多通道石英方管及其生产设备和生产工艺
阅读说明：本技术 多通道石英方管及其生产设备和生产工艺 (Multi-channel quartz square tube and production equipment and production process thereof ) 是由 张忠恕 陈强 王连连 张娟 冯继瑶 于洋 边占宁 张连兴 李宝军 赵晓亮 李翔星 于 2021-01-20 设计创作，主要内容包括：本申请涉及石英管的技术领域,特别涉及一种多通道石英方管及其生产设备和生产工艺,该多通道石英方管由一方管半成品加热焊接而成,方管半成品包括进口段石英管、出口段石英管和至少一个气道隔板,进口段石英管的两宽侧壁上均贯穿开设有第一插槽,第一插槽贯穿进口段石英管的焊接端；出口段石英管的两宽侧壁上均贯穿开设有第二插槽,第二插槽贯穿出口段石英管的焊接端,气道隔板的两侧均设置有可插入第一插槽的第一焊接条、以及可插入第二插槽第二焊接条,第一焊接条和第一插槽的横截面以及长度均相同,第二焊接条和第二插槽的横截面以及长度均相同,第一焊接条和第二焊接条连接设置。本申请具有提高成品率的优点。(The utility model relates to the technical field of quartz tubes, in particular to a multi-channel quartz square tube and a production device and a production process thereof, wherein the multi-channel quartz square tube is formed by heating and welding a square tube semi-finished product, the square tube semi-finished product comprises an inlet section quartz tube, an outlet section quartz tube and at least one air flue baffle plate, two wide side walls of the inlet section quartz tube are both provided with a first slot in a penetrating way, and the first slot penetrates through the welding end of the inlet section quartz tube; the second slot has been seted up all to running through on two broad lateral walls of export section quartz capsule, and the second slot runs through the welding end of export section quartz capsule, and the both sides of air flue baffle all are provided with the first welding strip that can insert first slot and can insert second slot second welding strip, and the cross section and the length homogeneous phase of first welding strip and first slot are the same, and the cross section and the length homogeneous phase of second welding strip and second slot are the same, and first welding strip and second welding strip are connected and are set up. The method and the device have the advantage of improving the yield.)
技术领域
本申请涉及石英管的技术领域，特别涉及一种多通道石英方管及其生产设备和生产工艺。
背景技术
石英管用途广泛，在一些特殊的场合需要使用石英方管进行通气、并对多种气体进行混合。
