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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilelement und insbesondere einen Ventilsockel, der eine Leckage des im Ventilelement befindlichen Fluids und ein Herausgezogenwerden des Ventilsockels aus dem Ventilelement nach dem Verbinden des Ventilsockels mit dem Deckkörper des Ventilelements verhindern kann.
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Stand der Technik
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Fluidsteuerventile dienen zur Ein-/Aus-Steuerung oder zur Drosselsteuerung des Fluidflusses. Bei solchen Flussregelventilen wird das Steuerelement einer rotierenden Kugel zum Kontaktieren mit der Kugel verwendet. Die Merkmale solcher Flusssteuereinrichtungen bestehen darin, dass für Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten und Fluide mit hoher Viskosität durch Ventilkugeln eine hohe Bewältigungskapazität für die Flüssigkeitsströmung und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit bereitgestellt werden kann und diese somit in verschiedenen Industriezweigen einsetzbar sind.
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Angesichts der weit verbreiteten Anwendungsbereiche solcher Kugelventile muss das kugelförmige Dichtelement einen großen Temperaturbereich abdecken und eine hohe chemische Beständigkeit und eine hohe Hydrolysebeständigkeit (d. h. Beständigkeit gegen langfristige Auswirkungen von Heißwasser und Dampf) aufweisen. Ferner weist vorzugsweise das kugelförmige Dichtelement gegenüber solchen Flussregelventilen eine ausreichende Härte und Verformbarkeit und gleichzeitig noch einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine geringe Durchlässigkeit auf. Dementsprechend stellt es eine zuverlässige Abdichtung dar, bei der keine Leckagen auftreten.
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Wenn der Ventilsockel nicht korrekt in das Ventilelement eingebaut ist, tritt im Ventilkörper eine Leckage des im Ventilelement befindlichen Fluids auf. Ferner, wenn der Fluiddruck innerhalb des Ventilelements zu groß ist, kann es dazu führen, dass der Ventilsockel aufgrund des unsachgemäßen Einbaus zwischen den Elementen sowie deren mangelnder Dichtigkeit aus dem Ventilelement herausgezogen wird, was zu einer Beschädigung des Ventilelements führt.
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Aufgabe der Erfindung
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Aufgrund der oben aufgeführten Nachteile, besteht ein Ziel darin, ein Ventilelement mit einem Ventilsockel bereitzustellen, bei dem eine Fluidleckage zwischen dem Kugelkörper und dem Ventilsockel durch Kontakt der abgeschrägten Fläche des Ventilsockels mit dem Kugelkörper verhindert wird.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen im Ventilelement verwendeten Ventilsockel bereitzustellen, wobei eine Seite des Ventilsockels einen gestuften Aufbau aufweist, der mit einem Deckkörper im Ventilkörper eng verbunden ist, wodurch beim Ventilsockel durch Anlage des Deckkörpers an den Ventilsockel verhindert werden kann, dass der Ventilsockel während des Betriebs aus dem Ventilelement herausgezogen wird.
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Gemäß dem obigen Ziel umfasst das erfindungsgemäße Ventilelement einen Ventilkörper, einen Ventilsockel und einen Deckkörper, wobei der Ventilkörper eine Kammer und einen Strömungskanal aufweist, wobei der Strömungskanal mit der Kammer verbunden ist, wobei der Ventilkörper einen in Richtung des Strömungskanals weisenden ersten gestuften Aufbau aufweist. Der Ventilsockel ist im Strömungskanal des Ventilkörpers angeordnet, wobei der Ventilsockel einen zweiten gestuften Aufbau aufweist, wobei der zweite gestufte Aufbau in Richtung des ersten gestuften Aufbaus des Ventilkörpers weist, wobei der zweite gestufte Aufbau mit dem ersten gestuften Aufbau auf dem Ventilkörper eng verbunden ist. Darüber hinaus umfasst der Ventilsockel einen dritten gestuften Aufbau auf seiner gegenüber dem zweiten gestuften Aufbau befindlichen Seite. Der Deckkörper mit einem Flansch ist mit dem dritten gestuften Aufbau des Ventilsockels eng verbunden, sodass durch das Gegenhalten des Deckkörpers gegen den Ventilsockel verhindert werden kann, dass der Ventilsockel aus dem Ventilelement herausgezogen wird.
