CN102597738B - 具有多个样本切削器的周向取样工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于从管子的内壁获取样本的周向取样工具，该周向取样工具具有：圆筒体；轴，其设置在圆筒体中；第一切削器；第二切削器，其与第一切削器呈角度设置；第三切削器；以及第四切削器，其与第三切削器呈角度设置。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与轴连接，用于随着轴旋转。为了从管子上获取样本，每个切削器可以响应轴的旋转在缩入位置与伸出位置之间径向地移动。还公开了一种从管子的内壁获取样本的方法。

Description

具有多个样本切削器的周向取样工具
技术领域
本发明涉及具有多个样本切削器的周向取样工具和使用该取样工具的方法。
背景技术
一种对诸如CANDU(坎杜)型反应堆等核反应堆中的压力管的使用寿命进行估算的方法需要周期性地移除管子。从移除的管子上切取样品并分析氘含量。然后，将氘浓度用作剩余压力管的使用寿命的量度。此方法由于需要长期停工以移除并替换压力管，所以这种方法成本非常高。
尝试提供“原地”进行取样(不用移除压力管)的技术存在许多困难。坚硬的氧化物表面以及从该表面层下面获取样本材料的要求使得难于获取有用的样本。为了保持管子的完整结构并避免有害的残余应力，必须控制取样深度并且遗留的取样区域必须在几何结构上沿所有的轴线平滑地变化。此外，用于移除表面材料或样本的技术必须不涉及过度加热，因为这会影响后续分析的结果。另一个困难是：回收分析样本以及防止颗粒遗留在压力管中。
1990年5月15日授权的美国专利No.4,925,621的全部内容以引用的方式并入本文，该专利针对上述困难公开了一种用于压力管取样的取样工具。所公开的取样工具允许“原地”检测而不需要移除压力管。该取样工具包括两个切削器以及用于捕获被移除的材料的装置。通过在压力管中轴向地移动两个切削器，一个切削器移除表面氧化物层，而另一个切削器移除用于分析的样本。切削器和切削操作设计成避免损坏压力管的整体性，以使压力管处于正常使用。
尽管上述取样工具克服了上述困难，但已经证明使用该取样工具在压力管中的某些部分上获取样本是不切实际的。例如，如图1所示，在CANDU型燃料通道中，压力管10使用轧制接头12与端部安装件(未示出)连接。由于氢/氘浓度的高轴向梯度和轧制接头区域中的周向波纹14，使得上述取样工具难于在轧制接头区域获取有用的样本。
此外，上述取样工具每次只能取回单个样本，这意味着：在能够获取另一个样本之前，需要从压力管移中移出该工具以取回样本(和氧化物层的部分)。这使得从管子上获取多个样本很费时。
在2000年11月的第五届国际CANDU堆维护会议(InternationalCANDU Maintenance Conference)上，由作者K.Wittich和J.King发表的题目为“Advanced Pressure Tube Sampling Tools”的会议论文也公开了取样工具。在2005年11月的第七届国际CANDU堆维护会议上，由作者B.Guler、J.King和R.Wray发表的题目为“Innovationin Pressure Tube Rolled Joint Sampling(Circumferential Sampling ToolTechnology)”的会议论文也公开了取样工具。这两篇论文都由Canadian Nuclear Society(加拿大核学会)出版。
因此，需要如下取样工具和样本收集方法：其能够克服上述困难中的至少一些困难和现有技术中所存在的不便之处中的至少一些不便之处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种取样工具，该取样工具具有沿着管子的一部分内壁周向地移动的至少两组切削器，每组切削器含有两个切削器。对于每一组切削器，一个切削器移除管子内壁的一部分，而另一个切削器在管子中的通过移除管子内壁的一部分而露出的位置上从管子的内壁上移除样本。
本发明的另一个目的是提供一种用于选择性地接合每组切削器的机构。
本发明的另一个目的是提供一种使用上述周向取样工具从管子上获取样本的方法。
在一个方面中，本发明提供一种用于从管子的内壁获取样本的周向取样工具。所述周向取样工具具有：圆筒体，其具有中心轴线；轴，其沿着所述中心轴线设置在所述圆筒体中；电动机，其可操作地与所述轴连接，用于旋转所述轴；第一孔，其设置在所述圆筒体上；第一切削器组件，其与所述轴选择性地进行接合；第二孔，其设置在所述圆筒体上；第二切削器组件，其与所述轴选择性地接合；以及轴致动器，其可操作地与所述轴连接，用于使所述轴选择性地与所述第一切削器组件及所述第二切削器组件接合。所述第一切削器组件包括：第一切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转；第一致动器，其可操作地与所述第一切削器连接；第二切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第二切削器与所述第一切削器呈角度设置；以及第二致动器，其可操作地与所述第二切削器连接。所述第一切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第一切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第一切削器穿过所述第一孔至少部分地伸出。在所述轴与所述第一切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第一致动器使所述第一切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。所述第二切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第二切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第二切削器穿过所述第一孔至少部分地伸出。在所述轴与所述第二切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第二致动器使所述第二切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。当所述第一切削器处于所述伸出位置时，所述第二切削器处于所述缩入位置，而当所述第二切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器处于所述缩入位置。所述第二切削器组件包括：第三切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转；第三致动器，其可操作地与所述第三切削器连接；第四切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第四切削器与所述第三切削器呈角度设置；以及第四致动器，其可操作地与所述第四切削器连接。所述第三切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第三切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第三切削器穿过所述第二孔至少部分地伸出。在所述轴与所述第二切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第三致动器使所述第三切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。所述第四切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第四切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第四切削器穿过所述第二孔至少部分地伸出。在所述轴与所述第二切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第四致动器使所述第四切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。当所述第三切削器处于所述伸出位置时，所述第四切削器处于所述缩入位置。当所述第四切削器处于所述伸出位置时，所述第三切削器处于所述缩入位置。当所述轴致动器使所述轴与所述第一切削器组件接合时，通过使用所述电动机旋转所述轴，使所述第一切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的一部分内壁，然后，使所述第二切削器移动至所述伸出位置，从而在所述管子中的通过切削所述管子的所述一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第一样本。当所述轴致动器与所述第二切削器组件接合时，通过使用所述电动机来旋转所述轴，使所述第三切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的另一部分内壁，然后，使所述第四切削器移动至所述伸出位置，从而在所述管子中的通过切削所述管子的所述另一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第二样本。
