切削元件以及定向方法
【專利說明】切削元件以及定向方法
[0001]本申請是申請日為2011年2月4日、國際申請?zhí)枮镻CT/US2011/023698、國家申請?zhí)枮?01180008197.8、名稱為“切削元件以及定向方法”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002]交叉引用
[0003]本申請要求于2010年2月5日申請的名稱是“切削元件以及定向方法(⑶TTINGELEMENT AND METHOD OF ORIENTING) ”的美國專利申請序列號12/700，845的申請日的優(yōu)先權(quán)。
【背景技術(shù)】
[0004]比如用在井下應(yīng)用場合中的銑刀之類的切削工具例如可以利用粘結(jié)到工具表面的多個切削元件制造。這些切削元件可以是通過破碎更大工件而制造的隨機(jī)形狀的顆粒。替代性地，可以使用例如諸如加工和模制之類的工藝將切削元件精確地成型成可重復(fù)的形狀。不管制造單獨的切削元件所使用的工藝如何，這些元件一般以隨機(jī)的朝向粘結(jié)到銑刀。這些隨機(jī)的朝向在相對于銑刀表面的最大高度上不一致。此外，切削元件的在切削操作期間接合目標(biāo)材料的部分的高度之間可能存在很大的不一致性。此外，切削表面相對于目標(biāo)材料的角度是隨機(jī)的因此很少會接近便于有效切削的最佳角度。因此減少前述缺點的裝置和方法將會在行業(yè)中被很好地接受。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文披露了一種切削元件。該切削元件包括其上具有多個切削邊緣的基爾默德(gilmoid);以及自所述基爾默德延伸的至少一個支撐部，所述多個切削邊緣的至少一個與所述至少一個支撐部能夠同時與所述切削元件能擱靠于其上的表面接觸。
[0006]本文還披露了一種定向切削元件的方法。該方法包括構(gòu)造所述切削元件，使得抵靠于一表面作用于切削元件上的重力將切削元件相對于所述表面偏置到如下朝向:其中，至少一個支撐部和基爾默德的多邊形的至少一邊接觸所述表面。
[0007]本文還披露了一種切削元件。該切削元件包括:本體，其具有構(gòu)造為多邊形棱柱的部分，所述本體的重量在縱向方向上相對于該部分不對稱；在多邊形棱柱的表面的相交處限定的多個切削邊緣；以及在縱向上延伸超出所述部分的至少一個支撐部。
【附圖說明】
[0008]如下的描述不應(yīng)該以任何方式被認(rèn)為是限制。參照附圖，同樣的元件標(biāo)號相同:
[0009]圖1示出了這里所披露的切削元件的側(cè)視圖；
[0010]圖2示出了圖1的切削元件的另一個側(cè)視圖，示出了以一種替代性的朝向擱靠在一個表面上；
[0011]圖3示出了圖1和2的切削元件的透視圖，示出了以圖2的所述朝向擱靠的情形；
[0012]圖4示出了這里所披露的切削元件的替代性實施方式的透視圖；
[0013]圖5示出了切削元件的中心部分的透視圖；以及
[0014]圖6示出了圖5的切削元件的中心部分的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0015]這里參照附圖通過舉例和非限制性方式給出了所披露的裝置和方法的一個或多個實施方式的詳細(xì)描述。
[0016]參見圖1，以10圖示出了這里所披露的切削元件的一個實施方式。該切削元件10包括:中心部分20，其在本文中作為“基爾默德(gilmoid) ”被公開一一正如將在下面參照圖5和6詳細(xì)描述的那樣，其限定了多個切削邊緣16A，16B ;以及兩個支撐部24A和24B，它們延伸超出限定了基爾默德20的特定體積邊界的表面32A和32B。在該實施方式中，支撐部24A和24B彼此是非對稱的，以響應(yīng)于作用其上的重力產(chǎn)生朝向表面38的偏置力，從而使得支撐部24A，24B的其中一個和切削邊緣16A，16B中的其中一個與表面38接觸。
[0017]參見圖2和3，偏置力傾向于使切削元件10從圖1中圖示出的位置定向為圖2和3中圖示出的位置。如圖2和3中所示，切削元件10擱靠在表面38上，使得支撐部24B和其中一個切削邊緣16B與該表面38接觸。切削邊緣16A在該位置以如下方式定向:表面32A相對于表面38具有大約45度(優(yōu)選地在35和55度之間)的角度，并且其代表了優(yōu)選的切削朝向，其可以比替代性角度以更高效率切削。相反，圖1中的切削元件10定位成僅限定在兩個切削邊緣16A和16B之間的一個面42與表面38接觸。在該位置上，基爾默德20的縱軸線基本與表面38平行。此外，盡管支撐部24A，24B的軸線40A，40B在這里是以它們之間呈180度的角度圖示出的，但是可以想到120度或更大的角度。
[0018]切削元件10在幾何形狀上進(jìn)一步構(gòu)造成:當(dāng)切削元件10擱靠在表面38上時，不管其朝向如何，切削元件10上的距離表面38最遠(yuǎn)的點的尺寸46是恒定的。這確保了粘結(jié)到該表面38上的多個切削元件10上的相對均勻的切削力分布。
[0019]前述的結(jié)構(gòu)允許多個切削元件10在固定粘結(jié)到表面38之前在表面38上具有優(yōu)選的定向。雖然每個切削元件10相對于切削運動的方向的朝向是隨機(jī)的，但是上面討論的偏置設(shè)置將大多數(shù)的切削元件10相對于表面38如圖2和3中示出的那樣定向。使大多數(shù)的切削元件10如圖2和3中示出的那樣定向提高了使用這些切削元件10的切削齒的切削特性--相對于使用非偏置切削兀件的切削齒而言。