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Gemäß dem obigen Ziel stellt die vorliegende Erfindung ferner ein Ventilelement bereit, das einen Ventilkörper, einen Kugelkörper, einen Ventilsockel und einen Deckkörper umfasst, wobei der Ventilkörper eine Kammer und einen Strömungskanal aufweist, wobei der Strömungskanal mit der Kammer verbunden ist, wobei die Kammer einen in Richtung des Strömungskanals weisenden ersten gestuften Aufbau aufweist. Der Kugelkörper ist in der Kammer angeordnet. Der Ventilsockel ist im Strömungskanal angeordnet, wobei der Ventilsockel einen in Richtung des ersten gestuften Aufbaus des Ventilkörpers weisenden zweiten gestuften Aufbau aufweist, wobei der zweite gestufte Aufbau mit dem ersten gestuften Aufbau des Ventilkörpers eng verbunden ist, wobei eine Seitenfläche derselben Seite des zweiten gestuften Aufbaus, die mit dem Kugelkörper kontaktiert, eine abgeschrägte Fläche mit einer Neigung aufweist, wobei die abgeschrägte Fläche als Anti-Leck-Fläche fungiert, um eine Leckage des im Ventilelement befindlichen Fluids zwischen dem Ventilsockel und dem Kugelkörper zu verhindern. Die andere Seite des zweiten gestuften Aufbaus umfasst ferner für den Ventilsockel einen dritten gestuften Aufbau. Der Deckkörper im Ventilelement weist einen Flansch auf, wobei der Flansch mit dem dritten gestuften Aufbau des Ventilsockels eng verbunden ist, wobei zwischen dem Deckkörper und einem Bereich des dritten gestuften Aufbaus ein Raum vorhanden ist. Beim Betrieb des Ventilelements in Raumtemperatur- und Hochdruckumgebung wird durch diesen Raum ermöglicht, dass der Kugelkörper unter dem Druck des Fluids oder beim Betrieb des Ventilelements ausreichend Platz hat, wodurch der Kugelkörper sich in Richtung des Ventilsockels bewegt und dieser Raum somit die Funktion eines Puffers gegen den Fluidstoß hat.
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Gemäß dem obigen Ziel stellt die vorliegende Erfindung ferner einen Ventilsockel bereit, der zum Verhindern einer Leckage des im Ventilelement befindlichen Fluids dient, wobei der Ventilsockel einen auf der ersten Seite des Ventilsockels angeordneten ersten gestuften Aufbau und einen auf der gegenüberliegenden zweiten Seite angeordneten zweiten gestuften Aufbau umfasst, wobei eine Seitenfläche derselben Seite des ersten gestuften Aufbaus, die mit dem Kugelkörper kontaktiert, eine Anti-Leck-Fläche mit einer Neigung aufweist. Wenn die Anti-Leck-Fläche eng mit dem Kugelkörper kontaktiert, kann die Anti-Leck-Fläche eine Leckage des im Ventilelement befindlichen Fluids verhindern. Der zweite gestufte Aufbau ist eng mit dem Deckkörper verbunden, sodass der zweite gestufte Aufbau mittels der Anlage des Deckkörpers ein Herausgezogenwerden des Ventilsockels aus dem Ventilelement verhindern kann.
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Kurzbeschreibung der Darstellungen
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1 zeigt eine schematische Querschnittansicht des Ventilelements gemäß der durch die vorliegende Erfindung offenbarten Technik;
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2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ventilsockels, des Kugelkörpers, des Ventilkörpers und des Deckkörpers des im 1 gezeigten Ventilelements gemäß der durch die vorliegende Erfindung offenbarten Technik;
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3 zeigt eine vergrößerte Darstellung nach der Verbindung des Ventilsockels, des Kugelkörpers, des Ventilkörpers und des Deckkörpers des im 1 gezeigten Ventilelements gemäß der durch die vorliegende Erfindung offenbarten Technik.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform
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Siehe 1, welche eine schematische Querschnittansicht des Ventilelements zeigt. In 1 umfasst das Ventilelement 1 einen eine Kammer 5 aufweisenden Ventilkörper 2, eine Ventilstange 3 und einen Kugelkörper 4, wobei die Ventilstange 3 im Ventilkörper 2 angeordnet ist, wobei der Kugelkörper 4 in der Kammer 5 des Ventilkörpers 2 angeordnet ist. In diesem Fall eignet sich das Ventilelement 1, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, für Kugelventile oder Halbkugelventile (oder V-Port-Segmentventile) und für den Fluidbetrieb bei Raumtemperatur und Hochdruck oder für den Fluidbetrieb bei Niedertemperatur und Hochdruck. Es ist anzumerken, dass die Aufbauten, Eigenschaften, Funktionen und Verbindungspositionsbeziehungen der jeweiligen Elemente des Ventilelements 1 allgemein bekannt sind und sie daher für diese Elemente nicht detailliert beschrieben werden.
