Toestel onder druk - berekening voor afdichtingen

[DENNIS80]

Beste wetenschappers,

hopelijk kan iemand helpen met het volgende:

In een leidingdeel moet ik een flensverbinding monteren. Nu wil ik een formule opstellen waarbij ik zelf de diameter van de leiding, de afmetingen en specificatie van de afdichting invoer als ook de systeemdruk (bar) en de bevestigingsmiddelen (aantal en afmeting van bouten). Wat me nu nog ontbreekt in mijn formuleblad (excel) is de optredende kracht die de bouten moeten weerstaan als gevolg van de druk in deze leiding.

In mijn formule (die een redelijke benadering moet worden) neem ik het volgende mee,

* aantal bouten

* afmeting en sterkteklasse vd bout

* benodigde vlaktedruk van de afdichting (N/mm2)

* formule voor het bepalen van het aanhaalmoment welke volgt uit de benodigde voorspankracht in de bouten

deze benodigde voorspankracht bestaat uit de vereiste vlaktedruk op de afdichting plus de benodigde kracht om de druk/kracht in het leidingdeel te kunnen weerstaan.

Alleen de formule voor deze benodigde kracht ontbreekt me nog (druk en afmetingen zijn mijn bekende waardes).

Wie bied hulp of kan mijn benadering verbeteren????

Alvast bedankt

[Jan van de Velde]

mogelijk zie ik het véél te simpel, maar is de kracht die de bouten moeten weerstaan niet eenvoudigweg drukverschil binnen-buiten x doorsnede leiding x 2 ??

flenskracht 1592 keer bekeken

[Equations]

mogelijk zie ik het véél te simpel, maar is de kracht die de bouten moeten weerstaan niet eenvoudigweg drukverschil binnen-buiten x doorsnede leiding x 2 ??

Volgens mij niet maal 2.

De kracht die je naar links tekent moet worden gecompenseerd door de kracht naar rechts (anders versnelt het systeem). Echter, de spankracht in het stukje buis waar de flens op zit, is slecht net zo groot als één van deze twee krachten en niet de absolute som ervan, dus keer 2. Deze spankracht is de kracht die de bout minimaal aan moet kunnen.

Dus volgens mij:

doorstroomdoorsnede * drukverschil * 1 (en niet 2)

En DENNIS80, wat is vlaktedruk precies, naast de druk die de vloeistof of gas binnen houdt?

[DENNIS80]

Bedankt voor de reacties,

ik weet natuurlijk niet wat jullie dagelijkse bezigheden zijn, studie, techniek of iets dergelijks; ik zit in de wereld vol "toestellen onder druk", elektriciteitcentrales met hoge druk stoomketels en stoomturbines.

Terug mijn vraag: Een flensverbinding moet de krachten kunnen weerstaan die het gevolg zijn van de systeemdrukken (in mijn situaties van 1 bar tot 315 bar, van 10°C tot 575°C) maar de afdichting die tussen de twee flenzen geplaatst wordt heeft een bepaalde voorspanning nodig. Theoretisch stel ik me erbij voor dat als ik alleen rekening houd met de systeemdruk en daarop de voorspankracht loslaat om die druk bij elkaar te houden dan is de totale SOM vd krachten gelijk aan nul, en daarmee is er geen voorspankracht meer op de afdichting. Ga ik hier soms al de mist in om dit aan te nemen???

Vlaktedruk is de kracht op een mm2 of m2, bijvoorbeeld F/A. Voor ieder afdichtingsmateriaal is een vereiste vlaktedruk gegeven, bijv. 50N/mm2. Hieruit is eenvoudig uit te rekenen wat de totale kracht moet zijn op een gegeven oppervlak zodat de afdichting ook zijn werk doet (afdichten!!).

[Jan van de Velde]

ik weet natuurlijk niet wat jullie dagelijkse bezigheden zijn

Ik ben slechts eenvoudig vmbo-docent natuurkunde, geenszins diep ingevoerd in de wereld van technisch hogedrukjargon, met slechts wat praktische ervaring in de loop van decennia opgedaan aan voornamelijk irrigatie-leidingwerk.

Theoretisch stel ik me erbij voor dat als ik alleen rekening houd met de systeemdruk en daarop de voorspankracht loslaat om die druk bij elkaar te houden dan is de totale SOM vd krachten gelijk aan nul, en daarmee is er geen voorspankracht meer op de afdichting.

Ik stel me bij VOORspankracht voor de (veer)kracht die de bouten uitoefenen op de flens zolang die flens verder onbelast is. Ga aan je flens trekken, en de spankracht in de bouten loopt op. Zet je een bout handvast en ga je daarna de flens belasten, dan wordt de bout opgerekt (elasticiteitsmodulus van het materiaal) en zal je flens gaan lekken.

Verder denk ik dat die benodigde voorspankracht net als bij de bouten van de cilinderkop op een motorblok nodig is om te voorkomen dat de boel te los zou kunnen gaan zitten bij oplopende temperatuur of zo?

Vlaktedruk is de kracht op een mm2 of m2, bijvoorbeeld F/A.

Da's gewoon de definitie van druk in het algemeen. Maar is dat de druk tussen die de twee flensplaten op elkaar uitoefenen als quotiënt van de boutspankracht gedeeld door het flensoppervlak, of zit er tussen de flenzen nog een ring, waarvan het aan de leidinginhoud blootgestelde deel een bepaalde druk moet kunnen weerstaan?

[DENNIS80]

Inmiddels heb ik het gevonden, "Regels voor Toestellen Onder Druk" (zeg maar Stoomwezen-wet) heeft de uitkomst geboden.

Zijn behoorlijk wat punten om in de berekening mee te nemen,

F1 Langskracht in het leidingdeel agv systeemdruk

F2 Kracht door inwendige druk (heeft te maken met de afdichtvlakken buiten de nominale leidingdoorlaat)

F3 Pakkingkracht

F3m1 Montagekracht tbv pakking

F3m2 Montagekracht noodzakelijk om de afdichting te doen functioneren

De grootste van F3m wordt gebruikt en verdeelt over het aantal bouten.

Met de formule Ma = Fv * (0,16 * p + μg * 0,58 * d.2 + (Dkm / 2) * μk)

Krijg je vervolgens het benodigde aanhaalmoment van de bout.

.... Dit is een korte samenvatting van deze berekening, details moet ik toch gaan verwijzen naar RtoD D0701.

[Jan van de Velde]

Ma = Fv * (0,16 * p + μg * 0,58 * d.2 + (Dkm / 2) * μk)

kun je nog eens melden op welke grootheden en constanten deze symbolen betrekking hebben?

[DENNIS80]

Ma = Fv * (0,16 * p + μg * 0,58 * d.2 + (Dkm / 2) * μk)

Ma = aanhaalmoment (Nm)

Fv = benodigde voorspankracht in de bout (N)

p = spoed van schroefdraad (mm)

μg = wrijvingscoefficient in de schroefdraad

d2 = kerndiameter in de bout (mm)

Dkm = 1,3 x boutdiameter (benadering voor aanligvlak moer-boutgat) (mm)

μk = wrijvingscoefficient in het aanligvlak moer/flens

Dit is een vereenvoudigde maar zeer werkbare formule....