CN212253648U - 一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉 - Google Patents

Abstract

一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，包括电控***、加热炉本体、真空气氛***和水冷***，其采用可更换的炉体结构来适应不同物料所需的不同保护气氛，在一台设备上可以分别进行真空、惰性气体、还原性气体、氧化性气体和氮气等多种保护性气氛的高温加热处理。还具有快速冷却功能，能够在保护气氛的保护下对零件进行快速冷却，满足不同零件的热处理工艺要求。装置整体结构紧凑、功能强大、生产效率高、加热温度高、监视能力强等优点，适合多种不同性质物料的气氛烧结和加热生产。

Description

一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉

技术领域

本实用新型涉及电加热炉技术领域。具体的说是一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉。

背景技术

在工业生产中，有许多物料需要在一定的气氛和压力环境中进行加热处理。而不同性质的物料则需要在不同性质的气氛中和不同大小的压力下进行加热处理才能获得相应质量和性能的产品，这就需要加热炉能够适应真空、氧化、还原、惰性等多种保护气氛。现在加热温度高于1400℃以上的高温电加热炉常采用的电加热器有硅钼棒、钼丝或钼棒、钨丝或钨棒、二硼化锆发热体等。而不同的电加热器在高温下的正常工作气氛环境也是不同的，例如：钼丝或钼棒电加热器适合工作在还原性、惰性气氛中，钨丝或钨棒适合工作在真空气氛中，硅钼棒适合工作在氧化气氛中。这就要求工作在不同保护气氛下的高温加热炉采用不同的电加热器和炉衬材料，而目前现有技术中的高温真空气氛炉大都采用固定的电加热器和炉衬材料，不能满足各种气氛环境的要求。

同时，一些物料在一定气氛下进行热处理时会采用不同的工艺，有时加热处理完成后需要快速冷却，既能满足工艺要求，又能提高生产效率。而现在的高温真空气氛炉为了保证气氛保护效果，大都没有冷却***，只能在密封的气氛保护环境下随炉冷却，造成冷却速度较慢，生产效率较低。另外，高温真空气氛炉都是工作在密闭条件下，炉膛内部零件的具体加热情况和温度无法在外部看到。

因此，如何对现有的电加热炉进行改进，使其能够在一台加热炉基础设备上，快速、高效的实现多种不同保护气氛下的高温加热；并在气氛保护环境下使零件具有快速冷却功能，且在高温加热过程中很好的观察到炉膛内被加热零件的状况和温度实为必要。

实用新型内容

本实用新型的技术目的为：提供一种能够快速、方便的进行电加热炉内炉体的更换，使其能够适应不同性质物料在不同保护气氛下的高温加热，且能够实现炉体内物料的快速冷却，并能实时观察炉体内被加热物料的温度状况的高温电加热炉。

本实用新型为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，包括电控***、加热炉本体、真空气氛***和水冷***，所述的加热炉本体包括外壳、炉体、密封门和压紧气缸，其中，密封门铰接设置在外壳的一端，压紧气缸设置在外壳上，并分别与电控***和外接的压缩空气气源连接，用以在电控***的控制下，将密封门压紧在外壳端部实现密封，在外壳内表面的底部设置有轨道Ⅰ，所述的炉体设置在该轨道Ⅰ上，并能在密封门打开时，沿轨道Ⅰ移动至外壳的外部，实现炉体的更换，所述炉体的一端设置有炉门，在炉体的内部设置有炉衬、电加热器和热电偶，且该电加热器和热电偶均与电控***连接；

所述的真空气氛***包括抽真空管路、气氛保护管路和快速冷却管路，所述抽真空管路的一端连接在加热炉本体的顶部，在抽真空管路上，沿气体流向依次串接设置有真空传感器、冷却管、冷阱气阀、冷阱、真空阀、罗茨真空泵和旋片式真空泵，该真空传感器、冷阱气阀、真空阀、罗茨真空泵和旋片式真空泵均与电控***连接，并能在电控***的控制下，开启真空阀和冷阱气阀，利用旋片式真空泵和罗茨真空泵对电热炉本体的内部进行抽真空处理；

