專利名稱：具有多個樣本切削器的周向取樣工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個樣本切削器的周向取樣工具和使用該取樣工具的方法。
背景技術(shù)：
一種對諸如CANDU(坎杜)型反應堆等核反應堆中的壓力管的使用壽命進行估算的方法需要周期性地移除管子。從移除的管子上切取樣品并分析氘含量。然后，將氘濃度用作剩余壓力管的使用壽命的量度。此方法由于需要長期停工以移除并替換壓力管，所以這種方法成本非常高。嘗試提供“原地”進行取樣(不用移除壓力管)的技術(shù)存在許多困難。堅硬的氧化物表面以及從該表面層下面獲取樣本材料的要求使得難于獲取有用的樣本。為了保持管子的完整結(jié)構(gòu)并避免有害的殘余應力，必須控制取樣深度并且遺留的取樣區(qū)域必須在幾何結(jié)構(gòu)上沿所有的軸線平滑地變化。此外，用于移除表面材料或樣本的技術(shù)必須不涉及過度加熱，因為這會影響后續(xù)分析的結(jié)果。另一個困難是回收分析樣本以及防止顆粒遺留在壓力管中。1990年5月15日授權(quán)的美國專利No. 4，925，621的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文，該專利針對上述困難公開了一種用于壓力管取樣的取樣工具。所公開的取樣工具允許 “原地”檢測而不需要移除壓力管。該取樣工具包括兩個切削器以及用于捕獲被移除的材料的裝置。通過在壓力管中軸向地移動兩個切削器，一個切削器移除表面氧化物層，而另一個切削器移除用于分析的樣本。切削器和切削操作設計成避免損壞壓力管的整體性，以使壓力管處于正常使用。盡管上述取樣工具克服了上述困難，但已經(jīng)證明使用該取樣工具在壓力管中的某些部分上獲取樣本是不切實際的。例如，如圖1所示，在CANDU型燃料通道中，壓力管10使用軋制接頭12與端部安裝件(未示出)連接。由于氫/氘濃度的高軸向梯度和軋制接頭區(qū)域中的周向波紋14，使得上述取樣工具難于在軋制接頭區(qū)域獲取有用的樣本。此外，上述取樣工具每次只能取回單個樣本，這意味著在能夠獲取另一個樣本之前，需要從壓力管移中移出該工具以取回樣本(和氧化物層的部分)。這使得從管子上獲取多個樣本很費時。在2000年11月的第五屆國際CANDU堆維護會議Qnternational CANDU Maintenance Conference)上，由作者 K. Wittich 和 J. King 發(fā)表的題目為 “Advanced Pressure Tube Sampling !"ools”的會議論文也公開了取樣工具。在2005年11月的第七屆國際CANDU堆維護會議上，由作者B. Guler、J. King和R. Wray發(fā)表的題目為“ Innovation in Pressure Tube Rolled Joint Sampling(Circumferential Sampling Tool Technology)，， 的會議論文也公開了取樣工具。這兩篇論文都由Canadian Nuclear Society (加拿大核學會)出版。因此，需要如下取樣工具和樣本收集方法其能夠克服上述困難中的至少一些困難和現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不便之處中的至少一些不便之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種取樣工具，該取樣工具具有沿著管子的一部分內(nèi)壁周向地移動的至少兩組切削器，每組切削器含有兩個切削器。對于每一組切削器，一個切削器移除管子內(nèi)壁的一部分，而另一個切削器在管子中的通過移除管子內(nèi)壁的一部分而露出的位置上從管子的內(nèi)壁上移除樣本。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于選擇性地接合每組切削器的機構(gòu)。本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用上述周向取樣工具從管子上獲取樣本的方法。在一個方面中，本發(fā)明提供一種用于從管子的內(nèi)壁獲取樣本的周向取樣工具。所述周向取樣工具具有圓筒體，其具有中心軸線；軸，其沿著所述中心軸線設置在所述圓筒體中；電動機，其可操作地與所述軸連接，用于旋轉(zhuǎn)所述軸；第一孔，其設置在所述圓筒體上；第一切削器組件，其與所述軸選擇性地進行接合；第二孔，其設置在所述圓筒體上；第二切削器組件，其與所述軸選擇性地接合；以及軸致動器，其可操作地與所述軸連接，用于使所述軸選擇性地與所述第一切削器組件及所述第二切削器組件接合。所述第一切削器組件包括第一切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)；第一致動器，其可操作地與所述第一切削器連接；第二切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第二切削器與所述第一切削器呈角度設置；以及第二致動器，其可操作地與所述第二切削器連接。所述第一切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第一切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第一切削器穿過所述第一孔至少部分地伸出。在所述軸與所述第一切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第一致動器使所述第一切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。所述第二切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第二切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第二切削器穿過所述第一孔至少部分地伸出。在所述軸與所述第二切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第二致動器使所述第二切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。當所述第一切削器處于所述伸出位置時，所述第二切削器處于所述縮入位置，而當所述第二切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器處于所述縮入位置。所述第二切削器組件包括第三切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)；第三致動器，其可操作地與所述第三切削器連接；第四切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第四切削器與所述第三切削器呈角度設置；以及第四致動器，其可操作地與所述第四切削器連接。所述第三切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第三切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第三切削器穿過所述第二孔至少部分地伸出。在所述軸與所述第二切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第三致動器使所述第三切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。所述第四切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第四切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第四切削器穿過所述第二孔至少部分地伸出。在所述軸與所述第二切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第四致動器使所述第四切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。當所述第三切削器處于所述伸出位置時，所述第四切削器處于所述縮入位置。當所述第四切削器處于所述伸出位置時，所述第三切削器處于所述縮入位置。當所述軸致動器使所述軸與所述第一切削器組件接合時，通過使用所述電動機旋轉(zhuǎn)所述軸，使所述第一切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的一部分內(nèi)壁， 然后，使所述第二切削器移動至所述伸出位置，從而在所述管子中的通過切削所述管子的所述一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第一樣本。