DE2156678A1

DE2156678A1 - Absperrschieber

Info

Publication number: DE2156678A1
Application number: DE19712156678
Authority: DE
Inventors: Louis von Kestenholz Rohr (Schweiz)
Original assignee: Von Roll AG
Current assignee: Von Roll AG
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1972-10-05
Also published as: CH518474A; BE776402A; IT941855B; FR2117432A5

Description

BE 14 199

Von Roll AG, · ■ Gerlafingen

(Schweiz)

Absperrschieber

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Absperrschieber, dessen Gehäuse einen Durchflusskanal'aufweist, welcher mit einem senkrecht zur Achse des Durchflusskanales bewegbaren Abschlusskörper abschliessbar ist, wobei der Abschlusskörper mit einer Weichdichtung zur dichtenden Auflage an im Durchflusskanal und im Gehäusehals angeordneten Dichtungsflächen versehen und die Dichtungsflächen teilweise zu einer zui Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers senkrechten Ebene geneigt sind.

Absperrschieber mit Abschlusskörpern, die eine elastische Dichtung auiweisen und mit derselben an Gehäusepartien aufliegen, sind bekannt. Der Vorteil dieser bekannten Ausführungen liegt darin, dass ein sackloses Gehäuse verwendet werden kann, so dass ein mindestens teilweise glatter Durchflusskanal· entsteht. Allen diesen Absperrschiebern ist jedoch gemeinsam, dass die Abdienttung einerseits an Flächen, die der Bildung des Durchflusskanales

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dienen, und andererseits an nicht, zum eigentlichen Durchflusskanal gehörenden Flächen, beispielsweise an senkrecht zum Durchflusskanal liegenden oder an vom Durchflusskanal abgewandten, gegen den Gehäusehals hin gerichteten Flächen erfolgt. Dies ergibt beim Uebergang von der einen Art von,Dichtungsflächen bezüglich einer einwandfreien Abdichtung einige Probleme, für die jedoch Lösungen bekannt sind. ;

Der. Abschlusskörper eines solchen Absperrschiebers muss zur .vollständigen Dichtung mit seiner elastischen Dichtung auf Dichtungsflächen liegen, die quer zur Richtung des Durchfluss^- kanales eine geschlossene Kontur bilden, Wird demgemäss die Kontur der elastischen' Dichtung des Abschlusskorpers in unverformtem Zustand gleich der Kontur· der Dichtungsflächen ausgeführt, so liegt beim Schliessen des Absperrschiebers die elastische Dichtung gleichzeitig an allen Dichtungsflächen an und beginnt gleichzeitig abzudichten. Eine mangelhafte oder keine Dichtung erfolgt hierbei in denjenigen Partien, die parallel zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers liegen, wenn keine besonderen Massnahmen, wie beispielsweise das Verformen der elastischen Dichtung bei Verwendung eines zweiteiligen Abschlusskörpers, vorgesehen werden. Man kann diese Erscheinungen in bekannter Weise dadurch vermeiden, dass man parallel zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers liegende Dichtungsflächen vermeidet und eine mehr gestreckte als runde Dichtungsflächenkontur verwendet_f die keine parallel zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers liegende Partien aufweist, dagegen an dieser auf eine Linie zusammengeschrumpften Fläche einen unstetigen Verlauf aufweist.

Da zweifellos die Abdichtung auf solchen Dichtungsflächenpartien am besten ist, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung liegen, d.h. also im Scheitel und im Grund der Dichtungsflächenkontur, ist man bestrebt, eine niedere und langgestreckte Dichtungsflächenkontur quer zur Achse des Durchflusskanales zu ver-

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wenden. Diesem Bestreben sind aber Grenzen gesetzt, da bei starker Abweichung der Dichtungsflächenkontur von der Querschnitt sform des Durchflusskanales oder bei starken Aenderungen der Querschnittsfläche ungünstige Strömungsverhäitnisse und entsprechende Ablösung der Strömung auftreten; auch kann das Gehäuse an dieser Stelle nicht eine beliebige Baubreite aufweisen.

