Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur räumlichen Begrenzung der Abgabe von Stoffen und Energie aus in Kanälen eingebrachten Quellen. Bei der Einbringung einer Stoff- und/oder Wärmequelle in einen Kanal insbesondere in ein Rohrsystem oder Leitungssystem steht mitunter die Zielstellung, die Stoffquelle und/oder die Energiequelle, vorzugsweise eine Wärmequelle in einem begrenzten Abschnitt eines Kanals einwinken und/oder abstrahlen zu fassen bzw. den dortigen Stoffzirkulationsprozess zu begrenzen.

Die Druckschrift DE 10 2011 105 055 A1 betrifft ein Verfahren zum Löschen ei- nes Brandes in einer Gesteinsschicht oder Erdschicht oder in einer Schüttung, insbesondere in einem Kohleflöz oder einer Kohlesch üttung, mitteis der Zuführung eines inertisierenden Fluids in oder an die Brandzone über eine in der Schicht oder Schüttung eingebrachten Leitung.

Das Fluid wird unter Druck gerichtet aus der Leitung in Richtung der Brandzone gepresst.

Dabei handelt es sich um eine geschlossene Vorrichtung, in der durch die Anordnung der beiden äußeren abdichtenden Begrenzungselemente (Packer) ein abgeschlossener Bereich erzeugt wird, in dem durch das eingepresste Fluid der Brand erstickt wird.

Somit sollen die Packer den Begrenzungsbereich zur Löschung des Brandes abdichten.

Die Druckschrift EP 1 554459 B1 betrifft einen externen Packer für einen Rohr- ieitungsstrang in einem Bohrloch, wobei der Packer so angeordnet ist, dass er mindestens eine Leitung nahtlos darüber führt.

Der Packer besteht aus einem kontinuierlichen inneren Packerring und einem getrennten und kontinuierlichen äußeren Packerring, der in der Arbeitsstellung außerhalb des inneren Packerrings angeordnet ist und diesen druckdicht umschließt, wobei die Passfläche zwischen den Packerringen von mindestens ei- nem der Packerringe mit mindestens einem sich axial erstreckenden, durchgehenden Leitungsschlitz versehen ist, wobei ein Schlitz in der Arbeitsstellung eine Leitung druckdicht umschließt.

Der innere Packerring ist als eine getrennte Packereinheit ausgebildet.

Der Packer und die dazu gehörigen Bauteile haben nur die Funktion, eine voil- ständige Dichtheit des betreffenden Bereiches bezüglich Druck, Wärme-, Energie- und Massenstrom zu gewährfeisten. Die D d seftrifc US 7 093 674 B2 betrifft ein B ihft ih-Pfufrtlessgefät sowie eine Vorrichtung und ein verfahren zum Prüfen und Überwachen des Zusiandes des Pröfinessgefätes. Das Bohr- und Auswerhjrigssystem umfasst ein Bohrgestänge mit einem mneren Teil und einen Tienöchbohref am unteren Ende. Das umfasst Öf nungen zur mit ihm In Verbindung stehenden Flüssigkeit zwischen dem innreren Teil des Tie oehboftmrs und einen} ungeseftlessenenf Bon chacnt Ein Packer auf dem Tieftochbohrer wird betrieben zum abdichtenden SchiieSen einer Schacftiöfrnung. Ein Pttilmessgeräi-vehiii, eingefugt in den Tiefiöchpöh- rer, wird beirieben zum abdichtenden Schließen des Bohrers. Der Packer und das Prüfmessgefät-Venfii werden zusammen betriebeil zum Isolieren des unterirdischen Bereiches, Die Vorrichtung umfasst Üöerwacnungsmittei, die in den Bohrer eingefügt sind, und zum Überwachen der Parameter der Schac trtussig- keft aus dem uriterrrtfischen Bereret». Falls der unterirdische Bereich isoliert ist, wird die Schachtflüssigkeit eingebracht in das innere Tel} des Bohrers in die rn- neren Öffnungen des Tieflochbohrers, wobei die Schacfitöüssigkeit durch die Öberwachungsmüftei ohne Bewegen des Tieflochbohrers des Schachtes empfangen und geprüft wird.

Auch" hier huben der Packer und die dazu gehörigen Bauteile {z.B. Pfüfrnessge- räi-Ventii) nur die Funktion, eine vollständige Dichtheit bezüglich Druck, VVärme- , Energie- und Massenstrom zu gewährleisten.

Die Druckschrift US 8 78S 612 B2 betrifft eine Zonenisolationsvorrichtung, die mindestens eine lochfreie Packeranordnung zur alternativen Pfadschotterung umfasst, sowie ein Verfahren zur Verfüiiung des Schachtes.

Die Zonenisoiäiionsvorrichiung enthält ein Basisrohr und Filtermittel.

Jede Packeranordnung weist mindestens zwei mechanisch eingestellte Packerelemente auf.

Zwischen den zumindest zwei mechanisch eingestellten Packerelementen ist mindestens ein quellfähiges Packerelement angeordnet.

Das quellfähige Packerelement wird über die Zeit in Gegenwart einer Flüssigkeit wie Wasser oder Öl betätigt.

Veränderungen sollen bei den mechanisch eingestellten Packerelementen nicht auftreten. Die Zonenisolationsvorrichtung enthält auch einen alternativen Strömungskanal, mit dem mittels einer Kiespackung Schlamm aus einem oberen Bereich in niedriger gelegene Bereiche geführt wird.