针对一些特殊场合，需要用到方形结构的多通道石英管，其整体结构呈长方体状，内部至少设有一个隔板，隔板沿石英管的通风方向设置，将石英管内部分割成多个通道。但对于部分厚度较小的多通道石英管，由于火焰焊接头无法伸入到多通道石英管内，只能从两端开口处喷入火焰来对其内的隔板和石英管进行焊接。
而采用上述方式完成的焊接，隔板的两端虽然能够实现很好的焊接，但由于喷入火焰很难实现控制，因此导致隔板的中间部位的焊接效果很难控制，非常容易出现中间部位未完成焊接的情况。虽然可以通过加大火焰和增加加热时间来将中间部位加热到完成焊接，但这会导致石英管的开口以及隔板的两端加热温度高过或加热过久而造成变形，因此，这类多通道石英管的成品率较低。
发明内容
为了提高成品率，本申请提供一种多通道石英方管及其生产设备和生产工艺。
第一方面，本申请提供一种多通道石英方管，采用如下的技术方案：
一种多通道石英方管，由一方管半成品加热焊接而成，方管半成品包括进口段石英管、出口段石英管和至少一个气道隔板，进口段石英管的两宽侧壁上均贯穿开设有第一插槽，第一插槽贯穿进口段石英管的焊接端；出口段石英管的两宽侧壁上均贯穿开设有第二插槽，第二插槽贯穿出口段石英管的焊接端，气道隔板的两侧均设置有可插入第一插槽的第一焊接条、以及可插入第二插槽第二焊接条，第一焊接条和第一插槽的横截面以及长度均相同，第二焊接条和第二插槽的横截面以及长度均相同，第一焊接条和第二焊接条连接设置。
如此设置，沿送风方向将整体分成进口段石英管和出口段石英管两部分，通过在宽侧壁（即进口段石英管和出口段石英管面积大的侧面侧壁）上设置第一插槽和第二插槽，然后与气道隔板上的第一焊接条和第二焊接条进行配合，在焊接时，分别使得第一焊接条与第一插槽完成焊接、第二焊接条和第二插槽完成焊接，即可保证气道隔板的整体焊接，最后再将进口段石英管和出口段石英管的两焊接端焊接起来即可，如果气道隔板的两端焊接不佳时可以采用常规的从石英方管开口处用焊接火进行补焊，从而确保气道隔板的整体焊接效果，有效提高成品率。
可选的：第一插槽的横截面呈等腰梯形、其从进口段石英管外壁至内壁方向呈渐大设置；第二插槽的横截面呈等腰梯形、其从出口段石英管外壁至内壁呈渐大设置；第一插槽与第一焊接条间过盈配合，第二插槽和第二焊接条间过盈配合。
如此设置，等腰梯形的结构设计，在焊接时提供一定的压力，就能使得插槽与焊接条间具有更好的焊接效果，形成强度更好的焊接结构。其中，由于出口段石英管呈锥形设计，因此其只能设置呈外壁至内壁方向呈渐大设置的结构，且该结构的焊接条便于加工成型。而过盈配合的设计，使插槽与焊接条在加热进行组装焊接时，能够有一定的结合力产生，从而形成比较好的焊接，使焊接更加紧密。
可选的：气道隔板设置有两个，气道隔板插入进口段石英管内的部分与插入出口段石英管内的部分弯折呈钝角设置，两气道隔板向内相对弯折。
如此设置，能够与出口段石英管 锥形结构更好的配合，实现对风速的增大。
第二方面，本申请提供一种多通道石英方管的生产设备，采用如下的技术方案：
一种多通道石英方管的生产设备，包括安装架、用于夹持进口段石英管的第一夹持装置、用于夹持出口段石英管的第二夹持装置、两用于夹持气道隔板的第三夹持装置、用于驱动第三夹持装置于第一夹持装置和第二夹持装置间移动的第一驱动装置、以及用于驱动第一夹持装置向第二夹持装置或/和第二夹持装置向第一夹持装置移动的第二驱动装置，第一夹持装置和第二夹持装置安装于安装架上、并相对设置；
第一驱动装置安装于安装架，且第三夹持装置的夹爪穿过第一夹持装置位于第一夹持装置和第二夹持装置之间，第二夹持装置上设置有两分别用于引导两第三夹持装置上的夹爪做相对移动的导向板。
如此设置，焊接时，通过第一夹持装置夹持和第二夹持装置将进口段石英管和出口段石英管夹持固定，然后通过第一驱动装置调整夹爪的位置，使其缩于进口段石英管内，然后将两气道隔板安装到夹爪上，使未设有第一焊接条的部分位于进口段石英管内进行宽度方向的定位。
之后开始对第二插槽和第二焊接条进行加热，加热时需要注意不能将气道隔板加热到过高的温度，完成加热后启动驱动第一驱动装置带动夹爪向出口段石英管方向移动，当两气道隔板与两导向板接触后，气道隔板由于没有被加热到足够高的温度，还保留有足够的刚性，所以与导向板抵触后，会在两导向板引导下气道隔板沿第二插槽的方向插入。当完成气道隔板与出口段石英管装配后，即可完成气道隔板与出口段石英管的焊接。
然后再对第一插槽、第一焊接条、进口段石英管的焊接端以及出口段石英管的焊接端进行加热，再启动第二驱动装置，使得进口段石英管和出口段石英管抵接完成装配，此过程中保持出口段石英管与气道隔板间的装配，如此，产品即完成了整体的焊接。
可选的：第三夹持装置包括驱动臂、滑移安装在驱动臂上的活动臂、以及用于保持活动臂于初始位置的复位件，夹爪安装于活动臂上，驱动臂安装于第一驱动装置。
