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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für ein Wärmepumpensystem sowie ein Wärmepumpensystem mit einer derartigen Ventilvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Gebäude mit einer derartigen Ventilvorrichtung oder einem derartigen Wärmepumpensystem.
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Stand der Technik
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Die
EP 1 970 648 A2 zeigt ein Wärmepumpensystem mit mehreren Ventilvorrichtungen.
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Nachteilig an den Vorrichtungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass diese relativ groß dimensioniert und über das gesamte Wärmepumpensystem verteilt angeordnet sind.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Ventilvorrichtung zu schaffen, welche sich insbesondere durch ihre Kompaktheit und bevorzugterweise durch ihre einfache Herstellbarkeit auszeichnet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Wärmepumpensystem mit einer derartigen Ventilvorrichtung bereitzustellen. Ferner besteht eine Aufgabe darin, ein Gebäude mit einer derartigen Ventilvorrichtung oder einem derartigen Wärmepumpensystem bereitzustellen.
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Die Aufgabe hinsichtlich der Ventilvorrichtung wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für ein Wärmepumpensystem, wobei die Ventilvorrichtung ein Ventilvorrichtungsgehäuse, einen elektrischen Aktuator, einen ersten Ventilkörper zum Steuern oder Regeln eines ersten Fluidstroms, wobei der erste Ventilkörper durch den elektrischen Aktuator verstellbar ist, und einen zweiten Ventilkörper zum Steuern oder Regeln eines zweiten Fluidstroms, wobei der zweite Ventilkörper durch den ersten Fluidstrom verstellbar ist, aufweist. Außerdem ist der elektrische Aktuator im oder am Ventilvorrichtungsgehäuse angeordnet ist, wobei der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper im Ventilvorrichtungsgehäuse angeordnet sind.
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Hierdurch wird eine besonders kompakte und einfach herstellbare Ventilvorrichtung geschaffen.
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Grundsätzlich ist im Rahmen der Erfindung oder der Erfindungen unter einem Fluid eine Flüssigkeit, ein Arbeitsfluid und/oder ein Kältemittel zu verstehen, und umgekehrt. Unter fluiddicht ist somit eine Dichtheit gegenüber einer Flüssigkeit, einem Arbeitsfluid und/oder einem Kältemittel zu verstehen, und umgekehrt. Ebenso ist unter einem Fluidstrom, eine Durchflussmenge einer Flüssigkeit, einem Arbeitsfluid und/oder einem Kältemittel zu verstehen, und umgekehrt. Ebenso ist unter einem Fluidanschluss ein Anschluss für eine Flüssigkeit, ein Arbeitsfluid und/oder ein Kältemittel zu verstehen, und umgekehrt. Ebenso ist unter einem Fluidwartungsanschluss ein Wartungsanschluss für eine Flüssigkeit, ein Arbeitsfluid und/oder ein Kältemittel zu verstehen, und umgekehrt. Ebenso ist unter einem Fluiddruck ein Druck, insbesondere ein hydraulischer Druck, einer Flüssigkeit, eines Arbeitsfluids und/oder eines Kältemittels zu verstehen, und umgekehrt. Ebenso ist unter einem Fluidkanal ein Kanal für eine Flüssigkeit, ein Arbeitsfluid und/oder ein Kältemittel zu verstehen, und umgekehrt. Insbesondere führt mindestens ein Ende, vorzugsweise zwei Enden, mindestens eines Fluidkanals aus dem Ventilvorrichtungsgehäuse heraus. Bevorzugterweise mündet das Ende oder die Enden eines Fluidkanals, wenn der Fluidkanal oder die Fluidkanäle aus dem Ventilvorrichtungsgehäuse herausführen, in einen Fluidanschluss. Unter einem Verbindungskanal ist ein Fluidkanal zu verstehen, der sich lediglich innerhalb des Ventilvorrichtungsgehäuses befindet und/oder derart ausgebildet ist, dass mindestens zwei Fluidkanäle miteinander, mindestens zwei weitere Verbindungskanäle miteinander oder ein weiterer Verbindungskanal und ein Fluidkanal miteinander fluidisch verbunden sind.
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Grundsätzlich ist mit der Verstellbarkeit des ersten und/oder des zweiten Ventilkörpers die Veränderbarkeit der Position oder Lage des ersten und/oder des zweiten Ventilkörpers, insbesondere in einer Aufnahme bzw. in jeweils einer Aufnahme, gemeint.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fluiddruck des ersten Fluidstroms unter dem Fluiddruck des zweiten Fluidstroms liegt. Hierdurch ist es möglich mittels des elektrischen Aktuators mit äußerst wenig elektrischer Energie, den ersten Fluidstrom zu steuern oder zu regeln, womit sich der zweite Fluidstrom durch den ersten Fluidstrom steuern oder regeln lässt. Hierzu ist weniger elektrische Energie notwendig, als es notwendig wäre, im Fall, dass man durch einen elektrischen Aktuator direkt den zweiten Fluidstrom steuern oder regeln wollte.
