Eine Gasflasche ist ein Druckbehälter für den Transport und die Lagerung von unter hohem Druck stehenden Gasen und Dämpfen. Druckbehälter mit kleinerem Volumen (oft für Einweg-Verwendung) werden Gaskartuschen genannt, noch kleinere auch Gaskapseln.

Gasflaschen können ein Volumen von 0,01 bis zu 150 Litern besitzen, bei einem Nenndruck oder Betriebsdruck von bis zu 300 bar. 200- und 300-bar-Gasflaschen werden überwiegend mit Gasen befüllt, deren kritischer Punkt deutlich unterhalb der Umgebungstemperatur von 20 °C liegt und die daher alleine durch Kompression nicht verflüssigt werden können. Wichtige Ausnahmen hiervon sind Flaschen mit beispielsweise Kohlenstoffdioxid, Flüssiggas oder Acetylen, in denen diese Gase verflüssigt oder aber in Flüssigkeit gelöst vorliegen.

Material für den Behälterbau

Je nach Verwendungszweck und Gasinhalt werden Gasflaschen verschiedener Materialien verwendet. Hochreine Gase werden bevorzugt in Gasflaschen aus Aluminium oder Edelstahl transportiert, Gase für den industriellen Einsatz überwiegend in Gasflaschen aus vergütetem Stahl.

Für den Einsatz als Atemgerät im Rettungsdienst, als Treibgastank etwa in Automobilen und beim Einsatz in Flug- und Raketentechnik setzen sich immer mehr Gasflaschen aus vergleichsweise leichten Faserverbundwerkstoffe durch. Auch bei Propangasflaschen für den Privatgebrauch trifft man dieses Material vermehrt an. Die innere Schicht solcher Verbund- oder auch Composite-Gasflaschen bildet eine dünnwandige Sperrschicht (engl. Liner: Innen-Liner). Für die Sperrschicht werden Materialien, wie Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Kunststoff, verwendet, sie gewährt die Dichtheit der Flasche und nimmt das Flaschenventil auf. Die statische Festigkeit der Flasche gegen den Innendruck (meist 300 bar Betriebsdruck) wird durch Umwickeln der Dichtlage mit Kohlenstoff-, Aramid- oder Glasfasern unter Vorspannung und die Fixierung der so entstandenen äußeren Schicht zum Beispiel mit Epoxidharz erreicht. Höhere Wandstärken der Sperrschicht haben bessere statische Eigenschaften und werden daher nur zylindrisch bewickelt, leichtere Flaschen erreicht man durch dünnere Sperrschichtwandstärken und eine gekreuzte Wicklung auch über Schulter und Fuß, die leichtesten – etwa für die Raumfahrt – sind – statisch optimal – kugelförmig.

An 50-Liter/200-bar-Flaschen ist erkennbar, dass mit steigender Zugfestigkeit des Stahls (von etwa 750 bis 990 N/mm² und mehr) die Masse von typisch 67 kg bis auf knapp 50 kg abnimmt. Atemschutz- und Tauchflaschen aus besonders hochfestem Stahl werden als Leichtstahlflaschen bezeichnet. Zur Masse der Flasche kommt noch die des Ventils – zumeist aus Messing geschmiedet, seltener Edelstahl – dazu, je nach Flaschengewindegröße, Druck und Abgang typisch 300 bis 600 Gramm. Die Flaschen haben immer ein Anschlussgewinde im Metallhals, im Allgemeinen überwiegend konische in zwei verschiedenen Größen. Diese dichten im Gewinde selbst, ursprünglich mit Hanf, später etwa 0,3 mm dünne Bleikapseln, aktuell gewickelter Kunststoff. Bei Tauch- und Atemschutzgeräten haben sich insbesondere mit der Erhöhung des Standarddrucks auf 300 bar (ab 1995) zylindrischer Gewindeanschluss, beispielsweise M18 × 1,5 mit elastischer O-Ring-Dichtung durchgesetzt, die mit viel geringerem Anzugsdrehmoment zu verschrauben sind.