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Siehe weiter 1: Der Ventilkörper 2 weist im Ventilelement 1 eine Kammer 5 und einen Strömungskanal 51 auf, wobei die Kammer 5 und der Strömungskanal 51 miteinander verbunden sind. Wenn sich das Ventilelement 1 im ausgeschalteten (OFF) Zustand befindet, sind der Strömungskanal 51 und die Kammer 5 miteinander nicht durchgängig verbunden und somit fließt das Fluid nicht über den Strömungskanal 51 durch die Kammer hindurch, sondern wird innerhalb des Strömungskanals 51 und des Rohrelements (Rohrleitung) (nicht gezeigt) blockiert. Wenn sich das Ventilelement 1 im eingeschalteten (ON) Zustand befindet, sind der Strömungskanal 51 und die Kammer 5 miteinander durchgängig verbunden, sodass das Fluid vom Strömungskanal 51 durch die Kammer 5 hindurch und bis zur anderen Seite fließt. Der Ventilsockel 6 ist im Strömungskanal 51 des Ventilkörpers 2 angeordnet. Genauer gesagt, die erste Seite des Ventilsockels 6 ist mit dem Ventilkörper 2 eng verbunden. Der Deckkörper 7 mit einem Flansch 71 ist mit der gegenüber der ersten Seite befindlichen zweiten Seite des Ventilsockels 6 eng verbunden, wobei der Deckkörper 7 zur Befestigung des Ventilsockels 6 im Ventilkörper 2 und zur Anlage an den Ventilsockel 6 dient. Im Folgenden ist der detaillierte Aufbau des Ventilsockels 6 beschrieben.
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Mit gleichzeitigem Bezug auf 2 und 3 zeigen diese eine vergrößerte Darstellung des Ventilsockels, des Kugelkörpers, des Ventilkörpers und des Deckkörpers und eine vergrößerte Darstellung der Verbindung des Ventilsockels, des Kugelkörpers, des Ventilkörpers und des Deckkörpers des in 1 gezeigten Ventilelements gemäß der durch die vorliegende Erfindung offenbarten Technik. Um die Beschreibung der durch die vorliegende Erfindung offenbarten Technik zu erleichtern, werden in 2 die eigentlich miteinander kombinierten Elemente, nämlich der Ventilsockel 6, der Kugelkörper 4, der Ventilkörper 2 und der Deckkörper 7, einzeln separat dargestellt. Jedoch sind der Ventilsockel 6, der Kugelkörper 4, der Ventilkörper 2 und der Deckkörper 7 in Realität, wie in 3 zu sehen ist, miteinander eng verbunden oder verrastet.
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Siehe gleichzeitig 2 und 3. Der Ventilkörper 2 weist einen ersten gestuften Aufbau 203 auf, wobei der erste gestufte Aufbau 203 in Richtung des Strömungskanals 51 weist. Die erste Seite des Ventilsockels 6 weist einen zweiten gestuften Aufbau 601 auf, wobei der zweite gestufte Aufbau 601 in Richtung des ersten gestuften Aufbaus 203 des Ventilkörpers 2 weist, wobei der zweite gestufte Aufbau 601 mit dem ersten gestuften Aufbau 203 des Ventilkörpers 2 eng verbunden ist, wobei der erste gestufte Aufbau 203 und der zweite gestufte Aufbau 601 jeweils aus mehreren Plattformen (Laufflächen) 2031, 6011 und mehreren Stoßflächen 2033, 6013 bestehen, wobei jede Plattform 2031 und jede Stoßfläche 2033 des ersten gestuften Aufbaus 203 mit jeder Plattform 6011 und mit jeder Stoßfläche 6013 des zweiten gestuften Aufbaus 603 gegenseitig verrastet sind. Es ist anzumerken, dass zwischen dem ersten gestuften Aufbau 203 des Ventilkörpers 2 und dem zweiten gestuften Aufbau 601 des Ventilsockels 6 eine Fuge 10 vorgesehen ist (wie in 3 gezeigt). Insbesondere befindet sich die Fuge 10 zwischen einer der Plattformen 2031 des Ventilkörpers 2 und einer der Plattformen 6011 des Ventilsockels 6. Die Funktion der Fuge 10 besteht darin, dass der Ventilsockel 6 bei der Montage der Elemente oder unter Fluiddruck eng an den Kugelkörper 4 anliegen kann. In der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der Stufen des ersten gestuften Aufbaus 203 gleich der Anzahl der Stufen des zweiten gestuften Aufbaus 601. Der Ventilsockel 6 ist ein weicher Ventilsockel und kann aus Kunststoff oder Teflon (Polytetrafluorethylen) (PTFE, Polytetrafluorethen) hergestellt werden, wobei dessen Material jedoch nicht auf diese beschränkt ist.
