Flansche mit innenliegender Dichtung – Implementierung und Vergleich verschiedener Berechnungsmethoden

Abstract

Die folgende Arbeit befasst sich mit der Erstellung einer Softwarelösung zur Flanschberechnung für den Einsatz in der Lehre. Ziel ist es, Studierenden aktuelle Normen und Berechnungsverfahren zur Auslegung von Flanschverbindungen anhand von Leckageraten und Verformungsverhalten näherzubringen. Im Rahmen der Arbeit wurde ein Konzept erstellt, welches es ermöglicht die Normen EN 13445-3 Kapitel 11, EN 13445-3 Anhang G und EN 1591-1 in einer modularen Softwarelösung zusammenzuführen. Die entwickelte Software FlanschApp ist in Python programmiert mit einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) auf Basis von HTML und Flask. Das Backend wurde objekt- orientiert umgesetzt, und für jede Norm eigene Klassen und Methoden erstellt. Es wurde versucht die Methoden möglichst gleich den Kapiteln der Normen abzubilden. Die Datenverwaltung für Werte, Formeln und Dichtungsdaten wurde mittels JSON-Dateien realisiert. Der Programmablauf umfasst die Eingabevalidierung, Berechnung, Ergebnisprüfung und Berichtserstellung. Die Berichterstellung erfolgt mit einem LTEX-Tamplate und beinhaltet alle Eingabewerte und Berechnungsabläufe. Zusätzlich werden Dichtungskraftverläufe und Flanschzeichnungen generiert. Für die Validierung der Software wurden Vergleichsberechnungen mit kommerziellen Programmen durchgeführt. Abschließend erfolgt die Einbindung der Software in den Lehrbetrieb und eine Evaluation durch Studierende. Die Arbeit schließt mit einem Ausblick auf mögliche Erweiterungen und Verbesserungen der Softwarelösung ab.

The following thesis deals with the development of a educational software solution for flange calculation. The goal is to familiarize students with current standards and calcula- tion methods for the design of flange connections based on leakage rates and deformation behavior. As part of the thesis, a concept was developed that enables the integration of the standards EN 13445-3 Chapter 11, EN 13445-3 Annex G, and EN 1591-1 into a modular software solution. The developed software, FlanschApp, is a Python-based application featuring a graphi- cal user interface (GUI) built with HTML and Flask. The backend was implemented using object-oriented programming, with separate classes and methods created for each standard. The methods were designed to closely follow the structure of the respective chapters in the standards. Data management for values, formulas, and gasket data was implemented using JSON files. The program workflow includes input validation, calculation, result verification, and re- port generation. The reports are generated using a LTEX template and include all input values and calculation steps. Additionally, gasket force diagrams and flange drawings are generated. To validate the software, comparative calculations were performed using commercial pro- grams. Finally, the software is integrated into teaching activities and evaluated by stu- dents. The thesis concludes with an outlook on possible extensions and improvements of the software solution.