所述气氛保护管路的末端连接在加热炉本体上，在气氛保护管路上，沿气体流向依次串接设置的外接保护气源、电磁气阀、压力传感器和流量计，该电磁气阀、压力传感器和流量计均与电控***连接，并能在电控***的控制下，开启电磁气阀，对电热炉本体的内部进行保护气体填充，且在压力传感器检测到电热炉本体内的压力到达或超过设定值时，对电磁气阀进行关闭，并开启设置在加热炉本体上排气阀，使电热炉本体内的压力维持在设定值；

所述快速冷却管路的一端连接在加热炉本体的底部，另一端与抽真空管路中的真空阀并联于冷阱的末端，在快速冷却管路上，沿气体流向串接设置的冷却风机和冷却阀，该冷却风机和冷却阀均与电控***连接，并能在电控***的控制下，开启冷阱气阀和冷却阀，利用冷却风机，对炉体内的物料进行循环风冷；

所述的水冷***包括水源、水箱、水泵和输水管路，在水箱的顶部设置有液位传感器，水箱的内部设置有水温计，在水箱上设置有进水阀、出水阀、回水阀和排水阀，在水箱的内部，位于进水阀和出水阀之间的位置还设置有散热器，所述的输水管路连接在出水阀上，且输水管路的末端分别与旋片式真空泵、罗茨真空泵、冷却风机、冷阱、冷却管、以及加热炉本体的外壳和密封门上的冷却水入口连接，而旋片式真空泵、罗茨真空泵、冷却风机、冷阱、冷却管、以及加热炉本体的外壳和密封门上的冷却水出口通过管路与水箱上的回水阀连接，所述的液位传感器、水温计、水泵、进水阀、出水阀、回水阀和排水阀均与电控***连接，并能在电控***的控制下，对水箱进行进水、出水、回水和排水，以实现对旋片式真空泵、罗茨真空泵、冷却风机、冷阱、冷却管、以及加热炉本体的外壳和密封门的冷却。

优选的，在加热炉本体的外壳上还设置有用于对炉体内的加热物料进行观察的高温热像仪。

优选的，所述压紧气缸的个数为多个，且多个压紧气缸沿密封门的周向均匀设置。

优选的，所述压紧气缸的个数为4个。

优选的，所述的高温电加热炉还包括一个外设的支撑轨架，该支撑轨架的顶端设置有轨道Ⅱ，该轨道Ⅱ能够与加热炉本体外壳内的轨道Ⅰ进行对接，实现外壳内炉体的移动和更换。

优选的，所述的排气阀设置在电热炉本体的顶部。

优选的，在电热炉本体的顶部还设置有安全阀。

优选的，所述水冷***中的水泵设置在散热器的一侧，用于对输水管路提供输水动力。

有益效果：

1、本实用新型的电加热炉结构设计合理，功能多样，其在一台加热炉的基础设备上，通过加热炉本体内外部结构的改进，快速、高效的实现了不同功能、用途的炉体和保护气氛的更换。使一台加热炉即可适应多种不同物料，于不同保护气氛下的可选择性高温加热，从而提高了电加热炉整体的适配性和可利用率，降低了设备的投资成本。同时，本实用新型的电加热炉还能实现在气氛保护环境下内装加热零件的快速冷却，提高加工效率，也确保了被加热物料的产品质量，实用效果较好。

2、本实用新型的电加热炉采用可更换的炉体结构以适应不同物料所需的不同保护气氛，在一台设备上可以分别进行真空、惰性气体（如氩气）、还原性气体（如氢气）、氧化性气体（如氧气）和氮气等多种保护性气氛的高温加热处理，具有结构紧凑、一机多用的优点，性价比高，适合多种物料的气氛烧结和加热生产。

3、本实用新型的电加热炉具有快速冷却功能，能够在保护气氛的保护下对零件进行快速冷却，满足不同零件的热处理工艺要求，提高了加热炉的生产效率。

4、本实用新型的电加热炉，其加热最高温度范围是1400-1600℃，外壳上设置的高温热成像仪，可通过显示屏实时观察炉膛内被加热零件的温度，可加热温度高，监视能力强。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

