CN102458744B - 使用感应加热的钎焊方法及用于其的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于感应加热的加热装置(20)。该加热装置可以包括轴承环(32)、至少一个设置在所述轴承环(32)内的轴承元件(74)，以及靠近所述轴承环(32)和所述至少一个轴承元件(74)的钎焊材料(80)。该加热装置还可以包括靠近所述轴承环的至少一部分被径向定位的电感器(24)。电源(22)可以电联接到该电感器。轴承定向件(34)还可以邻靠所述至少一个轴承元件的表面。该轴承定向件(34)可以将所述至少一个轴承元件的表面定向。本发明还公开一种加热方法。

Description

使用感应加热的钎焊方法及用于其的装置
背景技术
包括彼此相对运动的轴承面的传统轴承装置是业内公知的。例如，传统所谓的“推力轴承”以及某些径向轴承的实施例都包括至少部分地彼此接触且彼此相对运动或滑动的轴承面。这些轴承面可以包括超硬材料用于在轴承装置的使用期间耐磨损。在一个例子中，轴承装置中的轴承面可以包括诸如金刚石(例如，聚晶金刚石)的硬质材料。
轴承装置(比如推力轴承和径向轴承)的一种应用是在地下钻井中使用的钻井设备。具体地，钻井电机已经被用于在地层中钻井，尤其是用于油气开采。在常见的井下钻井电机中，钻井电机被悬吊在一串钻杆的下端，所述钻杆包括多个在接头处连接在一起并由工作面支撑的钻杆段。旋转钻头(例如，固定切削刃钻头、牙轮钻头、铰刀等)可以被支撑在钻井电机下面(通过钻杆段、钻铤或其他已知的结构件)，或者有必要的话可以被直接连接到井下电机。钻液通常通过管线和电机被循环以在电机内产生转矩，从而使可旋转钻头旋转。然后钻液可以通过已钻好的孔和钻柱之间的环形空间返回工作面，并且将切除的地层带到工作面。
井下钻井电机包括轴承装置，比如推力轴承或径向轴承。更具体地，传统的井下钻井电机可以包括连接到电机壳体的不旋转的非旋转轴承环以及与井下液压马达的输出轴旋转的旋转轴承环。在一个实施例中，由多个硬质轴承元件(比如金刚石轴承元件)组成的轴承组件可以被联接到旋转轴承环和非旋转轴承环。轴承元件被定位成彼此相邻，以使得非旋转轴承环和旋转轴承环的金刚石轴承面彼此接触。
轴承元件通常采用各种方法被固定到轴承装置，包括将轴承元件钎焊到轴承装置的旋转轴承环和非旋转轴承环上。但是，传统的钎焊技术要求将待钎焊的零件长时间暴露在高温下，以将用于钎焊这些零件的硬钎料熔化。轴承零件(比如旋转轴承环和非旋转轴承环)常常将放在加热炉中几个小时，以将这些零件和硬钎料加热到合适的钎焊温度。
发明内容
根据至少一个实施例，一种加热装置可以包括具有旋转轴线的旋转支撑件，旋转支撑件被设计成绕该旋转轴线旋转。加热装置还可以包括定位成靠近轴承环的至少一部分的电感器。旋转支撑件可以被设计成相对该电感器旋转。
根据另一个实施例，轴承定向件可以被设计为与旋转支撑件一起旋转。加热装置还包括电联接到电感器的交流电源。另外，电感器可以围绕旋转支撑件的旋转轴线。另外，旋转支撑件可以包括一个被设计为将轴承环可释放地固定到旋转支撑件上的卡盘。电感器可以包括至少一个感应线圈。
根据某些实施例，电感器包括第一感应线圈和第二感应线圈。第一感应线圈可以径向地围绕第二感应线圈的至少一部分。第一感应线圈可以径向地围绕轴承环的至少一部分，轴承环至少部分地围绕第二感应线圈。
根据各种实施例，加热装置可以包括具有导电材料的轴承环，设置在轴承环内的至少一个轴承元件，以及靠近所述至少一个轴承元件和所述轴承环的钎焊材料。加热装置还可以包括被定位成在径向上靠近所述轴承环的至少一部分的电感器。加热装置还可以包括电联接到所述电感器的电源。所述至少一个轴承元件可以至少部分地设置在被限定在轴承环内的至少一个凹部内。
加热装置还可以包括支撑轴承环的旋转支撑件。电联接到电感器的所述电源可以是交流电源。电感器可以包括第一感应线圈和第二感应线圈。第一感应线圈和第二感应线圈可以被定位成第一感应线圈径向地围绕第二感应线圈的至少一部分。轴承环的至少一部分可以径向地定位在第一感应线圈和第二感应线圈之间。
根据至少一个实施例，加热装置可以包括轴承环、至少一个设置在轴承环内的轴承元件，以及靠近所述至少一个轴承元件和轴承环的钎焊材料。加热装置还可以包括靠近轴承环的至少一部分径向定位的电感器。另外，加热装置可以包括邻靠所述至少一个轴承元件的表面的轴承定向件。轴承定向件可以给所述至少一个轴承元件的表面定向。轴承定向件可以给所述至少一个轴承元件的表面施加作用力，所述作用力可以指向轴承环。
根据各种实施例，所述至少一个轴承元件的所述表面可以包括轴承接触面。轴承接触面可以包括金刚石材料，比如聚晶金刚石。轴承定向件可以具有邻靠所述至少一个轴承元件的所述表面的基本平的表面。轴承定向件还可以滑动地接合静止支撑件。另外，可以在轴承定向件内在所述轴承环和所述静止支撑件之间限定一个或者多个间隙。
根据至少一个实施例，一种加热方法可以包括将至少一个轴承元件定位在轴承环内，以使得钎焊材料被设置在所述至少一个轴承元件和轴承环之间。所述加热方法可以包括使电流通过电感器，以由电感器产生磁场。所述加热方法还可以包括将轴承环的至少一部分暴露在电感器所产生的磁场中。另外，所述加热方法还可以包括将所述轴承环相对于电感器旋转。所述加热方法还可以包括向所述至少一个轴承元件的表面施加作用力。所述施加给所述至少一个轴承元件的表面的作用力可以指向轴承环。通过电感器的电流可以是交流电。
根据各种实施例，将轴承环的至少一部分暴露在电感器所产生的磁场中可以包括加热轴承环、钎焊材料和聚晶金刚石轴瓦(insert)。另外，将轴承环的至少一部分暴露在电感器所产生的磁场中可以包括将钎焊材料熔化。根据某些实施例，旋转轴承环可以包括使轴承环绕着穿过轴承环中部的旋转轴线旋转。
根据另一个实施例，将轴承环的至少一部分暴露在电感器所产生的磁场中可以包括将轴承环定位成使得所述电感器至少部分地围绕所述轴承环。将轴承环的至少一部分暴露在电感器所产生的磁场中还可以包括将轴承环定位成使得所述轴承环至少部分地围绕所述电感器。所述电感器可以包括第一感应线圈和第二感应线圈。所述加热方法还可以包括使电流流过第二感应线圈，以由第二感应线圈产生一个磁场，并且将所述轴承环的至少一部分暴露在第二感应线圈所产生的磁场中。
根据至少一个另外的实施例，一种加热方法可以包括提供超硬磨料复合片(superabrasive compact)，其包括衬底、粘结到衬底上的超硬磨料材料以及基础件。所述加热方法可以包括将电感器设置成靠近基础件，从而旋转所述基础件以及对所述基础件进行感应加热。
