DE3821227A1 - Double-walled pressurised gas cylinder - Google Patents

Double-walled pressurised gas cylinder

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DE3821227A1
DE3821227A1 DE19883821227 DE3821227A DE3821227A1 DE 3821227 A1 DE3821227 A1 DE 3821227A1 DE 19883821227 DE19883821227 DE 19883821227 DE 3821227 A DE3821227 A DE 3821227A DE 3821227 A1 DE3821227 A1 DE 3821227A1
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Theodor Dipl Ing Cyron
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Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
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Abstract

An extremely light double-walled pressurised gas cylinder, especially for ultrapure gases or aggressive gases, comprising a pressure-resistant outer vessel of a high-strength material and an essentially thin-walled inner vessel of high-grade steel with a thick-walled neck. The inner vessel is first inserted into the outer vessel open at one end and the latter thereupon externally necked in a bottle shape. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine möglichst leichte doppelwandige metallische Druckgasflasche, insbesondere für Reinst- und Sondergase. Solche Druckgasflaschen sind erforderlich im Rahmen der ständig steigenden Anforderungen für Prüf- und Prozeßgase, beispielsweise in der Mikroelektronikentwicklung und -fertigung, wo die fabrikationstechnisch erreichbare Oberflächenreinheit der bisher verwendeten einwandigen Aluminium-Druckgasflaschen nicht mehr ausreicht, so daß in Zukunft Edelstahlflaschen notwendig werden. Die einwandigen Edelstahlflaschen sind aber in der Herstellung und vom Material her sehr teuer, insbesondere weil sie wegen der geringeren Werkstoff-Festigkeit dickwandiger ausgeführt werden müssen als gleich feste Stahlflaschen und somit auch das Transportgewicht erheblich vergrößern.The present invention relates to the lightest possible double-walled metallic compressed gas bottle, especially for Ultrapure and special gases. Such gas cylinders are required as part of the ever increasing requirements for Test and process gases, for example in the Microelectronics development and manufacturing, where the surface cleanliness of the single-walled aluminum compressed gas cylinders not previously used more is sufficient, so that stainless steel bottles will be necessary in the future will. The single-walled stainless steel bottles are in the Manufacture and material very expensive, especially because they have thick walls due to the lower material strength must be carried out as equally strong steel bottles and thus significantly increasing the transport weight.

Aus dem deutschen Patent 7 37 187 ist ein Verfahren zur Herstellung von innenplattierten Metallbehältern, Flaschen u. dgl. aus Rohrstücken mit eingezogenem Flaschenhals bekannt, bei dem ein die Plattierung bildender Innenbehälter eingesetzt und durch Luft- oder Flüssigkeitsdruck an die Innenwand des zu plattierenden Außenbehälters gepreßt wird, nachdem vorher zunächst der Hals des Außenbehälters aus dem einen Ende des Rohrstückes hergestellt ist und nach Verschließen des Bodens der Innenbehälter gestreckt und an die Innenwand des Außenbehälters angepreßt wird. Nach diesem Verfahren ist an beiden Enden des Außenbehälters eine flaschenartige Verengung notwendig.From the German patent 7 37 187 a method for Manufacture of internally clad metal containers, bottles and. Like. Known from pipe pieces with a retracted bottle neck, at an inner container forming the plating is used and by air or liquid pressure on the inside wall of the plating outer container is pressed after beforehand first the neck of the outer container from one end of the Pipe piece is made and after closing the bottom the inner container is stretched and attached to the inner wall of the Outer container is pressed. After this procedure is on a bottle-like constriction at both ends of the outer container necessary.

Aus dem deutschen Patent 23 64 377.8 ist eine Stahlflasche für einige bestimmte Gasgemische bekannt, bei der die Innenfläche galvanisch verzinnt oder verzinkt ist, um Reaktionen mit diesen Gasen zu vermeiden.From the German patent 23 64 377.8 is a steel bottle for  some certain gas mixtures are known in which the inner surface is tin-plated or galvanized to react with them Avoid gases.

In der deutschen Offenlegungsschrift 27 13 590.6 wird ein Druckbehälter aus Stahl zur Aufbewahrung von gasförmigem Wasserstoff vorgeschlagen, bei dem die Innenoberfläche des Druckbehälters mit einer Schutzschicht aus einem besonderen Metall versehen ist. Als Schutzschicht werden Metalle der ersten oder zweiten Nebengruppe oder der dritten Hauptgruppe des periodischen Systems vorgeschlagen, insbesondere Zink, Cadmium, Silber, Gold oder Blei. Schutzschichten dieser Art sollen für Wasserstoff undurchlässig sein. Über die Aufbringung dieser Schutzschicht wird nur gesagt, daß sie galvanisch oder mechanisch auf die innere Oberfläche der Druckbehälter aufgebracht werden kann.In German Offenlegungsschrift 27 13 590.6 a Steel pressure vessel for storing gaseous Proposed hydrogen, in which the inner surface of the Pressure vessel with a protective layer made of a special Metal is provided. Metals are used as a protective layer first or second subgroup or the third main group of the periodic system, especially zinc, Cadmium, silver, gold or lead. Protective layers of this kind are said to be impermeable to hydrogen. About the boarding this protective layer is only said to be galvanic or mechanically on the inner surface of the pressure vessel can be applied.

