成角度的凿子插入件制造技术

一种切割元件包括关于中心轴线轴对称的基板。所述基板具有垂直于所述中心轴线并且从所述中心轴线延伸到所述基板的外表面的半径。超硬材料联接到所述基板，并且所述中心轴线穿过所述超硬材料。所述超硬材料具有外表面，所述外表面限定从所述外表面的其余部分突出的至少一个脊部。所述中心轴线上的中心点从所述超硬材料的所述外表面偏移等于所述基板半径的距离。从所述超硬材料的所述外表面到所述中心点测量的距离在与所述基板的所述中心轴线成25°与45°之间的位置处最大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成角度的凿子插入件相关申请的交叉引用本申请要求2016年1月13日申请的美国专利申请号62/278,116以及2016年5月19日申请的美国专利申请号62/338,713的权益和优先权，所述申请的全文以引用方式明确并入本文。
技术介绍
在诸如钻地、路面铣刨、采矿和挖沟等各种领域中，通常需要接合和降解诸如岩石、沥青或混凝土等的坚硬材料。为此，切割元件可以联接到可移动主体，所述可移动主体可使得切割元件随着主体移动而与待降解的材料接触。例如，当勘探或提取地下石油、天然气或地热能沉积物时，可以将多个切割元件固定到钻头，钻头附接到钻柱端部。当钻头旋转时，切割元件可以降解地下地层而形成井筒，所述井筒允许钻头前进通过地层。在另一个实例中，当准备为沥青路重新铺平时，切割元件可以联接到挖掘器尖端，所述挖掘器尖端可以连接到可旋转转筒。当转筒旋转时，切割元件可以降解沥青，使表面准备好施加新层。在这种应用中使用的切割元件通常包括在高压高温环境中烧结到基板材料的超硬材料，诸如多晶金刚石。这些切割元件，如Shen等人的美国专利号7,726,420中所描述的切割元件，可以包括形成在超硬材料中的切割刃，所述切割刃设计成刮擦并切除表面。尽管在切割成型或其他材料方面有效，但当受到较大的力时，这种切割元件可能容易发生碎裂、破裂或局部断裂。
技术实现思路
根据一些实施方案，切割元件包括关于其中心轴线轴对称的基板。所述基板具有垂直于中心轴线并从中心轴线延伸到基板的外表面的半径。超硬材料联接到所述基板，并且所述中心轴线穿过所述超硬材料。所述超硬材料具有外表面，所述外表面限定从所述外表面的其余部分突出的至少一个脊部。所述中心轴线上的中心点从所述超硬材料的所述外表面偏移等于基板半径的距离。从所述超硬材料的外表面到中心点测量的距离在与所述基板的中心轴线成25°与45°之间的位置处最大。根据一些实施方案，切割元件可以包括关于其中心轴线轴对称的基板。超硬材料可以粘结到基板的一侧，使得中心轴线穿过超硬材料。超硬材料的外表面可以包括设计成增加切割元件对较大力的抵抗的几何形状。具体地，从超硬材料的外表面到中心点测量的距离可以在与基板的中心轴线成某个角度处最大。中心点可以位于中心轴线上并且从外表面开始沿着中心轴线的长度等于基板半径。在进一步的示例性实施方案中，超硬材料的外表面可以包括从外表面的其余部分突出的脊部。在各种实施方案中，脊部可以与基板的中心轴线相交，大致垂直于基板的中心轴线，或者在其最大长度上大致凸出。在一些实施方案中，多个脊部可以从共同中心延伸，所述共同中心可以落在基板的中心轴线上，其中脊部围绕所述共同中心等距间隔。在一些实施方案中，从超硬材料的外表面到中心点测量的距离在任选地与基板的中心轴线成25°与45°之间的多于一个位置处最大。超硬材料的厚度也可以设计成增加切割元件对较大力的抵抗。例如，沿着通过中心点的线从超硬材料的外表面到超硬材料与基板之间的界面测量的厚度可以在与基板的中心轴线成25°与45°之间的位置处最大。超过与基板的中心轴线成25°与45°之间的此位置，外表面的一部分可以呈圆锥形形状或尖顶拱形状的一部分的形式。另外，脊部和圆锥形形状或尖顶拱形状之间的边界可以包括倒角。在一些实施方案中，基板可以具有突出到超硬材料中并且从中心点径向延伸到与基板的中心轴线成25°与45°之间的位置的升高部分。在一些实施方案中，无论超硬材料的厚度如何，超硬材料与基板之间的过渡区域的厚度可以具有基本上恒定的厚度。本公开的切割元件可以联接到钻头或挖掘器上。当固定到钻头或挖掘器时，为了控制每个切割元件的进攻性，每个切割元件上的脊部可相对于地层定位在0°与70°之间。此外，每个切割元件上的脊部可以平行、不平行或垂直于旋转方向定位。附图说明图1是根据本公开的一些实施方案的执行道路铣刨操作的道路铣刨机的侧视图。图2是根据本公开的一些实施方案的包括多个挖掘器的可旋转转筒的前视图。图3a是根据本公开的一些实施方案的在其尖端上具有切割元件的挖掘器的纵向横截面图。图3b是图3a的切割元件的放大图。图4a是根据本公开的另外实施方案的在其尖端上具有切割元件的挖掘器的纵向横截面视图。图4b是图4a的切割元件的放大图。图5a是根据本公开的一些实施方案的在其外表面上具有大致恒定高度的脊部的切割元件的透视图。图5b是根据本公开的一些实施方案的在其外表面上具有凸脊部的切割元件的实施方案的透视图。图6a-6d是根据本公开的一些实施方案的在相对于可降解材料的各个位置处的切割元件的侧视图。图7是根据本公开的一些实施方案的包括从共同中心延伸的脊部的切割元件的透视图。图8是根据本公开的一些实施方案的包括从共同中心延伸的脊部的切割元件的平面图。图9是根据本公开的一些实施方案的包括从共同中心延伸的脊部的切割元件的侧视图。图10是根据本公开的一些实施方案的执行采矿操作的采矿机的侧视图。