CH651608A5 - Auswechselbarer baggerzahn. - Google Patents
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Description
15 Die Erfindung bezieht sich auf einen auswechselbaren Baggerzahn. Bereits um die Jahrhundertwende hat man eingesehen, dass es von Vorteil sei, die Spitze mit dem eigentlichen Zahn auf einem Schaft oder einem Aufnahmeelement zu befestigen, damit die Spitze ohne längere Stillstandzeit 20 ersetzt werden kann, wie beispielsweise in der US-PS 564 664 beschrieben ist.
Im Laufe der Zeit hat man viele Möglichkeiten erdacht, wie man die Spitze auf dem Aufnahmeelement befestigen könne. Meist wurde ein konischer Schaft gewählt, auf dem 25 die mit einer rückseitigen, konischen Hülse versehene Spitze befestigt wurde. Bereits früh hat man vorgeschlagen, die Spitze auf das Aufnahmeelement aufzuschrauben, beispielsweise in der US-PS 784 116. Trotz dem eindeutig besseren Halt hat in den letzten 75 Jahren nie ein Baggerzahn mit 30 Schraubverbindung Erfolg gehabt.
Zwar wurde im Jahre 1939 das US-Patent 2 145 663 auf eine solche Schraubverbindung erteilt. Trotzdem kam diese in den letzten vierzig Jahren nie zur Ausführung. Es ist anzunehmen, dass ein Grund dafür der ist, dass das 35 Gewinde keinen Beitrag zur Verbindung liefert, da das Sicherungselement gemäss der US-PS 2 145 663 ein Haltestift war, der durch aufeinander ausgerichtete Bohrungen der Spitze und der Nase des Aufnahmeelementes gesteckt wurde. Schliesslich war ja eine Verriegelung gegen die Lö-40 sekräfte erforderlich. Obwohl das Gewinde eine ausreichende Anzugskraft erlaubt, ist es gegen Lösen nicht gesichert. Das bedeutet aber, dass das Gewinde praktisch überflüssig ist. Die auf den Grabzahn ausgeübten Kräfte weisen sehr grosse Unterschiede auf, sowohl in Richtung, wie betreffs 45 der Angriffstelle als auch in der Grösse. Da die Folgen eines Lösens in keinem Verhältnis zum Preis einer Kupplung stehen und Reparaturen unter primitiven Verhältnissen im Betrieb lange Stillstandzeiten bedingen, sind viele Konstruktionen erdacht worden, die den vielfältigen Kräften so widerstehen sollten.
Ein Baggerzahn, der gegen Kräfte in einer bestimmten Richtung empfindlich ist, auch wenn er sonst kräftig ist, bleibt für die Praxis unbrauchbar.
Meist bricht die Nase dort, wo die Bohrung für den 55 Sicherungsstift angebracht ist, so dass der Konstrukteur diesen Teil verstärken musste. Meistens ist die Bohrung im Bereich der Schulter angebracht, wo die Nase in das Aufnah-melement übergeht. Die Bohrung befand sich dadurch im Übergangsbereich und bildete eine vorprogrammierte Bruch-60 steile.
Meist wurden die Sicherungsstifte vertikal angeordnet, man hat aber auch horizontal angebrachte Sicherungsstifte verwendet. In der Praxis haben diese wegen der schlechten Zugänglichkeit sich nicht bewährt.
65 Die Erfindung geht aus von einem auswechselbaren Baggerzahn, bestehen im wesentlichen aus einem Aufnahme teil und einem Spitzteil, wobei das Aufnahmeteil an einem Ende mit Mitteln zum Befestigen an einem Baggerkübel und
am gegenüberliegenden Ende mit Verbindungsmitteln zum Festhalten des Spitzteiles versehen ist, und das Spitzteil an seinem vorderen Ende mit einem Grabzahn und an seinem hinteren Ende mit Verbindungsmitteln zum Befestigen am Aufnahmeteil versehen ist, wobei die Verbindungsmittel am einen Teil aus einer Nase, am anderen Teil aus einer Hülse bestehen, mit einer Anzahl zusammenwirkender Gewindemittel auf der Nase und in der Hülse, so dass das Spitzteil beim Aufsetzen auf das Aufnahmeteil um seine Längsachse gedreht werden muss.
