DE102020130366A1

DE102020130366A1 - Druckbehälter mit integrierter Kennung

Info

Publication number: DE102020130366A1
Application number: DE102020130366.1A
Authority: DE
Inventors: Hans Jürgen Werner
Original assignee: Schmitt Prof Moehlmann and Collegen Wirtschaftskanzlei Insolvenzverwalter AG
Current assignee: Schmitt Prof Moehlmann and Collegen Wirtschaftskanzlei Insolvenzverwalter AG
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2022-05-19
Also published as: EP4001733A1

Abstract

Druckbehälter, insbesondere Gasflasche für Flüssiggase, mit einer Kennzeichnung auf der Oberfläche der Druckflasche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung die Form eines Binärcodes hat, der aus einer Mehrzahl von in definierten Abständen angeordneten erhabenen Schweißpunkten und Leerpunkten besteht, die vorzugsweise in wenigstens einer Schriftzeile angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter, insbesondere eine Gasflasche für Flüssiggase, mit einer Kennzeichnung auf der Oberfläche der Druckflasche. Die Kennzeichnung soll auf Dauer untrennbar mit dem Druckbehälter verbunden und lesbar bleiben. Sie dient der Identifizierung des Druckbehälters.
Druckbehälter, insbesondere Flüssiggasflaschen mit Propan oder Butan, werden im gewerblichen und privaten Bereich vielfach als Energiequelle gebraucht. Im gewerblichen Bereich dienen sie als mobile Energiequelle für Handwerker, beispielsweise bei Schweißarbeiten, im privaten Bereich als Energiequelle beim Heizen, Kochen und insbesondere Grillen. Als Flüssiggas kommt zumeist Propan zum Einsatz. Butangasflaschen haben sich im Campingsektor etabliert. Allein in Deutschland sind ständig Millionen wiederbefüllbare Flüssiggasflaschen in Gebrauch.
Widerbefüllbare Druckbehälter müssen aus Sicherheitsgründen regelmäßig einer Revision unterzogen werden. Bei Flüssiggasflaschen ist eine solche Revision in der Regel zehn Jahre nach der Herstellung oder der letzten Revision fällig. Bei der Revision wird die Gasflasche geöffnet, einer Inspektion unterzogen, gereinigt und mit einem neuen Ventil versehen. Das Revisionsdatum wird auf der Flasche vermerkt.
Im Folgenden wird aus Gründen der Übersichtlichkeit auf Gasflaschen Bezug genommen; das Gesagte gilt aber grundsätzlich für alle Formen von Druckbehältern.
Aus Sicherheitsgründen ist eine jede Gasflasche mit einer Kennung versehen, die neben dem Herkunftsland, dem Hersteller, dem Herstellungsdatum der Seriennummer und dem Inhalt auch die für das Befüllen notwendigen Daten - Volumen und Leergewicht - angibt. Diese Daten werden auf der Flasche selbst vermerkt und sind zumindest bei Auslieferung der Flasche deutlich erkennbar. Die Daten erlauben den Zugang zu den beim Hersteller oder in einer Datenbank gespeicherten Produktionsdaten, die im Falle eines Rückrufs abgerufen werden können. Die kennzeichnungspflichten sind in der ADR (Europäisches Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße) niedergelegt.
Gasflaschen werden im gewerblichen wie im privaten Bereich häufig im Freien gelagert und sind in der Zeit ihrer Nutzung zwischen Herstellung und Revision bzw. zwischen zwei Revisionen der Witterung ausgesetzt. Hinzu kommen Transport und Handhabung, die sich auf das Äußere der Gasflaschen auswirken, Verletzungen der Beschichtung zur Folge haben und in der weiteren Folge zu Rostfraß führen. Solche Korrosionsschäden führen in zahlreichen Fällen dazu, dass solche Gasflaschen ihre Kennung verlieren. Bei Verlust der Kennung genügt die Flasche den Sicherheitsbestimmungen nicht mehr und muss bei der Revision ausgesondert werden, bevor ihre eigentliche Lebensdauer abgelaufen ist. Wiederholtes Sandstrahlen und Neulackieren bei den Revisionen kann ebenfalls zur Unleserlichkeit der Kennung führen.
Bei der Wiederbefüllung einer Gasflasche ist die Kenntnis des Volumens und/oder des Leergewichts von Bedeutung. Wenn diese Daten unlesbar geworden sind, sei es durch Korrosion oder sonstige Beschädigung der Flasche, ist eine korrekte Befüllung der Flasche problematisch.
Im Falle eines Produktionsfehlers ist es erforderlich, die bereits ausgelieferte Flasche zurückzurufen. Dies kann auch eine gesamte Produktionscharge betreffen. Zwar sind die Kennungen der entsprechenden Gasflaschen in der Regel bekannt, jedoch ist es bei bereits ausgelieferten und in Benutzung befindlichen Gasflaschen nahezu unmöglich, diese zurückzurufen. In der Regel können solche Gasflaschen bei der Wiederbefüllung aufgefunden und ausgesondert werden.
Aus der WO 2016/146773 A1 ist eine Gasflasche mit einem fernsteuerbaren Ventil bekannt, dass die Einstellung und den Abruf von für die Nutzung wichtigen Daten erlaubt. Eine eindeutige Kennzeichnung der Gasflasche über die gespeicherten Daten ist nicht möglich, da es an einer dauerhaften Verbindung des Datenträgers mit der Gasflasche fehlt.
Aus der WO 2019/219837 A1 ist eine Gasflasche mit einer RFID-Chip Kennzeichnung bekannt, die die relevanten Daten abrufbar bereitstellt. Nachteil dieser Kennzeichnung ist, dass sie mit der Gasflasche nicht dauerhaft verbindbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend, Kennungsdaten einer Gasflasche so mit der Gasflasche dauerhaft zu verbinden, dass der Verlust dieser Daten durch Überlackierung, Korrosion oder sonstige Beschädigung ausgeschaltet oder zumindest weitgehend erschwert wird. Diese Daten sollen allen Herstellungs-, Revisions- und Befüllungsunternehmen ohne weiteres zur Verfügung stehen.
Diese Aufgabe wird mit einem Druckbehälter der eingangs bezeichneten Art gelöst, bei dem die Kennzeichnung die Form eines Binärcodes hat, der aus einer Mehrzahl von iin definierten Abständen angeordneten erhabenen Schweißpunkten und Leerpunkten besteht, die in wenigstens einer Schriftzeile angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Kennzeichnung ist für jede Art von Druckflasche oder Druckbehälter geeignet. Sie dient aber insbesondere zur Kennzeichnung von Gasflaschen für unter Druck verflüssigten Gasen, beispielsweise Propan und Butan, wie auch für Kältegase. Es hat sich gezeigt, dass derart gekennzeichnete Druckflaschen auch bei hoher mechanischer Beanspruchung und wiederholter Revision - eine Revision beinhaltet regelmäßig das Sandstrahlen der Oberfläche und eine Neulackierung - ihre Kennzeichnung lesbar bewahren. Der Begriff „Oberfläche“ schließt hier neben der Oberfläche des Druckbehälters auch die Oberfläche der Anbauteile ein, also etwa des Griffs oder des Standfußes.