附图标记：1、电控***，2、外壳，3、炉体，4、密封门，5、压紧气缸，6、轨道Ⅰ，7、炉门，8、电加热器，9、热电偶，10、抽真空管路，11、气氛保护管路，12、快速冷却管路，13、真空传感器，14、冷却管，15、冷阱气阀，16、冷阱，17、真空阀，18、罗茨真空泵，19、旋片式真空泵，20、外接保护气源，21、电磁气阀，22、压力传感器，23、流量计，24、排气阀，25、冷却风机，26、冷却阀，27、水源，28、水箱，29、水泵，30、液位传感器，31、水温计，32、进水阀，33、出水阀，34、回水阀，35、排水阀，36、散热器，37、高温热像仪，38、支撑轨架，39、轨道Ⅱ，40、安全阀。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步的说明：

本实用新型的工作原理图如图1所示，本实用新型实施例的设备外观图如图2和图3所示。一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，包括电控***1、加热炉本体、真空气氛***、水冷***和高温热像仪。电控***1采用西门子S7-1200型可编程控制器对整个电加热炉的工作流程进行控制，同时对电加热炉的加热温度、真空和气氛压力等进行闭环控制。所述的加热炉本体包括外壳2、炉体3、密封门4和压紧气缸5，其中，密封门4铰接设置在外壳2的一端，多个压紧气缸5设置在外壳2上，且多个压紧气缸5沿密封门4的周向均匀设置，每个压紧气缸5分别与电控***1和外接的压缩空气气源连接，用以在电控***1的控制下，将密封门4压紧在外壳2端部实现密封，外壳2内部空间的尺寸为Ø900mm×850mm。

在外壳2内表面的底部设置有轨道Ⅰ6，炉体3设置在该轨道Ⅰ6上，并能在密封门4打开时，沿轨道Ⅰ6移动至外壳2的外部，实现炉体3的更换，所述炉体3的一端设置有炉门7，在炉体3的内部设置有炉衬、电加热器8和热电偶9，且该电加热器8和热电偶9均与电控***1连接，炉膛内部空间尺寸为600mm×400mm×400mm。电控***1可启动电加热器8对整个炉膛进行加热，热电偶9可实时检测炉膛内的温度，当到达设定温度时就关闭电加热器，可按照工艺要求对放在炉体3炉膛中的零件实现加热温度的闭环实时控制。整个炉体3放在外壳2中，当密封门4关闭时，电控***1能自动启动压紧气缸5将密封门4与外壳2压紧，使整个加热炉本体形成一个可承受正压和负压的密闭腔体。

所述的真空气氛***包括抽真空管路10、气氛保护管路11和快速冷却管路12，所述抽真空管路10的一端连接在加热炉本体的顶部，在抽真空管路10上，沿气体流向依次串接设置有真空传感器13、冷却管14、冷阱气阀15、冷阱16、真空阀17、罗茨真空泵18和旋片式真空泵19，该真空传感器13、冷阱气阀15、真空阀17、罗茨真空泵18和旋片式真空泵19均与电控***1连接，并能在电控***1的控制下，开启真空阀17和冷阱气阀15，利用旋片式真空泵19和罗茨真空泵18对电热炉本体的内部进行抽真空处理；

所述气氛保护管路11的末端连接在加热炉本体上，在气氛保护管路11上，沿气体流向依次串接设置的外接保护气源20、电磁气阀21、压力传感器22和流量计23，该电磁气阀21、压力传感器22和流量计23均与电控***1连接，并能在电控***1的控制下，开启电磁气阀21，对电热炉本体的内部进行保护气体填充，且在压力传感器22检测到电热炉本体内的压力到达或超过设定值时，对电磁气阀21进行关闭，并开启设置在加热炉本体上排气阀24，使电热炉本体内的压力维持在设定值；

