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Update:  06.12.2022

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Schrauben Dichtung

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



Dichtungstechnik Flansch

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



Dichtungsflansch Rohrleitung

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


Menue
Dichtungen

Schrauben und Dichtungen an Flanschen
nach AD 2000 - B7 Schrauben

Seitenübersicht:

Geltungsbereich
Dichtungsdurchmesser bei kreisförmiger Schraubenanordnung

Schraubenkraft
- Mindestschraubenkraft - Betriebs- und Prüfzustand
- Mindestschraubenkraft durch die Formänderungskraft der Dichtung im Einbauzustand
- Maximale Schraubenkraft von Metall- und kammprofilierten Dichtungen
- Dichtigkeits Bedingung
- Formänderungswiderstand von metallischen Dichtungen
- Schraubenkraft bei kreisförmige Schraubenanordnung mit durchgehender Dichtung
- Schraubenkraft bei Dichtungen innerhalb des Lochkreises
- Schraubenkraft bei Dichtungen auf dem Lochkreis
- Dichtungskennwerte

Schraubendurchmesser
- Schraubenkerndurchmesser bzw. Dehnschaftdurchmesser einer Schraube
- Festigkeitswerte von metallischen Dichtungen
- Konstruktionszuschlag
- Sicherheitsbeiwert

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)
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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)

Maximale Schraubenkraft - Betriebszustand

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Maximale Schraubenkraft von Metall- und kammprofilierten Dichtungen


Metalldichtungen

Metalldichtungen

Kammprofilierte Dichtungen

Kammprofilierte Dichtungen
FDÏ‘ = max. Schraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
k0 = Dichtungskennwert für die Verformungskraft (mm)
KDϑ = Formänderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
X  = Anzahl der Kämme (-)
FDÏ‘ = max. Schraubenkraft (N)
dD = Dichtungsdurchmesser (mm)
k0 = Dichtungskennwert für die Verformungskraft (mm)
KDϑ = Formänderungswiderstand des Dichtungswerkstoffes (N/mm2)
X  = Anzahl der Kämme (-)
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Dichtigkeits Bedingung


Dichtheit wenn

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


Dichtungswerkstoff KD (N/mm2) KDÏ‘ (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

nach oben

Schraubenkraft bei kreisförmiger 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 Rechteckanordnung

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft Andersartiger Anordnung

Einbauzustand

Rechteckanordnung

Schraubenkraft innerhalb Lochkreis

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft 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)
nach oben

Schraubenkraft bei Dichtungen auf dem Lochkreis


Betriebs- u. Prüfzustand

Rechteckanordnung

Schraubenkraft Betriebs- u. Prüfzustand

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft Betriebs- u. Prüfzustand

Einbauzustand

Rechteckanordnung

Schraubenkraft Einbauzustand

Andersartiger Anordnung

Schraubenkraft Einbauzustand
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


Dichtungsform Benennung Werkstoff Dichtungskennwerte
für Flüssigkeiten für Gase u. Dämpfe
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 getränkt - 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 (hD≥ 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
für Flüssigkeiten für Gase u. Dämpfe
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
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 Ring Gummi und gummiähnliche 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 Füllstoff
Spiraldichtungen PTFE Füllstoff einseitig mit Ringverstärkung PTFE - - (* - (* - 50*bD 1,4*bD
PTFE Füllstoff beidseitig mit Ringverstärkung PTFE - - (* - (* - 50*bD 1,4*bD
Graphit Füllstoff einseitig mit Ringverstärkung Graphit - - (* - (* - 40*bD 1,4*bD
Graphit Füllstoff beidseitig mit Ringverstärkung Graphit - - (* - (* - 40*bD 1,4*bD

(* Wenn keine Werte für Flüssigkeiten vorliegen, können die Dichtungswerte von Gas und Dämpfen verwendet werden.
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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 Gütewert 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 φ für ein Verhältnis von Steckgrenze / Zugfestigkeit ≤ 0,8
Betriebszustand S = 1,5 S = 1,8 S = 5,0
φ = 0,75 Z = 1,60 Z = 1,75 Z = 2,91
φ = 1,00 Z = 1,38 Z = 1,51 Z = 2,52
Einbau- u. Prüfzustand S = 1,05 S = 1,26 S = 3,0
φ = 0,75 Z = 1,34 Z = 1,46 Z = 2,26
φ = 1,00 Z = 1,16 Z = 1,27 Z = 1,95
Sicherheitswert S, Hilfswert Z und φ für ein Verhältnis von Steckgrenze / Zugfestigkeit > 0,8
Betriebszustand S = 1,5 S = 1,8
φ = 0,75 Z = 1,60 Z = 1,75
φ = 1,00 Z = 1,38 Z = 1,51
Einbau- u. Prüfzustand S = 1,10 S = 1,30
φ = 0,75 Z = 1,37 Z = 1,49
φ = 1,00 Z = 1,18 Z = 1,29

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