[0020]這里圖示出的支撐部24A和24B在幾何形狀上是非對稱的，正如分別通過支撐部24A和24B的寬度50A和50B的顯著不同所導(dǎo)致的那樣。這種非對稱性響應(yīng)于沿平行于表面32A，32B的方向作用在切削元件10上的重力而產(chǎn)生了上面討論的非對稱偏置?？梢灶A(yù)期到如下的替代性實施方式:其具有在幾何形狀上對稱、而利用重力提供了非對稱偏置的支撐部。這些支撐部之間的密度差別是利用幾何形狀對稱的支撐部產(chǎn)生這種非對稱重力偏置的一種方式。
[0021]限定在平面28A和28B之間的中心部20的寬度54可以設(shè)置成足夠大，以提供足夠的強度來在切削期間防止破裂；同時又足夠小，以允許作用于該切削元件10上的重力非對稱偏置使切削元件10相對于所述表面38能容易地定向并且能有效地用作切削元件。
[0022]另外，在該實施方式中，通過基底尺寸55 (其被定義為支撐部24A，24B與表面32A，32B相連之處的尺寸)小于尺寸46，在切削邊緣16A，16B處限定出了直角相交部。支撐部24A，24B與表面32A，32B的交叉點和表面42，58，62之間的距離56提供了一空間，正在切掉的材料可以在該空間內(nèi)流動并且可以對在切削邊緣16A，16B之一中形成的裂縫超出交叉點57的連續(xù)傳播形成障礙。優(yōu)選地，所述基底尺寸55設(shè)計成在尺寸46的40%和80%之間的尺寸，更優(yōu)選地是大約60 %。
[0023]參見圖3，還可以設(shè)置限定在切削邊緣16A和16B之間的另外的面58。事實上，在切削邊緣16A和16B之間可以設(shè)置任何數(shù)量的面42，58，從而形成多邊形棱柱的中心部分20，其在這里所披露的切削元件110的替代性實施方式中如圖4中所示僅包括四個面62。
[0024]這里所披露的切削元件10，110可以由能很好地適于切削多種材料(包括例如那些通常在井下井眼環(huán)境中常見的材料，比如石頭、泥土和金屬)的硬質(zhì)材料制成。這些硬質(zhì)材料非排他地包括鋼、碳化鎢、碳化鎢基質(zhì)、多晶金剛石、陶瓷以及它們的組合。
[0025]盡管上面討論的實施方式涉及的是本身為多邊形棱柱的中心部分20，但是替代性實施方式可以包括比多邊形棱柱需要的限制更少的中心部分20。同樣地，術(shù)語“基爾默德”被引入用來限定中心部分20的需求。參見圖5和6，圖示出的基爾默德20沒有支撐部24A，24B?；鶢柲?0是由兩個多邊形70A，70B限定的，其具有將多邊形70A的邊78A連接到另一多邊形70B的邊78B的表面74。這兩個多邊形70A，70B彼此可以具有不同數(shù)量的邊78A，78B，并且可以彼此可以具有不同的面積。另外，兩個多邊形70A，70B所在的平面82A，82B可以彼此平行或者可以彼此不平行，如圖所示。
[0026]雖然已經(jīng)參照示例性實施方式對發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下可以做出各種修改并且其元件可以替換為各種等同元件。此外，在不脫離其實質(zhì)范圍的前提下可以做出許多修改以使特殊的情況和材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明并不旨在將所披露的【具體實施方式】限制為可以預(yù)見的用于實施該發(fā)明的最佳方式，而是，本發(fā)明將包括落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施方式。還有，在附圖和描述中，已經(jīng)披露了本發(fā)明的示例性實施方式，盡管可能已經(jīng)使用了特殊的術(shù)語，但是它們除非另有說明，否則僅是作為普通的描述性的意思使用的，并不是出于限制的目的，因此本發(fā)明的范圍并不因此受限。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等等的使用并不表示任何順序或重要性，而是術(shù)語“第一”、“第二”等等被用來將一個元件與另一個元件區(qū)分開來。另夕卜，術(shù)語“一”的使用并不表示對數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個所提及的對象。
【主權(quán)項】
1.一種切削工具，包括: 表面； 布置在表面上的多個切削元件，所述多個切削元件包括:限定了多個邊緣的基爾默德，所述邊緣由所述基爾默德的表面的相交部形成；以及自所述基爾默德延伸的至少一個支撐部，所述多個邊緣中的至少一個與所述至少一個支撐部能夠同時與所述切削元件僅在重力作用下能擱靠于其上的擱靠表面接觸，使得所述至少一個支撐部中的至少一個從其延伸的基爾默德的至少一個表面相對于所述擱靠表面形成在35度至55度之間的角度。
【專利摘要】一種切削元件，包括：其上具有多個切削邊緣的基爾默德；以及自所述基爾默德延伸的至少一個支撐部，所述多個切削邊緣的至少一個與所述至少一個支撐部能夠同時與所述切削元件能擱靠于其上的表面接觸。
【IPC分類】E21B10/46
【公開號】CN104975811
【申請?zhí)枴緾N201510377900
【發(fā)明人】C·J·斯托二世
【申請人】貝克休斯公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2011年2月4日
【公告號】CA2788804A1, CA2788804C, CN102741495A, CN102741495B, US8887838, US20110192653, US20150000983, WO2011097446A2, WO2011097446A3