Die Verwendung von binären Codes zur Kennzeichnung von Waren ist bekannt. Häufig werden dazu sogenannte QR-Codes verwandt. In Zeilen angeordnete binäre Codes kommen zumeist als Barcodes vor. Sie haben sich insbesondere bei täglichen Verbrauchsgütern bewährt.
Erfindungsgemäß werden zur Kennzeichnung von Druckflaschen erhabene Schweißpunkte eingesetzt, die eine binäre Ziffernfolge darstellen. Es handelt sich also um einen dreidimensionalen binären Code. Die erhabenen Schweißpunkte stehen dabei vorzugsweise für die Ziffer „1“, Leerpunkte für die Ziffer „0“. Leerpunkte sind Felder, die nicht mit einem Schweißpunkt belegt sind, sich jedoch innerhalb der binären Ziffernfolge befinden. Schweißpunkte und Leerpunkte haben definierte, d. h. regelmäßige Abstände zueinander. Dabei sind die Schweißpunkte und Leerpunkte in einer oder mehreren Zeilen linear angeordnet.
Die erfindungsgemäßen Schweißpunkte werden auf die Druckflasche vorzugsweise durch Lichtbogen-Schweißen (CMT-Lichtbogen-Verfahren) aufgebracht. Es handelt sich um ein energiereduziertes elektronisch geregeltes Schweißverfahren. Dies hat sich als die schonendste Beschriftungsweise erwiesen, da hierdurch die beschriftete Oberfläche thermisch nur wenig beansprucht wird. Gleichzeitig kommt es aber darauf an, die Schweißpunkte so mit der Oberfläche zu verbinden, dass eine Loslösung, auch bei mechanischer Belastung, ausgeschlossen ist.
Für die erfindungsgemäße Kennzeichnung ist es wesentlich, dass die Lesbarkeit auf Dauer erhalten bleibt. Die Voraussetzung hierfür sind ein definierter Abstand der Schweißpunkte und Leerpunkte. Dies verlangt bei der Anbringung der Kennzeichnung eine sehr hohe Reproduzierbarkeit und bei der Ablesung eine sehr hohe Zuverlässigkeit. Hier spielen die einzelnen Parameter eine Rolle. Lesegeräte (Profilscanner), sind an und für sich bekannt.
Unmittelbar benachbarte Schweißpunkte sollten einen Abstand von 3 bis 5 mm aufweisen, gemessen von Zentrum zu Zentrum, wobei der gleiche Abstand auch gegenüber Leerpunkten einzuhalten ist. Vorzugsweise beträgt der Abstand 4 mm. Der Durchmesser der Schweißpunkte liegt im Bereich von 1,5 bis 3,5 mm. Die Höhe der Schweißpunkte sollte wenigstens 0,5 mm betragen, jedoch 1,5 mm nicht überschreiten.
Um die Lesbarkeit zu fördern ist es sinnvoll, Referenzpunkte für den Start und das Ende des Lesevorgangs anzuordnen. Bei den Referenzpunkten handelt es sich ebenfalls um Schweißpunkte. Vorzugsweise sind diese Referenzpunkte am Ende einer jeden Schriftzeile höhenversetzt gegenüber den Schriftzeilen angeordnet. Der Abstand zu den Signalpunkten der Schriftzeilen sollte größer sein beispielsweise wenigstens 8 mm.
Wenn mehrere Schriftzeilen vorhanden, sollten diese einen Abstand von wenigstens sechs bis zu 10 mm zueinander haben. Eine lineare Kennzeichnung in ein oder zwei Zeilen ist bevorzugt.
Die Schweißpunkte selbst sollten eine hinreichende Höhe von wenigstens 0,5 mm haben, insbesondere von 0,5 bis 1,5 mm und hinreichend tief in der Oberfläche verankert sein. Die Einschweißtiefe sollte 0,2 bis 0,5 mm betragen, um zu verhindern, dass sich die Schweißpunkte bei mechanischer Belastung lösen. Gleichzeitig darf die Einschweißtiefe aber die Festigkeit und Integrität der Oberfläche nicht beeinträchtigen, insbesondere dann, wenn die Kennzeichnung unmittelbar auf dem Körper der Druckflasche angebracht ist.
Als Kennungsdaten der Kennzeichnung kommen insbesondere Land, Hersteller, Herstellungsnummer und Herstellungsdatum in Frage, wobei das Herstellungsdatum das Jahr und den Monat umfasst, was ausreichend ist, um den Revisionszeitpunkt zu bestimmen. Weitere Daten sind beispielsweise das Datum der nächsten Revision und das Leergewicht. Die Kennzeichnung kann einen Prüfalgorithmus (Prüfziffer) zur Verifizierung der relevanten Daten enthalten. Aus den Daten lässt sich in der Regel der Lebenszyklus des Druckbehälters rekonstruieren.
Die erfindungsgemäße Druckflasche kann die Kennzeichnung sowohl auf dem Flaschenkörper als auch auf nicht mit Druck belasteten Teilen der Druckflasche (Anbauteile) aufweisen, also auf dem Standfuß oder einem gegebenenfalls vorhandenen Griff.
Grundsätzlich ist die Kennzeichnung für metallische Oberflächen bestimmt. Druckbehälter aus Kunststoffen können aber allenfalls so gekennzeichnet werden.
Insbesondere bei der Kennzeichnung des Druckflaschenkörpers ist es wesentlich, dass die Integrität und Stabilität des Druckbehälters nicht beeinträchtigt wird. Hierfür hat sich das Lichtbogenschweißen nach dem CMT-Verfahren als besonders geeignet erwiesen. Bei diesem Schweißverfahren wird das Material in Inkrementen, also „portionsweise“ auf die Oberfläche aufgebracht, sodass die Oberfläche nur minimal erhitzt wird. Bekannt ist das Verfahren auch als „cold metal transfer“. Diese „portionsweise“ Auftragung erfolgt mit einem Schweißautomaten in 13 bis 25 Einzelschritten mit einer Frequenz von 4 bis 6 Zyklen pro Sekunde für jeden Schweißpunkt. Beispielsweise wird dabei mit einer Spannung von bis zu 50 V und einer Stromstärke von bis zu 180 A unter Schutzgas gearbeitet. Als Schweißdraht wird beispielsweise ein verkupferter Stahldraht vom Typ G3Si1 vom Durchmesser 1,0 mm oder 0,8 mm verwandt werden. Die entsprechenden Schweißverfahren sind vielfach beschrieben.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Abbildungen näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer fortlaufenden zweizeiligen Kennzeichnung,
2 eine fotografische Wiedergabe einer Kennzeichnung, wie sie erfindungsgemäß auf einer Gasflasche verwandt werden kann, und
3 die fotografische Darstellung eines senkrechten Schnitts durch einen Schweißpunkt.

