Fachübersicht
Das Modul wählt Flachdichtungen aus nicht-metallischem Werkstoff nach DIN EN 1514-1 aus – die Maßnorm für Dichtungen zu Flanschen mit PN-Bezeichnung. Zu jeder Kombination aus Nenndurchmesser DN und Nenndruck PN liefert es Innen- und Außendurchmesser sowie die Dicke der Dichtung und leitet daraus den mittleren Dichtungsdurchmesser und die wirksame Dichtungsbreite ab – die geometrischen Grundgrößen jeder Flanschberechnung.
Darüber hinaus stellt das Modul die für den Dichtheitsnachweis benötigten Kennwerte bereit: minimale und maximale zulässige Flächenpressung, Dichtungsbeiwert, Kriechfaktor sowie Elastizitätsmodul bei 20 °C mit temperaturabhängiger Änderungsrate. Damit lässt sich prüfen, ob die Dichtung bei Betriebsdruck und Betriebstemperatur ausreichend verpresst wird, ohne durch zu hohe Pressung zerstört zu werden.
Typische Anwendungsfälle sind Weichstoffdichtungen (z. B. Faser- oder PTFE-basierte Werkstoffe, Graphit) in Flanschverbindungen des Apparate- und Rohrleitungsbaus. Wer eine Flachdichtung nach DIN EN 1514-1 auslegen will, erhält hier Abmessungen und Werkstoffkennwerte aus einer Hand – als direkte Eingangsgrößen für Flanschnachweise nach DIN EN 1591-1 oder AD 2000-Merkblatt B 7.
Anwendungsbereich
- Flachdichtungen aus nicht-metallischem Werkstoff
Typischer Arbeitsablauf
Nennweite und Druckstufe wählen
Aus Nenndurchmesser DN und Nenndruck PN der Flanschverbindung ergibt sich die passende Dichtungsgröße; der Betriebsdruck wird der Druckstufe zugeordnet.
Dichtungsabmessungen ermitteln
Das Modul liest Innendurchmesser, Außendurchmesser und Dicke der Flachdichtung aus der Maßtabelle der DIN EN 1514-1 und berechnet daraus den mittleren Dichtungsdurchmesser und die wirksame Dichtungsbreite.
Werkstoffkennwerte zuordnen
Für den gewählten Dichtungswerkstoff werden minimale und maximale Druckbelastung (Flächenpressung), Dichtungsbeiwert, Kriechfaktor und der Elastizitätsmodul bei 20 °C samt Änderungsrate über der Temperatur bereitgestellt.
Eignung für die Betriebsbedingungen prüfen
Betriebsdruck und Betriebstemperatur werden den zulässigen Kennwerten gegenübergestellt: Die Pressung im Einbau- und Betriebszustand muss zwischen minimaler und maximaler Druckbelastung liegen, damit die Verbindung dicht bleibt und die Dichtung nicht ausbläst oder zerdrückt wird.
Werte an die Flanschberechnung übergeben
Mittlerer Dichtungsdurchmesser, wirksame Breite und Kennwerte fließen als Eingangsgrößen in den Nachweis der kompletten Flanschverbindung ein, etwa nach DIN EN 1591-1.
Häufige Fragen
Wofür braucht man die wirksame Dichtungsbreite?
Die Dichtkraft verteilt sich nicht auf die gesamte Dichtungsfläche, sondern auf die tatsächlich verpresste Ringfläche zwischen den Dichtleisten. Die wirksame Breite bestimmt zusammen mit dem mittleren Dichtungsdurchmesser die Fläche, über die Pressung und erforderliche Schraubenkraft berechnet werden – sie ist damit die zentrale geometrische Größe des Dichtheitsnachweises.
Warum gibt es eine minimale und eine maximale Druckbelastung?
Unterhalb der minimalen Flächenpressung passt sich die Dichtung den Flanschoberflächen nicht ausreichend an und leckt; oberhalb der maximalen Pressung wird der Werkstoff plastisch zerstört oder fließt seitlich aus. Die Montage-Schraubenkraft muss so gewählt werden, dass die Pressung in allen Lastfällen – auch nach Setzen und Kriechen – innerhalb dieses Fensters bleibt.
Welche Rolle spielen Kriechfaktor und E-Modul der Dichtung?
Nicht-metallische Dichtungen relaxieren unter Last und Temperatur: Ein Teil der Montagepressung geht durch Kriechen und Setzen verloren. Der Kriechfaktor beschreibt diesen Verlust, der temperaturabhängige Elastizitätsmodul das Rückfederungsvermögen. Beide Kennwerte entscheiden, wie viel Dichtungskraft im Betriebszustand tatsächlich übrig bleibt.
Gilt DIN EN 1514-1 auch für Flansche nach Class-Bezeichnung (ASME)?
Nein, DIN EN 1514-1 gilt für Flansche mit PN-Bezeichnung nach DIN EN 1092. Für Flansche mit Class-Bezeichnung gilt die Schwesternorm DIN EN 12560-1. Die Dichtungsabmessungen unterscheiden sich, weil Dichtleisten und Lochkreise der Flanschsysteme nicht identisch sind.
Rechenbeispiel
Für eine Flanschverbindung DN 100, PN 16 soll aus den Abmessungen einer Flachdichtung nach DIN EN 1514-1 (Form IBC, innerhalb des Lochkreises) der mittlere Dichtungsdurchmesser, die wirksame Dichtungsbreite und die verpresste Dichtungsfläche bestimmt werden.
Gegeben
| Innendurchmesser di | 115 mm |
|---|---|
| Außendurchmesser da | 162 mm |
| Dicke der Dichtung | 2 mm |
Lösungsweg
Mittlerer Dichtungsdurchmesser
dG = (di + da) / 2 = (115 mm + 162 mm) / 2 = 138,5 mm
Wirksame Dichtungsbreite
bG = (da − di) / 2 = (162 mm − 115 mm) / 2 = 23,5 mm
Hier wird die volle Ringbreite als verpresst angesetzt; bei der Berechnung nach DIN EN 1591-1 kann sich eine kleinere wirksame Breite aus dem Kraft-Verformungs-Verhalten ergeben.
Verpresste Dichtungsfläche
AG = π · dG · bG = π · 138,5 mm · 23,5 mm ≈ 10 225 mm²
Diese Fläche ist die Bezugsgröße für die Flächenpressung: Eine Schraubenkraft von z. B. 100 kN erzeugt darauf rund 9,8 N/mm² Pressung.
Ergebnis
| Mittlerer Dichtungsdurchmesser dG | 138,5 mm |
|---|---|
| Wirksame Dichtungsbreite bG | 23,5 mm |
| Dichtungsfläche AG | ≈ 10 225 mm² |
Technische Inhaltsbasis: LV-Solved-Problems-Content 628d313247e7