CN102483370B - 周向取样工具 - Google Patents

Abstract

一种从管的内壁上获取样品的周向取样工具，包括：圆柱体，该圆柱体内具有孔；第一切割器和第二切割器，其以可操作的方式连接至轴，以与轴一起旋转，第一切割器和第二切割器均可在回退位置与伸出位置之间径向移动；第一致动器和第二致动器，其分别以可操作的方式连接至第一切割器和第二切割器，以便当轴旋转时在第一切割器和第二切割器的回退位置与伸出位置之间移动第一切割器和第二切割器。使轴旋转，将第一切割器移动至伸出位置以切削一部分内壁，接着使第二切割器移动至伸出位置以便在管中的通过切削一部分内壁而暴露的位置处从内壁上切削样品。

Description

周向取样工具

交叉应用 

本申请要求2009年6月23日提交的美国临时申请No.61/219,655的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。 

技术领域

本发明涉及周向取样工具。 

背景技术

一种评估诸如CANDU反应堆等核反应堆中的压力管的使用寿命的方法，要求定期拆下管。从所拆下的管中切削样品，并且用于分析样品的氙含量。然后，将氙浓度用作压力管的剩余使用寿命的度量。由于该方法在拆下和更换压力管时需要较长的停工期，因此成本较高。 

尝试进行原位取样(不拆下压力管)，但存在很多困难。因氧化表面较硬，并且必须从该表面层的下方获取样品材料，因此难于获得有用样品。为了保持管的完整性并且消除有害的残余应力，必须控制取样深度并且必须使被取样区的几何形状在所有轴线上保持光滑变化。此外，用于拆下表面材料或样品的技术不能包括过度加热，因为过度加热会影响后续分析的结果。另一个困难是回收用于分析的样品以及防止微粒留在压力管中。 

1990年5月15日公开的美国专利No.4,925,621披露了一种可 用于压力管取样且解决上述困难的取样工具，该专利的全部内容通过引用并入本文。所披露的取样工具允许原位测试而不需要拆下压力管。取样工具包括两个切割器和用于获取被切除材料的装置。通过在压力管中轴向地移动两个切割器，使一个切割器切除表面氧化层，而使另一个切割器切除用于分析的样品。切割器和切削操作设计成，避免损坏压力管的整体性，从而使压力管仍能使用。 

尽管上述取样工具解决了上述困难，但已证实该取样工具不能用来在压力管的一些部分上获取样品。例如，参见图1，在CANDU式燃料通道中，使用滚压接头12将压力管10与端部接头(未示出)相连。因氢/氙浓度的高轴向梯度和滚压接头区中的周向波动14，上述取样工具难于在滚压接头区获取有用样品。 

2000年11月召开的第5届国际CANDU维护会议上所发表的题为“改进压力管取样工具”，作者为K.维蒂希和J.金的会议论文也披露了取样工具。2005年11月召开的第7届国际CANDU维护会议上所发表的题为“压力管滚压接头取样的新方法(周向取样工具技术)”，作者为B.居勒、J.金和R.雷的会议论文也披露了取样工具。这两篇论文均由加拿大核能协会出版。 

因此，需要一种取样工具，其解决至少一些以上确定的问题和至少一些现有技术中存在的不便。 

发明内容

本发明旨在提供一种取样工具，其具有沿管的一部分内壁周向移动的至少两个切割器。一个切割器切除管的一部分内壁，而另一个切割器在管中的通过切除管的一部分内壁而暴露的位置处从管的内壁上切除样品。 

一方面，用于从管的内壁上获取样品的周向取样工具包括：圆柱体，其具有中心轴线；孔，其位于圆柱体中；以及轴，其沿中心轴线布置在圆柱体中。第一切割器以可操作的方式连接至轴，以随轴一起旋转。第一切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向移动，在回退位置第一切割器以距中心轴线的第一距离布置在圆柱体内，在伸出位置第一切割器以距中心轴线的第二距离至少部分地延伸穿过孔。第二距离比第一距离大。第一切割器与第一致动器以可操作的方式连接，以便当轴旋转时在回退位置与伸出位置之间移动第一切割器。第一致动器朝向回退位置机械地偏压第一切割器。第二切割器以可操作的方式连接至轴，以随轴一起旋转，并且第二切割器相对于第一切割器成角度地布置。第二切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向地移动，在回退位置第二切割器以距中心轴线的第三距离布置在圆柱体内，并且在伸出位置第二切割器以距中心轴线的第四距离至少部分地延伸穿过孔。第四距离比第三距离大。第四距离比第二距离大。第二致动器与第二切割器以可操作的方式连接，以便当轴旋转时在回退位置与伸出位置之间移动第二切割器。第二致动器朝向回退位置机械地偏压第二切割器。当第一切割器处于伸出位置时第二切割器处于回退位置，并且当第二切割器处于伸出位置时第一切割器处于回退位置。使轴旋转以使第一切割器移动至伸出位置，从而切削管的一部分内壁，并且然后使第二切割器移动至伸出位置，从而在管中的通过切削管的一部分内壁而暴露的位置处从管的内壁上切削样品。 