1 zeigt das Prinzip einer Kennzeichnung, wie sie auf einem Druckbehälter, insbesondere auf einer Flüssiggasflasche verwandt werden kann. Die Kennzeichnung beinhaltet das Jahr der Herstellung und einen Prüfalgorithmus in der oberen Zeile und die Herstellungsnummer in der unteren Zeile. Die Referenzpunkte am Zeilenanfang und -ende sind gegenüber dem Zeilenverlauf nach oben versetzt. Schweißpunkte sind schwarz wiedergegeben, Leerpunkte weiß. Die Schweißpunkte und Leerpunkte haben zueinander einen gleichmäßigen Abstand von 4 mm bei einem Durchmesser von 2,5 mm. Die Referenzpunkte sind um das 2,5fache des Punktabstandes nach außen versetzt und um einen einfachen Punktabstand gegenüber der jeweiligen Zeile nach oben.
2 ist fotografische Darstellung einer auf einen Fußkranz einer Gasflasche aufgebrachten Kennzeichnung mit Angabe des Herstellungsjahrs und der Herstellungsnummer.
3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Schweißpunkt und das darunter liegende Blech. Deutlich zu erkennen ist die Einschweißtiefe des Schweißpunkts, die ein dauerhaftes Verbleiben auf der Oberfläche auch bei mechanischer Belastung, etwa durch Scherkräfte, gewährleistet.
Die besondere Art und Weise der Anbringung der Kennzeichnung auf Druckbehältern ermöglicht die Ablesung mit einem im Prinzip bekannten Lesegerät über lange Zeit und nach wiederholten Revisionen. Das bei Revisionen übliche Sandstrahlen und Neulackieren der Oberfläche beeinträchtigt die Ablesbarkeit, auch nach mehreren Wiederholungen, nicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/146773 A1 [0009]
WO 2019/219837 A1 [0010]

