DE102004041448B3 - Druckbeständiger Flüssigkeitstank - Google Patents

Abstract

Es wird ein druckbeständiger Flüssigkeitstank angegeben aus mehreren unterschiedlich geformten Druckgussteilen (1, 2) aus einer ersten Aluminiumlegierung (Gusslegierung), wobei die Druckgussteile (1, 2) mittels einer mit einem Elektronenstrahl geschweißten geschlossenen Schweißnaht unter Verwendung einer zweiten Aluminiumlegierung (Knetlegierung) verbunden sind, die speziell einen Wasserstoffgehalt von weniger als 0,2 Milliliter je 100 g Knetlegierung hat. DOLLAR A Speziell ist der Flüssigkeitstank ein Anästhesiemitteltank und das Anästhesiemittel ist Desflurane.

Description

• Die Erfindung betrifft einen druckbeständigen Flüssigkeitstank gemäß Anspruch 1.
• Derartige Flüssigkeitstanks enthalten im Allgemeinen einen nachfüllbaren Vorrat einer bei Umgebungsbedingungen leicht verdampfenden Flüssigkeit, die insbesondere in einer nachgeschalteten Dosiereinrichtung für den weiteren Verbrauch dosiert abgegeben wird. Die Flüssigkeit kann beispielsweise ein Treibstoff, ein flüssiges Produktionsmittel oder auch ein bei Umgebungsbedingungen leicht verdampfendes Anästhesiemittel wie zum Beispiel Desflurane sein. Im letzteren Fall ist es erforderlich, dass ein für derartige Flüssigkeiten geeigneter Tank für einen Innendruck von zum Beispiel bis zu 4·10⁵ Pascal stabil ist und aus Sicherheitsgründen für beispielsweise bis zu 8·10⁵ Pascal ausgelegt ist. Ein bekannter Anästhesiemitteltank geht zum Beispiel aus der DE 35 23 948 C2 hervor, wobei für das Wandmaterial bisher tief gezogene Edelstahlbleche verwendet wurden, welche miteinander händisch verlötet wurden. Die Anbindung der Sensor- und Funktionselemente und des für die kontrollierte Abgabe von Desflurane-Dampf erforderlichen Heizelementes war bisher nur durch zusätzlich angelötete Bauelemente möglich. Zu diesem Zwecke werden sämtlich Anschlussgeometrien durch einzeln angelötete Edelstahleinsätze angebracht. Um die erforderliche Druckbeständigkeit zu gewährleisten, müssen die tief gezogenen Bleche durch mehrere angelötete Stege miteinander verbunden werden. Ein Gasleitungssystem, welches die direkte Anbindung einer Füllstandsanzeige oder von Ventilen ermöglicht, ist in den bisherigen technischen Lösungen innerhalb des Flüssigkeitstanks bisher nicht verwirklicht worden.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines druckbeständigen Flüssigkeitstanks, der die direkte und Bauraum sparende Anbindung von verschiedenen Funktions- und Sensorelementen ermöglicht.
• Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1.
• Die Verwendung von Druckgussteilen aus einer Aluminium-Gusslegierung ermöglicht durch das Gießen unterschiedlicher Geometrien die direkte und Bauraum sparende Anbindung und Einbringung von Sensor- und Funktionselementen, wie Füllstandsanzeige, Temperatursensorik, Nachfüllvorrichtung, gasführendes Bohrungssystem für die Dampfabgabe, Ventilsitze sowie eines Heizelementes. Die Integration dieser Vielzahl von Funktionen direkt in den Flüssigkeitstank ist bisher nicht möglich gewesen. Kunststoffe mit geeigneter Festigkeit und chemischer Beständigkeit sind um ein Vielfaches teurer. Außerdem ist im Fall eines Anästhesiemitteltanks eine gute thermische Leitfähigkeit für die Beheizung durch eine Heizpatrone erforderlich, da sehr schnell aufgeheizt werden muss, wenn Anästhesiemittel nachgefüllt wird, um betriebsbereit für die kontrollierte Anästhesiemitteldampf-Abgabe zu sein.
• Die Wärme muss darüber hinaus überall hingeleitet werden, damit speziell in den gasführenden Bohrungen eines Anästhesiemitteltanks kein Dampf kondensiert und durch Tropfenbildung Dosierfehler auftreten. Weiterhin ist das Fügen zweier Kunststoffteile mit den gestellten Anforderungen der Dichtheit und Druckbeständigkeit ebenfalls problematisch.
• Die durch das Gießverfahren weitestgehend frei wählbare Tankgeometrie ermöglicht eine hervorragende Anpassung des Tanks an die zur Verfügung. stehenden Freiräume bei Integration in ein Gesamtgerät und somit eine optimale Ausnutzung des für den Einbau zur Verfügung stehenden Raumes bei maximalen Füllvolumen. Darüber hinaus hat die Verwendung von Aluminium statt Edelstahl den Vorteil der Gewichtsreduzierung sowie einer möglichen einfacheren spanenden Nachbearbeitung des Grundmaterials. Durch die gasdichte Verbindung der Druckgussteile unter Verwendung einer zweiten Aluminiumlegierung mittels einer mit einem Elektronenstrahl geschweißten geschlossenen Schweißnaht ist es möglich, den druckbeständigen Flüssigkeitstank herzustellen.
• Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausbildungen des Flüssigkeitstanks nach Anspruch 1 an.
• Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hilfe der Figuren erläutert.