上述任何实施例的特征都可以根据本文所描述的一般原理彼此结合地使用。在阅读完下面结合附图和权利要求所做出的详细描述之后，能更全面地理解这些和其他实施例、特征及优点。
附图说明
作为说明书一部分的附图画出多个示范实施例。这些附图和后面的描述一起展示和解释本发明的各种原理。
图1是根据至少一个实施例的加热装置的侧视图。
图2是根据另一个实施例的部分加热装置的侧视图。
图3是根据另一个实施例的部分加热装置的侧视图。
图4是根据另一个实施例的部分加热装置的剖视图。
图5是根据至少一个实施例的形成感应线圈的电感器的立体图。
图6是根据另一个实施例的形成第一感应线圈和第二感应线圈的电感器的立体图。
图7是根据至少一个实施例的轴承环的立体图。
图8是根据至少一个实施例的轴承元件的立体图。
图9是根据至少一个实施例的轴承环的剖视图。
图10是根据至少一个实施例的轴承装置的立体图。
图11是根据另一个实施例的轴承装置的立体图。
图12是根据至少一个实施例的外轴承环的立体图。
图13是根据至少一个实施例的内轴承环的立体图。
图14是根据至少一个实施例的外轴承环和部分加热装置的立体图。
图15是根据至少一个实施例的外轴承环和部分加热装置的俯视图。
图16是根据至少一个实施例的内轴承环和部分加热装置的俯视图。
图17是根据至少一个实施例的部分加热装置的立体图。
图18是根据至少一个实施例的示范加热方法的示意图。
图19是根据另一个实施例的示范加热方法的示意图。
图20是根据另一个实施例的示范加热方法的示意图。
在所有附图中，相同的附图标记和描述表示相似但未必相同的元件。本文所描述的示范实施例很容易做出各种改动和替代，而具体的实施例已经以示例的方式画在图中，并将在本文中被描述。但是，所本文描述的示范实施例并不意味着被限制为所公开的具体形式。相反，本发明覆盖落入所附权利要求保护范围之内的所有改动、等同以及替代。
具体实施方式
本发明总体上涉及到用于钎焊轴承部件(比如包括含超硬材料的轴承元件的轴承环)的装置和方法。本文中的“超硬”一词是指硬度至少等于碳化钨硬度的任何材料。另外，本文中的“轴承环”是指轴承转子、轴承定子和/或适合用在推力轴承、径向轴承和/或任何其他合适的轴承装置中的任何其他轴承环。在一个实施例中，轴承环可以包括限定彼此相对运动的多个表面的聚晶金刚石轴瓦或复合片。这些轴承装置可以包括所谓的推力轴承、径向轴承或包括不受限制彼此相对运动的轴承表面的其他轴承装置。
当轴承组件涉及采用不锈钢并且在有钎剂的情况下被钎焊时，高温和较长的钎焊时间会导致硬钎料和不锈钢零件之间的界面周围的不锈钢被腐蚀。这种现象被称为钎焊界面腐蚀。钎剂材料倾向于选择性地使不锈钢中的铬析出，留下一层不含铬的钢。不含铬的钢容易被腐蚀，特别是存在氯化物的情况下。这导致在硬钎料和被钎焊零件之间形成缝隙。较长的钎焊时间可以弱化轴承装置的轴承元件和旋转轴承环或非旋转轴承环之间的钎焊接合，从而可能导致钎焊接合失效。
图1是根据至少一个实施例的示范加热装置20的侧视图。如图所示，加热装置20可以包括电源22、电感器24、旋转支撑件30、轴承定向件34以及支撑件46。根据各种实施例，轴承环32可以被安装到加热装置20。电源22可以包括任何提供或能提供电流给电感器24的电源。例如，电源22可以提供交流电给电感器24。
电感器24可以包括任何类型的能传导电源22所提供的电流的线、管或杆。电感器24可以由任何合适的导电材料或材料的组合制成，比如铜。电感器24的至少一部分可以形成为一个或者多个线圈，比如第一感应线圈26。根据至少一个实施例，电源22提供给电感器24的交流电可以传导通过第一感应线圈26。当第一感应线圈26传导交流电时，从第一感应线圈26可以产生磁场(也就是电磁场)。
如图1所示，当旋转支撑件30被适当地定位之后，第一感应线圈26可以至少部分地围绕轴承环32。根据至少一个实施例，第二感应线圈(例如，参见图4中的第二感应线圈28)可以被定位成使得轴承环32至少部分地围绕第二感应线圈。第二感应线圈可以包括电感器24并且可以和第一感应线圈26电联接。如图1所示，电感器24的一部分可以导致第二感应线圈接近轴承环32的内部区域。
根据各种实施例，旋转支撑件30可以被降低和升高，以便于轴承环32在旋转支撑件上的安装和拆卸。轴承环32可以被支撑在旋转支撑件30上，从而当旋转支撑件30被升高时，轴承环32可以在第一感应线圈26的内部旋转。另外，轴承环32可以靠近第一感应线圈26被设置，以使得轴承环32的至少一部分和第一感应线圈26产生的磁场相互作用。例如，轴承环32可以靠近第一感应线圈26被定位，以使得第一感应线圈26围绕轴承环32的至少一部分。
轴承定向件34可以被定位成当旋转支撑件30被升高时它靠近轴承环32。轴承定向件34可以接触一个或多个设置在轴承环32内的轴承元件(例如，参见图3和4中的轴承元件31)。轴承定向件34可以与一个或多个设置在轴承环32内的轴承元件的表面(例如，参见图3中的轴承接触面52)在一个基本相同的平面内总体上对准，该表面形成基本上平的轴承接触面。根据至少一个实施例，轴承定向件34可以滑动地与支撑件46接合。支撑件46可以在支撑轴承定向件34的同时允许轴承定向件34与轴承环32一起旋转。如图1所示，支撑件46可以从上方支撑轴承定向件34，另外，支撑件46可以被固定到支撑结构或框架上，比如定位在支撑件46和/或加热装置20的其他部分的上方和/或周围的静止支撑结构47。静止支撑结构47可以包括静止支撑框架。
图2画出示范加热装置20的一部分，其中旋转支撑件30处于第一位置，轴承环32没有安装在旋转支撑件30上。如图所示，旋转支撑件30可以包括卡盘36和高度调节机构40。卡盘36可以包括两个或多个卡盘爪37以及两个或多个附接于卡盘爪37的支撑臂38。在至少一个实施例中，卡盘36可以包括三个卡盘爪37，每个卡盘爪37都可以附接于支撑臂38。支撑臂38的端部可以被形成接收轴承环32。例如，如图2所示，每个支撑臂38的端部可以包括形状被设计为接收轴承环32的对应部分的支撑凹部39。在其他实施例中，被限定在支撑臂38中的支撑凹部39可以是台阶状，以使得具有变化直径的轴承环可以被安装到支撑臂38上。在至少一个其他实施例中，轴承环32可以被直接安装到卡盘36或被安装到一个或多个从旋转支撑件30延伸出来的支撑臂。
操作者通过将卡盘爪37打开可以将轴承环32装载到支撑臂38上，以使得轴承环32可以被放置在支撑臂38上的支撑凹部39内，其中支撑凹部39径向朝内。卡盘爪37可以被打开到轴承环32被松弛地放置在支撑凹部39内的直径。接下来，卡盘爪37可以被径向向内移动，从而导致支撑臂38同样地径向向内移动。所以，支撑凹部39可以接触轴承环32的外侧部分，由此将轴承环32保持住。钎焊以后，通过将卡盘爪37打开到足以从支撑臂38上释放旋转支撑件30的直径，可以将轴承环32从旋转支撑件30上取下。