In dem deutschen Patent 31 03 646.5 wird ein Druckbehälter für Gase, insbesondere aus Leichtmetall, mit einem gewickelten faserverstärkten Kunststoffmantel, vorgeschlagen.In the German patent 31 03 646.5 a pressure vessel for Gases, especially made of light metal, with a wound fiber-reinforced plastic jacket, proposed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine möglichst leichte doppelwandige metallische Druckgasflasche, insbesondere für Reinst- oder Sondergase. Diese Druckflaschen sollen weder die darin enthaltenen Gase verunreinigen noch mit ihnen chemisch reagieren.The object of the present invention is as light as possible double-walled metallic compressed gas bottle, especially for Ultrapure or special gases. These pressure bottles are said neither gases contained therein still contaminate them chemically react.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Druckgasflasche nach den beiliegenden Ansprüchen vorgeschlagen.To solve this problem, a compressed gas bottle according to the enclosed claims proposed.

Diese Druckgasflasche besteht aus einem dickwandigen druckfesten Außenbehälter, insbesondere aus einem hochfesten Stahl und einem im wesentlichen dünnwandigen Innenbehälter aus einem korrosionsfesten Edelstahl mit einem dickwandigen Hals zur Aufnahme eines Gewindes für die an solchen Druckflaschen üblichen Armaturen. Die äußere druckfeste Hülse umgibt den Innenbehälter eng anliegend und auch dessen dickwandigen Hals bzw. Kragen, damit die an den Armaturen bzw. an diesem dickwandigen Hals angreifenden Kräfte direkt an den Außenbehälter weitergeleitet werden. Der dünnwandige lnnenbehälter wird zunächst in den an einem Ende offenen Außenbehälter eingeschoben und dann erst der Außenbehälter verformt bzw. verengt, wie es bei der Herstellung von einwandigen Druckflaschen üblich ist. Der Innenbehälter wird vorher normalerweise aus mehreren Teilen zusammengesetzt, die anschließend verschweißt und mit üblichen Methoden geprüft werden können. Dabei ist es zweckmäßig, dem Innenbehälter eine Form zu geben, die der späteren Innenform des Außenbehälters entspricht. Der Innenbehälter kann nach dem Verengen des Außenbehälters hydraulisch- oder pneumatisch-plastisch aufgeweitet werden, damit er sich nahezu spaltfrei an den Außenbehälter anlegt. Nach diesem Verfahren werden eventuelle Spalte, die sich aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten ergeben können, vermieden. Zweckmäßigerweise erhält der Innenbehälter absichtlich einige Wellen. Mit umlaufenden Wellen wird erreicht, daß der Innenbehälter sich an beiden Enden an den Boden bzw. Hals des Außenbehälters anlegt. Mit Längswellen im zylindrischen Teil des Innenbehälters wird seine Einführung in den Außenbehälter erleichtert. Auch diese Wellen werden durch das anschließende Aufweiten an den Außenbehälter zum Anliegen gebracht.This gas cylinder consists of a thick-walled one pressure-resistant outer container, in particular from a high-strength Steel and a substantially thin-walled inner container a corrosion-resistant stainless steel with a thick-walled neck to accommodate a thread for such pressure cylinders  usual fittings. The outer pressure-resistant sleeve surrounds the Inner container closely fitting and also its thick-walled neck or collar, so that on the fittings or on this forces attacking the thick - walled neck directly at the Outer containers are forwarded. The thin-walled The inner container is first placed in the open end Outer container inserted and only then the outer container deformed or narrowed, as in the manufacture of single-walled pressure bottles is common. The inner container will previously usually composed of several parts, the then welded and checked using standard methods can be. It is useful to the inner container To give shape to the later inner shape of the outer container corresponds. The inner container can be closed after the Outer container hydraulic or pneumatic plastic be expanded so that it adapts to the Creates outer container. After this procedure, any Columns that result from manufacturing inaccuracies can, avoided. The inner container expediently receives some waves intentionally. With rotating waves achieved that the inner container at both ends on the Bottom or neck of the outer container. With longitudinal waves in cylindrical part of the inner container will be its introduction in relieved the outer container. These waves are also through the subsequent expansion to the outer container to lie on brought.