如此设置，在导向板作用下，可以带动活动臂在驱动臂上滑移，从而实现气道隔板能够沿第二插槽方向插入。
可选的：复位件为安装于驱动臂上的弹性伸缩杆，活动臂安装于复位件远离驱动臂的一端。
如此设置，通过弹性伸缩杆来实现滑移臂与驱动臂间的滑移。
可选的：复位件中空设置，驱动臂上螺纹连接有一调节螺栓，调节螺栓穿过复位件、且其上的螺帽抵设于复位件远离驱动臂的一端。
如此设置，通过调节螺栓能够对夹爪的初始位置进行调整，从而确保气道隔板能够插入到第二插槽中。
可选的：第一夹持装置包括夹持座、两间距可调的限位块、用于驱动限位块活动的双螺纹丝杆、可于垂直于双螺纹丝杆方向活动的两夹持爪、以及用于驱动两夹持爪做夹持动作的驱动气缸，双螺纹丝杆转动安装于夹持座内，驱动气缸安装于夹持座上；第二夹持装置的结构与第一夹持装置相同。
如此设置，两限位块间距调整可以进行初始的定位，然后在两夹持爪夹持后即可完成对工件的精确定位，而无需再进行位置调整。
可选的：第二夹持装置上设置有插接槽，导向板的一端磁性插接于插接槽。
如此设置，在生产不同尺寸的多通道石英方管时，其上第二插槽的倾斜角度以及位置可能不同，此时可以非常容易将导向板更换成配合的形状。
第三方面，本申请提供一种多通道石英方管的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种多通道石英方管的生产工艺，包括以下步骤：
S1、清洗，将进口段石英管、出口段石英管和气道隔板放入温度为15~25℃的2%~3%HF中浸泡5min~10min，然后用10MΩ·cm以上纯水清洗；
S2、一次焊接，使用焊接火对出口段石英管的第二插槽处、以及气道隔板的第二焊接条进行初步加热，完成初步加热后将气道隔板插入到沿第二插槽中；其中，第二焊接条加热致焊接状态，而气道隔板和第二插槽处于刚性状态，完成插接后再次用焊接火加热、并整形完成焊接；
S3、二次焊接，使用焊接火对进口段石英管的第一插槽处、气道隔板的第一焊接条、进口段石英管的焊接端、以及出口段石英管的焊接端进行初步加热，完成初步加热后将第一焊接条插入至第一插槽，直至进口段石英管的焊接端和出口段石英管的焊接端抵触；其中，第一焊接条、进口段石英管的焊接端和出口段石英管的焊接端加热至焊接状态，而气道隔板和第一插槽处于刚性状态；在进口段石英管的焊接端和出口段石英管的焊接端抵触后再次用焊接火加热、并整形完成焊接；
S4、三次焊接，从多通道石英方管的两端施加焊接火，将气道隔板的两端与多通道石英方管完成焊接；
S5、退火，在温区范围1150℃~1180℃条件下，恒温时间30分钟；
S6、研磨，对一次退火后完成焊接的出口段石英管和气道隔板进行研磨清根；
S7、过程清洗，将一次研磨后工件放入温度为15~25℃的3%-5%硝酸中浸泡1~2h，然后用10MΩ·cm以上纯水清洗。
如此设置，通过三次焊接来进行，第一次对第二焊接条和第二插槽进行焊接，第二次对第一焊接条和第一插槽、以及进口段石英管和出口段石英管进行焊接，此时即可形成多通道石英方管的初胚，第三次再对气道隔板两端和多通道石英方管的两端开口处焊接，如此即可完成气道隔板长度方向整体与多通道石英方管完成焊接。
而上述第一次和第二次焊接时先进行初步加热，该步骤主要是为了对第一焊接条、第二焊接条、进口段石英管的焊接端和出口段石英管的焊接端进行加热，使其处于可变形的焊接状态，而第一插槽和第二插槽处于被加热但又具有良好刚性的状态下，此时结合过盈配合，使第一焊接条和第二焊接条会发生小幅的形变来完成插接，而第一插槽和第二插槽处则不会发生形变，如此，可以避免出现第一插槽和第二插槽部位出现翘起的情况，使在后期打磨后该部位变薄，又能够使得第一焊接条和第二焊接条的焊接非常牢固。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
能够保证气道隔板整体的焊接效果，有效提高产品的成品率。
附图说明
图1实施例一中多通道石英方管的结构示意图；
图2是实施例一中方管半成品的装配结构示意图；
图3是实施例一中方管半成品的爆炸结构示意图；
图4是实施例一中气道隔板的结构示意图；
图5是实施例一中进口段石英管的局部结构示意图；
图6是实施例一中出口段石英管的局部结构示意图；
图7是实施例二中多通道石英方管的生产设备的结构示意图；
图8是实施例二中第一夹持装置的结构示意图；
图9是实施例二中第二夹持装置的结构示意图；
图10是实施例二中第三夹持装置的结构示意图；
图11是实施例二中驱动臂、活动臂、复位件和夹爪的结构示意图。