在其他实施例中，支撑凹部39被径向朝外布置。操作者通过关闭卡盘爪37将轴承环32装载到支撑臂38上，以使得轴承环32可以被放置在支撑臂38上的支撑凹部39内。卡盘爪37可以被收缩或关闭到较小的直径，使得轴承环32被松弛地放置在支撑凹部39内。接下来，卡盘爪37径向向外移动，从而导致支撑臂38同样地径向向外移动。所以，支撑凹部39可以接触到轴承环32的内侧部分，由此将轴承环32保持住。钎焊以后，通过将卡盘爪37关闭或收缩到足以从支撑臂38上释放旋转支撑件30的较小直径，可以将轴承环32从旋转支撑件30上取下。
旋转支撑件30还可以包括高度调节机构40，所述高度调节机构40被设计为调节旋转支撑件30的高度，以及将安装在旋转支撑件30上的轴承环32移动到选定的高度H，如图2所示，高度H是从支撑凹部39到高度调节机构40的表面41的测量距离。高度调节机构40可以包括支撑柱或其他合适的支撑件。另外，高度调节机构40可以包括被配制成升高或降低旋转支撑件30的一部分(包括卡盘36)的高度调节装置。高度调节机构40可以包括用于移动旋转支撑件30的一部分的活塞、齿轮和/或其他合适的机构。在至少一个实施例中，高度调节机构40可以产生朝向轴承定向件34的作用力，从而迫使轴承环32和/或设置在轴承环32中的轴承元件(例如，参见图3中的轴承元件31)抵靠轴承定向件34。
轴承定向件34可以包括一个或多个限定在轴承定向件34的一部分中的间隙44，如图2所示。根据各种实施例，轴承定向件34可以与支撑件46旋转地接合。另外，轴承定向件34可以包括绕轴承定向件34的周边部分延伸的唇缘48。一个或多个接合件50被附接到支撑件46，并且每个接合件50可以具有被设计成接合轴承定向件34的唇缘48的导轨或凹部。轴承定向件34的唇缘48可以滑动地与接合件50接合，所以，当轴承定向件34相对于支撑件46旋转时，唇缘48能滑动通过接合件50。
电感器24的一部分可以形成第一感应线圈26，如图2所示。当轴承环32被安装到旋转支撑件30并且旋转支撑件30被合适地定位时，第一感应线圈26可以在定位有轴承环32的区域附近径向地延伸。根据某些实施例，电感器24的一部分可以形成相对于第一感应线圈26被径向向内设置的第二感应线圈。
图3画出图2所示的轴承装置20的一部分，其中轴承环32被安装到旋转支撑件30并且旋转支撑件30处于一个位置中。如图所示，轴承环32可以被安装在附接于旋转支撑件30的卡盘36的支撑臂38上，旋转支撑件30的高度调节机构40可以被设置在被抬升的位置中。另外，一个或多个轴承元件31可以被设置在轴承环32内。例如，轴承元件31可以被至少部分地设置在一个或多个被限定在轴承环32内的凹部中。
轴承元件31的至少一部分可以从轴承环32的一部分突出。例如，轴承元件31的一部分可以延伸到限定在轴承环32内的凹部中，而轴承元件31的余下部分从轴承环32向外延伸。在至少一个实施例中，轴承元件31可以沿着基本上平行于基本位于轴承环32(例如，推力轴承)中心的轴线的方向从轴承环32延伸。另外，轴承元件31可以相对于基本位于轴承环32(例如，径向轴承)中心的轴线被合适地径向定位。另外，至少一个轴承元件31可以包括背朝轴承环32的设置有轴承元件31的部分的轴承接触面52。轴承接触面52被设计成接触轴承装置中其他相邻轴承接触面的一部分。例如，被安装到推力轴承装置中的转子上的轴承元件31的轴承接触面52可以被设计成接触安装到推力轴承装置中的定子上的轴承元件31的轴承接触面52。
轴承定向件34可以包括轴承定向面42，所述轴承定向面42被设计成与设置在被安装到旋转支撑件30的轴承环32内的轴承元件31相接触并将其定向。根据至少一个实施例，轴承环32可以被安装到旋转支撑件30并且通过高度调节机构40被定位，直到设置在轴承环32内的轴承元件31的一个或多个面接触到轴承定向面42为止。轴承定向件34可以包括一个或多个限定在轴承定向件34的一部分内的间隙44。例如，如图3所示，多个间隙44被限定在轴承定向件34内，其位置是在轴承定向件34上并位于轴承定向面42和轴承定向件34的靠近支撑件46的部分之间。
如图3所示，当轴承环32被安装到旋转支撑件30时，被设置在轴承环32内的一个或多个轴承元件31的轴承接触面52可以面朝轴承定向件34。另外，被设置在轴承环32内的一个或多个轴承元件31的轴承接触面52可以接触轴承定向件34的轴承定向面42。根据至少一个实施例，轴承定向面42可以包括基本上平的轴承定向件34的面。例如，轴承定向面42基本上是平的，并且可以被设计成接触轴承元件31的一个或多个轴承接触面52。
因此，轴承元件31的轴承接触面52可以基本上和轴承定向面42对准和/或彼此对准。可选地，轴承元件31的多个轴承接触面52通过轴承定向件34的轴承定向面42被基本上对准，以使得它们被设计成接触轴承装置内的相邻轴承接触面。根据其他的实施例，轴承定向件34不具有基本上平的轴承定向面42，如图3所示，相反地，轴承定向件34可以包括一个或多个具有变化的形状和构形的轴承定向面，所述轴承定向面被设计成邻靠和/或定向轴承环32中的一个或多个轴承元件31。在利用加热装置20将轴承元件31钎焊到轴承环32期间，轴承定向件34可以将每个轴承元件31定向在轴承环32内所需的位置并保持住。
图4是图3中所示的加热装置的一部分的剖视图。如图4所示，轴承环32、旋转支撑件30和/或轴承定向件34可以总体上以旋转轴线54为中心。旋转支撑件30可以基本上围绕旋转轴线54，并且旋转支撑件30的至少一部分(包括卡盘36)可以绕旋转轴线54旋转。相似地，被安装到旋转支撑件30的轴承环32可以基本上围绕旋转轴线54，并且轴承环32的至少一部分可以绕旋转轴线54旋转。
轴承定向件34和/或被安装到旋转支撑件30的轴承环32可以基本上围绕旋转轴线54，如图4所示。轴承环32可以包括任何合适的形状和构形，如前面所述。根据至少一个实施例，轴承环32可以包括以旋转轴线54为中心的基本环状的外形。
类似地，轴承定向件34可以包括任何合适的形状和构形，如前面所述。根据各种实施例，轴承定向件34可以包括具有围绕旋转轴线54的中心部分的基本环状的外形。轴承定向件34基本上以旋转轴线54为中心。根据某些实施例，轴承定向件34可以包括基本环状的外形。如图4所示，轴承定向件34可以靠近被安装到旋转支撑件30的轴承环32和/或靠近被定位在轴承环32内的一个或多个轴承元件31被定位。
