Die Anforderungen an die Dichtheit von Flanschverbindungen steigen kontinuierlich. Ob in der Chemie, Petrochemie oder Energiewirtschaft – Betreiber müssen sich auf sichere, nachweislich berechnete und dokumentierte Verbindungen verlassen können.
Die DIN EN 1591-1 bildet hierfür seit Jahren die rechnerische Grundlage. Doch in der Praxis zeigen sich Grenzen: reale Bauteiltoleranzen, Materialverhalten oder Montagebedingungen lassen sich nur bedingt abbilden.
Genau hier setzt der „DIN EN 1591-1 PLUS“-Ansatz von KLINGER Kempchen an – eine konsequente Weiterentwicklung des Regelwerks, die den Bogen zwischen Norm, Realität und Anwenderpraxis schlägt.
1. Hintergrund: Was die DIN EN 1591-1 regelt
Die DIN EN 1591-1 beschreibt die Berechnung von Schraubenverbindungen mit Flansch und Dichtung unter Berücksichtigung von Druck, Temperatur, Dichtungskennwerten und Montageparametern.
Sie legt fest, welche Kräfte notwendig sind, um eine definierte Dichtheit zu erreichen, ohne dass Schrauben, Flansch oder Dichtung unzulässig beansprucht werden.
Die Norm wurde mehrfach überarbeitet:
- 2009: Einführung einer strukturierten, rechnergestützten Vorgehensweise
- 2014: Anpassungen bei der Flanschbeanspruchung und Lastverteilung
- Entwurf 2021: stärkere Berücksichtigung realer Dichtungskennwerte und Dichtheitsanforderungen
Doch auch diese Entwicklungen greifen in der Praxis oft zu kurz. Insbesondere bei metallischen Dichtungen, nichtlinearen Verformungen oder Lastfällen wie Temperaturgradienten wird deutlich: die Norm allein liefert nicht alle Antworten.
2. Warum „PLUS“? – Die Motivation hinter der Erweiterung
KLINGER Kempchen hat in seiner täglichen Ingenieurpraxis festgestellt, dass viele reale Anwendungen außerhalb der Grenzen der Norm liegen – etwa durch:
- abweichende Geometrien,
- plastische Verformungen an Flansch und Dichtung,
- zusätzliche Lasten durch Rohrspannungen,
- oder nichtlineares Dichtungsverhalten bei hohen Flächenpressungen.
Um hier dennoch verlässliche, nachvollziehbare Berechnungen zu ermöglichen, wurde der Ansatz DIN EN 1591-1 „PLUS“ entwickelt.
Er basiert auf der Norm, geht aber einen entscheidenden Schritt weiter:
Er integriert erweiterte Berechnungsmethoden, realistische Materialmodelle und ein praxisnahes Klassifikationssystem.
3. Technische Erweiterungen im Überblick
Themenfeld | Erweiterung im „PLUS“-Ansatz | Nutzen für Anwender |
|---|---|---|
| Flächenpressung & Materialverhalten | Berücksichtigung plastischer Deformationen und Spannungsumlagerungen | Realistischere Bewertung metallischer Dichtungen |
| Leckagesicherheit | Integration erweiterter Dichtungskennwerte (inkl. Gasleckagemessung) | Nachweis der TA-Luft-Konformität möglich |
| Bauteilplastifizierung | Bewertung von zulässigen plastischen Bereichen an Flansch und Schrauben | Erhöhung der Betriebssicherheit bei Grenzlasten |
| Lastfälle & Temperaturverhalten | Erweiterte Simulation von Montage-, Betriebs- und Prüfzuständen | Reduzierung von Montagefehlern |
| Schraubenanzugsmoment | Anpassung an reale Montagebedingungen und Reibwerte | Praxistaugliche Montagevorgaben |
4. Das Klassifikationsmodell: „Quality Group“ & „Safety Class“
Eines der Kernstücke des „PLUS“-Ansatzes ist das Ampellogik-System zur Bewertung der Berechnungsergebnisse.
