Die vorliegende Erfindung betrifft eine möglichst leichte doppelwandige metallische Druckgasflasche, insbesondere für Reinst- und aggressive Sondergase. Solche Druckgasflaschen sind erforderlich im Rahmen der ständig steigenden Anforderungen für Prüf- und Prozeßgase, beispielsweise in der Mikroelektronikentwicklung und -fertigung, wo die fabrikationstechπisch 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.

Aus dem deutschen Patent 737 187 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 Flüssigkεitsdruck 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.

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.

In der deutschen Off enlegungsschrift 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 Nebeπgruppe 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 dem deutschen Patent 31 03646.5 wird ein Druckbehälter für Gase, insbesondere aus Leichtmetall, mit einem gewickelten faserverstärkten Kunststoffmantel, vorgeschlagen.

In dem US-PS-3 268 103 wird ein Druckbehälter für Gase, insbesondere bei erhöhten Temperaturen und Drücken vorgeschlagen. Der dickwandige und druckfeste Außenbehälter wird aus mehreren Teilen unterschiedlichen Stahls zusammengeschweißt und danach innen mit einer Isolierung und einer durchgehend dünnwandigen Edelstahl-Schicht ausgekleidet.

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. Daher soll die Innenwand aus Edelstahl bestehen, während die Außenwand wegen der höheren Festigkeit und der einfacheren Verarbeitung einstückig aus einem ferritischen Vergütungsstahl bestehen soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Druckgasflasche vorgeschlagen aus einem dickwandigen druckfesten Außenbehälter, insbesondere aus einem hochfesten ferritischeπ Vergütungsstahl, 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 Iπneπbehälter und auch dessen dickwandigen Hals bzw. Kragen eng anliegend, damit die an den Armaturen bzw. an diesem dickwandigen Hals angreifenden Kräfte direkt an den Außenbehälter weitergeleitet werden. Der dünnwandige Inπenbehälter wird zunächst in den an einem Ende offenen Außenbehälter eingeschoben und dann erst wird der Außenbehälter durch Fließdrücken, also mit rotierenden Walzen, 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, gereinigt und mit Ultraschall geprüft werden können. Dabei ist es zweckmäßig, dem Inneπbehälter eine Form zu geben, die der späteren Innenform des Außenbehälters entspricht. Der Inneπbehälter kann nach dem Verengen des Außenbehälters hydraulisch- oder pneumatisch-plastisch aufgeweitet werden, damit er sich spaltfrei an den Außenbehälter anlegt. Nach diesem Verfahren werden eventuelle Spalte, die sich aufgrund von Fertigungsungeπauigkeiten ergeben können, ausgefüllt. Zweckmäßigerweise erhält der Inneπbehälter absichtlich einige Wellen. Mit umlaufenden Wellen wird erreicht, daß der Inneπbehälter sich an beiden Enden an den Boden bzw. Hals des Außeπbehälters anlegt. Mit Längswellen im zylindrischen Teil des Iππenbehälters wird seine Einführung in den Außenbehälter erleichtert. Auch diese Wellen werden durch das anschließende Aufweiten an den Außenbehälter zum Anliegen gebracht. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat der dickwandige Hals des Innenbehälters einen ebenfalls dickwandigen Kragen, dessen Außeπform der Innenform des Außenbehälters am oberen Ende entspricht. Dieser Kragen dient

als Anlage bei der Verformung des Außenbehälters, insbesondere am Übergang zu seinem Hals. Der dickwandige Hals des Innenbehälters hat außen im zylindrischen Teil ein oder mehrere Ringnuten, in die der Hals des druckfesten Außenbehälters hineingepreßt ist, um eventuelle Axialkräfte zwischen beiden zu übertragen und den Spalt abzudichten. Der Spalt zwischen Innenbehälter und Außenbehälter wird vor dem Aufweiten des Innenbehälters evakuiert, damit hier keine wesentlichen Gas¬ oder Luftmengen zurückbleiben können. Dazu, wie auch zur Prüfung der Dichtigkeit wird im Außenbehälter eine Prüfbohrung vorgeschlagen, die nach der Prüfung verschlossen wird.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen je 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.

