So wählen Sie die richtige Spaltsieb-Schlitzweite (0.1–3 mm) für Brunnen, Entwässerung und Filtration. Kontaktieren Sie KAIFIL für ein maßgeschneidertes Angebot.
Ein Spaltsieb – auch V-Draht-Sieb, Profildrahtsieb oder Johnson-Sieb (der ursprüngliche Markenname) genannt – ist ein Filterelement aus dreieckigem (V-förmigem) Edelstahldraht, der spiralförmig um Längstragstäbe gewickelt und an jedem Kreuzungspunkt von Draht und Stab verschweißt ist. Der kontinuierliche Spalt zwischen den benachbarten Windungen des Profildrahts wird als Spaltbezeichnet, und die Breite dieses Spalts – die Spaltweite – ist der wichtigste Konstruktionsparameter des gesamten Siebs.
KAIFIL fertigt Spaltsiebe mit Standard-Spaltweiten von 0,1 mm bis 3,0 mm, wobei auf Anfrage auch kundenspezifische Öffnungen außerhalb dieses Bereichs erhältlich sind. Die Spaltweite steuert den Partikelrückhalt in einem direkten, messbaren Verhältnis: Ein 0,25-mm-Spalt hält die große Mehrheit der Partikel über etwa 0,3 mm in einer natürlichen Sandformation zurück, da Körner, die geringfügig größer als die Öffnung sind, eine Brücke über die Schlitzfläche bilden und ein stabiles natürliches Filterbett aufbauen. Die freie Siebfläche — das Verhältnis von Schlitzweite zu (Schlitzweite + Drahtkopfbreite) — liegt typischerweise im Bereich von etwa 11% für eine feine 0.25 mm Schlitzweite auf einem 2.0 mm Profildraht bis etwa 50% für eine Spaltweite von 2,0 mm, und die Durchflusskapazität steigt annähernd proportional.
Da sich der Spalt zur Außenfläche hin verengt und nach innen hin erweitert, sind Spaltsiebe von Natur aus selbstreinigend und verstopfungsfrei, weshalb sie bei anspruchsvollen Fest-Flüssig-Trennaufgaben dominieren: Wasserbrunnen und Entwässerungsbrunnen, Oberflächenwasserentnahmen und Brunnenfilter, Sandkontrolle, Siebung von Mineralien und Zuschlagstoffen, Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung, Abwasserbehandlung und industrielle Filtration. Für einen technischen Vergleich der beiden dominierenden Siebgeometrien siehe unseren Leitfaden zu Spaltsiebe vs. Drahtgewebe für Brunnenbauanwendungen.
Die Spaltbreite bestimmt das größte Partikel, das das Sieb passieren kann. Jedes Korn, dessen kleinste Abmessung größer als die Spaltbreite ist, wird zurückgehalten an der Sieboberfläche; alles, was kleiner ist, gelangt in den Strömungsstrom.
Der Mechanismus, der die Spaltweitenauslegung in realen Formationen fehlertolerant macht, ist die Brückenbildung. Wenn mehrere Partikel, die jeweils etwas größer als die Öffnung sind, am selben Spalt ankommen, verkeilen sie sich gegeneinander und bilden einen stabilen Bogen über der Spaltfläche. Diese natürliche Brücke hält die gröbere Fraktion zurück, während Feinteile passieren können, und baut allmählich einen abgestuften Filterkuchen auf. Die praktische Konsequenz ist, dass ein Spaltsieb Partikel bei und knapp unter seiner nominalen Spaltweite zurückhält, und nicht nur solche, die strikt darüber liegen. Für Konstruktionszwecke kann man sich darauf verlassen, dass ein 0.25 mm Spalt eine Mittelsandformation zurückhält, selbst wenn der D50-Wert dieser Formation nur geringfügig größer als die Öffnung ist.