Ein Verfahren zum Verfällen eines Bohrlochs unter Verwendung der Zonenisola- tionsvorrichtung wird hier somit bereitgestellt

Der quellfähige Packer und die dazu gehörigen Bauteile haben im Wesentlichen die Funktion, eine voiiständige Dichtheit bezüglich Druck, Wärme-, Energie- und Massenstrom innerhalb eines festgelegten Bereiches zu gewährleisten. Die Druckschrift US 2007 10 012 436 AI betrifft ein Kabelkanal-Gerät in einem quellfähigen Packer von der Art, bei dem der Packer einer Lage angepasst ist, um den ringförmigen Raum abzudichten, in dem der quellfähige Packer mit wenigstens einer Öffnung ist. Der Kanal ist für ein Kabel ausgelegt.

Der Packer und die dazu gehörigen Bauteile haben die Funktion, eine voiistän- dige Dichtheit bezüglich Druck, Wärme-, Energie- und Massenstrom zu gewährleisten.

Die Druckschrift US 2008/0 149 351 A1 betrifft ein Päckersystem für Untertage- Einsatz, das umfassf ein Elastomerelement, wobei das Eiastomerelement quell- fähig oder aufblasbar ist. Eine vorübergehende Umhüllung umschließt das E- iastomeretement, wobei die temporäre Umhüllung ein abbaubares Material um- fasst.

Ein Verfahren zum Bereiteteilen eines quellfähigen Packers, der umfasst das Ausführen einer Packeranordnung in einem Bohrloch an einem vorbestimmten Ort, wobei das Packersystem den quellfähigen Packer oder einen aufblasbaren Packer umfasst. Die temporäre Umhüllung umfasst ein aufblasbares Material umfasst. Es wird ein Abbau des abbaubaren Materials der temporären Umhüllung des quellfähigen Packers durchgeführt.

Der quellfähige Packer und die dazu gehörigen Bauteile haben die Funktion, eine voiiständige Dichtheit bezüglich Druck, Wärme-, Energie- und Massen- Strom zu gewährleisten. Unter Bedingungen freier Strömung wird ein bestimmter Betrag des Stoffes oder der Energie in Längsrichtung des Kanalsystems oder des Medienträgers abgegeben, der dann nicht mehr für eine Einbringung einer vorgegebenen Stoffmenge (Konzentration) und/oder (Wärme) Energie in einem begrenzten Bereich des Kanalsystems bzw. senkrecht zur Kanalachse zur Verfügung steht.

Bei Mehrphasenfiuidsystemen (flüssig-gasförmig; fest-flüssig; fest-gasförmig; fest-flüssig-gasförmig) in Kanalsystemen ist zudem eine unkontrollierte Separation einer Fluidphase (meistens der gasförmigen) möglich. Meistens werden in herkömmlicher Weise fluidabgrenzende, dichte Verbindungen senkrecht zur Längsachse des Kanalsystems (bei zylindrischen Quer- scnnrttsflächen, z.B. kreisrund) angewendet

Anwendungsbereiche der erfindungsgemäßen Vorrichtung können sein:

Kanalsysteme, insbesondere Rohr- und Leitungssysteme, in denen edienträ- ger für Einzel- und Mehrphasenfluide vorhanden sind, in denen ein eingeschränkter Stoffaustausch und (Wärme-)Energieaustausch bereichs- und zeitweise erwünscht oder gefordert wird.

Einsatzgebiete können sein:

- Bohr- und Fördertechnik von Fluiden,

- Erdöl- und Erdgasleitungsbau,

- Kanalisation,

- Wassergewinnung, Wasserversorgung,

- Bergbau- und Geotechnik,

- Chemische Industrie,

- Lebensmittelindustrie,

- Umwelt- und Verfahrenstechnik,

- Medizintechnik. In der Bohrtechnik werden diese abdichtenden Vorrichtungen in Rohrsystemen „Packer" genannt

Die herkömmlichen abdichtenden Vorrichtungen heben folgende Nachteile: Die für die abdichtenden Vorrichtungen vorgesehenen Kanalsystemabschnitte und das die Zirkulation (Stofftransport und Energietransport) begrenzende Ab- dichtungseiement können dem Druckanstieg, Temperaturanstieg und der Zuflüsserhöhung in dem begrenzten olumenareal konstruktiv nicht widerstehen bzw. nicht entgegenwirken. Außerdem können sich in einem Mehrphasenfluid- system einzelne Phasen separieren.

Ein Druck-, Temperatur- und Zirkulationsaustausch in solchen herkömmlichen Vorrichtungen wird oft über aufwändige Ventilsysteme reguliert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur räumlichen Begrenzung der Abgabe von Stoffen und Energie aus in Kanälen eingebrachten Quellen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet ist dass die Vorrichtung einfach und praktikabel ausgeführt ist und die Zirkulation eines Stoffes und oder der vorgegebenen Energie in Richtung der Kanaiachse zwar nicht vollständig verhindert, aber merklich begrenzt. Außerdem soll eine begrenzte Abdichtung eines Kanalbereichs nur unter bestimmten Bedingungen Druck p, Temperatur T, Konzentration c erwünscht sein und notwendig erscheinen und nachfolgend ein freier Durchgang erförderlich sein. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Vorrichtung zur räumlichen Begrenzung der Abgabe von Stoffen und Energie aus in Kanälen eingebrachten Quellen

umfasst zumindest

- ein Abgrenzungselement, das zur Wandung des Kanals gerichtet ausgebil- det ist,