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Es ist besonders zweckhaft, wenn es sich bei der Ventilvorrichtung um ein Mehrwege-Ventilvorrichtung oder eine Vierwege-Ventilvorrichtung handelt. Mit anderen Worten weist die Ventilvorrichtung ein Mehrwegeventil oder ein Vierwegeventil auf.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilvorrichtungsgehäuse aus Kunststoff und/oder aus Metall ausgebildet ist. Während ein Ventilvorrichtungsgehäuse aus Kunststoff einfach zu bearbeiten, kostengünstig ist und nicht zu Korrosion neigt, bietet ein Ventilvorrichtungsgehäuse aus Metall eine höhe Festigkeit bei hohen Drücken. Auch ist es bevorzugt, wenn das Ventilvorrichtungsgehäuse aus Kunststoff ausgebildet ist, aber Verstärkungselemente aus Metall aufweist, mit denen die Widerstandsfähigkeit gegen höhere Drücke bei verhältnismäßig geringen Kosten verbessert wird. Vorzugsweise ist das Ventilvorrichtungsgehäuse, wenn es aus einem Metall ausgebildet ist, aus Aluminium ausgebildet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilvorrichtungsgehäuse Fluidanschlüsse für den ersten und zweiten Fluidstrom sowie Fluidkanäle für den ersten und zweiten Fluidstrom aufweist. Insbesondere verlaufen der erste und der zweite Fluidstrom durch die Ventilvorrichtung.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fluidanschlüsse oder mindestens einer der Fluidanschlüsse als Stutzen ausgebildet sind.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Stutzen mittels einer Schraubverbindung am Ventilvorrichtungsgehäuse befestigt oder einteilig mit dem Ventilvorrichtungsgehäuse ausgebildet sind.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil oder ein überwiegender Teil des Ventilvorrichtungsgehäuses, welches Fluidkanäle oder die Fluidkanäle aufweist, einteilig ausgebildet ist. Durch die Einteiligkeit wird einerseits eine aufwendige Montage vermieden, andererseits sind weniger Bauteile und Verbindungselemente notwendig, womit eine hohe Festigkeit erzielt wird. Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn das Ventilvorrichtungsgehäuse einteilig ausgebildet ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aktuator ein Linearaktuator ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der elektrische Aktuator oder der Liniearaktuator als Solenoidaktuator oder Zylinderspulenaktuator ausgebildet ist. Derartige Aktuatoren weisen insbesondere eine zylinderförmige, bestrombare Spule, die bei Bestromung ein Magnetfeld erzeugt und dadurch einen Anker bewegt, also anzieht oder wegdrückt, auf. Wenn der Anker mit einem Ventilkörper antriebsgekoppelt ist, lässt sich der Ventilkörper bewegen, also verstellen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ventilkörper den Anker bildet, also Ventilkörper und Anker einteilig ausgebildet sind.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Aktuator oder der Linearaktuator ein Spindelaktuator ist. Spindelaktuatoren umfassen in der Regel einen elektrischen Antriebsmotor, beispielsweise einen mechanisch kommutierten Gleichstrommotor, einen elektrisch kommutierten Gleichstrommotor oder einen Schrittmotor. Die rotatorische Bewegung des elektrischen Antriebsmotors wird mittels einer Spindel in einen axiale, also lineare Bewegung umgewandelt, die den Ventilkörper bewegt, also verstellt.
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Unabhängig davon, was für ein elektrischer Aktuator verwendet wird, ist es vorteilhaft, wenn die Ventilvorrichtung eine Failsafe-Feder umfasst, die den Aktuator und/oder den ersten Ventilkörper bei einer Fehlfunktion des Aktuators in eine Position bewegt, die ein Wärmepumpensystem, welches eine derartiger Ventilvorrichtung aufweist, oder die Ventilvorrichtung vor Schäden, insbesondere vor Schäden durch zu hohe Fluiddrücke, schützt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilvorrichtungsgehäuse eine erste Montageöffnung für den ersten Ventilkörper aufweist und/oder dass das Ventilvorrichtungsgehäuse eine zweite Montageöffnung für den zweiten Ventilkörper aufweist. Mit anderen Worten ist der jeweilige Ventilkörper durch die entsprechende Montageöffnung in das Ventilvorrichtungsgehäuse einführbar.