所述快速冷却管路12的一端连接在加热炉本体的底部，另一端与抽真空管路10中的真空阀17并联于冷阱16的末端，在快速冷却管路12上，沿气体流向串接设置的冷却风机25和冷却阀26，该冷却风机25和冷却阀26均与电控***1连接，并能在电控***1的控制下，开启冷阱气阀15和冷却阀26，利用冷却风机25，对炉体3内的物料进行循环风冷；

也就是说，真空气氛***主要由2X-30型旋片式真空泵19、ZJP150型罗茨真空泵18、真空阀17、真空传感器13、冷却管14、外接保护气源20、流量计23、压力传感器22、电磁气阀21、安全阀40、排气阀35、冷却风机25、冷却阀26、冷阱16、冷阱气阀15等组成，主要实现抽真空、快速冷却、保护气氛压力控制等功能。当炉内需要工作在真空环境时，电控***1打开真空阀17和冷阱气阀15，启动旋片式真空泵19和罗茨真空泵18将加热炉本体内的气体抽出并通过排气口排出，而炉内的真空度可由真空传感器13测量，当达到设定真空绝对压力时就停止旋片式真空泵19和罗茨真空泵18，实现真空度的闭环控制。当炉内需要工作在一定压力的保护气氛时，可选择相应的外接保护气源20，电控***1关闭真空阀17，打开电磁气阀21，外接保护气源20的保护气体就会充入到加热炉外壳2和炉膛中，流量计23可检测保护气的流量，压力传感器22可检测到炉膛内保护气体的压力；当炉体3内压力到达设定值时，电控***1关闭电磁气阀21；当炉内的保护气体由于受热膨胀而压力升高时，电控***1打开排气阀35将多余的气体从排气口排出，当炉内压力达到设定值时就关闭排气阀35，从而实现炉内压力的闭环控制；安全阀40是对炉内气体压力实现安全保护的气阀。当需要对炉膛内的零件进行快速冷却时，电控***1就打开冷阱气阀15和冷却阀26，启动具有高真空密封和水冷功能的冷却风机25（风量可达100L/s），使气体从炉膛下部进入，从炉膛上部排出，对炉膛内的零件形成循环风冷。由于循环风都经过冷却管14和冷阱16，而冷却管14和冷阱16都采用循环水冷***进行冷却，从而使流经冷却管14和冷阱16的循环风被不断冷却，从而对炉膛内的零件实现了快速风冷。

所述的水冷***包括水源27、水箱28、WM-033型水泵29（流量为30L/min）和输水管路，在水箱28的顶部设置有液位传感器30，水箱28的内部设置有水温计31，在水箱28上设置有进水阀32、出水阀33、回水阀34和排水阀35，在水箱28的内部，位于进水阀32和出水阀33之间的位置还设置有散热器36，所述的输水管路连接在出水阀33上，且输水管路的末端分别与旋片式真空泵19、罗茨真空泵18、冷却风机25、冷阱16、冷却管14、以及加热炉本体的外壳2和密封门4上的冷却水入口连接，而旋片式真空泵19、罗茨真空泵18、冷却风机25、冷阱16、冷却管14、以及加热炉本体的外壳2和密封门4上的冷却水出口通过管路与水箱28上的回水阀34连接，所述的液位传感器30、水温计31、水泵29、进水阀32、出水阀33、回水阀34和排水阀35均与电控***1连接，并能在电控***1的控制下，对水箱28进行进水、出水、回水和排水，以实现对旋片式真空泵19、罗茨真空泵18、冷却风机25、冷阱16、冷却管14、以及加热炉本体的外壳2和密封门4的冷却。电控***1打开进水阀32可将来自水源27的水注入到水箱28中，当水箱28中的水达到一定高度时液位传感器30动作，电控***1关闭进水阀32，可实现水箱28内水位的自动控制。当需要水冷***工作时，电控***1启动水泵29并打开出水阀33，水箱28里面的水会流过散热器36，经过冷却散热后从出水阀33流出，分别从旋片式真空泵19、罗茨真空泵18、冷却风机25、冷阱16、冷却管14、以及加热炉本体的外壳2和密封门4的冷却水入口进入，从这些设备的冷却水出口流出，最后再返回到水箱28中，从而对这些设备实现冷却。水温计31可检测水箱28内的水温，当达到设定温度时，电控***1打开排水阀35，将水箱28内的热水排出，同时打开进水阀32，将来自水源27的冷水放入，使水箱28的内的水温低于设定温度，确保对各设备的冷却效果。