- mindestens eine Quelle für Stoffabgabe und/oder für Energieabgabe, wobei die eingebrachte Quelle oberhalb oder unterhalb des Abgrenzungselements angeordnet ist,

- mindestens eine Aufhängungseinrichtung für das Abgrenzungselement und die Quelle,

wobei das Abgrenzungselement und die Quelle nacheinander in vorgegebener Reihenfolge angeordnet gehaltert sind und einen innerhalb des Kanals räumlich vorgegebenen Begrenzungsbereich zur Bestimmung von Stoffabgabe und oder Energieabgäbe ausfällen,

wobei im Abgrenzungselement mindestens eine elementrandseitige Durch- gangsöfmung und/oder mindestens ein steuerbarer schließbarer Durchgang zur Erreichung von bestimmten Parametern oder Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c in dem räumlichen Begrenzungsbereich vorhanden sind und

wobei der Vorrichtung mindestens ein die Stoffabgabe und/oder die Energieabgabe messender Sensor und oder mindestens eine mit dem Sensor verbundene Steuerungs- und/oder KontroHeinhe zugeordnet sind, mit denen eine gesteuerte Zirkulation der Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c über solche Größen wie Durchmesser/Abmaße, der Abstand des Randes des Abgrenzungselements und der Abstand der Queiie zur Wandung des Kanals, der Abstand der Quelle zum Abgrenzungselement und/oder eine veränderte Rau- higkeit des Kanals durchführbar ist

Das Abgrenzungseiement kann unter einem festgelegten Winkel in Bezug auf die Kanalachse zur Wandung des Kanals gerichtet sein. Das Abgrenzungselement kann quer in Bezu auf die Kanalachse zur Wandung des Kanals gerichtet sein.

Die Vorrichtung kann in einer erweiterten Ausführung zumindest umfassen

- ein erstes Abgrenzungseiement das zur Wandung des Kanals gerichtet aus- gebildet ist,

- ein zweites dem ersten Abgrenzungseiement nachgesetztes Abgrenzungseiement, das zur Wandung des Kanals gerichtet ausgebildet ist,

- mindestens eine eingebrachte Quelle für Stoffabgabe und oder Energieabgabe, wobei die eingebrachte Quelle zwischen dem ersten Abgrenzungs- elemerrt und dem zweiten Abgrenzungselement angeordnet ist, und

- mindestens eine Aufhängungseinrichtung,

wobei das erste Abgrenzungseiement die eingebrachte Quelle und das zweite Abgrenzungselement nacheinander angeordnet an der Aufhängungseinrichtung gehaltert sind und einen innerhalb des Kanals räumlich vorgegebenen Begrenzungsbereich zur Bestimmung vöh Stoffabgäbe und öder Energieäbgabe ausfüllen,

wobei der Vorrichtung mindestens ein die Stoffabgabe und/oder die Energieab- gäbe messender Sensor und/oder mindestens eine mit dem Sensor verbundene Steuerungs- und oder Kontrolleinheit zugeordnet sind, mit denen eine gesteuerte Zirkulation der Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentratjon c über solche Größen/Parameter wie Durchmesser/Abmaße, der Abstand des Randes der Abgrenzungselemente zur Wandung des Kanals und der Abstand der Quel- le zur Wandung des Kanals, der Abstand der Quelle zum jeweiligen Abgrenzungselement und/oder eine veränderte Rauhigkeit des Kanals durchführbar ist, und

wobei zumindest in einem der beiden Abgrenzungselemente mindestens eine eiementrandseitige Durchgangsöffnung und/oder mindestens ein steuerbarer schließbarer Durchgang zur Erreichung von bestimmten Bedingungen oder Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c in dem räumlichen Begrenzungsbereich vorhanden sind.

Das bedeutet auch, dass nur in einem Abgrenzungselement der beiden genann- ten Abgrenzungselemente zumindest eine Durchgangsöffnung oder ein Durchgang vorhanden sein können, während das andere Abgrenzungselement keine Durchgangsöffnung und keinen Durchgang aufweist.

Die Durchgangsöff ungen aufweisenden Abgrenzungselemente können an der Wandung abdichtend anliegen.

Die randseitigen Abmaße der Abgrenzungselemente können derart ausgebildet sein, dass zwischen Rand der Abgrenzungsetemente und der Wandung des Kanals jeweils eine zumindest teilweise randumlaufende Durchgangsöffnung vorhanden ist.

Das erste Abgrenzungselement kann mindestens eine elementrändseitige, ringförmige Durchgangsöffnung zur Wandung des Kanals gerichtet aufweisen. Das zweite Abgrenzungselement kann mindestens eine elementrandseitige, ri gförmige Durchgangsöffnung zur Wandung des Kanals gerichtet aufweisen. Das erste Abgrenzungselement kann eine erste Scheibe oder eine erste flexible Aufklappeinrichtung oder eine erste Scheibe mit einer einfach steuerbaren Klappe oder eine erste Scheibe mit einer Ventilanordnung sein.

Das zweite der Quelle nachgeordnete Abgrenzungselement kann eine zweite Scheibe oder eine zweite flexible Aufklappeinrichtung oder eine zweite Scheibe mit einer einfach steuerbaren Klappe oder eine zweite Scheibe mit einer Ventilanordnung sein.