在另外的方面中，所述轴致动器使所述轴沿着所述中心轴线移动。
在进一步的方面中，所述轴致动器使所述电动机与所述轴一起移动。
在另外的方面中，所述电动机设置在驱动壳体内，并且所述轴致动器使所述驱动壳体移动。
在进一步的方面中，当所述轴致动器使所述轴与所述第一切削器组件接合时，所述电动机使所述轴沿着第一方向旋转，并且当所述轴致动器使所述轴与所述第二切削器组件接合时，所述电动机使所述轴沿着所述第一方向旋转。
在另外的方面中，所述轴致动器包括分度电动机和分度引导螺钉。所述分度引导螺钉拧入在分度引导螺母中，所述分度引导螺母与所述圆筒体连接。通过使所述分度引导螺钉随着所述分度电动机旋转，使所述轴沿着所述中心轴线移动。
在进一步的方面中，所述第一切削器比所述第二切削器宽，并且所述第三切削器比所述第四切削器宽。
在另外的方面中，在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第二切削器限定的弧，并且在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。
在进一步的方面中，第一容器与所述第一切削器连接，用于容纳所述第一切削器所切削的所述管子的所述一部分内壁；第二容器与所述第二切削器连接，用于容纳所述第二切削器所切削的所述第一样本；第三容器与所述第三切削器连接，用于容纳所述第三切削器所切削的所述管子的所述另一部分内壁；以及第四容器与所述第四切削器连接，用于容纳所述第二切削器所切削的所述第二样本。
在另一个方面中，本发明提供一种从管子的内壁获取样本的方法。所述方法包括：使第一切削器抵靠着所述内壁移动；使所述第一切削器沿着所述内壁的周向以弧形移动，从而切削所述管子的一部分内壁；使所述第一切削器移离所述管子的内壁；使第二切削器抵靠着所述管子的通过切削所述管子的所述一部分内壁所露出的第一表面移动；使所述第二切削器沿着所述第一表面以弧形移动，从而切削第一样本；使所述第二切削器移离所述第一表面；使第三切削器抵靠着所述内壁移动；使所述第三切削器沿着所述内壁的周向以弧形移动，从而切削所述管子的另一部分内壁；使所述第三切削器移离所述管子的内壁；使第四切削器抵靠着管子的通过切削所述管子的所述另一部分内壁所露出的第二表面移动；使所述第四切削器沿着所述第二表面以弧形移动，从而切削第二样本；以及使所述第四切削器移离所述第二表面。
在另外的方面中，所述方法还包括：使第一切削器组件与轴接合，所述第一切削器组件包括所述第一切削器和所述第二切削器；以及使第二切削器组件与所述轴接合，所述第二切削器组件包括所述第三切削器和所述第四切削器。移动所述第一切削器和所述第二切削器的步骤包括：使与所述第一切削器组件接合的所述轴旋转。移动所述第三切削器和所述第四切削器的步骤包括：使与所述第二切削器组件接合的所述轴旋转。
在进一步的方面中，所述方法还包括：将所述管子的被切下的所述一部分内壁容纳在第一容器中；将所述第一样本容纳在第二容器中；将所述管子的被切下的所述另一部分内壁容纳在第三容器中；以及将所述第二样本容纳在第四容器中。
在另外的方面中，所述管子的被切下的所述一部分内壁包括至少一部分氧化物层，以及所述管子的被切下的所述另一部分内壁包括至少一部分氧化物层。
在仍为另一个方面中，本发明提供一种用于从管子的内壁获取样本的周向取样工具。所述周向取样工具具有：圆筒体，其具有中心轴线；孔，其设置在所述圆筒体上；轴，其沿着所述中心轴线设置在所述圆筒体中；第一切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转；第一致动器，其可操作地与所述第一切削器连接；第二切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第二切削器与所述第一切削器呈角度设置；第二致动器，其可操作地与所述第二切削器连接；第三切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第三切削器与所述第一切削器和所述第二切削器呈角度设置；第三致动器，其可操作地与所述第三切削器连接；第四切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第四切削器与所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器呈角度设置；以及第四致动器，其可操作地与所述第四切削器连接。所述第一切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第一切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第一切削器穿过所述孔至少部分地伸出。所述第一致动器在所述轴旋转时使所述第一切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。所述第二切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第二切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第二切削器穿过所述孔至少部分地伸出。所述第二致动器在所述轴旋转时使所述第二切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。所述第三切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第三切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第三切削器穿过所述孔至少部分地伸出。所述第三致动器在所述轴旋转时使所述第三切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。所述第四切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第四切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第四切削器穿过所述孔至少部分地伸出。所述第四致动器在所述轴旋转时使所述第四切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动。当所述第一切削器处于所述伸出位置时，所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器处于它们各自的缩入位置。当所述第二切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器处于它们各自的缩入位置。当所述第三切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第四切削器处于它们各自的缩入位置。当所述第四切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器处于它们各自的缩入位置。使所述轴旋转，以使所述第一切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的一部分内壁，然后，使所述第二切削器移动至所述伸出位置，从而在管子中的通过切削所述管子的所述一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第一样本。在将所述周向取样工具在所述管子中重新定位之后，使所述轴旋转，以使所述第三切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的另一部分内壁，然后，使所述第四切削器移动至所述伸出位置，从而在管子中的通过切削所述管子的所述另一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第二样本。