根据至少一个实施例，如前面所述，轴承定向件34可以旋转地和/或滑动地与支撑件46接合。轴承定向件34可以包括沿轴承定向件34的周边部分延伸的唇缘48。一个或多个接合件50被附接到支撑件46，每个接合件50具有被设计成与轴承定向件34的唇缘48相接合的导轨或接合凹部56。轴承定向件34的唇缘48可以与接合件50的接合凹部56滑动地接合，因此，当轴承定向件34相对于支撑件46旋转时，唇缘48可以滑动穿过接合件50。根据某些实施例，如图4所示，一个或多个轴承58被设置在轴承定向件34和支撑件46之间。例如，轴承58(例如，球轴承、滚子轴承或现有技术中的其他轴承)可以被设置在轴承定位件34和支撑件46之间。轴承58或其他适合的设备可以被用于帮助轴承定向件34相对于支撑件46的旋转。
还是如图4所示，第一感应线圈26可以靠近轴承环32被径向地设置，另外，第二感应线圈28可以靠近第一感应线圈26和/或被安装到旋转支撑件30的轴承环32被径向地设置。电感器24可以在轴承环32的一部分、轴承定向件34和/或支撑件46上延伸，如所示那样。第二感应线圈28和第一感应线圈26可以由同一个电导体形成。根据其他的实施例，第二感应线圈28和第一感应线圈26可以由分开的电导体形成。如图4所示，第一感应线圈26和第二感应线圈28可以径向地靠近轴承环32、轴承定向件34和/或轴承元件31。
在其他实施例中，轴承定向件34可以包括一个或多个限定在轴承定向件34的一部分中的间隙44。例如，如图4所示，多个间隙44被限定在轴承定向件34内，其位置是在轴承定向件34上并位于轴承定向面42和轴承定向件34的靠近支撑件46的那部分之间。轴承定向件34可以被构造为限制从轴承定向件34的靠近轴承环32的一部分到轴承定向件34的靠近支撑件46的那部分的热传导。例如，间隙44可以限制从轴承环32到加热装置20的其他部分(包括支撑件46、接合件50和/或轴承58)的热传导。类似地，由于在轴承环32和旋转支撑件30的其他部分之间形成较大的间隙，因此旋转支撑件30上的支撑臂38可以限制从轴承环32到加热装置20的其他部分(例如，包括卡盘36和高度调节机构40)的热传导。
图5和6是根据各种实施例的示范电感器24的立体图。如图5所示，电感器24可以形成第一感应线圈26。第一感应线圈26可以包括一个或多个基本完整的电感器24的圆圈。例如，如图5所示，感应线圈26可以包括至少两个基本完整的电感器24的圆圈。但是，第一感应线圈26可以被不受限制地形成为任何合适的形状和尺寸。例如，第一感应线圈26可以具有被设计成至少部分地围绕轴承环32的外径的基本圆形或圆柱形状。
电感器24可以包括能传导电源(例如，参见图1中的电源22)所提供的电流的任何合适材料。电感器24可以由任何合适的导电材料或材料的组合所形成，例如铜和/或其他合适的导电金属。电感器24可以包括任何合适直径的线、管或杆。在各种实施例中，由相对较窄的圆圈直径管所形成的感应线圈可以包括比由相对较宽的圆圈直径管所形成的感应线圈更多的圈数(例如，螺旋圈)。
图6画出形成第一感应线圈26和第二感应线圈28的电感器24。如图6所示，第二感应线圈28可以包括一个或多个基本上完整的电感器24的圆圈。第一感应线圈26可以被不受限制地形成为任何合适的形状和尺寸。例如，第二感应线圈28可以具有被设计成由轴承环32的内径所围绕的大致圆形、圆柱形或螺旋形形状。所以，轴承环32可以被定位成径向地位于第一感应线圈26和第二感应线圈28之间，比如当轴承环32被安装到加热装置20时(还是参见图4)。可选地，当轴承环32被安装到加热装置20时，第一感应线圈26和第二感应线圈28都可以径向地靠近轴承环32并与之隔开。第一感应线圈26和第二感应线圈28可以由同一个电导体形成，如图6所示。根据其他实施例，第一感应线圈26和第二感应线圈28可以由分开的电导体形成。
图7是使用根据至少一个实施例的加热装置20所钎焊的示范轴承环32的立体图。轴承环32可以是转子、定子或者可以包括轴承装置(比如推力轴承、径向轴承或组合轴承)的一部分的任何其他合适的轴承环。如图7所示，轴承环32可以包括轴承环主体62和至少一个轴承元件31。轴承元件31可以至少部分地设置在轴承环32的轴承环主体62上的窝或者凹部(例如，参见图9中的轴承环凹部66)内。另外，轴承元件31可以从轴承环主体62向外延伸。例如，如图7所示，轴承环元件31的一部分可以延伸越过轴承环主体62，延伸穿过轴承环表面70。
轴承环主体62可以是大致环形或者螺旋管构形，并具有大致以轴承环轴线64为圆心的外径67和/或内径68。轴承环轴线64可以大致上或基本上与旋转轴线54(例如，参见图4中的旋转轴线54)对准，当轴承环32被安装到旋转支撑件30之后，所述旋转轴线54基本上穿过旋转支撑件30和/或轴承定向件34的中间部分。
轴承环主体62可以由其他合适的材料或材料的组合形成，例如，钢和/或其他金属成分。轴承环主体62可以包括适于在存在磁场(比如感应线圈(例如，参见图4中的第一感应线圈26和第二感应线圈28)所产生的电磁场)的情况下产生涡电流的大致导电材料。在至少一个实施例中，当轴承环主体置于磁场内时，在轴承环主体62内可以产生涡电流。当涡电流流过轴承环主体62并遇到轴承环主体62中的阻抗时，轴承环32的轴承环主体62内所产生的涡电流可以在轴承环主体62内通过焦耳加热产生热量。这种加热也可以被称为感应加热。
图8是根据至少一个实施例的示范轴承元件31的立体图。如图所示，轴承元件31可以包括粘结在衬底74上的平台72。平台72可以包括轴承接触面52以及可选地包括倒角76。平台72可以包括超硬材料，例如，聚晶金刚石、立方氮化硼、碳化硅或其他合适的超硬材料。该方案可以提供相对耐磨的轴承接触面52。轴承接触面52基本上是平的，并且可以被设计成接触包括有对应于轴承接触面52的另一轴承面的另一轴承元件(例如，联接到转子的轴承元件)。根据其他实施例，轴承接触面52可以包括不平的表面，比如弯曲面(例如，一个凹面和/或一个凸面)。
在至少一个实施例中，轴承元件31可以包括业内已知的聚晶金刚石复合片(PDC)。在这种方案中，衬底74可以包括例如碳化物衬底，比如钴钨硬质合金。另外，平台72可以包括具有能帮助聚晶金刚石形成的催化剂(例如，钴、镍、铁或任何其他合适的催化剂)的聚晶金刚石。根据各种实施例，平台72内的催化剂的一部分可以用任何适当的方法去除(例如，通过酸浸法)。轴承元件31可以被形成为任何合适的形状和尺寸，例如，基本上圆柱形形状。在至少一个实施例中，轴承元件31可以具有轴承元件外径78，所述轴承元件外径78的尺寸和形状被设计成装配在轴承环32的轴承环主体62中的对应轴承环凹部66内(例如，参见图9)。轴承元件31可以具有与对应的轴承环凹部66的直径大致相同或稍小的轴承元件外径78。根据其他实施例，比如当需要在轴承元件31和轴承环32的轴承环凹部66之间形成过盈配合时，轴承元件31具有比对应的轴承环凹部66的直径大的轴承元件外径78。