Es ist ein Absperrschieber bekannt, der in Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte einen Kompromiss bezüglich der Dichtungsilächenkontur darstellt. Er weist eine zu einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers und in der Achse des Durchflusskanales liegenden Bezugsebene symmetrische Dichtungsflächenkontur auf, deren Begrenzung durch in 45° zu dieser Ebene geneigte Dichtungsflächenpartien gebildet wird, die im Scheitel und im Grund durch Kreisbogen miteinander verbunden sind. Diese Dichtungsflächenkontur reicht zwar in der Breite erheblich über den eigentlichen Querschnitt des Durchflusskanales hinaus, weist jedoch nur zur genannten Ebene geneigte sowie im Scheitel und im Grund kreisbogenförmige Flächenpartien auf. Obwohl damit, parallel zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers liegende Dichtungsflächen vermieden werden, sind die Verhältnisse für das Abdichten noch keineswegs ideal, insbesondere bei den zu der genannten Bezugsebene geneigten Flächen,

Nach Anliegen der. elastischen Dichtung des Abschlusskörpers an den Dichtung si lachen ist die Presskraft im Scheitel und im Grund der Dichtungstlächenkontür proportional dem Weg, um welchen der Abschlusskörper nach dem Anliegen an den Dichtungsflächen weiterbewegt, wird. Dies trittt jedoch bei den geneigten Dichtungsflachen nicht zu, da dort die Bewegung des Abschlusskörpers nicht senkiecht, sondern in einem Winkel zur geneigten Dichtungsflache etiolgt, so dass die ausgeübte Presskraft nur proportional der Wegkomponente senkrecht zur Dichtungsfläche, also entsprechend

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geringer ist als im Scheitel und im Grund der Dichtungsflächenkontur, Wegen der geringen Verformung der elastischen Dichtung und wegen der damit verbundenen geringeren Presskraft in den geneigten Dichtungsflächen ist die Abdichtung, schon bei geringer Abnützung der elastischen Dichtung nicht mehr gewährleistet, was einen Ersatz der elastischen Dichtung oder, wenn wegen der besseren Verankerung der elastischen Dichtung diese auf den Abschlusskörper aufvulkanisiert ist, des Abschlusskörpers notwendig macht. Auch werden wegen der geringeren Presskraft Partien der elastischen Dichtung wegen der im Scheitel und im Grund erfolgenden grösseren Verformung beidseits dieser Stellen in Richtung der geneigten Dichtungsflachen verschoben, womit ein erhöhter Abrieb der elastischen Dichtung im Gebiet der geneigten Dichtungsflächen verbunden ist. ■ . "'

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Absperrschieber zu schaffen, der die beschriebenen Nachteile der bekannten Absperrschieber nicht aufweist und bei dem eine bessere Abdichtung durch eine gleichmässige Presskraft auf der ganzen Dichtungsflächenkontur bei gleichzeitiger Verringerung einer Abnützung der Dichtung, insbesondere bei den an den geneigten Dichtungsflächen liegenden Dichtungspartien erzielbar ist, ohne dass die Dichtungsflächenkontur besonders breit und niedrig gewählt werden muss.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch einen Absperrschieber der eingangs beschriebenen Gattungsart gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, dass die Kontur der Dichtungsflächen des Gehäuses von der Kontur der Auflage der elastischen Dichtung des Abschlusskörpers in der Weise abweicht, dass sich beim Schliessen des Schiebers geneigte Flächenpartien der Dichtungsflächenkontur und geneigte Auflagepartien der elastischen Dichtung vor den Partien im Scheitel und im Grund berühren.

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Dadurch, dass die elastische Dichtung zuerst in den geneigten Dichtungsflächen zum Anliegen kommt, erreicht man, dass sich die elastische Dichtung nicht relativ zur Dichtungsfläche verschiebt, so dass praktisch keine Abnützung auftritt. Dies erlaubt eine Freizügigkeit in der Wahl der Dichtungsflächenkontur, die damit den Betriebsbedingungen optimal angepasst, werden kann und nicht mehr möglichst schwach geneigte Dichtungsflächen und damit eine breite und niedere Form zur Verringerung des Abriebes der elastischen Dichtung aufweisen muss.

Zweckmässig weisen die geneigten Auflagepartien gegenüber der Dichtungsflächenkontu-r des Gehäuses eine Materialzugabe auf oder die geneigten Flächenpartien; können gegenüber der Auflagekontur der elastischen Dichtung eine Materialzugabe aufweisen.