Die Abgrenzungselemente können je nach Bedarf und vorgegebener Zirkulation kombinierbar und in einer Vorrichtung realisiert sein.

Die Aufhängungseinnchtung kann als ein Verbindungsseil oder ein Verbindungskabel oder ein Verbindungsstränge zur Verbindung des ersten Abgren- zungselements, mindestens einer zwischengeordneten Quelle und des zweiten Abgrenzungselements ausgebildet sein. Zur Aufhängungseinrichtung gehören auch mit den Verbindungssträngen in Verbindung stehende Befestigungselemente, die jeweils mit den Abgrenzungselementen verbunden sind. Des Weiteren kann die zwischengeordnete Quelle über andere Befestigungselemente mit den Verbindungssträngen der Aufhängungseinrichtung verbunden sein.

Der Durchmesser oder die Abmaße der Vorrichtung können ein wenig kleiner als der Durchmesser oder die Abmaße des Kanals senkrecht zur Kanalachse gerichtet sein, wobei ein messbarer begrenzter Stofftransport und/oder messbarer begrenzter Wärme-/Energietransport von dem räumlich abgegrenzten Be- grenzungsbereich des Kanals in benachbarte Kanäle realisiert ist

Mindestens ein Sensor kann mit der Steuerungs- und/öder Köntrolleirtheit über eine Sensorleitung oder kabellos über Funk in Verbindung stehen. Die Vorrichtung kann, angepasst an die Ausmaße dt des zu untersuchender. Kanals, quer zur Kanalachse gerichtet einen Querschnitt besitzen, dessen Ausmaße entweder mehreckig oder rund ausgebildet sind.

Zumindest eines der Abgrenzungseiemente kann vor und während der Einbringung in den Kanal einen deutlich geringen Durchmesser d ₂ oder deutlich geringere Abmaße aufweisen ats im Betnebszustand, wenn die Vorrichtung im Bereich des Kanals angeordnet ist, und kleiner als die Abmaße dt des betreffenden Kanalquerschnitts mit ύζ, ό < di sein, wobei der Durchmesser d ₂ / die Abmaße der Abgrenzungselemente zwischen den Zuständen völliger Abdichtung zur Wandung und geöffneter Durchgangsöffnung versteilbar ist

Mindestens eines der Abgrenzungselemente kann schließbare Perforierungen aufweisen.

Die eingebrachte Quelle kann mit einem Stoff versehen sein, der sich bei entsprechender Stoffeinwirkung, bei Druckänderung oder bei Temperaturänderung auflöst.

Die Abgrenzungselemente können mindestens einen Stoff aufweisen, der nach Einwirkung von zugeordneten, zu messenden Zustandsgrößen Druck p, Temperatur T, Volumen V, Geschwindigkeit w und/oder Konzentration c spröde ist oder sich physikalisch oder sich chemisch auflöst.

Die Abgrenzungselemente können auch in unterschiedlicher Kombination eingesetzt sein, d.h. es kann z.B. eine erste Scheibe mit einer elementrandseitigen Durchgangsöffnung und eine zweite flexible schirmartige Aufklappeinrichtung oder auch umgekehrt je nach Bedarf in einer Vorrichtung kombiniert sein.

Die Durchgangsöffnungen können jeweils ein dem Kanalquerschnitt angepass- ter Spalt sein. Insbesondere können bei einem im Querschnitt kreisförmigen Kanal die eiementrandsertigen Durchgangsöffhungen ringförmig ausgebildet sind.

Der kanalangepasste Durchmesser d ₂ , d3 öder die kanaiangepässten Abmaße der erfindungsgemäßen Vorrichtung können im Wesentlichen ein wenig kleiner als der Durchmesser di des Kanals oder als die Abmaße des Kanals senkrecht zur Kanalachse gerichtet sein, wobei ein messbarer räumlich begrenzter Stofftransport und/oder messbarer begrenzter Wärmetransport/Energietransport von dem räumlich abgegrenzten Begrenzungsbereich des Kanals in benachbarte Kanäle realisiert ist.

Um eine begrenzte Abdichtung eines Kanaibereichs nur unter bestimmten .Bedingungen Druck p, Temperatur T, Konzentration c zu erreichen, wobei ein freier Durchgang erforderlich ist, kann eine Vorrichtung realisiert werden, für deren Quelle ein reaktives Stoffmaterial gewählt wird, das nach Einwirkung der entsprechenden Zustandsgrößen Druck p, Temperatur T, Volumen V, Geschwindigkeit w und/oder Konzentratjon c spröde wird oder sich physikalisch oder chemisch auflöst. Nicht nur die Quelle, sondern auch die Abgrenzungselemente können sich nach Vollendung der Zirkulationsmessung auflösen oder können aufgelöst werden, so dass schließlich nur noch die Restteile aus dem Kanal entfernt zu werden brauchen. Die Quelle kann dabei aus einem Gehäuse und einem darin befindlichen reaktiven Material bestehen.

An einem Verbindungsseil/Verbindungskabel oder an Verbindungssträngen wird die Vorrichtung in Art des Kanalquerschnittes (Scheibe bei einer kreisrunden Querschnittsfläche z.B.) in den betreffenden Kanalabschnitt bzw. Begrenzungsbereich positioniert (z.B. herabgelassen bei vertikalen Kanalbereichen).