图9是沿着图7中的9-9线的轴承环32的剖视图。如图所示，轴承环32的轴承环主体62可以包括一个或者多个限定在轴承环主体62内的轴承环凹部66。轴承环凹部66可以部分地延伸穿过轴承环主体62，如图所示。根据其他实施例，轴承环凹部66可以形成完全延伸穿过轴承环主体62的开孔。另外，轴承环凹部66可以朝靠近轴承环表面70的轴承环主体62的外部打开。所以，被定位在轴承环凹部66内的轴承元件31可以穿过轴承环主体62经过轴承环表面70。
根据至少一个实施例，轴承环凹部66每一个都可以被定位在基本相同的半径处(也就是处于同一个螺栓圆)，并且彼此之间相对于轴承环轴线64的周向间距基本上相同。同样地，设置在轴承环凹部66内的轴承元件31也可以被定位在基本相同的半径处，并且彼此之间相对于轴承环轴线64的周向间距基本上相同。在一个实施例中，被限定在轴承环主体62中的轴承环凹部66彼此具有基本上相同的形状和/或尺寸，对应的轴承元件31也具有基本相同的形状和/或尺寸。在其他实施例中，被限定在轴承环主体62中的轴承凹部66的形状和/或尺寸彼此可以不同，对应的轴承元件31也具有不同的形状和/或尺寸。
图9中还画出，一个或多个轴承元件31可以被设置在一个或多个轴承环凹部66内，所述轴承环凹部66限定在轴承环32的轴承环主体62内。轴承元件31的至少一部分可以延伸越过轴承环主体62，以使得平台72的至少一部分延伸穿过轴承环主体62的表面，比如轴承环表面70。所以，每个轴承元件31上的轴承接触面52可以被定位成越过轴承环主体62的外部且大体上背朝轴承环主体62。
根据各种实施例，钎焊材料80可以设置在一个或多个合适的位置，以提供钎焊材料用于将至少一个轴承元件31粘结到轴承环主体62。例如，如图9所示，钎焊材料80可以被定位在轴承元件31和被限定在轴承环主体62内的轴承环凹部66之间。钎焊材料80可以形成为任何合适的形状和尺寸，并且可以被设置在任何合适位置，以使得其能在轴承元件31和轴承环凹部66之间流动(只要至少部分地熔化)。例如，钎焊材料80可以被定位成靠近轴承元件31和/或相关轴承环凹部66。在另一个实施例中，轴承元件31和轴承环凹部66的尺寸可以被设计成使得钎焊材料80可以被设置在轴承环凹部66和轴承元件31的侧壁处。换一种方式，钎焊材料80可以被设置在轴承元件外径78的一部分和轴承环凹部66之间。
在至少一个实施例中，钎焊材料80可以被设置在轴承元件31的端部和轴承环凹部66的端部之间。例如，直径等于或者小于轴承环凹部66直径的盘形钎焊材料80可以被放置在轴承环凹部66内，并且轴承元件31可以被放置在轴承环凹部66内，以使得钎焊材料80被定位在轴承环凹部66的端部。根据至少一个实施例，钎焊材料80的盘可以具有大约0.005-0.01英寸的厚度。
另外，轴承环凹部66和对应的轴承元件31的尺寸可以被设计成使得多个轴承元件31的至少一部分可以被分别定位在多个轴承环凹部66中。所以，在轴承元件31和对应的轴承环凹部66之间可以存在间隙。轴承元件31和轴承环凹部66的尺寸可以被设计成使得在轴承元件31和轴承环凹部66之间的间隙能允许钎焊材料80流入该间隙(例如，通过毛细作用或者通过轴承元件的运动来“挤压”或导致钎焊材料80流动)。在至少一个实施例中，在轴承元件31和轴承环凹部66之间的间隙可以具有大约0.002-0.005英寸之间的厚度，在轴承元件31周围周向地延伸。在各种实施例中，被定位在轴承环凹部66端部中的钎焊材料80可以熔化和/或流过轴承元件31和轴承环凹部66之间的间隙(例如，通过毛细作用)，所述钎焊材料围绕轴承元件31的至少一部分。在各种实施例中，钎焊材料80可以流动直到轴承环32的靠近轴承环表面70的一部分上，并且可以在轴承元件31的周向部分附近在轴承元件31和轴承环凹部66之间延伸。
钎焊材料80可以包括适合于形成在相邻的零件(比如轴承元件31和轴承环主体62)之间的钎焊接合的任何材料。钎焊材料80的熔点低于轴承元件31和/或轴承环主体62的熔点。根据各种实施例，钎焊材料80可以包括金属，比如合金。钎焊材料80可以包括任何合适的金属或金属合金组合物，包括，例如，银、锡、锌、铜、镍、青铜和/或黄铜。在至少一个实施例中，钎焊材料可以包括铜-银合金。钎焊材料80在钎焊前也可以被形成为任何合适的形状和尺寸，包括，例如，盘形、环形、筒形、线形、大体上球形的焊珠或被设计成放置在适合彼此粘结的两个或多个零件之间的任何其他合适的形状。
在将钎焊材料80加热到其熔化温度以上时，钎焊材料80可以熔化、流动或者将两个或多个零件沾湿，比如在轴承元件31和轴承环主体62之间。接下来，在将钎焊材料80的温度降低时，钎焊材料80可以在两个或多个零件(比如轴承元件31和轴承环主体62)之间形成钎焊接合。钎焊材料80所形成的钎焊接合可以牢固地将轴承元件31附接到轴承环主体62。另外，钎焊材料80所形成的钎焊接合具有足够的强度和/或耐高温性以抵抗施加在轴承元件31和/或轴承环主体62上的作用力和/或温度，比如在运行期间施加的作用力。
图10和11画出根据某些实施例的各种示范径向轴承装置182。如图所示，径向轴承装置182可以包括外轴承环132和内轴承环133。外轴承环132可以围绕内轴承环133被径向地设置。另外，轴承元件(例如，参见图12和13中的轴承元件131)可以被设置在外轴承环132和/或内轴承环133中，以使得在外轴承环132中的轴承元件的轴承接触面接触在内轴承环133中的轴承元件的面。外轴承环132和/或内轴承环133可以每个包括一个或多个周向的轴承列或阵列。外轴承环132和/或内轴承环133可以每个具有大体上圆形或环形的构形，并且可以具有大体上以轴承环轴线164为圆心的外径和/或内径。
图12和13画出根据图11所示的轴承装置182的外轴承环132和内轴承环133。如图所示，外轴承环132和内轴承环133可以每个具有至少一个设置在周向表面部分上的轴承元件131的列或阵列。图12中所示的外轴承环132可以具有以轴承环轴线164为圆心的外径167和/或内径168。类似地，图13中所示的内轴承环133可以具有以轴承环轴线164为圆心的外径183和/或内径184。一个或多个轴承元件131被定向为使得轴承元件131的轴承接触面152面朝相对于轴承环轴线164的基本径向的方向。例如，安装到外轴承环132的轴承元件131的轴承接触面152可以面朝径向向内的方向。另外，安装到内轴承环133的轴承元件131的轴承接触面152可以面朝径向向外的方向。