另一方面，第一致动器具有朝向回退位置机械地偏压第一切割器的弹簧。第二致动器包括朝向回退位置机械地偏压第二切割器的弹簧。 

再一方面，在圆柱体内沿圆柱体的周向部分布置有斜坡。斜坡与孔对置。第一致动器还具有第一辊。当第一辊滚过斜坡时第一辊使第一切割器移动至伸出位置。第二致动器还具有第二辊，当第二 辊滚过斜坡时第二辊使第二切割器移动至伸出位置。 

又一方面，第一辊的直径比第二辊的直径大。 

又一方面，第一切割器比第二切割器宽。 

又一方面，处于伸出位置的第一切割器在轴旋转时所限定的弧比处于伸出位置的第二切割器在轴旋转时所限定的弧更长。 

又一方面，第一切割器连接有第一容器，以容纳管中由第一切割器切削的一部分内壁，并且第二切割器连接有第二容器，以容纳由第二切割器切削的样品。 

又一方面，第一切割器连接有至少一根弹簧，以便当第一切割器处于伸出位置时将第一切割器压靠管的内壁，并且第二切割器连接有至少一根弹簧，以便当第二切割器处于伸出位置时将第二切割器压靠管的内壁。 

又一方面，第一切割器与第二切割器对置。 

又一方面，在第一切割器与第二切割器之间连接有至少一根弹簧。至少一根弹簧使第一切割器与第二切割器彼此偏离。 

又一方面，圆柱体中布置有电动机，电动机以可操作的方式连接至轴以便旋转轴。 

 

又一方面，一种从管的内壁获取样品的工具包括：圆柱体，其具有中心轴线；孔，其位于圆柱体中；轴，其沿中心轴线布置在圆柱体中；伸出斜坡，其连接至圆柱体；以及回退斜坡，其连接至圆柱体。第一切割器以可操作的方式连接至轴，以随轴一起旋转。第 一切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向移动，在回退位置第一切割器以距中心轴线的第一距离布置在圆柱体内，在伸出位置第一切割器以距中心轴线的第二距离至少部分地延伸穿过孔。第二距离比第一距离大。第一致动器以可操作的方式连接至第一切割器，以便当轴旋转时分别与回退斜坡和伸出斜坡相互作用而在回退位置与伸出位置之间移动第一切割器。第二切割器以可操作的方式连接至轴，以随轴一起旋转，并且第二切割器相对于第一切割器成角度地布置。第二切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向地移动，在回退位置第二切割器以距中心轴线的第三距离布置在圆柱体内，并且在伸出位置第二切割器以距中心轴线的第四距离至少部分地延伸穿过孔。第四距离比第三距离大。第四距离比第二距离大。第二致动器以可操作的方式连接至第二切割器，以便当轴旋转时分别与回退斜坡和伸出斜坡相互作用而在回退位置与伸出位置之间移动第二切割器。当第一切割器处于伸出位置时第二切割器处于回退位置。当第二切割器处于伸出位置时第一切割器处于回退位置。旋转轴以使第一切割器移动至伸出位置，从而切削管的一部分内壁，并且然后使第二切割器移动至伸出位置，从而在管中的通过切削管的一部分内壁而暴露的位置处从管的内壁上切削样品。 

又一方面，第一致动器包括通常与中心轴线平行布置的第一驱动杆。第一驱动杆具有位于该第一驱动杆的第一端的第一辊、位于第一驱动杆的第二端的第二辊、以及位于第一驱动杆的第一端与第二端之间的至少一个第三辊。第二致动器包括通常与中心轴线平行布置的第二驱动杆。第二驱动杆具有位于该第二驱动杆的第一端的第四辊、位于第二驱动杆的第二端的第五辊、以及位于第二驱动杆的第一端与第二端之间的至少一个第六辊。伸出斜坡通常朝向第一切割器和第二切割器与中心轴线平行地延伸，并且限定了绕中心轴线的弧。回退斜坡通常朝向伸出斜坡、第一切割器和第二切割器与中心轴线平行地延伸，并且限定了绕中心轴线的弧。第一切割器和第二切割器沿与中心轴线平行的方向布置在伸出斜坡与回退斜坡之 间。第一切割器连接有第一保持件。第一切割器具有相对于中心轴线成角度限定在其中的至少一条缝。第一保持件的至少一条缝中容纳有至少一个第三辊。第二切割器连接有第二保持件。第二切割器具有相对于中心轴线成角度限定在其中的至少一条缝。第二保持件的至少一条缝中容纳有至少一个第六辊。当第一辊滚过伸出斜坡时，至少一个第三辊沿第一保持件的至少一条缝移动以使第一保持件径向移离中心轴线，从而使第一切割器移动至伸出位置。当第二辊滚过回退斜坡时，至少一个第三辊沿第一保持件的至少一条缝移动以使第一保持件径向移向中心轴线，从而使第一切割器移动至回退位置。当第四辊滚过伸出斜坡时，至少一个第六辊沿第二保持件的至少一条缝移动以使第二保持件径向移离中心轴线，从而使第二切割器移动至伸出位置。当第五辊滚过回退斜坡时，至少一个第六辊沿第二保持件的至少一条缝移动以使第二保持件径向移向中心轴线，从而使第二切割器移动至回退位置。 