當所述軸致動器與所述第二切削器組件接合時，通過使用所述電動機來旋轉(zhuǎn)所述軸，使所述第三切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的另一部分內(nèi)壁，然后，使所述第四切削器移動至所述伸出位置，從而在所述管子中的通過切削所述管子的所述另一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第二樣本。在另外的方面中，所述軸致動器使所述軸沿著所述中心軸線移動。在進一步的方面中，所述軸致動器使所述電動機與所述軸一起移動。在另外的方面中，所述電動機設置在驅(qū)動殼體內(nèi)，并且所述軸致動器使所述驅(qū)動殼體移動。在進一步的方面中，當所述軸致動器使所述軸與所述第一切削器組件接合時，所述電動機使所述軸沿著第一方向旋轉(zhuǎn)，并且當所述軸致動器使所述軸與所述第二切削器組件接合時，所述電動機使所述軸沿著所述第一方向旋轉(zhuǎn)。在另外的方面中，所述軸致動器包括分度電動機和分度引導螺釘。所述分度引導螺釘擰入在分度引導螺母中，所述分度引導螺母與所述圓筒體連接。通過使所述分度引導螺釘隨著所述分度電動機旋轉(zhuǎn)，使所述軸沿著所述中心軸線移動。在進一步的方面中，所述第一切削器比所述第二切削器寬，并且所述第三切削器比所述第四切削器寬。在另外的方面中，在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第二切削器限定的弧，并且在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。在進一步的方面中，第一容器與所述第一切削器連接，用于容納所述第一切削器所切削的所述管子的所述一部分內(nèi)壁；第二容器與所述第二切削器連接，用于容納所述第二切削器所切削的所述第一樣本；第三容器與所述第三切削器連接，用于容納所述第三切削器所切削的所述管子的所述另一部分內(nèi)壁；以及第四容器與所述第四切削器連接，用于容納所述第二切削器所切削的所述第二樣本。在另一個方面中，本發(fā)明提供一種從管子的內(nèi)壁獲取樣本的方法。所述方法包括 使第一切削器抵靠著所述內(nèi)壁移動；使所述第一切削器沿著所述內(nèi)壁的周向以弧形移動， 從而切削所述管子的一部分內(nèi)壁；使所述第一切削器移離所述管子的內(nèi)壁；使第二切削器抵靠著所述管子的通過切削所述管子的所述一部分內(nèi)壁所露出的第一表面移動；使所述第二切削器沿著所述第一表面以弧形移動，從而切削第一樣本；使所述第二切削器移離所述第一表面；使第三切削器抵靠著所述內(nèi)壁移動；使所述第三切削器沿著所述內(nèi)壁的周向以弧形移動，從而切削所述管子的另一部分內(nèi)壁；使所述第三切削器移離所述管子的內(nèi)壁； 使第四切削器抵靠著管子的通過切削所述管子的所述另一部分內(nèi)壁所露出的第二表面移動；使所述第四切削器沿著所述第二表面以弧形移動，從而切削第二樣本；以及使所述第
11四切削器移離所述第二表面。在另外的方面中，所述方法還包括使第一切削器組件與軸接合，所述第一切削器組件包括所述第一切削器和所述第二切削器；以及使第二切削器組件與所述軸接合，所述第二切削器組件包括所述第三切削器和所述第四切削器。移動所述第一切削器和所述第二切削器的步驟包括使與所述第一切削器組件接合的所述軸旋轉(zhuǎn)。移動所述第三切削器和所述第四切削器的步驟包括使與所述第二切削器組件接合的所述軸旋轉(zhuǎn)。在進一步的方面中，所述方法還包括將所述管子的被切下的所述一部分內(nèi)壁容納在第一容器中；將所述第一樣本容納在第二容器中；將所述管子的被切下的所述另一部分內(nèi)壁容納在第三容器中；以及將所述第二樣本容納在第四容器中。在另外的方面中，所述管子的被切下的所述一部分內(nèi)壁包括至少一部分氧化物層，以及所述管子的被切下的所述另一部分內(nèi)壁包括至少一部分氧化物層。在仍為另一個方面中，本發(fā)明提供一種用于從管子的內(nèi)壁獲取樣本的周向取樣工具。所述周向取樣工具具有圓筒體，其具有中心軸線；孔，其設置在所述圓筒體上；軸，其沿著所述中心軸線設置在所述圓筒體中；第一切削器，其可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)；第一致動器，其可操作地與所述第一切削器連接；第二切削器，其可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第二切削器與所述第一切削器呈角度設置； 第二致動器，其可操作地與所述第二切削器連接；第三切削器，其可操作地與所述軸連接， 用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第三切削器與所述第一切削器和所述第二切削器呈角度設置；第三致動器，其可操作地與所述第三切削器連接；第四切削器，其可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第四切削器與所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器呈角度設置；以及第四致動器，其可操作地與所述第四切削器連接。所述第一切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第一切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第一切削器穿過所述孔至少部分地伸出。所述第一致動器在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第一切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。 所述第二切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第二切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第二切削器穿過所述孔至少部分地伸出。所述第二致動器在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第二切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。所述第三切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第三切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第三切削器穿過所述孔至少部分地伸出。所述第三致動器在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第三切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。所述第四切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第四切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第四切削器穿過所述孔至少部分地伸出。所述第四致動器在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第四切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動。當所述第一切削器處于所述伸出位置時，所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器處于它們各自的縮入位置。當所述第二切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器處于它們各自的縮入位置。當所述第三切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第四切削器處于它們各自的縮入位置。當所述第四切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器處于它們各自的縮入位置。使所述軸旋轉(zhuǎn)，以使所述第一切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的一部分內(nèi)壁，然后，使所述第二切削器移動至所述伸出位置，從而在管子中的通過切削所述管子的所述一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第一樣本。在將所述周向取樣工具在所述管子中重新定位之后，使所述軸旋轉(zhuǎn)，以使所述第三切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的另一部分內(nèi)壁，然后，使所述第四切削器移動至所述伸出位置，從而在管子中的通過切削所述管子的所述另一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第二樣本。