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Formelsammlung und Berechnungsprogramme
Anlagen- und Maschinenbau

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Update:  21.08.2022

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Das Buch vermittelt Einblicke und Zusammenh├Ąnge in das Verhalten von Dichtungen zwischen aktiven verschraubten Flanschverbindungen




Das "Taschenbuch Dichtungstechnik" erl├Ąutert kurz und pr├Ągnant die wichtigsten Begriffe der Dichtungstechnik.




Das ÔÇ×Handbuch DichtungspraxisÔÇť ist das Grundlagenwerk zum Thema ÔÇ×DichtungstechnikÔÇť 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 g├╝ltig f├╝r
- kraftschl├╝ssige Verbindungselemente vom Innendruck auf Zug beansprucht
- vorwiegend ruhend beansprucht sind
- keine zus├Ątzliche Beanspruchungen ausgesetzt ist
- Berechnungstemperaturen ├╝ber 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 Auslegungszust├Ąnde zu betrachten:
- Betriebszustand
- Pr├╝fzustand
- Einbauzustand

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Dichtungsdurchmesser bei kreisf├Ârmiger Schraubenanordnung


Mittlerer Dichtungsdurchmesser

Dichtungsdurchmesser

Wirksame Dichtungsbreite

Dichtungsbreite
Runddichtung Runddichtung
da = Dichtungsau├čendurchmesser (mm)
di = Dichtungsinnendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
bD = Dichtungsbreite (mm)
da = Dichtungsau├čendurchmesser (mm)
di = Dichtungsinnendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
bD = Dichtungsbreite (mm)
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Mindestschraubenkraft - Betriebs- und Pr├╝fzustand


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'  = Pr├╝fdruck bei Pr├╝fzustand (bar)
di = Innendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
SD = Sicherheitsfaktor Dichtung (-) - SD = 1,2
k1 = Dichtungskennwert f├╝r den Betriebszustand (mm)
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
FRB = Rohrkraft (N)
FFB = Flanschkraft (N)
FDB = Dichtungskraft (N)
p  = Betriebsdruck bei Betriebszustand (bar)
p'  = Pr├╝fdruck bei Pr├╝fzustand (bar)
di = Innendurchmesser (mm)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
SD = Sicherheitsfaktor Dichtung (-) - SD = 1,2
k1 = Dichtungskennwert f├╝r den Betriebszustand (mm)

Mindestschraubenkraft - Einbauzustand

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Mindestschraubenkraft durch die Form├Ąnderungskraft 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 f├╝r die Verformungskraft (mm)
KD = Form├Ąnderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
FSB = Mindestschraubenkraft Betriebszustand (N)
FDV = Mindestschraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
Dichtungskennwert f├╝r die Verformungskraft (mm)
KD = Form├Ąnderungswiderstand 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

?????
FD¤Ĺ = max. Schraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
k0 = Dichtungskennwert f├╝r die Verformungskraft (mm)
KD¤Ĺ = Form├Ąnderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
X  = Anzahl der K├Ąmme (-)
FD¤Ĺ = max. Schraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
k0 = Dichtungskennwert f├╝r die Verformungskraft (mm)
KD¤Ĺ = Form├Ąnderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
X  = Anzahl der K├Ąmme (-)
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Dichtigkeits Bedingung


Dichtheit wenn

Dichtigkeit
FD¤Ĺ = max. Schraubenkraft (N)
FSB = Mindestschraubenkraft Betriebszustand (N)
FD¤Ĺ = max. Schraubenkraft (N)
FSB = Mindestschraubenkraft Betriebszustand (N)
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Form├Ąnderungswiderstand von metallischen Dichtungen


Dichtungswerkstoff KD (N/mm2) KD¤Ĺ (N/mm2)
20┬░ 100┬░ 200┬░ 300┬░ 400┬░ 500┬░
Aluminium weich 100 40 20 5 - -
Kupfer 200 180 130 100 40 -
Weicheisen 350 310 260 210 170 80
Stahl St35 400 380 330 260 190 120
Legierter Stahl 13CrMo4-5 450 450 420 390 330 280
austenitischer Stahl 500 480 450 420 390 350


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Schraubenkraft bei kreisf├Ârmige Schraubenanordnung mit durchgehender Dichtung


Die Mindestschraubenkraft im Betriebs- und Pr├╝fzustand ist nach den oben zuerst genannten Formeln zu berechnen.
F├╝r die Dichtungsbreite bD ist die halbe Dichtungsbreite aus der folgenden Tabelle zu entnehmen.


