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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sieb mit einer Vielzahl von Sieböffnungen
in einer Siebfläche und
insbesondere ein derartiges Sieb, bei dem ein relativ hoher Druck
auf die Siebfläche
ausgeübt
werden kann.
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Derartige
Siebe werden beispielsweise als Siebkörbe und -bleche für die Papier- und Zellstoffindustrie
zur Abwasserreinigung, Faserrückgewinnung und
Schlammeindickung, als Filterbleche in chemischen Produktionsanlagen,
als Siebkörbe
für Saftpressen
oder zur Gemüseveredelung
in der Nahrungsmittelindustrie oder generell für Sortier- und Filtrationsprozesse
eingesetzt, bei denen eine Vielzahl von verglichen mit der Dicke
des Siebmaterials kleinen Löchern
eingesetzt werden.
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DE 197 15 173 C2 zeigt
als Beispiel eine Schneckenpresse, in der derartige Siebe Verwendung
finden. Aus Festigkeitsgründen
werden für
solche Siebe relativ starke Metallbleche eingesetzt, die zur Ausbildung
der Sieböffnungen
perforiert werden. Je nach Materialdicke und Größe der Sieböffnungen, Anforderungen an
die Herstellungsgenauigkeit bzw. die Akzeptanz von Materialaustrag
im Randbereich einer Sieböffnung
und Kostenüberlegungen
werden verschiedene Perforationsverfahren eingesetzt, beispielsweise
Stanzen, Bohren, Laserbohren, Elektronenstrahl-Bohren, Wasserstrahl-Bohren,
etc.
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Die
einzelnen Verfahren haben ihre Vor- und Nachteile. So ist Stanzen
ein relativ schnelles und kostengünstiges Verfahren. Seine Anwendbarkeit
hat jedoch eine Grenze, sobald die Sieböffnung in den Bereich der Materialstärke oder
kleiner kommt. Es lassen sich bei geschickter Wahl der Parameter,
z.B. Materialstärke
s = 2 mm, Öffnungsdurchmesser
d = 2 mm und Teilung, i.e. Abstand Öffnungsmitte zu Öffnungsmitte,
t = 4 mm maximal ca. 23 % freier Oberfläche erzielen, d.h. das Verhältnis der
Gesamtfläche der
Sieböffnungen
zur gesamten Siebfläche
beträgt etwa
23 %. Durch Bohren lassen sich Sieböffnungen herstellen, die kleiner
sind als die Materialstärke,
wobei die untere Grenze absolut bei etwa 0,5 mm bis 1 mm Sieböffnungsquerschnitt
liegt. Bohren ist relativ aufwendig und kosten intensiv. Auch hier
beträgt
die maximale Oberfläche
ca. 23 % (bei s = 2 mm, d = 1 mm und t = 2 mm). Laserbohren andererseits
ist ein relativ schnelles, dafür
aber relativ kostenintensives Perforationsverfahren. So wird dieses
Verfahren bei Blechdicken größer 2 mm
zunehmend unwirtschaftlich. Dazu kommt, dass beim Laserbohren erheblich Energie
in das Material eingebracht wird, was zu Verzug führen kann.
So werden minimale Stegbreiten durch diesen Energieeintrag vorgegeben. Ähnlich ist die
Situation beim Elektronenstrahl-Bohren. Auch dieses Verfahren ist
ein relativ schnelles Perforationsverfahren. Es lässt die
Herstellung von Sieböffnungen
zu, die kleiner sind als die Materialstärke. Allerdings ist dieses
Perforationsverfahren auch relativ kostenaufwendig. Die maximale
freie Oberfläche
beträgt
ca. 23 % (bei s = 5 mm, d = 0,5 mm, und t = 1 mm). Eine solche Perforierung
mit s = 5 mm, d = 0,5 mm und t = 1 mm lässt sich mit Stanzen und Bohren nicht
mehr vernünftig
realisieren. All diesen Perforationsverfahren gemein ist ein relativ
hoher Materialverlust durch das Perforieren der Sieböffnungen.
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Aus
dem Vorangehenden ergibt sich, dass insbesondere stabilere Siebe
aus dickerem Siebmaterial entweder relativ große Sieböffnungen haben oder aber sehr
aufwendig in ihrer Herstellung sind. Um dieses Problem zu umgehen,
wurde bereits vorgeschlagen, derartige Siebe zweilagig auszubilden, wobei
eine erste Lage aus relativ dünnem
Material mit relativ kleinen Sieböffnungen von einer zweiten Lage
aus einem dickeren Material mit entsprechend größeren Sieböffnungen abgestützt ist.