图中，10、石英方管；20、气道隔板；21、第一焊接条；22、第二焊接条；30、进口段石英管；31、第一插槽；40、出口段石英管；41、第二插槽；100、安装架；200、第一夹持装置；210、夹持座；211、导向杆；212、滑移槽；213、插接槽；220、限位块；230、双螺纹丝杆；231、手轮；240、夹持爪；250、驱动气缸；300、第二夹持装置；310、导向板；400、第三夹持装置；410、驱动臂；420、活动臂；430、复位件；440、夹爪；450、调节螺栓；500、第一驱动装置；600、第二驱动装置。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
实施例1：一种多通道石英方管，其成品结构如图1所述，成品通过对一方管半成品加热焊接而成，如图2和图3所示，方管半成品包括进口段石英管30、出口段石英管40和两气道隔板20，进口段石英管30整体呈矩形结构，在进口段石英管30的两宽侧壁上均贯穿开设有两第一插槽31，两第一插槽31贯穿进口段石英管30的焊接端。
出口段石英管40的两宽侧壁上均贯穿开设有两第二插槽41，两第二插槽41贯穿出口段石英管40的焊接端。
参照图4，气道隔板20的两侧均设置有第一焊接条21和第二焊接条22，第一焊接条21和第二焊接条22相连接，且在气道隔板20的两端设置有部分区域未设置第一焊接条21和第二焊接条22。
如图2所示，第一焊接条21和第一插槽31的横截面以及长度均相同，第二焊接条22和第二插槽41的横截面以及长度均相同，其中，第一插槽31、第一焊接条21、第二插槽41和第二焊接条22的横截面均呈等腰梯形结构。
参照图4，第一焊接条21和第二焊接条22沿气道隔板20的宽度方向、厚度向远离气道隔板20中心方向呈减小设置。参照图5，第一插槽31的横截面从进口段石英管30外壁至内壁方向呈渐大设置，参照图6，第二插槽41的横截面从出口段石英管40外壁至内壁呈渐大设置。
参照图2和图4，气道隔板20插入进口段石英管30内的部分与插入出口段石英管40内的部分弯折呈钝角设置，两气道隔板20向内相对弯折。
其中，本实施例中所指的焊接端是指进口段石英管30和出口段石英管40间相互焊接的端面。
实施例2：一种多通道石英方管的生产设备，如图7所示，包括安装架100、第一夹持装置200、第二夹持装置300、第三夹持装置400、第一驱动装置500和第二驱动装置600，第二驱动装置600为一气缸或液压缸，第二驱动装置600沿水平方向固定安装在安装架100上。
如图8所示，第一夹持装置200包括夹持座210、两限位块220、双螺纹丝杆230、两夹持爪240和驱动气缸250，夹持座210固定安装于第二驱动装置600的活塞杆上，在夹持座210的背面设置有一导向杆211，导向杆211插设于安装架100上对夹持座210进行周向定位。
双螺纹丝杆230转动连接于夹持座210内，双螺纹丝杆230的一端穿出夹持座210设置有手轮231，在夹持座210中间部门设置有滑移槽212，两限位块220穿过滑移槽212、并滑移安装在双螺纹丝杆230的两螺纹段上，通过手轮231转动可以带动两限位块220做相向或相背的同步滑移。
驱动气缸250安装在夹持座210的背面，驱动气缸250为一活塞杆设置在两相对端、且做同步活动的夹持气缸，两夹持爪240分别安装在驱动气缸250的两活塞杆上、且夹持爪240穿过夹持座210并从夹持座210的正面伸出，夹持爪240受控于驱动气缸250可于夹持座210上滑移。其中，本实施例中供进口段石英管30夹持的一面为夹持座210的正面。
如图7所示，第一夹持装置200和第二夹持装置300呈相对设置。结合图8和图9所示，第二夹持装置300的结构与第一夹持装置200的结构相同，都包括夹持座、两限位块、双螺纹丝杆、两夹持爪和驱动气缸，区别点在于第二夹持装置300的夹持座固定安装在安装架100上。
另外，在第二夹持装置300的夹持座上设置有两插接槽213，插接槽213呈水平设置，在两插接槽213上分别插设有两导向板310。导向板310与夹持座210之间呈倾斜设置、且导向板310的倾斜角度与第二插槽41相同，在出口段石英管40安装到第二夹持装置300上时，导向板310第二插槽41所在端面相抵，即当第二焊接条22插入到第二插槽41中时，插入出口段石英管40中的气道隔板20的端面与导向板310的端面相抵重合。
如图7所示，第二驱动装置600为气缸或液压缸，其安装于安装架100上。
如图10和图11所示，第三夹持装置400设置有两个，第三夹持装置400包括驱动臂410、活动臂420、复位件430和夹爪440。第一驱动装置500为气缸或液压缸，在其活塞杆上安装有一安装板510，驱动臂410的一端固定安装在安装板上，驱动臂410的另一端依次穿过安装架100和第一夹持装置200后与复位件430连接，且驱动臂410受控于第一驱动装置500可与安装架100以及第一夹持装置200发生相对滑移。