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


Betriebs- u. Pr├╝fzustand

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. Pr├╝fdruck (bar)
e = Lange Seite der Mittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Mittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfl├Ąche (mm2)
UD = Umfang der Mittellinie (mm)
k1 = Dichtungskennwert Betriebszustand (mm)
kD = Dichtungskennwert Einbauzustand (N/mm2)
FSB = Mindestschraubenkraft (N)
p = Betriebs- bzw. Pr├╝fdruck (bar)
e = Lange Seite der Mittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Mittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfl├Ąche (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. Pr├╝fzustand

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. Pr├╝fdruck (bar)
e = Lange Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfl├Ąche (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. Pr├╝fdruck (bar)
e = Lange Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
f = Kurze Seite der Schraubenlochmittellinie (mm)
SD = Sicherheit = SD = 1,2
AD = Dichtungsfl├Ąche (mm2)
UD = Umfang der Schraubenlochmittellinie (mm)
k1 = Dichtungskennwert Betriebszustand (mm)
kD = Dichtungskennwert Einbazustand (N/mm2)


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Dichtungskennwerte


Dichtungsform Benennung Werkstoff Dichtungskennwerte
f├╝r Fl├╝ssigkeiten f├╝r Gase u. D├Ąmpfe
Verformen Betriebs-
zustand
Verformen Betriebs-
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 2692 Dichtungspappe getr├Ąnkt - 20*bD bD - - -
Gummi - bD 0,5*bD - 2*bD 0,5*bD
PTFE - 20*bD 1,1*bD - 25*bD 1,1*bD
Expandierter Graphit ohne Metalleinlage Graphit - -(* -(* - 25*bD 1,7*bD
Expandierter Graphit mit Metalleinlage Graphit - -(* -(* - 20*bD 1,3*bD
Faserstoff ohne Asbest mit Bindemittel (hD< 1 mm) Faserstoff - -(* -(* - 40*bD 2*bD
Faserstoff ohne Asbest mit Bindemittel (hDÔëą 1 mm) Faserstoff - -(* -(* - 35*bD 2*bD
Metall-Weichstoffdichtungen
Welldichtring Welldichtring Al - 8*bD 0,6*bD - 30*bD 0,6*bD
Cu, Ms - 9*bD 0,6*bD - 35*bD 0,7*bD
weicher Stahl - 10*bD 0,6*bD - 45*bD 1*bD
Blechummantelte Dichtung Blechummantelte Dichtung Al - 10*bD *bD - 50*bD 1,4*bD
Cu, Ms - 20*bD *bD - 60*bD 1,6*bD
weicher Stahl - 40*bD bD - 70*bD 1,8*bD
 
Dichtungsform Benennung Werkstoff Dichtungskennwerte
f├╝r Fl├╝ssigkeiten f├╝r Gase u. D├Ąmpfe
Verformen Betriebs-
zustand
Verformen Betriebs-
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
Spie├čkantendichtung Metall Spie├čkantendichtung - 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 K├Ąmme
Kammprofildichtung DIN 2697 - 0,4*x0,5 - 9+0,2*x 0,5*x0,5 - 9+0,2*x
Membran Schwei├čdichtung Membran Schwei├čdichtung DUN 2695 - 0 - 0 0 - 0
Rundschnur Rundschnur Ring Gummi und gummi├Ąhnliche Kunststoffe 0 - 0 0 - 0
Kammprofilierte Stahldichtungen, beidseitig mit weichen Auflagen
Kammprofilierte Stahldichtungen PTFE Auflagen aus Weichstahl PTFE - - (* - (* - 15*bD 1,1*bD
PTFE Auflagen aus nichtrostendem Stahl PTFE - - (* - (* - 15*bD 1,1*bD
Graphit Auflagen auf Weichstahl Graphit - - (* - (* - 20*bD 1,1*bD
Graphit Auflagen auf niedriglegiertem warmfesten Stahl Graphit - - (* - (* - 15*bD 1,1*bD
Graphit Auflagen auf nichtrostendem Stahl Graphit - - (* - (* - 20*bD 1,1*bD
Silber Auflagen auf warmfesten nichtrostendem Stahl Silber - - (* - (* - 125*bD 1,5*bD
Spiraldichtungen mit weichem F├╝llstoff
Spiraldichtungen PTFE F├╝llstoff einseitig mit Ringverst├Ąrkung PTFE - - (* - (* - 50*bD 1,4*bD
PTFE F├╝llstoff beidseitig mit Ringverst├Ąrkung PTFE - - (* - (* - 50*bD 1,4*bD
Graphit F├╝llstoff einseitig mit Ringverst├Ąrkung Graphit - - (* - (* - 40*bD 1,4*bD
Graphit F├╝llstoff beidseitig mit Ringverst├Ąrkung Graphit - - (* - (* - 40*bD 1,4*bD