外轴承环132可以具有至少一个被定位成从内径168径向向内延伸的轴承元件131的列或阵列。内轴承环133也可以具有至少一个被定位成从外径183径向向外延伸的轴承元件131的列或阵列。所以，当外轴承环132和内轴承环133被可操作地联接在径向轴承装置(例如，参见图11中的径向轴承装置182)中时，被定位在外轴承环132中的轴承元件131的轴承接触面152可以面向和/或接触被定位在内轴承环133中的轴承元件131的轴承接触面152。安装在外轴承环132和/或内轴承环133中的轴承元件131的轴承接触面152可以彼此相符。例如，安装到外轴承环132的轴承元件131的轴承接触面152可以是基本上凹的(例如，通常是圆柱形的)，而安装在内轴承环133中的轴承元件131的对应轴承接触面152可以是基本上凸的(例如，通常是圆柱形的)。
图14是示范加热装置120的立体图，其中轴承定向件134被定位成靠近多个设置在外轴承环132中的轴承元件131。图15是图14中示范加热装置120的俯视图，包括外轴承环132和轴承定向件134。如图所示，轴承定向件134可以包括一个或多个轴承接触零件186、一个或多个悬臂杆或弯曲杆187，以及杆支撑环188。悬臂杆187可以被定位成延伸穿过被限定在杆支撑环188内的孔。轴承接触零件186可以在相应的悬臂杆187上选择性地被定位和/或被调节。
轴承定向件134可以被设计为使得一个或多个轴承接触零件186接触设置在外轴承环132中的轴承元件131。根据至少一个实施例，轴承接触零件186可以对轴承元件131施加作用力，从而轴承元件131被保持在对应的被限定在外轴承环132中的轴承环凹部(例如，参见图9中被限定在轴承环32的轴承环主体62内的轴承环凹部66)内。根据其他实施例，轴承接触零件186可以被设计成将轴承元件131定向。轴承接触零件186当被定位在悬臂杆187上之后，可以给轴承元件131施加作用力，如图14和15所示。一个或多个轴承元件131可以被定向为使得轴承元件131的表面面朝相对于外轴承环132的中心基本上径向的方向，例如，径向向内的方向(例如，参见图12)。
例如，每个悬臂杆187的一端可以被固定到杆支撑环188。当轴承接触零件186被定位在悬臂杆187上时，轴承接触零件186的一部分可以接触轴承元件131，以使得悬臂杆187的一部分通过轴承接触零件186偏移远离轴承元件131。所以，悬臂杆187偏离的部分可以给轴承接触零件186施加作用力，从而迫使轴承接触零件186抵靠轴承元件131。根据其他实施例，两个或多个轴承接触零件186被定位在单个悬臂杆187上。所以，轴承定向件134可以被用于将外轴承环132上的两个或多个轴承元件131的列或阵列定向。
另外，如图14所示，外轴承环132可以由支撑臂138支撑。例如，外轴承环132可以由附接于旋转支撑件的卡盘上的卡盘爪(例如，参见图3中的旋转支撑件30的卡盘36上的卡盘爪37)的支撑臂138支撑。轴承定向件134可以被设置为靠近与外轴承环132的多个轴承元件131相接触的内部。另外，由电感器124形成的第一感应线圈126可以被定位成靠近轴承环132的外部。第一感应线圈126可以从轴承元件131被径向向外地设置。
外轴承环132可以被支撑在旋转支撑件的支撑臂138上，从而它可以旋转。外轴承环132可以被设置成靠近第一感应线圈126，以使得外轴承环132的至少一部分与第一感应线圈126所产生的磁场相交。例如，外轴承环132可以被径向定位成靠近第一感应线圈126，其中第一感应线圈126径向地围绕外轴承环132的至少一部分。根据其他实施例，加热装置120可以包括另外的感应线圈和/或可以包括至少一个被定位成由外轴承环132至少部分地径向围绕的感应线圈。
图16是示范加热装置120的俯视图，其中轴承定向件234被定位成靠近多个设置在内轴承环233上的轴承元件231。如图所示，轴承定向件234可以包括一个或多个轴承接触零件286、一个或多个悬臂杆287，以及张力环288。悬臂杆287可以被定位成延伸穿过被限定在张力环288上的孔。轴承接触零件286可以在相应的悬臂杆287上选择性地被定位和/或被调整。
轴承定向件234可以被设计为使得一个或多个轴承接触零件286接触设置在内轴承环233中的轴承元件231。根据至少一个实施例，轴承接触零件286可以对轴承元件231施加作用力，以使得轴承元件231被保持在对应的被限定在内轴承环233中的轴承环凹部(例如，参见图9中被限定在轴承环32的轴承环主体62内的轴承环凹部66)内。根据其他实施例，轴承接触零件286可以被设计成将轴承元件231定向。轴承接触零件286当被定位在悬臂杆287上时可以给轴承元件231施加作用力，如图16所示。一个或多个轴承元件231可以被定向为使得轴承元件231的表面面朝相对于内轴承环233的中心基本上径向的方向，包括例如，径向向外的方向(例如，参见图13)。
例如，每个悬臂杆287的一端可以被固定到张力环288。当轴承接触零件286被定位在悬臂杆287上时，轴承接触零件286的至少一部分可以接触轴承元件231，以使得悬臂杆287的一部分通过轴承接触零件286偏移远离轴承元件231。所以，悬臂杆287的偏离部分可以给轴承接触零件286施加作用力，从而迫使轴承接触零件286抵靠轴承元件231。根据其他实施例，两个或多个轴承接触零件286被定位在单个悬臂杆287上。所以，轴承定向件234可以被用于将内轴承环233上的两个或多个轴承元件231的列或阵列定向。另外，将两个或多个轴承接触零件286放置在单个悬臂杆287上可以通过增加悬臂杆287的偏离程度能够在悬臂杆287上产生更大的张力。
根据各种实施例，内轴承环233可以被支撑在旋转支撑件上，以使得它可以绕第一感应线圈226旋转(例如，参见图3中的旋转支撑件30)。另外，内轴承环233可以被设置成靠近第一感应线圈226，以使得内轴承环233的至少一部分与第一感应线圈226所产生的磁场相交。例如，内轴承环233可以被径向定位成靠近第一感应线圈226。可选地，第一感应线圈226被内轴承环233的至少一部分径向地围绕。根据其他实施例，加热装置220可以包括另外的感应线圈和/或可以包括至少一个被定位成至少部分地径向围绕内轴承环233的感应线圈。
图17是示范轴承定向件334的立体图。如图所示，轴承定向件334可以包括一个或多个轴承接触零件386、一个或多个悬臂杆387，以及具有至少一个卡盘件351的卡盘组件350。悬臂杆387可以被定位成延伸穿过被限定在卡盘件351上的孔352。轴承接触零件386可以在相应的悬臂杆387上选择性地被定位和/或被调整。