在进一步的方面中，所述第二切削器设置成垂直于所述第一切削器，所述第三切削器设置成垂直于所述第二切削器，所述第四切削器设置成垂直于所述第三切削器，并且所述第一切削器设置成垂直于所述第四切削器。所述第一切削器与所述第三切削器相反地设置，而所述第二切削器与所述第四切削器相反地设置。
在另外的方面中，驱动电动机设置在所述圆筒体中，并且可操作地与所述轴连接，用于旋转所述轴。
在进一步的方面中，所述第一致动器包括第一致动杆，所述第一致动杆设置成大致平行于所述中心轴线。所述第一致动杆具有：第一辊子，其位于所述第一致动杆的第一端部；第二辊子，其位于所述第一致动杆的第二端部；以及至少一个第三辊子，其位于所述第一致动杆的所述第一端部与所述第二端部之间。所述第二致动器包括第二致动杆，所述第二致动杆设置成大致平行于所述中心轴线。所述第二致动杆具有：第四辊子，其位于所述第二致动杆的第一端部；第五辊子，其位于所述第二致动杆的第二端部；以及至少一个第六辊子，其位于所述第二致动杆的所述第一端部与所述第二端部之间。所述第三致动器包括第三致动杆，所述第三致动杆设置成大致平行于所述中心轴线。所述第三致动杆具有：第七辊子，其位于所述第三致动杆的第一端部；第八辊子，其位于所述第三致动杆的第二端部；以及至少一个第九辊子，其位于所述第三致动杆的所述第一端部与所述第二端部之间。所述第四致动器包括第四致动杆，所述第四致动杆设置成大致平行于所述中心轴线。所述第四致动杆具有：第十辊子，其位于所述第四致动杆的第一端部；第十一辊子，其位于所述第四致动杆的第二端部；以及至少一个第十二辊子，其位于所述第四致动杆的所述第一端部与所述第二端部之间。伸出坡道件与所述圆筒体连接。所述伸出坡道件朝着所述第一切削器、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轴线延伸。所述伸出坡道件限定出围绕所述中心轴线的弧。缩入坡道件与所述圆筒体连接。所述缩入坡道件朝着所述伸出坡道件、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轴线延伸。所述缩入坡道件限定出围绕所述中心轴线的弧。第一保持件与所述第一切削器连接。所述第一保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第一保持件中的至少一个狭槽。在所述第一保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第三辊子。第二保持件与所述第二切削器连接。所述第二保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第二保持件中的至少一个狭槽。在所述第二保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第六辊子。第三保持件与所述第三切削器连接。所述第三保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第三保持件中的至少一个狭槽。在所述第三保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第九辊子。第四保持件与所述第四切削器连接。所述第四保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第四保持件中的至少一个狭槽。在所述第四保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第十二辊子。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着平行于所述中心轴线的方向设置在所述伸出坡道件与所述缩入坡道件之间。当所述第一辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第三辊子在所述第一保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第一保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第一切削器移动至所述伸出位置。当所述第二辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第三辊子在所述第一保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第一保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第一切削器移动至所述缩入位置。当所述第四辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第六辊子在所述第二保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第二保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第二切削器移动至所述伸出位置。当所述第五辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第六辊子在所述第二保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第二保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第二切削器移动至所述缩入位置。当所述第七辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第九辊子在所述第三保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第三保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第三切削器移动至所述伸出位置。当所述第八辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第九辊子在所述第三保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第三保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第三切削器移动至所述缩入位置。当所述第十辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第十二辊子在所述第四保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第四保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第四切削器移动至所述伸出位置。当所述第十辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第十二辊子在所述第四保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第四保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第四切削器移动至所述缩入位置。
