1、Februar 2006DEUTSCHE NORM Normenausschuss Chemischer Apparatebau (FNCA) im DINPreisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 23.020.30!,b_0“9636013www.din.deDD
2、IN EN 13923Fadengewickelte Druckbehlter aus textilfaserverstrktenKunststoffen Werkstoffe, Konstruktion, Herstellung und Prfung;Deutsche Fassung EN 13923:2005Filament-wound FRP pressure vessels Materials, design, manufacturing and testing;German version EN 13923:2005Rcipients sous pression en PRV par
3、 enroulement filamentaire Matriaux, conception, fabrication et essais;Version allemande EN 13923:2005Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlinwww.beuth.deGesamtumfang 40 SeitenaDIN EN 13923:2006-02 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (EN 13923:2005) wurde vom Technischen Komite
4、e CEN/TC 210 GFK-Tanks und Behlter“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN (Deutschland) gehalten wird. Im DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. war hierfr der Gemeinschaftsausschuss 210 Behlter und Apparate aus GFK“ des Normenausschusses Chemischer Apparatebau (FNCA) zustndig. EUROPISCHE NORM EUR
5、OPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN 13923 November 2005 ICS 23.020.30 Deutsche Fassung Fadengewickelte Druckbehlter aus textilfaserverstrkten Kunststoffen Werkstoffe, Konstruktion, Herstellung und Prfung Filament-wound FRP pressure vessels Materials, design, manufacturing and testing Rcipients sous pr
6、ession en PRV par enroulement filamentaire Matriaux, conception, fabrication et essais Diese Europische Norm wurde vom CEN am 22. September 2005 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denendieser Europis
7、chen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiz
8、iellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mi
9、tglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland,Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Schweden, derSchweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien,
10、der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. Management-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2005 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN 13923:2005 DE
11、UROPISCHES KOMITEE FR NORMUNGEUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATIONCOMIT EUROPEN DE NORMALISATIONEN 13923:2005 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung.3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen4 3 Begriffe .4 4 Symbole und Abkrzungen 6 5 Allgemeines7 6 Werkstoffe 7 6.1 Allgemeines7 6.2 Ausgan
12、gswerkstoffe .8 6.3 Chemische Bestndigkeit .8 6.4 Kennwerte fr Berechnungen 8 7 Konstruktion.9 7.1 Allgemeines9 7.2 Berechnungsbeiwert .10 7.3 Zulssige Dehnung12 7.4 Spannungsresultierende.12 8 Konstruktionsberechnung, Verfahren A .14 8.1 Allgemeines14 8.2 Berechnungen14 8.3 Baumusterprfung.15 9 Kon
13、struktionsberechnung, Verfahren B .16 9.1 Berechnung16 10 Konstruktionsunterlagen 18 11 Herstellung .18 11.1 Fadenwicklung.18 11.2 Schutzschichten 19 11.3 Herstellungsspezifikationen.20 12 Abnahmeprfung.20 12.1 Allgemeines20 12.2 Abnahmeprfung fr fadengewickelte Behlter.20 12.3 Hydrostatische Druckp
14、rfung22 12.4 Prfbericht22 Anhang A (normativ) Fertigung fadengewickelter Flachproben23 Anhang B (informativ) Laminattheorie25 Anhang C (normativ) Extrapolationsverfahren fr Zeitstandverhalten .31 Anhang D (informativ) Berechnungsbeispiel .34 Anhang ZA (informativ) Zusammenhang zwischen dieser Europi
