合材料注塑一体成型，该顶杆(42)的一端设置密封圈槽(421)，O型密封圈(41)套于该密封圈槽(421)内，顶杆(42)的另一端设置帽头部(423)，所述帽头部(423)靠近密封圈槽(421)的一侧开设有密封垫槽(422)，密封垫(44)套于该密封垫槽(422)中；所述的阀体(3)也采用尼龙复合材料注塑一体成型。
2.根据权利要求1所述的一种低成本灭火器塑料阀门，其特征在于：所述的尼龙复合材料包括如下组分：
3.根据权利要求2所述的一种低成本灭火器塑料阀门，其特征在于：所述长玻璃纤维的玻纤长度为18-21mm。
4.一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其步骤为：
步骤一、将35-40份尼龙66切片、25-30份长玻璃纤维、1-2份碳化硅、0.5-1份滑石粉和0.5-1份云母粉在搅拌条件下混合均匀；
步骤二、顶杆注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入顶杆模腔内，待冷却固化后开模，制得顶杆初品，并将顶杆初品浸入5～20℃水中冷却2-3min；
阀体注塑：将混合好的原料放入注塑机的加料口，经熔融后借助螺杆的推力以高压快速注入阀体模腔内，待冷却固化后开模，制得阀体初品，并将阀体初品浸入5～20℃水中冷却2-3min；
步骤三、将成型顶杆和阀体产品经过检验后，放入设备进行高温烧煮2.5-3h，并制得最终产品；
步骤四、将灭火器阀门如权利要求1所述的各部件组装为一体。
5.根据权利要求4所述的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的长玻璃纤维的玻纤长度为18-21mm。
6.根据权利要求4所述的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其特征在于：步骤二中注塑机的螺杆转速为80rpm～100rpm；注塑机的螺杆长径比为18～22。
7.根据权利要求4所述的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其特征在于：步骤二中注塑机的加料段温度控制在290℃至300℃；输料段的温度控制在280℃-285℃；注射段温度控制在275℃-285℃；喷嘴温度控制在275℃-280℃；模具温度控制在70℃-90℃。
8.根据权利要求5-7任一项所述的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其特征在于：步骤二中所述的以高压快速注入顶杆模腔内，注塑机分三段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度55-60mm/s、注射压力85-90kg/cm2，第二注塑段注射速度35-40mm/s、注射压力70-80kg/cm2，第三注塑段注射速度20-25mm/s、注射压力40-45kg/cm2，第三注塑段结束后，保压15-20s。
9.根据权利要求8所述的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其特征在于：步骤二中以高压快速注入顶杆模腔内，三个注塑段注射时间比为3:2:3，注射总时间20-30s。
10.根据权利要求5-7任一项所述的一种低成本灭火器塑料阀门的制备方法，其特征在于：步骤二中所述的以高压快速注入阀体模腔内，注塑机分两段射胶完成注塑，注塑参数为：第一注塑段注射速度50-55mm/s、注射压力60-75kg/cm2，注射时间为6-9s，第二注塑段注射速度20-25mm/s、注射压力40-45kg/cm2，注射时间为15-20s，第二注塑段结束后，保压15-20s。
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