Nach Anspruch 3 hat der dickwandige Hals des Innenbehälters außen im zylindrischen Teil ein oder mehrere Ringnuten, in die der druckfeste Außenbehälter hineingepreßt ist, um eventuelle Axialkräfte zwischen beiden zu übertragen und den Spalt abzudichten.According to claim 3, the thick-walled neck of the inner container outside in the cylindrical part one or more ring grooves into which the pressure-resistant outer container is pressed in to prevent any Transfer axial forces between the two and the gap to seal.

Zweckmäßigerweise wird der Spalt zwischen Innenbehälter und Außenbehälter vor dem Aufweiten evakuiert, damit hier keine wesentlichen Gas- oder Luftmengen zurückbleiben können. Dazu, wie auch zur Prüfung der Dichtigkeit, wird nach dem 4. Anspruch eine Prüfbohrung vorgeschlagen.The gap between the inner container and Outer container evacuated before expanding, so that none here  substantial amounts of gas or air can remain. To, as well as to check the tightness, is according to the 4th claim proposed a test hole.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen jeweils einen senkrechten Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Druckgasflasche, und zwar jeweils in der rechten Hälfte vor der Fertigstellung und in der linken Hälfte nach der Fertigstellung. Figs. 1 to 3 respectively show a vertical longitudinal section through a pressurized gas bottle, respectively in the right half completion and in the left half after completion.

In Fig. 1 besteht der Außenbehälter 1 zunächst aus einem einseitig offenen, beispielsweise im Tiefziehverfahren hergestellten Behälter. Der Innenbehälter besteht in diesem Fall aus einem halbkugeligen Boden 2, einem zylindrischen Mantel 3, einem Übergangsstück 4 und einem dickwandigen Hals 5, wobei die Teile 2 bis 5 durch Schweißnähte miteinander verbunden sind, die vor dem Einbau einwandfrei geprüft werden können. Teil 5 enthält noch eine umlaufende Ringnut 6 mit abgerundeten Kanten, in die beim späteren Umformen der Außenbehälter 1 hineingepreßt wird. Nach dem Einschieben des Innenbehälters, bestehend aus den Teilen 2 bis 5 wird der Außenbehälter 1 verformt bzw. verengt, wie es bei der Herstellung von einwandigen Druckflaschen üblich ist. Dabei ist es sinnvoll, dem Innenbehälter, der sich ja wesentlich leichter verformen läßt, von vornherein die Form zu geben, die sich beim späteren Verformen des Außenbehälters 1 ergibt. Nach dem Umformen kann der Außenbehälter 1 bei 7 mit dem Hals 5 verschweißt werden. Die Teile 2 bis 4 sind wegen der deutlicheren Darstellung dicker gezeichnet als notwendig. Eine Wandstärke von 0,5-0,8 mm ist ausreichend und läßt sich einwandfrei verschweißen.In Fig. 1, the outer container 1 initially consists of a container open on one side, for example manufactured in the deep-drawing process. In this case, the inner container consists of a hemispherical base 2 , a cylindrical casing 3 , a transition piece 4 and a thick-walled neck 5 , the parts 2 to 5 being connected to one another by welds which can be checked properly before installation. Part 5 also contains a circumferential annular groove 6 with rounded edges, into which the outer container 1 is pressed during subsequent shaping. After inserting the inner container, consisting of parts 2 to 5 , the outer container 1 is deformed or narrowed, as is customary in the production of single-walled pressure bottles. It makes sense to give the inner container, which is much easier to deform, from the outset the shape that results from the later deformation of the outer container 1 . After forming, the outer container 1 can be welded to the neck 5 at 7 . Parts 2 to 4 are drawn thicker than necessary because of the clearer representation. A wall thickness of 0.5-0.8 mm is sufficient and can be welded perfectly.

