DE19948527C2 - Device for transporting a liquid - Google Patents

Device for transporting a liquid

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport einer Flüssigkeit durch eine Transportleitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a device for Transport of a liquid through a transport line according to the preamble of claim 1.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise im Rahmen einer katalytischen Abgasnachbehandlung einsetzbar, bei der zunächst aus einem flüssigen Reduktionsmittel (wie etwa Harnstoff) und Luft ein Reduktionsmittel-Luft-Gemisch erzeugt wird, welches anschließend als Aerosol zur Bewirkung einer effektiven Abgasnachbehandlung in den Katalysator eingebracht wird.Such devices are, for example, in the context of a Catalytic exhaust gas after-treatment can be used in the first from a liquid reducing agent (such as Urea) and air a mixture of reducing agent and air is generated, which is then used as an aerosol Effect of an effective exhaust gas aftertreatment in the Catalyst is introduced.

Aus der EP-A-0381236 ist ein System bekannt, welches zum Entfernen von Stickoxiden in Abgasen aus einem Dieselmotor Ammoniak als Reduktionsmittel zudosiert. Eine hierbei verwendete Harnstoff-Wasser-Lösung wird mittels Druckluft zudosiert. From EP-A-0381236 a system is known which for Removal of nitrogen oxides in exhaust gases from a diesel engine Ammonia metered in as a reducing agent. One here Urea-water solution is used by means of compressed air added.  

Die Bildung eines Aerosols erfolgt beispielsweise in einem Mischraum einer Mischkammer durch weitere Beaufschlagung des Reduktionsmittels bzw. des Reduktionsmittel-Luft-Gemisches mit Druckluft. Ein derartiges System ist beispielsweise aus der DE 42 30 056 A1 bekannt.For example, an aerosol is formed in one Mixing room of a mixing chamber by further exposure to the Reducing agent or the reducing agent-air mixture with compressed air. Such a system is, for example, out of known from DE 42 30 056 A1.

Die Druckschrift DE 41 00 086 A1 beschreibt eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, bei der ein Einspritzventil Kraftstoff in ein luftbeaufschlagtes Rohr einspritzt. Am Ende des Rohres befindet sich eine Lavaldüse, die das Rohr von einer Brennkammer, dem Zielort des Kraftstoffs, trennt.The publication DE 41 00 086 A1 describes one Fuel injector using an injector Injecting fuel into an air-filled pipe. At the At the end of the tube there is a Laval nozzle that connects the tube separates from a combustion chamber, the destination of the fuel.

Es hat sich gezeigt, dass ein gleichmäßiger Transport einer Flüssigkeit durch eine Transportleitung zu einem Sprühkopf, in welchem die Aerosolbildung erfolgt, insbesondere dann zu gewährleisten ist, wenn die zu transportierende Flüssigkeit in Form eines Wandfilms an der Innenwand der Transportleitung transportiert wird. Derartige Wandfilme, welche durch einen durch die Transportleitung strömenden Luftstrom an der Leitungswand entlang transportierbar sind, gewährleisten über weite Transportstrecken einen gleichmäßigen Flüssigkeits- bzw. Materialfluß. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Sprühkopf, mittels dessen eine Aerosolbildung durchgeführt werden soll, sich in einem größeren Abstand von einem Einspritzventil, mittels dessen die Flüssigkeit in zerstäubter Form in die Transportleitung eingebracht wird, befindet.It has been shown that an even transport of a Liquid through a transport line to a spray head, in which aerosol formation takes place, especially then ensure if the liquid to be transported in the form of a wall film on the inside wall of the Transport line is transported. Such wall films, which through a flowing through the transport line Air flow can be transported along the line wall, guarantee one over long transport distances even liquid or material flow. This is particularly advantageous if a spray head, by means of whose aerosol formation is to be carried out a greater distance from an injection valve, by means of whose liquid is atomized into the Transport line is introduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen möglichst gleichmäßigen Transport von Flüssigkeit, welche über ein Einspritzventil einer Transportleitung zudosiert wird, durch die Transportleitung zu ermöglichen. The object of the present invention is, if possible even transport of liquid, which over a Injection valve of a transport line is metered through to enable the transport line.  

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a device with the Features of claim 1.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein gleichmäßiger Flüssigkeitstransport durch eine Transportleitung über weite Strecken in einfacher Weise durchführbar. Der sich bildende Wandfilm wird durch den Luftstrom entlang der Wandung der Transportleitung gleichmäßig transportiert. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Luftumströmung des Einspritzventils, mittels dessen die Flüssigkeit in die Transportleitung eingebracht wird, wird auch ein entstehender Sprühnebel von dem Luftstrom mitgenommen und geführt. Aufgrund der axialen Beaufschlagung bzw. Mitnahme unter Vermeidung enger Zwischenräume wird eine Kristallbildung bei kristallinen Flüssigkeiten und eine damit verbundene Verstopfung der Luftzufuhr bzw. eines stromabwärtig in der Transportleitung ausgebildeten Sprühkopfes verhindert. Die eigentliche Zerstäubung und Spray- bzw. Aerosolbildung erfolgt gemäss der vorliegenden Vorrichtung nicht unmittelbar am Einspritzventil, sondern stromabwärtig an einem Sprühkopf. In dem Sprühkopf erfolgt eine aerosolerzeugende Beaufschlagung des transportierten Flüssigkeitsfilms mittels desselben Luftstroms, dessen Strömungsgeschwindigkeit durch entsprechende Drosselung jedoch im Bereich des Sprühkopfes gegenüber dem Bereich des Wandfiltransportes erhöht ist. Die Transportleitung zwischen Einspritzventil und Sprühkopf kann hierbei beliebig lang ausgebildet sein.By means of the device according to the invention, a even liquid transport through a Transport line over long distances in a simple way feasible. The wall film that forms is formed by the Air flow along the wall of the transport line evenly transported. By the invention Proposed air flow around the injection valve, by means of of which the liquid is introduced into the transport line will also be a spray of that Air flow taken and guided. Because of the axial Loading or taking away while avoiding tight In between there is a crystal formation in crystalline Liquids and associated constipation Air supply or one downstream in the transport line trained spray head prevented. The real one Atomization and spray or aerosol formation takes place according to the present device is not immediately on Injection valve, but downstream on a spray head. In the spray head there is an aerosol generating Loading of the transported liquid film by means of the same air flow, the flow velocity of which appropriate throttling in the area of the spray head is increased compared to the area of wall filing. The Transport line between the injection valve and spray head can be of any length.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist im Bereich der Austrittsöffnung des Einspritzventils an der Wandung der Transportleitung ausgebildete Prall- oder Luftumleitungsmittel auf. Mittels derartiger Mittel ist eine besonders wirksame Luftbeaufschlagung der aus der Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit zur Bildung eines Wandfilms durchführbar.The device according to the invention has in the range of Outlet opening of the injection valve on the wall of the Transport line trained impact or Air redirection means. By means of such a means particularly effective exposure to air from the  Exit opening emerging liquid to form a Wall film feasible.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention Device are the subject of the dependent claims.

Zweckmäßigerweise sind die Prallmittel als Prallring ausgebildet. Ein derartiger Prallring ist in einfacher Weise in eine Transportleitung einführbar und erweist sich in der Praxis als robust und zuverlässig.The impact means are expediently as an impact ring educated. Such a baffle ring is simple insertable in a transport line and proves itself in the Practice as robust and reliable.

Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Transportleitung, insbesondere im Bereich des Einspritzventils bzw. der Austrittsöffnung des Einspritzventils, konisch sich verjüngende Abschnitte auf. Mittels derartiger Abschnitte ist beispielsweise eine drosselartige Verjüngung des das Einspritzventil umströmenden Luftstromes erzielbar. Ferner wirkt sich ein stromabwärtig der Austrittsöffnung ausgebildeter konisch sich verjüngender Bereich günstig auf die Wandfilmbildung aus.According to a further preferred embodiment of the The device according to the invention has the transport line, especially in the area of the injection valve or Injector outlet opening, conical tapered sections. By means of such sections is, for example, a throttle-like taper of the Injection valve flowing air flow achievable. Further acts downstream of the outlet opening trained conically tapered area favorably the wall film formation.

Zweckmäßigerweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen sich stromabwärtig an die Transportleitung anschließenden Sprühkopf zur Bildung eines Aerosols auf der Grundlage der durch die Transportleitung transportierten Flüssigkeit und des Luftstroms auf. Wie bereits erläutert, wird die Aerosolbildung in diesem Sprühkopf mittels des gleichen Luftstromes bewirkt, welcher zunächst die Wandfilmbildung unterstützt.The device according to the invention expediently has one downstream of the transport line subsequent spray head to form an aerosol on the Basis of those transported by the transportation line Liquid and air flow. As already explained is the aerosol formation in this spray head by means of the same air flow, which initially causes the Wall film formation supported.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. In dieser zeigt Preferred embodiments of the invention will now be described the accompanying drawing further explained. In this shows  

Fig. 1 eine schematische seitliche Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic side sectional view of a first preferred embodiment of the device according to the invention,

Fig. 2 eine seitliche schematische Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und, Fig. 2 is a side schematic sectional view of a second preferred embodiment of the present invention, and,

Fig. 3 in schematischer seitlicher Schnittansicht eine Darstellung zur Verdeutlichung der Wandfilmbildung innerhalb einer Transportleitung, und Fig. 3 is a schematic side sectional view showing the wall film formation within a transport line, and

Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Darstellung der funktionalen Integration der Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Rahmen einer Vorrichtung zur Dosierung von Reduktionsmittel. FIG. 4 shows a block diagram to illustrate the functional integration of the device according to FIG. 1 in the context of a device for metering reducing agents.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Einspritzventil bezeichnet. Das Einspritzventil 1 sitzt nicht auf einem Ventilsitz auf, sondern sprüht einen Flüssigkeitsstrahl 9 ohne direkten Kontakt zur weiteren Führung in eine Transportleitung 7. Ein Luftstrahl 4, der, wie durch die Pfeile angedeutet, in der Erstreckungsrichtung der Transportleitung (im folgenden als Transportrichtung bezeichnet) strömt, umströmt das Einspritzventil 1, welches im wesentlichen mittig in der Transportleitung 7 angeordnet ist. Im Bereich der Austrittsöffnung 1a des Einspritzventils 1 ist an der Wandung 7a der Transportleitung 7 ein als Luftumleitung dienender Prallring 17 ausgebildet. Der Luftstrom 4 wird durch diesen Prallring 17 abgeleitet, durchströmt einen Ringspalt 18 zwischen Einspritzventil 1 und Prallring 17 und beaufschlagt die aus der Austrittsöffnung 1a austretende Flüssigkeit 9. Insgesamt kommt es hierdurch zu einer Bildung eines Flüssigkeitsfilmes an der Wandung der Transportleitung 7, welche durch den Luftstrom kontinuierlich in Transportrichtung transportiert wird.In Fig. 1, 1 denotes an injection valve. The injection valve 1 is not seated on a valve seat, but rather sprays a liquid jet 9 without direct contact for further guidance into a transport line 7 . An air jet 4 , which, as indicated by the arrows, flows in the direction of extension of the transport line (hereinafter referred to as the transport direction) flows around the injection valve 1 , which is arranged essentially centrally in the transport line 7 . In the region of the outlet opening 1 a of the injection valve 1 , a baffle ring 17 serving as an air diversion is formed on the wall 7 a of the transport line 7 . The air stream 4 is derived by this baffle ring 17, flows through an annular gap 18 between the injector 1 and baffle ring 17 and acts on the opening of the outlet 1 a leaking liquid. 9 Overall, this results in the formation of a liquid film on the wall of the transport line 7 , which is continuously transported in the transport direction by the air flow.