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Im Fall, dass das Ventilvorrichtungsgehäuse lediglich eine Montageöffnung für den ersten Ventilkörper aufweist, handelt es sich nicht um die erste Montageöffnung, sondern lediglich um eine Montageöffnung.
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Im Fall, dass das Ventilvorrichtungsgehäuse lediglich eine Montageöffnung für den zweiten Ventilkörper aufweist, handelt es sich nicht um die zweite Montageöffnung, sondern lediglich um eine Montageöffnung.
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Ferner ist es bevorzugt, wenn zwei Montageöffnungen für den ersten Ventilkörper und/oder zwei Montageöffnungen für den zweiten Ventilkörper vorgesehen sind. Diese jeweils zwei Montageöffnungen können Teil von einer Durchgangsbohrung, eines Durchgangslochs oder eines Durchbruchs durch das Ventilvorrichtungsgehäuse sein.
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Es ist zweckmäßig, wenn eine, mindestens eine, mehrere oder alle Montageöffnung durch ein, jeweils ein oder mehrere Verschlussmittel verschlossen, insbesondere fluiddicht verschlossen, sind. Als Verschlussmittel eignen sich beispielsweise Gewindestopfen. Auch ist ein Flansch denkbar, der mit dem Ventilvorrichtungsgehäuse verschraubt, eine Montageöffnung, insbesondere fluiddicht, verschließt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Ventilkörper als Zylinderventil ausgebildet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Ventilvorrichtungsgehäuse jeweils eine Aufnahme für den ersten und den zweiten Ventilkörper oder das erste und das zweite Zylinderventil aufweisen. In Abhängigkeit der Position oder Lage des ersten Ventilkörpers in der ersten Aufnahme ist der erste Fluidstrom regel- oder steuerbar. Die Position oder Lage des ersten Ventilkörpers in der ersten Aufnahme ist durch den elektrischen Aktuator veränderbar. In Abhängigkeit der Position oder Lage des zweiten Ventilkörpers in der zweiten Aufnahme ist der zweite Fluidstrom regel- oder steuerbar. Die Position oder Lage des zweiten Ventilkörpers in der zweiten Aufnahme ist durch den zweiten Fluidstrom veränderbar oder zumindest von diesem abhängig. Mit anderen Worten lässt sich mittels des elektrischen Aktuators indirekt die Position oder Lage des zweiten Ventilkörpers in der zweiten Aufnahme vorgeben.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die beiden Aufnahmen parallel zueinander verlaufen. Auch ist es zu bevorzugen, wenn die beiden Aufnahmen mittels mindestens einem Fluidkanal und/oder mindestens einem Verbindungskanal miteinander fluidisch verbunden sind. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Ventilkörper in den jeweiligen für sie vorgesehenen Aufnahmen angeordnet, insbesondere axial beweglich gelagert, sind.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder der zweite Ventilkörper, insbesondere das erste und/oder das zweite Zylinderventil, vorteilhafterweise mittels Dichtungsringen, in der Aufnahme bzw. in ihren jeweiligen Aufnahmen axial beweglich gelagert ist bzw. sind.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Dichtungsringe aus einem Kunststoff oder einem Elastomer ausgebildet sind. Dies erhöht die Dichtwirkung oder verbessert die Lagerung. Ferner ist es vorteilhaft, wenn sich jeweils ein Dichtungsring in einer Nut an jeweils einem der Endabschnitte des Ventilkörpers, des Zylinderventils, der Ventilkörper oder der Zylinderventile befindet.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Dichtungsringe einen Fluidraum, angeordnet in axialer Richtung zwischen den Dichtungsringen und begrenzt durch die Dichtungsringe, den Ventilkörper und seine Aufnahme, fluidisch gegenüber den zum Ventilkörper axial benachbarten Bereichen der Aufnahme abdichten. Dies gilt vorzugsweise für beide Ventilkörper und ihre jeweilige Aufnahme.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der oder die Ventilkörper, insbesondere in einem axial zwischen den Dichtungsringen angeordneten Bereich, einen Abschnitt aufweist oder jeweils einen Abschnitt aufweisen, der zumindest eine Ausnehmung aufweist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Ausnehmung derart ausgebildet ist, dass durch sie, insbesondere in Abhängigkeit der axialen Position des Ventilkörpers innerhalb seiner Aufnahme, mindestens ein Fluidkanal, der fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden ist, und ein Verbindungskanal, der fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden ist, miteinander fluidisch verbindbar, dass durch sie mindestens zwei Fluidkanäle, die fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden sind, miteinander fluidisch verbindbar und/oder dass durch sie mindestens zwei Verbindungskanäle, die fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden sind, miteinander fluidisch verbindbar sind.