Für die Ausbildung des zylindrischen Gewindes von Faserverbundflaschen mit Metallsperrschicht ist der Flaschenhals wandstärkemäßig verlaufend verdickt. Auch Flaschen, deren Bauch selbst völlig ohne Metall hergestellt ist, typische Sperrschichtmaterialien sind dann PET oder HDPE, weisen einen mit dem Abbinden der Matrix eingeklebten Halsansatz aus einem leichten Aluminiumwerkstoff auf, der als Korrosionsschutz zweckmäßig eloxiert/anodisiert ist. Um die Fasern nicht den Kräften des Ein- und Ausschraubens des Ventils auszusetzen, weisen die Metallhälse typisch Planflächen zum Ansetzen eines Gabelschlüssels auf.

Zylindrische Hochdruckflaschen hingegen werden zum Ventileinbau am zylindrischen Bauch auf einer Länge von etwa 20 cm zwischen Rund- oder prismatischen Backen mit Gummiauflage geklemmt. Sie weisen dank ausreichender Materialstärke und -steife ausreichend Festigkeit dafür auf.

Um Beschädigungen durch Kratzer, Schläge oder Hitze anzuzeigen, können Kunststoffflaschen mit Hüllen und Gummikappen ausgestattet sein und/oder sind lackiert. Darübergezogene Schutzhüllen aus feuerbeständigem Gewebe dämmen vor Wärme bei der Nutzung in der Brandbekämpfung und bieten Schutz vor Abrasion.

Reine Metallflaschen sind lackiert, um den Inhalt über die Farbe zu klassifizieren und um Korrosion zu reduzieren. Bis um ca. 1950 wurden Stahlflaschen auch ohne Lackierung verwendet. Immer weisen Metallflaschen an der Schulter eingestanzte Daten zur Herstellung, Prüfung, zum Nenndruck und Gasinhalt auf. Die kugelförmige Schulter weist dank kugeliger Krümmung bei gleicher Wandstärke doppelte Druckbeständigkeit auf, ist jedoch in der Regel zusätzlich verdickt, weshalb das Einschlagen mit Prägelettern schadlos möglich ist. Die Lackierung erfolgte lange Zeit durch Nitrolack, bis um 1995 Wasserlacke üblich wurden.

Stählerne Tauchflaschen und Flaschen der Einsatzkräfte sind unter der Lackierung vorschriftsmäßig verzinkt. Diese Korrosionsschutzschicht aus dem unedlen Zink kann rein galvanisch aufgebracht sein oder auch bis zu etwa 0,25 mm Stärke durch Aufspritzen. Darüber schützt ein Lack. Um das Rosten am Rand zum Ventil zu vermeiden, reicht die Verzinkung ein Stück ins Gewinde hinein. Salziges Meerwasser soll abgespült werden.

Alle Flaschen sind zumindest alle 10 Jahre zu überprüfen. Geprüft wird üblicherweise per Sicht außen und innen auf Beschädigung und mit einer Druckprüfung bei 1,5-fachem Betriebsdruck – gefüllt mit Wasser. Nach der Trocknung wird das Ventil auf Dichtheit mit Luft geprüft. Flaschen, die zum Tauchen bestimmt sind, mussten oder müssen in kürzeren Intervallen „getüvt“ werden. Kunststoffflaschen typisch alle 5 Jahre. Während früher Kunststoff-Komposit-Flaschen nur für eine begrenzte Nutzungsdauer von 5, 10 oder 20 Jahren zugelassen waren, gibt es heute bereits solche mit dem Prädikat „NLL“ – non-limited life. Derzeit werden Stahlflaschen, die 70 Jahre Alter erreicht haben, prinzipiell ausgeschieden. Es gibt jedoch auch einzelne Stahltypen, die sicherheitshalber schon deutlich früher ausgeschieden werden, um Versagen durch Materialermüdung zu vermeiden.

Herstellung

Die Herstellung nahtloser Hochdruck-Gasflaschen aus Stahl ist ein technisch anspruchsvoller Vorgang.

