Dichtungstechnik Dichtungen für dynamische und statische Anwendungen (Vorschau)

FACHBEITRAG
Überprüfung der Kraft-
und Verformungsverhältnisse
bei Flanschverbindungen mit
Dichtungen im Kraftnebenschluss
Speziell für Flanschverbindungen mit Dichtungen im Kraftnebenschluss (KNS-Verbindungen)
liegen bisher weder im kerntechnischen noch im konventionellen Regelwerk analytische
Berechnungsverfahren vor, die analog zu den Berechnungsverfahren für Flanschverbindungen
mit Dichtungen im Krafthauptschluss (KHS-Verbindungen) eine vereinfachte Überprüfung
der Kraft- und Verformungsverhältnisse ermöglichen. Die Nachweise werden daher
meist mit Hilfe von analytischen Nachweisverfahren für KHS-Verbindungen – was eine
ingenieurmäßige Nachbetrachtung zur Übertragbarkeit auf KNS-Verbindungen voraussetzt
– oder numerisch mit finiten Elementen geführt. Inhalt dieses Beitrags ist die Beschreibung
eines neuen Nachweisverfahrens für KNS-Verbindungen. Dieses Verfahren ist Bestandteil
des von dem KTA-Arbeitskreis „AK Flansche“ erarbeiteten Änderungsvorschlags zu den
Flanschverbindungsnachweisen gemäß den KTA-Regeln 3201.2 und 3211.2 und soll Eingang in
das kerntechnische Regelwerk finden.
GÜNTER MÜLLER
ALLGEMEINES
Für Innendruck tragende Flanschverbindungen sind
Dichtheits- und Festigkeitsnachweise unter Berücksichtigung
der Abtragbarkeit der Rohrleitungslasten (einschließlich
Torsionsmoment und Querkraft), der Vorspannkraft,
der Temperatureinflüsse und der Einflüsse
aus Setzungen zu führen. Meist erfolgt in einem ersten
Schritt mit vereinfachten Ansätzen (z. B. nach den
Regeln [1] bis [3]) eine Bauteildimensionierung. In einem
zweiten Schritt erfolgt unter Berücksichtigung der
vom Schraubenanzugsverfahren abhängigen Schraubenkraftstreuung
eine detaillierte Nachweisführung
zur Überprüfung der sich unter Belastung einstellenden
Kraft- und Verformungsverhältnisse. Dieser in die
überarbeiteten KTA-Regelungen [4] und [5] eingegangene
zweite Schritt speziell bei KNS-Verbindungen ist
Inhalt der folgenden Ausführungen.
MODELLANNAHMEN
Bei dem gewählten Berechnungsmodell (Bild 1
und 2) handelt es sich um eine Erweiterung des
Berechnungsmodells, das der Nachweisführung für
KHS-Verbindungen in den Regeln [1] bis [3] nach
den theoretischen Ansätzen gemäß Schwaigerer [6]
zugrunde liegt. Bei Anwendung des Verfahrens wird
vorausgesetzt, dass es sich um KNS-Verbindungen
handelt, bei denen die Kontaktfläche der verschraubten
Flansche innerhalb des Schraubenkreises endet.
„Entlastete Flansche“ mit durchgehenden Auflageflächen
fallen damit nicht in den Anwendungsbereich.
Es werden analog zu den oben genannten Berechnungsregeln
für KHS-Verbindungen folgende wesentliche
Vereinfachungen vorgenommen:
Die Flanschblätter verhalten sich wie ideale Stülpkörper
(sich ohne Biegeverformung um den Schwer-
Dichtungstechnik
Heft 1 / 2011
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