Der Baggerzahn zeichnet sich erfindungsgemäss aus durch ausserhalb der Nase angeordnete Verriegelungsorgane, die eine Rückdrehung des Spitzteiles verhindern, nachdem es auf das Aufnahmeteil aufgesetzt worden ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines auswechselbaren Baggerzahnes;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Einzelteile des Zahnes nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung betreffs des Zusammenbaus mit Hilfe eines Spezialwerkzeuges;
Fig. 6 einen nächsten Schritt beim Zusammenbau;
Fig. 7 zeigt die Verwendung des Spezialwerkzeuges beim Lösen;
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 9 bis 11 zeigen Schnitte längs den Linien 9-9, 10-10 und 11-11 in Fig. 8.
In den Figuren ist der auswechselbare Baggerzahn als Ganzes mit 20 bezeichnet.
In Fig. 2 sind die Einzelteile ersichtlich, nämlich ein Aufnahmeteil 21 und ein auswechselbares Spitzteil 22. Das Aufnahmeteil ist nur partiell dargestellt, indem der Verbindungsteil zum Befestigen am Rand eines Baggerkübels weggelassen ist. Dazu gehören noch eine Abdeckkappe 23 (die auch weggelassen werden kann) und ein Verriegelungselement 24, das die Form eines U-förmig gebogenen Stabes hat.
Das auswechselbare Spitzteil 22 umfasst einen Grabzahn 25 und ein Verbindungselement in Form einer Hülse 26. Das Aufnahmeteil 21 hat eine Nase 27, die der Innenform der Hülse 26 angepasst ist.
Normalerweise wird die Spitze durch eine geradlinige Bewegung auf das Aufnahmeelement geschoben.
Ausnahmsweise können Aufnahmeteil und Hülse den Platz wechseln, indem das Spitzteil 22 mit einer Nase entsprechend 27 und das Aufnahmeteil 21 mit einer Hülse versehen ist. Dies ist aber unüblich, da man das Spitzteil 22 als Ganzes wegschmeisst, wenn der Grabzahn verschlissen ist und dann mehr Material zum Abfall gelangen würde.
Zwecks Erzielung einer Verbindung zwischen den Teilen 21 und 22 ist ein Schraubengewinde vorgesehen.
Auf der Nase 27 sind dazu gewundene Rippen 29 angebracht, die mit entsprechenden, in der Hülse 26 angebrachten Nuten korrespondieren (siehe Fig. 2). Am Umfang verteilt sind mehrere (vorzugsweise vier oder sechs) solcher Rippen auf der Nase und eine entsprechende Anzahl solche Nuten im Hülsen-Innern angebracht. Diese Gewindemittel erstrecken sich je nur entlang eines kleinen Umfangteiles. Die Nase hat die Form eines Rotationskörpers.
Es dürfte klar sein, dass die Gewindemittel, das heisst die Rippen und Nuten vertauscht sein können, wobei die Nase mit Nuten und die Hülse mit Rippen versehen sein könnten. Die mit 31 (siehe Fig. 1 und 2) bezeichneten Teile sind zwischen den Gewinderippen 29 verbleibende Teile
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der Oberfläche des Rotationskörpers. Der Steigungswinkel des Gewindes ist gering, da die Rippen nur 17° gegen die axiale Mantellinie des Rotationskörpers geneigt sind. Das vordere Ende der Nase ist mit 32 bezeichnet.