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn der oder die Ventilkörper, insbesondere in einem axial zwischen den Dichtungsringen angeordneten Bereich, einen Abschnitt aufweist oder aufweisen, durch den die Fluidverbindung oder die Fluidverbindungen, die durch die Ausnehmung herstellbar sind, ganz oder teilweise, insbesondere in Abhängigkeit der Position des Ventilkörpers innerhalb der Aufnahme des Ventilkörpers, fluidisch unterbrechbar ist.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn sich die axialen Positionen, durch die die fluidischen Verbindungen herstellbar und unterbrechbar sind, sich voneinander unterscheiden, also voneinander in axialer Richtung beabstandet sind.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein oder der Fluidkanal, der fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden ist, und ein oder der Verbindungskanal, der fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden ist, dass zwei oder die mindestens zwei Fluidkanäle, die fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden sind, und/oder dass zwei oder die mindestens zwei Verbindungskanäle, die fluidisch mit der Aufnahme des Ventilkörpers verbunden sind, in einer Ebene, die sich quer, insbesondere rechtwinklig, zur Erstreckungsrichtung der Aufnahme erstreckt, um 0° bis 20°, um 80° bis 100° oder um 170° bis 190° zueinander versetzt angeordnet sind. Auch sind verschiedene Winkelbereiche mit verschiedenen Arten von Kanälen in allen möglichen Kombinationen kombinierbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung mindestens sechs Fluidanschlüsse aufweist, wobei die ersten zwei der mindestens sechs Fluideinschlüsse fluidisch mit einem Kompressor verbindbar sind, wobei die zweiten zwei der mindestens sechs Fluidanschlüsse fluidisch mit einem Kondensator und/oder Verdampfer verbindbar sind und wobei die dritten zwei der mindestens sechs Fluidanschlüsse fluidisch mit einem Fluidspeicher verbindbar oder mittels einer Kurzschlussleitung direkt miteinander verbindbar sind. Dies stellt die Kompatibilität mit anderen Baugruppen eines Wärmepumpensystems sicher, während die Kurschlussleitung aus einem Rohr oder einem Fluidkanal bestehen kann, die, wenn an die dritten zwei Fluidanschlüsse keine Baugruppen eines Wärmepumpensystems angeschlossen werden, den einen Fluidanschluss der dritten zwei Fluidanschlüssen mit dem anderen Fluidanschluss der dritten zwei Fluidanschlüssen direkt miteinander fluidisch verbindet. Bei dem Fluidspeicher handelt es sich insbesondere um ein Fluidreservoir, welches vorzugsweise dazu ausgebildet ist, überschüssiges Fluid des Wärmekreislaufs, welches für den Betrieb nicht benötigt wird, zumindest zeitweise aufzunehmen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich bei den mindestens sechs Fluidanschlüssen der Ventilvorrichtung um die Fluidanschlüsse für den ersten und zweiten Fluidstrom handelt.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn es sich bei den mindestens sechs Fluidanschlüssen um Stutzen, also Anschlussstutzen, handelt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung mindestens einen Drucksensor aufweist, dass die Ventilvorrichtung mindestens einen Temperatursensor aufweist, dass die Ventilvorrichtung mindestens einen Temperatur-Druck-Sensor aufweist oder dass die Ventilvorrichtung mindestens einen Temperatursensor und mindestens einen Drucksensor aufweist. Mithilfe der Drücke und Temperaturen lässt sich die Ventilvorrichtung steuern oder regeln, oder wenn ein Wärmepumpensystem eine derartige Ventilvorrichtung aufweist, das Wärmepumpensystem steuern oder regeln. Mittels des Temperatur-Druck-Sensors lassen sich die Temperatur und der Druck eine Fluidstroms durch einen einzelnen Sensor messen, wodurch weniger Sensoren notwendig sind, was die Montage vereinfacht.
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Es ist zweckmäßig, wenn für den ersten Fluidstrom ein Drucksensor und ein Temperatursensor oder alternativ hierzu ein Temperatur-Druck-Sensor vorgesehen ist. Auch ist es zweckmäßig, wenn für den zweiten Fluidstrom ein weiterer Drucksensor und ein weiterer Temperatursensor oder alternativ hierzu ein weiterer Temperatur-Druck-Sensor vorgesehen ist. Alternativ sind verschiedene Sensortypen und Anordnungen für beide Fluidströme möglich.
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Darüber hinaus ist es zu bevorzugen, wenn der Drucksensor, der Temperatursensor oder der Temperatur-Druck-Sensor mit dem jeweiligen Fluidstrom fluidisch kontaktiert ist. Dies stellt eine direkte Messung der jeweiligen Fluidtemperatur oder des jeweiligen hydraulischen Fluiddrucks sicher.