在另外的方面中，至少一个弹簧与所述第一切削器连接，用于在所述第一切削器处于所述伸出位置时将所述第一切削器偏压在所述管子的内壁上；至少一个弹簧与所述第二切削器连接，用于在所述第二切削器处于所述伸出位置时将所述第二切削器偏压在所述管子的内壁上；至少一个弹簧与所述第三切削器连接，用于在所述第三切削器处于所述伸出位置时将所述第三切削器偏压在所述管子的内壁上；以及至少一个弹簧与所述第四切削器连接，用于在当所述第四切削器处于所述伸出位置时将所述第四切削器偏压在所述管子的内壁上。
在进一步的方面中，所述第一切削器比所述第二切削器宽，并且所述第三切削器比所述第四切削器宽。
在另外的方面中，在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第二切削器限定的弧；并且在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。
虽然本发明的各实施例具有至少一个上述目的和/或方面，但不必具有全部的上述目的和/或方面。应该理解的是，本发明的尝试实现上述目的而产生的一些方面可以不满足这些目的，并且/或者可以满足这里没有具体列举的其它目的。
根据以下说明、附图以及权利要求书，本发明实施例的其它的和/或可选择的特点、方面以及优点将变得显而易见。
附图说明
为了更好地理解本发明、本发明的其它方面以及其它特点，请参考结合附图的以下说明，其中：
图1是显示轧制接头区域的一部分压力管的剖视图；
图2是周向取样工具的透视图；
图3是图2的周向取样工具的沿图2中的A-A线截取的剖视图，其中两个切削器组件与驱动单元分离；
图4是图2的周向取样工具的沿图2中的A-A线截取的剖视图，其中切削器组件中的一者与驱动单元接合；
图5是图2的周向取样工具的沿图2中的A-A线截取的剖视图，其中切削器组件中的另一者与驱动单元接合；
图6是图2的周向取样工具的沿图2中的B-B线截取的剖视图，其显示驱动单元；
图7是图2的周向取样工具的沿图2中的C-C线截取的剖视图；
图8是图2的周向取样工具的沿图7中的D-D线截取的剖视图；
图9是图2的周向取样工具的伸出坡道件的端视图；
图10是图9的伸出坡道件的侧视图；
图11是图2的周向取样工具的缩回坡道件的端视图；
图12是图10的缩回坡道件的侧视图；以及
图13是已使用图2的周向取样工具获取样本处的压力管的一部分的剖视图。
具体实施方式
将说明本发明的用于从核反应堆的压力管获取分析氘含量的样本的周向取样工具。然而，应该理解的是，该周向取样工具能被用于从其它类型的管子或拱形表面上收集其它类型的样本。
将参照图2说明周向取样工具20的实施例。周向取样工具20具有圆筒体21，该圆筒体21具有中心轴线22。周向取样工具20具有三个主要部分：托架单元23、驱动单元24以及液压调节单元25。托架单元23、驱动单元24以及液压调节单元25利用柔性接头26相连。接头26允许周向取样工具20穿过压力管弯垂部而不受约束。应当理解的是，在附图中示出的圆筒体21的中心轴线22与各单元23、24、25的中心轴线所形成的同轴轴线相对应。圆筒体21具有多个承压垫27，该多个承压垫27在将周向取样工具20设置在压力管内时用于支撑周向取样工具20。承压垫27由液压系统来驱动，该液压系统具有容纳在液压调节器单元25中的液压调节器(未示出)。在托架单元23上形成有孔28和29。在托架单元23内设置有分别与孔28和29纵向对齐的切削器组件30和31，在下文中将更详细地说明切削器组件30和31。切削器组件30由托架32来保持。托架32利用花键联接器34选择性地与驱动轴36连接。类似地，切削器组件31由托架33来保持。托架33利用花键联接器35选择性地与驱动轴36连接。如图3至图5所示，托架32、33设置在托架单元23内，使得它们的花键联接器34、35彼此面对。正如下文中更详细的说明，驱动轴36与设置在驱动单元24中的驱动电动机38可操作地连接。正如下文中更详细的说明，驱动电动机38用于选择性地旋转切削器组件30和31。驱动电动机38优选地是直流电动机，然而，也可以预期为其它类型的电动机。
周向取样工具20是周向取样系统的一部分，将简要说明周向取样系统的特点。周向取样工具20与定位系统连接，定位系统允许周向取样工具20在压力管中精确地轴向和角向定位。在周向取样工具20上设置有防护套筒，该防护套筒用于在周向取样工具20没有被推入压力管中时关闭孔28。周向取样工具20、定位系统以及防护套筒均设置在支撑车上，支撑车优选地安装有轮子以利于支撑车定位。
切削器组件30和31每个都能够收集两个样本。为了从压力管(包括轧制接头区域)的内壁上获取样本，首先将支撑车滚到管子的开口端附近的位置。在管子的开口端上设置有端部安装件。然后，将防护套筒与端部安装件连接。定位系统用于设定在管子内所要收集的样本的角向和轴向位置。正如对切削器组件30、31所提供的下述说明中可以理解到，切削器组件30、31利用重力收集样本，因此，样本通常从管子的上半部(即，9点钟位置与3点钟位置之间)进行收集。然后，将周向取样工具20推入管子内，使得切削器组件30与待收集第一样本的位置对齐。将周向取样工具20锁定在此位置，并且驱动承压垫27，以通过使承压垫27推压管子的内壁来保持周向取样工具20处于适当的位置。然后，轴向地移动驱动轴36，正如下文中更详细的说明，使得驱动轴36的花键部分40从如图3所示的其被设置在两个联接器34、35之间的分离位置移动至如图5所示的其与联接器34接合的位置。然后，对驱动电动机38进行驱动，从而使切削器组件30绕着中心轴线22旋转。在切削器组件30旋转时，切削器组件30沿着管子的周向切削管子的一部分内壁，从而获取第一样本。关于此步骤的其它细节将在说明切削器组件30时在下文中进行说明。然后，将周向取样工具20解锁并松开承压垫27。
然后，将周向取样工具20在管子内(角向地和/或轴向地)移动，使得切削器组件30与待收集第二样本的位置对齐。将周向取样工具20锁定在此位置并且驱动承压垫27。然后，对驱动电动机38进行驱动，以使切削器组件30绕着中心轴线22旋转，从而获取第二样本。然后，将周向取样工具20解锁并松开承压垫27。
然后，将周向取样工具20在管子内(角向地和/或轴向地)移动，使得切削器组件31与待收集第三样本的位置对齐。将周向取样工具20锁定在此位置并且驱动承压垫27。然后，如图4所示，将驱动轴36轴向地移动，使得驱动轴36的花键部分40从其与联接器34接合的位置移动至其与联接器35接合的位置。然后，对驱动电动机38进行驱动，以使切削器组件31沿着切削器组件30所旋转的方向绕着中心轴线22旋转，从而获取第三样本。然后，将周向取样工具20解锁并松开承压垫27。
可以预期的是，在如下情形下可以使驱动轴36的花键部分40与联接器34或35分离：即，获取了各样本之后，使得驱动轴36不接合切削器组件30、31，而周向取样工具20正在被重新定位。
然后，将周向取样工具20在管子内(角向和/或轴向地)移动，使得切削器组件31与待收集第四样本的位置对齐。将周向取样工具20锁定在此位置并且驱动承压垫27。然后，对驱动电动机38进行驱动，以使切削器组件31绕着中心轴线22旋转，从而获取第四样本。然后，将周向取样工具20解锁并松开承压垫27。
应该理解的是，用于收集样本的切削器组件30、31的顺序可以不同于上述顺序。例如，切削器组件31可以用于收集第一样本和第四样本，而切削器组件30可以用于收集第二样本和第三样本。还应该理解的是，可以收集少于四个样本。
一旦收集完所有的样本，则周向取样工具20缩回到防护套筒内。然后，将容纳在切削器组件30、31中的样本转移到支撑车中所设置的烧瓶中。然后，防护套筒从端部安装件上分离并且支撑车滚离压力管。最后，取回容纳有样本的烧瓶。上述步骤涉及一种可以在压力管内运送周向取样工具20以获取样本的方法。应该理解的是，其它运送周向取样工具20的方法也是可能的并且是可预期的。
现在参照图7和图8，将说明切削器组件30。切削器组件31与切削器组件30相同，简单起见，将不对切削器组件31进行说明。然而，可以预期的是，切削器组件31的至少某些部分可以不同于切削器组件30。例如，可以修改切削器组件31以提供更宽和/或更深的切口。