Zweckmässig weisen die geneigten Dichtungsflachen unterschiedliche Neigung auf, wobei die Materialzugabe an den stärker geneigten Dichtungsflächen bzw. an den Äuflagepartien der elastischen Dichtung grosser ist als an den schwächer geneigten Dichtungsflächen bzw, Auflagepartien. Dadurch kann unabhängig von der Neigung der Dichtungsflächen an allen Stellen der Dichtungsfiächenkontur eine gleichbleibende Presskraft erreicht werden.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes können die geneigten Dichtungsflächen im Gehäusehals eine stärkere Neigung aufweisen als diejenigen im Durchflusskanal. Durch diese unsymmetrische Ausbildung der Dichtungsflächenkontur erreicht man, dass die Führung des Abschlusskörpers im Gehäuse näher zur Bezugsebene des Durchflusskanales reicht, wodurch die Gefahr des Verkantens bzw. des Kippens des Abschlusskörpers kurz vor dem Aufsitzen in der Schliessstellung vermindert wird. Die Gefahr des Kippens oder Verkantens des Abschlusskörpers kurz vor der Schliessstellung wird weitet dadurch vermindert, dass die elastische Dichtung zuerst in. den geneigten Dichtungsflächen im Gehäusehals aufliegt

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und dadurch das durch den einseitigen Druck des Betriebsmediums auf den Abschlusskörper ausgeübte Kippmoment besser aufgenommen wird.

Zweckmässig gehen die geneigten Dichtungsflächen im Gehäusehals mittels einer Wölbung in die geneigten Dichtungsflächen im Durchflusskanal über, wobei die geneigten Dichtungsflächenpartien der Wölbung bzw. die mit diesen Partien zusammenwirkenden Auflagepartien der elastischen Dichtung eine Materialzuga.be aufweisen. Dadurch, wird eine ünstetigkeitsstelie der•Dichtungsflächenkontur vermieden und gleichzeitig eine gleichmässige Presskraft erreicht.

Weiter können die geneigten Auflagepartien der elastischen Dichtung eine andere Härte aufweisen als die übrigen Partien. Dadurch ist es möglich, die Materialzugabe sehr klein zu halten und trotzdem eine Verschiebung der Dichtung relativ zur Dichtungsfläche zu vermeiden.

In der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt: ' .

Fig. 1 Einen Vertikalschnitt durch einen Schieber in Richtung der Achse des Durchflüsskanales,

Flg. 2 einen Vertikalschnitt durch den Schieber nach Linie II - Il in Fig. 1 quer zur Achse des Durchflüsskanales,

Fig. 3 einen Schnitt des Schiebers nach Fig. 1 und 2 nach der Linie III - IiI m Fig. 2,

Fig. 4 einen Abschlusskörper in perspektivischer Darstellung, und

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Fig. 5 " zwei Ausschnitte der elastischen Dichtung des Abschlusskörpers zur Erläuterung der Bedeutung der Materialzugabe an denjenigen Partien der elastischen Dichtung, die mit geneigten Dichtungsflächen der Dichtungsflächenkontur zusammenwirken.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein Absperrschieber dargestellt, welcher ein Gehäuse 1 mit Planschen 2, 3 und einen Gehäusehals 4 aufweist, dessen flansch 5 zur Befestigung des Hutes 6 mit seinem Flansch 7 dient. Der Hut 6 ist durch einen Hutdeckel 8 abgedeckt, der Dichtungen 9 zur Abdichtung gegenüber der Spindel 10 und eine Dichtung 11 zur Abdichtung der Trennfläche zwischen Hut. 6 und Hutdeckel 8 aufweist. Eine weitere Dichtung liegt zwischen dem Flansch 5 des Gehäusehalses 4 und dem Flansch 7 des Hutes 6.

Die Spindel 10 ist mittels eines Bundes 12 in einer durch den Hut 6 und den Hutdeckel 8 gebildeten Ausnehmung 13 axial fixiert. Die Spindel 10 weist eine Gewindepartie 14 auf, die in eine Spindelmutter 15 eingreift, die in einer Ausnehmung 16 eines Abschlusskörpers 17 nicht drehbar eingelegt ist. Durch Drehen der Spindel wird der Abschlusskörper 17 gehoben oder gesenkt und dementsprechend der Durchflusskanal 18 geöffnet, oder geschlossen.

Der einteilige Abschlusskörper 17 weist eine elastische Dichtung 19 auf, die zweckmässrg auf dem metallischen Abschlusskörper 17 aufvulkanisiert ist. Die elastische Dichtung 19 weist zwei gewölbte Dichtungspartien 20, 21 auf, die mit Dichtungsflächen 22, 23 zusammenwirken, die gegen den Gehäusehals 4 gerichtet sind. Damit wird eine Abdichtung des DurchfIusskanales gegen den Gehäusehals 4 zu gewährleistet.