在進一步的方面中，所述第二切削器設置成垂直于所述第一切削器，所述第三切削器設置成垂直于所述第二切削器，所述第四切削器設置成垂直于所述第三切削器，并且所述第一切削器設置成垂直于所述第四切削器。所述第一切削器與所述第三切削器相反地設置，而所述第二切削器與所述第四切削器相反地設置。在另外的方面中，驅(qū)動電動機設置在所述圓筒體中，并且可操作地與所述軸連接， 用于旋轉(zhuǎn)所述軸。在進一步的方面中，所述第一致動器包括第一致動桿，所述第一致動桿設置成大致平行于所述中心軸線。所述第一致動桿具有第一輥子，其位于所述第一致動桿的第一端部；第二輥子，其位于所述第一致動桿的第二端部；以及至少一個第三輥子，其位于所述第一致動桿的所述第一端部與所述第二端部之間。所述第二致動器包括第二致動桿，所述第二致動桿設置成大致平行于所述中心軸線。所述第二致動桿具有第四輥子，其位于所述第二致動桿的第一端部；第五輥子，其位于所述第二致動桿的第二端部；以及至少一個第六輥子，其位于所述第二致動桿的所述第一端部與所述第二端部之間。所述第三致動器包括第三致動桿，所述第三致動桿設置成大致平行于所述中心軸線。所述第三致動桿具有第七輥子，其位于所述第三致動桿的第一端部；第八輥子，其位于所述第三致動桿的第二端部； 以及至少一個第九輥子，其位于所述第三致動桿的所述第一端部與所述第二端部之間。所述第四致動器包括第四致動桿，所述第四致動桿設置成大致平行于所述中心軸線。所述第四致動桿具有第十輥子，其位于所述第四致動桿的第一端部；第十一輥子，其位于所述第四致動桿的第二端部；以及至少一個第十二輥子，其位于所述第四致動桿的所述第一端部與所述第二端部之間。伸出坡道件與所述圓筒體連接。所述伸出坡道件朝著所述第一切削器、所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器大致平行于所述中心軸線延伸。 所述伸出坡道件限定出圍繞所述中心軸線的弧?？s入坡道件與所述圓筒體連接。所述縮入坡道件朝著所述伸出坡道件、所述第一切削器、所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器大致平行于所述中心軸線延伸。所述縮入坡道件限定出圍繞所述中心軸線的弧。第一保持件與所述第一切削器連接。所述第一保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第一保持件中的至少一個狹槽。在所述第一保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第三輥子。第二保持件與所述第二切削器連接。所述第二保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第二保持件中的至少一個狹槽。在所述第二保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第六輥子。第三保持件與所述第三切削器連接。所述第三保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第三保持件中的至少一個狹槽。在所述第三保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第九輥子。第四保持件與所述第四切削器連接。所述第四保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第四保持件中的至少一個狹槽。在所述第四保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第十二輥子。所述第一切削器、所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器沿著平行于所述中心軸線的方向設置在所述伸出坡道件與所述縮入坡道件之間。當所述第一輥子在所述伸出坡道件上滾動時，所述至少一個第三輥子在所述第一保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第一保持件遠離所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第一切削器移動至所述伸出位置。當所述第二輥子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第三輥子在所述第一保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第一保持件朝著所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第一切削器移動至所述縮入位置。當所述第四輥子在所述伸出坡道件上滾動時， 所述至少一個第六輥子在所述第二保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第二保持件遠離所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第二切削器移動至所述伸出位置。當所述第五輥子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第六輥子在所述第二保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第二保持件朝著所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第二切削器移動至所述縮入位置。當所述第七輥子在所述伸出坡道件上滾動時，所述至少一個第九輥子在所述第三保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第三保持件遠離所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第三切削器移動至所述伸出位置。當所述第八輥子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第九輥子在所述第三保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第三保持件朝著所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第三切削器移動至所述縮入位置。當所述第十輥子在所述伸出坡道件上滾動時，所述至少一個第十二輥子在所述第四保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第四保持件遠離所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第四切削器移動至所述伸出位置。當所述第十輥子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第十二輥子在所述第四保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第四保持件朝著所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第四切削器移動至所述縮入位置。在另外的方面中，至少一個彈簧與所述第一切削器連接，用于在所述第一切削器處于所述伸出位置時將所述第一切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上；至少一個彈簧與所述第二切削器連接，用于在所述第二切削器處于所述伸出位置時將所述第二切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上；至少一個彈簧與所述第三切削器連接，用于在所述第三切削器處于所述伸出位置時將所述第三切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上；以及至少一個彈簧與所述第四切削器連接，用于在當所述第四切削器處于所述伸出位置時將所述第四切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上。在進一步的方面中，所述第一切削器比所述第二切削器寬，并且所述第三切削器比所述第四切削器寬。在另外的方面中，在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第二切削器限定的弧；并且在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。雖然本發(fā)明的各實施例具有至少一個上述目的和/或方面，但不必具有全部的上述目的和/或方面。應該理解的是，本發(fā)明的嘗試實現(xiàn)上述目的而產(chǎn)生的一些方面可以不滿足這些目的，并且/或者可以滿足這里沒有具體列舉的其它目的。根據(jù)以下說明、附圖以及權(quán)利要求書，本發(fā)明實施例的其它的和/或可選擇的特點、方面以及優(yōu)點將變得顯而易見。