• Es zeigen
• 1 einen senkrechten Schritt in Längsrichtung eines Flüssigkeitstanks,
• 2 eine räumliche Ansicht auf das erste, vordere Druckgussteil des Flüssigkeitstanks,
• 3 eine räumliche Ansicht des zwischen dem vorderen und dem hinteren Druckgussteil angeordneten Schweißrahmens und
• 4 eine räumliche Ansicht des zweiten, hinteren Druckgussteils des Flüssigkeitstanks.
• Der in 1 gezeigte druckbeständige Flüssigkeitstank ist ein Anästhesiemitteltank, der in Kombination mit einem nicht dargestellten, nachgeschalteten Anästhesiemitteldosierer zum Beispiel für das Anästhesiemittel Desflurane verwendet wird. Desflurane ist bei Umgebungsbedingungen relativ flüchtig und wird kontrolliert dampfförmig vom beheizten Anästhesiemitteltank an die nachgeschalteten Dosiereinrichtungen für die gewünschte Narkose eines Patienten abgegeben.
• Der gezeigte Anästhesiemitteltank besteht aus zwei Druckgussteilen 1, 2 aus einer ersten Aluminium-Gusslegierung mit der nummerischen Legierungsbezeichnung EN AC-43400, und mit chemischen Symbolen: AlSi10Mg(Fe).
• Das vordere Druckgussteil 1 weist insbesondere obere und untere Aufnahmeelemente 4, 5 für die Aufnahme eines nicht dargestellten Füllstandsrohrs auf mit einer Verbindungsbohrung 6 für den Flüssigkeitsausgleich mit dem Innenraum des Anästhesiemitteltanks. Zusätzlich ist ein Anschlussteil 7 vorgesehen für die Aufnahme einer Nachfüllflasche mit Anästhesiemittel sowie mit nicht dargestellten Füllventileinrichtungen, so dass der Nachfüllvorgang erst beginnt, nachdem die Nachfüllflasche sicher aufgeschraubt worden ist.
• Das hintere Druckgussteil 2 weist unter anderem einen Aufnahmekanal 10 für eine elektrische Heizpatrone auf, da das Anästhesiemittel Desflurane geheizt wird auf eine Betriebstemperatur oberhalb von 40 Grad Celsius. Die vordere Bohrung 11 dient zur Aufnahme eines Temperatursensors, die hintere Bohrung 12 zur Aufnahme eines Justierelements für die Heizpatrone.
• Ferner weist das hintere Druckgussteil 2 gasführende Auslassbohrungen 9 für die Abgabe von Anästhesiemitteldampf auf sowie ein Aufnahmeteil 8 für nicht dargestellte Dosierventile, nämlich ein Einweg- und ein zugeordnetes Proportionalventil. Die beiden den Gehäusetank bildenden Druckgussteile 1, 2 werden durch eine automatisch erstellte geschlossene Schweißnaht stoffschlüssig miteinander verbunden. Aluminium-Druckgussteile galten bisher als nicht gasdicht schweißbar, da die in ihnen enthaltenen Wasserstoffeinschlüsse zum Platzen der Schweißnaht führten, was diese porös und undicht machte. Die Verwendung von Aluminium-Druckgussteilen aus der angegebenen Legierung und die Verwendung einer zweiten Aluminiumlegierung für die Herstellung der Schweißnaht verbessert die Schweißbarkeit entscheidend. Die zweite Alumiumlegierung ist eine Aluminium-Knetlegierung und besteht aus AlSi1MgMn und hat einen Wasserstoffgehalt von weniger als 0,2 Milliliter je 100 g Legierung. Speziell wird ein Schweißrahmen 3 mit Durchgangsöffnungen für Anästhesiemittel (3) aus dieser Knetlegierung benutzt. Der Schweißrahmen 3 erhöht die Festigkeit des zusammengeschweißten Anästhesiemitteltanks und dient gleichzeitig zur Verbesserung des Schweißprozesses. Die Fügung der Bauteile durch ein Elektronen-Schweißverfahren im Vakuum ermöglicht es, eine nahezu gasdichte, von Durchschüssen freie Schweißnaht zu erstellen. In einer evakuierten Kammer wird das zu verschweißende Teil in einer Vorrichtung automatisch gedreht und von einem Elektronenstrahl beschossen. Die genau steuerbare Einschweißtiefe ermöglicht es, durch die Tankwand in den Schweißrahmen 3 hinein zu schweißen. Dadurch wird vermieden, dass sich ein Spalt bilden kann, so dass Spaltkorrosion konstruktiv unmöglich gemacht wird. Das Vakuum unterstützt das Ausgasen der Schweißnaht und damit die spätere Dichtheit des Tanks.
• Um eine für Anästhesiemittel ausreichende Oxidationsbeständigkeit des Anästhesiemitteltanks zu erreichen, wird der Tank von innen und außen mittels eines Eloxal-Verfahrens beschichtet, wobei hier das „Hartanodisieren" gewählt wird. Das Verfahren beruht auf der Elektrolyse, das heißt die Aluminiumteile werden elektrolytisch oxidiert: Das Aluminium-Werkstück wird in ein Bad aus verdünnten Säuren gehängt und als positive Elektrode geschaltet. Als negative Elektrode dient dabei zum Beispiel Titan. Legt man an die Elektroden eine elektrische Spannung, so entwickelt sich an der Kathode Wasserstoffgas, an der Anode beziehungsweise dem Werkstück Sauerstoffgas. Der Sauerstoff reagiert mit dem Aluminium zu Aluminiumoxid, welches auf der Oberfläche eine Oxidhaut bildet. Das Hartanodisieren erfolgt bei 0 Grad Celsius, um die Rücklösung des Aluminiumoxids zu hemmen. Mit höheren Spannungen und Stromdichten werden stärkere Schichtdicken erzielt.