图11a是根据本公开的一些实施方案的用于执行钻地操作的钻井系统的示意图。图11b是其上具有切割元件并且可用于图11a的钻井系统中的示例性钻头的透视图。图12a是根据本公开的一些实施方案的震击锤钻头的侧视图。图12b是图12a的震击锤钻头的平面图，其示出了其钻头面。图12c和12d是图12a和12b的震击锤钻头的钻头面的透视侧视图。图13是根据本公开的一些实施方案的尖头切割元件的横截面图。图14是根据本公开的一些实施方案的圆顶型切割插入件的横截面图。图15a-15d是根据本公开的一些实施方案的拱状凿子型切割元件的透视图。图16是根据本公开的一些实施方案的具有带有平坦部分和弯曲部分的脊部的弓形凿子型切割元件的透视图。具体实施方式图1示出了道路铣刨机100的实施方案，所述道路铣刨机可用于道路铣刨操作，所述道路铣刨操作可以在准备为道路103重新铺平时使用。道路铣刨机100可以包括连接到可旋转转筒101的多个挖掘器102。随着可旋转转筒101旋转，挖掘器102可接合并降解道路103，由此使表面准备好施加新的砾石、沥青或一些其他材料的层。图2示出了可旋转转筒201的实施方案，其具有围绕可旋转转筒201的圆周或外表面以螺旋模式布置的多个挖掘器202。每个挖掘器202可以包括柄部205，所述柄部可选地插入到单个块体204的孔中并且可以通过摩擦、机械紧固件或一些其他紧固装置保持在其中。多个挖掘器202中的每一个可以包括与柄部205相对的硬化尖端206。硬化尖端206可以包括材料、几何形状或其他特征，使得硬化尖端206被布置或以其他方式构造成降解由硬化尖端206接合的材料。例如，可旋转转筒201和多个挖掘器202可用于图1的道路铣刨机100中，并且用于降级道路(例如，图1的道路103)。图3a是可选地与图1的可旋转转筒101或图2的可旋转转筒201结合使用的示例性挖掘器302的横截面图。挖掘器302可以包括大致截头圆锥主体321，所述主体具有从其基部延伸的柄部305。硬化尖端306也可以从截头圆锥主体321的上端部分并且沿着大致与柄部305相反的方向延伸。图3b的放大图中示出了图3a的硬化尖端306的最上部分，图3b将硬化尖端306示出为包括固定到其远端的切割元件360。切割元件360可以包括关于其中心轴线362轴对称的基板361。超硬材料36本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切割元件，包括：基板，其关于其中心轴线轴对称，所述基板具有垂直于所述中心轴线并且从所述中心轴线延伸到所述基板的外表面的半径；超硬材料，其联接到所述基板，使得所述中心轴线穿过所述超硬材料，所述超硬材料具有外表面，所述外表面限定从所述外表面的其余部分突出的至少一个脊部；以及在所述中心轴线上并且从所述超硬材料的所述外表面偏移等于所述基板半径的距离的中心点，从所述超硬材料的所述外表面到所述中心点测量的距离在与所述基板的所述中心轴线成25°与45°之间的位置处最大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.13 US 62/278,116;2016.05.19 US 62/338,7131.一种切割元件，包括：基板，其关于其中心轴线轴对称，所述基板具有垂直于所述中心轴线并且从所述中心轴线延伸到所述基板的外表面的半径；超硬材料，其联接到所述基板，使得所述中心轴线穿过所述超硬材料，所述超硬材料具有外表面，所述外表面限定从所述外表面的其余部分突出的至少一个脊部；以及在所述中心轴线上并且从所述超硬材料的所述外表面偏移等于所述基板半径的距离的中心点，从所述超硬材料的所述外表面到所述中心点测量的距离在与所述基板的所述中心轴线成25°与45°之间的位置处最大。2.如权利要求1所述的切割元件，所述至少一个脊部大致垂直于所述基板的所述中心轴线。3.如权利要求1所述的切割元件，所述至少一个脊部在其长度上大致凸出。4.如权利要求3所述的切割元件，当垂直于所述至少一个脊部的长度并垂直于所述基板的所述中心轴线观察时，所述至少一个脊部的曲率半径在0.075英寸与3.000英寸之间。5.如权利要求1所述的切割元件，其中沿着通过所述中心点的线从所述超硬材料的所述外表面到所述超硬材料与所述基板之间的界面测量的所述超硬材料的厚度在与所述基板的所述中心轴线成25°与45°之间的位置处最大。6.如权利要求1所述的切割元件，所述至少一个脊部包括从所述外表面的共同中心延伸的多个脊部。7.如权利要求6所述的切割元件，所述共同中心位于所述基板的所述中心轴线上，并且所述多个脊部围绕所述共同中心等距间隔开。8.如权利要求1所述的切割元件，所述超硬材料的所述外表面的至少一部分从所述中心点开始径向超出与所述基板的所述中心轴线成25°与45°之间的位置，从而形成圆锥形或尖顶拱形状的一部分。9.如权利要求8所述的切割元件，当垂直于所述至少一个脊部的长度并垂直于所述基板的所述中心轴线观察时，所述外表面的形成所述圆锥形形状的一部分的所述部分与所述基板的所述中心轴线形成介于5°与35°之间的角度。10.如权利要求8所述的切割元件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·克罗克特，D·诺里斯，A·马德森，N·坎农，J·贝尔纳普，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL