Welche Anbaumasse hat ein ISO 5211 Flansch?
Kernaussage
ISO 5211 legt die Schnittstelle zwischen Schwenkantrieb und Ventil fest, und die Zahl in einer Bezeichnung wie F05 ist der Lochkreisdurchmesser in Millimetern: F05 sind 50 mm, F07 sind 70 mm, F10 sind 102 mm. Die Tabelle unten ist Tabelle 2 aus ISO 5211:2017, alle sechzehn Flanschtypen von F03 bis F100, mit Zentrierung, Schraubengewinde und Flanschhöhen. Zwei Angaben, die sonst getrennt gesucht werden, stehen ebenfalls in der Norm und hier: die Winkellage der Löcher, 45 Grad von F03 bis F16 und darüber anders, sowie die Bezeichnungsbuchstaben, wobei Y oder N die Zentrierung angibt und V, W, X, L, D oder H die Form des Antriebszapfens. Auch die maximalen Flanschmomente der Norm sind keine freistehende Zahl: sie setzen Schrauben ausschliesslich auf Zug bei 290 MPa und einen Reibwert von 0,2 an der Trennfuge voraus.
Flanschmasse, F03 bis F100
Masse in Millimetern, aus Tabelle 2 der ISO 5211:2017. Die Buchstaben folgen der Legende der Norm: d1 ist der kleinste Flanschdurchmesser, d2 die Zentrierung, d3 der Lochkreis, d4 das Schraubengewinde, n die Anzahl der Schrauben, Stiftschrauben oder Bolzen, und h1, h2 und h3 sind die Flanschhöhen.
| Flansch | d1 min | d2 | d3 Lochkreis | d4 Gewinde | n | h1 max | h2 min | h3 min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| F03 | 46 | 25 | 36 | M5 | 3 | 8 | 5 | 4 |
| F04 | 54 | 30 | 42 | M5 | 3 | 8 | 5 | 4 |
| F05 | 65 | 35 | 50 | M6 | 3 | 9 | 6 | 4 |
| F07 | 90 | 55 | 70 | M8 | 3 | 12 | 8 | 4 |
| F10 | 125 | 70 | 102 | M10 | 3 | 15 | 10 | 4 |
| F12 | 150 | 85 | 125 | M12 | 3 | 18 | 12 | 4 |
| F14 | 175 | 100 | 140 | M16 | 4 | 24 | 16 | 4 |
| F16 | 210 | 130 | 165 | M20 | 5 | 30 | 20 | 4 |
| F25 | 300 | 200 | 254 | M16 | 5 | 24 | 16 | 8 |
| F30 | 350 | 230 | 298 | M20 | 5 | 30 | 20 | 8 |
| F35 | 415 | 260 | 356 | M30 | 5 | 45 | 30 | 8 |
| F40 | 475 | 300 | 406 | M36 | 8 | 54 | 36 | 8 |
| F48 | 560 | 370 | 483 | M36 | 8 | 54 | 36 | 12 |
| F60 | 686 | 470 | 603 | M36 | 8 | 54 | 36 | 20 |
| F80 | 900 | 670 | 813 | M42 | 10 | 63 | 42 | 20 |
| F100 | 1200 | 870 | 1042 | M42 | 10 | 63 | 42 | 32 |
Die Norm verlangt d2 innerhalb der Durchmessertoleranz f8, gleichmässig verteilte und aussermittig gesetzte Löcher sowie Übereinstimmung mit ISO 273 für die Durchgangslöcher. Wird durchgeschraubt statt mit Stiftschrauben oder Schrauben, müssen die Durchgangslöcher eine Schraube der Grösse d4 aufnehmen.
Wo die Löcher sitzen
Gleichmässig verteilt ist nur die halbe Angabe. Die Norm legt auch die Winkellage fest, und die ist über den Bereich nicht dieselbe. Genau daran scheitert der Versuch, ein Lochbild von einem kleinen auf ein grosses Ventil zu übertragen.
| Flansch | Halbwinkel zum ersten Loch |
|---|---|
| F03 – F16 | 45° |
| F25 – F40 | 22,5° |
| F48 | 15° |
| F60 – F80 | 9° |
| F100 | 5,625° |
Wie eine Bezeichnung aufgebaut ist
Eine Flanschgrösse allein beschreibt die Schnittstelle nicht. Die Norm setzt die Bezeichnung aus drei Teilen zusammen, und die beiden Buchstaben nach dem Flanschtyp tragen Information, die ein Lochkreis nicht liefert.
| Stelle | Buchstabe | Bedeutung |
|---|---|---|
| Zentrierung | Y | Mit Zentrieransatz |
| N | Ohne Zentrieransatz | |
| Antrieb | V | Einfachkeil |
| W | Doppelkeil, 90 Grad | |
| X | Doppelkeil, 180 Grad | |
| L | Vierkant, parallel | |
| D | Vierkant, diagonal | |
| H | Flachkopf |
Der Unterschied zwischen L und D lohnt zweimal gelesen zu werden. Beide sind Vierkante derselben Grösse. Sie stehen um 45 Grad zueinander verdreht, bezogen auf den Flansch, und diese Lage bestimmt, wo das Ventil steht, wenn der Antrieb sein Hubende erreicht. Antrieb und Ventil können Flanschtyp, Lochkreis und Vierkantgrösse teilen und allein an diesem Buchstaben nicht zueinander passen.
Welche Schnittstelle die Norm meint
ISO 5211 deckt vier Anordnungen ab. Eine Spezifikation, die die Norm nennt, ohne zu sagen welche, lässt den folgenreichsten Teil offen.