Claims (8)

1. Druckbeständiger Flüssigkeitstank aus mehreren geformten Druckgussteilen (1, 2) aus einer ersten Aluminiumlegierung, nämlich einer Gusslegierung, wobei die Druckgussteile (1, 2) mittels einer mit einem Elektronenstrahl geschweißten geschlossenen Schweißnaht unter Verwendung einer zweiten Aluminiumlegierung, nämlich einer Knetlegierung, verbunden sind.
2. Druckbeständiger Flüssigkeitstank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aluminiumlegierung einen Wasserstoffgehalt von weniger als 0,2 Milliliter je 100 g Knetlegierung hat.
3. Druckbeständiger Flüssigkeitstank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitstank der Anästhesiemitteltank eines Anästhesiemitteldosierers ist.
4. Druckbeständiger Flüssigkeitstank nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Desflurane ist.
5. Druckbeständiger Flüssigkeitstank nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Aluminiumlegierung, nämliche die Knetlegierung, zur Verbindung der Druckgussteile (1, 2) in Form eines Schweißrahmens (3) vorliegt.
6. Druckbeständiger Flüssigkeitstank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißrahmen (3) ein erstes, vorderes Druckgussteil (1) mit einem zweiten, hinteren Druckgussteil (2) verbindet.
7. Druckbeständiger Flüssigkeitstank nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Oxidbeschichtung, welche vorzugsweise mittels des Eloxal-Verfahrens aufgebracht ist.
8. Druckbeständiger Flüssigkeitstank nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Druckgussteil (2) einen Aufnahmekanal (10) für die Aufnahme einer elektrischen Heizpatrone aufweist.