Der Durchmesser/die Abmaße einer solchen Vorrichtung sind ein wenig kleiner als der Durchmesser/die Abmaße senkrecht zur Kanalachse. Dadurch wird ein begrenzender Stofftransport und/oder Wärme- /Energietranspört vöri derti räumlich abgeteilten Kanälbereich in benachbarte Kanalsysteme realisiert Gegebenenfalls kann auch eine gesteuerte Zirkulation über solche Größen wie Durchmesser, Abstand oder Rauhigkeit möglich sein. So kann auch ein Kanalsystem derart eingestellt werden, dass sich z.B. im Kanalbereich keine zusammenhängende Gasphase bildet. Die betreffenden Kanäle können z.B. als im Querschnitt runde oder auch davon abweichende Schächte, als deren zugehörigen Hohlräume sowie als Rohrsysteme und somit vom Querschnitt aus betrachtet mehreckig oder rund ausgebildet sein. Die Vorrichtung kann somit auch derart ausgebildet sein, dass bei Einbringung in den entsprechenden Kanalbereich die Abgrenzungselemente der Vorrichtung einen deutlich geringen Durchmesser öder geringere Abmaße aufweisen als im „Betriebzustand", aber dann dennoch kleiner sind als die Abmaße des betreffenden Kanalquerschnitts.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt sich dabei um die Einbringung und Installation einer räumlich starren oder flexiblen Zirkuiationsbegrenzungs- anordnung innerhalb eines Kanalsystems, die den Stofftransport und/oder den Energietransport in einem entsprechenden Kanalbereich bzw. Kanalabschnitt weitgehend geschlossen halten und je nach Anwendungsbereich entsprechend einschränken oder erschweren.

Je nach Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann im übertragenen Sinne von einem„KochtopfdeckeF (Scheibe), einem„Regenschirm" - (Abgren- zungselemente und Quelle, der beim Einbringen kleiner ist als im gewünschten Kanalbereich) oder einem„Klappensystem ³ (Teile der Abgrenzungselemente sind partiell öder durchgehend zur Kanalachse steuerbar) gesprochen werden. Die Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen darin, däss es bei einem geringen konstruktiven Aufwand möglich ist, in Kanälsystemen den Stofftranspört und oder Energietransport von Ein- oder Mehrphasenflu- iden spürbar und entsprechend anwendungsbezogen zu verringern bzw. einzu- schränken.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird mittels mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen erläutert

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur räumlichen Begrenzung der Abgabe von Stoffen und Energie aus einer in einen Kanal eingebrachten Quelle in Form eines Scheiben- Mechanismus„KochtopfdeckeT mit einer Steuerungs- und oder Kontrolleinheit und mit einem Sensor, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Regenschirm-Mechanismus„Regenschirm" und eine schematische Darstellung eines Abgrenzungselements einer dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form eines Klappen- Mechanismus„Klappensystem" und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Abgrenzungselements einer vierten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Abgrenzungselement mit einer randseitigen Durchgangsöffnung versehen ist oder randseitig abgedichtet (gestrichelt} ist

In Fig. 1 ist in einem ersten Ausführungsbeispiei eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur räumlichen Begrenzung der Abgabe von Stoffen und oder Energie aus mindestens einer in einen Kanal 2 eingebrachten Quelle 8 gezeigt, wobei die Vorrichtung 1 zumindest urrifasst

- ein erstes Abgrenzungselement 3 mit einer wahlweise ersten elementrand- seitigen ringförmigen Durchgangsöffnun 4, die uer zur Wandung 5 des Kanals 2 gerichtet ausgebildet ist,

- ein zweites dem ersten Abgrenzungselement 3 nachgesetztes Abgren- zungseiement 6 mit einer wahlweise zweiten eJementrandseitigen ringförmigen Durchgangsöffnung 7, die quer zur Wandung 5 des Kanals 2 gerichtet ausgebildet ist,

- mindestens die eingebrachte Quelle 8 für Stoffabgabe und/oder Energieabgabe, wobei die Quelle 8 zwischen dem ersten Abgrenzungseiement 3 und dem zweiten Abgrenzungselement 6 angeordnet »st, und

- eine Aufhängungseinrichtung 9,

wobei das erste Abgrenzungselement 3, die Quelle 8 und das zweite Abgren- zungselement 6 nacheinander angeordnet an der Aufhängungseinrichtung 9 gehaltert sind und einen innerhalb des Kanals 2 räumlich vorgegebenen Begrenzungsbereich 10 zur Bestimmung von begrenzender Stoffabgabe und oder Energieäbgabe ausfüllen,

wobei der Vorrichtung 1 mindestens ein die Stoffabgabe und/oder die Energie- abgäbe messende Senso 16 und/oder mindestens eine mit dem Sensor 16 verbundene, von außen bedienbare Steuerungs- und/oder Kontroileinheit 17 zugeordnet sind, mit denen eine gesteuerte Zirkulation der Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c über solche Größen Parameter wie Durchmesser/Abmaße, der Abstand des Randes der Abgrenzungselemente 3, 6 zur Wandung 5 des Kanals 2, der Abstand der eingebrachten Quelle 8 zur Wandung 5 des Kanals 2, der Abstand der Quelle 8 zu dem/den Abgrenzungs- etement/en 3 und 6 und oder eine veränderte Rauhigkeit des Kanals 2 durchführbar ist, und

wobei zumindest in einem der Abgrenzungseiemente 3, 6 mindestens eine ele- mentrandseitige Durchgangsöffnung und/oder mindestens ein steuerbarer schließbarer Durchgang zur Erreichung von bestimmten Bedingungen/Parametern oder Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c in dem räumlichen Begrenzungsbereich 10 vorhanden sind. Das bedeutet auch, dass nur in einem Abgrenzungselement 3 oder 6 der beiden genannten Abgrenzungseiemente 3, 6 zumindest eine DurcHgangsöffnung öder ein Durchgang vorhanden sein können, während das andere Abgrenzungsele- ment 6 öder 3 keine Durchgangsöffnung und keinen Durchgang aufweist.

