R18 - Flanschberechnung

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1 RITZ-SÜCHTIG-ISTITUT ÜR MASCHIEWESE ER TECHISCHE UIVERSITÄT CLAUSTHAL Professor r.-ing. Peter ietz.7. mg R8 - lnschberechnung Aufgbe : ie lnschverschrubung eines Eckventils soll im Hinblick uf die ichtwirkung berechnet werden. Es ist eine Weichstoff-ichtung us It ls lchdichtung im Einstz. Technische ten: mximle ruckdifferenz p mx br Betriebstempertur T C Schrubennzhl z Schrubenwerkstoff 6.8 Innendurchmesser ichtung d i Aussendurchmesser ichtung d ichtungsstärke h Zulässige lächenpressung p zul 7 /² ) Bestien Sie die Vorspnnkrft V zum sicheren Abdichten der Verbindung. Wie groß ist in diesem ll die minimle rft min zur Erreichung der ichtwirkung? b) Bestien Sie die erforderliche Betriebsschrubenkrft! c) Mit welcher Einschrubkrft muß eine Schrube ngezogen werden, um ein sicheres Abdichten zu gewährleisten? d) Welcher Schrubendurchmesser sollte überschlägig bei Ausnutzung der Streckgrenze durch die Vorspnnung gewählt werden? e) Überprüfen Sie die zulässige lächenpressung der ichtung!

2 Lösung Aufgbe : ) Ermittlung der Vorspnnkrft V für die ichtung nch (6/) V π d k, mit di + d + - mittlerer urchmesser der ichtung d - It ls Weistoffdichtung k in h b nch Tbelle uf (7/) d di b k 7 V π dmit ergibt sich die minimle ichtkrft min für den Vorverformungszustnd us min R (siehe igr uf 6/), mit - Rohrkrft p d R π i π 8. - Ringflächenkrft, d der Innendurchmesser der ichtung gleich dem Innendurchmesser des Rohres ist min b) im Betriebszustnd beträgt die erforderliche Betriebsschrubenkrft + + B (9/), mit SB R B - erforderliche ichtkrft B p π d k υ (8/), mit - k, b, (Tb. 7/ für It) - υ, 5 für Weichdichtung B π, Berichtigungswert B, 6 für It bei C nch (Tb. 9/) SB , c) die estlegung der Einschrubkrft S für den Montgezustnd erfolgt nch riterien:. Sicheres Erreichen der kritischen Vorverformung (siehe Aufgbenteil ) S V Sicheres Abdichten im Betrieb S B SB, mit B,..., um Setz- und Vorspnnverluste zu berücksichtigen S, S us )

3 d) Whl des Schrubendurchmessers bei Ausnutzung der Streckgrenze - us der estigkeitsklsse 6.8 folgt die Streckgrenze R p, - us der Schrubenuslegung Schritt (siehe Schrubenskript /5) folgt für die Vordimensionierung des Schrubendurchmessers bei Ausnutzung der Streckgrenze durch die Vorspnnung ls Richtwert für die Auslegung S mx und σ M mx, 7 Rp, A S mx V, M mx A S mx M mx V S 96, 5,7 R,,,7 R,,,7 R,,,7 8 p p p S nch Schrubentbelle: M 5² (ber us. ormreihe), dher besser M6 57 ² e) Überprüfung der lächenpressung der ichtung ( ).77 V p, mit ichtungsfläche A π ( d d ) ( ) ( ) A i π p <, lächenpressung ist oky!.77,7 p 7 zul

4 Aufgbe : ür die drgestellte Gleitringdichtung ist die Höhe des ichtspltes h zu ermitteln, wenn die Leckge n der ichtung,5 Liter pro Stunde beträgt! Wie würde sich die Leckgemenge qulittiv verändern, wenn die ruckdifferenz n der ichtung im Rhmen der zulässigen Betriebsbedingungen der ichtung erhöht würde? Technische ten: ruckdifferenz (p p ) P mx br Betriebstempertur T o C Absolute Zähigkeit des Mediums η,8 x -5 s/m Wellendurchmesser d Innen ichtung d 6 Außen ichtung d

