[发明专利]用于钻头的改进切割器

权利要求书

1.一种用于钻头的切割器，其包括：

衬底，其定义其中的槽，且被构造成耦接到所述钻头的刀片的中间部分；和

弓状多边形的切割元件，其具有被固定在所述槽内的多边形部分和从所述槽延伸出的所述切割元件的弓形部分，所述切割元件进一步具有第一面和第二面，其中所述第一和第二面的部分由所述槽内的所述衬底支撑，

其中，所述切割元件整体由一层或多层超硬材料制成，所述超硬材料选自于由以下金刚石组成的组：聚晶金刚石，孕镶金刚石，纳米金刚石。

2.根据权利要求1所述的切割器，其中所述衬底由碳化钨制成。

3.根据权利要求1所述的切割器，其中所述衬底是圆柱形或球形。

4.根据权利要求1所述的切割器，其中所述第一面是平坦的，所述第二面是平坦的，其中，所述第一面与所述第二面相对，而且所述第一面和所述第二面中的每一个均越过所述多边形部分和所述弓形部分延伸。

5.根据权利要求1所述的切割器，其中所述切割元件定义在所述槽与嵌入所述槽内的切割元件的部分之间产生非线性界面的一个或多个凹口。

6.根据权利要求5所述的切割器，其中将所述一个或多个凹口定义在所述切割元件的外周以及所述切割元件的所述第一面和所述第二面中的至少一个中。

7.根据权利要求3所述的切割器，其中所述衬底是圆柱形且具有相反的第一端和第二端，所述槽被定义在所述第一端中，且所述第二端被耦接到所述钻头的所述刀片。

8.根据权利要求7所述的切割器，其中所述衬底提供从所述第一端纵向延伸的延伸件，使得所述第一面或所述第二面的全部或部分与所述衬底直接接触。

9.根据权利要求8所述的切割器，其中使所述切割元件相对于所述切割器的纵轴以一定角度固定在所述槽内。

10.根据权利要求3所述的切割器，其中所述衬底是圆柱形且具有相反的第一端和第二端，所述槽被定义在所述衬底中的所述第一端与所述第二端之间的中间位置处。

11.根据权利要求10所述的切割器，其中所述衬底纵长地耦接到所述刀片。

12.一种方法，其包括：

旋转钻头以切穿地层，所述钻头包括耦接到钻头刀片的至少一个切割器，以及所述至少一个切割器具有衬底和弓状多边形的切割元件，所述切割元件具有被固定在所述衬底中定义的槽内的多边形部分，其中所述切割元件的弓形部分延伸出所述槽以接触所述地层；以及

使用所述切割元件抵抗所述地层产生的切割力，所述切割元件具有在被固定在所述槽内时至少部分地由所述衬底支撑的第一面和第二面，其中，所述切割元件整体由一层或多层超硬材料制成，所述超硬材料选自于由以下金刚石组成的组：聚晶金刚石，孕镶金刚石，纳米金刚石。

13.根据权利要求12所述的方法，其中旋转所述钻头包括：

朝第一方向旋转所述钻头，使得将第一切割力施加到所述切割器；

抵抗压在如由所述衬底支撑的所述切割元件的所述第一面的所述第一切割力；以及

在所述钻头朝与所述第一方向相反的第二方向旋转的情况下，抵抗压在如由所述衬底支撑的所述切割元件的所述第二面的第二切割力。

14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将所述至少一个切割器耦接到所述钻头刀片的中间部分。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述衬底是圆柱形或球形，所述方法进一步包括：将所述切割元件固定在所述槽内，其中在所述槽与嵌入所述槽内的切割元件的部分之间存在非线性界面。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述衬底是圆柱形且提供相反的第一端和第二端，所述槽被定义在所述第一端中，以及所述方法进一步包括：通过将所述衬底的所述第二端插入所述钻头刀片中定义的孔中而将所述切割器耦接到所述钻头刀片。

17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括以后倾角将所述切割器耦接到所述钻头刀片。

18.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括使所述切割元件相对于所述切割器的纵轴以一定角度固定在所述槽内。