為了更好地理解本發(fā)明、本發(fā)明的其它方面以及其它特點，請參考結(jié)合附圖的以下說明，其中圖1是顯示軋制接頭區(qū)域的一部分壓力管的剖視圖；圖2是周向取樣工具的透視圖；圖3是圖2的周向取樣工具的沿圖2中的A-A線截取的剖視圖，其中兩個切削器組件與驅(qū)動單元分離；圖4是圖2的周向取樣工具的沿圖2中的A-A線截取的剖視圖，其中切削器組件中的一者與驅(qū)動單元接合；圖5是圖2的周向取樣工具的沿圖2中的A-A線截取的剖視圖，其中切削器組件中的另一者與驅(qū)動單元接合；圖6是圖2的周向取樣工具的沿圖2中的B-B線截取的剖視圖，其顯示驅(qū)動單元；圖7是圖2的周向取樣工具的沿圖2中的C-C線截取的剖視圖；圖8是圖2的周向取樣工具的沿圖7中的D-D線截取的剖視圖；圖9是圖2的周向取樣工具的伸出坡道件的端視圖；圖10是圖9的伸出坡道件的側(cè)視圖；圖11是圖2的周向取樣工具的縮回坡道件的端視圖；圖12是圖10的縮回坡道件的側(cè)視圖；以及圖13是已使用圖2的周向取樣工具獲取樣本處的壓力管的一部分的剖視圖。
具體實施例方式將說明本發(fā)明的用于從核反應堆的壓力管獲取分析氘含量的樣本的周向取樣工具。然而，應該理解的是，該周向取樣工具能被用于從其它類型的管子或拱形表面上收集其它類型的樣本。將參照圖2說明周向取樣工具20的實施例。周向取樣工具20具有圓筒體21，該圓筒體21具有中心軸線22。周向取樣工具20具有三個主要部分托架單元23、驅(qū)動單元 24以及液壓調(diào)節(jié)單元25。托架單元23、驅(qū)動單元M以及液壓調(diào)節(jié)單元25利用柔性接頭 26相連。接頭沈允許周向取樣工具20穿過壓力管彎垂部而不受約束。應當理解的是，在附圖中示出的圓筒體21的中心軸線22與各單元23、24、25的中心軸線所形成的同軸軸線相對應。圓筒體21具有多個承壓墊27，該多個承壓墊27在將周向取樣工具20設置在壓力管內(nèi)時用于支撐周向取樣工具20。承壓墊27由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動，該液壓系統(tǒng)具有容納在液壓調(diào)節(jié)器單元25中的液壓調(diào)節(jié)器(未示出)。在托架單元23上形成有孔觀和四。在托架單元23內(nèi)設置有分別與孔觀和四縱向?qū)R的切削器組件30和31，在下文中將更詳細地說明切削器組件30和31。切削器組件30由托架32來保持。托架32利用花鍵聯(lián)接器 34選擇性地與驅(qū)動軸36連接。類似地，切削器組件31由托架33來保持。托架33利用花鍵聯(lián)接器35選擇性地與驅(qū)動軸36連接。如圖3至圖5所示，托架32、33設置在托架單元 23內(nèi)，使得它們的花鍵聯(lián)接器34、35彼此面對。正如下文中更詳細的說明，驅(qū)動軸36與設
15置在驅(qū)動單元M中的驅(qū)動電動機38可操作地連接。正如下文中更詳細的說明，驅(qū)動電動機38用于選擇性地旋轉(zhuǎn)切削器組件30和31。驅(qū)動電動機38優(yōu)選地是直流電動機，然而， 也可以預期為其它類型的電動機。周向取樣工具20是周向取樣系統(tǒng)的一部分，將簡要說明周向取樣系統(tǒng)的特點。周向取樣工具20與定位系統(tǒng)連接，定位系統(tǒng)允許周向取樣工具20在壓力管中精確地軸向和角向定位。在周向取樣工具20上設置有防護套筒，該防護套筒用于在周向取樣工具20沒有被推入壓力管中時關(guān)閉孔觀。周向取樣工具20、定位系統(tǒng)以及防護套筒均設置在支撐車上，支撐車優(yōu)選地安裝有輪子以利于支撐車定位。切削器組件30和31每個都能夠收集兩個樣本。為了從壓力管(包括軋制接頭區(qū)域)的內(nèi)壁上獲取樣本，首先將支撐車滾到管子的開口端附近的位置。在管子的開口端上設置有端部安裝件。然后，將防護套筒與端部安裝件連接。定位系統(tǒng)用于設定在管子內(nèi)所要收集的樣本的角向和軸向位置。正如對切削器組件30、31所提供的下述說明中可以理解到，切削器組件30、31利用重力收集樣本，因此，樣本通常從管子的上半部(即，9點鐘位置與3點鐘位置之間)進行收集。然后，將周向取樣工具20推入管子內(nèi)，使得切削器組件30 與待收集第一樣本的位置對齊。將周向取樣工具20鎖定在此位置，并且驅(qū)動承壓墊27，以通過使承壓墊27推壓管子的內(nèi)壁來保持周向取樣工具20處于適當?shù)奈恢?。然后，軸向地移動驅(qū)動軸36，正如下文中更詳細的說明，使得驅(qū)動軸36的花鍵部分40從如圖3所示的其被設置在兩個聯(lián)接器34、35之間的分離位置移動至如圖5所示的其與聯(lián)接器34接合的位置。然后，對驅(qū)動電動機38進行驅(qū)動，從而使切削器組件30繞著中心軸線22旋轉(zhuǎn)。在切削器組件30旋轉(zhuǎn)時，切削器組件30沿著管子的周向切削管子的一部分內(nèi)壁，從而獲取第一樣本。關(guān)于此步驟的其它細節(jié)將在說明切削器組件30時在下文中進行說明。然后，將周向取樣工具20解鎖并松開承壓墊27。然后，將周向取樣工具20在管子內(nèi)(角向地和/或軸向地)移動，使得切削器組件 30與待收集第二樣本的位置對齊。將周向取樣工具20鎖定在此位置并且驅(qū)動承壓墊27。 然后，對驅(qū)動電動機38進行驅(qū)動，以使切削器組件30繞著中心軸線22旋轉(zhuǎn)，從而獲取第二樣本。然后，將周向取樣工具20解鎖并松開承壓墊27。然后，將周向取樣工具20在管子內(nèi)(角向地和/或軸向地)移動，使得切削器組件 31與待收集第三樣本的位置對齊。將周向取樣工具20鎖定在此位置并且驅(qū)動承壓墊27。 然后，如圖4所示，將驅(qū)動軸36軸向地移動，使得驅(qū)動軸36的花鍵部分40從其與聯(lián)接器34 接合的位置移動至其與聯(lián)接器35接合的位置。然后，對驅(qū)動電動機38進行驅(qū)動，以使切削器組件31沿著切削器組件30所旋轉(zhuǎn)的方向繞著中心軸線22旋轉(zhuǎn)，從而獲取第三樣本。然后，將周向取樣工具20解鎖并松開承壓墊27?？梢灶A期的是，在如下情形下可以使驅(qū)動軸36的花鍵部分40與聯(lián)接器34或35 分離即，獲取了各樣本之后，使得驅(qū)動軸36不接合切削器組件30、31，而周向取樣工具20 正在被重新定位。然后，將周向取樣工具20在管子內(nèi)(角向和/或軸向地)移動，使得切削器組件 31與待收集第四樣本的位置對齊。將周向取樣工具20鎖定在此位置并且驅(qū)動承壓墊27。 然后，對驅(qū)動電動機38進行驅(qū)動，以使切削器組件31繞著中心軸線22旋轉(zhuǎn)，從而獲取第四樣本。然后，將周向取樣工具20解鎖并松開承壓墊27。
應該理解的是，用于收集樣本的切削器組件30、31的順序可以不同于上述順序。 例如，切削器組件31可以用于收集第一樣本和第四樣本，而切削器組件30可以用于收集第二樣本和第三樣本。還應該理解的是，可以收集少于四個樣本?！┦占晁械臉颖?，則周向取樣工具20縮回到防護套筒內(nèi)。然后，將容納在切削器組件30、31中的樣本轉(zhuǎn)移到支撐車中所設置的燒瓶中。然后，防護套筒從端部安裝件上分離并且支撐車滾離壓力管。最后，取回容納有樣本的燒瓶。上述步驟涉及一種可以在壓力管內(nèi)運送周向取樣工具20以獲取樣本的方法。應該理解的是，其它運送周向取樣工具20的方法也是可能的并且是可預期的?，F(xiàn)在參照圖7和圖8，將說明切削器組件30。切削器組件31與切削器組件30相同，簡單起見，將不對切削器組件31進行說明。然而，可以預期的是，切削器組件31的至少某些部分可以不同于切削器組件30。例如，可以修改切削器組件31以提供更寬和/或更深的切口。如圖7所示，切削器組件30具有兩個氧化物切削器50A、50B和兩個樣本切削器 52A、52B。兩個氧化物切削器50A、50B彼此相反地設置。類似地，兩個樣本切削器52A、52B 彼此相反地設置。樣本切削器52A、52B設置為與氧化物切削器50A、50B垂直?？梢灶A期的是，可以將氧化物切削器50A、50B和樣本切削器52A、52B設置為彼此呈其它角度?？梢灶A期的是，切削器組件30(以及切削器組件31)可以只具有一個氧化物切削器和一個樣本切削器。氧化物切削器50A、50B和樣本切削器52A、52B優(yōu)選地由碳化物制成。氧化物切削器 50A.50B比它們的相應的樣本切削器52A、52B寬，其原因?qū)⒃谙挛闹羞M一步闡述。氧化物切削器50A利用螺紋緊固件54A與氧化物切削器盒56A連接。片夾(chip clip)58A與氧化物切削器盒56A連接。正如將在下文中所說明的，片夾58A將氧化物切削器50A所切削的管子的一部分保持在容器60A內(nèi)，該容器60A形成在氧化物切削器50A、氧化物切削器盒56A以及片夾58A之間。氧化物切削器盒56A利用卡口型支座62A與氧化物盒保持件64A連接。 類似地，樣本切削器52A利用螺紋緊固件66A與樣本切削器盒68A連接。片夾70A 與樣本切削器盒68A連接。正如將在下文中所說明的，片夾70A將樣本切削器52A所切削的樣本保持在容器72A內(nèi)，該容器72A形成在樣本切削器52A、樣本切削器盒68A以及片夾 70A之間。樣本切削器盒68A利用卡口型支座74A與樣本盒保持件76A連接。類似于切削器50A和52A，切削器50B和52B與相應的切削器盒和盒保持件連接， 并且它們具有相應的片夾、容器以及緊固件。因此，簡單起見，切削器50B和52B的這些部件的附圖標記除了帶有后綴B以外與切削器50A和52A的部件的附圖標記相同，并且不再對它們進行詳細地說明。每個切削器50A、50B、52A、52B均能夠在縮入位置和伸出位置之間徑向地移動，其中，在縮入位置，切削器設置在圓筒體21的內(nèi)部，而在伸出位置，切削器穿過孔28部分地伸出，以切削管子的內(nèi)壁。在優(yōu)選實施例中，氧化物切削器50A在縮入位置和伸出位置與中心軸線22之間的距離對應于氧化物切削器50B在縮入位置和伸出位置與中心軸線22之間的距離，而樣本切削器52A在縮入位置和伸出位置與中心軸線22之間的距離對應于樣本切削器52B在縮入位置和伸出位置與中心軸線22之間的距離。在圖7中，切削器50B、52A、52B 均處于它們各自的縮入位置，而切削器50A處于其伸出位置。