如图7所示，切削器组件30具有两个氧化物切削器50A、50B和两个样本切削器52A、52B。两个氧化物切削器50A、50B彼此相反地设置。类似地，两个样本切削器52A、52B彼此相反地设置。样本切削器52A、52B设置为与氧化物切削器50A、50B垂直。可以预期的是，可以将氧化物切削器50A、50B和样本切削器52A、52B设置为彼此呈其它角度。可以预期的是，切削器组件30(以及切削器组件31)可以只具有一个氧化物切削器和一个样本切削器。氧化物切削器50A、50B和样本切削器52A、52B优选地由碳化物制成。氧化物切削器50A、50B比它们的相应的样本切削器52A、52B宽，其原因将在下文中进一步阐述。
氧化物切削器50A利用螺纹紧固件54A与氧化物切削器盒56A连接。片夹(chip clip)58A与氧化物切削器盒56A连接。正如将在下文中所说明的，片夹58A将氧化物切削器50A所切削的管子的一部分保持在容器60A内，该容器60A形成在氧化物切削器50A、氧化物切削器盒56A以及片夹58A之间。氧化物切削器盒56A利用卡口型支座62A与氧化物盒保持件64A连接。
类似地，样本切削器52A利用螺纹紧固件66A与样本切削器盒68A连接。片夹70A与样本切削器盒68A连接。正如将在下文中所说明的，片夹70A将样本切削器52A所切削的样本保持在容器72A内，该容器72A形成在样本切削器52A、样本切削器盒68A以及片夹70A之间。样本切削器盒68A利用卡口型支座74A与样本盒保持件76A连接。
类似于切削器50A和52A，切削器50B和52B与相应的切削器盒和盒保持件连接，并且它们具有相应的片夹、容器以及紧固件。因此，简单起见，切削器50B和52B的这些部件的附图标记除了带有后缀B以外与切削器50A和52A的部件的附图标记相同，并且不再对它们进行详细地说明。
每个切削器50A、50B、52A、52B均能够在缩入位置和伸出位置之间径向地移动，其中，在缩入位置，切削器设置在圆筒体21的内部，而在伸出位置，切削器穿过孔28部分地伸出，以切削管子的内壁。在优选实施例中，氧化物切削器50A在缩入位置和伸出位置与中心轴线22之间的距离对应于氧化物切削器50B在缩入位置和伸出位置与中心轴线22之间的距离，而样本切削器52A在缩入位置和伸出位置与中心轴线22之间的距离对应于样本切削器52B在缩入位置和伸出位置与中心轴线22之间的距离。在图7中，切削器50B、52A、52B均处于它们各自的缩入位置，而切削器50A处于其伸出位置。
每个切削器50A、50B、52A、52B均设置有致动器，以随着切削器组件的旋转在上述两个位置之间移动各切削器。除非另有说明，每个切削器50A、50B、52A、52B的致动器是相同的，并且各致动器以相同的方式驱动50A、50B、52A、52B。因此，将只对氧化物切削器50A的致动器进行详细地说明。
如图8所示，氧化物切削器50A的致动器包括与中心轴线22大致平行设置的致动杆132A。致动杆132A具有：辊子134A，其位于致动杆132A的第一端部；辊子136A，其位于致动杆132A的第二端部；以及两个辊子138A，其位于致动杆132A的两个端部之间。可以看出，辊子134A比辊子136A宽，其原因将在下文中说明。在用于样本切削器52A和52B的致动器中，相应的端部辊子的辊子宽度为相反的状态(即，与辊子134A相对应的辊子比与辊子136A相对应的辊子窄)，其原因将在下文中说明。两个辊子138容纳在两个狭槽140A中，该两个狭槽140A形成在氧化物盒保持件64A的下部中。可以看出，这两个狭槽与中心轴线22呈角度设置。致动杆132A由两个部件142A、144A组成。部件142A容纳在部件144A内并且能够相对于部件144A轴向地移动。多叠的盘形弹簧(Belleville spring)146A偏压两个部件142A、144A彼此远离。
伸出坡道件150设置在圆筒体21的内部并且与圆筒体21的上部连接。如图9所示，伸出坡道件150限定出围绕中心轴线22的弧。伸出坡道件150朝着切削器组件30大致平行于中心轴线地延伸。如下文所说明的，辊子134A在伸出坡道件150上滚动，以将氧化物切削器50A移动至它的伸出位置。
缩入坡道件152设置在圆筒体21的内部并且与圆筒体21的下部连接。如图11所示，缩入坡道件152限定出围绕中心轴线22的弧。缩入坡道件152朝着切削器组件30和伸出坡道件150大致平行于中心轴线地延伸。如下文所说明的，辊子136A在缩入坡道件152上滚动，以将氧化物切削器50A移动至它的缩入位置。
如图9和图10所示，伸出坡道件150具有长坡道部分154和短坡道部分156。氧化物切削器50A、50B的致动器的宽的辊子134A、134B在长坡道部分154上滚动。样本切削器52A、52B的致动器的相应的窄的辊子在短坡道部分156上滚动。
如图11和图12所示，缩入坡道件152比伸出坡道件150长，并且类似地缩入坡道件152具有长坡道部分155和短坡道部分157。氧化物切削器50A、50B的致动器的窄的辊子136A、136B在缩入坡道件152的短坡道部分157上滚动。样本切削器52A、52B的致动器的相应的宽的辊子在缩入坡道件152的长坡道部分155上滚动。
当驱动轴36的花键部分40与花键联接器34接合时，随着驱动电动机38使切削器组件30沿着图7中的箭头158所示的方向旋转，辊子134A在伸出坡道件150的长坡道部分154上滚动。这使得致动杆132A朝着图8中的左侧轴向地移动。在致动杆132A向左移动时(如图8所示)，由于狭槽140A相对于中心轴线22的角度，辊子138A推压狭槽140A，使得氧化物盒保持件64A向上移动。因此，氧化物切削器50A穿过孔28并移动至它的伸出位置。当辊子134A在伸出坡道件150上滚动时，氧化物切削器50A沿着管子内壁的周向以弧形移动并且从管子的内壁上切削氧化物层。在优选实施例中，氧化物切削器50A切削得比氧化物层稍深，以确保完全地移除氧化物。在氧化物层被切削时，片夹58A使得氧化物层的碎屑卷曲进入容器60A内。盘形弹簧146A将氧化物切削器50A偏压在管子的表面上，从而提供切削力并且使氧化物切削器50A与管子的不平坦表面保持接触。随着驱动电动机38继续旋转，辊子134A从伸出坡道件150滚下，辊子136A在缩入坡道件的短坡道部分上滚动。这使得致动杆132A朝着图8中的右侧轴向地移动。当致动杆132A向右移动时(如图8所示)。由于狭槽140A相对于中心轴线22的角度，辊子138A推压狭槽140A，使得氧化物盒保持件64A向下移动。因此，氧化物切削器50A移动至它的缩入位置。一旦氧化物切削器50A不再与管子的内壁接触，则氧化物层的碎屑就掉入容器60内。
随着驱动电动机38继续旋转，样本切削器52A的致动器以类似的方式使样本切削器52A在它的伸出位置和缩入位置之间移动。然而，由于此致动器的辊子在伸出坡道件150的短坡道部分156上滚动，所以样本切削器52A在其抵靠着管子的内壁表面移动时限定的弧短于氧化物切削器50A在其抵靠着管子的内壁表面移动时限定的弧。因此，样本碎屑比氧化物层碎屑短。
当样本切削器52A处于伸出位置时，样本切削器52A设置得比氧化物切削器50A距离中心轴线22更远，结果样本切削器52A比氧化物切削器50A切削得更深。这是通过在样本切削器52A与样本切削器盒68A之间设置垫片(未示出)来实现的。因此，如图13所示，由样本切削器52A产生的切口的深度Ds大于由氧化物切削器50A产生的切口的深度Do。同时，如前面所提到的，样本切削器52A比氧化物切削器50A窄。因此，正如同样在图13中看到的，由样本切削器52A产生的切口的宽度Ws小于由氧化物切削器50A产生的切口的宽度Wo。由样本切削器52A产生的更深、更窄并且更短的切口确保样本中没有氧化物，从而确保可以用于确定压力管使用寿命的样本的氘浓度的可靠分析。
一旦样本切削器52A已切削了样本并且样本切削器52A已返回到它的缩入位置，则驱动电动机38停止。然后，周向取样工具20为了从不同的位置获取第二样本而在压力管中重新定位。一旦将周向取样工具20重新定位，则接通驱动电动机38以继续旋转切削器组件30，该切削器组件30以关于切削器50A和52A如上所述的相同方式使氧化物切削器50B切削另一个氧化物碎屑以及使样本切削器52B切削另一个样本。
一旦样本切削器52B已切削了样本并且样本切削器52B已返回到它的缩入位置，则驱动电动机38停止。然后，驱动轴36的花键部分40与花键联接器34分离。然后，周向取样工具20在压力管中重新定位，驱动轴36的花键部分40与花键联接器35接合。然后，切削器组件31以关于切削器组件30如上所述的相同方式获取第三样本和第四样本。