Figur 1 zeigt das Prinzip der Erfindung. Der dickwandige Außenbehälter 1 besteht zunächst aus einem einseitig offenen, beispielsweise im Tiefziehverfahren hergestellten Behälter, dessen Wandstärke in Abhängigkeit von Festigkeit, Gasdruck und Flaschendurchmesser berechnet ist. Der dünnwandige Innenbehälter besteht aus einem halbkugeligen Boden 2, einem zylindrischen Mantel 3 und einem Übergangsstück 4 und hat einen dickwandigen Hals 5, wobei die Teile 2 bis 5 durch Schweißnähte miteinander verbunden sind, die vor dem Einbau in den Außenbehälter einwandfrei geprüft werden können. Teil 5 enthält noch eine umlaufende Ringnut 6 mit abgerundeten Kanten, in die beim späteren Umformen des Außenbehälters 1 dessen Hals hineingepreßt wird. Nach dem Einschieben des Innenbehälters, bestehend aus den Teilen 2 bis 5 wird der Außenbehälter 1 am oberen Ende durch Fließdrücken verformt bzw. verengt, wie es bei der Herstellung von einwandigen Druckflaschen üblich ist. Dabei ist es sinnvoll, dem Innenbehälter, der sich ja vorher wesentlich leichter verformeπ läßt, von vornherein die Form zu geben, die sich beim späteren Verformen des Außeπbehälters 1

ergibt. Nach dem Umformen kann der Außenbehälter 1 bei 7 mit dem Hals 5 verschweißt werden. Beide Behälter sind aber auch formschlüssig miteinander verbunden. 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. Der Außenbehälter und auch der Hals des Innenbehälters können eine Wandstärke von 5 bis 10 mm haben, wenn der Innenbehälter beispielsweise einen Durchmesser von 150 mm hat.

Figur 2 zeigt den oberen Teil einer Druckgasflasche mit einem dickwandigen Außenbehälter 11 und einem dünnwandigen Innenbeh lter 13, der noch im zylindrischen Teil mit dem dickwandigen Kragen 14 des Halses 15 verschweißt ist. Der Hals 15 hat außen einige Ringnuten 16, in die der Hals des Außenbehälters 11 hineingedrückt ist. Mit dem Deckel 18 wird der Innenbehalter 13/14 nur während der Bearbeitung verschlossen, 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 Figur 2 den Endzustand der Druckgasflasche, wobei der Deckel 18 entfernt und der Hals 15 mit einem Außengewinde versehen ist für die üblichen Anschlußarmaturen.

Figur 3 zeigt einen äußerlich Figur 2 entsprechenden dickwandigen Außenbehälter 21, der einen dünnwandigen Innenbeh lter 23 umgibt, der aber in diesem Fall in der zylindrischen Bohrung eines Kragens 24 mit dem Hals 25 verschweißt ist. Dieser Hals 25 wird zunächst einteilig geschlossen hergestellt und später auf die Endform mit Gewinde abgedreht. Die Umformtechnik für den Außenbehälter 21 ist in diesem Fall sicher etwas aufwendiger, weil der Innenbeh lter 23 zwischen seinem größten Durchmesser und dem Hals 25 nicht als Widerlager für die Verformung dienen kann. Der Außenbehälter 21

enthält wie in Figur 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.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Druckgasflasche vorgeschlagen, die für zahlreiche Reinstgase in der Mikroship-Fertigung, wie z. B. Wasserstoff, Sauerstoff oder Stickstoff, geeignet ist. Der Innenbehälter, beispielsweise aus Edelstahl 1.4406, kann innen völlig glatt und ohne Spalte hergestellt und soweit gereinigt werden, daß die für die Mikroship-Fertigung geforderte Reinheit von 99 , 999 % erreicht werden kann. Wenn die beim Schweißen auftretenden sogenannten Anlauffarben, d. h. durch die Schweißhitze entstehenden Oberflächenveränderungen, vermieden werden sollen, sollte ein Stahl gewählt werden, der weder Niob noch Titan enthält.

Weiterhin ist die vorliegende Druckgasflasche geeignet für aggressive Sondergase, wie z. B. Chlor, Ammoniak oder Schwefelhexafluorid.