每個切削器50A、50B、52A、52B均設置有致動器，以隨著切削器組件的旋轉(zhuǎn)在上述兩個位置之間移動各切削器。除非另有說明，每個切削器50A、50B、52A、52B的致動器是相同的，并且各致動器以相同的方式驅(qū)動50A、50B、52A、52B。因此，將只對氧化物切削器50A 的致動器進行詳細地說明。如圖8所示，氧化物切削器50A的致動器包括與中心軸線22大致平行設置的致動桿132A。致動桿132A具有輥子134A，其位于致動桿132A的第一端部；輥子136A，其位于致動桿132A的第二端部；以及兩個輥子138A，其位于致動桿132A的兩個端部之間。可以看出，輥子134A比輥子136A寬，其原因?qū)⒃谙挛闹姓f明。在用于樣本切削器52A和52B的致動器中，相應的端部輥子的輥子寬度為相反的狀態(tài)(即，與輥子134A相對應的輥子比與輥子136A相對應的輥子窄)，其原因?qū)⒃谙挛闹姓f明。兩個輥子138容納在兩個狹槽140A 中，該兩個狹槽140A形成在氧化物盒保持件64A的下部中。可以看出，這兩個狹槽與中心軸線22呈角度設置。致動桿132A由兩個部件142A、144A組成。部件142A容納在部件144A 內(nèi)并且能夠相對于部件144A軸向地移動。多疊的盤形彈簧(Belleville spring) 146A偏壓兩個部件142A、144A彼此遠離。伸出坡道件150設置在圓筒體21的內(nèi)部并且與圓筒體21的上部連接。如圖9所示，伸出坡道件150限定出圍繞中心軸線22的弧。伸出坡道件150朝著切削器組件30大致平行于中心軸線地延伸。如下文所說明的，輥子134A在伸出坡道件150上滾動，以將氧化物切削器50A移動至它的伸出位置?？s入坡道件152設置在圓筒體21的內(nèi)部并且與圓筒體21的下部連接。如圖11 所示，縮入坡道件152限定出圍繞中心軸線22的弧?？s入坡道件152朝著切削器組件30 和伸出坡道件150大致平行于中心軸線地延伸。如下文所說明的，輥子136A在縮入坡道件 152上滾動，以將氧化物切削器50A移動至它的縮入位置。如圖9和圖10所示，伸出坡道件150具有長坡道部分154和短坡道部分156。氧化物切削器50A、50B的致動器的寬的輥子134A、134B在長坡道部分巧4上滾動。樣本切削器52A、52B的致動器的相應的窄的輥子在短坡道部分156上滾動。如圖11和圖12所示，縮入坡道件152比伸出坡道件150長，并且類似地縮入坡道件152具有長坡道部分155和短坡道部分157。氧化物切削器50A、50B的致動器的窄的輥子136A、136B在縮入坡道件152的短坡道部分157上滾動。樣本切削器52A、52B的致動器的相應的寬的輥子在縮入坡道件152的長坡道部分155上滾動。當驅(qū)動軸36的花鍵部分40與花鍵聯(lián)接器34接合時，隨著驅(qū)動電動機38使切削器組件30沿著圖7中的箭頭158所示的方向旋轉(zhuǎn)，輥子134A在伸出坡道件150的長坡道部分巧4上滾動。這使得致動桿132A朝著圖8中的左側(cè)軸向地移動。在致動桿132A向左移動時(如圖8所示)，由于狹槽140A相對于中心軸線22的角度，輥子138A推壓狹槽 140A，使得氧化物盒保持件64A向上移動。因此，氧化物切削器50A穿過孔28并移動至它的伸出位置。當輥子134A在伸出坡道件150上滾動時，氧化物切削器50A沿著管子內(nèi)壁的周向以弧形移動并且從管子的內(nèi)壁上切削氧化物層。在優(yōu)選實施例中，氧化物切削器50A 切削得比氧化物層稍深，以確保完全地移除氧化物。在氧化物層被切削時，片夾58A使得氧化物層的碎屑卷曲進入容器60A內(nèi)。盤形彈簧146A將氧化物切削器50A偏壓在管子的表面上，從而提供切削力并且使氧化物切削器50A與管子的不平坦表面保持接觸。隨著驅(qū)動電動機38繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，輥子134A從伸出坡道件150滾下，輥子136A在縮入坡道件的短坡道部分上滾動。這使得致動桿132A朝著圖8中的右側(cè)軸向地移動。當致動桿132A向右移動時(如圖8所示)。由于狹槽140A相對于中心軸線22的角度，輥子138A推壓狹槽140A， 使得氧化物盒保持件64A向下移動。因此，氧化物切削器50A移動至它的縮入位置。一旦氧化物切削器50A不再與管子的內(nèi)壁接觸，則氧化物層的碎屑就掉入容器60內(nèi)。隨著驅(qū)動電動機38繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，樣本切削器52A的致動器以類似的方式使樣本切削器52A在它的伸出位置和縮入位置之間移動。然而，由于此致動器的輥子在伸出坡道件150 的短坡道部分156上滾動，所以樣本切削器52A在其抵靠著管子的內(nèi)壁表面移動時限定的弧短于氧化物切削器50A在其抵靠著管子的內(nèi)壁表面移動時限定的弧。因此，樣本碎屑比氧化物層碎屑短。當樣本切削器52A處于伸出位置時，樣本切削器52A設置得比氧化物切削器50A 距離中心軸線22更遠，結(jié)果樣本切削器52A比氧化物切削器50A切削得更深。這是通過在樣本切削器52A與樣本切削器盒68A之間設置墊片(未示出)來實現(xiàn)的。因此，如圖13所示，由樣本切削器52A產(chǎn)生的切口的深度Ds大于由氧化物切削器50A產(chǎn)生的切口的深度D。。 同時，如前面所提到的，樣本切削器52A比氧化物切削器50A窄。因此，正如同樣在圖13中看到的，由樣本切削器52A產(chǎn)生的切口的寬度Ws小于由氧化物切削器50A產(chǎn)生的切口的寬度W。。由樣本切削器52A產(chǎn)生的更深、更窄并且更短的切口確保樣本中沒有氧化物，從而確?？梢杂糜诖_定壓力管使用壽命的樣本的氘濃度的可靠分析。一旦樣本切削器52A已切削了樣本并且樣本切削器52A已返回到它的縮入位置， 則驅(qū)動電動機38停止。然后，周向取樣工具20為了從不同的位置獲取第二樣本而在壓力管中重新定位。一旦將周向取樣工具20重新定位，則接通驅(qū)動電動機38以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)切削器組件30，該切削器組件30以關(guān)于切削器50A和52A如上所述的相同方式使氧化物切削器 50B切削另一個氧化物碎屑以及使樣本切削器52B切削另一個樣本。一旦樣本切削器52B已切削了樣本并且樣本切削器52B已返回到它的縮入位置， 則驅(qū)動電動機38停止。然后，驅(qū)動軸36的花鍵部分40與花鍵聯(lián)接器34分離。然后，周向取樣工具20在壓力管中重新定位，驅(qū)動軸36的花鍵部分40與花鍵聯(lián)接器35接合。然后， 切削器組件31以關(guān)于切削器組件30如上所述的相同方式獲取第三樣本和第四樣本。如前面所提到的，應該理解的是，用于收集樣本的切削器組件30、31的順序可以不同于上述說明的順序。因此有利的是，在周向取樣工具20縮回防護套筒內(nèi)以將樣本轉(zhuǎn)移到支撐車中所設置的燒瓶中之前，周向取樣工具20允許切削四個樣本。還應該理解的是，可以收集少于四個樣本。由于切削器組件30、31的切削器繞著管子內(nèi)壁的周向移動，所以它們不受管子在軸向上的表面變化的影響。因此，周向取樣工具20可以用于在壓力管的軋制接頭區(qū)域中獲取樣本。現(xiàn)在參照圖6，將說明驅(qū)動組件200，該驅(qū)動組件200使驅(qū)動軸36旋轉(zhuǎn)，并且使驅(qū)動軸36軸向地移動，使得驅(qū)動軸36的花鍵部分40與花鍵聯(lián)接器34、35接合和分離。驅(qū)動組件200的主要部件是驅(qū)動電動機38、分度電動機202以及驅(qū)動殼體204。