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Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn der Temperatursensor, der Drucksensor und/oder der Temperatur-Druck-Sensor mittels einer Schraubverbindung mit dem Ventilvorrichtungsgehäuse verbunden ist. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn der jeweilige Sensor ein Außengewinde aufweist, welches mit einem Innengewinde des Ventilvorrichtungsgehäuses zusammenwirkt und dadurch die Schraubverbindung gebildet wird. Vorteilhafterweise sind die Innengewinde des Ventilvorrichtungsgehäuses durch Gewindeeinsätze ausgebildet, was den Austausch der Sensoren im Wartungsfall erleichtert. Ferner ist es denkbar, dass die Sensoren Elastomerdichtungen aufweisen, womit ein Ausdringen des Fluids aus dem Ventilvorrichtungsgehäuse verhindert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilvorrichtungsgehäuse mindestens einen, vorzugsweise zwei, Fluidwartungsanschluss bzw. Fluidwartungsanschlüsse aufweist. Dieser Fluidwartungsanschluss bzw. die Fluidwartungsanschlüsse ist bzw. sind insbesondere zur Wartung der Ventilvorrichtung oder eines Wärmepumpensystem, dessen Teil eine derartige Ventilvorrichtung ist, nutzbar, indem das Fluid in der Ventilvorrichtung bzw. dem Wärmepumpensystem mittels des Fluidwartungsanschlusses bzw. der Fluidwartungsanschlüsse, abgelassen, abgesaugt, eingefüllt oder ausgetauscht werden kann. Insbesondere ist der mindestens eine oder die zwei Fluidwartungsanschlüsse zusätzlich zu den mindestens sechs Fluidanschlüssen ausgebildet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilvorrichtungsgehäuse Öffnungen aufweist, die dazu dienen, Fluidkanäle oder Verbindungskanäle innerhalb des Ventilvorrichtungsgehäuses auszubilden, wobei mindestens eine der Öffnungen durch einen Sensor, durch einen der Sensoren oder durch den elektrischen Aktuator verschlossen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn es sich hierbei um den mindestens einen Drucksensor, den mindestens einen Temperatursensor den mindestens einen Temperatur-Druck-Sensor handelt.
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Insbesondere verbinden die Verbindungskanäle mindestens zwei Fluidkanäle miteinander, mindestens zwei weitere Verbindungskanäle miteinander und/oder einen weiteren Verbindungskanal mit einem Fluidkanal miteinander. Alternativ ist es möglich, dass eine solche Öffnung in einen Fluidanschluss mündet.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn zusätzlich zur ersten Variante, zusätzlich zur ersten Alternative oder alternativ zur ersten Variante, die Montageöffnung für den ersten Ventilkörper oder eine der Montageöffnungen für den ersten Ventilkörper durch den elektrischen Aktuator verschlossen, insbesondere fluiddicht verschlossen, ist. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit für separate Verschlussmittel, die lediglich dem Verschließen dieser Montageöffnungen dienen.
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Es ist besonders zweckmäßig, wenn mindestens einer der Fluidkanäle fluidisch in einen Fluidanschluss mündet, der insbesondere als Stutzen ausgebildet ist.
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Hierdurch entfällt die Notwendigkeit für separate Verschlussmittel, die lediglich dem Verschließen dieser Öffnungen dienen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung ein Steuergerät und/oder eine Schnittstelle, insbesondere Datenschnittstelle, umfasst. Mit Daten, die über die Schnittstelle oder Datenschnittstelle übertragbar sind, sind insbesondere Messsignale der Sensoren und/oder Ansteuersignale für den elektrischen Aktuator gemeint. Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Steuergerät in der Ventilvorrichtung, an der Ventilvorrichtung oder beabstandet zur Ventilvorrichtung angeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Steuergerät dazu ausgebildet ist, eine Fehlerdiagnose eines Wärmepumpensystems, welches eine derartige Ventilvorrichtung aufweist, und/oder der Ventilvorrichtung durchzuführen. Ferner ist es bevorzugt, wenn das Steuergerät zusätzlich oder alternativ dazu ausgebildet ist, einen Wartungsmodus auszuführen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät zusätzlich oder alternativ dazu ausgebildet ist, ein Wärmepumpensystem, welches eine derartige Ventilvorrichtung aufweist, und/oder die Ventilvorrichtung zu steuern oder zu regeln.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Temperatursensoren, Drucksensoren, der elektrische Aktuator und/oder Temperatur-Druck-Sensoren signalübertragend mit dem Steuergerät verbunden sind.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn der elektrische Aktuator durch das Steuergerät regelbar oder steuerbar ist, und zudem signalübertragend mit dem Steuergerät verbunden ist.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät am Ventilvorrichtungsgehäuse oder im Ventilvorrichtungsgehäuse angeordnet ist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das Steuergerät mit der Schnittstelle signalübertragend verbunden ist, wobei mittels der Schnittstelle die Fehlersignale und/oder Messignale der Sensoren, des elektrischen Aktuators oder des eines Wärmepumpensystems, wenn ein solches eine derartige Ventilvorrichtung aufweist, ausgebbar sind.