Der Abschlusskörper 17 weist weiter eine Dichtungspartie 24 auf, die sich beim Abschliessen des Schiebers an einer Dichtungsflache 25 im Strömungskanal 18 anlegt. Der üebergang der Dichtungs-

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partien 20, 21 und der dazugehörenden Dichtungsflächen 22, 23 zur Dichtungspartie 24 und der.zugehörenden Dichtungsfläche 25 erfolgt in Form einer Wölbung 26, bis die Dichtungspartien 20, 21, 24 und die Dichtungsflachen 22, 23 25 ineinander übergehen. ■ Dadurch wird eine einwandfreie Abdichtung an dieser Stelle erreicht. Da die Dichtungspartien 20, 21, 24 und die dazugehörenden .Dichtungsflächen nebeneinander liegen, muss eine Abdichtung auch parallel zur Achse 27 des Durchflusskanales 18 erfolgen. In Fig. 3 ist auf der rechten Seite der Figur eine idealisierte Dichtungslinie 28 strichpunktiert dargestellt. Diese verläuft von den Dichtungspartien 2O, 21 parallel zur Achse 27 und geht hierauf in die Dichtungspartie 25 über.

In Fig. 4 ist die Dichtungslinie 28 ebenfalls eingezeichnet. Sie teilt sich im Uebergang der Dichtungspartien 20, 21, 24 und der Dichtungsflächen 22, 23 25 und geht dann einerseits in die Dichtungspartien 20, 21 und andererseits in die Dichtungspartie 24 über.

Bezeichnet man die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers 17 liegende und durch die Achse-27 des Durchflusskanales gehende Ebene als Bezugsebene 30, so weisen die Partien 31, 32 der Dichtungspartien 20, 21 der elastischen Dichtung 19 sowie der entsprechenden Dichtungsflächenpartien 33, 34 gegenüber der Bezugsebene 30 eine bestimmte Neigung auf, wobei die geneigten Dichtungsflächen 33 der Dichtungsflächen 22, 23 im Gehäusehals 4 eine stärkere Neigung aufweisen, als die Neigung der geneigten Dichtungsflächen 34 der Dichtungsfläche 25 im Durchflusskanal 18. Dadurch kann die Führungspartie 36 des Abschlusskörpers 17 weiter gegen die Bezugsebene 30 geführt werden.

Wesentlich ist, dass die durch die Dichtungsflächen 22, 23, 25, 26 gebildete Dichtflächenkontur nicht mit der Kontur der Dichtungspartien 20, 21, 24, 26 übereinstimmt. Hierzu erhalten die Dichtungspartxen 3Ij„JJ^^jeinje^irj;„.Fig. 2 strichpunktiert, darge-

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stellte Materialzugabe' 37, 38. Diese Materialzugabe erfolgt zweckmässig an allen Dichtungspartien., die mit geneigten Dichtungsflächen zusammenwirken, Demgemäss erhalten die Dichtungspartieri, die mit Dichtungsflächen zusammenwirken, die parallel zur Bezugsebene-30 verlaufen, d.h. im Scheitel 39 und im Grund 40, keine Materialzugabe« Das gleiche gilt auch für die Wölbung 26, wo der Scheitel der Wölbung keine, die geneigten Dichtungspartien jedoch eine Materialzugabe erhalten.

Dadurch, dass die Kontur der Dichtungspartien der elastischen Dichtung nicht mit der Dichtungsf lächenkontur übereinstimmt, lie-^· gen beim Schlxessen des Absperrschiebers die Partien der elastischen Dichtung mit Materialzugaben zuerst auf ihren Dichtungsflächen und werden bereits zusammengedrückt, bevor die Dichtung im Scheitel 39 und im Grund 40 auf ihren entsprechenden Dichtungsflächen aufliegen. Die Materialzugabe wird hierbei zweckmässig so gewählt, dass auf der gesamten Dichtungsflächenkontur der gleiche Anpressdruck vorliegt. Würden die-Materialzugaben weggelassen, so würde die Presskraft in den zur Bezugsebene 30 geneigten Dichtungsf lachen geringer sein als im Scheitel 39 und im Grund 40.

Zweckmässig wird die geneigte Dichtungsfläche 34 im Durchflusskanal 18 bis an die Innenwand des Gehäusehalses 4 geführt. Die hierdurch gebildete schräge Fläche begünstigt das Abrutschen etwaiger sich ansammelnder Fremdstoffe.