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Siehe weiter 2 und 3. Die gegenüber der ersten Seite des ersten gestuften Aufbaus 203 befindliche zweite Seite des Ventilsockels 6 weist einen dritten gestuften Aufbau 602 auf. Der dritte gestufte Aufbau 602 besteht ebenfalls aus mehreren Plattformen 6021 und mehreren Stoßflächen 6023. Der Deckkörper 7 weist einen Flansch 71 auf und ist mit dem dritten gestuften Aufbau 602 verbunden, um den Ventilsockel 6 im Ventilkörper 2 zu befestigen, wobei der Deckkörper 7 zur Anlage an den dritten gestuften Aufbau 602 des Ventilsockels 6 dient und somit ein Herausgezogenwerden des Ventilsockels 6 aus dem Ventilelement 1 verhindert.
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Gemäß der obigen Beschreibung kann die Anzahl der Stufen des zweiten gestuften Aufbaus 601 für den Ventilsockel 6 gleich der Anzahl der Stufen des dritten gestuften Aufbaus 602 sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Stufen des zweiten gestuften Aufbaus 601 größer als die Anzahl der Stufen des dritten gestuften Aufbaus 602.
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Siehe als nächstes weiter 2 und 3. In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Aufbau des Ventilelements 1 dem obigen Aufbau ähnlich, weshalb dieser hier nicht wiederholt beschrieben wird. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die mit dem zweiten gestuften Aufbau 601 gleiche Seite des Ventilsockels 6, welche mit dem Kugelkörper 4 kontaktiert, eine abgeschrägte Fläche 605 mit einer Neigung aufweist, wobei die abgeschrägte Fläche 605 eine Anti-Leck-Fläche ist. Wenn diese Anti-Leck-Fläche 605 mit dem Kugelkörper 4 eng kontaktiert, kann eine Leckage des im Ventilelement 1 befindlichen Fluids zwischen dem Ventilsockel 6 und dem Ventilkörper 2 aufgrund der engen Anlage dieser beiden verhindert werden.
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Ferner ist der Flansch 71 des Deckkörpers 7 mit einer der Stoßflächen 6023 des dritten gestuften Aufbaus 602 des Ventilsockels 6 eng verbunden, sodass zwischen dem Deckkörper 7 und dem dritten gestuften Aufbau 602 des Ventilsockels 6 ein Raum 8 entsteht. Beim Betrieb des Ventilelements 1 in Raumtemperatur- und Hochdruckumgebung ermöglicht dieser Raum 8, dass der Kugelkörper 4 unter dem Fluiddruck ausreichenden Platz hat, wodurch sich der Kugelkörper 4 in Richtung des Ventilsockels 6 bewegt, um die Stoßkraft des Fluids gegen den Kugelkörper 4 und den Ventilsockel 6 zu puffern.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ferner ein elastisches Element 9 im zwischen dem Deckkörper 7 und dem Abschnitt des dritten gestuften Aufbaus 602 befindlichen Raum 8 angeordnet. Dieses elastische Element 9 dient dazu, zu verhindern, dass eine temperaturbedingte Materialverformung des Ventilsockels 6 auftritt und dadurch die Dichtigkeit zwischen dem Ventilsockel 6 und dem Kugelkörper 4 beeinträchtigt wird. Mittels des elastischen Elements 9 des zwischen dem Deckkörper 7 und dem Abschnitt des dritten gestuften Aufbaus 602 befindlichen Raums 8 kann die Dichtigkeit zwischen dem Ventilsockel 6 und dem Kugelkörper 4 erhöht werden. In der vorliegenden Erfindung reicht der Temperaturbereich von 250°C bis –200°C. Das elastische Element 9 kann ein wellenförmiger Ring sein, wobei dieses einstückig ist oder aus einer mehrteiligen Ringstruktur besteht, wobei das Material des elastischen Elements 9, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein Kohlenstoffstahl, eine Legierung oder ein Metall sein kann. Darüber hinaus hängen die Größe und die Höhe des elastischen Elements 9 vom zwischen dem Deckkörper 7 und dem Abschnitt des dritten gestuften Aufbaus 602 befindlichen Raum 8 ab.