又一方面，伸出斜坡具有第一斜坡部和第二斜坡部。第一斜坡部比第二斜坡部长。第一辊滚过伸出斜坡的第一斜坡部并且第四辊滚过伸出斜坡的第二斜坡部。 

又一方面，回退斜坡具有第一斜坡部和第二斜坡部。第一斜坡部比第二斜坡部长。第二辊滚过回退斜坡的第二斜坡部，并且第五辊滚过回退斜坡的第一斜坡部。 

又一方面，第一切割器比第二切割器宽。 

又一方面，处于伸出位置的第一切割器在轴旋转时所限定的弧比处于伸出位置的第二切割器在轴旋转时所限定的弧更长。 

又一方面，第一切割器连接有第一容器，以容纳管中由第一切割器切削的一部分内壁，并且第二切割器连接有第二容器，以容纳 由第二切割器切削的样品。 

又一方面，第一切割器连接有至少一根弹簧，以便当第一切割器处于伸出位置时将第一切割器压靠管的内壁，并且第二切割器连接有至少一根第二弹簧，以便当第二切割器处于伸出位置时将第二切割器压靠管的内壁。 

又一方面，圆柱体中布置有电动机，电动机以可操作的方式连接至轴以便使轴旋转。 

本发明实施例均具有至少一个上述目的和/或方面，但不一定具有上述所有目的和/或方面。应该理解，本发明中因试图达到上述目的而产生的一些方面也许不能实现这些目的，和/或实现文中没有指定的其它目的。 

本发明实施例的其它和/或可选的特征、方面和优点通过以下说明书、附图和所附权利要求书将更加明显。 

附图说明

参考以下结合附图所进行的说明来更好地理解本发明、以及本发明的其它方面和其它特征，其中： 

图1是示出滚压接头区的压力管的一部分的剖视图； 

图2是周向取样工具的侧视图； 

图3是从图2的线A-A截取的图2中的周向取样工具的剖视图； 

图4是从图2的线C-C截取的图2中的周向取样工具的剖视图； 

图5是从图2中的线B-B截取的图2中的周向取样工具的剖视图； 

图6是图2中的周向取样工具的剖视图，其中大部分从图2的线D-D截取，并且部分从图2的线E-E和F-F截取； 

图7是压力管的一部分的剖视图，其中使用图2的周向取样工具来获取样品； 

图8是周向取样工具的可选实施例的剖视图； 

图9是从图8的线G-G截取的图8的周向取样工具的剖视图； 

图10是图8的周向取样工具的伸出斜坡的端视图； 

图11是图10的伸出斜坡的侧视图； 

图12是图8的周向取样工具的回退斜坡的端视图； 

图13是图12的回退斜坡的侧视图。 

具体实施方式

将对本发明周向取样工具进行说明，其用于从待分析氙含量的核反应堆的压力管中获取样品。然而，应该理解周向取样工具还能够用来从其它类型的管或弓形表面中收集其它类型的样品。 

将参考图2和图3说明周向取样工具20的实施例。工具20包括具有中心轴线24的圆柱体22。圆柱体22具有多个支承垫26，以便在工具20布置在压力管内时支撑工具20。在圆柱体22中限定有孔28。在圆柱体22内布置有与孔28纵向对齐的切割组件30(将在下文中详细说明)。切割组件30由支架32保持。支架32经由连接器34连接至电动机38的输出轴36。如下文所详述的，电动机38用于旋转切割组件30。电动机38优选为DC电动机，然而可以预期其它类型的电动机。可以预期，电动机38能够采用不同的方式连接至切割组件30。例如，电动机38的输出轴36能够连接至驱动轴，而驱动轴连接至支架32。圆柱体22连接有净化管40。如下文所述，净化管40用于干燥压力管中待收集样品的表面。

周向取样工具20是周向取样系统的一部分，将简要地说明周向取样系统的一些特征。工具20连接至定位系统，该定位系统使工具20能够在压力管中进行准确的轴向和角度定位。当没有将工具20推入压力管内时，工具20的上方布置有防护套管，从而封闭孔28。工具20、定位系统和防护套管布置在支撑车上，该支撑车优选地具有轮子以便于车的位置调整。 