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Im Fall, dass die Ventilvorrichtung lediglich die Schnittstelle aufweist, also kein Steuergerät aufweist, weil das Steuergerät beispielsweise außerhalb der Ventilvorrichtung, aber innerhalb eines Wärmepumpensystems, welches die Ventilvorrichtung aufweist, angeordnet ist, ist die Schnittstelle signalübertragend mit dem elektrischen Aktuator und/oder den Sensoren verbunden. Mit anderen Worten sind über die Schnittstelle die Messsignal der Sensoren, zum Beispiel Druck und/oder Temperatur, auslesbar und/oder der elektrische Aktuator ansteuerbar. Zudem ist es bevorzugt, wenn in diesem Fall ein Steuergerät für die Ventilvorrichtung oder für ein Wärmepumpensystem, welches die Ventilvorrichtung aufweist, signalübertragend mit der Schnittstelle verbunden ist.
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Grundsätzlich ist die Schnittstelle entweder als Hardware-Schnittstelle, insbesondere Hardware-Datenschnittstelle, beispielsweise als weiblicher oder männlicher Stecker, ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass die Schnittstelle als Funk-Schnittstelle, insbesondere als Funk-Datenschnittstelle, ausgebildet ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung in einen Verdampfer, in einen Kondensator oder einen Kompressor integriert ist. Mit anderen Worten weist entweder ein Verdampfer, ein Kondensator oder ein Kompressor die Ventilvorrichtung auf. Dadurch wird eine noch höhere Kompaktheit erreicht.
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Grundsätzlich ist im Rahmen dieser Erfindung oder der Erfindungen unter einem Kondensator, wenn nicht anders angegeben, ein Apparat, in welchem ein Stoff vom gasförmigen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand überführt werden kann, zu verstehen.
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Die Aufgabe bezüglich des Wärmepumpensystems wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmepumpensystem eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung umfasst. Hierdurch wird ein besonders kompaktes und einfaches Wärmepumpensystem geschaffen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Wärmepumpensystem zum Kühlen und/oder Heizen ausgebildet und/oder genutzt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmepumpensystem einen Kompressor sowie einen Verdampfer und/oder einen Kondensator umfasst. Ferner ist es denkbar, dass das Wärmepumpensystem zusätzlich einen Fluidspeicher oder eine Kurzschlussleitung für die Ventilvorrichtung umfasst. Mit anderen Worten umfasst das Wärmepumpensystem einen Kompressor und einen Verdampfer, einen Kompressor und einen Kondensator oder einen Kompressor, einen Verdampfer und einen Kondensator. Hierbei ist besonders bevorzugt, wenn das Wärmepumpensystem einen Kompressor, einen Verdampfer oder einen Kondensator umfasst, in den die Ventilvorrichtung integriert ist. Hierdurch wird eine besonders kompaktes Wärmepumpensystem bereitgestellt.
