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Update:  04.07.2019

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Das Buch vermittelt Einblicke und Zusammenhänge in das Verhalten von Dichtungen zwischen aktiven verschraubten Flanschverbindungen


Das "Taschenbuch Dichtungstechnik" erläutert kurz und prägnant die wichtigsten Begriffe der Dichtungstechnik.


Das „Handbuch Dichtungspraxis“ ist das Grundlagenwerk zum Thema „Dichtungstechnik“ in Deutschland.


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Dichtungen

Schrauben und Dichtungen an Flanschen
AD 2000 - B7 Schrauben

Geltungsbereich

AD 2000 Merkblatt B 7 - Schrauben
Die Berechnung der Dichtung und Schrauben, ist gültig für
- kraftschlüssige Verbindungselemente vom Innendruck auf Zug beansprucht
- vorwiegend ruhend beansprucht sind
- keine zusätzliche Beanspruchungen ausgesetzt ist
- Berechnungstemperaturen über 300 °C und mehr als 40 bar sollten Dehnschrauben verwendet werden
- Schrauben mit einem Schaftdurchmesser kleiner 10 mm sollen nicht verwendet werden
- Anzahl der Schrauben muss mindestens 4 betragen

Dichtungs- und Schraubenauslegung

Bei der Auslegung der Dichtung und Schrauben sind folgende Auslegungszustände zu betrachten:
- Betriebszustand
- Prüfzustand
- Einbauzustand

nach oben

Dichtungsdurchmesser bei kreisförmiger Schraubenanordnung

Mittlerer Dichtungsdurchmesser

Dichtungsdurchmesser

Wirksame Dichtungsbreite

Dichtungsbreite
Runddichtung Runddichtung
da = Dichtungsaußendurchmesser (mm)
di = Dichtungsinnendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
bD = Dichtungsbreite (mm)
da = Dichtungsaußendurchmesser (mm)
di = Dichtungsinnendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
bD = Dichtungsbreite (mm)
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Mindestschraubenkraft - Betriebs- und Prüfzustand

Mindestschraubenkraft

Mindestschraubenkraft

Rohrkraft

Rohrkraft

Flanschkraft

Flanschkraft

Dichtungskraft

Dichtungskraft
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
FRB = Rohrkraft (N)
FFB = Flanschkraft (N)
FDB = Dichtungskraft (N)
p  = Betriebsdruck bei Betriebszustand (bar)
p'  = Prüfdruck bei Prüfzustand (bar)
di = Innendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
SD = Sicherheitsfaktor Dichtung (-) - SD = 1,2
k1 = Dichtungskennwert für den Betriebszustand (mm)
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
FRB = Rohrkraft (N)
FFB = Flanschkraft (N)
FDB = Dichtungskraft (N)
p  = Betriebsdruck bei Betriebszustand (bar)
p'  = Prüfdruck bei Prüfzustand (bar)
di = Innendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
SD = Sicherheitsfaktor Dichtung (-) - SD = 1,2
k1 = Dichtungskennwert für den Betriebszustand (mm)

Mindestschraubenkraft - Einbauzustand

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Mindestschraubenkraft durch die Formänderungskraft der Dichtung im Einbauzustand


Mindestschraubenkraft Einbauzustand

Wenn FDV > FSB kann bei Weichstoff- und Metallweichstoffdichtungen erstetzt werden durch

Mindestschraubenkraft Einbauzustand Weichstoffdichtung
FDV = Mindestschraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
k0 = Dichtungskennwert für die Verformungskraft (mm)
KD = Formänderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
FSB = Mindestschraubenkraft Betriebszustand (N)
FDV = Mindestschraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
Dichtungskennwert für die Verformungskraft (mm)
KD = Formänderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
FSB = Mindestschraubenkraft Betriebszustand (N)


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Maximale Schraubenkraft - Betriebszustand

Maximale Schraubenkraft von Metall- und kammprofilierten Dichtungen


Metalldichtungen

?????

