Die Berechnung von Dichtverbindungen nach EN 1591-1 in Verbindung mit den Kennwerten nach EN 13555 setzt neue Maßstäbe in der Auslegung und Berechnung von Flaschverbindungen. Speziell für Anlagen und Rohrleitungssysteme, die den Anforderungen der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) entsprechen müssen, ist diese Berechnungsnorm nun verbindlich.
Der Autor: Arno Fährmann Anwendungsberater, Möller
Dies ist ein entscheidender Schritt in Richtung sichere Flanschverbindungen, da nun die vier wichtigsten Komponenten und „ihre wechselwirkenden Einflüsse“ berücksichtigt werden:
- der Flansch, insbesondere mit seiner Festigkeit
- die Schraubenbolzen mit dem Schwerpunkt Anzugmomente
- die Dichtung mit ihren Eigenschaften bei unterschiedlicher Beanspruchung
- das Montieren der Dichtverbindung, die fachgerechte Umsetzung der ermittelten Werte
Die so dringlich notwendige ganzheitliche Betrachtung einer Flanschverbindung, in technisches Regelwerk gefasst und verbindlich in der europäischen Union zum Stand der Technik erklärt, hat enorme Auswirkungen auf Bestehendes und Geplantes. Anlagenbetreiber stehen in der gesetzlichen Verantwortung, die nachweispflichtigen geplanten Rohrklassen nach der neuen Norm zu rechnen, mit den neuen Kennwerten, die jedoch noch nicht für alle eventuell spezifizierten Dichtungen vorliegen. Auf der Internetseite www.gasketdata.org der Fachhochschule Münster erhält man die aktuell verfügbaren Kennwerte für Dichtungen nach EN 13555.
Diese Euronorm ermöglicht, die Eigenschaften der unterschiedlichsten Dichtungstypen hinsichtlich Festigkeit und Dichtheit exakt zu interpretieren. Die ermittelten Kennwerte beeinflussen direkt die Berechnungsergebnisse, sie haben nun individuellen Einfluss auf Sicherheitsreserven und auf zu erwartende Leckageraten. Die Dichtung mit den besten Kennwerten ermöglicht bei der Nachweiserbringung die größtmögliche Sicherheit.
Fertigungsprozess beeinflusst Dichtheit
Im Bereich der Metallverbunddichtungen haben umfangreiche Testreihen deutlich belegt, dass der Fertigungsprozess der Dichtung direkte Auswirkungen auf die rechnerische Sicherheit und Dichtheit einer Flanschverbindung hat. Bei Untersuchungen an konventionell gefertigten Kammprofildichtungen stellte sich heraus, dass fertigungsbedingte Abweichungen von der genormten Kontur zu relativ breiten Streuungen bei der Leckagemessung führten. Um diesen Effekt einzugrenzen, wurde das Kammprofil wie ein Feindrehteil toleriert und auf hochpräzisen CNC-Drehautomaten mit eigens für diesen Zweck entworfenen Spannsegmenten gedreht. Nach diesen Vorgaben gefertigte Kammprofildichtungen ergaben bei den Messungen reproduzierbar gute Leckagewerte mit nur geringer Streuung.
Fazit: Die Produktion von hochwertigen Kammprofildichtungen erfordert präzise Fertigungstechnologie. Zur Qualitätsüberwachung müssen Konturmessgeräte eingesetzt werden, die in der Lage sind, geringste Abweichungen anzuzeigen. Ohne die geeignete Messausstattung produziert man quasi im Blindflug.
Bei einer Spiraldichtung wird ein gesicktes Metallband mit einem Füllstoffband zu einer Spirale gewickelt. Auch hier erfordert der Anspruch, reproduzierbare Spiraldichtungen herzustellen, ein Umdenken und Beschreiten neuer Wege. Technisches Know-how und moderne Technologie zeigen erstaunliche Resultate. Bei Spiraldichtungen mit Mica-Füllband, einem relativ porösen Werkstoff mit extremer Hitzebeständigkeit, wird durch den Einsatz durchdachter Technologie eine TA-Luft-Leckrate von 10-4 mg/s m möglich.
Dem eigentlichen Wickelprozess des Spiralelements wurde erst aufgrund einer Versuchsreihe am weltweit größten Chemiestandort Beachtung geschenkt. Eine Untersuchung von jeweils fünf Spiraldichtungen gleicher Abmessung der namhaftesten Hersteller ergab, dass keiner in der Lage war, fünf Dichtungen mit annähernd gleichen Eigenschaften zu fertigen. So tolerierte die Großchemie die Ausführung der Dichtung sehr detailliert und es gelang nur wenigen, diesen Anforderungen zu genügen. Die Streuung der Messwerte jedoch bekam man durch das Setzen enger Toleranzen in den Griff.
Widmet man dem Kernstück der Spiraldichtung, dem Spiralelement, weitere Aufmerksamkeit, wird man feststellen, dass gerade das Wickeln der Spirale einen steuerungstechnisch geregelten Fertigungsprozess erfordert, der Drehgeschwindigkeit, Spannung und Wickeldichte reproduzierbar macht. Verfügt man über die geeignete Technologie, kann man ein Spiralelement sogar dynamisch wickeln und hierdurch die mechanischen Eigenschaften der Dichtung den Begebenheiten an den unterschiedlichsten Flanschen anpassen.
Auch das Einsetzen des Spiralelements in seinen Zentrierring ist kein Vorgang, der außer Acht gelassen werden darf. Bei konventioneller Herstellung werden die Spiralelemente per „Hammerschlag“ in ihre Fassung gebracht. Dieser Prozess hinterlässt oftmals einen bleibenden, sichtbaren Eindruck auf dem Füllbandüberstand und plastische, unsichtbare Deformationen innerhalb der Wicklung. Durch das Einsetzen des Spiralelements mit automatisierter Spanntechnik wurde diese Art der Beschädigung gänzlich ausgeschlossen.
Fachgerechte Montage
Zu guter Letzt steht immer der Monteur mit Dichtung Flansch, Schraubenbolzen und Drehmomentschlüssel ausgerüstet in der Verantwortung, alle Teile so zu fügen, dass Sicherheit und Dichtheit gewährleistet werden können. Kammprofil- und Spiraldichtungen gehören zu den Hightech-Dichtungen, die mit äußerster Sorgfalt gefertigt werden müssen, um reproduzierbare Leckagewerte einhalten zu können. Die fachgerechte Montage ist jedoch letztendlich ausschlaggebend für die Gewährleistung.
Hierzu ist es unbedingt erforderlich das Montagepersonal gründlich zu schulen, die EN 1591-1 würdigt erstmals der Montage ein eigenes Kapitel, denn die beste Dichtung wird ihren Zweck nicht erfüllen, wenn die Montage unsachgemäß ausgeführt wird.
Online-Info: www.cav.de/0511463
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