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Die Aufgabe bezüglich des Gebäudes wird dadurch gelöst, dass eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 15 bereitgestellt wird. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebäude ein erfindungsgemäßes Wärmepumpensystem und/oder eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung aufweist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Gebäude,
- 2a eine erfindungsgemäßes Ventilvorrichtung mit einer ersten Ventilkörperstellung,
- 2b eine erfindungsgemäßes Ventilvorrichtung mit einer zweiten Ventilkörperstellung,
- 3 ein elektrischer Aktuator der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung,
- 4 ein Ventilkörper,
- 5 ein Verschlusselement,
- 6 eine Schnittstelle, und
- 7 ein Fluidanschluss.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gebäude 1 mit einem erfindungsgemäßen Wärmepumpensystem 2 und einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung 3a. Bei dem Gebäude 1 handelt es sich beispielsweise um ein Wohngebäude oder ein Gewerbegebäude, welches durch das Wärmepumpensystem 2 beheizbar und kühlbar ist. Die Ventilvorrichtung 3a und damit das Wärmepumpensystem 2 lassen sich durch ein Steuergerät 9 steuern oder regeln. Das Steuergerät 9 ist einerseits mit einem Thermostat 8, durch welches sich die gewünschte Temperatur innerhalb des Gebäudes eines einstellen lässt, datenübertragen verbunden, und andererseits mit einer Schnittstelle 11 der Ventilvorrichtung 3a datenübertragen verbunden. Die Schnittstelle 11 ist als eine Hardware-Datenschnittstelle ausgebildet, mittels der Messsignal von Temperatursensoren 13 der Ventilvorrichtung 3a und Drucksensoren 14 der Ventilvorrichtung 3a an das Steuergerät 9 übertragbar sind. Die Temperatursensoren 13 und die Drucksensoren 14 messen die Temperaturen und die Drucke eines ersten Kältemittelstroms und eines zweiten Kältemittelstroms, wobei die beiden Kältemittelströme durch die Ventilvorrichtung 3a gesteuert oder geregelt werden. Die Ventilvorrichtung 3a weist ferner sechs Fluidanschlüsse 12a auf, an die ein Kompressor 4 des Wärmepumpensystems 2, ein Verdampfer 6 des Wärmepumpensystems 2 und ein Kondensator 7 des Wärmepumpensystems 2 sowie einen Fluidspeicher 5 des Wärmepumpensystems 2 fluidisch angeschlossen sind. Anstatt dem Fluidspeicher 5 ist eine Kurzschlussleitung, die die beiden Fluidanschlüsse 12a direkt miteinander fluidisch kurzschließt, denkbar. Bei dem Kondensator 7 handelt es sich um einen Apparat, in welchem ein Stoff vom gasförmigen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand überführbar ist. Die Ventilvorrichtung 3a weist ferner ein Ventilvorrichtungsgehäuse 3b auf, welches aus Kunststoff oder alternativ aus Aluminium ausgebildet ist. Darüber hinaus weist die Ventilvorrichtung 3a einen elektrischen Aktuator 10 auf, mittels dem ein erster Ventilkörper innerhalb des Ventilvorrichtungsgehäuses 3b verstellbar ist. In Abhängigkeit der Position des ersten Ventilkörpers lässt sich der erste Kältemittelstrom steuern oder regeln. Mithilfe des ersten Kältemittelstroms lässt sich ein zweiter Ventilkörper innerhalb des Ventilvorrichtungsgehäuses 3b verstellen. In Abhängigkeit der Position des zweiten Ventilkörpers lässt sich der zweite Kältemittelstrom steuern oder regeln. Darüber hinaus weist die Ventilvorrichtung 3a zwei Fluidwartungsanschlüsse 12b auf, mit denen das Kältemittel aufgefüllt, abgelassen oder ausgetauscht werden kann. Solange die Ventilvorrichtung 3a nicht gewartet wird, sind die zwei Fluidwartungsanschlüsse 12b mittels jeweils einem Gewindestopfen kältemitteldicht verschlossen.
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Die 2a zeigt eine Schnittansicht durch die Ventilvorrichtung 3a. Zu sehen ist der elektrische Aktuator 10 und der mit dem elektrischen Aktuator 10 gekoppelte erste Ventilkörper 102, wobei der erste Ventilkörper 102 in einer ersten Aufnahme 103 des Ventilvorrichtungsgehäuses aufgenommen ist. Der elektrische Aktuator 10 verschließt die erste Aufnahme 103 kältemitteldicht. Ferner ist parallel zur ersten Aufnahme 103 eine zweite Aufnahme 223 angeordnet, in der sich ein zweiter Ventilkörper 222 befindet. Die zweite Aufnahme 223 ist durch eine Durchgangsbohrung, die sich durch das Ventilvorrichtungsgehäuse der Ventilvorrichtung 3a erstreckt, ausgebildet. Die Öffnungen an den Enden der zweiten Aufnahme 223 sind durch zwei Verschlusselemente 224, 225 kältemitteldicht verschlossen. Die erste Aufnahme 103 und die zweite Aufnahme 223, die sich beide horizontal, parallel zueinander, erstrecken, sind fluidisch mittels vertikal verlaufenden Verbindungskanälen miteinander verbunden. Da der elektrische Aktuator 10 den ersten Ventilkörper 102 in einer ersten Position hält, sind bestimmte Verbindungskanäle geöffnet oder verschlossen, womit der zweite Ventilkörper 222 eine erste Endposition einnimmt. Mit anderen Worten wurde der zweite Ventilkörper 222 durch den ersten Kältemittelstrom betätigt. Mit einer derartigen Schaltstellung der Ventilkörper 102, 222 kann das Wärmepumpensystem beispielsweise in einem Heizmodus betrieben werden.