轴承定向件334可以被设计为使得一个或多个轴承接触零件386接触设置在内轴承环(例如，外轴承环132或内轴承环233)中的各个轴承元件(例如，图14和16中分别所示的接触轴承元件131，231之一)。轴承接触零件386可以通过随着卡盘件351径向向内或径向向外的运动而径向向内或径向向外地移动悬臂杆387来对轴承元件施加作用力。在接触零件386接触到轴承元件后悬臂杆387可以弯曲，同时卡盘件351继续径向向内或径向向外移动。
例如，每个悬臂杆387的一端可以被固定到卡盘件351。当轴承接触零件386被定位在悬臂杆387上时，轴承接触零件386的至少一部分可以接触轴承元件(图17中未画出)，以使得悬臂杆387的一部分通过轴承接触零件386沿径向向外的方向偏移远离轴承元件331。所以，悬臂杆387的偏离部分可以沿径向向内的方向给轴承接触零件386施加作用力，从而迫使轴承接触零件386抵靠轴承元件。
图18是根据各种实施例用于加热轴承环和一个或多个轴承元件的示范方法400的示意图。方法400还可以被用于钎焊、软焊和/或焊接各种零件。如图18所示(步骤402)，至少一个轴承元件被定位在轴承环内，钎焊材料被提供用于钎焊至少一个轴承元件和轴承环。例如，钎焊材料80被放置在轴承环凹部66内，然后轴承元件31被放置在轴承环凹部66内，以使得钎焊材料80被设置在轴承元件31和轴承环主体62之间，如图9所示。根据各种实施例，对轴承环、轴承元件、钎焊材料和/或其他在轴承环和一个或多个轴承元件的钎焊期间将要被加热的任何零件使用钎剂膏。在另一个实施例中，钎剂可以和钎焊材料组合。钎剂膏可以包括任何合适的钎剂组合物，包括一种含有硼砂、氟化物和/或其他任何合适化合物的组合物。
在步骤404中，电流可以流过电感器(例如，感应线圈)产生磁场。流过电感器的电流可以是交流电。在步骤406中，轴承环的至少一部分被暴露在电感器产生的磁场中。将轴承环的至少一部分暴露在电感器所产生的磁场中可以包括将轴承环和钎焊材料加热。将轴承环的至少一部分暴露在电感器所产生的磁场中还可以包括将钎焊材料熔化。
根据各种实施例，轴承环可以被加热到一个足以熔化钎焊材料的温度。另外，轴承环可以被保持在一个低于轴承环和/或设置在轴承环内的轴承元件的熔化温度和/或降解温度(degradation temperature)(例如，在大约750℃或更高的温度下，聚晶金刚石开始不断降解)的温度。在至少一个实施例中，轴承环可以被加热到一个大约425℃到大约1480℃之间的温度。根据其他实施例，轴承环可以被加热到一个大约700℃到大约740℃之间的温度。例如，轴承环被加热到大约710℃。
由于轴承环的至少一部分被暴露在感应线圈所产生的磁场中，因此当磁场在轴承环内产生的涡电流遇到轴承环材料中的阻抗时，轴承环内所产生的热量导致轴承环的温度被相对较快地提高。在轴承环内相对较快地产生热量能通过钎焊材料的熔化相对较快地将轴承元件钎焊到轴承环。在至少一个实施例中，采用本文所述的加热装置(例如，参见图1中的加热装置20)能在几分钟之内将轴承元件钎焊到轴承环，比如钢轴承环，如果使用传统钎焊炉的话需要几个小时，所以能更快更有效地产生钎焊好的零件。例如，轴承环可以被暴露在磁场中几分钟。在至少一个实施例中，轴承环可以被暴露在磁场中大约3分钟到大约6分钟。依据轴承环和/或轴承元件的尺寸和形状以及感应加热的加热热量，轴承环也可以暴露在磁场中更长或更短的时间。
相比采用传统钎焊炉的钎焊相比，采用本文所述的加热装置将轴承元件钎焊到轴承环可以产生强度相对较高的钎焊接合。在至少一个实施例中，采用本文所述的加热装置将轴承元件钎焊到轴承环可以减少或防止钎焊材料与轴承环材料熔合，或者可以减少或防止在轴承环中形成贫铬层。这种熔合的减少或防止可以继而减少或防止在所产生的钎焊接合处或钎焊接合周围的腐蚀，比如在轴承环的贫铬区域发生的腐蚀。
在一个实施例中，将轴承环的至少一部分暴露在感应线圈所产生的磁场中可以包括将轴承环定位成使得感应线圈至少部分地围绕轴承环。例如，如图4所示，第一感应线圈26可以被定位成使其径向地围绕轴承环32。根据其他实施例，将轴承环的至少一部分暴露在感应线圈所产生的磁场中可以包括将轴承环定位成使得轴承环至少部分地围绕感应线圈。例如，如图4所示，第二感应线圈28可以被定位成使得轴承环32径向地围绕第二感应线圈28。这种感应加热方案可以不受限制地单独使用或者组合使用。另外，任何合适的感应加热方案都可以被采用，包括任何设计(例如，线圈、扁平物等)的一个或多个电感器。
在步骤408中，使轴承环相对于电感器旋转。例如，轴承环32可以被可操作地连接到旋转支撑件30，以使得轴承环32被第一感应线圈26围绕，如图3所示。然后旋转支撑件30被旋转，导致轴承环32绕旋转轴线54(例如，参见图4中的旋转轴线54)大体上旋转。所以，旋转支撑件30可以使轴承环32相对于第一感应线圈26旋转。使轴承环32相对于靠近轴承环32的感应线圈26旋转可以使轴承环能够相对于感应线圈26所产生的磁场旋转。所以，相比放置在磁场中但没有旋转的轴承环而言，轴承环32中相对持续地产生热量。相对持续地加热轴承环32可以生产出轴承环，所述轴承环具有通过相对牢固的钎焊接合被钎焊到其上的轴承元件。
图19是根据一个或多个实施例的用于钎焊轴承环的示范方法500的示意图。方法500还被用于软焊和/或焊接各种零件。如图19所示(步骤502)，至少一个轴承元件可以被定位在轴承环内，以使得钎焊材料对于至少一个轴承元件和轴承环是可获得的。如步骤504所示，向至少一个轴承元件的表面施加作用力。被施加给至少一个轴承元件的表面的作用力可以大体上指向轴承环。在步骤506期间，电流流过第一感应线圈，以由第一感应线圈产生一个磁场。在步骤508期间，电流流过第二感应线圈，以由第二感应线圈产生一个磁场。
如步骤510所示，轴承环的至少一部分可以被暴露在第一感应线圈所产生的磁场中。在步骤512中，轴承环的至少一部分可以被暴露在第二感应线圈所产生的磁场中。将轴承环的至少一部分暴露在第一感应线圈所产生的磁场中和/或将轴承环的至少一部分暴露在第二感应线圈所产生的磁场中可以包括加热轴承环和钎焊材料。将轴承环的至少一部分暴露在第一感应线圈所产生的磁场中和/或将轴承环的至少一部分暴露在第二感应线圈所产生的磁场中还可以包括熔化钎焊材料。
可选地，将轴承环的至少一部分暴露在第一感应线圈所产生的磁场中和/或将轴承环的至少一部分暴露在第二感应线圈所产生的磁场中可以包括将轴承环定位成使得第一感应线圈和/或第二感应线圈的至少一个至少部分地围绕轴承环。根据其他实施例，将轴承环的至少一部分暴露在第一感应线圈所产生的磁场中和/或将轴承环的至少一部分暴露在第二感应线圈所产生的磁场中可以包括将轴承环定位成使得轴承环至少部分地围绕第一感应线圈和/或第二感应线圈的至少一个。如步骤514所示，轴承环可以相对于第一感应线圈和第二感应线圈被旋转。
