[发明专利]成角度的凿子插入件

说明书

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。

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。

背景技术

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。

发明内容

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。