Aufgabenstellung und Berechnungsziel
Das Modul 12516A berechnet runde Flansche an Armaturengehäusen nach DIN EN 12516-2, dem Regelwerk für die Gehäusefestigkeit von Industriearmaturen aus Stahl. Erfasst werden Vorschweißflansche, Aufschweißflansche und Losflansche als Verbindungselemente von Gehäusen unter Innendruck. Wer einen Armaturenflansch nach DIN EN 12516-2 berechnen will, weist damit nach, dass die Flanschquerschnitte die Momente aus Schrauben- und Dichtungskräften in allen Lastzuständen aufnehmen können.
In der Praxis wird der Nachweis bei der Auslegung von Ventil-, Schieber- und Klappengehäusen gebraucht: bei der Neukonstruktion, bei der Nachrechnung vorhandener Gehäuse für geänderte Druck-/Temperaturstufen und bei der Ermittlung des maximal zulässigen Drucks eines vorhandenen Flansches. Die Methode entspricht dem klassischen Momente-Widerstands-Konzept: Aus den Hebelarmen der angreifenden Kräfte werden Biegemomente gebildet und den Flanschwiderständen in den maßgebenden Querschnitten gegenübergestellt.
Das Modul ermittelt dazu die geometrischen Hilfsgrößen wie den reduzierten Schraubenlochdurchmesser, die doppelte Flanschbreite und die mittlere Wanddicke sowie die Hebelarme für Betriebs-, Prüf- und Einbauzustand.
Regelwerk und Berechnungsbasis: DIN EN 12516-2: 2022-08
Berechnungsumfang
- Runde Flansche
- Grundkörper
So läuft die Berechnung ab
- Grundkörper und Berechnungsziel wählen: Zunächst wird festgelegt, ob eine Nachrechnung der Flanschgeometrie oder die Ermittlung des maximal zulässigen Drucks erfolgen soll, und der zugehörige Grundkörper (Vorschweißflansch, Aufschweißflansch oder Losflansch) ausgewählt.
- Geometrie erfassen: Die Flanschabmessungen werden eingegeben; daraus bestimmt das Modul abgeleitete Größen wie den reduzierten Schraubenlochdurchmesser, die doppelte Flanschbreite und die mittlere Wanddicke des Ansatzes.
- Hebelarme bestimmen: Für die Querschnitte I-I und II-II werden die Hebelarme der Schrauben- und Dichtungskräfte im Betriebs- und Prüfzustand sowie der Hebelarm für den Einbauzustand berechnet.
- Momente und Flanschwiderstände vergleichen: Aus Kräften und Hebelarmen ergeben sich die Biegemomente in den maßgebenden Querschnitten. Diese werden den vorhandenen Flanschwiderständen gegenübergestellt; die Festigkeitsbedingung ist erfüllt, wenn der vorhandene Widerstand den erforderlichen in jedem Lastzustand erreicht.
Eingabegrößen
| Größe | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Erforderliche Wanddicke | e0 | mm |
| Außendurchmesser | da | mm |
| Festigkeitskennwert (Betrieb) | K | N/mm² |
| Sicherheitsbeiwert (Betrieb) | S | – |
| Wertigkeit der Schweißnaht | kC | – |
| Zuschlag für Wanddickenunterschreitung | c1 | mm |
| Korrosions- / Abnutzungszuschlag | c2 | mm |
| Ausgeführte Wanddicke | en | mm |
| Winkel | φ | ° |
| Probedruck | p' | MPa(p) |
| Eckschweißung | Eckschweißung | – |
| Verhältnis | (e-c1-c2)/do | – |
| Berechnungsdruck | p | MPa(p) |
| Sicherheitsbeiwert (Probe) | S' | – |
| Festigkeitskennwert (Probe) | K' | N/mm² |
| Erforderliche Wanddicke (Betrieb) | e0B | mm |
| Erforderliche Wanddicke (Probe) | e0P | mm |
| Krümmungsradius | r | mm |
| Abklinglänge außerhalb der Krempe | x | mm |
| Werkstoff | WNr | – |
| Zulässige Spannung | f f' | N/mm² |
| Berechnungstemperatur | T | °C |
| Verhältnis | do/di | - |
| Zulässige Spannung | f f' | N/mm² |
Berechnungsoptionen
Eckschweißung
Nein · Ja
Lastfall
Betrieb · Prüfung
Bei Einbau: Immer zulässige Spannung für Probe verwenden?
Nein · Ja
Rating Tabelle erstellen J/
Ja · Nein
Dichtung im Kraftnebenschluss?
Nein · Ja
Berechnung von
Gehäuse unter vorwiegend ruhender Beanspruchung · Runde Flansche
Auswahl Grundköper
Zylindrischer Grundkörper ohne Ausschnitte · Kugelige Grundkörper ohne Ausschnitte · Grundkörper mit Ovalquerschnitten ohne Ausschnitte · Kegelförmige Grundkörper ohne Ausschnitte · Grundkörper mit Vierkantquerschnitten ohne Ausschnitte · Grundkörper mit Abzweig nach 7.2.3
Auswahl Flansch
Vorschweißflansche mit konischem Ansatz · Aufschweiß- und Integralflansche · Innenliegende Aufschweißflansche · Losflansche
Häufige Fragen
Worin unterscheidet sich die Flanschberechnung nach DIN EN 12516-2 von der nach DIN EN 1591-1?
DIN EN 12516-2 verwendet ein vergleichsweise einfaches Momente-Widerstands-Verfahren speziell für Armaturengehäuse, das ohne Iteration auskommt und keine Dichtheitsklassen nachweist. DIN EN 1591-1 ist ein iteratives Kraft-Verformungs-Verfahren für Flanschverbindungen mit Dichtheitsnachweis. Für Gehäuseflansche von Armaturen ist das Verfahren der DIN EN 12516-2 das zugeschnittene Regelwerk.
Welche Flanschbauarten deckt das Modul ab?
Vorschweißflansche, Aufschweißflansche und Losflansche an runden Gehäusen unter Innendruck. Ovale und rechteckige Flansche sowie selbstdichtende Verschlüsse werden im Schwestermodul 12516B nach denselben Normabschnitten behandelt.
Warum werden mehrere Querschnitte (I-I und II-II) nachgewiesen?
Beim Vorschweißflansch kann sowohl der Übergang zum Ansatz (Querschnitt I-I) als auch der geschwächte Querschnitt durch die Schraubenlöcher (II-II) maßgebend werden. Die Norm verlangt deshalb den Momentenvergleich in beiden Querschnitten, jeweils für Betrieb, Prüfung und Einbauzustand; das ungünstigste Verhältnis bestimmt die Auslastung.
Was bedeutet der reduzierte Schraubenlochdurchmesser?
Die Schraubenlöcher schwächen den Flanschring nicht in voller Größe, weil das Material zwischen den Löchern mitträgt. Die Norm setzt deshalb einen rechnerisch reduzierten Lochdurchmesser an, der von Lochdurchmesser und Teilung abhängt und in den Flanschwiderstand des Querschnitts II-II eingeht.