Da der Spalt ein durchgehender Kanal statt eines Musters aus einzelnen Löchern ist, sieht jedes Partikel, das sich entlang der Siebfläche bewegt, an jedem Punkt seines Weges eine identische Öffnung. Es gibt keine eckigen Kanten und keine „Beinahe-Treffer“-Öffnungen, sodass der Rückhalt weitaus gleichmäßiger ist als bei gelochten Rohren oder Drahtgewebe, und es gibt keine Zone, in der sich ein Partikel mittlerer Größe festsetzen und den Durchfluss dauerhaft blockieren kann.
Die Wahl der richtigen Schlitzweite beginnt mit dem Wissen, was zurückgehalten werden soll. Die Standardgrundlage ist eine Siebanalyse des Formations- oder Aufgabematerials, dargestellt als Korngrößen- (Partikelgrößenverteilungs-) Kurve. Aus dieser Kurve lesen Ingenieure vier charakteristische Größen ab:
Der Gleichförmigkeitsbeiwert ist Cu = D60 / D10. Er gibt an, wie gut das Material sortiert ist: Ein niedriger Cu (unter ca. 3) bedeutet einen gleichförmigen Sand; ein hoher Cu bedeutet ein gut abgestuftes, gemischtes Material. Je höher der Cu ist, desto feiner muss die Schlitzweite im Verhältnis zur mittleren Korngröße sein, da eine gut abgestufte Formation einen erheblichen Feinanteil enthält, der kontrolliert werden muss, um einen Sandeintrag zu verhindern.
In der Brunnenbau- und Entwässerungsindustrie sind drei Ansätze weit verbreitet:
Die folgende Tabelle fasst typische Ausgangspunkte zusammen, die bei den Brunnenbau- und Entwässerungsprojekten von KAIFIL angewendet werden.
Tabelle 1 — Empfohlene Schlitzweiten nach Formationstyp
| Formationsart | Typischer Korngrößenbereich | Empfohlene Spaltweite | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| Schluff / Feinstsand | 0.05–0.15 mm | 0.1–0.2 mm | Langsam-Sandfilter; Bewässerungsbrunnen |
| Feinsand | 0.15–0.25 mm | 0.2–0.3 mm | Hausbrunnen und kleine kommunale Brunnen |
| Mittelsand | 0.25–0.5 mm | 0.3–0.5 mm | Kommunale und industrielle Versorgungsbrunnen |
| Grobsand | 0.5–1.0 mm | 0.5–1.0 mm | Brunnen mit hoher Ergiebigkeit; Entwässerung |
| Kies / Kiespackung | 1.0–3.0 mm | 1.0–3.0 mm | Kiesfilterbrunnen; Entwässerung; Ansaugsiebe |
Die Wahl der Spaltweite ist immer ein Kompromiss: Eine zu feine Spaltweite schränkt den Durchfluss ein und verstopft durch Feinteile; eine zu grobe Spaltweite lässt Formationssand durch und beschädigt Pumpen sowie nachgeschaltete Anlagen. Die richtige Spaltweite sorgt dafür, dass sich die Formation an der Sieboberfläche selbst sortiert.
Die freie Siebfläche ist der Anteil der Sieboberfläche, der tatsächlich für den Durchfluss offen ist. Für ein Spaltsieb wird sie wie folgt berechnet:
Freie Siebfläche (%) = Spaltweite / (Spaltweite + Drahtbreite oben) × 100
Die freie Siebfläche ist der wichtigste Einflussfaktor für die hydraulische Leistung. Eine Verdoppelung der Spaltweite bei ansonsten unveränderten Abmessungen verdoppelt näherungsweise die freie Siebfläche und damit den Durchfluss, den eine bestimmte Sieboberfläche bei gleicher Eintrittsgeschwindigkeit bewältigen kann. Die praktische Konsequenz daraus ist, dass die „richtige“ Spaltweite nicht nur eine Entscheidung für den Rückhalt ist – sie ist eine Entscheidung für den Durchfluss.