为了从压力管的内壁(包括滚压接头区)上获取样品，首先将车滚到与腾空的管的开口端相邻的位置处。管的开口端具有布置在其上的端部接头。接着将防护套管连接至端部接头。定位系统用于设定将样品收集到管内的角度和轴向位置。从以下提供的切割组件30的说明中可以理解，切割组件30利用重力来收集样品，因此一般从管的上半部收集样品(即，9点和3点之间的位置)。然后，将工具20推入管内，以便切割组件30穿过待收集样品的位置。接着，使用净化管40执行空气净化操作，以便干燥待收集样品的位置。然后，在管内向后移动工具20，以便切割组件30与待收集样品的位置对齐。将工具20锁定在该位置并且起动支承垫26，以通过挤压管的内壁将工具20保持在适当位置。接着，起动电动机38，从而使切割组件30绕中心轴线24旋转。当切割组件30旋转时，切割组件沿管的周向切削管的一部分内壁，从而获取样品。有关该步骤的其它细 节将在以下说明切割组件30的过程中进行说明。接着将工具20解锁，使支承垫26释放，并且使工具20回退到防护套管内。然后，将包含在切割组件30中的样品转移至装在车上的细颈瓶中。可以重复上述步骤(从设定收集样品的角度和轴向位置开始)，以便在管的其它位置处获取其它样品。当收集到所有样品时，将防护套筒与端部接头分离并且使车滚离压力管。最后，取回装有样品的细颈瓶。上述步骤涉及一种将工具20送入压力管内以获取样品的可能方法。应该理解，其它传送工具20的方法也是可能的并可预期。 

下面，参考图3至图6来说明切割组件30。切割组件包括彼此对置的氧化物切割器50和样品切割器52。可以预期，氧化物切割器50和样品切割器52能够相互成其他角度布置。例如，可以预期，氧化物切割器50和样品切割器52能够相互垂直地布置。氧化物切割器50和样品切割器52优选地由碳化物制成。由于下文将说明的原因，氧化物切割器50比样品切割器52宽。 

氧化物切割器50由螺纹紧固件54连接至氧化物切割器支架56。氧化物切割器支架56与切片夹58连接。如下所述，切片夹58将管中由氧化物切割器50切削的部分保留在形成于氧化物切割器50、氧化物切割器支架56与切片夹58之间的容器60内。氧化物切割器支架56通过卡口式装配件62连接至氧化物支架保持件64。 

类似地，样品切割器52通过螺纹紧固件66连接至样品切割器支架68。样品切割器支架68与切片夹70连接。如下所述，切片夹70将由样品切割器52切削的样品保留在形成于样品切割器52、样品切割器支架68和切片夹70之间的容器72内。样品切割器支架68通过卡口式固定件74连接至样品支架保持件76。 

两组盘形弹簧78布置在氧化物支架保持件64与样品支架保持件76之间，从而使两个切割器50、52彼此偏离。样品支架保持件 76中插有螺纹紧固件80，该螺纹紧固件80紧靠氧化物支架保持件64，从而将弹簧78保持在两个保持件64和76之间。可以预期能够使用其它种类的弹簧来代替盘形弹簧78。 

如下所述，切割器50和52各自可(与切割组件30的其余部分一起)在其布置于圆柱体22内的回退位置与其部分延伸穿过孔28以切削管的内壁的伸出位置之间移动。氧化物切割器50的致动器由连接至样品切割器支架68的两侧的两个辊82(参见图3)和四根弹簧84组成。辊82用于将氧化物切割器50移动至其如下文所述的伸出位置。弹簧84中的两根弹簧经由两个弹簧帽86连接至氧化物支架保持件64，而弹簧84中的另两根经由两个弹簧帽86连接至样品支架保持件76(参见图5)。弹簧84朝向氧化物切割器50的回退位置偏压氧化物切割器50。样品切割器52的致动器由连接至氧化物切割器支架56的两侧的两个辊88(参见图3)和四根弹簧84组成。如下所述，辊88用于将样品切割器52移动至样品切割器的伸出位置。弹簧84朝向样品切割器52的回退位置偏压样品切割器52。从图3能够看出，由于下文将说明的原因，辊82的直径比辊88的直径大。可以预期，能够通过其它类型的致动器来起动氧化物切割器50和样品切割器52。例如，可以预期，辊82、88能够由固定凸轮来代替。 

从图6所示，圆柱体22内沿其周向部分布置有斜坡90。可以看出，斜坡90布置在孔28的对面。如下所述，辊82、88滚过斜坡90，以便将切割器50、52移动至它们的伸出位置。 

下面，对切割组件30从管的内壁上切削待分析样品的方法进行说明。马达38沿图4和图6中箭头92所示的方向旋转支架32，从而沿相同方向旋转切割组件30。当辊82滚过斜坡90时，切割组件30向上移动，从而使氧化物切割器50穿过孔28移动至氧化物切割器50的伸出位置。当辊82滚过斜坡90时，氧化物切割器50沿管 的内壁圆周成弧形移动，并且从管的内壁上切削氧化物层。在优选实施例中，氧化物切割器50的切削深度比氧化物层稍深，以确保完全切除氧化物层。切片夹58在氧化物层被切削时使氧化物层的切片卷曲到容器60内。盘形弹簧78将氧化物切割器50偏置压抵管的表面，从而提供切削力，使切割器与表面保持接触(即使表面不平坦)，并且允许工具20用于各种压力管直径中。当辊82经过斜坡90后，弹簧84朝向圆柱体22的内壁向后偏压切割组件30，从而使氧化物切割器50返回其回退位置。当氧化物切割器50不再接触管内壁时，氧化物层的切片落入容器60内。 