Automatisierte Anlagen zum Herstellen von nahtlosen Hohlkörpern bis zu einer Länge von etwa 2 Meter bestehen im Allgemeinen aus einer Erwärmungsanlage mit Hilfs- und Transporteinrichtungen, einer kombinierten Stauch- und Lochpresse, einer Abstreckziehpresse, dem zentralen Manipulator sowie Hilfseinrichtungen zum Ausgeben und Abtransportieren der Ziehstücke.

Ein auf Schmiedetemperatur erwärmter Stahl-Vierkantblock wird in der Stauchpresse vorgeformt und erhält danach in der Lochpresse durch Rückwärts­fließpressung die Form eines einseitig offenen Hohlzylinders. In einem Kalibriervorgang werden Außendurchmesser und Wandstärke sehr genau und glatt, also rillenfrei, eingestellt.

Der Boden kann unterschiedlich geformt sein: Flaschen die nicht stehen müssen, sind zumeist am Fußende halbkugelig konvex gewölbt. Auf solche kugelig endende Flaschen kann ein 10–15 cm hoher Stehring aufgepresst sein. Dafür wird – vor dem Zusammenfügen – entweder die Flasche in einem unteren Abschnitt etwas verjüngt oder der Stehring oben etwas erweitert. Um 1990 waren an Flaschen mit 10–50 Liter Volumen in Österreich noch relativ dünne Stehringe verbreitet, die unten an vier Ecken etwas aufgeweitet waren, um ein Wegrollen auf einer waagrechten Fläche liegend zu verhindern und zugleich die gerundeten Ecken etwas hochgezogen hatten, um das „Rollen über die Kante“ in fast stehender Position zu ermöglichen. Später setzten sich eingezogene Flaschenböden durch. In einer Variante ist ein biegesteif verdickter planer Boden etwa 1 cm hochgezogen, um nur am äußersten Zentimeter des Radius die Form eines Stehrings auszubilden. Die andere Variante hat einen im Querschnitt sinuswellenförmig gewölbter Boden. In der mittleren Hälfte des Flaschendurchmessers ist der Boden nach oben (von außen gesehen: konkav, ähnlich einer Glasflasche) eingewölbt, auf beiden äußeren Viertel des Durchmessers deutlich weniger nach unten. Die Flasche steht dann auf der ringförmigen Wölbung bei etwa 80–85 % des Durchmessers entsprechend stabil und kann – leicht gekippt – bodenschonender über die Kante gerollt werden als über die „scharfe“ Kante eines Stehrings.

Am abgelängten Rohling wird dann der Flaschenhals eingezogen. Das geschieht bei nur einseitiger Einspannung der Flasche mit horizontaler Achse bei Rotglut. Unter fortwährendem Nachheizen mit Gasflammen drücken Rollen von außen und anfangs auch von innen den Flaschenzylinder zur Verjüngung, zum Flaschenhals. Bei niedriger Temperatur wird dieser für das Gewinde, das das Flaschenventil aufnehmen soll aufgebohrt, und das typisch konische Gewinde eingefräst.

Die Flasche wird zum Härten gleichmäßig erhitzt und in Wasser abgeschreckt.

Eine Aluminium­legierung wird bei entsprechend tieferer Temperatur verarbeitet. Insbesondere Tauchflaschen aus Aluminium haben mitunter einen biegesteif verdickten weitgehend ebenen Boden. Tauchflaschen aus Stahl mit rundem (konvexem) Boden benötigen hingegen einen voluminösen Stehring aus Gummi.

Flüssiggasflaschen

Flüssiggas­flaschen beinhalten unter Druck verflüssigte Gase. Ihr maximal zulässiger Druck richtet sich nach dem Dampfdruck ihres Inhaltes.

Gasflaschen und Flüssiggas­flaschen werden mit einer speziellen Armatur verschlossen, an der sich, meist in Verbindung mit einem Druckminderer, eine passende Schlauchleitung oder Rohrleitung zur kontrollierten Entnahme ihres Inhaltes anschrauben lässt. Des Weiteren befindet sich bei Flüssiggasflaschen in der Entnahmearmatur ein Sicherheitsventil, das den zulässigen Überdruck in der Flasche auf etwa 30 bar begrenzt, um ein Bersten zu verhindern.