Beim Aufsetzen des Spitzteiles 22 auf das Aufnahmeteil werden die Gewinderippen 29 zuerst auf die Nuten 30 ausgerichtet und die Spitze etwa 45° gedreht. Danach kann das U-förmige Verriegelungselement 24 in die beiden seitlichen Arretierungsorgane 33 gesteckt werden. Diese umfassen je eine nach rückwärts gerichtete Zunge 34 mit einer Nute 35 und entsprechende, im Aufnahmeteil angebrachte Vertiefungen 36. Die Zungen 34 greifen erst im letzten Moment der Drehbewegung beim Zusammenfügen in die Vertiefungen 36 ein.
Da das Spitzteil so geformt ist, dass es nicht gegen das Aufnahmeteil vorsteht, kann die Abdeckkappe 23 sowohl vor, als auch nach dem Anbringen des Spitzteiles montiert werden. Sie muss aber vor dem Anbringen des Verriegelungselementes 24 montiert sein.
Der Vorgang des Anbringens des U-förmigen Verriegelungselementes ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Im Aufnahmeteil ist dazu eine Quernut 37 angebracht. Das Verriegelungselement 24 hält sich durch eine geringe Deformation der Schenkel 38. Die obere Fläche des Aufnahmeteiles hat einen Längsschlitz 39 für die mittlere Rippe der Abdeckkappe 23 und seitliche Nuten 40, 41 in die die Flansche der Abdeckkappe eingreifen.
Die integrale, ringförmige Wand vor der Quernut 37 hat Ausschnitte 42, 43 und 44 die ein Einschieben der Rippe und der Flansche der Abdeckkappe erlauben. Wird das U-förmige Verriegelungselement 24 montiert, liegt es bei 46 vorne an der Abdeckkappe 23 an und hält diese in ihrer Lage fest. Das Verriegelungselement hält daher nicht nur das Spitzteil, sondern auch die Abdeckkappe fest.
Das Verriegelungselement 24 ist aus Stahl hergestellt und da seine Schenkel deformiert werden, ist einige Kraft erforderlich, das Element in die Quernut 37 und durch die Nuten 35 in die Zungen 34 zu treiben. Diese Kraft hält natürlich die Spitze auf der Nase des Aufnahmeelementes fest. Zum Aufbringen dieser Kraft wird mit Vorteil ein mit 48 bezeichnetes Spezialwerkzeug verwendet. Das Werkzeug hat einen Stiel 49 und einen Kopf 50. Der Kopf hat eine Nut 51 mit bogenförmiger Vertiefung, deren Krümmung dem gebogenen Teil des Verriegelungselementes 24 entspricht. Der gegenüberliegende Teil des Kopfes 50 hat eine Aufschlagfläche 52 für einen Hammer, wie Fig. 5 zeigt. Hat man das Verriegelungselement 24 ein Stück weit eingetrieben, wird die Nut 51 unwirksam. Das Werkzeug 48 wird jetzt 90° gedreht wie in Fig. 6 dargestellt ist.
Jetzt ruht ein Flansch 53 des Kopfes 50 auf dem Verriegelungselement 24 und Hammerschläge auf den Buckel 54 treiben das Verriegelungselement 24 in seine Endlage. Am entgegengesetzten Ende ist der Stiel 49 bei 55 zugespitzt, so dass er als Hebel dienen kann, wenn das Verriegelungselement gelöst werden muss um die Spitze auszuwechseln (siehe Fig. 7).
Im Grund der Hülsenöffnung ist eine ringförmige Nut 56 angebracht in dem ein im Querschnitt runder Ring 57 aus elastischem Material liegt. Diese Nut hat gusstechnische Vorteile und dient später zur Unterbringung des gummielastischen Ringes 57.
Bei einem Baggerzahn normaler Grösse misst das vordere Ende 32 etwa 2,5 cm, während die Nase etwa 10 cm lang ist, so dass der konische Teil der Nase sich über 60 bis 85% der Nase erstreckt. In jedem Fall erstreckt sich die Oberfläche des Rotationskörpers, von der ringförmigen Wand 45 aus über den grössten Teil der Länge der Nase.