接着，切割组件30继续旋转。当辊88滚过斜坡90时，切割组件30向上移动，从而使样品切割器52穿过孔28移动至样品切割器52的伸出位置。当辊88滚过斜坡90时，样品切割器52沿管的内壁圆周成弧形移动，并且从管中氧化物层被切削的位置处在管内壁上切削样品。切片夹70在样品被切削时使样品切片卷曲到容器72内。盘形弹簧78将样品切割器52偏置压抵管的表面，从而提供切削力，使切割器与表面保持接触(即使表面不平坦)，并且允许工具20用于各种压力管直径中。当辊88经过斜坡90时，弹簧84朝向圆柱体22的内壁向后偏压切割组件30，从而使样品切割器52返回其回退位置。当样品切割器52不再接触管内壁时，样品切片落入容器72内。 

处于图4和图6所示位置的样品切割器52比氧化物切割器50更远离中心轴线24，从而使样品切割器52比氧化物切割器50切削地更深。因此，从图7中可见，样品切割器52形成的切削深度Ds比氧化物切割器50形成的切削深度Do更深。如上所述，样品切割器52还比氧化物切割器窄。因此，从图7中也能够看出，样品切割器52形成的切削宽度Ws比氧化物切割器50形成的切削宽度Wo更窄。由于辊88的直径比辊82的直径小，因此在样品切割器52靠着管的内壁表面移动时由样品切割器52所限定的弧比氧化物切割器50 靠着管的内壁表面移动时由氧化物切割器50所限定的弧更短。因此，样品切片比氧化物层切片短。样品切割器52更深、更窄且更短的切削确保样品上没有氧化物，从而确保对用于确定压力管的使用寿命的样品的氙浓度进行可靠的分析。另外，由于切割器50、52绕管的内壁圆周移动，因此切割器50、52在管的轴线方向上不受表面变化的影响。因此，工具20可以用来获取压力管的滚压接头区中的样品。 

下面，参考图8至图11来说明周向取样工具20的可选实施例(周向取样工具120)。为了简便，工具120中与工具20类似的特征用相同的附图标记标示，不再赘述。 

工具120设置有切割组件130。切割组件130在连接至电动机38(本实施例中未示出)的驱动轴100的驱动下旋转。从图8中能够看出，切割组件130具有两个氧化物切割器50A、50B和两个样品切割器52A、52B。两个氧化物切割器50A、50B彼此对置。类似地，两个样品切割器52A、52B彼此对置。样品切割器52A、52B垂直于氧化物切割器50A、50B布置。切割器50A、50B、52A和52B中的每一个连接至相应的切割器支架和支架保持件，并且如切割组件30中一样具有相应的切片夹、容器和紧固件。因此，为了简便，这些部件用与切割组件30中的相同的附图标记增加视情况而定的相应后缀A或B来标示，不再赘述。 

切割器50A、50B、52A和52B中的每一个可以在其布置于圆柱体22内的回退位置与其部分延伸穿过孔28以切削管的内壁的伸出位置之间径向移动。在优选实施例中，氧化物切割器50A在其回退位置和伸出位置与中心轴线24之间的距离与氧化物切割器50B在其回退位置和伸出位置与中心轴线24之间的距离一致，并且样品切割器52A在其回退位置和伸出位置与中心轴线24之间的距离与样品切割器52B在其回退位置和伸出位置与中心轴线24之间的距离一致。在图8中，切割器50B、52A和52B处于其各自的回退位置，并且切割器50A处于其伸出位置。切割器50A、50B、52A和52B 中的每一个设置有当切割组件旋转时在两个位置之间移动切割器的致动器。除非另有说明，用于各个切割器50A、50B、52A和52B的致动器相同，并且以相同的方式起动切割器50A、50B、52A和52B。因此，仅详细地说明氧化物切割器50A的致动器。 

如图9所示，氧化物切割器50A的致动器包括通常平行于中心轴线24布置的驱动杆132A。驱动杆132A具有位于驱动杆的第一端部的辊134A、位于驱动杆的第二端部的辊136A、以及位于驱动杆的两端之间的两个辊138A。由图可见，辊134A比辊136A宽，在下文将要说明原因。在用于样品切割器52A和52B的致动器中，因下文将要说明的原因，端辊的相关辊宽相反(即，与辊134A对应的辊比与辊136A对应的辊窄)。两个辊138A容纳在形成于氧化物支架保持件64A的下部的两条缝140A中。可以看出，两条缝相对于中心轴线24成角度布置。驱动杆132A由两个部件142A和144A形成。部件142A容纳在部件144A中，并且可以相对于部件144A轴向地移动。盘形弹簧组146A偏压两个部件142A、144A，使其彼此偏离。 