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Gemäß der obigen Beschreibung liegt der Ventilsockel 6 mittels der von den gestuften Aufbauten 601, 602 auf den beiden Seiten des Ventilsockels erzeugten Klemmfunktion jeweils eng an den Ventilkörper 2 und an den Deckkörper 7 an, wobei der Deckkörper 7 an einer Seite des Ventilsockels 6 anliegt, wodurch der Ventilsockel 6 innerhalb des Strömungskanals 51 befestigt wird, sodass vermieden werden kann, dass der Ventilsockel 6 beim Betrieb des Ventilelements 1 aus dem Ventilelement 1 herausgezogen wird. Gleichzeitig kann die Leckage des im Ventilelement 1 befindlichen Fluids zwischen dem Ventilsockel 6, dem Ventilkörper 2 und dem Deckkörper 7 reduziert werden. Da die andere Seite des Ventilsockels 6, die mit dem Kugelkörper 4 kontaktiert, eine abgeschrägte Fläche 605 mit einer Neigung aufweist, kann die mit dem Kugelkörper 4 kontaktierende abgeschrägte Fläche 605 eine Leckage des im Ventilkörper 2 befindlichen Fluids, was zu einem funktionsuntüchtigen Ventilelement 1 oder zur Beschädigung des Ventilelements 1 führen würde, zwischen dem Kugelkörper 4 und dem Ventilsockel 6 und auch zwischen dem Ventilsockel 6, dem Kugelkörper 4 und dem Ventilkörper 2 verhindern. Durch den in der vorliegenden Erfindung offenbarten Ventilsockel 6 mit beidseitigem gestuften Aufbau kann sowohl das Problem aus dem Stand der Technik, nämlich dass der Ventilsockel 6 beim Hochdruckbetrieb leicht aus dem Ventilelement 1 herausgezogen wird, behoben als auch eine Leckage des im Ventilelement 1 befindlichen Fluids verhindert werden.
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Das erfindungsgemäße Ventilelement umfasst somit einen Ventilkörper, einen Ventilsockel und einen Deckkörper, wobei der Ventilkörper eine Kammer und einen Strömungskanal aufweist, wobei der Strömungskanal mit der Kammer verbunden ist, wobei der Ventilkörper einen in Richtung des Strömungskanals weisenden ersten gestuften Aufbau aufweist. Der Ventilsockel ist im Strömungskanal des Ventilkörpers angeordnet, wobei der Ventilsockel einen ersten gestuften Aufbau und einen zweiten gestuften Aufbau aufweist, wobei die beiden gestuften Aufbauten in Richtung des Ventilkörpers weisen, wobei der zweite gestufte Aufbau mit dem ersten gestuften Aufbau auf dem Ventilkörper eng verbunden ist. Darüber hinaus umfasst der Ventilsockel einen dritten gestuften Aufbau auf seiner gegenüber dem zweiten gestuften Aufbau befindlichen Seite. Der Deckkörper mit einem Flansch ist mit dem dritten gestuften Aufbau des Ventilsockels eng verbunden, sodass durch das Gegenhalten des Deckkörpers gegen den Ventilsockel verhindert werden kann, dass der Ventilsockel aus dem Ventilelement herausgezogen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilelement
- 2
- Ventilkörper
- 203
- erster gestufter Aufbau
- 3
- Ventilstange
- 4
- Kugelkörper
- 5
- Kammer
- 51
- Strömungskanal
- 6
- Ventilsockel
- 601
- zweiter gestufter Aufbau
- 602
- dritter gestufter Aufbau
- 605
- abgeschrägte Fläche (Anti-Leck-Fläche)
- 2031, 6011, 6021
- Plattform
- 2033, 6013, 6023
- Stoßfläche
- 7
- Deckkörper
- 71
- Flansch
- 8
- Raum
- 9
- wellenförmiger Ring
- 10
- Fuge