15、schen Norm und den grundlegenden Anforderungen der EG-Richtlinie 97/23/EG 37 Literaturhinweise 38 EN 13923:2005 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (EN 13923:2005) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 210 GFK Tanks und Behlter“ er-arbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Diese Europische Norm m
16、uss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Mai 2006, und etwaige entgegenstehende nationale Normen ms-sen bis Mai 2006 zurckgezogen werden. Dieses Dokument (EN 13923:2005) fllt unter die Druckgerterichtlinie (DGRL
17、) und enthlt wesentliche Anforde-rungen dieser EG-Richtlinie. Fr den Zusammenhang mit EU-Richtlinien siehe informativen Anhang ZA, der Bestandteil dieses Dokuments ist. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische N
18、orm zu bernehmen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frank-reich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, ster-reich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Ver-einigte
19、s Knigreich und Zypern. Einleitung Dieses Dokument legt zwei Konstruktionsverfahren fr fadengewickelte GFK-Druckbehlter fest. In diesem Doku-ment wird bei der Berechnung der Festigkeit und Steifigkeit der Schale lediglich die Wicklung bercksichtigt. Verfahren A beschreibt die Berechnung der Verstrku
20、ng der Zylinderschale und der Kalotten auf der Grundlage der Vernetzungstheorie. Die Konstruktion ist durch eine Baumusterprfung zu verifizieren. Vefahren B beschreibt die Berechnung der Verstrkung der Zylinderschale und der Kalotten auf der Grundlage der Laminattheorie. Fr die Konstruktion und Hers
21、tellung von fadengewickelten GFK-Druckbehltern kommen eine Vielzahl unter-schiedlicher Werkstoffe, wie Harze, Thermoplaste und Verstrkungsfasern in Betracht. Es wird vorausgesetzt, dass Behlter nach diesem Dokument nur von Herstellern und Personen gefertigt werden, die fachkundig und ent-sprechend a
22、usgerstet sind, um alle Anforderungen zu erfllen, und die dabei Werkstoffe fachkundiger und erfah-rener Hersteller verwenden. Dieses Dokument legt Spannungs- und Dehngrenzen sowie die Anforderungen fr die Abnahmeprfung fest. EN 13923:2005 (D) 4 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument enthlt Anforderunge
23、n fr die Konstruktion, einschlielich Ausgangswerkstoffe, Berechnung, Herstellung, einschlielich Verbundwerkstoffe sowie die Prfung von fabrikmig hergestellten oberirdischen GFK-Druckbehltern mit Schutzschicht, mit ausschlielich multidirektionaler Fadenwicklung zur Lagerung und Verarbei-tung von Flui
24、den. Dieses Dokument behandelt Behlter fr den Betrieb mit einem Druck unter 20 MPa und Temperaturen zwischen 30 C und 120 C. Nicht in diesem Dokument enthalten sind Transport- und Doppelmantelbehlter sowie Behlter unter negativem Druck, Behlter, bei denen Explosionsgefahr besteht oder bei deren Vers
25、agen Radioaktivitt freigesetzt werden kann. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verwei-sungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommene
26、n Dokuments (einschlielich aller nderungen). EN 13121-1:2003, Oberirdische GFK-Tanks und -Behlter Teil 1: Ausgangsmaterialien Annahme- und An-wendungsbedingungen EN 13121-2:2003, Oberirdische GFK-Tanks und -Behlter Teil 2: Verbundwerkstoff Chemische Widerstands-fhigkeit prEN 13121-3:2004, Oberirdisc