图20是根据各种实施例的用于感应加热超硬复合片的基础件的示范方法600的示意图。方法600也可以用于钎焊、软焊和/或焊接各种零件。
如图20所示(步骤602)，提供超硬复合片。超硬复合片包括衬底、粘结到衬底的超硬材料和基础件。例如，超硬复合片可以包括上文参考图7-9所述的轴承元件31。轴承元件31包括衬底74和粘结到衬底的平台72。平台72可以包括超硬材料，比如聚晶金刚石、立方氮化硼、碳化硅或其他合适的超硬材料。轴承元件31可以由轴承环32的轴承环主体62支撑。轴承环主体62可以作为轴承元件31的基础件。
在步骤604中，电感器设置成靠近超硬复合片的基础件。例如，图3和4所示的感应线圈26被设置成靠近轴承环32的轴承环主体62。在步骤606中，超硬复合片的基础件被旋转。例如，当旋转支撑件30被抬升时，轴承环32可以被支撑在旋转支撑件30上，并且在第一感应线圈26的内部旋转。
在步骤608中，基础件被感应加热。在一个例子中，轴承环32的轴承环主体62可以包括能在所产生的磁场(比如由感应线圈((例如，参见图4中的第一感应线圈26和第二感应线圈28))产生的电磁场)中产生涡电流的一般导电材料。当涡电流流过轴承环主体62并遇到轴承环主体62中的阻抗时，在轴承环32的轴承环主体62中所产生的涡电流可以通过焦耳加热在轴承环主体62内产生热量。这种加热也被称为感应加热。
上面所公开的方法中的任何步骤可以以任何合适的次序和以任何合适的组合方式被实践，而不受到限制。前面给出的描述使得本领域技术人员能够最好地实施本文所述的示范实施例的各种方面。这种示范描述并不是毫无遗漏的或者被限制为所公开的任何具体形式。在不脱离发明保护范围和实质精神的情况下，可以做出多种改动和变形。期望的是，本文所描述的实施例在各方面均为示意性而非限制性的，并且参考用于确定本发明保护范围的所附权利要求和等同物。
除非另作说明，说明书和权利要求书中所使用的单数不定冠词被理解为“至少一个”。另外，为便于阅读，说明书和权利要求书中所使用的“包括”和“具有”两词可以互换，并且具有与“包含”一词相同的含义。

Claims (23)

1.一种加热装置，所述加热装置包括：
具有旋转轴线的旋转支撑件，所述旋转支撑件被设计成绕所述旋转轴线旋转；
靠近轴承环的至少一部分定位的电感器；
轴承定向件，所述轴承定向件被设计成接触设置在所述轴承环中的至少一个轴承元件并且施加力到所述至少一个轴承元件；
其中所述旋转支撑件可操作地联接到所述轴承环；
其中所述旋转支撑件被设计为相对所述电感器旋转。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述轴承定向件被设计成接触设置在所述轴承环中的多个轴承元件并且施加力到所述多个轴承元件。
3.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述轴承定向件被设计为与所述旋转支撑件一起旋转。
4.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述电感器包括感应线圈。
5.根据权利要求4所述的加热装置，其中所述感应线圈围绕所述旋转支撑件的旋转轴线。
6.根据权利要求1所述的加热装置，其中所述电感器包括第一感应线圈和第二感应线圈。
7.一种加热装置，所述加热装置包括：
包括导电材料的轴承环；
设置在所述轴承环中的分开的多个轴承元件；
靠近所述轴承环和所述多个轴承元件的钎焊材料，所述钎焊材料被定位和设计成在加热到特定温度时将所述多个轴承元件钎焊到所述轴承环；
靠近所述轴承环的至少一部分被径向定位的电感器；
电联接到所述电感器的电源。
8.根据权利要求7的加热装置，其中所述多个轴承元件中的每一个均被至少部分地设置在限定在所述轴承环中的多个凹部中的一个中。
9.根据权利要求7的加热装置，还包括支撑所述轴承环的旋转支撑件。
10.根据权利要求7的加热装置，其中所述电感器是第一感应线圈，其中所述加热装置还包括第二感应线圈。
11.一种加热装置，所述加热装置包括：
轴承环；
设置在所述轴承环中的至少一个轴承元件；
靠近所述轴承环和所述至少一个轴承元件的钎焊材料；
靠近所述轴承环的至少一部分被径向定位的电感器；
邻靠所述至少一个轴承元件的表面的轴承定向件，其中所述轴承定向件将所述至少一个轴承元件的表面定向。
12.根据权利要求11的加热装置，其中所述轴承定向件向所述至少一个轴承元件的表面施加作用力。
13.根据权利要求11的加热装置，其中所述至少一个轴承元件包括聚晶金刚石。
14.根据权利要求11的加热装置，其中所述轴承定向件具有邻靠所述至少一个轴承元件的表面的基本平的表面。
15.根据权利要求11的加热装置，其中所述轴承定向件滑动地接合静止支撑件。
16.根据权利要求15的加热装置，其中一个或多个间隙被限定在所述轴承环和所述静止支撑件之间的所述轴承定向件中。
17.一种加热方法，所述方法包括：
定位轴承环中的至少一个轴承元件，以使得钎焊材料靠近所述至少一个轴承元件和所述轴承环；
使电流流过电感器，以由所述电感器产生磁场；
将所述轴承环的至少一部分暴露在所述电感器所产生的磁场中；
向所述至少一个轴承元件的表面施加作用力；
相对于所述电感器旋转所述轴承环，同时维持施加到所述至少一个轴承元件上的作用力。
18.根据权利要求17的方法，其中定位轴承环中的至少一个轴承元件包括定位轴承环中的多个轴承元件，并且其中，向所述至少一个轴承元件的表面施加作用力包括向所述多个轴承元件中的每个施加作用力。
19.根据权利要求18的方法，其中所述作用力指向所述轴承环。
20.根据权利要求17的方法，其中将所述轴承环的至少一部分暴露在所述电感器所产生的磁场中包括熔化钎焊材料。
21.根据权利要求17的方法，其中将所述轴承环的至少一部分暴露在所述电感器所产生的磁场中包括将所述轴承环定位成使得所述电感器至少部分地围绕所述轴承环。
22.根据权利要求17的方法，其中将所述轴承环的至少一部分暴露在所述电感器所产生的磁场中包括将所述轴承环定位成使得所述轴承环至少部分地围绕所述电感器。
23.根据权利要求17的方法，还包括：
使电流流过第二电感器，以由所述第二电感器产生磁场；
将所述轴承环的至少一部分暴露在所述第二电感器所产生的磁场中。
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