本实用新型的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，在更换炉体时其设备外观图如图3所示。为确保电加热炉在不同的保护气氛下都能正常工作，加热炉本体内的炉体3采用可更换的结构，炉体3安装在外壳2内的轨道Ⅰ6上，打开密封门4，将支撑轨架38推到炉门前，并将支撑轨架顶部的轨道Ⅱ39和外壳2内的轨道Ⅰ6沿长度方向对齐，可将炉体3从炉内拉出来，根据用户加热处理工艺的需求更换其它相应的炉体3放入外壳2内进行高温加热生产。例如：以硅钼棒为发热体和以氧化铝纤维为炉衬的炉体适用于氧化性气氛下的高温加热处理，以钼丝、钼片或钼棒为发热体和以钼反射屏或石墨毡为炉衬的炉体适用于真空、还原性和惰性气氛下的高温加热处理，以钨丝、钨片或钨棒为发热体和以钨反射屏为炉衬的炉体适用于真空气氛下的高温加热处理。

本实用新型在加热炉本体的外壳2上还设置有用于对炉体3内的加热物料进行观察的高温热像仪37。采用YN-NK-S33型炉内高温热成像仪37，通过显示屏可实时观察炉膛内被加热零件的温度。该加热炉的加热最高温度范围是1400-1600℃，炉内气氛可以是真空、惰性气体（如氩气）、还原性气体（如氢气）、氧化性气体（如氧气）和氮气等。工作在真空时其绝对压力可达0.1Pa，在其它保护气氛时其工作压力可达0.1-0.3Mpa。

本实用新型的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，采用可更换的炉体结构以适应不同物料所需的不同保护气氛，在一台设备上可以分别进行真空、惰性气体（如氩气）、还原性气体（如氢气）、氧化性气体（如氧气）和氮气等多种保护性气氛的高温加热处理。本实用新型具有快速冷却功能，能够在保护气氛的保护下对零件进行快速冷却，满足不同零件的热处理工艺要求。本实用新型采用高温热成像仪，可实时观察炉膛内被加热零件的温度，加热最高温度范围1400-1600℃，工作在真空时其绝对压力可达0.1Pa，在其他保护气氛时其工作压力可达0.1-0.3Mpa。具有结构紧凑、功能强大、生产效率高、加热温度高、监视能力强等优点，适合多种不同性质物料的气氛烧结和加热生产。从而提高了生产效率，节约了成本。

Claims (8)

1.一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，包括电控***（1）、加热炉本体、真空气氛***和水冷***，其特征在于：所述的加热炉本体包括外壳（2）、炉体（3）、密封门（4）和压紧气缸（5），其中，密封门（4）铰接设置在外壳（2）的一端，压紧气缸（5）设置在外壳（2）上，并分别与电控***（1）和外接的压缩空气气源连接，用以在电控***（1）的控制下，将密封门（4）压紧在外壳（2）端部实现密封，在外壳（2）内表面的底部设置有轨道Ⅰ（6），所述的炉体（3）设置在该轨道Ⅰ（6）上，并能在密封门（4）打开时，沿轨道Ⅰ（6）移动至外壳（2）的外部，实现炉体（3）的更换，所述炉体（3）的一端设置有炉门（7），在炉体（3）的内部设置有炉衬、电加热器（8）和热电偶（9），且该电加热器（8）和热电偶（9）均与电控***（1）连接；

所述的真空气氛***包括抽真空管路（10）、气氛保护管路（11）和快速冷却管路（12），所述抽真空管路（10）的一端连接在加热炉本体的顶部，在抽真空管路（10）上，沿气体流向依次串接设置有真空传感器（13）、冷却管（14）、冷阱气阀（15）、冷阱（16）、真空阀（17）、罗茨真空泵（18）和旋片式真空泵（19），该真空传感器（13）、冷阱气阀（15）、真空阀（17）、罗茨真空泵（18）和旋片式真空泵（19）均与电控***（1）连接，并能在电控***（1）的控制下，开启真空阀（17）和冷阱气阀（15），利用旋片式真空泵（19）和罗茨真空泵（18）对电热炉本体的内部进行抽真空处理；