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Wesentlich ist, dass sich die Gewinderippen 29 und die Nuten 30 entlang der ganzen Länge der Nase erstrecken.
Der stabilisierende Teil 32 hat einen rechteckigen Querschnitt. Andere Querschnittsformen sind möglich, wie Vierkant, sechseckig, rund und so weiter. Bei der clargestellten rechteckigen Form sind die oberen und unteren Auflageflächen grösser als die seitlichen Flächen, was ein mageres Profil und ein leichteres Eindringen in die Hülse ermöglicht. Die Gewindeteile und Nuten können an den «Ecken» 58 des Stabilisierungsteiles 32, das heisst an den Schnittpunkten der Seiten 59 und 60 der Nasenspitze angeordnet sein. Die Seiten 59 (die obere und untere Seite der rechteckigen Spitze) sind im wesentlichen senkrecht zu einer auf die Spitze wirkende, aufbäumende Kraftkomponente gerichtet, wie dies mehr im Detail in der USA-PS 3 079 710 beschrieben ist. Die tragenden Auflageflächen 59 sind durch Drehen der rechteckigen Querschnittsfläche 32 um die Längsachse erzeugt worden und bilden die Schraubenfläche. Dies ist aus den Fig. 8 bis 11 ersichtlich, die statt einem rechteckigen — einen vierkantigen Stabilisierungsteil aufweisen.
Nach rückwärts hin wird der vierkantige oder rechteckige Teil stets weiter verdreht. Bilden die Ecken 58 den Gewin-deauslauf (siehe Fig. 8) gehen die Auflageflächen 59, 60 allmählich in ein Gewinde über, so dass sie Teil der Auflagefläche bilden.
Sowohl die Gewinderippen, wie die Nuten haben kein konstantes Querschnittsprofil; je mehr sie sich zum verdickten Teil hin erstrecken, um so geringer wird ihr Querschnittsprofil.
Als Variante kann das Verriegelungselement 24 nach unten verjüngte Schenkel aufweisen, so dass diese beim Zusammenfügen von Spitze und Aufnahmeelement eine Keilwirkung ausüben.
Beim Baggerzahn nach der Erfindung ist ein einmaliges Zusammenwirken der Schraubkupplung und der äusseren Verriegelung erreicht. Bei einer bekannten Ausführung nach der US-PS 2 145 663 war ein Sicherungsstift in der Längsmittenlinie angebracht, der die Nase an einer kritischen Stelle schwächte. Kräfte, die die Neigung haben die Spitze zu lösen, wie zum Beispiel eine oben angreifende vertikal gerichtete Kraft übten eine unerwünschte Scherkraft auf den Sicherungsstift aus. Damit der Stift diese Scherkraft aushält, muss er dicker ausgebildet werden, was wiederum die Nase schwächt.
Bei der Verriegelung nach der Erfindung ist das Verriegelungselement seitlich angeordnet, wird meist auf Druck und manchmal auf Scherung beansprucht.
Mit anderen Worten, die Kräfte, die das Verriegelungsorgan bisher auf Abscherung und Biegung beanspruchten, sind jetzt nur noch Druckkräfte (siehe Fig. 3) und können in besonderen Fällen Längs-Scherkräfte sein. Den Unterschied dieser beiden Belastungsarten kann man sich vergegenwärtigen mit Hilfe eines Bleistiftes, den man auf einen Tisch legt mit über die Kante hinausragendem Ende. Das überhängende Ende lässt sich leicht abbrechen, das heisst also durch Abscheren. Liegt dagegen der Bleistift ganz auf der Tischplatte und übt man dieselbe Kraft aus, geschieht nichts. Es ist eine sehr viel grössere Kraft erforderlich, um den Bleistift zu zerquetschen. Auch eine in Längsrichtung ausgeübte Kraft hat keinen Einfluss.
Die Umwandlung der Scher- und Biegekräfte in Druckkräfte wird durch das aussen Anbringen der Verriegelung erreicht.