Tabelle 2 — Spaltweite vs. freie Siebfläche vs. relative Durchflusskapazität (Beispiel: 2,0 mm Profildraht-Kopfbreite)
| Schlitzweite (mm) | Drahtteilung (mm) | Freie Siebfläche (%) | Relative Durchflusskapazität bei gleichem ΔP |
|---|---|---|---|
| 0.25 | 2.25 | 11.1 | 1.0× |
| 0.5 | 2.50 | 20.0 | 1.8× |
| 1.0 | 3.00 | 33.3 | 3.0× |
| 2.0 | 4.00 | 50.0 | 4.5× |
Die Angaben dienen der Veranschaulichung; die freie Siebfläche hängt vom gewählten Drahtquerschnitt ab. KAIFIL kann Ihnen vor der Bestellung die genaue freie Siebfläche für jede Schlitz- und Drahtkombination nennen.
Wenn eine erforderliche Brunnenergiebigkeit bei einer akzeptablen Eintrittsgeschwindigkeit mit der durch den Rückhalt vorgegebenen Schlitzweite nicht erreicht werden kann, bestehen die Standardlösungen darin, den Siebdurchmesser zu vergrößern, das Sieb zu verlängern oder die Profildraht-Kopfbreite zu verringern, um die freie Siebfläche zu erhöhen – niemals jedoch die Schlitzweite über das Maß hinaus zu vergrößern, das die Formation sicher tolerieren kann. Aus diesem Grund sind Spaltsiebrohre und Entwässerungs- und Filtrationszylinder in einer Vielzahl von Durchmessern, Längen und Drahtprofilen erhältlich.
Das V-förmige Profil des Drahtes sorgt dafür, dass ein Spaltsieb verstopfungsfrei arbeitet. Der Schlitz ist an der Außenfläche am engsten und erweitert sich kontinuierlich nach innen. Ein Partikel, das klein genug ist, um in den Schlitz einzudringen, hat immer zunehmenden Freiraum vor sich, sodass es sich nicht auf halbem Weg verklemmen kann; ein Partikel, das zu groß ist, dringt gar nicht erst ein – es verbleibt auf der Oberfläche, wo es von der Strömung mitgerissen wird. Es gibt keine Sackgassen und keine Tiefenfiltrationszone, in der sich Feinteile ansammeln und das Sieb dauerhaft zusetzen können.
Vergleichen Sie dies mit Drahtgewebe: Quadratische Öffnungen mit fester Größe können Partikel erfassen, die kleiner als die Öffnung, aber größer als die diagonale lichte Weite sind, und diese im Gewebe verkeilen. Mit der Zeit verdichten sich diese Partikel und das Gewebe verstopft. Spaltsiebe setzen stattdessen auf Oberflächenfiltration: Der sich bildende Filterkuchen ist locker, klassiert und reinigt sich bei jedem Strömungsschub von selbst. Bei Brunnen bedeutet dies direkt einen geringeren Wartungsaufwand, eine einfachere Erschließung und eine längere Lebensdauer, weshalb diese Geometrie fast universell für die Sandkontrolle und die Siebung im Bergbau und bei Gesteinskörnungen spezifiziert wird, wo verstopfende Medien andernfalls die Produktion stoppen würden.
Für Brunnen und Entwässerungssysteme ist das maßgebliche hydraulische Kriterium die Eintrittsgeschwindigkeit — die durchschnittliche Geschwindigkeit des Wassers, das durch die Sieböffnungen strömt. In der industriellen Praxis wird die Eintrittsgeschwindigkeit bei oder unter 0.03 m/s (3 cm/s); oberhalb dieses Niveaus wandern Feinteile, beschleunigt sich die Inkrustation und das Sieb setzt sich vorzeitig zu.
Die maßgebliche Beziehung lautet einfach:
Q = v × A_open
wobei Q die Durchflussrate (m³/s), v die Eintrittsgeschwindigkeit (m/s) und A_open die offene Fläche des installierten Siebs (m²) ist.
