【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有清洗系统的取样工具。技术背景一种对诸如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轴向取样工具。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。尽管该轴向取样工具克服了上述困难，但是为了避免样本被重水污染，需要在切削管子的内壁之前将压力管隔离并且排干。在2000年11月的第五届国际CANDU堆维护会议Qnternational CANDU Maintenance Conference)上，由作者 K. Wi...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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是轴向取样工具的纵向剖视图；图2是图1的轴向取样工具的切削器组件的放大图；图3是图1的轴向取样工具的一部分的局部切除的俯视图；图4是图1的轴向取样工具中所设置的坡道件的透视图；图5是周向取样工具的侧视图；图6是图5的周向取样工具的沿图5中的A-A线截取的剖视图；图7是图6的周向取样工具的一部分剖视图的放大图；图8是图5的周向取样工具的剖视图，该剖视图中的大部分为沿着图5中的D-D 线截取的视图，而一部分是沿着图5的E-E线和F-F线截取的视图；图9是图7的周向取样工具的切削器组件的剖视图，其示出在切削器组件中流动的清洗流体(灰色部分)；图10是图7的周向取样工具的切削器组件的剖视图，其示出在切削器组件中被阻止流向喷口的清洗流体(灰色部分)；图11是用于周向取样工具的切削器组件的可选实施例的剖视图；以及图12是被获取样本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取样工具。然而，应该理解的是，该取样工具能被用于从其它类型的管子或拱形表面收集其它类型的样本。将参照图1至图4说明作为取样工具的实施例的轴向取样工具100。轴向取样工具100具有圆筒体122，圆筒体122具有中心(纵向)轴线124。在圆筒体122上形成有孔128。设置在圆筒体122中的切削器组件130与孔1 径向对齐。轴向取样工具100与定位系统(未示出)连接，定位系统允许轴向取样工具100在压力管中精确地轴向(即，纵向)定位。轴向取样工具100包括支撑切削器组件130的托架132。托架132与能够沿着中心轴线IM移动的轴136连接。托架132安装在多个辊子上，该多个辊子将在下文更详细地说明。辊子使托架132能够轴向位移。通过使用用于使轴136移动的装料机来移动托架 132。切削器组件130包括沿纵向彼此相邻设置的氧化物切削器子组件102和样本切削器子组件103。虽然氧化物切削器子组件102和样本切削器子组件103彼此隔开，但可以预期的是，它们可以彼此邻接。氧化物切削器子组件102包括氧化物切削器104，其用于切削管子的一部分内壁；氧化物盒保持件164 ；以及氧化物容器160，其用于收集被切削管子的内壁的氧化物部分。样本切削器子组件103包括样本切削器105，其用于从管子的内壁切削样本；样本盒保持件176 ；以及样本容器172，其用于收集样本。氧化物切削器104 和样本切削器105是弯曲的，并且具有与压力管的曲率半径足够近似的曲率半径，以便在切削样本之后避免压力管中的尖锐边缘和应力集中。氧化物切削器104附近的片夹(chip clip) 108限定出氧化物容器160，样本切削器105附近的片夹108限定出样本容器172。氧化物切削器104利用螺纹紧固件连接至氧化物切削器盒156。氧化物切削器盒156利用卡口型支座与氧化物盒保持件164连接。类似地，样本切削器105利用螺纹紧固件连接至样本切削器盒168，并且样本切削器盒168利用卡口型支座与样本盒保持件176连接。在氧化物盒保持件164下面和样本盒保持件176下面分别设置有两叠的盘形弹簧(Belleville spring) 178，以便偏压氧化物切削器104和样本切削器105远离中心轴线 124。可以预期的是，可以使用其它类型的弹簧来代替盘形弹簧178。氧化物切削器104和样本切削器105每个可以在靠近中心轴线124的缩入位置和远离中心轴线124的伸出位置之间移动，其中，在缩入位置，氧化物切削器104和样本切削器105设置在圆筒体122的内部；在伸出位置，氧化物切削器104和样本切削器105穿过孔1 部分地伸出，以从管子的内壁上切削氧化物部分和样本。