Sicherer Umgang mit Gasflaschen

Gasflaschen können bei unsachgemäßem Umgang eine erhebliche Gefahr darstellen. Häufige Unfallgründe sind unter anderem:

Größe von Druckgasflaschen

Druckgasflaschen werden in unterschiedlichen Größen gehandelt, für Luftgase (Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase), Wasserstoff, Methan u. a. sind dies Flaschen mit 10, 20, 33 oder 50 Liter Rauminhalt mit einem Druck von 200 oder 300 bar. Kleinere sind etwa zur Versorgung von Aquarien, als Treibgaspatronen für Feuerlöscher, zur Versorgung von Atemschutzgeräte und Tauchatmern üblich. Größere mit 80 Liter Volumen werden mitunter zum Einblasen von Glasfaserkabeln in verlegte Rohre verwendet. Größere Druckgasflaschen mit 80 Liter oder 140 Liter Volumen kommen bei Inertgas-Löschanlagen als Vorrat für Stickstoff und Argon unter 200 bar oder 300 bar Druck zum Einsatz.

Die Volumina von Atemschutzgeräteflaschen, die meist paarweise am Rücken getragen werden, ergeben sich aus den Standardmaßen der Rückentrage und damit erreichbaren Atemzeiten, woraus sich – basierend auf verschiedenen Normen – auch unrunde Volumina ergeben. 4 / 5 / 6,8 / 7,2 und 9 Liter sind übliche Größen. Für extrem beengte Einstiege wird eine Druckluftflasche von etwa 2 Liter Volumen flexibel und vor dem Oberkörper getragen. Beim Kreislaufatmer wird das Atemgas immer wieder mit Sauerstoff angereichert, er kommt daher mit geringerem Volumen aus: Typisch 3 Liter, vor dem Körper quer getragen.

Die Volumina von Druckgasflaschen für Drucklufttauchgeräte, die sowohl einzeln als auch doppelt verwendet werden, sind auf die Länge eines Tauchgangs ausgelegt. Leihflaschen für das Sporttauchen an Urlaubsorten weltweit sind fast immer Aluminium- oder Stahl-Einzelflaschen von 10 oder 12 Litern Volumen mit 200 bar, die am Tarierjacket befestigt und mit dem Ventil nach oben auf dem Rücken getragen werden. 15-Liter-Einzel-Flaschen sind vereinzelt gegen Aufpreis verfügbar. Doppelflaschen bestehen meist aus einer Paarung von Druckluftflaschen mit 7, 8, 10 oder auch 12 Litern Volumen. Es gibt für das technische Tauchen auch Doppelgeräte mit 2 × 18 oder 2 × 20 Liter Volumen. Darüber hinaus werden ggf. weitere, lose mitgeführte Tauchflaschen hinzugefügt (sogenannte Stages), die teilweise besondere Gasmischungen für unterschiedliche Tauchtiefen und die folgende Dekompression bereitstellen.

Acetylenflaschen gibt es mit 10, 20, 40, 50 Liter Rauminhalt. Die Menge an Acetylen ist abhängig von der Adsorbermasse (meist Kieselgur) und dem Lösungsmittel (meist Aceton).

Kohlendioxid wird nicht nach Volumen, sondern nach Masse gehandelt und es gibt Flaschen mit Füllmengen von 6, 10, 20, 25 oder 30 kg. Feuerlöscher zur Einhandbedienung enthalten Flaschen für 2 kg, tragbare häufig 5 kg. Das Verhältnis von Volumen zu Masse beträgt 4 l ≙ 3 kg. In der Gastronomie wird beispielsweise 13,4 Liter häufig verwendet.

Propan wird auch nach Masse gehandelt und es gibt standardmäßig die Füllmengen 5, 11 und 33 kg.