Claims

Druckbehälter, insbesondere Gasflasche für Flüssiggase, mit einer Kennzeichnung auf der Oberfläche des Druckbehälters, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung die Form eines Binärcodes hat, der aus einer Mehrzahl von in definierten Abständen angeordneten erhabenen Schweißpunkten und Leerpunkten besteht, die vorzugsweise in wenigstens einer Schriftzeile angeordnet sind.
Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißpunkte CMT-Lichtbogen-Schweißpunkte sind.
Druckbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erhabenen Schweißpunkte für eine „1“ und die Leerpunkte für eine „0“ stehen.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar benachbarte erhabene Schweißpunkte einen Abstand zueinander von 3 bis 5 mm bei einrm Durchmesser von 1,5 bis 3,5 mm haben.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schriftzeilen einen Abstand von wenigstens 6 bis 10 mm zueinander haben.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißpunkte eine Höhe von wenigstens 0,5 mm haben.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißpunkte eine Einschweißtiefe in die Oberfläche der Druckbehälter von 0,2 bis 0,5 mm aufweisen.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Binärcode Referenzpunkte als Start- und Endsignale für die Ablesung vor- und nachgestellt sind.
Druckbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzpunkte einen Abstand zu der oder den Zeilen der Kennzeichnung von wenigstens 8 mm haben.
Druckbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzpunkte gegenüber gegenüber dem Verlauf der wenigstens einen Schriftzeile höhenversetzt sind.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung den Hersteller, Herstellungsjahr, den Herstellungsmonat und die Herstellungsnummer der Druckflasche angibt.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung einen Prüfalgorithmus aufweist.
Druckbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche in Form einer Flüssiggasflasche, die die Kennzeichnung auf dem Flaschenfuß oder -körper angeordnet aufweist.
Verwendung eines CMT-Lichtbogen-Schweißverfahrens zur Identifizierung von Druckbehältern mit einer Kennzeichnung nach einem der vorstehenden Ansprüche.