Berechnungsbeispiel: ein Entwässerungsbrunnen muss eine Förderleistung von 20 m³/h (0,00556 m³/s) erbringen. Bei einer maximalen Eintrittsgeschwindigkeit von 0,03 m/s beträgt die erforderliche freie Siebfläche:
A_open = 0,00556 / 0,03 ≈ 0,185 m²
Die freie Siebfläche eines zylindrischen Siebs beträgt A_open = freie Siebfläche (%) × π × D × L. Bei einer Spaltweite von 0,5 mm bei 20 % freier Siebfläche und einem Außendurchmesser von 200 mm (0,2 m) bietet jeder Meter Sieb etwa 0,126 m² offene Siebfläche, sodass die Konstruktion etwa 1,5 m Spaltsieb benötigt. Wenn derselbe Brunnen eine Spaltweite von 0,25 mm bei 11,1 % offener Siebfläche nutzen würde, wären etwa 2,7 m erforderlich — ein konkretes Beispiel dafür, wie Spaltweite, Sieblänge und Ergiebigkeit zusammenhängen.
Sobald das Sieb dimensioniert ist, ist der Druckverlust darüber gering — bei sauberem Wasser typischerweise einige zehn bis wenige hundert Millimeter Wassersäule — und wird durch die offene Siebfläche und die Anströmgeschwindigkeit bestimmt. In schüttungs- und kiesverfüllten Brunnen tritt der dominierende Druckverlust in der Formation selbst auf (Darcy-Strömung), nicht im Sieb, vorausgesetzt, die offene Siebfläche ist nicht die einschränkende Barriere. Dieselbe Berechnungsmethode gilt für die Dimensionierung von Spaltsiebplatten für Filterbetten und Siebe, bei denen die angestrebte Eintrittsgeschwindigkeit an die Prozessbedingungen angepasst wird.
Die Spaltweite bestimmt die Hydraulik, der Werkstoff die Lebensdauer. Die Wasserchemie — Chloridgehalt, pH-Wert, Schwefelwasserstoff, Sauerstoff und abrasive Belastung — sollte über die Werkstoffgüte entscheiden, bevor die Spaltweite endgültig festgelegt wird.
Tabelle 3 — Werkstoffvergleich für Spaltsiebe
| Eigenschaft | SS304 | SS316 / SS316L | Duplex 2205 |
|---|---|---|---|
| Typische Zusammensetzung | 18% Cr; 8% Ni | 16–18% Cr; 10–14% Ni; 2–3% Mo | 22% Cr; 5% Ni; 3% Mo; N |
| Korrosionsbeständigkeit | Gut in Süßwasser; milden Chemikalien | Hervorragend in Chloriden und allgemeinen korrosiven Anwendungen | Überragend in hochchloridhaltigen; H₂S; und sauren Umgebungen |
| Lochfraß- / Spaltkorrosionsbeständigkeit | Mäßig | Gut (Mo verbessert sie) | Höchste der drei (PREN ≥ 35) |
| Mechanische Festigkeit | Standard | Standard | ~2× Streckgrenze von 304 |
| Typische Anwendungen | Allgemeine Filtration; Lebensmittel; Süßwasserbrunnen | Kommunale und industrielle Brunnen; Meerwasser; Abwasser | Offshore; Sole; aggressive Bergbau- und Brunnenflüssigkeiten |
| Relative Kosten | Niedrigste | Mäßig | Höchste |
Für einen Süßwasser-Hausbrunnen ist SS304 völlig ausreichend. Für kommunale, industrielle oder küstennahe Brunnen mit erhöhtem Chloridgehalt, SS316/316L ist die Standardwahl, da Molybdän Lochfraß und Spaltkorrosion an den Schlitzkanten — dem korrosionsempfindlichsten Teil des Siebs — widersteht. Bei extremen Chloridkonzentrationen, dem Vorhandensein von Schwefelwasserstoff oder starkem Abrieb (Bergbauschlamm, Sole, Thermalwasser), Duplex 2205 kombiniert etwa die doppelte Streckgrenze von 304 mit einer deutlich besseren Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion, was feinere Drahtprofile und längere freitragende Spannweiten ermöglicht. KAIFIL verschweißt jeden Kreuzungspunkt vollständig, sodass der Grundwerkstoff — und nicht die Verbindung — das Korrosionsverhalten bestimmt.
