Aufgabenstellung und Berechnungsziel
Das Modul RING führt den Festigkeitsnachweis von Doppelmantelanschlüssen an Behältern nach TGL 32903/22 (Ausgabe 1983-11). Berechnet werden einfach zu fertigende Ring- und Kegelanschlüsse, mit denen der Doppelmantel an den Behältergrundkörper angebunden wird — in den Varianten U-förmiger Mantel mit Ringanschluss (Bilder 6a–6d), U-förmiger Mantel mit Kegelanschluss (Bilder 5a–5d) sowie zylindrischer Mantel mit Ring- oder Kegelanschluss.
Doppelmantelanschlüsse berechnen zu müssen, ist Alltag im Apparatebau von Rühr- und Prozessbehältern: Der Heiz- oder Kühlmantel steht unter eigenem Berechnungsdruck, und der Anschlussring bzw. -kegel muss die Druck- und Randkräfte zwischen Behälterwand und Mantel übertragen. Das Modul ermittelt dazu aus Berechnungsüberdruck, Werkstoffkennwerten mit Sicherheitsbeiwerten für Betrieb und Prüfung, Zuschlägen für Korrosion und Wanddickenunterschreitung sowie Schweißnahtwertigkeiten die zulässigen Spannungen und weist die ausgeführte Breite und Höhe des Anschlussrings über bezogene Größen (bezogener Druck, geometrischer Ringparameter, bezogenes Belastungsmoment) nach.
Die TGL 32903/22 ist ein Regelwerk der ehemaligen DDR und heute zurückgezogen; sie bleibt für die Nachrechnung von Bestandsapparaten und als bewährtes Berechnungsverfahren für diese speziellen, in westlichen Regelwerken kaum explizit behandelten Anschlussgeometrien relevant. Für Neuauslegungen ist die Einbindung in das jeweils geltende Regelwerk (z. B. AD 2000 oder EN 13445) mit dem Sachverständigen abzustimmen.
Regelwerk und Berechnungsbasis: TGL 32903/22: 1983-11
So läuft die Berechnung ab
- Bauform und Geometrie wählen: Festgelegt werden Mantelform (U-förmig oder zylindrisch) und Anschlussart (Ring oder Kegel) entsprechend den Bildern der TGL sowie die Abmessungen: ausgeführte Breite und Höhe des Anschlussrings, Durchmesserverhältnisse von Behälter und Mantel.
- Lastfälle und Drücke definieren: Für Betrieb und Prüfung werden Berechnungsüberdruck bzw. absoluter Berechnungsdruck des Mantelraums angesetzt; beide Lastfälle werden mit ihren jeweiligen Sicherheitsbeiwerten getrennt nachgewiesen.
- Werkstoffkennwerte und zulässige Spannungen: Für Anschlussring, Doppelmantel und Behälterwand werden die Werkstoffe mit ihren Festigkeitskennwerten bei Berechnungstemperatur hinterlegt; Division durch die Sicherheitsbeiwerte für Betrieb und Prüfung liefert die zulässigen Spannungen der Bauteile.
- Zuschläge und Schweißnahtwertigkeit: Korrosionszuschlag und Wanddickenunterschreitung werden je Bauteil zur Summe der Zuschläge zusammengefasst; die Schweißnahtwertigkeiten der Rund- und Radialnähte gehen als rechnerische Wertigkeit in die Tragfähigkeit der Verbindung ein.
- Nachweis über bezogene Größen: Aus bezogenem Druck, geometrischem Ringparameter und bezogenem Belastungsmoment wird die Beanspruchung des Anschlussrings ermittelt und mit der zulässigen Spannung verglichen; zusätzlich werden Schweißnahtdicke und bezogene Ringhöhe gegen die Anforderungen der TGL geprüft.