Die Abgrenzungseiemente 3, 6 können unter einem festgelegten Winkel in Bezug auf die Kanalachse 15 zur Wandung 5 des Kanals 2 gerichtet sein. Die Abgrenzungselemente 3, 6 können im Allgemeinen, wie in den Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigt, quer in Bezug auf die Kanalachse 15 zur Wandung 5 des Kanals 2 gerichtet sein.

Der/Die Sensor/en 16 kann/können mit der Steuerungs- und oder Kontrolleinheit 17 Ober mindestens eine Sensorleitung 16 oder -kabel oder auch kabellos (über Funk, Schall o.ä.) in Verbindung stehen. Mindestens einer der Sensoren 16 kann sich im Begrenzungsbereich 10 an der Aufhängungseinrichtung 9 befestigt befinden. Es können auch mehrere Quellen 8 unterschiedlichen Stoffes und unterschiedlicher Energie bzw. unterschiedlicher Energiezustände eingebracht sein.

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit den beiden flexiblen schirmartigen Abgrenzungselementen 3, 32; 6, 62 in Form eines Regenschirm-Mechanismus„Regenschirm" gezeigt.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Abgrenzungselements 3, 33; 6, 63 einer dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in Form eines Klappen- Mechanismus„Klappensystem ⁰ gezeigt Die Zustände C und D der Klappe 13 können dabei vo außerhalb des Kanals 2 vorzugsweise durch die in Fig. 1 dargestellte Steuerungs- und/oder Kontrolleinheit 17 gesteuert werden. Vorzugsweise kann in dem ersten oberen Abgrenzungselement 3, 33 mindestes eine Klappe 3, also auch mehrere Klappen 13, enthalten sein, während in dem zweiten unteren Abgrenzungselement 6, 63 wahlweise eine Klappe 13 eingebracht ist.

In Fig. 4 ist eine schematische Darstellun eines Abgrenzungselements 3, 34; 6, 64 einer vierten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer Ventilanordnung 12, 14 gezeigt. Die Ventilanordnung 12, 14 kann ebenfalls von außerhalb des Kanals 2 mittels der Steuerungs- und oder Kontrolieinheit 17 gesteuert werden. Dabei zeigen die gestrichelten Linien eine weitere mögliche Variante der zur Wandung 5 des Kanals 2 abgedichteten Abgrenzungselemente 3, 34 und 6, 64.

Dabei kann das erste, als oberes bezeichnete Abgrenzungselement 3 in Fig. 1 eine erste Scheibe 31 oder eine erste flexible Aufklappeinrichtung 32, wie in Fig. 2 gezeigt ist, oder eine erste Scheibe 33 mit einer einfach steuerbaren Klappe 11, wie in Fig. 3 gezeigt ist, oder eine erste Scheibe 34 mit einer Ventilanord- nung 12, wie in Fig. 4 gezeigt ist, darsteilen.

Das zweite der Quelle 8 nachgeordnete, als unteres bezeichnete Abgrenzungs- element 6 kann eine zweite Scheibe 61, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder eine zweite flexible Aufkiappeinrichtung 62, wie in Fig. 2 gezeigt ist, oder eine zweite Scheibe 63 mit einer einfach steuerbaren Klappe 13, wie in Fig. 3 gezeigt ist, oder eine zweite Scheibe 64 mit einer Ventilanordnung 14, wie in Fig. 4 gezeigt ist, sein.

Die verschiedenen Abgrenzungselemente 3, 6 können randseitig den Quer- schnitt des Kanals 2 komplett abdichten und je nach Bedarf die eiementrandset- tigen Durchgangsöffnungen 4, 7 aufweisen.

Die Durchgangsöffnungen 4, 7 können in den Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 bei einem im Querschnitt kreisförmigeri/mnderimohlzylindrförmigen Kanal 2 jeweils einen ringförmigen Spalt darsteilen.

Die Aufhängungseinrichtung 9 kann, wie in Fig. 1 gezeigt ist, als ein Verbindungsseil oder ein Verbindungskabel oder als Verbindungsstränge 23 zur Ver- bindung des ersten Abgrenzungselements 3, der zwisc engeordneten Quelle 8 und des zweiten Abgrenzungselements 6 ausgebildet sein. Zur Aufhängungs- einrichtung 9 gehören auch mit den Verbindungssträngen 23 in Verbindung stehende Befestigungselemente 19 und 20, die jeweils mit den Abgrenzungsele- menten 3 und 6 verbunden sind. Des Weiteren kann die zwischengeordnete Quelle 8 über andere Befestigungselemente 21 und 22 mit den Verbindungssträngen 23 der Aufhängungseinrichtung 9 verbunden sein.