(* Wenn keine Werte f├╝r Fl├╝ssigkeiten vorliegen, k├Ânnen die Dichtungswerte von Gas und D├Ąmpfen verwendet werden.
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Schraubendurchmesser

Schraubenkerndurchmesser bzw. Dehnschaftdurchmesser einer Schraube


Betriebszustand

Kerndurchmesser Betriebszustand

Pr├╝fzustand

Kerndurchmesser Pr├╝fzustand

Einbauzustand

Kerndurchmesser Einbauzustand
z-Wert
dK = Kerndurchmesser (mm)
dS = Dehnschftdurchmesser (mm)
FSB = Schraubenkraft Betriebszustand (N)
FSP = Schraubenkraft Pr├╝fzustand (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)
¤ć  = G├╝tegrad der Schraubenverbindung (-)
¤ć = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflagefl├Ąchen
¤ć = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflagefl├Ąchen
dK = Kerndurchmesser (mm)
dS = Dehnschftdurchmesser (mm)
FSB = Schraubenkraft Betriebszustand (N)
FSP = Schraubenkraft Pr├╝fzustand (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)
¤ć  = G├╝tegrad der Schraubenverbindung (-)
¤ć = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflagefl├Ąchen
¤ć = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflagefl├Ąchen

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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 (-)
¤ć  = G├╝tegrad der Schraubenverbindung (-)
¤ć = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflagefl├Ąchen
¤ć = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflagefl├Ąchen
c = Konstruktionszuschlag (mm)
FSB = Schraubenkraft Betriebszustand (N)
n  = Anzahl der Schrauben (-)
K  = Festigkeitswert bei Berechnungstemperatur (N/mm2)
S  = Sicherheitsfaktor (-)
¤ć  = G├╝tegrad der Schraubenverbindung (-)
¤ć = 0,75 - Bei unbearbeiteten planparallelen Auflagefl├Ąchen
¤ć = 1,00 - Bei spanabhebend bearbeiteten Auflagefl├Ąchen
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Sicherheitsbeiwert


Zustand und G├╝tewert Werkstoff mit bekannter Streckgrenze und Sicherheit gegen Streckgrenze Werkstoff ohne bekannte Streckgrenze mit Sicherheit gegen Zugfestigkeit
Dehnschrauben DIN 2510 Vollschaftschrauben
Sicherheitswert S, Hilfswert Z und ¤ć f├╝r ein Verh├Ąltnis von Steckgrenze / Zugfestigkeit ÔëĄ 0,8
Betriebszustand S = 1,5 S = 1,8 S = 5,0
¤ć = 0,75 Z = 1,60 Z = 1,75 Z = 2,91
¤ć = 1,00 Z = 1,38 Z = 1,51 Z = 2,52
Einbau- u. Pr├╝fzustand S = 1,05 S = 1,26 S = 3,0
¤ć = 0,75 Z = 1,34 Z = 1,46 Z = 2,26
¤ć = 1,00 Z = 1,16 Z = 1,27 Z = 1,95
Sicherheitswert S, Hilfswert Z und ¤ć f├╝r ein Verh├Ąltnis von Steckgrenze / Zugfestigkeit > 0,8
Betriebszustand S = 1,5 S = 1,8
¤ć = 0,75 Z = 1,60 Z = 1,75
¤ć = 1,00 Z = 1,38 Z = 1,51
Einbau- u. Pr├╝fzustand S = 1,10 S = 1,30
¤ć = 0,75 Z = 1,37 Z = 1,49
¤ć = 1,00 Z = 1,18 Z = 1,29

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