氧化物切削器104和样本切削器105的缩入或伸出与轴136的位置相关联。轴136的沿着中心轴线124的不同位置触发致动器，该致动器用于驱动氧化物切削器104和样本切削器105的伸出和缩入。用于氧化物切削器104的致动器由两个辊子182组成，该两个辊子182与氧化物切削器子组件 102连接。用于样本切削器105的致动器由辊子188组成，该辊子188与样本切削器子组件 103连接。可以预期的是，可以将单个辊子182连接至氧化物切削器子组件102，或者可以将两个辊子188连接至样本切削器子组件103。还可以预期的是，氧化物切削器子组件102 和样本切削器子组件103可以由除辊子以外的其它类型致动器来驱动。如图4所示，在圆筒体122的与孔128相对的内部设置有坡道件190。坡道件190 适于收容辊子182和188。坡道件190具有上坡部分190a和190b、平坦部分190c以及下坡部分190d和190e。上坡部分190a、190b和下坡部分190d、190e每个都适于收容两个辊子182和辊子188中的一个辊子。在轴136由装料机沿着如图2所示切削方向192朝着坡道件190推动时，轴136到达第一位置。辊子182滚过上坡部分190a，从而使氧化物切削器104穿过孔1 伸出。氧化物切削器104到达管子的内壁，从而从管子的内壁上切削氧化物部分。在辊子182滚过平坦部分190c的同时，氧化物切削器104保持伸出以切削氧化物部分。然后，辊子182滚到下坡部分190d上，从而使氧化物切削器104移回它的缩入位置。在轴136继续沿着切削方向192朝着第二位置移动时，辊子188滚过上坡部分190b，从而使样本切削器105穿过孔1 伸出并且对已移除氧化物层的位置切削样本。在辊子182 滚过平坦部分190c的同时，样本切削器105保持伸出以切削样本。在辊子188滚到下坡部分190e上时，样本切削器105移回它的缩入位置。样本切削器子组件103的总高度高于氧化物切削器子组件102的总高度，管子的内壁的样本切削得比氧化物部分深。这是通过在样本切削器105和样本切削器盒168之间设置垫片(未示出)实现的。坡道部分190b和 190e比坡道部分190a和190d短，样本也比氧化物部分短。结果，如图12所示，由样本切削器105产生的切口的深度Ds大于由氧化物切削器104产生的切口的深度D00样本切削器 105也比氧化物切削器104窄，因此由样本切削器105产生的切口的宽度Ws小于由氧化物切削器104产生的切口的宽度W。。可以预期的是，坡道件190可以具有可选择的形状以便生成不同的切削样式。现在参照图2，将更具体地说明在由氧化物切削器104切削氧化物部分和由样本切削器105切削样本的期间用于在切削位置排出清洗流体的清洗流体通道网络140。清洗流体通道网络140穿过切削器组件130延伸并且由清洗流体供应器107(如图1所示)馈送清洗流体。清洗流体优选的是轻水。清洗流体供应器107为位于圆筒体122内的储存器的形式。可以预期的是，可以使用其它类型的清洗流体供应器107。例如，可以从外部储存器提供液压，并且将外部储存器的液压软管接入轴向取样工具100中(如图1中的虚线所示)。清洗流体供应器107利用软管108与清洗流体通道网络140连接。由轴125驱动位移活塞123。通过轴136的移动，轴125使位移活塞123朝着清洗流体供应器107的中心移动，从而使清洗流体供应器107中的流体增压。在下文将更详细地说明两个滑阀116a和 116b控制流体在软管108与清洗流体通道网络140之间的流动。清洗流体通道网络140包括氧化物切削器子组件102中的通道和样本切削器子组件103中的通道。氧化物切削器子组件102中的通道与提升阀116a连接并且在氧化物喷口 IlOa和IlOb处结束。样本切削器子组件103中的通道与提升阀116b连接并且在样本喷口 11 和112b处结束。氧化物喷口 IlOa和IlOb相对于切削方向192分别位于氧化物切削器104的切削边缘的前方和后方。氧化物喷口 IlOa和IlOb用于在氧化物部分的切削位置排出清洗流体。 样本喷口 11 和112b相对于切削方向192分别位于样本切削器105的切削边缘的前方和后方。样本喷口 11 和112b用于在样本部分的切削位置排出清洗流体。