如圖所示，驅(qū)動電動機38和分度電動機202設置在驅(qū)動殼體204內(nèi)。驅(qū)動殼體204設置在驅(qū)動單元M內(nèi)。為了允許周向取樣工具20在潮濕的環(huán)境中操作，驅(qū)動殼體204優(yōu)選地是防水的。驅(qū)動電動機38的輸出軸206與驅(qū)動輸出軸208連接。驅(qū)動輸出軸208穿過驅(qū)動殼體204延伸并且利用軸承210可旋轉(zhuǎn)地支撐在驅(qū)動殼體204中。驅(qū)動輸出軸208與萬向接頭212(或其它類型的柔性驅(qū)動聯(lián)接器)連接，該萬向接頭212與驅(qū)動軸36連接。即使在托架單元23不與驅(qū)動單元34同軸時(例如，由于壓力管彎垂)，此布置仍然允許驅(qū)動電動機38傳遞扭矩至驅(qū)動軸36。驅(qū)動殼體204設置在在兩個支撐件214、216之間，該支撐件214、216在驅(qū)動單元 24內(nèi)部進行連接。軸218從支撐件214延伸至支撐件216。驅(qū)動殼體204安裝在軸218上。 在驅(qū)動殼體204與軸218之間所設置的線性軸承220允許驅(qū)動殼體204沿著軸218滑動。 分度電動機202與穿過驅(qū)動殼體204延伸的分度引導螺釘222連接。分度引導螺釘222穿過支撐件216并且擰入分度引導螺母224中，該分度引導螺母2M與支撐件216連接。通過使用分度電動機202來旋轉(zhuǎn)分度引導螺釘222，驅(qū)動殼體204沿著軸218滑動。應該理解的是，驅(qū)動殼體204滑動的方向取決于分度引導螺釘222旋轉(zhuǎn)的方向。由于驅(qū)動軸36如上所述地與驅(qū)動電動機38連接，所以驅(qū)動殼體204的移動也使得驅(qū)動軸36沿著中心軸線22 移動。因此，通過旋轉(zhuǎn)分度引導螺釘222，可以使驅(qū)動軸36在如下位置之間移動驅(qū)動軸36 與切削器組件30接合的位置(圖幻、驅(qū)動軸36與切削器組件31接合的位置(圖4)以及驅(qū)動軸36與兩個切削器組件30和31都分離的位置(圖3)。可以預期的是，可以使用其它類型的致動器，以使驅(qū)動軸36沿著中心軸線22移動。例如，可以使用諸如設置在驅(qū)動殼體 204與支撐件216之間的線性液壓活塞等的線性致動器。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對本發(fā)明上述實施例所做的修改和改進是顯而易見的。 上述說明是解釋性的而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍希望僅由權(quán)利要求書的范圍來限定。
權(quán)利要求
1. 一種用于從管子的內(nèi)壁獲取樣本的周向取樣工具，包括 圓筒體，其具有中心軸線； 軸，其沿著所述中心軸線設置在所述圓筒體中； 電動機，其可操作地與所述軸連接，用于旋轉(zhuǎn)所述軸； 第一孔，其設置在所述圓筒體上；第一切削器組件，其與所述軸選擇性地進行接合，所述第一切削器組件包括 第一切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，所述第一切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第一切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第一切削器穿過所述第一孔至少部分地伸出；第一致動器，其可操作地與所述第一切削器連接，在所述軸與所述第一切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第一致動器使所述第一切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動；第二切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第二切削器與所述第一切削器呈角度設置，所述第二切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第二切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置， 所述第二切削器穿過所述第一孔至少部分地伸出；以及第二致動器，其可操作地與所述第二切削器連接，在所述軸與所述第一切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第二致動器使所述第二切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動，當所述第一切削器處于所述伸出位置時，所述第二切削器處于所述縮入位置，而當所述第二切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器處于所述縮入位置； 第二孔，其設置在所述圓筒體上；第二切削器組件，其與所述軸選擇性地進行接合，所述第二切削器組件包括 第三切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，所述第三切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第三切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第三切削器穿過所述第二孔至少部分地伸出；第三致動器，其可操作地與所述第三切削器連接，在所述軸與所述第二切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第三致動器使所述第三切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動；第四切削器，其選擇性地、可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第四切削器與所述第三切削器呈角度設置，所述第四切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第四切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置， 所述第四切削器穿過所述第二孔至少部分地伸出；以及第四致動器，其可操作地與所述第四切削器連接，在所述軸與所述第二切削器組件接合時，隨著所述軸旋轉(zhuǎn)所述第四致動器使所述第四切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動，當所述第三切削器處于所述伸出位置時，所述第四切削器處于所述縮入位置，而當所述第四切削器處于所述伸出位置時，所述第三切削器處于所述縮入位置；以及軸致動器，其可操作地與所述軸連接，用于使所述軸選擇性地與所述第一切削器組件及所述第二切削器組件接合；其中，當所述軸致動器使所述軸與所述第一切削器組件接合時，通過使用所述電動機旋轉(zhuǎn)所述軸，使所述第一切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的一部分內(nèi)壁，然后，使所述第二切削器移動至所述伸出位置，從而在所述管子中的通過切削所述管子的所述一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第一樣本；并且當所述軸致動器與所述第二切削器組件接合時，通過使用所述電動機來旋轉(zhuǎn)所述軸， 使所述第三切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的另一部分內(nèi)壁，然后，使所述第四切削器移動至所述伸出位置，從而在所述管子中的通過切削所述管子的所述另一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第二樣本。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周向取樣工具，其中， 所述軸致動器使所述軸沿著所述中心軸線移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的周向取樣工具，其中， 所述軸致動器使所述電動機與所述軸一起移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的周向取樣工具，其中，所述電動機設置在驅(qū)動殼體內(nèi)，并且所述軸致動器使所述驅(qū)動殼體移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周向取樣工具，其中，當所述軸致動器使所述軸與所述第一切削器組件接合時，所述電動機使所述軸沿著第一方向旋轉(zhuǎn)，并且當所述軸致動器使所述軸與所述第二切削器組件接合時，所述電動機使所述軸沿著所述第一方向旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周向取樣工具，其中，所述軸致動器包括分度電動機和分度引導螺釘，所述分度引導螺釘擰入在分度引導螺母中，所述分度引導螺母與所述圓筒體連接；并且通過使所述分度引導螺釘隨著所述分度電動機旋轉(zhuǎn)，使所述軸沿著所述中心軸線移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周向取樣工具，其中，所述第一切削器比所述第二切削器寬，并且所述第三切削器比所述第四切削器寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的周向取樣工具，其中，在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第二切削器限定的??