27、he GFK-Tanks und -Behlter Teil 3: Auslegung und Herstellung EN ISO 527-4, Kunststoffe Bestimmung der Zugeigenschaften Teil 4: Prfbedingungen fr isotrop und anisotrop faserverstrkte Kunststoffverbundwerkstoffe (ISO 527-4:1997) EN ISO 14129, Faserverstrkte Kunststoffe Bestimmung der Schubmoduls und de
28、r Schubfestigkeit in der Lagenebene mit dem 45 Zugversuch (ISO 4129:1997) EN ISO 75-2, Kunststoffe Bestimmung der Wrmeformbestndigkeitstemperatur Teil 2: Kunststoffe und Hart-gummi (ISO 75-2:2004) EN ISO 75-3, Kunststoffe Bestimmung der Wrmeformbestndigkeitstemperatur Teil 3: Hochbestndige hrtbare S
29、chichtstoffe und langfaserverstrkte Kunststoffe (ISO 75-3:2004) ISO 2602, Statistical interpretation of test results Estimation of the mean Confidence interval. (Statistische Auswertung von Versuchsergebnissen Bestimmung des Mittelwerts Vertrauensbereich.) 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokument
30、 gelten die folgenden Begriffe: 3.1 Hersteller Unternehmen, das den Behlter nach dieser Europischen Norm herstellt 3.2 Werkstoffhersteller Unternehmen, das die besonderen Werkstoffe (z. B. Harz, Textilglas oder Hrter) herstellt. Der Werkstoffhersteller kann auch als Lieferant auftreten 3.3 Kufer Unt
31、ernehmen oder Person, das oder die den Behlter beschafft EN 13923:2005 (D) 5 3.4 Lieferant Unternehmen, das dem Hersteller Werkstoffe oder Bauteile zur Herstellung des Behlters liefert. Der Lieferant kann der Werkstoffhersteller oder ein Zwischenhndler sein 3.5 Druckbehlter Behltnis, das zur Aufnahm
32、e von Fluiden unter Druckbelastung ausgelegt und hergestellt ist und die Anbauteile und Anschlsse bis zur Verbindungsstelle mit einem weiteren Gert mit einschliet. Ein Behlter kann aus mehr als einer Kammer bestehen 3.6 Schutzschicht Chemieschutzschicht (CSS) oder Thermoplastauskleidung (TPL) nach A
33、bschnitt 4 von EN 13121-2:2003, die als Schutz gegen chemische Einflsse auf das Traglaminat und gegen Undichtheit dient 3.7 Druck Druck bezogen auf den atmosphrischen Druck, d. h. berdruck. Folglich hat ein Vakuum (Unterdruck) einen negativen Wert 3.8 maximaler zulssiger Druck PS der vom Hersteller
34、festgelegte maximale Betriebsdruck, fr den der Druckbehlter ausgelegt ist. Er ist mit dem Be-rechnungsdruck identisch 3.9 maximale/minimale zulssige Temperatur TS die vom Hersteller festgelegte maximale/minimale Temperatur, fr die der Druckbehlter ausgelegt ist. Die maxi-male zulssige Temperatur ist
35、 identisch mit der Auslegungstemperatur 3.10 Laminatschicht mit duroplastischem Harzformstoff (Reaktionsharz) verstrkte Glasfaserlage oder -schicht 3.11 Laminat aus einer oder mehreren Laminatschichten bestehender Verbundwerkstoff 3.12 Fadenwicklung Fertigungstechnik, bei der Endlosglasfaserfden, au
36、f die ein bestimmtes Harzsystem aufgebracht wurde, systema-tisch um einen Wickelkern oder einen anderen Sttzkrper gewickelt werden und dort aushrten 3.13 Chemieschutzschicht (CSS) Schutzschicht nach 4.3 der EN 13121-2:2003 3.14 Thermoplastauskleidung (TPL) Schutzschicht nach 4.4 der EN 13121-2:2003
37、3.15 Kontaktschicht Schicht zur Verbesserung der Haftung zwischen TPL und Traglaminat 3.16 Umfangswicklung Wicklung, bei der die Faserrichtung senkrecht zur Rotationsachse des Behlters verluft EN 13923:2005 (D) 6 3.17 Spiralwicklung Wicklung, bei der der Winkel zwischen Faserrichtung und Rotationsac
38、hse weder 0 noch 90 betrgt 3.18 Baumuster Druckbehlter, der mit gleichem Durchmesser und gleichen Kalotten, aus dem gleichen Werkstoff und nach den gleichen Festlegungen fr die Wicklung nach dem gleichen Herstellverfahren wie ein Behlter aus der laufenden Produktion gefertigt wird, der jedoch nur fr