如前面所提到的，应该理解的是，用于收集样本的切削器组件30、31的顺序可以不同于上述说明的顺序。
因此有利的是，在周向取样工具20缩回防护套筒内以将样本转移到支撑车中所设置的烧瓶中之前，周向取样工具20允许切削四个样本。还应该理解的是，可以收集少于四个样本。
由于切削器组件30、31的切削器绕着管子内壁的周向移动，所以它们不受管子在轴向上的表面变化的影响。因此，周向取样工具20可以用于在压力管的轧制接头区域中获取样本。
现在参照图6，将说明驱动组件200，该驱动组件200使驱动轴36旋转，并且使驱动轴36轴向地移动，使得驱动轴36的花键部分40与花键联接器34、35接合和分离。
驱动组件200的主要部件是驱动电动机38、分度电动机202以及驱动壳体204。如图所示，驱动电动机38和分度电动机202设置在驱动壳体204内。驱动壳体204设置在驱动单元24内。为了允许周向取样工具20在潮湿的环境中操作，驱动壳体204优选地是防水的。
驱动电动机38的输出轴206与驱动输出轴208连接。驱动输出轴208穿过驱动壳体204延伸并且利用轴承210可旋转地支撑在驱动壳体204中。驱动输出轴208与万向接头212(或其它类型的柔性驱动联接器)连接，该万向接头212与驱动轴36连接。即使在托架单元23不与驱动单元34同轴时(例如，由于压力管弯垂)，此布置仍然允许驱动电动机38传递扭矩至驱动轴36。
驱动壳体204设置在在两个支撑件214、216之间，该支撑件214、216在驱动单元24内部进行连接。轴218从支撑件214延伸至支撑件216。驱动壳体204安装在轴218上。在驱动壳体204与轴218之间所设置的线性轴承220允许驱动壳体204沿着轴218滑动。分度电动机202与穿过驱动壳体204延伸的分度引导螺钉222连接。分度引导螺钉222穿过支撑件216并且拧入分度引导螺母224中，该分度引导螺母224与支撑件216连接。通过使用分度电动机202来旋转分度引导螺钉222，驱动壳体204沿着轴218滑动。应该理解的是，驱动壳体204滑动的方向取决于分度引导螺钉222旋转的方向。由于驱动轴36如上所述地与驱动电动机38连接，所以驱动壳体204的移动也使得驱动轴36沿着中心轴线22移动。因此，通过旋转分度引导螺钉222，可以使驱动轴36在如下位置之间移动：驱动轴36与切削器组件30接合的位置(图5)、驱动轴36与切削器组件31接合的位置(图4)以及驱动轴36与两个切削器组件30和31都分离的位置(图3)。可以预期的是，可以使用其它类型的致动器，以使驱动轴36沿着中心轴线22移动。例如，可以使用诸如设置在驱动壳体204与支撑件216之间的线性液压活塞等的线性致动器。
对本领域技术人员而言，对本发明上述实施例所做的修改和改进是显而易见的。上述说明是解释性的而非限制性的。因此，本发明的范围希望仅由权利要求书的范围来限定。

Claims (20)

1.一种用于从管子的内壁获取样本的周向取样工具，包括：
圆筒体，其具有中心轴线；
轴，其沿着所述中心轴线设置在所述圆筒体中；
电动机，其可操作地与所述轴连接，用于旋转所述轴；
第一孔，其设置在所述圆筒体上；
第一切削器组件，其与所述轴选择性地进行接合，所述第一切削器组件包括：
第一切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，所述第一切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第一切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第一切削器穿过所述第一孔至少部分地伸出；
第一致动器，其可操作地与所述第一切削器连接，在所述轴与所述第一切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第一致动器使所述第一切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动；
第二切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第二切削器与所述第一切削器呈角度设置，所述第二切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第二切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第二切削器穿过所述第一孔至少部分地伸出；以及
第二致动器，其可操作地与所述第二切削器连接，在所述轴与所述第一切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第二致动器使所述第二切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动，当所述第一切削器处于所述伸出位置时，所述第二切削器处于所述缩入位置，而当所述第二切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器处于所述缩入位置；
第二孔，其设置在所述圆筒体上；
第二切削器组件，其与所述轴选择性地进行接合，所述第二切削器组件包括：
第三切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，所述第三切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第三切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第三切削器穿过所述第二孔至少部分地伸出；
第三致动器，其可操作地与所述第三切削器连接，在所述轴与所述第二切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第三致动器使所述第三切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动；
第四切削器，其选择性地、可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第四切削器与所述第三切削器呈角度设置，所述第四切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第四切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第四切削器穿过所述第二孔至少部分地伸出；以及
第四致动器，其可操作地与所述第四切削器连接，在所述轴与所述第二切削器组件接合时，随着所述轴旋转所述第四致动器使所述第四切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动，当所述第三切削器处于所述伸出位置时，所述第四切削器处于所述缩入位置，而当所述第四切削器处于所述伸出位置时，所述第三切削器处于所述缩入位置；以及
轴致动器，其可操作地与所述轴连接，用于使所述轴选择性地与所述第一切削器组件及所述第二切削器组件接合；
其中，当所述轴致动器使所述轴与所述第一切削器组件接合时，通过使用所述电动机旋转所述轴，使所述第一切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的一部分内壁，然后，使所述第二切削器移动至所述伸出位置，从而在所述管子中的通过切削所述管子的所述一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第一样本；并且
当所述轴致动器与所述第二切削器组件接合时，通过使用所述电动机来旋转所述轴，使所述第三切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的另一部分内壁，然后，使所述第四切削器移动至所述伸出位置，从而在所述管子中的通过切削所述管子的所述另一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第二样本。
2.根据权利要求1所述的周向取样工具，其中，
所述轴致动器使所述轴沿着所述中心轴线移动。
3.根据权利要求2所述的周向取样工具，其中，
所述轴致动器使所述电动机与所述轴一起移动。