在可选择的实施例中，氧化物切削器子组件102包括只有一个氧化物喷口 IlOa或110b，样本切削器子组件 103包括只有一个样本喷口 11 或112b。在另一个可选择的实施例中，仅氧化物切削器子组件102或样本切削器子组件103具有喷口。在切削位置排出清洗流体允许操作者在不排干压力管的情形下对样本的氘浓度进行可靠的分析。由位于切削器组件130和清洗流体供应器107之间的两个提升阀116a 和116b控制清洗流体向清洗流体通道网络140的排放。提升阀116a和116b通过软管108 与清洗流体供应器107连接。提升阀116a利用销钉109固定在氧化物切削器子组件102 上。提升阀116b利用销钉(未示出)固定在样本切削器子组件103上。这些销钉确保提升阀116a与氧化物切削器子组件102 —致地移动，并且确保提升阀116b与样本切削器子组件103 —致地移动。当氧化物切削器子组件102向上移动时，提升阀116a向上移动，并且当样本切削器子组件103向上移动时，提升阀116b向上移动。在操作中，将轴向取样工具100插入压力管中，并且通过使用定位系统来调节位置将轴向取样工具100移动至压力管中的所期望的纵向位置处。通过使用装料机使轴136 移动至第一位置，从而使氧化物切削器子组件102沿着切削方向192朝着坡道件190移动。 辊子182向上骑跨在坡道部分190a上，从而氧化物切削器104进入与压力管接合的状态。 同时，提升阀116a移动并远离中心轴线124，并且将清洗流体输送至氧化物切削器子组件 102中的清洗流体通道网络140，并且最后经由氧化物喷口 IlOa和IlOb喷出。在辊子182 沿着上坡部分190a和平坦部分190c滚动直到辊子182从下坡部分190d降下时，氧化物切削器104移除氧化物部分同时在压力管中留下凹槽。在辊子182从下坡部分190d降下时， 提升阀116a朝着中心轴线IM移动，从而阻止在清洗流体供应器107和氧化物切削器子组件102之间的流体连通。在切削期间，在氧化物部分进入氧化物切削器104和片夹108之间的开口时卷曲并被捕获在氧化物容器160中。[0057]随后，轴136移动至第二位置，从而使样本切削器子组件103朝着坡道件190移动。在辊子188向上骑跨在坡道部分190b和平坦部分190c上时，样本切削器105在管子中的由氧化物切削器104切削氧化物层的位置从管子的内壁上切削样本。同时，位移活塞 123移动以将清洗流体供应器107加压，提升阀116b远离中心轴线IM移动，将清洗流体输送至样本切削器子组件103内部的清洗流体通道网络140，并且最后经由样本喷口 11 和112b喷出。在辊子188沿着上坡部分190b和平坦部分190c滚动直到辊子188从下坡部分190e降下时，样本切削器105移除样本同时在压力管中留下凹槽。在辊子188从下坡部分190e降下时，提升阀116b朝着中心轴线IM移动，从而阻止在清洗流体供应器107和样本切削器子组件103之间的流体连通。在切削期间，在样本进入样本切削器105与片夹 108之间的开口时卷曲并被捕获在样本容器172中。现在参考图5至图12说明取样工具的另一个实施例的周向取样工具200。参照图5，周向取样工具200具有圆筒体222，圆筒体222具有中心(纵向)轴线 224。圆筒体222具有设置在外表面上的多个承压垫226，该多个承压垫2 在周向取样工具200设置在压力管的内部时用于支撑周向取样工具200。在圆筒体222上形成有孔228。 切削器组件230设置在圆筒体222中并与孔2 径向对齐。周向取样工具200与定位系统连接，定位系统允许轴向取样工具200在压力管中精确地轴向和角向定位。在周向取样工具200上设置有防护套筒(未示出)，用于在不使用周向取样工具200时将孔2 关闭。周向取样工具200、定位系统以及防护套筒均设置在支撑车(未示出)上，支撑车优选地安装有轮子以利于支撑车定位。参照图6，周向取样工具200包括支撑切削器组件230的托架232。托架232利用联接器234与输出轴236连接，联接器234利用花键与输出轴236连接。电动机238用于使输出轴236旋转，从而依次旋转托架232和切削器组件230。电动机238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。可以预期的是，电动机238可以以不同的方式与切削器组件230联接。例如，电动机238的输出轴236可以与驱动轴连接，而驱动轴与托架232连接。现在参照图7和图8，更详细地说明切削器组件230。