Der Durchmesser tfc, oder die querschnittiichen Abmaße der Vorrichtung 1 können im Weseniiiehen ein wenig kleiner als der Durchmesser di oder die querschnittlichen Abmaße des Kanals 2, senkrecht zur Kanaiachse 15 gerichtet, sein, wobei ein durch mindestens einen Sensor 16 messbarer begrenzter Stofftransport und oder messbarer begrenzter Wärmetransport/Energietransport von dem räumlich abgegrenzten Begrenzungsbereich 10 des Kanals 2 in benach- barte Kanäle realisiert ist.

Innerhalb des raumlich begrenzten Bereiches 10 des Kanals 2 kann die Messung der oben genannten Zustandsgrößen zur Bestimmung der Stoff- und/oder Energieabgabe über die genannten Sensoren 16 und mittels der Steuerungs- und Kontrolieinheit 17 durchgeführt werden.

Der Sensor bzw. die Sensoren 16 können Einzelsensoren zur Druckmessung, zur Temperaturmessung, zur Kon^entrationsmessung, zur Abs andsmessung und/oder Rauhigkeitsmessung sein. Die weitergeleiteten Messwerte der gemessenen Größen werden in der Steuerungs- und/oder Kontrolieinheit 17 ausgewer- tet und für eine gesteuerte Zirkulation der Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c über solche Größen wie Durchmesser/Abmaße, der Abstand des Randes der Abgrenzungselemente 3, 6 zur Wandung 5 des Kanals 2 oder die veränderte Rauhigkeit des Kanals 2 verwendet Mach dem Einbringen mindestens eines Abgrenzungselementes 3 und/oder 6 in den Kanal 2 und der jeweiligen Zuordnung der vorher eingebrachten oder nachträglich einzubringenden Quelle 8 nebst mindestens eines Sensors 16 wird die Quelle 8 derart bedient, dass sie den enthaltenden Stoff oder die enthaltenen Stoffe und/oder die enthaltene Energie freigibt. Die bei der Abgabe des Stoffes und /oder bei der Abgabe der Energie erreichten veränderten Zustandsgrößen können durch den Sensor 16 gemessen werden. Die gemessenen Werte der Zustandsgrößen werden zur Auswertung der Steuerungs- und/oder Kontrollein- heit 17 zugeführt.

Die Quelle 8 für die darin befindlichen Stoffe und/oder für die darin gespeicherte Energie kann ein Behälter sein, der vorzugsweise durch einen Zünder und dessen kabel- oder femgesteuerte Explosion oder anderweitig ausgelöste Reaktion geöffnet werden kann. Die Zündung kann über elektromagnetische Bauelemente durchgeführt werden. Das Signal für die Zündung kann selbständig durch die Steuerungs- und oder Kontrolieinheit 17 oder auch manuell über ein durch einen außerhalb des Kanals 2 befindlichen Operateur bedienbares Schaltgerät ausgelöst werden.

Dabei erfolgt die Zündung dann, wenn die vorgegebenen Zustandsgrößen und die Parameter, wie Durchmesser/Abmaße, der Abstand des Randes der Abgrenzungselemente 3, 6, der Abstand der eingebrachten Quelle 8 zur Wandung 5 des Kanals 2, der Abstand der Quelle 8 zu dem den Abgrenzungselement/en 3 und 6 und/oder die Rauhigkeit der Wandung 5 des Kanals 2 insbesondere im räumlichen Begrenzungsbereich 10 in Funktions- und Speichereinheiten der Steuerungs- und/oder Kontrolieinheit 17 eingestellt und registriert sind.

Die in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 1, angepasst an die Ausmaße di des zu untersuchenden Kanals 2, kann quer zur Kanalachse 15 gerich- tet einen Querschnitt besitzen, dessen Ausmaße mehreckig oder rund ausgebildet sein können.

Zumindest eines der Abgrenzungselemente 3, 6 kann im Vorzustand vor der Einbringung in den Kanal 2 einen deutlich geringen Durchmesser ζ oder deut- lieh geringere Abmaße, z.B. bei mehreckigem Querschnitt aufweisen als im Betriebszustand, wenn die Vorrichtung 1 im räumlichen Bereich 10 des Kanals 2 angeordnet ist, und kleiner als die Abmaße di des betreffenden Kanalquerschnitts mit άζ, d ₃ < di sein, wobei der Durchmesser (fc zwischen dem Rand des Abgrenzungselements 3, 6 und der Wandung 5 des Kanals 2 verstellbar ausgebildet sein kann.

In Fig. 2 wenden die folgenden Zustände A und B der flexiblen schirmartigen Abgrenzungselemente 32, 62 (mit„Regenschirm-Mechanismus") angegeben: Der Zustand A der Abgrenzungselemente 32, 62 wird als eingeklappter Zustand der schirmartigen Elemente (32A, 62A) vor der Einbringung in den Kanal 2 dargestellt.

Der Zustand B der Abgrenzungselemente 32, 62 wird als ausgeklappter, wahi- weise abdichtender Zustand der schirmartigen Elemente 32, 62 (32B, 62B) dargestellt, der jeweils die Abgrenzungselemente 32, 62 im Betriebszustand (Funktion) zeigt.