Auch diese Lösung
ist relativ aufwendig.
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Es
ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sieb der
genannten Art bereitzustellen, das relativ stabil ist, das ein relativ
großes
Verhältnis
von Gesamtfläche
der Sieböffnungen
zur Siebfläche
aufweist und kostengünstig
herstellbar ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Sieb mit einer Vielzahl von
Sieböffnungen
in einer Siebfläche
gelöst,
welches eine Mehrzahl hochkant gestellter, nebeneinander angeordneter
und bereichsweise miteinander in Anlage befindlicher Blechstreifenlagen
aufweist, wobei die Blechstreifenlagen derart angeordnet sind, dass
seitliche Stirnflächen
der Blechstreifenlagen im Wesentlichen in der Ebene der Siebfläche angeordnet
sind und nicht in Anlage befindliche Bereiche benachbarter Blechstreifenlagen
Sieböffnungen
definieren.
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Die
Größe und Form
der Sieböffnungen
lässt sich
bei der vorliegenden Erfindung durch eine spezielle Formgebung der
einzelnen Blechstreifenlagen und die Auswahl der Anlagebereiche
benachbarter Blechstreifenlagen im Wesentlichen frei wählen. Es sei
darauf hingewiesen, dass diese freie Wählbarkeit unabhängig von
der Breite der einzelnen Blechstreifenlagen ist, was einen erheblichen
Unterschied zum Stand der Technik darstellt, bei dem die Größe der Sieböffnungen
durch die Dicke des Siebs begrenzt ist.
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Ein
derartiges Sieb kann relativ kostengünstig durch die Schichtung
einzelner Blechstreifenlagen hergestellt werden. Es ist darüber hinaus
sehr steif insbesondere bei einer Belastung rechtwinklig zur Siebfläche, da
die Siebfläche
von den Stirnseiten der einzelnen Blechstreifenlagen gebildet ist,
d.h. die kleinste Fläche
der Blechstreifenlagen die Belastung aufnehmen muss, so dass das
maximale Flächenträgheitsmoment
die Belastung aufnimmt. Zudem stützen
sich durch die bereichsweise Anlage benachbarter Blechstreifenlagen
diese gegenseitig ab, verhindern dadurch ein seitliches Ausknicken
der Blechstreifenlagen und stabilisieren so das gesamte Sieb. Die
Siebfläche
muss nicht notwendigerweise eben sein. Insbesondere müssen benachbarte
Stirnflächen
nicht notwendigerweise in Ausrichtung miteinander angeordnet sein.
Es kann bevorzugt sein, benachbarte Stirnflächen, soweit das übliche Herstellungstoleranzen
zulassen, in einer Ebene vorzusehen, es kann auch möglich sein,
benachbarte Stirnflächen
mit Abstand voneinander, beispielsweise gestuft, vorzusehen.
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Die
Blechstreifenlagen sind von mindestens einem Blechstreifen gebildet.
So ist es möglich,
einen Blechstreifen schneckenförmig
oder schraubenförmig
zu wickeln, oder einen einzigen Blechstreifen zu falten und so die
Mehrzahl von Blechstreifenlagen herzustellen, um ein Sieb zu bilden.
Es können
auch mehrere Blechstreifen für
die Herstellung eines Siebs verwendet werden. Es kann für jede einzelne
Blechstreifenlagen ein eigener Blechstreifen vorgesehen sein. Für eine Blechstreifenlage
können
auch mehrere Blechstreifen, z.B. in Längsrichtung aneinander anschließend, vorgesehen
sein. Ein Blechstreifen ist vorzugsweise in Längsrichtung derart geformt,
dass er relativ zu einer Mittellinie des Blechstreifens hin und
her gebogen ist. Es können
Täler und
Berge aufeinander folgen. Die einzelnen Biegeradien können relativ
klein sein, so dass der gebogene Blechstreifen von der Seite betrachtet
im Wesentlichen zickzackförmig
oder rechteckförmig
ist. Die Biegungen können
auch mit relativ großen
Biegeradien ausgeführt sein,
so dass aneinander anschließende
Biegungen von der Seite betrachtet vorgesehen sind. Vorzugsweise
ist der Blechstreifen sich periodisch wiederho lend geformt. Insbesondere
entsprechen aufeinander folgende Täler und Berge jeweils den vorherigen
Tälern
und Bergen.