Tritt eine Belastung auf das Spitzteil auf die die Neigung hat das Spitzteil zu lösen, gelagen die Zungen 34 aus ihrer Vertikallage in eine Schräglage (siehe Fig. 3). Dadurch üben die Zungen 34 eine radial nach innen gerichtete Kraft auf das Verriegelungselement aus, die eher eine Druckkraft als eine Scherkraft ist.
Auf ähnliche Weise wirkt sich eine Kraft die das Spitzteil zu lösen versucht aus. Die Zungen 34 haben dabei die Neigung, sich nach vorne zu bewegen. Dadurch erfährt das leicht vorgespannte Verriegelungselement 24 einen Druck, der bestrebt ist, diesen Teil zu strecken. Statt einer zerstörenden Abscherkraft tritt auch in diesem Fall ein leicht aufzunehmender Längsdruck auf. Die infolge des Gewindes auftretenden Torsionskräfte bewirken ein völlig anderes Zusammenwirken der Teile, welches erlaubt, den Querschnitt des Stabes des Verriegelungselementes zu reduzieren, so dass statt einem solideren Sicherungsstift ein stärkerer Zahn verwendet werden kann.
Die neue Anordnung der Arretierung ist auch bei reiner Biegebelastung von Vorteil, so dass sie in gewissen Fällen auch ohne Gewinde angewendet werden kann. Das geknickte Verriegelungselement ist vorgespannt und bevor Scherkräfte auftreten, gelangen die stabilisierenden Auflageflächen der Nase miteinander in Berührung und verhindern ein Abscheren. Das vorgespannte Verriegelungsorgan widersteht den vielen, verschiedenen auf die Spitze wirkenden Kräfte, die sie vom Aufnahmeteil zu lösen versuchen.
Die auftretenden Kräfte variieren sowohl in der Richtung wie betreffs Angriffstelle und Grösse. Auch der «Sitz» der einzelnen Teile kann stark variieren. Sowohl das Spitzteil als das Aufnahmeteil weisen Herstellungstoleranzen auf. Bei der dargestellten Ausführungsform gibt es drei Dinge, die dem Lösen der Spitze entgegenwirken. Den Torsionskräften wirken der Sitz und das Verriegelungselement entgegen, das dabei auf Druck belastet wird (Fig. 3). Der Sitz und die Vorbelastung halten die Teile zusammen, wobei sie sich innerhalb des Spieles S bewegen können (Fig. 1) und der Stabilisierungsteil den Anschlag bildet. Drittens hält die Kraft des Verriegelungselementes und der Sitz die Teile bei Zug zusammen. Obwohl diese Kräfte bereits in der US-PS 3 774 324 erwähnt wurden, hat man bisher von Stabilisierungselementen keinen Gebrauch gemacht.
Versuche, bei denen die Spitze den grössten Stossbela-srungen unterworfen wurde, haben gezeigt, dass die Verbindung zwischen dem Spitzteil und dem Aufnahmeteil immer hält. Dabei hat sich die Kombination des Gewindes mit vorderen Stabilisierungsflächen besonders vorteilhaft erwiesen. Die Gewinderippen liegen auf einer Zylinderfläche (bis auf 2° Anzug zum Lösen aus der Form) und das Gewinde hat eine konstante Steigung.
Da das Gewinde in den konischen Rotationskörper übergeht, nimmt die Höhe der Gewinderippen beziehungsweise die Tiefe der Gewindenuten von vorne nach rückwärts allmählich ab. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Gewindemasse bei der Spitze der Nase unter Schlageinfluss wie eine Gegenmutter wirkt.