In Fig. 2 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Auch hier sitzt das Einspritzventil 1 nicht auf dem Ventilsitz auf, sondern sprüht den Flüssigkeitsstrahl 9 ohne direkten Kontakt zur weiteren Führung in einen konisch sich verjüngenden Abschnitt 5b der Transportleitung 7, welche als Düse 6 wirkt.In Fig. 2 shows another preferred embodiment of the device according to the invention. Here too, the injection valve 1 is not seated on the valve seat, but rather sprays the liquid jet 9 without direct contact for further guidance into a conically tapering section 5 b of the transport line 7 , which acts as a nozzle 6 .

Man erkennt hier ferner, daß der Luftstrahl 4 über eine Luftzufuhrleitung 4a in den Bereich der Transportleitung, welche das Einspritzventil umgibt, eingebracht wird. Durch Wechselwirkung mit dem Stirnbereich 7a bzw. der Wandung 7b wird der Luftstrom umgelenkt, so daß er schließlich in der mittels der Pfeile 4 dargestellten Richtung das Einspritzventil 1 gleichmäßig umströmt.It can also be seen here that the air jet 4 is introduced via an air supply line 4 a into the region of the transport line which surrounds the injection valve. The air flow is deflected by interaction with the end region 7 a or the wall 7 b, so that it finally flows uniformly around the injection valve 1 in the direction shown by the arrows 4 .

Der somit das Einspritzventil axial umspülende Luftstrahl 4 wird, wie zu erkennen, über zwei konisch sich in Transportrichtung verjüngende Abschnitte, nämlich einen Abschnitt 5a und den bereits erwähnten Abschnitt 5b der Transportleitung geführt. Der erste Bereich 5a dient hierbei zur Drosselung des Luftstromes 4.The air jet 4 , which thus flows axially around the injection valve, is guided, as can be seen, over two conically tapering sections in the transport direction, namely a section 5 a and the already mentioned section 5 b of the transport line. The first region 5 a serves to throttle the air flow 4 .

Der zweite Bereich 5b dient zur Gewährleistung einer möglichst gleichmäßigen Wandfilmbildung durch die aus der Austrittsöffnung 1a austretende Flüssigkeit. The second area 5 b serves to ensure that the wall film is formed as uniformly as possible through the liquid emerging from the outlet opening 1 a.

Mittels der Bereiche 5a, 5b wird der das Einspritzventil umströmende Luftstrahl 4 um einen Winkel, der kleiner als 90° ist, umgelenkt. Durch diese geringe Umlenkung des Luftstrahls 4 ist es möglich, Luftverwirbelungen und hierdurch verursachte Aerosolbildungen zu vermeiden.The air jet 4 flowing around the injection valve is deflected by an angle that is less than 90 ° by means of the areas 5 a, 5 b. This slight deflection of the air jet 4 makes it possible to avoid air turbulence and the aerosol formation caused thereby.

Der vom Luftstrom 4 umströmte Flüssigkeitsstrahl 9 wird unter Bildung eines Wandfilms 27 über einen Zusammenführungsbereich 8 in einen Bereich der Transportleitung 7, welcher mit gleichförmigem Durchmesser ausgebildet ist, geleitet. Die Transport- bzw. Dosierleitung mündet stromabwärtig in einen (nicht dargestellten) Sprühkopf. Der entstehende Wandfilm 27 ermöglicht eine wesentlich bessere und gleichmäßigere Führung der Flüssigkeitsmenge in der Transportleitung 7 und ermöglicht durch die definierte Anströmung des (nicht dargestellten) aerosolbildenden Sprühkopfes eine bessere und gleichmäßigere Aerosolbildung der eingespritzten Flüssigkeit, als dies bei herkömmlichen Vorrichtungen der Fall war.The liquid jet 9 , around which the air stream 4 flows, is conducted to form a wall film 27 via a merging area 8 into an area of the transport line 7 which is of uniform diameter. The transport or metering line opens downstream into a spray head (not shown). The resulting wall film 27 enables a much better and more uniform guidance of the amount of liquid in the transport line 7 and, due to the defined flow against the aerosol-forming spray head (not shown), enables better and more uniform aerosol formation of the injected liquid than was the case with conventional devices.