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Die
einzelnen Blechstreifenlagen können
in Phase nebeneinander angeordnet sein. Dabei kann ein Tal einer
Lage in ein Tal einer benachbarten Lage hinein ragen. Bei einer
derartigen Ausführung
sind seitliche Flanken der Täler
jeweils miteinander in Anlage und die Sieböffnung ist zwischen dem Bereich der
korrespondierenden Talgründe
ausgebildet.
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Die
einzelnen Blechstreifenlagen können auch
versetzt zueinander angeordnet sein. Bei einer derartigen Ausbildung
sind jeweils Täler
einer Blechstreifenlage mit Bergen einer benachbarten Blechstreifenlage
in Anlage, so dass die Sieböffnung
durch den freien Querschnitt zwischen einem Tal und einem Berg gebildet
sind. Die miteinander in Anlage befindlichen Bereiche von zwei benachbarten
Blechstreifenlagen können
zwischen diesen beiden Extrempositionen variieren.
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Edelstahl
kann als Material für
einen Blechstreifen vorgesehen sein. Es können auch andere Metall- oder
Nichtmetallmaterialien, beispielsweise Kunststoffbleche, etc. anwendungsabhängig vorgesehen
sein.
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Je
nach Anwendung kann die Blechstärke gewählt werden,
wobei für
typische Anwendungen eine Materialstärke von kleiner als etwa 2
mm, insbesondere im Bereich von zwischen etwa 0,3 und 1,4 mm und
insbesondere im Bereich von zwischen etwa 0,5 und 1 mm vorgesehen
sein kann. Wie bereits vorangehend ausgeführt, hängt die Größe der Sieböffnungen in erster Linie von
der Formgebung der einzelnen Blechstreifenlagen und deren Relativanordnung
zueinander ab. Sie ist insbesondere unabhängig von. der Materialstärke. Es
ist deshalb möglich, zur
Erzielung einer besonders hohen Festigkeit selbst bei relativ kleinen
Sieböffnungen
eine relativ große
Materialstärke
zu verwenden. Dazu kommt, dass diese Materialstärke nicht die Dickenrichtung des
Siebs bestimmt, sondern im Wesentlichen rechtwinklig zur Dickenrichtung
des Siebs ist.
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Ein
Blechstreifen kann eine Breite von zwischen etwa 1 und 15 mm, insbesondere
von zwischen etwa 2 und 10 mm, insbesondere von etwa 2 und 8 mm
und insbesondere von etwa 2 und 5 mm haben. Es können sämtliche Blechstreifen eines Siebs
die gleiche Breite haben, so dass das Sieb über eine gesamte Siebfläche die
gleiche Dicke besitzt. Es können
auch einzelne Blechstreifenlagen unter schiedliche Breiten besitzen.
So ist es möglich, ein
im Querschnitt betrachtet keilförmig
oder gestuftes Sieb herzustellen. Jedenfalls bestimmt die Breite der
einzelnen Blechstreifenlagen im Wesentlichen die Dicke des Siebs
und, wie bereits erwähnt,
ist die Größe der Sieböffnungen
von der Siebdicke im Wesentlichen unabhängig.
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Benachbarte
Sieböffnungen
sind voneinander durch Stege getrennt, wobei die Stegbreite in den Bereichen,
in denen benachbarte Blechstreifenlagen nicht in Anlage sind, durch
die Materialstärke
eines Blechstreifens bestimmt ist, und in den Bereichen, in denen
benachbarte Blechstreifenlagen in Anlage miteinander sind, die doppelte
Materialstärke
beträgt. Die
Größe der Sieböffnung ist
auch unabhängig
oder im Wesentlichen unabhängig
von der Stegbreite.
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Das
Verhältnis
der Breite einer Blechstreifenlage zur Stegbreite bzw. das Verhältnis der
Siebdicke zur Stegbreite kann größer sein
als etwa 1, insbesondere größer als
etwa 1,5, insbesondere größer als etwa
2 und insbesondere größer als
etwa 3. Das Verhältnis
der Breite einer Blechstreifenlage zu der größten Abmessung einer Sieböffnung kann
größer sein als
etwa 1, insbesondere größer als
etwa 1,5, insbesondere größer als
etwa 2 und insbesondere größer als
etwa 3.
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Der
Anteil der Gesamtfläche
der Sieböffnungen
an der gesamten Siebfläche
kann größer sein
als 25 %, insbesondere größer als
30 % und insbesondere größer als
40 %. Damit ist eine deutliche höhere relative
Gesamtfläche
der Sieböffnungen
möglich, als
sie bei den üblichen
Perforationsmethoden im Stand der Technik realisierbar ist.