Kammprofilierte Dichtungen

?????
F = max. Schraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
k0 = Dichtungskennwert für die Verformungskraft (mm)
K = Formänderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
X  = Anzahl der Kämme (-)
F = max. Schraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
k0 = Dichtungskennwert für die Verformungskraft (mm)
K = Formänderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
X  = Anzahl der Kämme (-)
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Dichtigkeits Bedingung


Dichtheit wenn

Dichtigkeit
F = max. Schraubenkraft (N)
FSB = Mindestschraubenkraft Betriebszustand (N)
F = max. Schraubenkraft (N)
FSB = Mindestschraubenkraft Betriebszustand (N)
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Formänderungswiderstand von metallischen Dichtungen


DichtungswerkstoffKD (N/mm2) K (N/mm2)
20°100°200° 300°400°500°
Aluminium weich1004020 5--
Kupfer200180130 10040-
Weicheisen350310260 21017080
Stahl St35400380330 260190120
Legierter Stahl 13CrMo4-5450450420 390330280
austenitischer Stahl500480450 420390350

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Schraubenkraft bei kreisförmige Schraubenanordnung mit durchgehender Dichtung


Die Mindestschraubenkraft im Betriebs- und Prüfzustand ist nach den oben zuerst genannten Formeln zu berechnen.
Für die Dichtungsbreite bD ist die halbe Dichtungsbreite aus der folgenden Tabelle zu entnehmen.


Runddichtung
dD = dT = Lochkreisdurchmesser (mm)
da = Außendurchmesser (mm)
di = Innendurchmesser (mm)
bD = halbe wirksame Dichtungsbreite (mm)
dD = dT = Lochkreisdurchmesser (mm)
da = Außendurchmesser (mm)
di = Innendurchmesser (mm)
bD = halbe wirksame Dichtungsbreite (mm)
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Schraubenkraft bei Dichtungen innerhalb des Lochkreises


Betriebs- u. Prüfzustand

Rechteckanordnung

Schraubenkraft innerhalb Lochkreis

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft innerhalb Lochkreis

Einbauzustand

Rechteckanordnung

Schraubenkraft innerhalb Lochkreis

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft innerhalb Lochkreis
Rechteckdichtung
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
p = Betriebs- bzw. Prüfdruck (bar)
e = Lange Seite der Mittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Mittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfläche (mm2)
UD = Umfang der Mittellinie (mm)
k1 = Dichtungskennwert Betriebszustand (mm)
kD = Dichtungskennwert Einbauzustand (N/mm2)
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
p = Betriebs- bzw. Prüfdruck (bar)
e = Lange Seite der Mittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Mittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfläche (mm2)
UD = Umfang der Mittellinie (mm)
k1 = Dichtungskennwert Betriebszustand (mm)
kD = Dichtungskennwert Einbauzustand (N/mm2)
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Schraubenkraft bei Dichtungen auf dem Lochkreis


Betriebs- u. Prüfzustand

Rechteckanordnung

Schraubenkraft innerhalb Lochkreis

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft auf Lochkreis

Einbauzustand

Rechteckanordnung

Schraubenkraft auf Lochkreis

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft auf Lochkreis
Rechteckdichtung
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
p = Betriebs- bzw. Prüfdruck (bar)
e = Lange Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfläche (mm2)
UD = Umfang der Schraubenlochmittellinie (mm)
k1 = Dichtungskennwert Betriebszustand (mm)
kD = Dichtungskennwert Einbazustand (N/mm2)
Achtung: Bei den Dichtungskennwerten ist bei der Dichtungsbreite nur die halbe Dichtungsbreite anzunehmen.
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
p = Betriebs- bzw. Prüfdruck (bar)
e = Lange Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfläche (mm2)
UD = Umfang der Schraubenlochmittellinie (mm)
k1 = Dichtungskennwert Betriebszustand (mm)
kD = Dichtungskennwert Einbazustand (N/mm2)
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Dichtungskennwerte