Hierbei werden zwei zentrale Dimensionen unterschieden:
- Quality Group – beschreibt die Qualität der Berechnung
(z. B. A, B, C … je nach Datenlage und Modellpräzision) - Safety Class – bewertet die Betriebssicherheit der Verbindung
(z. B. „niedrig“, „mittel“, „hoch“ je nach Ausfallfolgen)
In einer kombinierten Matrix ergibt sich eine farbliche Bewertung (grün – gelb – rot), die dem Anwender unmittelbar zeigt, ob die gewählte Flanschverbindung ausreichend sicher und belastbar ist.
5. Vergleich der Berechnungsansätze
KLINGER Kempchen hat in zahlreichen Projekten die verschiedenen Berechnungsgrundlagen verglichen:
| Berechnungsansatz | Charakteristik | Ergebnis/Trend |
|---|---|---|
| DIN EN 1591-1 (2009) | Konservativ, begrenzte Bauteilauslastung | Oft hohe Schraubenkräfte notwendig |
| DIN EN 1591-1 (2014) | Anpassung an realistischere Flanschbeanspruchung | Teilweise geringere Schraubenkräfte |
| VCI-Leitfaden | Stark vereinfachter Ansatz, praxisorientiert | Wenig konservativ, teils unsichere Randbedingungen |
| KLINGER Kempchen DIN EN 1591-1 „PLUS“ | Normkonform + praxisnah erweitert | Sichere, nachvollziehbare und anwendungsoptimierte Ergebnisse |
6. Kritische Betrachtung des VCI-Leitfadens
Der VCI-Leitfaden (Verband der Chemischen Industrie) bietet eine vereinfachte Methode zur Berechnung von Flanschverbindungen – mit dem Ziel, eine pragmatische Handhabung zu ermöglichen.
KLINGER Kempchen sieht darin jedoch kritische Schwachstellen:
- Vereinfachte Annahmen zur Schraubenbelastung
- Fehlende Abbildung plastischer Effekte
- Keine ausreichende Bewertung metallischer Dichtungen
- Keine direkte Nachvollziehbarkeit gegenüber der DIN EN 1591-1
Für einfache Standardverbindungen kann der Leitfaden sinnvoll sein.
In sicherheitsrelevanten Anwendungen – etwa TA-Luft- oder H₂-Service – liefert er jedoch nicht die notwendige Genauigkeit.
Hier bietet der „PLUS“-Ansatz eine vollwertige, aber praxisgerechte Berechnungsalternative.
7. Anwendung in der Praxis
Die Ingenieure von KLINGER Kempchen setzen DIN EN 1591-1 „PLUS“ im Rahmen ihrer Berechnungs- und Beratungsdienstleistungen ein – etwa bei:
- der Neuauslegung und Optimierung bestehender Flanschverbindungen,
- Leckageanalysen und TA-Luft-Nachweisen,
- der Bewertung von metallischen Dichtsystemen,
- und der Entwicklung individueller Montagerichtlinien.
Dabei werden die Ergebnisse transparent dokumentiert und mit Empfehlungen für Montage, Material und Dichtungsdesign kombiniert.
Kunden profitieren von nachvollziehbaren Berechnungen und praktisch umsetzbaren Lösungen – ein wichtiger Beitrag zu Betriebssicherheit und Anlagenverfügbarkeit.
8. Vorteile des „PLUS“-Ansatzes
✅ Normkonformität zur DIN EN 1591-1
✅ Erweiterte Anwendbarkeit auf komplexe Dichtungssysteme
✅ Realistische Bewertung durch plastisches Materialverhalten
✅ Visualisierte Sicherheitsbewertung durch Ampellogik
✅ Einheitliche Bewertungsbasis für Engineering, Service und Betreiber
✅ Nachweisbar TA-Luft-konforme Berechnungen
9. Fazit: Normkonform – aber praxisnäher
Mit DIN EN 1591-1 „PLUS“ schafft KLINGER Kempchen eine Brücke zwischen Norm und Realität.
Der Ansatz vereint die wissenschaftliche Präzision der Norm mit den praktischen Anforderungen aus Anlagenbau, Instandhaltung und Betrieb.
Für Anwender bedeutet das: mehr Sicherheit, mehr Transparenz, mehr Effizienz.
Wer seine Flanschverbindungen rechnerisch absichern möchte – insbesondere in anspruchsvollen Anwendungen – findet in DIN EN 1591-1 „PLUS“ einen verlässlichen, modernen Standard der nächsten Generation.
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