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Die 2b zeigt die Schnittansicht aus der 2a, mit dem Unterschied, dass der erste Ventilkörper 102 durch den elektrischen Aktuator 10 nunmehr in einer zweiten Position gehalten wird, womit der zweite Ventilkörper 222 eine zweite Endposition in der zweiten Aufnahme 223 einnimmt. Auch hier wurde der zweite Ventilkörper 222 durch den ersten Kältemittelstrom betätigt, da sich der erste Ventilkörper 102 in einer anderen Position befindet als in der 2a. Mit einer derartigen Schaltstellung der Ventilkörper 102, 222 kann das Wärmepumpensystem beispielsweise in einem Kühlmodus betrieben werden.
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Die 3 zeigt den elektrischen Aktuator 10 aus den vorherigen Figuren. Zu erkennen ist, dass der elektrische Aktuator 10 mit dem ersten Ventilkörper 102 antriebsgekoppelt ist, wodurch der elektrische Aktuator 10 den Ventilkörper 102 in axialer Richtung verstellen kann. Ferner weist der elektrische Aktuator 10 einen Aktuatorflansch 101 auf, mit dem der elektrische Aktuator 10 an dem Ventilvorrichtungsgehäuse montierbar ist. Ein Dichtring im Bereich des Aktuatorflansches 101 stellt zudem sicher, dass kein Kältemittel aus der ersten Aufnahme in die Umgebung austreten kann, wenn der elektrische Aktuator 10 am Ventilvorrichtungsgehäuse montiert ist.
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Die 4 zeigt den zweiten Ventilkörper 222 aus den 2a und 2b. Der zweite Ventilkörper 222 weist an seinen Endbereichen oder Endabschnitten jeweils einen Dichtring 226 auf, die als Lagerung innerhalb der zweiten Aufnahme dienen. Der zweite Ventilkörper 222 weist einen ersten Ventilkörperabschnitt 227 und einen zweiten Ventilkörperabschnitt 228 auf, wobei beide Ventilkörperabschnitte 227, 228 zwischen den beiden Endbereichen des zweiten Ventilkörpers 222 angeordnet sind. Während der erste Ventilkörperabschnitt 227 eine Ausnehmung aufweist, die es ermöglicht, in Abhängigkeit der Stellung des zweiten Ventilkörper 222 in der zweiten Aufnahme einen der Fluidströme in die zweite Aufnahme strömen zu lassen, ist der zweite Ventilkörperabschnitt derart ausgebildet, dass er, in Abhängigkeit der Position des zweiten Ventilkörpers 222 in der zweiten Aufnahme einen der Fluidströme vom Einströmen in die zweite Aufnahme zu unterbrechen vermag.
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Die 5 offenbart einen der beiden Verschlusselemente 224, 225 aus der 2a. Zu erkennen ist, dass hier ebenfalls ein Dichtring 229 angeordnet ist, um ein Ausdringen des Kältemittels aus der Ventilvorrichtung heraus zu vermeiden. Mit anderen Worten würde mittels der Verschlusselemente 224, 225 sichergestellt, dass die zweite Aufnahme zur Umgebung hin kältemitteldicht verschlossen ist.
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Die 6 offenbart die Schnittstelle 11 aus der 1, wobei die Schnittstelle 11 als männliche Hardware-Datenschnittstelle ausgebildet ist und mehrere Steckerkontakte 110 aufweist.
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Die 7 offenbart einen der Fluidanschlüsse 12a aus 1.der Fluidanschluss 12a ist aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellt und als Fluidstutzen ausgebildet.
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Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch untereinander kombiniert werden. Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 7 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gebäude
- 2
- Wärmepumpensystem
- 3a
- Ventilvorrichtung
- 3b
- Ventilvorrichtungsgehäuse
- 4
- Kompressor
- 5
- Fluidspeicher
- 6
- Verdampfer
- 7
- Kondensator
- 8
- Thermostat
- 9
- Steuergerät
- 10
- elektrischer Aktuator
- 101
- Aktuatorflansch
- 102
- erster Ventilkörper
- 103
- erste Aufnahme
- 11
- Schnittstelle
- 110
- Steckerkontakte
- 12a
- Fluidanschluss
- 12b
- Fluidwartungsanschluss
- 13
- Temperatursensor
- 14
- Drucksensor
- 222
- zweiter Ventilkörper
- 223
- zweite Aufnahme
- 224
- Verschlusselement
- 225
- Verschlusselement
- 226
- Dichtring
- 227
- erster Ventilkörperabschnitt
- 228
- zweiter Ventilkörperabschnitt
- 229
- Dichtring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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