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3 Blätter Zeichnungen
Claims (14)
- 6516082PATENTANSPRÜCHE1. Auswechselbarer Baggerzahn, bestehend im wesentlichen aus einem Aufnahmeteil (21) und einem Spitzteil (22), wobei das Aufnahmeteil an einem Ende mit Mitteln zum Befestigen an einem Baggerkübel und am gegenüberliegenden Ende mit Verbindungsmitteln zum Festhalten des Spitzteiles versehen ist, und das Spitzteil an seinem vorderen Ende mit einem Grabzahn (25) und an seinem hinteren Ende mit Verbindungsmitteln zum Befestigen am Aufnahmeteil (21) versehen ist, wobei die Verbindungsmittel am einen Teil (21) aus einer Nase (27), am anderen Teil (22) aus einer Hülse (26) bestehen, mit einer Anzahl zusammenwirkender Gewindemittel auf der Nase und in der Hülse, so dass das Spitzteil beim Aufsetzen auf das Aufnahmeteil um seine Längsachse gedreht werden muss, gekennzeichnet durch ausserhalb der Nase (27) angeordnete Veiriegelungsorgane (24, 33, 37), die eine Rückdrehung des Spitzteiles (22) verhindern, nachdem es auf das Aufnahmeteil (21) aufgesetzt worden ist.
- 2. Baggerzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeteil (21) mit einer aus einem massiven Teil herausragenden Nase (27) und das Spitzteil (22) mit einer Hülse (26) versehen ist, und dass diejenigen Verriegelungsorgane (24, 33), welche nicht zum massiven Teil gehören, in den massiven Teil eingreifen.
- 3. Baggerzahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsorgane (24, 33, 37) zusammenwirkende Teile (33, 37) am Spitzteil (22) und (37) am Aufnahmeteil (21) umfassen, in die ein Verriegelungsstab (24) einschiebbar ist.
- 4. Baggerzahn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstab (24) U-förmig gebogen ist und zwei durch einen Bogen verbundene Schenkel hat.
- 5. Baggerzahn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeteil (21) mit einer an der Rückseite der Nase (27) angebrachten Quernut (37) zur Aufnahme des Bogens des U-förmigen Verriegelungsstabes versehen ist.
- 6. Baggerzahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel des U-förmigen Verriegelungsstabes (24) in der Mitte einen Knick (38) haben und dass das Verriegelungsorgan (33) am Spitzteil (22) nach rückwärts gerichtete Zungen (34) zur Aufnahme des geknickten Teiles der Schenkel des U-förmigen Verriegelungsstabes (24) aufweist.
- 7. Baggerzahn nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zunge (34) eine Nut (35) zur Aufnahme des Verriegelungsstabes (24) hat, die so geformt ist, dass sie den Knick (38) im Verriegelungsstab (24) ein wenig streckt.
- 8. Baggerzahn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Nut (35) eine V-förmige Rückwand hat, die etwa dem Knick (38) im Verriegelungsstab entspricht.
- 9. Baggerzahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Ende der Nase (27) und der Grund der Hülse (26) mit flachen Auflageflächen (32, 56) versehen sind, die senkrecht zu den auf das Spitzteil wirkenden Biegekräften verlaufen.
- 10. Baggerzahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemittel Rippen (29) und Nuten (30)sind, die sich bis in den Grund der Hülse beziehungsweise bis zur Spitze der Nase erstrecken.
- 11. Baggerzahn nach Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Gewindemittel (29, 30) vom vorderen Nasenende aus nach rückwärts abnehmen.
- 12. Baggerzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemittel auf der Nase (27) und in der Hülse (26) einen polygonalen Querschnitt aufweisen, und dass sie die Form von Rippen (29) und Nuten (30) haben, die sich, von den Ecken des Polygons am vorderen Ende der Nase beziehungsweise dem Grund der Hülse ausgehend, nach rückwärts erstrecken.
- 13. Baggerzahn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ecken der Gewindemittel Auf-5 lageflächen vorgesehen sind, die in die Gewinderippen (29) oder die Gewindenuten (30) übergehen.
- 14. Baggerzahn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (29) auf der Nase (27) beziehungsweise die Nuten (30) in der Hülse (26) allmählich in einen io Rotationskörper übergehen, dessen Länge 60 bis 85 % der Länge der Nase beziehungsweise der Hülse ausmacht.
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