DichtungsformBenennungWerkstoff Dichtungskennwerte
für Flüssigkeitenfür Gase u. Dämpfe
VerformenBetriebs-
zustand
VerformenBetriebs-
zustand
k0
mm
k0*KD
N/mm
k1
mm
k0
mm
k0*KD
N/mm
k1
mm
Weichstoffdichtungen
Weichstoffdichtungen Flachdichtungen n. DIN 2690 bis DIN 2692Dichtungspappe getränkt -20*bDbD ---
Gummi -bD0,5*bD -2*bD0,5*bD
PTFE -20*bD1,1*bD -25*bD1,1*bD
Expandierter Graphit ohne MetalleinlageGraphit --(*-(* -25*bD1,7*bD
Expandierter Graphit mit MetalleinlageGraphit --(*-(* -20*bD1,3*bD
Faserstoff ohne Asbest mit Bindemittel (hD< 1 mm)Faserstoff --(*-(* -40*bD2*bD
Faserstoff ohne Asbest mit Bindemittel (hD≥ 1 mm)Faserstoff --(*-(* -35*bD2*bD
Metall-Weichstoffdichtungen
Welldichtring WelldichtringAl -8*bD0,6*bD -30*bD0,6*bD
Cu, Ms -9*bD0,6*bD -35*bD0,7*bD
weicher Stahl -10*bD0,6*bD -45*bD1*bD
Blechummantelte Dichtung Blechummantelte DichtungAl -10*bD*bD -50*bD1,4*bD
Cu, Ms -20*bD*bD -60*bD1,6*bD
weicher Stahl -40*bDbD -70*bD1,8*bD
 
DichtungsformBenennungWerkstoff Dichtungskennwerte
für Flüssigkeitenfür Gase u. Dämpfe
VerformenBetriebs-
zustand
VerformenBetriebs-
zustand
k0
mm
k0*KD
N/mm
k1
mm
k0
mm
k0*KD
N/mm
k1
mm
Metall-Dichtungen
Metall Flachdichtungen Metall Flachdichtungen- 8*bD-bD+5 bD-bD+5
Spießkantendichtung Metall Spießkantendichtung- 0,8-5 1-5
Ovalprofildichtung Metall Ovalprofildichtung- 1,6-6 2-6
Runddichtung Metall Runddichtung- 1,2-6 1,5-6
Ring-Joint-Dichtung Ring-Joint-Dichtung- 1,6-6 2-6
Linsendichtung Linsendichtung DIN 2996- 1,6-6 2-6
Kammprofildichtung
x=Anzahl der Kämme
Kammprofildichtung DIN 2697- 0,4*x0,5-9+0,2*x 0,5*x0,5-9+0,2*x
Membran Schweißdichtung Membran Schweißdichtung DUN 2695- 0-0 0-0
Rundschnur Rundschnur RingGummi und gummiähnliche Kunststoffe 0-0 0-0
Kammprofilierte Stahldichtungen, beidseitig mit weichen Auflagen
Kammprofilierte Stahldichtungen PTFE Auflagen aus WeichstahlPTFE -- (*- (* -15*bD1,1*bD
PTFE Auflagen aus nichtrostendem StahlPTFE -- (*- (* -15*bD1,1*bD
Graphit Auflagen auf WeichstahlGraphit -- (*- (* -20*bD1,1*bD
Graphit Auflagen auf niedriglegiertem warmfesten StahlGraphit -- (*- (* -15*bD1,1*bD
Graphit Auflagen auf nichtrostendem StahlGraphit -- (*- (* -20*bD1,1*bD
Silber Auflagen auf warmfesten nichtrostendem StahlSilber -- (*- (* -125*bD1,5*bD
Spiraldichtungen mit weichem Füllstoff
Spiraldichtungen PTFE Füllstoff einseitig mit RingverstärkungPTFE -- (*- (* -50*bD1,4*bD
PTFE Füllstoff beidseitig mit RingverstärkungPTFE -- (*- (* -50*bD1,4*bD
Graphit Füllstoff einseitig mit RingverstärkungGraphit -- (*- (* -40*bD1,4*bD
Graphit Füllstoff beidseitig mit RingverstärkungGraphit -- (*- (* -40*bD1,4*bD

(* Wenn keine Werte für Flüssigkeiten vorliegen, können die Dichtungswerte von Gas und Dämpfen verwendet werden. nach oben