；并且在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的周向取樣工具，還包括第一容器，其與所述第一切削器連接，用于容納所述第一切削器所切削的所述管子的所述一部分內(nèi)壁；第二容器，其與所述第二切削器連接，用于容納所述第二切削器所切削的所述第一樣本；第三容器，其與所述第三切削器連接，用于容納所述第三切削器所切削的所述管子的所述另一部分內(nèi)壁；以及第四容器，其與所述第四切削器連接，用于容納所述第二切削器所切削的所述第二樣本。
10.一種從管子的內(nèi)壁獲取樣本的方法，包括使第一切削器抵靠著所述內(nèi)壁移動；使所述第一切削器沿著所述內(nèi)壁的周向以弧形移動，從而切削所述管子的一部分內(nèi)壁；使所述第一切削器移離所述管子的內(nèi)壁；使第二切削器抵靠著所述管子的通過切削所述管子的所述一部分內(nèi)壁所露出的第一表面移動；使所述第二切削器沿著所述第一表面以弧形移動，從而切削第一樣本； 使所述第二切削器移離所述第一表面； 使第三切削器抵靠著所述內(nèi)壁移動；使所述第三切削器沿著所述內(nèi)壁的周向以弧形移動，從而切削所述管子的另一部分內(nèi)壁；使所述第三切削器移離所述管子的內(nèi)壁；使第四切削器抵靠著所述管子的通過切削所述管子的所述另一部分內(nèi)壁所露出的第二表面移動；使所述第四切削器沿著所述第二表面以弧形移動，從而切削第二樣本；以及使所述第四切削器移離所述第二表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括使第一切削器組件與軸接合，所述第一切削器組件包括所述第一切削器和所述第二切削器；以及使第二切削器組件與所述軸接合，所述第二切削器組件包括所述第三切削器和所述第四切削器；其中，移動所述第一切削器和所述第二切削器的步驟包括使與所述第一切削器組件接合的所述軸旋轉(zhuǎn)；并且移動所述第三切削器和所述第四切削器的步驟包括使與所述第二切削器組件接合的所述軸旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括將所述管子的被切下的所述一部分內(nèi)壁容納在第一容器中； 將所述第一樣本容納在第二容器中；將所述管子的被切下的所述另一部分內(nèi)壁容納在第三容器中；以及將所述第二樣本容納在第四容器中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述管子的被切下的所述一部分內(nèi)壁包括至少一部分氧化物層，以及所述管子的被切下的所述另一部分內(nèi)壁包括至少一部分氧化物層。
14.一種用于從管子的內(nèi)壁獲取樣本的周向取樣工具，包括 圓筒體，其具有中心軸線；孔，其設置在所述圓筒體上；軸，其沿著所述中心軸線設置在所述圓筒體中；第一切削器，其可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，所述第一切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第一切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第一切削器穿過所述孔至少部分地伸出；第一致動器，其可操作地與所述第一切削器連接，用于在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第一切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動；第二切削器，其可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第二切削器與所述第一切削器呈角度設置，所述第二切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動， 其中，在所述縮入位置，所述第二切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第二切削器穿過所述孔至少部分地伸出；第二致動器，其可操作地與所述第二切削器連接，用于在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第二切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動；第三切削器，其可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第三切削器與所述第一切削器和所述第二切削器呈角度設置，所述第三切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第三切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第三切削器穿過所述孔至少部分地伸出；第三致動器，其可操作地與所述第三切削器連接，用于在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第三切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動；第四切削器，其可操作地與所述軸連接，用于隨著所述軸旋轉(zhuǎn)，并且所述第四切削器與所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器呈角度設置，所述第四切削器可在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動，其中，在所述縮入位置，所述第四切削器設置在所述圓筒體內(nèi)，在所述伸出位置，所述第四切削器穿過所述孔至少部分地伸出；以及第四致動器，其可操作地與所述第四切削器連接，用于在所述軸旋轉(zhuǎn)時使所述第四切削器在所述縮入位置與所述伸出位置之間移動；其中，當所述第一切削器處于所述伸出位置時，所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器處于它們各自的縮入位置；當所述第二切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器處于它們各自的縮入位置；當所述第三切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第四切削器處于它們各自的縮入位置；當所述第四切削器處于所述伸出位置時，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器處于它們各自的縮入位置；使所述軸旋轉(zhuǎn)，以使所述第一切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的一部分內(nèi)壁，然后，使所述第二切削器移動至所述伸出位置，從而在管子中的通過切削所述管子的所述一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第一樣本；并且在將所述周向取樣工具在所述管子中重新定位之后，使所述軸旋轉(zhuǎn)，以使所述第三切削器移動至所述伸出位置，從而切削所述管子的另一部分內(nèi)壁，然后，使所述第四切削器移動至所述伸出位置，從而在管子中的通過切削所述管子的所述另一部分內(nèi)壁所露出的位置處從所述管子的內(nèi)壁上切削第二樣本。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的周向取樣工具，其中，所述第二切削器設置成垂直于所述第一切削器，所述第三切削器設置成垂直于所述第二切削器，所述第四切削器設置成垂直于所述第三切削器，并且所述第一切削器設置成垂直于所述第四切削器；并且所述第一切削器與所述第三切削器相反地設置，而所述第二切削器與所述第四切削器相反地設置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的周向取樣工具，還包括驅(qū)動電動機，其設置在所述圓筒體中，并且可操作地與所述軸連接，用于旋轉(zhuǎn)所述軸。