5 Lösung Aufgbe π h - nch (/) errechnet sich der Leckstrom us Q p, mit η b d + d mittlerem Gleitflächendurchmesser d d 6 - Gleitflächenbreite b - Umrechnung der Einheiten,5.6s 6 - Q,5 l h,6 s - p br, 5 -,8 s η,8 s m m h s Q η b,6 s,8 m 6,,6µ m π p π, π h ch Q p ist die Leckge direkt von der ruckdifferenz bhängig, d. h. eine η b Erhöhung des rucks ht uch eine Erhöhung der Leckge zur olge. em wirkt in geringem Mße die Erhöhung der Viskosität bei ruckerhöhung entgegen, llerdings ist dieser Effekt wesentlich geringer ls die Viskositätsänderung bei Temperturänderungen. 5

6 Aufgbe : ie lnschverbindung eines Mhlbehälters soll rechnerisch überprüft werden. ie Strtotherm Grfit ichtung des Behälters m lnsch verschließt diesen gsdicht und hält Temperturen bis 5 o C stnd. Auf den lnsch wirken zusätzlich äußere Betriebskräfte Rä, die durch Schwingungen und Tempertureinflüsse entstehen. er Mhlbehälter wird mit einem Betriebsüberdruck von p b, MP eingesetzt. Technische ten: Innendurchmesser d 5 Aussen ichtung d 55 Außendurchmesser d Schrubenloch d l 8 ichtungskennwert k x k 6 x b ichtungskennwert k,6 x b Berichtigungsfktor B,8 orrekturfktor Setzverluste B, Mntelwnddicke s 8 Hebelrm Schrubenkrft 8,5 lnschhöhe h 8 Hebelrm Schrubenkrft,5 lnschspnnung σ s icke lnschnstz s,5 / Sicherheitsbeiwert ν,5 äußere Rohrkr. im Betrieb Rä 5 ) Ermitteln Sie die erforderliche Vorspnnkrft V der Strtotherm Grfit ichtung! b) Ermitteln Sie die erforderliche Betriebsschrubenkrft für den Mhlbehälter! c) Welche Einschrubkrft ist in diesem Montgezustnd relevnt für einen sicheren Betrieb des Behälters? d) Berechnen Sie die in der lnschverbindung uftretenden Momente für den Einbuzustnd und den Betriebszustnd! e) Weisen Sie die estigkeit des lnsches im Schnitt A-A nch! 6

7 Lösung Aufgbe : ) Ermittlung der Vorspnnkrft V π d k (6/), mit di + d mittlerer ichtungsdurchmesser d d d i k b - [ ] V π b) Ermittlung der Betriebsschrubenkrft SB + + B (9/), mit R B - Rohrkrft unter Berücksichtigung der zusätzlichen äußeren Betriebskrft Rä p d R Rä + π i 5. +, π ( 5) Ringflächenkrft, d Innendurchmesser Rohr und ichtung gleich - erforderliche ichtkrft B p π d k υ (8/), mit d di k,6 b,6,6 - Sicherheit für Weichstoffdichtung υ, 5 B, π 5, SB , c) die estlegung der Einschrubkrft S für den Montgezustnd erfolgt nch riterien:. Sicheres Erreichen der kritischen Vorverformung (siehe Aufgbenteil ) S V Sicheres Abdichten im Betrieb S B SB, mit B, lt. Aufg. S, S 7. us ) d) Moment im lnsch im Einbuzustnd M r R R + V (/6), mit - R, d im Einbuzustnd noch keine äußeren Betriebskräfte (Tempertur, Schwingungen) uftreten 7

8 M r 5.89,5m. 5m Moment im Betriebszustnd M B R R + B + (/6), mit -, d Innendurchmesser Rohr und ichtung gleich M B 7.6,85m + 9.6,5m. 7m e) estigkeitsnchweis für den lnsch im Schnitt A-A - M σ S W (5/6), mit υ π W π ( d d d ) h + ( d + s ) ( 5 8) ( 8) + ( 5 +,5) (,5).6 - l s σ S und υ, 5 us Aufg. M.6,5 s M m > M r B.5m.7m ( 8) der lnsch erträgt die uftretenden Belstungen im Montge- und Betriebszustnd 8