Für Laborzwecke und Spezialgase gibt es Kleingasflaschen, auch „lecture bottles“ genannt, mit Inhalten von 0,385, 1 und 2 Liter.

Medizinischer Sauerstoff wird für den mobilen Einsatz im Rettungsdienst in Flaschen von 0,8, 1, 2, 3, 5 und 10 l angeboten.

Normen

Weblinks

• Expertengruppe Druckgasbehälter (EG-D): Flyer zur Farbkennzeichnung nach DIN EN 1089-3. (PDF; 622 kB) (Stand 2010). Industriegaseverband e. V., Berlin, 1. April 2010, abgerufen am 6. Dezember 2015. 
• Merkblatt zur Farbkennzeichnung von Gasflaschen gemäß DIN EN 1089 – 3 Ortsbewegliche Gasflaschen – Gasflaschen-Kennzeichnung (ausgenommen Flüssiggas LPG) – Teil 3: Farbcodierung (Memento vom 12. Januar 2007 im Internet Archive)
• Inhaltsverzeichnis der DIN EN ISO 11117:2009-01 beim Beuth-Verlag
• TRBS 3145 Ortsbewegliche Druckgasbehälter – Füllen, Bereithalten, innerbetriebliche Beförderung, Entleeren (PDF; 583 kB)
• Technische Regeln für Druckgasbehälter
• Die TRG 280 ist zum 1. Januar 2013 außer Kraft getreten.

Einzelnachweise

1. ↑ Anm. Die kleinen Kapseln zur Bereitung von Sahneschaum bzw. Sodawasser haben 10 ml Volumen und rund 7,5 g Inhalt - überwiegend verflüssigt. Siehe https://www.globus-baumarkt.de/fackelmann-sahnekapseln
2. ↑ Anm. Historisch gab es Gasflaschen für 150 bar Betriebsdruck, die bis um etwa 1990 ausgeschieden wurden.
3. ↑ Arbeits-Sicherheits-Informationen, 6. Druckbehälter, 6.80 Sicherer Betrieb von Getränkeschankanlagen. (PDF; 1,3 MB) ASI 6.80. (Nicht mehr online verfügbar.) In: Vorschriften, ASI zum Download. Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe (BGN), Mannheim, 6. Mai 2015, archiviert vom Original am 20. Dezember 2015; abgerufen am 6. Dezember 2015. 
4. ↑ 7 – Sicherer Umgang mit Gasflaschen und Flaschenbündeln. (Memento vom 20. November 2012 im Internet Archive) (PDF) asb-nordhessen.de (Sicherheits-Merkblatt der Linde AG)
5. ↑ Facts about. Sicherheit beim Umgang mit technischen Gasen. (PDF; 3 MB) Linde AG, Linde Gases Division, Pullach, 8. November 2011, S. 7 bzw. 13, abgerufen am 6. Dezember 2015. 
6. ↑ Hans Killian: Hinter uns steht nur der Herrgott. Sub umbra dei. Ein Chirurg erinnert sich. Kindler, München 1957; hier: Lizenzausgabe als Herder-Taschenbuch (= Herderbücherei. Band 279). Herder, Freiburg/Basel/Wien 1975, ISBN 3-451-01779-2, S. 36.
7. ↑ Australisches Sicherheitsblatt für Sauerstoffflaschen. (PDF) (Nicht mehr online verfügbar.) Archiviert vom Original am 19. Februar 2011; abgerufen am 9. September 2015. 
8. ↑ Inertgas-Löschanlage. Abgerufen am 13. November 2020. 
9. ↑ Flaschengrößen von medizinischem Sauerstoff abgerufen am 20. Oktober 2019.
10. ↑ ON > Infos>Kennzeichnung von Gasen: Sicherheit in der Umstellungsphase, Österreichisches Normungsinstitut -- Dokument dort nicht auffindbar (21. August 2012)
11. ↑ ris.bka.gv.at (PDF)
12. ↑ Kombination von Ventilen und Flaschen, Tauchen > Technik. In: seveke.de, zuletzt geändert 29. Jänner 2015, abgerufen am 18. Mai 2016.