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的周向取樣工具，其中，所述第一致動器包括第一致動桿，所述第一致動桿設置成大致平行于所述中心軸線， 所述第一致動桿具有第一輥子，其位于所述第一致動桿的第一端部；第二輥子，其位于所述第一致動桿的第二端部；以及至少一個第三輥子，其位于所述第一致動桿的所述第一端部與所述第二端部之間；所述第二致動器包括第二致動桿，所述第二致動桿設置成大致平行于所述中心軸線， 所述第二致動桿具有第四輥子，其位于所述第二致動桿的第一端部；第五輥子，其位于所述第二致動桿的第二端部；以及至少一個第六輥子，其位于所述第二致動桿的所述第一端部與所述第二端部之間；所述第三致動器包括第三致動桿，所述第三致動桿設置成大致平行于所述中心軸線， 所述第三致動桿具有第七輥子，其位于所述第三致動桿的第一端部；第八輥子，其位于所述第三致動桿的第二端部；以及至少一個第九輥子，其位于所述第三致動桿的所述第一端部與所述第二端部之間；并且所述第四致動器包括第四致動桿，所述第四致動桿設置成大致平行于所述中心軸線， 所述第四致動桿具有第十輥子，其位于所述第四致動桿的第一端部；第十一輥子，其位于所述第四致動桿的第二端部；以及至少一個第十二輥子，其位于所述第四致動桿的所述第一端部與第二端部之間；所述周向取樣工具還包括伸出坡道件，其與所述圓筒體連接，所述伸出坡道件朝著所述第一切削器、所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器大致平行于所述中心軸線延伸，所述伸出坡道件限定出圍繞所述中心軸線的弧；縮入坡道件，其與所述圓筒體連接，所述縮入坡道件朝著所述伸出坡道件、所述第一切削器、所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器大致平行于所述中心軸線延伸，所述縮入坡道件限定出圍繞所述中心軸線的??；第一保持件，其與所述第一切削器連接，所述第一保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第一保持件中的至少一個狹槽，在所述第一保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第三輥子；第二保持件，其與所述第二切削器連接，所述第二保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第二保持件中的至少一個狹槽，在所述第二保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第六輥子；第三保持件，其與所述第三切削器連接，所述第三保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第三保持件中的至少一個狹槽，在所述第三保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第九輥子；以及第四保持件，其與所述第四切削器連接，所述第四保持件具有與所述中心軸線呈角度地限定在所述第四保持件中的至少一個狹槽，在所述第四保持件的所述至少一個狹槽中容納所述至少一個第十二輥子；其中，所述第一切削器、所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器沿著平行于所述中心軸線的方向設置在所述伸出坡道件與所述縮入坡道件之間；當所述第一輥子在所述伸出坡道件上滾動時，所述至少一個第三輥子在所述第一保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第一保持件遠離所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第一切削器移動至所述伸出位置；當所述第二輥子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第三輥子在所述第一保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第一保持件朝著所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第一切削器移動至所述縮入位置；當所述第四輥子在所述伸出坡道件上滾動時，所述至少一個第六輥子在所述第二保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第二保持件遠離所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第二切削器移動至所述伸出位置；當所述第五輥子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第六輥子在所述第二保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第二保持件朝著所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第二切削器移動至所述縮入位置；當所述第七輥子在所述伸出坡道件上滾動時，所述至少一個第九輥子在所述第三保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第三保持件遠離所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第三切削器移動至所述伸出位置；當所述第八輥子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第九輥子在所述第三保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第三保持件朝著所述中心軸線徑向地移動，從而使所述第三切削器移動至所述縮入位置；當所述第十輥子在所述伸出坡道件上滾動時，所述至少一個第十二輥子在所述第四保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第四保持件遠離所述中心軸線徑向地移動， 從而使所述第四切削器移動至所述伸出位置；并且當所述第十棍子在所述縮入坡道件上滾動時，所述至少一個第十二輥子在所述第四保持件的所述至少一個狹槽中移動，從而使所述第四保持件朝著所述中心軸線徑向地移動， 從而使所述第四切削器移動至所述縮入位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的周向取樣工具，還包括至少一個彈簧，其與所述第一切削器連接，用于在所述第一切削器處于所述伸出位置時將所述第一切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上；至少一個彈簧，其與所述第二切削器連接，用于在所述第二切削器處于所述伸出位置時將所述第二切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上；至少一個彈簧，其與所述第三切削器連接，用于在所述第三切削器處于所述伸出位置時將所述第三切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上；以及至少一個彈簧，其與所述第四切削器連接，用于在所述第四切削器處于所述伸出位置時將所述第四切削器偏壓在所述管子的內(nèi)壁上。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的周向取樣工具，其中，所述第一切削器比所述第二切削器寬，并且所述第三切削器比所述第四切削器寬。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的周向取樣工具，其中，在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第二切削器限定的??；并且在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧長于在所述軸旋轉(zhuǎn)時由處于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。
全文摘要
一種用于從管子的內(nèi)壁獲取樣本的周向取樣工具，該周向取樣工具具有圓筒體；軸，其設置在圓筒體中；第一切削器；第二切削器，其與第一切削器呈角度設置；第三切削器；以及第四切削器，其與第三切削器呈角度設置。第一切削器、第二切削器、第三切削器以及第四切削器可操作地與軸連接，用于隨著軸旋轉(zhuǎn)。為了從管子上獲取樣本，每個切削器可以響應軸的旋轉(zhuǎn)在縮入位置與伸出位置之間徑向地移動。還公開了一種從管子的內(nèi)壁獲取樣本的方法。
文檔編號G01N1/08GK102597738SQ200980161745
公開日2012年7月18日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者格雷格·赫薩克, 理查德·雷, 詹姆斯·米弛·金 申請人:加拿大原子能有限公司