在圆柱体22的上部内布置有伸出斜坡150，该伸出斜坡150连接至圆柱体22的上部。从图10能够看出，伸出斜坡150限定有绕中心轴线24的弧。伸出斜坡150通常平行于中心轴线24朝向切割组件130延伸。如下文所讨论的，辊134A滚过伸出斜坡150，以使氧化物切割器50A移动至其伸出位置。 

在圆柱体22的下部内布置有回退斜坡152，该回退斜坡152连接至圆柱体22的下部。从图12能够看出，回退斜坡152限定有绕中心轴线24的弧。回退斜坡152通常平行于中心轴线24朝向切割组件130和伸出斜坡150延伸。如下所述，辊136A滚过回退斜坡152，以使氧化物切割器50A移动至其伸出位置。 

从图10和图11可见，伸出斜坡150具有长斜坡部154和短斜坡部156。氧化物切割器50A、50B的致动器的宽辊134A、134B滚过长斜坡部154。样品切割器52A、52B的致动器中较窄的相应辊滚过短斜坡部156。

从图12和图13中能够看出，回退斜坡152比伸出斜坡150长，并且类似地具有长斜坡部155和短斜坡部157。氧化物切割器50A、50B的致动器的窄辊136A、136B滚过回退斜坡152的短斜坡部157。样品切割器52A、52B的致动器中较宽的相应辊滚过回退斜坡152的长斜坡部155。 

当电动机38沿图8中箭头158所示的方向旋转切割组件130时，辊134A滚过伸出斜坡150的长部154。这使驱动杆132A朝向图9的左方轴向移动。当驱动杆132A向左移动(如图9所示)时，辊138A推压缝140A，因辊138A相对于中心轴线的角度而使氧化物支架保持件64A向上移动。因此，氧化物切割器50A经过孔28移动至氧化物切割器50A的伸出位置。当辊134A滚过斜坡150时，氧化物切割器50A沿管的内壁圆周成弧形移动，并且从管的内壁上切削氧化物层。在优选实施例中，氧化物切割器50A的切削深度比氧化物层稍深，以确保完全切除氧化物。在氧化物层被切削时，切片夹58A使氧化物层的切片卷曲到容器60A内。盘形弹簧146A将氧化物切割器50A偏置压抵管的表面，从而提供切削力，使切割器与表面保持接触(即使表面不平坦)，并且允许工具120用于各种压力管直径中。随着电动机38继续旋转，当辊134A滚离伸出斜坡150时，辊136A滚过回退斜坡的短部157。这使驱动杆132A朝向图9的右方轴向移动。当驱动杆132A向右移动时(如图9所示)，辊138A推压缝140A，因辊138A相对于中心轴线24的角度而使氧化物支架保持件64A向下移动。因此，氧化物切割器50A移动至其回退位置。当氧化物切割器50A不再接触管的内壁时，氧化物层的切片落入容器60A内。 

当电动机38继续旋转时，样品切割器52A的致动器以类似的方式在样品切割器52A的伸出位置与回退位置之间移动样品切割器52A。然而，由于该致动器的辊滚过伸出斜坡150的短部156，因此样品切割器52A靠着管内壁的表面移动时由样品切割器52A所限定的弧比氧化物切割器50A靠着管内壁的表面移动时由氧化物切割器50A所限定的弧短。因此，样品切片比氧化物层切片短。与切割组件30中一样，与氧化物切割器50A相比，样品切割器52A也进行更窄且更深的切削。这通过在样品切割器52A与样品切割器支架68A之间设置垫片(未示出)来实现。由样品切割器50A进行的更深、更窄且更短的切削确保样品上没有氧化物，从而确保对可用来确定压力管的使用寿命的样品氙含量进行可靠地分析。 

当样品切割器52A切削完样品并且样品切割器52A返回至其回退位置时，马达38停止。接着，改变工具120在压力管中的位置，以便从不同位置获取第二样品。当改变工具120的位置时，马达38开启以继续旋转切割组件130，从而以与上述关于切割器50A和52A相同的方式使氧化物切割器50B切削另一个氧化物切片并且使样品切割器52B切削另一个样品。因此，在工具120向后回退到防护套管内以便将样品转移至装在车上的细颈瓶中之前(该步骤需要在用工具20切下各个样品之后进行)，工具120有利地使两个样品被切削。 

由于切割器50A、50B、52A和52B绕管内壁的圆周移动，因此切割器不受管轴线方向上的表面变化的影响。因此，工具120可以用来在压力管的滚压接头区中获取样品。 

对本领域的技术人员来说，对上述本发明示例性实施例的变形和改进是明显的。以上说明旨在说明而非限制。因此，本发明的范围仅仅由所附权利要求书的范围限制。 

Claims (20)

1.一种用于管的内壁的周向取样工具，所述工具包括：

圆柱体，其具有中心轴线；

孔，其位于所述圆柱体中；

轴，其沿所述中心轴线布置在所述圆柱体中；

第一切割器，其以可操作的方式连接至所述轴以随所述轴一起旋转，所述第一切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向移动，在所述回退位置所述第一切割器以距所述中心轴线的第一距离布置在所述圆柱体内，在所述伸出位置所述第一切割器以距所述中心轴线的第二距离至少部分地延伸穿过所述孔，所述第二距离比所述第一距离大；