所述气氛保护管路（11）的末端连接在加热炉本体上，在气氛保护管路（11）上，沿气体流向依次串接设置的外接保护气源（20）、电磁气阀（21）、压力传感器（22）和流量计（23），该电磁气阀（21）、压力传感器（22）和流量计（23）均与电控***（1）连接，并能在电控***（1）的控制下，开启电磁气阀（21），对电热炉本体的内部进行保护气体填充，且在压力传感器（22）检测到电热炉本体内的压力到达或超过设定值时，对电磁气阀（21）进行关闭，并开启设置在加热炉本体上排气阀（24），使电热炉本体内的压力维持在设定值；

所述快速冷却管路（12）的一端连接在加热炉本体的底部，另一端与抽真空管路（10）中的真空阀（17）并联于冷阱（16）的末端，在快速冷却管路（12）上，沿气体流向串接设置的冷却风机（25）和冷却阀（26），该冷却风机（25）和冷却阀（26）均与电控***（1）连接，并能在电控***（1）的控制下，开启冷阱气阀（15）和冷却阀（26），利用冷却风机（25），对炉体（3）内的物料进行循环风冷；

所述的水冷***包括水源（27）、水箱（28）、水泵（29）和输水管路，在水箱（28）的顶部设置有液位传感器（30），水箱（28）的内部设置有水温计（31），在水箱（28）上设置有进水阀（32）、出水阀（33）、回水阀（34）和排水阀（35），在水箱（28）的内部，位于进水阀（32）和出水阀（33）之间的位置还设置有散热器（36），所述的输水管路连接在出水阀（33）上，且输水管路的末端分别与旋片式真空泵（19）、罗茨真空泵（18）、冷却风机（25）、冷阱（16）、冷却管（14）、以及加热炉本体的外壳（2）和密封门（4）上的冷却水入口连接，而旋片式真空泵（19）、罗茨真空泵（18）、冷却风机（25）、冷阱（16）、冷却管（14）、以及加热炉本体的外壳（2）和密封门（4）上的冷却水出口通过管路与水箱（28）上的回水阀（34）连接，所述的液位传感器（30）、水温计（31）、水泵（29）、进水阀（32）、出水阀（33）、回水阀（34）和排水阀（35）均与电控***（1）连接，并能在电控***（1）的控制下，对水箱（28）进行进水、出水、回水和排水，以实现对旋片式真空泵（19）、罗茨真空泵（18）、冷却风机（25）、冷阱（16）、冷却管（14）、以及加热炉本体的外壳（2）和密封门（4）的冷却。

2.根据权利要求1所述的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，其特征在于：在加热炉本体的外壳（2）上还设置有用于对炉体（3）内的加热物料进行观察的高温热像仪（37）。

3.根据权利要求1所述的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，其特征在于：所述压紧气缸（5）的个数为多个，且多个压紧气缸（5）沿密封门（4）的周向均匀设置。

4.根据权利要求3所述的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，其特征在于：所述压紧气缸（5）的个数为4个。

5.根据权利要求1所述的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，其特征在于：所述的高温电加热炉还包括一个外设的支撑轨架（38），该支撑轨架（38）的顶端设置有轨道Ⅱ（39），该轨道Ⅱ（39）能够与加热炉本体外壳（2）内的轨道Ⅰ（6）进行对接，实现外壳（2）内炉体（3）的移动和更换。

6.根据权利要求1所述的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，其特征在于：所述的排气阀（24）设置在电热炉本体的顶部。

7.根据权利要求1所述的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，其特征在于：在电热炉本体的顶部还设置有安全阀（40）。

8.根据权利要求1所述的一种可进行炉体更换和物料快速冷却的高温电加热炉，其特征在于：所述水冷***中的水泵（29）设置在散热器（36）的一侧，用于对输水管路提供输水动力。

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