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Die
einzelnen Blechstreifenlagen können
lediglich aneinander gelegt sein. Die einzelnen Blechstreifenlagen
können
an Berührungspunkten
auch miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Verstemmen,
etc. Die einzelnen Blechstreifenlagen können in einem Rahmen angeordnet
sein. Die Anordnung in einem Rahmen erlaubt es, die einzelnen Blechstreifenlagen
miteinander zu verspannen bzw. unter Vorspannung relativ zueinander
anzuordnen. Damit lässt
sich eine Stabilisierung des Siebs erreichen.
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Das
Sieb kann eine zylinderförmige
Gestalt aufweisen. Die einzelnen Lagen können schraubenförmig nebeneinander
angeordnet sein. Bei einer solchen Ausbildung ist es möglich, aus
einem einzigen Blechstreifen die Mehrzahl von Blech streifenlagen
eines Siebs zu bilden.
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Ein
zylinderförmiges
Sieb kann einen oberen und einen unteren Abschlussring aufweisen,
die mit einer Spanneinrichtung miteinander verspannt sind. Die Spanneinrichtung
kann beispielsweise Gewindestangen und Muttern aufweisen.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Filtervorrichtung aufweisend ein
erfindungsgemäßes Sieb.
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Das
Sieb der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch ein
bereichsweises miteinander in Anlage bringen von einer Mehrzahl
von hochkant gestellten Blechstreifenlagen derart, dass seitliche
Stirnflächen
der Blechstreifenlagen im Wesentlichen in der Ebene der Siebfläche angeordnet sind
und nicht in Anlage befindliche Bereiche benachbarter Blechstreifenlagen
Sieböffnungen
definieren. Dazu kann mindestens ein geformter Blechstreifen bereitgestellt
werden. Der geformte Blechstreifen kann durch Biegen des Blechstreifens
derart, dass er in Längsrichtung
relativ zu einer Mittellinie hin und her gebogen ist, hergestellt
werden.
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Die
Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand
eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Siebes
gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 einen
Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Siebes
gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
und
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3 einen
Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Siebes
gemäß einer
dritten Ausführungsform.
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In
den 1 bis 3 erkennt man jeweils einen
Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Siebs 2 mit
einer Vielzahl von Sieböffnungen 4 in
einer Siebfläche 6.
Das Sieb 2 weist eine Mehrzahl hochkant gestellter, nebeneinander
angeordneter Blechstreifenlagen 8 auf. Die Blechstreifenlagen
haben eine Materialstärke 10,
die typischerweise deutlich geringer ist, als die senkrecht zur
Zeichenebene orientierte Breite der Blechstreifenlagen 8.
Die seitlichen Stirnflächen 12 der
Blechstreifenlagen 8 sind im Wesentlichen in der Ebene
der Siebfläche 6 angeordnet. Einzelne
Blechstreifenlagen 8 sind bereichsweise an Kontaktbereichen 14 miteinander
in Anlage. Eine Sieböffnung 4 ist
jeweils von Bereichen 16 angrenzender Blechstreifenlagen 8 definiert.
Die einzelnen Blechstreifenlagen 8 können von einem oder von mehreren
geformten Blechstreifen 18 gebildet sein.
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Der
in 1 gezeigte Blechstreifen 18 bzw. die
entsprechenden Blechstreifenlagen 8 sind im Wesentlichen
regelmäßig gewellt.
Generell sind einzelne Blechstreifenlagen 8 derart geformt,
dass sie relativ zu einer Bezugs-Mittellinie 20 hin und
her gebogen sind. Dabei entstehen Berge 22 und Täler 24,
welche die Sieböffnungen 4 definieren.
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In
den gezeigten Ausführungsformen
der 1 bis 3 sind die einzelnen Blechstreifenlagen 8 jeweils
in Phase nebeneinander angeordnet, d.h. benachbarte Täler 24 und
benachbarte Berge 22 ragen jeweils ineinander und bilden
an ihren Flanken die jeweiligen Kontaktbereiche 14. Entsprechend sind
die Sieböffnungen 4 von
den nicht miteinander in Kontakt befindlichen Bereichen 16 begrenzt.