Dadurch, dass der Abschlusskörper 17 zuerst in den geneigten Dichtungsflächen 33, 34 aufliegt, wird die Führung des Abschluss-"körpers 17 verbessert und das auf diesen wirkende Kippmoment durch den einseitig wirkenden Druck des Betriebsmediums so aufgenommen, dass die Spindel 14 praktisch nicht belastet wird.-Weicht der Abschlusskörper 17 infolge dieses Kippmomentes trotzdem etwas ab, so kann er sich mit der Führung 36 an einer Führungs-

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partie 42 des Gehäusehalses 4 abstützen,

in Fig. 5 sind zwei Ausschnitte der elastischen Dichtungspartien 22, 23, 24 in vergrössertem Massstab dargestellt, anhand welcher das Auftreten einer unterschiedlichen Presskraft und die Zweckmässigkeit einer Materialzugabe erläutert wird. Der Ausschnitt a stellt eine Dichtungspartie dar, die mit dem Scheitel 39 oder mit dem Grund 40 zusammenwirkt, während.der Ausschnitt b eine Dichtungspartie .darstellt, die mit einer geneigten Dichtungsfläche zusammenwirkt. Wird zum Erzielen einer Presskraft der Abschlusskörper 17 mit der eine Höhe s aufweisenden elastischen Dichtung um "einen Weg h auf die Dichtflächen gedrückt, dann ist beim geneigten Dichtungsabsehnitt b der senkrecht- zur Dichtungsfläche wirkende Weg χ = h . cos α, wo α der Neigungswinkel gegenüber der Bezugsebene 30 ist, und demgemäss die Presskraft geringer. Uitt die gleiche Presskraft zu erreichen, muss eine Materialzugabe y an der geneigten Dichtungspartie angefügt werden, damit bei einem Weg h auf der gesamten Dichtungsfläche die gleiche Presskraft herrscht. Durch diese Zugabe liegt die geneigte Dichtungspartie vor der Dichtungspartie im Scheitel oder Grund an der Dich-

tungsflache an, wodurch keine Verschiebung der elastischen Dichtung auf den geneigten Dichtungsflachen erfolgt.

Man kann den gleichmässigen Pressdruck der elastischen Dichtung 19 auch dadurch erreichen, dass man, die Materialzugabe nicht an den geneigten Auflagepartien 31, 32 der Dichtung 19 anbringt, sondern an den geneigten Dichtungsflächenpartien 33, 34 des Gehäuses. Schliesslich ist es auch denkbar, die Härte der¹ geneigten Auflagepartien 31, 32 zu erhöhen, um eine gleichmässige Presskraft zu erhalten. Damit erreicht man dasselbe Ergebnis wie mit einer Materialzugabe, so dass dieselbe wesentlich verringert oder gar weggelassen wecden kann,

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Claims

Patentansprüche

!»/Absperrschieber, dessen Gehäuse einen Durchflusskanal aufweist,, der- mit einem senkrecht zur Achse des Durchflusskana-1es bewegbaren Abschlusskörper abschliessbar ist, wobei der
Abschlusskörper mit einer Weichdichtung zur dichtenden Auflage an im Durehiiusskanal und im Gehäusehals angeordneten
Dichtungsflächen versehen und die Dichtungsflächen teilweise
zu einer zur Bewegungsrichtung des Abschlusskörpers senkrechten Ebene geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Auflage der elastischen Dichtung (19) des Abschlusskörpers (17) in der Weise abweicht, dass sich beim Schliessen des Schiebers geneigte Flächenpartien (33, 34) der Dichtungs-, £lächenkontur (22, 23, 25) und geneigte Auflagepartien (31,
32) der elastischen Dichtung (19) vor den Partien im Scheitel (39) und im Grund (40) berühren.

2, Absperrschieber nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass die geneigten Auflagepartien (31, 32) gegenüber der Dichtungsflächenkontur des Gehäuses (1) eine Materialzugabe (37, 38)
aufweisen«

3. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigten Flächenpartien (33, 34) gegenüber der Auflagekontur der elastischen Dichtung (19) eine Materialzugabe aufweisen»

4« Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigten Dichtungsflächen (33, 34) unterschiedliche Neigung aufweisen, wobei die Materialzugabe (37) an den stärker
geneigten Dichtungsflachen (33) bzw. an den Auflagepartien
(31) der elastischen Dichtung (19) grosser ist als an den
schwächer geneigten Dichtungsflächen (34) bzw. Auflagepartien (32),

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5«. Absperrschieber nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigten Dichtungsflächen (33) im Gehäusehals (4) eine stärkere Neigung aufweisen als diejenigen im Durchflusskanal (18) .

6. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigten' Dichtungsflächen (33) im Gehäusehals (4) mittels einer Wölbung {26) in die geneigten Dichtungsflächen (34) im Durchflusskanal (18) übergehen, wobei die geneigten Dichtungsflächenpartien der Wölbung bzw. die mit diesen Partien zusammenwirkenden Auflagepartien der elastischen Dichtung eine Materialzugabe aufweisen.

7. Absperrschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigten Auflagepartien (31, 32) der elastischen Dichtung (19) eine andere Härte aufweisen als die übrigen Partien.

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My/db

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