Eingabegrößen
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Temperatur | T | °C |
| Berechnungsdruck, absolut | p1a p2a | bar |
| Berechnungsdruck, absolut | p1a p2a | bar |
| Berechnungsüberdruck | p1 p2 | MPa(p) |
| Berechnungsüberdruck | p1 p2 | MPa(p) |
| Innendurchmesser | D1 D2 | mm |
| Innendurchmesser | D1 D2 | mm |
| Durchmesserverhältnis | D2/D1 | – |
| Kegelanschlusswinkel | α | ° |
| Eingesetzter Werkstoff | Nr | – |
| Ausgeführte Wanddicke | s1 s2 | mm |
| Ausgeführte Wanddicke | s1 s2 | mm |
| Wanddickenverhältnis | s2/s1 | – |
| Verhältnis | s1/D1 | – |
| Verhältnis | s2/D2 | – |
| Ausgeführte Höhe des Anschlussringes | h0 | mm |
| Zulässiger Überdruck im Doppelmantel | [p2] | MPa(p) |
| Zulässige Spannung des Anschlussringes | σ0 | N/mm² |
| Zulässige Spannungen | σ1 | N/mm² |
| Zulässige Spannungen | σ2 | N/mm² |
| Summe der Zuschläge | cM cM | mm |
| Bezogene Ringhöhe | H | mm |
| Schweißnahtwertigkeit Rundnaht, Behälter | φT1 | – |
| Schweißnahtwertigkeit Rundnaht, Mantel | φT2 | – |
Berechnungsergebnisse
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| linke Seite von Gleichung (36) | ≤ | – |
| rechte Seite von Gleichung (36) | ≤ | – |
Berechnungsoptionen
Anschluss nach Bild
1 · 2
Häufige Fragen
Darf ich nach TGL 32903/22 noch neue Apparate auslegen?
Die TGL-Normen sind mit der deutschen Einheit zurückgezogen worden und keine harmonisierten Regelwerke im Sinne der Druckgeräterichtlinie. Für Neuapparate dient die TGL-Rechnung als bewährtes, physikalisch fundiertes Verfahren, dessen Anwendung als 'sonstiges anerkanntes Regelwerk' mit der benannten Stelle bzw. dem Sachverständigen abzustimmen ist. Für die Nachrechnung und Bewertung von Bestandsapparaten aus DDR-Produktion ist sie das originäre und passende Regelwerk.
Worin unterscheiden sich Ring- und Kegelanschluss praktisch?
Der Ringanschluss verbindet Mantel und Behälterwand über einen ebenen Kreisringquerschnitt — einfach zu fertigen, aber biegebeansprucht, weshalb Breite und Höhe des Rings nachzuweisen sind. Der Kegelanschluss überführt den Mantel über ein konisches Übergangsstück in die Behälterwand; er leitet die Kräfte membranartiger ein, benötigt aber eine Drückarbeit bzw. konische Fertigung. Die TGL deckt beide Formen jeweils für U-förmige und zylindrische Mäntel ab.
Warum wird der Prüfzustand separat nachgewiesen?
Beim Druckversuch wirkt der Prüfdruck bei Umgebungstemperatur, dafür mit reduziertem Sicherheitsbeiwert gegen die Streckgrenze bei Raumtemperatur. Je nach Werkstoff und Berechnungstemperatur kann der Prüfzustand trotz der milderen Sicherheiten bemessungsrelevant werden — insbesondere wenn der Mantelraum einzeln oder gegen den evakuierten Innenraum abgedrückt wird. Deshalb führt das Modul beide Nachweise mit eigenen Sicherheitsbeiwerten.
Welche Rolle spielt die Schweißnahtwertigkeit am Anschlussring?
Die Anschlussnähte übertragen die gesamten Mantelkräfte in die Behälterwand. Die Schweißnahtwertigkeit bewertet Nahtart und Prüfumfang; die rechnerische Wertigkeit reduziert die ansetzbare Tragfähigkeit entsprechend. Zusätzlich ist die ausgeführte Schweißnahtdicke nachzuweisen — eine zu dünne Kehlnaht am Ring ist eine typische Schwachstelle solcher Konstruktionen.