Schraubendurchmesser

Schraubenkerndurchmesser bzw. Dehnschaftdurchmesser einer Schraube


Betriebszustand

Kerndurchmesser Betriebszustand

Prüfzustand

Kerndurchmesser Prüfzustand

Einbauzustand

Kerndurchmesser Einbauzustand
z-Wert
dK = Kerndurchmesser (mm)
dS = Dehnschftdurchmesser (mm)
FSB = Schraubenkraft Betriebszustand (N)
FSP = Schraubenkraft Prüfzustand (N)
FDV = Schraubenkraft Einbauzustand (N)
n  = Anzahl der Schrauben (-)
K  = Festigkeitswert bei Berechnungstemperatur (N/mm2)
K20 = Festigkeitswert bei 20°C (N/mm2)
S  = Sicherheitsfaktor (-)
c  = Konstruktionszuschlag (mm)
k1 = Dichtungskennwert Betriebszustand (mm)
φ  = Gütegrad der Schraubenverbindung (-)
φ = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflageflächen
φ = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflageflächen
dK = Kerndurchmesser (mm)
dS = Dehnschftdurchmesser (mm)
FSB = Schraubenkraft Betriebszustand (N)
FSP = Schraubenkraft Prüfzustand (N)
FDV = Schraubenkraft Einbauzustand (N)
n  = Anzahl der Schrauben (-)
K  = Festigkeitswert bei Berechnungstemperatur (N/mm2)
K20 = Festigkeitswert bei 20°C (N/mm2)
S  = Sicherheitsfaktor (-)
c  = Konstruktionszuschlag (mm)
φ  = Gütegrad der Schraubenverbindung (-)
φ = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflageflächen
φ = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflageflächen


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Konstruktionszuschlag


Bei Starrschrauben

Konstruktionszuschlag
Konstruktionszuschlag

Im Zwischenbereich ist linear zu interpolieren wie folgt

Konstruktionszuschlag
z-Wert

Dehnschrauben


Bei Dehnschraube ist der Konstruktionszuschlag c = 0 mm

c = Konstruktionszuschlag (mm)
FSB = Schraubenkraft Betriebszustand (N)
n  = Anzahl der Schrauben (-)
K  = Festigkeitswert bei Berechnungstemperatur (N/mm2)
S  = Sicherheitsfaktor (-)
φ  = Gütegrad der Schraubenverbindung (-)
φ = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflageflächen
φ = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflageflächen
c = Konstruktionszuschlag (mm)
FSB = Schraubenkraft Betriebszustand (N)
n  = Anzahl der Schrauben (-)
K  = Festigkeitswert bei Berechnungstemperatur (N/mm2)
S  = Sicherheitsfaktor (-)
φ  = Gütegrad der Schraubenverbindung (-)
φ = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflageflächen
φ = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflageflächen
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Sicherheitsbeiwert


Zustand und GütewertWerkstoff mit bekannter Streckgrenze und Sicherheit gegen Streckgrenze Werkstoff ohne bekannte Streckgrenze mit Sicherheit gegen Zugfestigkeit
Dehnschrauben DIN 2510Vollschaftschrauben
Sicherheitswert S, Hilfswert Z und φ für ein Verhältnis von Steckgrenze / Zugfestigkeit ≤ 0,8
BetriebszustandS = 1,5S = 1,8S = 5,0
φ = 0,75Z = 1,60Z = 1,75Z = 2,91
φ = 1,00Z = 1,38Z = 1,51Z = 2,52
Einbau- u. PrüfzustandS = 1,05S = 1,26S = 3,0
φ = 0,75Z = 1,34Z = 1,46Z = 2,26
φ = 1,00Z = 1,16Z = 1,27Z = 1,95
Sicherheitswert S, Hilfswert Z und φ für ein Verhältnis von Steckgrenze / Zugfestigkeit > 0,8
BetriebszustandS = 1,5S = 1,8
φ = 0,75Z = 1,60Z = 1,75
φ = 1,00Z = 1,38Z = 1,51
Einbau- u. PrüfzustandS = 1,10S = 1,30
φ = 0,75Z = 1,37Z = 1,49
φ = 1,00Z = 1,18Z = 1,29


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