第一致动器，其以可操作的方式连接至所述第一切割器，以便当所述轴旋转时在所述回退位置与所述伸出位置之间移动所述第一切割器，所述第一致动器朝向所述回退位置机械地偏压所述第一切割器；

第二切割器，其以可操作的方式连接至所述轴以随所述轴一起旋转，所述第二切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向地移动，在所述回退位置所述第二切割器以距所述中心轴线的第三距离布置在所述圆柱体内，并且在所述伸出位置所述第二切割器以距所述中心轴线的第四距离至少部分地延伸穿过所述孔，所述第四距离比所述第三距离大，所述第四距离比所述第二距离大；以及

第二致动器，其以可操作的方式连接至所述第二切割器，以用于当所述轴旋转时在所述回退位置与所述伸出位置之间移动第二切割器，所述第二致动器朝向所述回退位置机械地偏压所述第二切割器，当所述第一切割器处于所述伸出位置时所述第二切割器处于所述回退位置，并且当所述第二切割器处于所述伸出位置时所述第一切割器处于所述回退位置；

其中，通过所述轴的旋转，所述第一致动器使处于第一轴角度的所述第一切割器移动至所述伸出位置，从而切削所述管的一部分内壁，并且所述第二致动器使处于第二轴角度的所述第二切割器移动至所述伸出位置，从而在所述管中的通过切削所述管的一部分内壁而暴露的位置处从所述管的内壁上切削样品。

2.根据权利要求1所述的工具，其中：

所述第一致动器包括朝向所述回退位置机械地偏压所述第一切割器的弹簧；并且

所述第二致动器包括朝向所述回退位置机械地偏压所述第二切割器的弹簧。

3.根据权利要求2所述的工具，还包括斜坡，其沿所述圆柱体的周向部分布置在所述圆柱体内，所述斜坡与所述孔对置；

其中所述第一致动器还包括第一辊，当所述第一辊滚过所述斜坡时所述第一辊使所述第一切割器移动至所述伸出位置；并且

其中所述第二致动器还包括第二辊，当所述第二辊滚过所述斜坡时所述第二辊使所述第二切割器移动至所述伸出位置。

4.根据权利要求3所述的工具，其中所述第一辊的直径比所述第二辊的直径大。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的工具，其中所述第一切割器比所述第二切割器宽。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的工具，其中处于所述伸出位置的所述第一切割器在所述轴旋转时所限定的弧比处于所述伸出位置的所述第二切割器在所述轴旋转时所限定的弧更长。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的工具，还包括：

第一容器，其连接至所述第一切割器，以容纳所述管中由所述第一切割器切削的一部分内壁；以及

第二容器，其连接至所述第二切割器，以容纳由所述第二切割器切削的样品。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的工具，还包括：

至少一根弹簧，其连接至所述第一切割器，以便当所述第一切割器处于所述伸出位置时将所述第一切割器压靠所述管的内壁；以及

至少一根弹簧，其连接至所述第二切割器，以便当所述第二切割器处于所述伸出位置时将所述第二切割器压靠所述管的内壁。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的工具，其中所述第一切割器与所述第二切割器对置。

10.根据权利要求9所述的工具，还包括连接在所述第一切割器与所述第二切割器之间的至少一根弹簧，所述至少一根弹簧使所述第一切割器与所述第二切割器彼此偏离。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的工具，还包括电动机，所述电动机布置在所述圆柱体中，并且以可操作的方式连接至所述轴，以便旋转所述轴。

12.一种用于管的内壁的周向取样工具，所述工具包括：

圆柱体，其具有中心轴线；

孔，其位于所述圆柱体中；

轴，其沿所述中心轴线布置在所述圆柱体中；

伸出斜坡，其连接至所述圆柱体；

回退斜坡，其连接至所述圆柱体；

第一切割器，其以可操作的方式连接至所述轴以便随所述轴一起旋转，所述第一切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向移动，在所述回退位置所述第一切割器以距所述中心轴线的第一距离布置在所述圆柱体内，在所述伸出位置所述第一切割器以距所述中心轴线的第二距离至少部分地延伸穿过所述孔，所述第二距离比所述第一距离大；

第一致动器，其以可操作的方式连接至所述第一切割器，以便当所述轴旋转时分别与所述回退斜坡和所述伸出斜坡相互作用而在所述回退位置与所述伸出位置之间移动所述第一切割器；

第二切割器，其以可操作的方式连接至所述轴以便随所述轴一起旋转，所述第二切割器能够在回退位置与伸出位置之间径向地移动，在所述回退位置所述第二切割器以距所述中心轴线的第三距离布置在所述圆柱体内，并且在所述伸出位置所述第二切割器以距所述中心轴线的第四距离至少部分地延伸穿过所述孔，所述第四距离比所述第三距离大，所述第四距离比所述第二距离大；以及