39、 Prfzwecke verwendet wird 3.19 Farbstoff zugesetzte Komponente zur Vernderung der natrlichen Farbe des Harzes 4 Symbole und Abkrzungen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Symbole und Abkrzungen in Tabelle 1. Tabelle 1 Symbole und Abkrzungen Symbol Benennung Einheit b Breite mm h Hhe mm mfMa
40、ssenanteil der Faser PS Berechnungsdruck MPa pcritKritischer Druck MPa r Radialkoordinate mm rpRadius der Polarffnung mm t Wanddicke mm thDicke der Spiralwicklungen mm tcDicke der Umfangswicklungen mm wiMasse des Teiles i der Schale N A Werkstoffabminderungsfaktor A1, .A5Teilfaktoren C Formwert DaIn
41、nendurchmesser des Wickellaminats mm E1, E E-Modul in Faserrichtung MPa E2E-Modul senkrecht zur Faserrichtung MPa l Lnge der Schale mm K Berechnungsfaktor MfFaserverstrkungsanteil je Quadratmeter kg/m2MwWickelmoment auf der Schale Nmm MBiegemoment in Lngsrichtung Nmm/mm MBiegemoment in Umfangsrichtu
42、ng Nmm/mm NSpannungsresultierende in Lngsrichtung N/mm NSpannungsresultierende in Umfangsrichtung N/mm P Wahrscheinlichkeit % R Radius einer Kalotte mm S Sicherheitsbeiwert EN 13923:2005 (D) 7 Tabelle 1 (fortgesetzt) Symbol Benennung Einheit TSHL Tsai-Hill Kriterium VfFaservolumenanteil Wickelwinkel
43、 fFaserdichte kg/m3rHarzdichte kg/m3 Spannung MPa Schubspannung MPa Dehnung % nDehnung senkrecht zur Faserrichtung % v12Querkontraktionszahl TS Auslegungstemperatur C HDT Wrmeformbestndigkeit C maxMaximal zulssige Dehnung % limDehngrenze % G Schubmodul in der Lagenebene MPa XtZugfestigkeit in Lngsri
44、chtung MPa XcDruckfestigkeit in Lngsrichtung MPa YtZugfestigkeit in Querrichtung MPa YcDruckfestigkeit in Querrichtung MPa SSSchubfestigkeit in der Lagenebene MPa 5 Allgemeines Der Kufer muss dem Hersteller die fr die Auslegung des Druckbehlters erforderlichen Angaben nach den Anforderungen dieser E
45、uropischen Norm zur Verfgung stellen, und zwar: Behltervolumen und Beschickungsgut (Fluid); maximaler Betriebsdruck einschlielich dem wechselnden Druck; maximale Betriebstemperatur einschlielich der wechselnden Temperatur; zustzlich sind Angaben zu machen ber alle infolge des Betriebs auftretenden B
46、eanspruchungen (durch Druckbelastungen, Rohrleitungen, extreme Temperaturbedingungen, Fluide, Wind, usw.), ber Befllungs- und Entleervorgnge des Behlters sowie ber Druckbeaufschlagung und Druckentlastung. 6 Werkstoffe 6.1 Allgemeines Die Verbundwerkstoffe nachfolgend Werkstoffe genannt werden durch
47、die Matrixwerkstoffe auf der Grund-lage duroplastischer Reaktionsharze, durch die Menge und Folge der Faserverstrkung, durch das Laminier- oder Formverfahren fr die Schutzschicht und das Wickelverfahren fr das Traglaminat charakterisiert. Die einzelnen Werkstoffe, aus denen sich Verbundwerkstoffe zu
48、sammensetzen, werden nachfolgend Ausgangs-werkstoffe“ genannt. Annahme- und Anwendungsbedingungen fr Ausgangswerkstoffe mssen den Anforde-rungen in EN 13121-1 entsprechen; Ausnahmen oder Einschrnkungen hierzu sind in 6.2 aufgefhrt. EN 13923:2005 (D) 8 Die chemische Bestndigkeit der Verbundwerkstoffe muss EN 13121-2 entsprechen; Ausnahmen oder Einschrn-kungen hierzu sind in 6.3 aufgefhrt. 6.2 Ausgangswerkstoffe 6.2.1 Verstrkungsstoffe Bei Traglaminat drfen nur Endlosfaserrovings nach EN 13121-1:2003, 6.6 und 9.11, verwendet werden. Fr die Chemieschutzschicht (CSS) mssen Textilglas-Sch
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