Es sei angemerkt, daß der Luftstrom 4 bei der dargestellten Vorrichtung im Wandfilmtransportbereich eine relativ niedrige Geschwindigkeit, beispielsweise im Bereich von 10 bis 20 Metern pro Sekunde, aufweist. Durch eine derartige Luftstromgeschwindigkeit wird der Wandfilmtransport wirksam unterstützt. Im Bereich des Sprühkopfes wird die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms 4 wieder erhöht, wodurch eine Aerosolbildung in einfacher Weise realisierbar ist. It should be noted that the air flow 4 in the device shown in the wall film transport area has a relatively low speed, for example in the range of 10 to 20 meters per second. The air film transport is effectively supported by such an air flow velocity. In the area of the spray head, the flow velocity of the air flow 4 is increased again, whereby aerosol formation can be realized in a simple manner.

Im Falle eines getaktet angesteuerten Einspritzventils 1 bilden sich auf der Wandung der Transportleitung 7 halbtorusförmige Tropfenringe, welche mittels der Beaufschlagung durch den Luftstrahl 4 gleichmäßig und mit gleichem Abstand voneinander durch die Transportleitung 7 wandern.In the case of a clocked-controlled injection valve 1 , semi-toroidal drop rings are formed on the wall of the transport line 7 , which migrate through the transport line 7 uniformly and at the same distance from one another by the action of the air jet 4 .

In Fig. 3 ist zur Veranschaulichung des entstehenden Wandfilms 27 und seines Transportes durch die Transportleitung 7 eine seitliche Schnittansicht der Transportleitung 7 dargestellt. Man erkennt die Wandung der Transportleitung 7, an deren Innenseite sich der Wand- bzw. Flüssigkeitsfilm 27 erstreckt. Im Inneren der Transportleitung strömt der Luftstrom 4. Die Transportrichtung bzw. der durch den sich bewegenden Wandfilm ergebende Materialtransport ist mittels Pfeilen 28 dargestellt.In Fig. 3 for illustrating the resulting wall film 27 and its transport is represented by the transfer line 7 is a side sectional view of the transport line 7. One recognizes the wall of the transport line 7 , on the inside of which the wall or liquid film 27 extends. Air flow 4 flows inside the transport line. The direction of transport or the material transport resulting from the moving wall film is represented by arrows 28 .