4.根据权利要求3所述的周向取样工具，其中，
所述电动机设置在驱动壳体内，并且所述轴致动器使所述驱动壳体移动。
5.根据权利要求1所述的周向取样工具，其中，
当所述轴致动器使所述轴与所述第一切削器组件接合时，所述电动机使所述轴沿着第一方向旋转，并且当所述轴致动器使所述轴与所述第二切削器组件接合时，所述电动机使所述轴沿着所述第一方向旋转。
6.根据权利要求1所述的周向取样工具，其中，
所述轴致动器包括分度电动机和分度引导螺钉，所述分度引导螺钉拧入在分度引导螺母中，所述分度引导螺母与所述圆筒体连接；并且
通过使所述分度引导螺钉随着所述分度电动机旋转，使所述轴沿着所述中心轴线移动。
7.根据权利要求1所述的周向取样工具，其中，
所述第一切削器比所述第二切削器宽，并且所述第三切削器比所述第四切削器宽。
8.根据权利要求7所述的周向取样工具，其中，
在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第二切削器限定的弧；并且
在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。
9.根据权利要求1所述的周向取样工具，还包括：
第一容器，其与所述第一切削器连接，用于容纳所述第一切削器所切削的所述管子的所述一部分内壁；
第二容器，其与所述第二切削器连接，用于容纳所述第二切削器所切削的所述第一样本；
第三容器，其与所述第三切削器连接，用于容纳所述第三切削器所切削的所述管子的所述另一部分内壁；以及
第四容器，其与所述第四切削器连接，用于容纳所述第二切削器所切削的所述第二样本。
10.一种从管子的内壁获取样本的方法，所述方法使用如权利要求1所述的周向取样工具，所述方法包括：
使所述第一切削器抵靠着所述内壁移动；
使所述第一切削器沿着所述内壁的周向以弧形移动，从而通过旋转所述轴切削所述管子的一部分内壁；
使所述第一切削器移离所述管子的内壁；
使所述第二切削器抵靠着所述管子的通过切削所述管子的所述一部分内壁所露出的第一表面移动，其中使所述第二切削器移动包括通过旋转所述轴而使所述第二切削器旋转；
使所述第二切削器沿着所述第一表面以弧形移动，从而通过旋转所述轴切削第一样本；
使所述第二切削器移离所述第一表面；
使所述第三切削器抵靠着所述内壁移动；
使所述第三切削器沿着所述内壁的周向以弧形移动，从而通过旋转所述轴切削所述管子的另一部分内壁；
使所述第三切削器移离所述管子的内壁；
使所述第四切削器抵靠着所述管子的通过切削所述管子的所述另一部分内壁所露出的第二表面移动；
使所述第四切削器沿着所述第二表面以弧形移动，从而切削第二样本，其中使所述第四切削器移动包括通过旋转所述轴而使所述第四切削器旋转；以及
使所述第四切削器移离所述第二表面。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
使所述第一切削器组件与所述轴接合；以及
使所述第二切削器组件与所述轴接合；
其中，移动所述第一切削器和所述第二切削器的步骤包括：使与所述第一切削器组件接合的所述轴旋转；并且
移动所述第三切削器和所述第四切削器的步骤包括：使与所述第二切削器组件接合的所述轴旋转。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
将所述管子的被切下的所述一部分内壁容纳在第一容器中；
将所述第一样本容纳在第二容器中；
将所述管子的被切下的所述另一部分内壁容纳在第三容器中；以及
将所述第二样本容纳在第四容器中。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，
所述管子的被切下的所述一部分内壁包括至少一部分氧化物层，以及所述管子的被切下的所述另一部分内壁包括至少一部分氧化物层。
14.一种用于从管子的内壁获取样本的周向取样工具，包括：
圆筒体，其具有中心轴线；
孔，其设置在所述圆筒体上；
轴，其沿着所述中心轴线设置在所述圆筒体中；
第一切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，所述第一切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第一切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第一切削器穿过所述孔至少部分地伸出；
第一致动器，其可操作地与所述第一切削器连接，用于在所述轴旋转时使所述第一切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动；
第二切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第二切削器与所述第一切削器呈角度设置，所述第二切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第二切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第二切削器穿过所述孔至少部分地伸出；
第二致动器，其可操作地与所述第二切削器连接，用于在所述轴旋转时使所述第二切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动；
第三切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第三切削器与所述第一切削器和所述第二切削器呈角度设置，所述第三切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第三切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第三切削器穿过所述孔至少部分地伸出；
第三致动器，其可操作地与所述第三切削器连接，用于在所述轴旋转时使所述第三切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动；
第四切削器，其可操作地与所述轴连接，用于随着所述轴旋转，并且所述第四切削器与所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器呈角度设置，所述第四切削器可在缩入位置与伸出位置之间径向地移动，其中，在所述缩入位置，所述第四切削器设置在所述圆筒体内，在所述伸出位置，所述第四切削器穿过所述孔至少部分地伸出；以及
第四致动器，其可操作地与所述第四切削器连接，用于在所述轴旋转时使所述第四切削器在所述缩入位置与所述伸出位置之间移动；
其中，当所述第一切削器处于所述伸出位置时，所述第二切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器处于它们各自的缩入位置；
当所述第二切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器、所述第三切削器以及所述第四切削器处于它们各自的缩入位置；
当所述第三切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第四切削器处于它们各自的缩入位置；
当所述第四切削器处于所述伸出位置时，所述第一切削器、所述第二切削器以及所述第三切削器处于它们各自的缩入位置；
使所述轴旋转，以使所述第一切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的一部分内壁，然后，使所述第二切削器移动至所述伸出位置，从而在管子中的通过切削所述管子的所述一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第一样本；并且
在将所述周向取样工具在所述管子中重新定位之后，使所述轴旋转，以使所述第三切削器移动至所述伸出位置，从而切削所述管子的另一部分内壁，然后，使所述第四切削器移动至所述伸出位置，从而在管子中的通过切削所述管子的所述另一部分内壁所露出的位置处从所述管子的内壁上切削第二样本。
15.根据权利要求14所述的周向取样工具，其中，
所述第二切削器设置成垂直于所述第一切削器，所述第三切削器设置成垂直于所述第二切削器，所述第四切削器设置成垂直于所述第三切削器，并且所述第一切削器设置成垂直于所述第四切削器；并且