Was ist die kleinste verfügbare Schlitzweite? Standard-Spaltsiebe von KAIFIL beginnen bei 0.1 mm. Öffnungen unter 0.1 mm sind möglich, reduzieren jedoch die freie Siebfläche und erhöhen den Druckverlust. Sie werden selten benötigt, da die Brückenbildung es einem Schlitz von 0.1–0.2 mm ermöglicht, sehr feine Schluffe effektiv zurückzuhalten.
Welche Schlitzweite sollte ich für feinen Sand verwenden? Für feinen Sand (Korngröße ca. 0.15–0.25 mm) ist die Standardempfehlung ein 0,2–0,3 mm Spaltweite. Mit der Siebanalyse abgleichen: Die Spaltweite sollte im Bereich D30–D50 für gleichmäßige Formationen liegen.
Wie beeinflusst die Spaltweite die Durchflussrate? Die Durchflusskapazität ist proportional zur freien Siebfläche, die mit der Spaltbreite zunimmt. Die Erweiterung eines Spalts von 0,25 mm auf 0,5 mm (bei gleichem Profildraht) verdoppelt die freie Siebfläche und den Durchfluss bei gleichem Druckverlust in etwa – ein breiterer Spalt lässt jedoch auch mehr Formationsmaterial passieren, weshalb die Rückhaltung immer zuerst geprüft werden muss.
Was ist der Unterschied zwischen Spaltweite und Maschenweite? Die Spaltweite ist die Breite des kontinuierlichen V-förmigen Spalts in einem Spaltsieb (Wedge Wire). Die Maschenweite gibt die Anzahl der Öffnungen pro Zoll in einem Drahtgewebe an, das quadratische Öffnungen mit fester Größe aufweist. Ein Spaltsieb-Spalt bietet eine kontinuierliche Oberflächenfiltration und ist verstopfungsresistent, während Drahtgewebe in der Tiefe filtert und sich zusetzen kann. Siehe den detaillierten Vergleich zwischen Spaltsieb und Drahtgewebe.
Wie messe ich die Spaltweite? Die Spaltweite wird mit Fühlerlehren oder Abstandsblechen gemessen, die in den Spalt eingeführt werden, oder bei feineren Abmessungen mit einem optischen Komparator. Bei KAIFIL-Sieben wird die Spaltweite während der Fertigung durch die Wickelsteigung des Profildrahts bestimmt und auf einer typischen Toleranz von ±0,05 mm gehalten; eine einfache Gut-/Ausschuss-Prüfung mit einer Fühlerlehre an einigen Punkten des Umfangs bestätigt die Öffnung vor dem Einbau.
Die Wahl der richtigen Spaltweite entscheidet darüber, ob ein Sieb über Jahrzehnte hinweg einen sauberen Durchfluss mit hoher Ausbeute liefert oder ob es innerhalb weniger Monate Sand mitfördert oder verstopft. Die Ingenieure von KAIFIL erarbeiten für Sie kostenlos und unverbindlich Empfehlungen für Spaltweite, Drahtprofil und Werkstoff auf Basis Ihrer Siebanalyse, Wasserchemie und des Zieldurchflusses.
Um ein Angebot anzufordern, senden Sie uns bitte Ihre Spaltweite (oder Korngrößenanalyse), Siebdurchmesser und -länge, Werkstoffgüte und Anwendung. Wir liefern Spaltsiebrohre, -zylinder, -platten und komplett kundenspezifische Filterkomponenten aus Edelstahl , gefertigt nach Ihrer Zeichnung. Kontaktieren Sie noch heute den KAIFIL-Vertrieb, und wir bestätigen die korrekte Spaltweite für Ihren Brunnen, Ihr Entwässerungssystem oder Ihren Filtrationsprozess – und liefern diese mit vollständigem Materialzertifikat.
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