Diese gezeigte Ausführungsform
ermöglicht
kleinste Sieböffnungen
und ist sehr stabil, da die einzelnen Blechstreifenlagen 8 relativ
zueinander pro Periode an zwei Kontaktbereichen 14 festgelegt
sind. Das erlaubt, die einzelnen Lagen mit Vorspannung zueinander
anzuordnen, da sich die einzelnen Lagen praktisch nicht weiter aufeinander
zu bewegen können. Es
ist auch möglich,
aus der in den Figuren gezeigten Positionen die einzelnen Blechstreifenlagen 8 relativ zueinander
zu verschieben, bis im Extrembereich die Täler 24 der einen Blechstreifenlage 8 mit
den Bergen 22 einer benachbarten Blechstreifenlage 8 in Kontakt
sind. Es ist möglich,
die Kontaktbereiche 14 über
ein Sieb 2 zu variieren, so dass unterschiedlich große oder
unterschiedlich geformte Sieböffnungen, beispielsweise
von einem Ende zum anderen Ende abnehmende Sieböffnungsgröße, von einem Bereich des Siebs
zu einem anderen Bereich des Siebs gegeben sind. Eine solche Variation
kann auch durch Änderung
der Formgebung der einzelnen Blechstreifenlagen 8 realisiert
sein.
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Das
in den Figuren jeweils dargestellte Rechteck 26 ist das
sich jeweils wiederholende Einheitsmuster. Die dort schraffierten
Bereiche bezeichnen die Durchströmungsfläche eines
solchen Einheitsmusters. Deren Verhältnis zur Gesamtfläche definiert
die freie Oberfläche
oder die relative Durchströmungsfläche. Diese
beträgt
bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 etwa 48 %, bei dem Ausführungsbeispiel der 2 etwa
54,3 % und bei dem Ausführungsbeispiel
der 3 etwa 40,5 %. Man erkennt in den Figuren jeweils
Angaben zu Abmessungen für
die Geometrie der einzelnen Blechstreifenlagen und die Blechstreifendicke.
So beträgt
die Blechstreifendicke oder Materialstärke in der 1 etwa 0,45
mm, in der 2 etwa 0,34 mm und in der 3 etwa
0,26 mm.
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Man
erkennt, dass die Sieböffnungen 4 jeweils
eine im Wesentlichen nicht-runde Gestalt aufweisen. Die Berge und
Täler der
einzelnen Blechstreifenlagen können
so geformt sein, dass die Gestalt der Sieböffnungen 4 der runden
Gestalt näher kommt.
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Bei
dem Vergleich der 1 bis 3 erkennt
man auch, dass unterschiedliche Geometrien für die geformten Blechstreifen
eingesetzt werden können
und entsprechend zu unterschiedlichen Sieböffnungen 4 führen. So
ist in den 1 und 3 eine im
Wesentlichen sinusförmige
Gestalt gewählt, wobei
die der 1 in Längsrichtung deutlich gestaucht
ist, wodurch die Sieböffnungen 4 im
Verhältnis
zu denen der 3 ein gleichmäßigeres
Verhältnis
von Höhe
zu Breite besitzen. Die Sieböffnungen 4 der 3 haben
eine schlanke halbmondförmige oder
sichelförmige
Gestalt, während
die der 1 eher eine hutförmige Gestalt
haben.
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Die
einzelnen Blechstreifenlagen 8 der 2 sind mehr
rechteckförmig
gebogen. Entsprechend haben die einzelnen Sieböffnungen 4 eine mehr
rechteckförmige
Gestalt.
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Die
einzelnen Blechstreifenlagen 8 können mit einer Beschichtung
versehen sein. Es ist beispielsweise möglich, die einzelnen Blechstreifenlagen 8 vor
dem Zusammensetzen des Siebs 2 zu beschichten. Die Beschichtung
kann eine reibungsminimierende Beschichtung sein. Die Beschichtung
kann auch nach dem Herstellen des Siebs 2 aufgebracht werden.
Bei einer geeigneten Wahl des Beschichtungsmaterials lässt sich
durch die Oberflächenspannung,
insbesondere bei einem Auftrag, z.B. durch Spitzen, Streichen, Tauchen,
etc, auf das zusammengesetzte Sieb, eine ungleichmäßig dicke
Beschichtung realisieren. So können
insbesondere die Spitzen 26 in den Sieböffnungen 4 von Beschichtungsmaterial
ausgefüllt
sein, was ein Anhaften, Hängenbleiben
etc. von insbesondere Fasermaterialien erschwert. Das Beschichtungsmaterial
kann gleichzeitig ein Klebstoff zum Verbinden der einzelnen Blechstreifenlagen 8 sein.