第二致动器，其以可操作的方式连接至所述第二切割器，以便当所述轴旋转时分别与所述回退斜坡和所述伸出斜坡相互作用而在所述回退位置与所述伸出位置之间移动所述第二切割器，当所述第一切割器处于所述伸出位置时所述第二切割器处于所述回退位置，并且当所述第二切割器处于所述伸出位置时所述第一切割器处于所述回退位置；

其中，通过所述轴的旋转，所述第一致动器使处于第一轴角度的所述第一切割器移动至所述伸出位置，从而切削所述管的一部分内壁，并且所述第二致动器使处于第二轴角度的所述第二切割器移动至所述伸出位置，从而在所述管中的通过切削所述管的一部分内壁而暴露的位置处从所述管的内壁上切削样品。

13.根据权利要求12所述的工具，其中所述第一致动器包括通常与所述中心轴线平行布置的第一驱动杆，所述第一驱动杆具有位于该第一驱动杆的第一端的第一辊、位于所述第一驱动杆的第二端的第二辊、以及位于所述第一驱动杆的第一端与第二端之间的至少一个第三辊；

其中所述第二致动器包括通常与所述中心轴线平行布置的第二驱动杆，所述第二驱动杆具有位于该第二驱动杆的第一端的第四辊、位于所述第二驱动杆的第二端的第五辊、以及位于所述第二驱动杆的第一端与第二端之间的至少一个第六辊；

其中所述伸出斜坡通常朝向所述第一切割器和所述第二切割器与所述中心轴线平行地延伸，并且限定了绕所述中心轴线的弧；

其中所述回退斜坡通常朝向所述伸出斜坡、所述第一切割器和所述第二切割器与所述中心轴线平行地延伸，并且限定了绕所述中心轴线的弧；

其中所述第一切割器和第二切割器沿与所述中心轴线平行的方向布置在所述伸出斜坡与所述回退斜坡之间；

所述工具还包括：

第一保持件，其连接至所述第一切割器，所述第一保持件具有相对于所述中心轴线成角度限定在其中的至少一条缝，所述第一保持件的至少一条缝中容纳有至少一个第三辊；以及

第二保持件，其连接至所述第二切割器，所述第二保持件具有相对于所述中心轴线成角度限定在其中的至少一条缝，所述第二保持件的至少一条缝中容纳有至少一个第六辊；

其中当所述第一辊滚过所述伸出斜坡时，所述至少一个第三辊沿所述第一保持件的至少一条缝移动以使所述第一保持件径向移离所述中心轴线，从而使所述第一切割器移动至所述伸出位置；

其中当所述第二辊滚过所述回退斜坡时，所述至少一个第三辊沿所述第一保持件的至少一条缝移动以使所述第一保持件径向移向所述中心轴线，从而使所述第一切割器移动至所述回退位置；

其中当所述第四辊滚过所述伸出斜坡时，所述至少一个第六辊沿所述第二保持件的至少一条缝移动以使所述第二保持件径向移离所述中心轴线，从而使所述第二切割器移动至所述伸出位置；并且

其中当所述第五辊滚过所述回退斜坡时，所述至少一个第六辊沿所述第二保持件的至少一条缝移动以使所述第二保持件径向移向所述中心轴线，从而使所述第二切割器移动至所述回退位置。

14.根据权利要求13所述的工具，其中所述伸出斜坡具有第一斜坡部和第二斜坡部，所述第一斜坡部比所述第二斜坡部长；并且

其中所述第一辊滚过所述伸出斜坡的第一斜坡部，并且所述第四辊滚过所述伸出斜坡的第二斜坡部。

15.根据权利要求13所述的工具，其中所述回退斜坡具有第一斜坡部和第二斜坡部，所述第一斜坡部比所述第二斜坡部长；并且

其中所述第二辊滚过所述回退斜坡的第二斜坡部，并且所述第五辊滚过所述回退斜坡的第一斜坡部。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的工具，其中所述第一切割器比所述第二切割器宽。

17.根据权利要求12至15中任一项所述的工具，其中处于所述伸出位置的所述第一切割器在所述轴旋转时所限定的弧比处于所述伸出位置的所述第二切割器在所述轴旋转时所限定的弧更长。

18.根据权利要求12至15中任一项所述的工具，还包括：

第一容器，其连接至所述第一切割器，以容纳所述管中由所述第一切割器切削的一部分内壁；以及

第二容器，其连接至所述第二切割器，以容纳由所述第二切割器切削的样品。

19.根据权利要求12至15中任一项所述的工具，还包括：

至少一根弹簧，其连接至所述第一切割器，以便当所述第一切割器处于所述伸出位置时将所述第一切割器压靠所述管的内壁；以及

至少一根弹簧，其连接至所述第二切割器，以便当所述第二切割器处于所述伸出位置时将所述第二切割器压靠所述管的内壁。

20.根据权利要求12至15中任一项所述的工具，还包括电动机，所述电动机布置在所述圆柱体中并且以可操作的方式连接至所述轴以便旋转所述轴。

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