- Direkte Schnittstelle. Der Schwenkantrieb wird an das Ventil geschraubt.
- Schnittstelle über Zwischenstück. Der Antrieb wird an ein Zwischenstück geschraubt, das Zwischenstück trägt das Ventil. Die Norm deckt die Fuge Antrieb zu Zwischenstück ab und endet dort.
- Direkt, mit Getriebe. Ein Mehrtourenantrieb und ein Schwenkgetriebe bilden zusammen den Schwenkantrieb, und diese Baugruppe wird an das Ventil geschraubt. Die Fuge zwischen Mehrtourenantrieb und Getriebe ist ISO 5210, nicht diese Norm.
- Über Zwischenstück, mit Getriebe. Dasselbe, über ein Zwischenstück.
Schwenk und Mehrtouren trennen sich auch über die Axialkraft
Die Definitionen der Norm unterscheiden die beiden nicht nur nach Umdrehungen, und die zweite Hälfte entscheidet, was die Schnittstelle aufnehmen muss.
| Begriff | Bewegung | Axialkraft |
|---|---|---|
| Schwenkantrieb | Eine Umdrehung oder weniger | Muss sie nicht aufnehmen |
| Mehrtourenantrieb | Mindestens eine Umdrehung | Kann sie aufnehmen |
Eine Schwenkschnittstelle ist eine Drehmomentfuge. Sie ist nicht für Axiallast ausgelegt, weshalb eine steigende Spindel oder alles, was auf den Zapfen drückt, auf die Mehrtourenseite der Familie gehört.
Worauf die Flanschmomente beruhen
Die Norm führt zu jedem Flanschtyp ein maximales Flanschmoment auf, und diese Zahlen sind an Bedingungen geknüpft, die in der Tabelle selbst nicht stehen. Sie sind auf der Grundlage von Schrauben ausschliesslich auf Zug, bei einer Spannung von 290 MPa und einem Reibwert von 0,2 an der Trennfuge abgeleitet.
Die Norm hält fest, dass jede Abweichung dieser Parameter das übertragbare Moment ändert. Sie weist ausserdem darauf hin, dass bei der Flanschwahl zusätzliche Momente aus Massenträgheit oder anderen Ursachen zu berücksichtigen sind, was den schnell schaltenden Antrieb an einem grossen Ventil betrifft.
Das Flanschmoment ist damit eine Eigenschaft der Fuge, nicht des Ventils. Zwei Ventile mit identischem F10 Anbau, mit unterschiedlichen Schrauben und unter unterschiedlichen Reibbedingungen verschraubt, übertragen nicht dasselbe Moment.
Was ISO 5211 nicht abdeckt
Der Anwendungsbereich ist enger als die Art, wie die Nummer in Spezifikationen benutzt wird, und drei Ausschlüsse zählen.
- Die Befestigung eines Zwischenstücks am Ventil liegt ausserhalb. Die Norm deckt Antrieb zu Ventil und Antrieb zu Zwischenstück ab. Wie dieses Zwischenstück am Ventil sitzt, ist nicht ihre Sache.
- Stellventile nach Vereinbarung. Einen Schwenkantrieb nach dieser Norm an ein Stellventil zu bauen, unterliegt einer Vereinbarung zwischen Lieferant und Besteller, statt unmittelbar abgedeckt zu sein.
- Der Mehrtourenanbau gehört zu ISO 5210. Treibt ein Mehrtourenantrieb ein Schwenkgetriebe an, ist die Fuge zwischen beiden die andere Norm.
Nichts in der Norm sagt etwas über das vom Ventil geforderte Moment, über Dauerfestigkeit oder darüber, ob der Anbau ins Gehäuse eingegossen oder als Konsole angeschraubt ist. Das wird anderswo entschieden und im unten verlinkten Beitrag über angetriebene Ventile in der Flüssigkeitskühlung behandelt.
Einen Anbau auf der Zeichnung lesen
Vier Angaben entscheiden, ob ein Antrieb auf ein Ventil passt, und nur eine davon ist die Flanschnummer.
- Flanschtyp. Zuerst d3 abgleichen, den Lochkreis. Die Nummer ist über weite Teile des Bereichs der Lochkreis in Millimetern, was eine schnelle Kontrolle erlaubt.
- Zentrierung. Y oder N. Ein Ventil mit Ausdrehung und ein Antrieb ohne Ansatz lassen sich verschrauben und zentrieren sich dann allein über die Schrauben.
- Antriebsform. V, W, X, L, D oder H, beim Vierkant zusätzlich die Schlüsselweite. L gegen D sind 45 Grad, die ein Lochkreis nicht verrät.
- Höhe. h1, h2 und h3 müssen freigehen, was das Ventil zwischen Gehäuse und Anbau trägt.
Häufige Fragen
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Referenzierte Normen: ISO 5211:2017, Industriearmaturen, Anschluss von Schwenkantrieben. Tabelle 2 für die Flanschmasse, Tabelle 3 für die Lochlagen, Abschnitt 4 für die maximalen Flanschmomente und Abschnitt 6 für die Bezeichnung. Die dort zitierten ISO 273 (Durchgangslöcher für Schrauben) und ISO 5210 (Anschluss von Mehrtourenantrieben) gelten mit.
Die Masse sind der veröffentlichten Norm entnommen und stehen hier zur Orientierung. Sie ersetzen die Antriebs- oder Ventilzeichnung eines bestimmten Produkts nicht, und Schraubenanzahl, Vorspannkraft und Zustand der Trennfuge liegen ausserhalb der Masstabelle, während sie entscheiden, was die Fuge tatsächlich überträgt.