切削器组件230包括氧化物切削器子组件202和样本切削器子组件203。氧化物切削器子组件202包括氧化物切削器204，其用于切削管子的一部分内壁；氧化物盒保持件沈4 ；以及氧化物容器沈0，其用于收集管子的内壁的氧化物部分。氧化物切削器204利用螺纹紧固件2M与氧化物切削器盒 256连接。氧化物切削器盒256与片夹258连接。片夹258将氧化物切削器204所切削的管子的一部分保持在氧化物容器260内，该氧化物容器260形成在氧化物切削器204、氧化物切削器盒256以及片夹258之间。氧化物切削器盒256利用卡口型支座262与氧化物盒保持件264连接。样本切削器子组件203包括样本切削器205，其用于从管子的内壁上切削样本；样本盒保持件276 ；以及样本容器272，其用于收集样本。样本切削器205利用螺纹紧固件266与样本切削器盒268连接。样本切削器盒268与片夹270连接。片夹270将样本切削器205所切削的样本保持在样本容器272内，该样本容器272形成在样本切削器 205、样本切削器盒沈8以及片夹270之间。样本切削器盒268利用卡口型支座274与样本盒保持件276连接。氧化物切削器204和样本切削器205设置于在径向上彼此相反设置。可以预期的是，氧化物切削器204和样本切削器205可以设置为彼此呈其它角度。例如，可以预期的是， 氧化物切削器204和样本切削器205可以设置为彼此垂直。氧化物切削器204和样本切削器205优选地由碳化物制成。氧化物切削器204比样本切削器205宽，其原因将在下文进一步阐述。在氧化物盒保持件264与样本盒保持件276之间设置有两叠的盘形弹簧278，以便偏压氧化物切削器204和样本切削器205彼此远离。螺纹紧固件280插在样本盒保持件 276中并且抵靠在氧化物盒保持件264上，从而保持两个保持件264和276之间的弹簧278。 可以预期的是，可以使用其它类型的弹簧来代替盘形弹簧278。各氧化物切削器204和样本切削器205可以在靠近中心轴线224的缩入位置和远离中心轴线224的伸出位置之间移动，其中，在缩入位置，氧化物切削器204和样本切削器205设置在圆筒体222的内部；在伸出位置，氧化物切削器204和样本切削器205穿过孔 228部分地伸出，以切削管子的内壁。氧化物切削器204和样本切削器205的缩入或伸出与输出轴236的位置相关联。输出轴236的不同位置触发不同的致动器，该不同的致动器用于驱动氧化物切削器204和样本切削器205的伸出和缩入。用于氧化物切削器204的致动器由四个弹簧284和与样本切削器盒沈8的任意侧连接的两个辊子282组成。在四个弹簧284中，两个弹簧284利用两个弹簧帽286与氧化物盒保持件264连接，另外的两个弹簧 284利过两个弹簧帽286与样本盒保持件276连接。弹簧284朝着氧化物切削器204的缩入位置偏压氧化物切削器204。用于样本切削器205的致动器由四个弹簧284和与氧化物切削器盒256的任意侧连接的两个辊子288组成。弹簧284朝着样本切削器205的缩入位置偏压样本切削器205。可以预期的是，可以使用只有一个辊子282或只有一个辊子观8。 还可以预期的是，氧化物切削器204和样本切削器205可以由除辊子以外的其它类型致动器来驱动。例如，可以预期的是，可以用固定凸轮代替辊子观2、观8。在圆筒体222的与孔2 相对的内部设置有坡道件四0。坡道件290适于收容辊子282和观8。坡道件290具有上坡部分、平坦部分以及下坡部分。在输出轴236朝着第一位置旋转时，辊子282滚到坡道件290上，从而使氧化物切削器204穿过孔2 伸出，并且在辊子282滚过坡道件290的平坦部分时，氧化物切削器104保持处于伸出位置。然后，辊子282滚到坡道件290的下坡部分上，并且氧化物切削器204移回它的缩入位置。类似地， 在输出轴236朝着第二位置旋转时，辊子288滚过坡道件四0的上坡部分，样本切削器205 移动至它的伸出位置，并且在辊子288在坡道件四0的平坦部分上滚动时，样本切削器205 保持处于伸出位置。在辊子288从坡道件290滚下时，样本切削器205移回它的缩入位置。 可以预期的是，坡道件290可以具有可选择的形状以便生成不同的切削样式。现在参照图9和图10，将...
【专利技术属性】
技术研发人员：格雷格·赫萨克，詹姆斯·米弛·金，霍伊·约塞普，
申请(专利权)人：加拿大原子能有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。