所述第一切削器与所述第三切削器相反地设置，而所述第二切削器与所述第四切削器相反地设置。
16.根据权利要求14所述的周向取样工具，还包括：
驱动电动机，其设置在所述圆筒体中，并且可操作地与所述轴连接，用于旋转所述轴。
17.根据权利要求14所述的周向取样工具，其中，
所述第一致动器包括第一致动杆，所述第一致动杆设置成大致平行于所述中心轴线，所述第一致动杆具有：第一辊子，其位于所述第一致动杆的第一端部；第二辊子，其位于所述第一致动杆的第二端部；以及至少一个第三辊子，其位于所述第一致动杆的所述第一端部与所述第二端部之间；
所述第二致动器包括第二致动杆，所述第二致动杆设置成大致平行于所述中心轴线，所述第二致动杆具有：第四辊子，其位于所述第二致动杆的第一端部；第五辊子，其位于所述第二致动杆的第二端部；以及至少一个第六辊子，其位于所述第二致动杆的所述第一端部与所述第二端部之间；
所述第三致动器包括第三致动杆，所述第三致动杆设置成大致平行于所述中心轴线，所述第三致动杆具有：第七辊子，其位于所述第三致动杆的第一端部；第八辊子，其位于所述第三致动杆的第二端部；以及至少一个第九辊子，其位于所述第三致动杆的所述第一端部与所述第二端部之间；并且
所述第四致动器包括第四致动杆，所述第四致动杆设置成大致平行于所述中心轴线，所述第四致动杆具有：第十辊子，其位于所述第四致动杆的第一端部；第十一辊子，其位于所述第四致动杆的第二端部；以及至少一个第十二辊子，其位于所述第四致动杆的所述第一端部与第二端部之间；
所述周向取样工具还包括：
伸出坡道件，其与所述圆筒体连接，所述伸出坡道件朝着所述第一切削器、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轴线延伸，所述伸出坡道件限定出围绕所述中心轴线的弧；
缩入坡道件，其与所述圆筒体连接，所述缩入坡道件朝着所述伸出坡道件、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轴线延伸，所述缩入坡道件限定出围绕所述中心轴线的弧；
第一保持件，其与所述第一切削器连接，所述第一保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第一保持件中的至少一个狭槽，在所述第一保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第三辊子；
第二保持件，其与所述第二切削器连接，所述第二保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第二保持件中的至少一个狭槽，在所述第二保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第六辊子；
第三保持件，其与所述第三切削器连接，所述第三保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第三保持件中的至少一个狭槽，在所述第三保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第九辊子；以及
第四保持件，其与所述第四切削器连接，所述第四保持件具有与所述中心轴线呈角度地限定在所述第四保持件中的至少一个狭槽，在所述第四保持件的所述至少一个狭槽中容纳所述至少一个第十二辊子；
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着平行于所述中心轴线的方向设置在所述伸出坡道件与所述缩入坡道件之间；
当所述第一辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第三辊子在所述第一保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第一保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第一切削器移动至所述伸出位置；
当所述第二辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第三辊子在所述第一保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第一保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第一切削器移动至所述缩入位置；
当所述第四辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第六辊子在所述第二保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第二保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第二切削器移动至所述伸出位置；
当所述第五辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第六辊子在所述第二保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第二保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第二切削器移动至所述缩入位置；
当所述第七辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第九辊子在所述第三保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第三保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第三切削器移动至所述伸出位置；
当所述第八辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第九辊子在所述第三保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第三保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第三切削器移动至所述缩入位置；
当所述第十辊子在所述伸出坡道件上滚动时，所述至少一个第十二辊子在所述第四保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第四保持件远离所述中心轴线径向地移动，从而使所述第四切削器移动至所述伸出位置；并且
当所述第十辊子在所述缩入坡道件上滚动时，所述至少一个第十二辊子在所述第四保持件的所述至少一个狭槽中移动，从而使所述第四保持件朝着所述中心轴线径向地移动，从而使所述第四切削器移动至所述缩入位置。
18.根据权利要求14所述的周向取样工具，还包括：
至少一个弹簧，其与所述第一切削器连接，用于在所述第一切削器处于所述伸出位置时将所述第一切削器偏压在所述管子的内壁上；
至少一个弹簧，其与所述第二切削器连接，用于在所述第二切削器处于所述伸出位置时将所述第二切削器偏压在所述管子的内壁上；
至少一个弹簧，其与所述第三切削器连接，用于在所述第三切削器处于所述伸出位置时将所述第三切削器偏压在所述管子的内壁上；以及
至少一个弹簧，其与所述第四切削器连接，用于在所述第四切削器处于所述伸出位置时将所述第四切削器偏压在所述管子的内壁上。
19.根据权利要求14所述的周向取样工具，其中，
所述第一切削器比所述第二切削器宽，并且所述第三切削器比所述第四切削器宽。
20.根据权利要求19所述的周向取样工具，其中，
在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第一切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第二切削器限定的弧；并且
在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第三切削器限定的弧长于在所述轴旋转时由处于所述伸出位置的所述第四切削器限定的弧。
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