复位件430为一横截面呈四边形结构的弹性伸缩杆，即只能轴向伸缩不能轴向转动。复位件430的远离驱动臂410的一端与活动臂420连接。复位件430整体呈中空设置，在驱动臂410上螺纹连接有一调节螺栓450，调节螺栓450从复位件430中间穿过与驱动臂410螺纹连接，且调节螺栓450上的螺帽抵设于复位件430远离驱动臂410的一端。且通过调节螺栓450的 ，弹性伸缩杆可以采用插接柱的伸缩杆结构，来简化弹性伸缩杆的结构。
本实施例中夹爪440为弹性卡爪，其安装于活动臂420远离复位件430的一端。
工作原理：
先通过第一夹持装置200夹持和第二夹持装置300将进口段石英管30和出口段石英管40夹持固定，夹持时，先通过手轮231带动双螺纹丝杆230转动，调节两限位块220间间距，然后将进口段石英管30插入第一夹持装置200的两限位块220间，将出口段石英管40插入第二夹持装置300两限位块220间，然后通过驱动气缸250控制两夹持爪240活动将进口段石英管30和出口段石英管40夹持。
然后通过第一驱动装置500调整夹爪440的位置，使其缩于进口段石英管30内，然后将两气道隔板20插入进口段石英管30中并安装到夹爪440上，通过夹爪440夹持住。
之后，开始对第二插槽41和第二焊接条22进行初步加热，完成初步加热后启动驱动第一驱动装置500带动夹爪440向出口段石英管40方向移动，当两气道隔板20与两导向板310接触后，继续移动时在两导向板310引导下，气道隔板20会发生相互靠拢，从而带动两活动臂420压缩复位件430做平移，从而使得气道隔板20沿第二插槽41的方向插入第二插槽41，直至完成插接后停止第一驱动装置500。其中，在初步加热时第二焊接条22加热致焊接状态，而气道隔板20和第二插槽41处于刚性状态，在完成插接后再次用焊接火对第二插槽41和第二焊接条22进行加热、并整形完成第二焊接条22与出口段石英管40的焊接。
接着使用焊接火对进口段石英管30的第一插槽31处、气道隔板20的第一焊接条21、进口段石英管30的焊接端、以及出口段石英管40的焊接端进行初步加热，完成初步加热后启动第二驱动装置600带动第一夹持装置200整体移动，在该过程中，第一焊接条21先插入至第一插槽31中，最后进口段石英管30的焊接端和出口段石英管40的焊接端抵触，此时第二驱动装置600停止。其中，第一焊接条21、进口段石英管30的焊接端和出口段石英管40的焊接端加热至焊接状态，而气道隔板20和第一插槽31处于刚性状态；在进口段石英管30的焊接端和出口段石英管40的焊接端抵触后再次用焊接火对第一插槽31、第一焊接条21、进口段石英管30的焊接端、以及出口段石英管40的焊接端进行加热、并整形，完成第一焊接条21与进口段石英管30、以及进口段石英管30与出口段石英管40的焊接。
一种多通道石英方管的生产工艺，包括以下步骤：
S1、清洗，将进口段石英管30、出口段石英管40和气道隔板20放入温度为15~25℃的2%~3%HF中浸泡5min~10min，然后用10MΩ·cm以上纯水清洗；
S2、一次焊接，使用焊接火对出口段石英管40的第二插槽41处、以及气道隔板20的第二焊接条22进行初步加热，完成初步加热后将气道隔板20插入到沿第二插槽41中；其中，第二焊接条22加热致焊接状态，而气道隔板20和第二插槽41处于刚性状态，完成插接后再次用焊接火加热、并整形完成焊接；
S3、二次焊接，使用焊接火对进口段石英管30的第一插槽31处、气道隔板20的第一焊接条21、进口段石英管30的焊接端、以及出口段石英管40的焊接端进行初步加热，完成初步加热后将第一焊接条21插入至第一插槽31，直至进口段石英管30的焊接端和出口段石英管40的焊接端抵触；其中，第一焊接条21、进口段石英管30的焊接端和出口段石英管40的焊接端加热至焊接状态，而气道隔板20和第一插槽31处于刚性状态；在进口段石英管30的焊接端和出口段石英管40的焊接端抵触后再次用焊接火加热、并整形完成焊接；
S4、三次焊接，从多通道石英方管的两端施加焊接火，将气道隔板20的两端与多通道石英方管完成焊接；
S5、退火，在温区范围1150℃~1180℃条件下，恒温时间30分钟；
S6、研磨，对一次退火后完成焊接的出口段石英管40和气道隔板20进行研磨清根；
S7、过程清洗，将一次研磨后工件放入温度为15~25℃的3%-5%硝酸中浸泡1~2h，然后用10MΩ·cm以上纯水清洗。
其中，上述参数范围内均可以实现所需的功能，根据具体情况进行相对的调整即可。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
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