In Fig. 4 ist schließlich die funktionale Einbettung der dargestellten Vorrichtung in eine Vorrichtung zur Aerosolbildung blockschaltbildartig dargestellt. Luft wird aus einem Luftdruckspeicher 30 über eine Druckluftleitung 31 einem Flüssigkeitsbeaufschlagungsbereich 37 einer Transportleitung 7 zugeführt. Der Bereich 37 in der Darstellung der Fig. 4 entspricht im wesentlichen den durch Bezugszeichen 5a, 5b, 6 gekennzeichneten Bereichen der Fig. 2. Flüssigkeit wird aus einem Flüssigkeitsspeicher 32 mittels einer Pumpe 33 in das Einspritzventil 1 gefördert, und in der bereits beschriebenen Weise in den Bereich 37 der Transportleitung 7 eingeführt. In Fig. 4 ist ferner der stromabwärtig an die Transportleitung 7 anschließende Sprühkopf schematisch dargestellt und mit 40 bezeichnet.In FIG. 4, the functional integration of the device shown finally is shown of a block diagram in an apparatus for aerosol formation. Air is supplied from an air pressure accumulator 30 via a compressed air line 31 to a liquid application area 37 of a transport line 7 . The area 37 in the illustration in FIG. 4 essentially corresponds to the areas in FIG. 2 identified by reference numerals 5 a, 5 b, 6. Liquid is conveyed from a liquid reservoir 32 into the injection valve 1 by means of a pump 33 , and in that already described manner introduced in the area 37 of the transport line 7 . In FIG. 4, the spray head downstream of the transport line 7 is also shown schematically and designated 40.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen in einfacher Weise eine Bildung eines Flüssigkeits-Wandfilms auf der Wandung der Transportleitung 7 und ein gleichmäßiger und zuverlässiger Materialtransport entlang der Transportrichtung der Transportleitung 7 gewährleistet. Hierdurch kann die Transportleitung 7 gegenüber herkömmlichen Lösungen relativ lang ausgebildet sein.Compared to conventional devices, the device according to the invention ensures in a simple manner the formation of a liquid wall film on the wall of the transport line 7 and a uniform and reliable material transport along the transport direction of the transport line 7 . As a result, the transport line 7 can be made relatively long compared to conventional solutions.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Transport einer Flüssigkeit durch eine Transportleitung (7) mit einem im der Transportleitung (7) vorgesehenen Einspritzventil (1), welches mit einer Austrittsöffnung (1a) ausgebildet ist, über welche Flüssigkeit, insbesondere in zerstäubter Form, in die Transportleitung (7) einbringbar ist, und Mitteln (4a) zum Beaufschlagen der Transportleitung (7) mit einem in der Transportrichtung der Transportleitung (7) strömenden Luftstrom (4), wobei das Einspritzventil (1) im wesentlichen mittig in der Transportleitung (7) angeordnet ist, so dass es von dem Luftstrom (4) im wesentlichen gleichmäßig umströmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Austrittsöffnung (1a) des Einspritzventils an der Wandung der Transportleitung (7) Prall- oder Luftumleitungsmittel (17, 5a, 5b) ausgebildet sind, so dass eine Luftbeaufschlagung der aus der Austrittsöffnung austretenden Flüssigkeit zur Bildung eines Wandfilms in der Transportleitung erfolgen kann.1. Device for transporting a liquid through a transport line ( 7 ) with an injection valve ( 1 ) provided in the transport line ( 7 ), which is formed with an outlet opening ( 1 a), via which liquid, in particular in atomized form, into the transport line (7) can be introduced, and means (4a) for applying the transfer line (7) with a flowing in the transport direction of the transport line (7) air stream (4), wherein the injection valve (1) substantially centrally in the transport line (7) is arranged so that the air flow ( 4 ) can flow around it substantially uniformly, characterized in that in the region of the outlet opening ( 1 a) of the injection valve on the wall of the transport line ( 7 ), impingement or air diversion means ( 17 , 5 a , 5 b) are formed so that air is applied to the liquid emerging from the outlet opening to form a wall film in the trans port line can take place. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallmittel als Prallring (17) ausgebildet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the impact means are designed as an impact ring ( 17 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportleitung (7) in Transportrichtung konisch sich verjüngende Abschnitte (5a, 5b) aufweist.3. Device according to claim 1, characterized in that the transport line ( 7 ) has conically tapering sections ( 5 a, 5 b) in the transport direction. 4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen sich stromabwärtig an die Transportleitung (7) anschließenden Sprühkopf (40) zur Bildung eines Aerosols auf der Grundlage der durch die Transportleitung transportierten Flüssigkeit und des Luftstroms (4).4. Device according to one of the preceding claims, characterized by a downstream of the transport line ( 7 ) adjoining spray head ( 40 ) for forming an aerosol on the basis of the liquid transported through the transport line and the air flow ( 4 ).
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