Fig. 2 zeigt den oberen Teil einer Druckgasflasche mit einem Außenbehälter 11 und einem dünnwandigen Innenbehälter 13, der noch im zylindrischen Teil mit dem dickwandigen Kragen 14 des Halses 15 verschweißt ist, der im zylindrischen Teil außen einige Ringnuten 16 trägt, in die der Außenbehälter 11 hineingedrückt ist, sowie einen Deckel 18, mit dem der Innenbehälter 13/14 nur während der Verarbeitung verschlossen ist, damit er mit Schutzgas gefüllt und gegen Verunreinigungen geschützt werden kann. Außerdem enthält der Außenbehälter 11 eine Prüfbohrung 19, mit der der Spalt zwischen Außenbehälter 11 und Innenbehälter 13/14 evakuiert und auf Undichtigkeiten geprüft werden kann. In der linken Hälfte zeigt Fig. 2 den Endzustand der Druckgasflasche, wobei der Deckel 18 entfernt und der Hals 15 mit einem Außengewinde versehen ist für die üblichen Anschlußarmaturen. Ein weiteres Außengewinde zum Anschluß der bei Druckgasflaschen üblichen Schutzhauben wird hier nicht dargestellt, kann aber in bekannter Weise durch Aufschrumpfen eines entsprechenden Gewinderinges vorgesehen werden. Fig. 2 shows the upper part of a pressurized gas bottle with an outer container 11 and a thin-walled inner container 13 , which is still welded in the cylindrical part to the thick-walled collar 14 of the neck 15 , which carries some annular grooves 16 on the outside in the cylindrical part, into which the outer container 11th is pressed in, as well as a lid 18 with which the inner container 13/14 is closed only during processing so that it can be filled with protective gas and protected against contamination. In addition, the outer container 11 contains a test bore 19 with which the gap between the outer container 11 and the inner container 13/14 can be evacuated and checked for leaks. In the left half, Fig. 2 shows the final state of the compressed gas bottle, with the lid 18 removed and the neck 15 is provided with an external thread for the usual connection fittings. Another external thread for connecting the protective hoods customary in compressed gas cylinders is not shown here, but can be provided in a known manner by shrinking on a corresponding threaded ring.

Fig. 3 zeigt einen äußerlich Fig. 2 entsprechenden Außenbehälter 21, der einen dünnwandigen Innenbehälter 23 umgibt, der in diesem Fall erst im zylindrischen Teil eines Kragens 24 mit dem Hals 25 verschweißt ist, der in diesem Fall zunächst einteilig geschlossen hergestellt wird und später auf die Endform mit Gewinde abgedreht wird. Die Umformtechnik für den Außenbehälter 21 ist in diesem Fall sicher etwas aufwendiger, weil der Innenbehälter 23 zwischen seinem größten Durchmesser und dem Hals 25 nicht als Widerlager für die Verformung dienen kann. Der Außenbehälter 21 enthält wie in Fig. 2 eine Prüfbohrung 29, die in diesem Fall zu einem radialen Spalt 30 im Hals 25 führt. Der Hals 25 wird vor der Umformung des Außenbehälters 21 zunächst länger als später notwendig hergestellt, damit er während der Umformung besser zu halten ist. Fig. 3 shows an outer container 21 corresponding to Fig. 2, which surrounds a thin-walled inner container 23 , which in this case is only welded to the neck 25 in the cylindrical part of a collar 24 , which in this case is initially produced in one piece and later on the final form is turned off with a thread. The forming technique for the outer container 21 is certainly somewhat more complex in this case because the inner container 23 cannot serve as an abutment for the deformation between its largest diameter and the neck 25 . As in FIG. 2, the outer container 21 contains a test bore 29 , which in this case leads to a radial gap 30 in the neck 25 . Before the outer container 21 is deformed, the neck 25 is first made longer than necessary so that it can be held better during the forming process.

Claims (4)

1. Druckgasflasche mit einem metallischen, dünnwandigen und korrosionsfesten Innenbehälter und einem, um diesen Innenbehälter herum geformten metallischen, dickwandigen und druckfesten Außenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Innenbehälter (3, 13, 23) mit einem ebenfalls korrosionsfesten aber dickwandigem Hals (5, 15, 25) verbunden ist.1. compressed gas cylinder with a metallic, thin-walled and corrosion-resistant inner container and a metallic, thick-walled and pressure-resistant outer container formed around this inner container, characterized in that the thin-walled inner container ( 3 , 13 , 23 ) with a likewise corrosion-resistant but thick-walled neck ( 5 , 15 , 25 ) is connected. 2. Druckgasflasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Hals (15) in einen ebenfalls dickwandigen Kragen (14) übergeht, dessen Außenform der Innenform des Außenbehälters (11) entspricht.2. Pressurized gas bottle according to claim 1, characterized in that this neck ( 15 ) merges into a likewise thick-walled collar ( 14 ), the outer shape of which corresponds to the inner shape of the outer container ( 11 ). 3. Druckgasflasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dickwandige Hals (5 bzw. 15 bzw. 25) ein oder mehrere Ringnuten (6 bzw. 16 bzw. 26) aufweist, in die der Außenbehälter (1 bzw. 11 bzw. 21) hineingepreßt ist.3. Gas cylinder according to claim 1, characterized in that the thick-walled neck ( 5 or 15 or 25 ) has one or more annular grooves ( 6 or 16 or 26 ) into which the outer container ( 1 or 11 or 21 ) is pressed into it. 4. Druckgasflasche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (1 bzw. 11 bzw. 21) eine verschließbare Prüfbohrung (9 bzw. 19 bzw. 29) enthält.4. Gas cylinder according to claim 1, characterized in that the outer container ( 1 or 11 or 21 ) contains a closable test hole ( 9 or 19 or 29 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019134165A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method of manufacturing a pressure vessel and pressure vessel

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