In Fig. 3 werden die folgenden Zustände C und D der Abgrenzungselemente 33 (oberes Abgrenzungselement), 63 (unteres Abgrenzungselement) angegeben: Im Zustand C (13C) ist die eingebaute Klappe 13 des Abgrenzungselements 33, 63 geschlossen. Im Zustand D (13D) ist die eingebaute Klappe 13 des Abgrenzungselements 33, 63 geöffnet. Die zwischengebrachte Quelle 8 kann mit einem Stoff, z.B. mit einem reaktiven Material, versehen sein, der sich bei entsprechender Stoffeinwirkung, bei Druckänderung oder bei Temperaturänderung auflöst.

Mindestens eines der Abgrenzungselemente 3, 6 kann nur oder zusätzlich zu den Durchgangsöffnungen mehrere schließbare Perforierungen (nicht eingezeichnet) aufweisen.

In den beabstandeten Abgrenzungselementen 3, 6 kann mindestens ein von der Steuerungs- und oder Kontroiieinheit 17 steuerbarer schließbarer Durchgang zur Erreichung von bestimmten Bedingungen oder Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c vorhanden sein. Des Weiteren können die beiden beabstandeten Abgrenzungselemente 3, 6 ebenfalls einen Stoff aufweisen, der nach Einwirkung von zumindest einer der zugeordneten, zu messenden Zustandsgrößen Druck p, Temperatur T, Volumen V, Geschwindigkeit w und/öder Konzentration c spröde wird oder sich physika- lisch oder chemisch auflöst.

In einem weiteren Ausführungsbetspief der Vorrichtung 1 zur räumlichen Begrenzung der Abgabe von Stoffen und Energie aus in Kanälen 2 eingebrachten Quellen 8

umfasst die Vorrichtung 1 zumindest

- ein Abgrenzungselement 3 oder 6, das zur Wandung 5 des Kanals 2 gerichtet ausgebildet ist,

- mindestens eine Quelle 8 für Stoffabgabe und/oder für Energieabgabe, wobei die eingebrachte Quelle 8 oberhalb oder unterhalb des Abgrenzungsele- ments 3 oder 6 angeordnet ist,

- mindestens eine Aufhängungseinrichtung 9 für das Abgrenzungselement 3 öder 6 und die Quelle 8,

wobei das Abgrenzungseiement 3 oder 6 und die Quelle 8 nacheinander in vorgegebener Reihenfolge angeordnet gehaltert sind und einen innerhalb des Ka- nals 2 räumlich vorgegebenen Begrenzungsbereich 10 zur Bestimmung von Stoffabgabe und/oder Energieabgabe ausfüllen,

wobei im Abgrenzungselement 3 oder 6 mindestens eine elementrandseitige Durchgangsöffnung und/oder mindestens ein steuerbarer schließbarer Durchgang zur Erreichung von bestimmten Parametern oder Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c in dem räumlichen Begrenzungsbereich 10 vorhanden sind und

wobei der Vorrichtung 1 mindestens ein die Stoffabgabe und/oder die Energieabgabe messender Sensor 16 und oder mindestens eine mit dem Sensor 16 verbundene, von außen bedienbare Steuerungs- und/oder Kontrolleinheit 17 zugeordnet sind, mit denen eine gesteuerte Zirkulation der Zustandsgrößen: Druck p, Temperatur T, Konzentration c über solche Größen wie Durchmesser/Abmaße, der Abstand des Randes des Abgrenzungselements 3 oder 6 zur Wandung 5 des Kanals 2 und der Abstand der Quelle 8 zur Wandung 5 des Ka- nais 2, der Abstand der Queiie 8 zum Abgrenzungseiement 3 oder 6 und/oder eine veränderte Rauhigkeit des Kanals 2 durchführbar ist.

Das Abgrenzungselement 3 oder 6 kann unter einem festgelegten Winkel in Be- zug auf die Kanalachse 15 zur Wandung 5 des Kanals 2 gerichtet sein.

Das Abgrenzungselement 3 oder 6 wird im Allgemeinen quer in Bezug auf die Kanalachse 15 zur Wandung 5 des Kanals 2 gerichtet sein.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Kanal

3 erstes Abgrenzungselement

31 erste Scheibe

32 erste flexible schirmartige Aufklappeinrichtung

33 erste Scheibe mit einer Klappe

34 erste Scheibe mit einer Ventilanordnung

4 erste Durchgangsdffnung

5 Wandung des Kanals

6 zweites Abgrenzungselement

61 zweite Scheibe

62 zweite flexible schirmartige Aufkfappeinrichtung

63 zweite Scheibe mit einer Klappe

64 zweite Scheibe mit einer Ventiianordnung

7 zweite Durchgangsöffnung

8 Quelle

9 Aufhängungseinrichtung

10 räumlicher Begrenzungsbereich

11 Klappe

12 erste Ventilanordnung

13 steuerbare Klappe

14 zweite Ventiianordnung

15 Kanalachse

16 Sensor

7 Steuerungs- und/oder Kontrolleinheit

18 Sensorleiiung

19 erstes Befestigungselement

20 zweites Befestigungselement

21 drittes Befestigungselement

22 viertes Befestigungselement

23 Verbindungsstrang di Durchmesser/Abmaße eines Kanals

02 Durchmesser/Abmaße eines Abgrenzungselements im Betriebszustand d ₃ Durchmesser/Abmaße einer Quelle A Zustand eines Abgrenzungselements 32, 62 bei Einbringung

B Zustand eines Abgrenzungselemente 32, 62 in Funktion

C geschlossener Zustand der Klappe 13 des Abgrenzungselements 33, 63

D offener Zustand der Klappe 13 des Abgrenzungselements 33, 63